第三章 超临界流体萃取技术.ppt

第三章 超临界流体萃取技术 一、超临界流体萃取的几个概念 超临界流体（SCF）的特性 某些常用流体的物理特征 利用CO2 作为萃取剂主要有以下优点: (1) 可以在35～40℃的条件下进行提取,能够防止热敏性物质的变质和挥发性物质的逸散。 (2) 在CO2气体笼罩下进行萃取,萃取过程中不发生化学反应;又由于完全隔绝了空气中的氧,因此,萃取物不会因氧化或化学变化而变质。 (3) 由于CO2不具备可燃性,且萃取过程中不使用易燃易爆的有机溶剂,相对安全。 (4) CO2是较容易提纯与分离的气体,因此萃取物几乎无溶剂残留,也避免了溶剂对人体的毒害和对环境的污染。 (5) 萃取和分离合二为一,当饱含溶解物流经分离器时,由于压力下降使得CO2 与萃取物迅速分离,成为两相,故能耗较少。 (6) CO2无味、无臭、无毒,价格便宜,纯度高,易得,且能够循环使用,降低了成本。 (7) 具有杀菌和保鲜的作用。 (8) 可以通过改变压力和调节温度来改变溶解性能,对于萃取成分有选择性。 (9) 扩散系数大而粘度小,大大节省了萃取时间,萃取效率高。 超临界流体萃取技术的特点 二、超临界流体萃取的原理 三、超临界流体萃取的优点 四、超临界流体的选择 五、超临界流体萃取条件的选择 六、超临界流体工艺流程及萃取设备 超临界萃取装置是由萃取剂供应系统、低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统组成的,现代化的生产设备,一般还有计算机控制系统,对生产过程实现微机自动监控,以提高系统的安全可靠性,并降低运行成本。 七、提高萃取效率的方法 提高萃取效率的方法除了适当提高萃取压力、选取合适萃取温度和增大超临界流体流量之外, 还可以采用加入适量的夹带剂, 利用高压电场和超声波等措施。 此外, 还有一些强化措施包括搅拌、增加流量或采用移动床等, 这些措施都是为了达到减少萃取中外扩散阻力的目的。 　1. 超临界流体的辅助溶剂效应 在超临界液体的萃取加工过程中,如果使用单一组分的纯气体,比如CO2、二氧化硫、氯氟烃等,往往会遇到物料在超临界态流体中溶解度太低,选择性不高,溶解度对温度、压力变化不敏感等问题,使分离操作的能耗增加,时间延长,产品纯度不高。因此,单一组分作为超临界流体,在实践中表现出很大的局限性。 所以,在实际操作中,往往在超临界流体中添加辅助溶剂(entrainer ,又称助溶剂或夹带剂) 以提高溶解度,增加物质溶解度的选择性。 辅助溶剂可以多方面影响超临界流体的溶解度与选择性,以及其他操作性能。它首先改变了溶剂的密度,一般情况下,少量辅助溶剂对溶剂密度的影响不大,但是加入辅助溶剂对临界参数的改变则非常显著。下表是几个超临界流体萃取辅助剂的实例。 　在使用辅助溶剂时应当注意,虽然CO2是无毒的,但是有些辅助溶剂如甲醇、丙酮等都是有毒的,如果辅助溶剂残留在产品中,不仅会导致产品中易挥发成分的损失,还会带来产品质量上的问题。因此,在实际操作中,应合理选择辅助溶剂,不要一味追求提高溶解度与萃取效率,有些时候,还需要对辅助溶剂进行分离。 在选择萃取剂时应注意以下几点: (1) 在萃取阶段, 夹带剂与溶质的相互作用是首要的, 即夹带剂的加入能使溶质的溶解度较大幅度提高; (2) 在溶质再生(分离) 阶段, 夹带剂应易于与溶质分离;(3) 在分离涉及人体健康的产品时, 如药品、食品和化妆品等, 还需注意夹带剂的毒性问题。 2 利用高压电场 高压脉冲电场可显著改善萃取溶质与膜脂等成分的互溶速率及通过细胞壁物质的传质能力, 从而提高萃取效率。宁正祥等用高压脉冲电场强化超临界CO2萃取荔枝种仁精油, 在300MPa 以下时,高压脉冲处理可明显改善超临界萃取效率; 尤其是在萃取率低于80%时, 高压脉冲电场效果显著。 3 利用超声波 在超临界流体萃取天然生物资源活性有效成分的过程中, 采用强化措施减少萃取的外扩散阻力往往能取得很好的萃取效果。方瑞斌等用超声波强化超临界CO2萃取紫杉醇。研究表明, 如要完全萃取紫杉醇, 未强化超声超临界CO2的萃取时间是强化超声超临界CO2的3倍。在对1.1%紫杉醇浸膏的萃取实验中,强化超声的超临界CO2很快达到100%萃取, 而未强化超声的超临界萃取在3倍时间及用量相同条件下只达到41%的萃取率, 这充分显示了超临界萃取与超声技术并用的优越性。Ai- jun Hu 等对超声强化超临界流体萃取薏苡种子中的薏苡油和薏苡仁酯的研究也表明, 超声强化技术可以很大程度地提高萃取效率。 八、超临界流体技术的应用 超临界流体萃取技术的应用 超临界萃取技术在食品行业的研究和应用 1 咖啡中咖啡因的脱除：超临界流体萃取技术最早应用于食品领域是从咖啡中脱除咖啡因。由于健康理念的改变,西方国家对脱咖啡因的咖啡需求增加了,1979 年,西德的HAG公