一种新型分离技术-超临界萃取的概述.doc

吉林化工学院

一种新型分离技术-超临界萃取的概述
（吉林化工学院化工与材料工程系化工0707班,吉林吉林132022)

[摘要]：超临界流体萃取(Super-criticalFluidExtraction简称SFE),是近几年来研究开发的一种新型化工分离技术，SFE技术充分利用超临界流体(SCF)兼有气、液两重性的特点，综合了各类提取与分离的特点，尤其适用于提取和精制难挥发、热敏的天然物质，它已发展成为一种跨系统、跨行业、跨学科、跨世纪的高新技术，有着广阔的应用前景。对精细化工产品的开发和提纯有着积极意义，现已在许多领域和工业部门逐步推广应用，SFE技术作为新型的分离技术正受到世人瞩目。
关键字：新型分离超临界萃取超临界流体
1.工作原理
当气体超过一定的温度压力时，便进入超临界状态，此时的流体成为超临界流体(Super-criticalFluid)。超临界流体兼有气液两重性的特点，它既有气体相当的高渗透能力，又兼有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。这种溶解能力能随体系参数(温度和压力)而发生变化。因而可以通过改变体系的温度和压力使被提取物的溶解度发生变化而分离出来，从而达到分级提取的目的。
适于作超临界萃取的溶齐很多，但是一些溶解功能良好的极性溶剂难以工业化，如NO2易爆，氟里昂由于会破坏臭氧层已被列为21世纪禁用物质，NH3不仅临界温度较高，且有腐蚀性与毒性等，因而目前超临界二氧化碳(SF-CO2)成为首选的工业萃取剂。这是因为CO2的临界状态易达到，且无毒、无味、不燃、价廉、易精制，这些特性对热敏性易氧化的天然产品更具吸引力。在超临界状态下CO2流体兼有气液两相的双重特点；既具有与气体相当的高扩散系数和低黏度，又具有与液体相近的密度和物质良好的溶解能力，其密度对温度和压力变化十分敏感，且与溶解能力在一定压力范围内成比例所以可通过控制温度和压力改变物质的溶解度。
2.超临界流体萃取的应用
2.1超临界流体萃取在食品工业中的应用
2.1.1脱咖啡因
超临界流体萃取技术的最早大规模工业化应用是从天然咖啡豆中脱咖啡因。1978年德国建立了第一座这种加工厂。其生产过程大致为“先用机械法清洗咖啡豆，去除灰尘和杂质；接着加蒸汽和水预泡，提高其水分含量达30%~50%；然后将预泡过的咖啡豆装入萃取罐，不断往罐中送入CO2(操作温度70~90℃，压力6~20MPa，密度0.4~0.65x103kg/m3)，咖啡困就逐渐被萃取出来。带有咖啡困的CO2被送往清洗罐，使咖啡困转入水相。然后水相中咖啡因用蒸馏方法加以回收CO2。则循环使用。提取后的咖啡仍保留其特有的芳香物质。
此后，脱咖啡因的加工过程有许多变化，主要是：用活性炭代替水来吸收溶懈的咖啡因；粒状活性炭可装入分离罐，也可直接同咖啡豆一起装入萃取罐。最后一种设备配置的优点在于毋需溶剂清洗罐及超临界溶剂循环。这样，炭粒占据咖啡豆之间的空隙。萃取罐密封之后，充约75℃180MPa的CO2、咖啡因被炭粒吸收。萃取完毕后，用筛将炭粒和咖啡豆分开虽然这两种基本技术的改进都要求另加从炭粒中回收咖啡困的过程，但它们仍是值得考虑的节能措施。
2.1.2啤酒花萃取
超临界流体萃取技术最早工业上应用于啤酒花萃取也在德国。常规萃取过程使用溶剂(如二氯甲烷)，用蒸馏法提出所需的啤酒花浸膏，这样溶剂残留就是一个问题。采用超临界流体萃取啤酒花浸膏时，首先把啤酒花磨成粉状，使之更易与溶剂接触然后装入萃取罐，密封后通入超临CO2，操作温度35~38℃，压力8~30MPa。达到萃取要求后，浸出物随CO2一起被送至分离罐，经过降压分离得到含浸膏99%的黄绿色产物。
2.1.3动植物油的萃取分离
自70年代以来，许多学者采用超临界流体技术进行了动物脂肪和植物油萃取分离的研究。Hubert和Vitzthum，Dakovie等报道了用超临界CO2萃取大豆油和米糠油的研究结果。萃取大豆油的操作条件为40~80℃，8~61MPa与常规的溶剂萃取法相比，得到的大豆油产品油色清亮，铁磷等杂质含量低，不需再经精炼。
制作酒的原料米中的脂质含量对酒的品质影响较大。今村等研究了用超临界CO2进行原料米的脱脂，能去除40%左右的粗脂质，米的利用率均提高。
Aral等采用超临界CO2分馏乳脂肪。萃取条件为50~70℃，10~35MPa时．发现在液态馏份中富含胆固醇。根据该结果，可生产低胆固醇的乳脂。类似的报道还有Kaufman等在80℃，20MPa，Kankare等在50℃10~40MPa，Bradley在80℃，16~41.4MPa和Shishikura等在40~60℃，15~35MPa下对乳脂肪进行萃取分离的研究。Kinsella，Froning等主要研究从鱼类萃取脂肪酸和从蛋黄中分离胆固醇，其条件为40~50℃，l4~34