超臨界流體萃取技術(shù)小論文(共6頁)

1、超臨界流體萃取(cuq)技術(shù)摘 要 超臨界流體萃取技術(shù)是一項發(fā)展很快、應(yīng)用很廣的新型的分離技術(shù)。由于其具有高效、方便、 安全、低溫萃取、無溶劑殘留、選擇性好等優(yōu)點，使得這項技術(shù)在天然產(chǎn)物活性成分的提取上得到迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍和種類也不斷擴大。70年代以來超臨界二氧化碳萃取技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛，廣發(fā)應(yīng)用于香料的提取，也可萃取藥用有效成分。超臨界流體萃取技術(shù)在化學(xué)反應(yīng)和分離提純(tchn)領(lǐng)域開展了廣泛深入的研究，在醫(yī)藥、化工、食品、輕工等成果累累。在此主要介紹超臨界CO2萃取的原理、特點、影響因素(yn s)及其在天然產(chǎn)物研究中的應(yīng)用，并對其發(fā)展前景做了展望。關(guān)鍵詞 超臨界流體萃取 天然產(chǎn)物 超臨界

2、C02 萃取技術(shù) 應(yīng)用 超臨界流體萃取(簡稱SFE)技術(shù)是利用臨界壓力和臨界溫度(ln ji wn d)以上的流體具有特異增加的溶解能力而發(fā)展起來的一種化工分離技術(shù)。超臨界流體萃取具有高效、方便、安全、環(huán)保、選擇性好等優(yōu)點，在天然植物中活性成分的提取中具有獨特的優(yōu)勢。由于其具有工藝簡單、操作溫度低、無溶劑殘留等特點及其他方法所不可取代的良好應(yīng)用前景而得到越來越廣泛應(yīng)用和重視。超臨界流體技術(shù)必將成為未來從天然植物中提取活性成分的一種新型工藝之一。超臨界流體萃取(cuq)的基本原理和特點1、超臨界流體(lit)萃取的基本原理 SFE分離的原理比較簡單，是利用溶質(zhì)在不同條件下在超臨界流體中溶解度的不

3、同而進(jìn)行的溶解分離。當(dāng)氣體的溫度、壓力高于臨界溫度Tc和臨界壓力Pc時，便進(jìn)人臨界狀態(tài)，此時的流體成為超臨界流體。超臨界流體對物質(zhì)有較強的溶解能力，兼有液體和氣體的雙重特性，即粘度接近氣體，密度接近液體。在超臨界狀態(tài)下，溫度、壓力的變化會引起流體密度的顯著變化，通過控制壓力和溫度使其有選擇性地把不同極性、不同沸點和相對分子質(zhì)量的成分萃取出來，然后借助減壓等方法使超超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則自動析出，從而達(dá)到分離提純的目的。超臨界流體萃取的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于液-液萃取。2、超臨界流體萃取技術(shù)的特點既利用了萃取劑和被萃取物質(zhì)之間的分子親和力實現(xiàn)分離，又利用了混合物各組分揮發(fā)度的差別，具有較好的

4、選擇性；萃取效率高，過程易于控制。如臨界點附近的CO2，溫度壓力的微小變化，都會引起其密度顯著變化，從而引起待萃物的溶解度發(fā)生變化，可通過控制溫度或壓力的方法達(dá)到萃取的目的。工藝流程短、耗時少、節(jié)約成本。萃取溫度低，可以有效地防止熱敏性成分的氧化和逸散，能較完好保存中藥有效成分不被破壞，不發(fā)生次生化，而且能把高沸點、低揮發(fā)性、易熱解的物質(zhì)在其沸點溫度以下萃取出來。特別適宜于對熱敏感、易氧化分解成分的提取。萃取流體可循環(huán)使用，防止了提取過程對人體的毒害和對環(huán)境的污染。如臨界CO2流體常態(tài)下是氣體，無害，與萃取成分分離后，完全沒有溶劑的殘留，有效地避免了傳統(tǒng)提取條件下溶劑毒性的殘留。 3、超臨界萃

5、取技術(shù)的問題 相平衡及傳遞研究不充分，物性數(shù)據(jù)少；缺乏能正確推算超臨界萃取過程的基本熱力學(xué)模型。 操作壓力高，對設(shè)備、管道材質(zhì)要求高；壓縮設(shè)備投資大。 在生產(chǎn)的連續(xù)化上還存在著設(shè)備和工藝方面的困難。 超臨界二氧化碳萃取（SCCO2）SC-CO2萃取劑的特性（1）CO2無毒，無腐蝕，不易燃不易爆，價格低廉，純度高。（2）較高的臨界密度和較強的傳質(zhì)能力。（3）較低的臨界溫度(31.1C)和臨界壓力(7.38MPa)，易于安全地從混合物中分離出溶質(zhì)，且不會破壞物質(zhì)的天然狀態(tài)。（4）SC-CO2對萃取物和萃余物均能適用(shyng)，萃取收率高，萃取完全，產(chǎn)物質(zhì)量高。2、影響(yngxing)超臨界C

