超臨界萃取
超臨界萃取
超臨界流體萃取工藝是利用臨界低壓和臨界溫度以上的流體,專門提高溶解能力而發(fā)展起來的一種新的化學(xué)分離技術(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),高于臨界壓力和臨界溫度的流體會增加有機化合物的溶解。太奇妙了。一般可以增加幾個數(shù)量級,在適當?shù)臈l件下,甚至可以達到按蒸氣壓計算的濃度(油酸在超臨界乙烯中的溶解度)的1010倍。然而,采用這種特殊溶解度的新分離技術(shù)——超臨界流體萃取工藝已有近 20 年的歷史。 80年代以來,國際上投入大量人力物力進行研究,涵蓋食品、香料、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域,取得了一系列進展。我國的超臨界流體萃取研究始于80年代初,從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工藝流程和實驗設(shè)備逐步發(fā)展起來。經(jīng)過20多年的努力,我國超臨界流體萃取技術(shù)的研究和應(yīng)用取得了顯著成果。目前,全國已建成工業(yè)規(guī)模提取裝置10余臺套,中小型設(shè)備100余臺套。超臨界流體萃取在我國已逐步走向產(chǎn)業(yè)化,許多產(chǎn)品已進入市場,發(fā)展方興未艾。
1 超臨界流體萃取工藝介紹
將提取物放入提取釜中。使用二氧化碳作為超臨界溶劑。二氧化碳氣體經(jīng)換熱器冷凝成液體,通過加壓泵將壓力升至工藝所需壓力(應(yīng)高于二氧化碳的臨界壓力),并調(diào)節(jié)溫度使它是一種超臨界二氧化碳流體。二氧化碳流體作為溶劑從萃取釜底部進入,與被萃取物充分接觸,選擇性地溶解所需要的化學(xué)成分。含有溶解提取物的高壓二氧化碳流體通過節(jié)流閥降至二氧化碳臨界壓力以下,進入分離釜(也稱分析釜)。因為二氧化碳的溶解度急劇下降,溶質(zhì)沉淀,自動分離成溶質(zhì)和二氧化碳氣體兩部分。前者為工藝產(chǎn)物,從分離罐底部周期性排出,后者為循環(huán)二氧化碳氣體,經(jīng)換熱器冷凝成二氧化碳液體循環(huán)使用。整個分離過程利用了二氧化碳流體在超臨界狀態(tài)下對有機物溶解度增加的特點,而在臨界狀態(tài)下基本不溶解有機物,使二氧化碳流體在萃取容器和萃取容器之間不斷循環(huán)。分離容器,從而有效地將需要分離提取的成分從原料中分離出來。
2 超臨界流體萃取技術(shù)特點
2.1它具有廣泛的適應(yīng)性
流體在超臨界狀態(tài)下的溶解度增加的現(xiàn)象特別普遍。因此,從理論上講,超臨界流體萃取技術(shù)可以作為一種通用高效的分離技術(shù)。
2.2萃取效率高,工藝調(diào)整容易。
超臨界流體同時具有氣體和液體的特性,因此超臨界流體既具有溶解液體的能力,又具有良好的氣體流動和傳遞性能。在臨界點附近,壓力和溫度的微小變化可能會顯著改變流體溶解度并控制分離過程。
2.3 工藝流體分離簡單
超臨界萃取僅由萃取器和分離器兩部分組成,不需要溶劑回收設(shè)備。與傳統(tǒng)的分離工藝相比,不僅簡化了工藝,而且節(jié)約了能源。
2.4 分離過程可在接近室溫(二氧化碳)下完成,特別適用于過敏性天然產(chǎn)物
2.5必須在高壓下操作,設(shè)備和工藝技術(shù)要求高,投資較大
3 超臨界流體萃取技術(shù)展望
如今,隨著人們生活水平的不斷提高,工業(yè)污染的普遍關(guān)注,以及世界各國食品管理和衛(wèi)生法規(guī)趨嚴的趨勢,天然產(chǎn)品和“綠色食品"將不斷發(fā)展。然而,傳統(tǒng)的天然產(chǎn)物在精制過程中分離、擠壓;加熱;水蒸氣蒸餾和溶劑萃取,在加工過程中,往往使天然產(chǎn)物中一些對熱敏感或化學(xué)不穩(wěn)定的成分遭到破壞,改變了食物的天然*“風(fēng)味"和營養(yǎng)。此外,加工過程中溶劑殘留的污染是不可避免的。因此,人們一直在尋找新的天然產(chǎn)物加工技術(shù)。超臨界流體萃取技術(shù)將能夠滿足人們的要求。因此,近20年來,在超臨界流體萃取分離領(lǐng)域投入了大量的研究工作。并在食品和香料加工領(lǐng)域取得了多項有價值的應(yīng)用成果,受到廣泛關(guān)注。然而,超臨界流體萃取并沒有像一些人預(yù)期的那樣取代傳統(tǒng)的分離方法。尤其是1990年代以來,發(fā)展趨勢逐漸放緩。沒有出現(xiàn)新的、有影響的產(chǎn)業(yè)化成果。究其原因,超臨界流體萃取是存在的。以下缺點:
⑴分離過程在高壓下進行,設(shè)備一次性投資大。
⑵萃取釜不能連續(xù)運行,導(dǎo)致裝置時空生產(chǎn)率較低。
⑶工藝消耗指標不容忽視。
因此,超臨界流體萃取技術(shù)的發(fā)展應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟性能,只有那些能充利用該技術(shù)的先天優(yōu)勢的過程具有工業(yè)適用性正逐漸成為人們的共識。
我國的超臨界萃取技術(shù)經(jīng)過引進和模仿設(shè)備、工藝技術(shù)等階段,逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。只有結(jié)合我國豐富的自然資源,開發(fā)出我國自己的新分離工藝,新技術(shù)才能有進一步的發(fā)展。此外,我國超臨界產(chǎn)品如何走向市場,也是該技術(shù)進一步發(fā)展的重大課題。在同行的努力下,我國超臨界流體萃取行業(yè)才能形成自己的特色,走出自己的路。