6、O2萃取的因素（1）萃取(cuq)壓力 壓力是影響C02流體溶解能力的關(guān)鍵因素之一。C02壓縮氣體對物質(zhì)的溶解能力與C02流體的密度成比例關(guān)系。隨著壓力的增加，C02流體的密度增加，溶解度也相應(yīng)增大、收率增加，特別是臨界點附近壓力的影響特別顯著，之后壓力對C02流體密度增加的影響較小，對物質(zhì)溶解能力的增加效應(yīng)也變緩。但過高的壓力對設(shè)備和操作提出了更高的要求，同時生產(chǎn)成本也會相應(yīng)增加。因此，不同物質(zhì)的最佳萃取壓力需要通過實驗確定。 萃取溫度 在恒定壓力下，SCF的溶解性可能隨萃取溫度變化而增加、不變或降低。這是由于溫度升高，締合機會增加，溶質(zhì)的揮發(fā)性提高和擴散系數(shù)增大，但CO2密度降低、攜帶物質(zhì)

7、的能力降低，因此萃取率的高低取決于此溫度下何種狀態(tài)占優(yōu)勢。在壓力較高時，CO2密度很大，壓縮性很小，升溫引起的分子間距增大和分子間作用力減弱與分子熱運動的加速及碰撞結(jié)合概率增加的總和對溶解度的影響不大；當(dāng)壓力較低時，升溫引起的溶質(zhì)蒸汽壓升高，不足以抵償CO2流體溶解能力的下降。 因此，在一定的壓力下，物質(zhì)的溶解度往往出現(xiàn)最低值。在最低點溫度以下，前者占主導(dǎo)地位，溶解度隨溫度的增加而下降；在最低點溫度以上，后者占主導(dǎo)地位，溶解度隨溫度的增加而上升。 CO2流量 其影響超臨界萃取動力學(xué)。在較低CO2流速下，粘度一定時，萃取率不高。當(dāng)CO2流量增加時，超臨界CO2與料液的接觸攪拌作用增強，船只系數(shù)增

8、加，促進(jìn)了溶解能力。但CO2流量過大時，超臨界CO2在釜內(nèi)的停留時間相對較少，使溶質(zhì)與溶劑不能充分作用，導(dǎo)致CO2耗量增加。所以，在實際生產(chǎn)中，必須綜合考慮，通過一系列實驗選擇合適的CO2流量。（4）拖帶劑超臨界流體萃取的設(shè)備和分離流程 超臨界流體萃取裝置的主要設(shè)備是萃取釜和分離釜兩部分，再配以適當(dāng)?shù)募訅汉图訜崤浼?。鋼瓶中的CO2氣體通過壓縮機，調(diào)節(jié)溫度、壓力使萃取劑處于超臨界狀態(tài)，超臨界萃取劑進(jìn)入裝有藥品的萃取釜，被萃取出的物質(zhì)隨超臨界流體到達(dá)分離釜，通過減壓、降溫等措施使超臨界流體回到常溫、常壓狀態(tài)，與萃取物相分開，達(dá)到萃取分離的目的。 恒溫降低壓流程 將SCF與原料一起加入萃取塔,超臨界

9、狀態(tài)下SCF對被萃取物的溶解度較大,選擇性萃取后，物流分為萃取物和SCF從塔頂排除，經(jīng)減壓，SCF變?yōu)槠胀怏w，實現(xiàn)溶質(zhì)溶劑的分離。 （2）恒壓升溫流程 SCF與原料一起加入萃取塔，經(jīng)萃取后，物流也分為萃取物和SCF，經(jīng)加熱，SCF變?yōu)槠胀怏w(qt),實現(xiàn)溶質(zhì)和溶劑的分離,溶劑經(jīng)降溫還原為SCF循環(huán)使用。 （3）等溫等壓吸附(xf)流程 在分離器內(nèi)放置僅媳婦溶質(zhì)(rngzh)而不吸附萃取劑的吸附劑，溶質(zhì)在分離器內(nèi)因被吸附而與萃取劑分離，萃取劑經(jīng)壓縮后循環(huán)使用。 超臨界流體萃取技術(shù)在天然產(chǎn)物中的應(yīng)用 1、超臨界流體萃取技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用 現(xiàn)在萃取工藝較為成熟的有：脫咖啡因，萃取啤酒花，小麥

10、胚芽油萃取，沙棘油萃取，大豆油萃取，大蒜油萃取等。 2、超臨界流體萃取技術(shù)在醫(yī)藥保健領(lǐng)域的應(yīng)用 SFE在揮發(fā)油提取中的應(yīng)用 二氧化碳超臨界萃取法可在較低的溫度下進(jìn)行，可保留植物原有的品質(zhì)，該方法用于揮發(fā)油的提取與傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法相比有著巨大的優(yōu)勢?，F(xiàn)采用二氧化碳超臨界萃取技術(shù)工業(yè)化取出的揮發(fā)油提取物有大蒜油、姜油、肉桂油、砂仁油、艾葉油、廣藿香油、當(dāng)歸油等多種，均能達(dá)到提高收率和品質(zhì)，縮短提取時間，降低能耗的目的。 SFE在黃酮類化合物提取中的應(yīng)用 黃酮類化合物分布范圍廣，生物活性廣泛，毒性小，是中草藥成分研究的一個重要領(lǐng)域。超臨界CO2萃取技術(shù)對黃酮類化合物是一種非常有效的提取方法，得到了廣

11、泛應(yīng)用。銀杏葉提取物因其對心血管疾病的治療和保健作用而成為國際研究熱點，在較低的操作壓力下，可有效地提取出銀杏葉中的黃酮類化合物，采用超臨界CO2萃取技術(shù)在3540進(jìn)行萃取操作，實現(xiàn)了萃取分離一步完成。 3、超臨界流體萃取技術(shù)在天然香精香料提取的應(yīng)用 用SFE法萃取香料不僅可以有效地提取芳香組分，而且還可以提高產(chǎn)品純度，能保持其天然香味，如從桂花、梅花、玫瑰花中提取花香精，從胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，從芹菜籽、生姜、八角等原料中提取精油，不僅可以用作調(diào)味香料，而且一些精油還具有較高的藥用價值。 啤酒花是啤酒釀造中不可缺少的添加物，具有獨特的香味、清爽度和苦味。傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的啤酒花浸膏不含或僅

12、含少量的香精油，破壞了啤酒的風(fēng)味，而且殘存的有機溶劑對人體有害。超臨界流體萃取技術(shù)為酒花浸膏的生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。 4、超臨界流體萃取技術(shù)在生物中的應(yīng)用 （1）超臨界條件下的酶催化反應(yīng) 許多酶蛋白在超臨界CO2中不易失去活性，且具有催化功能，由于在自然界中酶的催化反應(yīng)是在水相介質(zhì)中進(jìn)行的，所以酶在超臨界CO2介質(zhì)中的催化行為引起人們的關(guān)注。超臨界CO2作為(zuwi)酶催化反應(yīng)的介質(zhì)有以下幾點： 一是與水相比較，脂溶性底物(d w)和產(chǎn)物可溶，酶蛋白不溶，有利于三者分離。 二是產(chǎn)品(chnpn)回收時，不需處理大量稀水溶液，不產(chǎn)生污水問題。 三是超臨界CO2更適合與生物、食品相關(guān)的產(chǎn)品體系，

13、產(chǎn)品分離簡單。超臨界流體中的細(xì)胞破碎技術(shù) 用CO2作為介質(zhì)，高壓CO2易于滲透到細(xì)胞內(nèi)，突然降壓，細(xì)胞因孢內(nèi)外較大的壓差而急劇膨脹發(fā)生破裂。超臨界流體可以破碎胞壁較厚的細(xì)胞，如酵母。另外，超臨界CO2對細(xì)胞中的脂類有萃取作用，會破壞細(xì)胞壁的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是的細(xì)胞在破碎時僅在一定位置破碎。結(jié)論與展望 從上世紀(jì)60年代超臨界CO2萃取技術(shù)應(yīng)用于脫咖啡因以來，取得了飛速發(fā)展。超臨界CO2萃取技術(shù)因其具有純凈、安全、產(chǎn)物活性成分不易受熱分解、穩(wěn)定性強及提取效率高等優(yōu)點而成為天然產(chǎn)物研究與開發(fā)中一種具有相當(dāng)發(fā)展?jié)摿Φ母咝绿崛》蛛x方法，具有其獨到的、其他方法不可取代的優(yōu)勢。超臨界CO2萃取技術(shù)已廣泛應(yīng)用于食品

14、工業(yè)、醫(yī)藥保健、香料提取、石油化工、環(huán)保等領(lǐng)域，成為獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的最有效方法之一。 然而，F(xiàn)CC02對于天然產(chǎn)物的提取同樣具有其自身固有的缺點。由于CO2的非極性和低相對分子質(zhì)量特點，超臨界C02對于許多強極性和高相對分子質(zhì)量的物質(zhì)很難進(jìn)行有效萃取，而且改性劑的使用尚缺乏足夠的理論指導(dǎo)，高壓技術(shù)還明確，臨界區(qū)內(nèi)的流體體系相平衡和萃取過程中傳遞性質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也有限，工業(yè)化生產(chǎn)困難等。因此，還需要更進(jìn)一步的探索，特別是結(jié)合我國豐富的天然產(chǎn)物資源，充分利用已有的實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)一步探索出有實用價值的理論模型，為工業(yè)化萃取參數(shù)的確定提供基本的理論依據(jù)，同時開展和完善超臨界CO2萃取分離技術(shù)與高效液相色譜法、氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用等檢測方法的結(jié)合，提高對天然產(chǎn)物活性成分含量測定的效率與精確度，對于促進(jìn)超臨界CO2萃取技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展具有十分重要的意義。 參考文獻(xiàn)1唐仕榮超臨界C02萃取(cuq)技術(shù)及其在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用化工時刊，2007，21(7) 2朱自強超臨界流體技術(shù)(jsh)原理和應(yīng)用M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200l，1273廖傳華，黃振仁超臨界CO2流體(lit)萃取技術(shù)一工藝開發(fā)及其應(yīng)用M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004，l2