對于超臨界流體萃取技術(shù)的研究

摘 要：超臨界流體萃取技術(shù)是目前國際上較新的提取分離技術(shù)，簡稱SFE。在臨界壓力和臨界溫度以上時，流體便具備特異放大的溶解能力，超臨界萃取技術(shù)正是利用此性能，以超臨界流體為萃取劑，實現(xiàn)對原料中的某成分進(jìn)行有效萃取，從而分離。自上世紀(jì)80年代以來，許多科技強(qiáng)國都投入了大量的人力財力資源進(jìn)行研究，技術(shù)研討范圍觸及食品、化工、醫(yī)藥和香料等，并先后取得一系列突破性的成績。

關(guān)鍵詞：超臨界流體、綠色高效、萃取率

國內(nèi)外技術(shù)成果：

國內(nèi)：自上個世紀(jì)80年代起國內(nèi)一批院校和科研院所對超臨界流體萃取技術(shù)，

特別是針對超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)已展開了大批的技術(shù)研究，并發(fā)現(xiàn)了新大陸。經(jīng)過約40年的努力，中國的超臨界流體萃取技術(shù)的研究已獲得豐厚的成果，尤其是天然產(chǎn)物提取方面，一批工業(yè)化的新產(chǎn)品正通過超臨界萃取技術(shù)走向市場。王小梅、黃少烈研究了夾帶劑乙醇在小麥胚芽油進(jìn)行超臨界CO2萃取中的作用，梅艷紅等研究了超臨界萃取-溶劑萃取-結(jié)晶一體化分別白芷香豆素的新工藝，他們首先通過超臨界CO2技術(shù)對白芷香豆素進(jìn)行提取，而后又鉆研了溶劑萃取法，從超臨界萃取物中辨別香豆素的工藝條件，最后采納了結(jié)晶技術(shù)進(jìn)一步純化以取得高純度香豆素。

國外：Danh等研究了超臨界CO2萃取薰衣草精油過程中萃取壓力、萃取溫度、萃取時間對精油的萃取率、化學(xué)成分以及抗氧化活性的影響。研究確定了最佳工藝條件，同時標(biāo)明壓力和時間對萃取率和抗氧化活性的影響較大，而溫度的影響較小。科爾-麥吉公司和UOP公司共同開發(fā)ROSE渣油脫瀝青過程已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)多年，其主要特點是利用超臨界流體分離的屬性和溶劑回收的瀝青質(zhì)， ROSE渣油脫瀝青過程中液液萃取的萃取部分去除瀝青質(zhì)，在溶劑回收過程中，溶劑脫瀝青油在等壓加熱至超臨界狀態(tài)，此時因為溶解度降低，脫瀝青油與溶劑開始分離，之后溶劑還可以經(jīng)過換熱降溫從而循環(huán)使用。Doneanu等用超臨界二氧化碳萃取當(dāng)歸精油時，采用二級分離器進(jìn)行超臨界萃取分離。除了提取精油外， 超臨界CO2還可以提取一些植物中常見的油溶性雜質(zhì)，如脂肪酸和蠟質(zhì)。此外， 超臨界流體萃取技術(shù)還可用于去除谷物和小麥中的殘留農(nóng)藥。

超臨界萃取技術(shù)

最基本的超臨界萃取工藝是先經(jīng)過升壓安裝使溶劑到達(dá)超臨界形態(tài)，然后超臨界流體進(jìn)入萃取器接觸預(yù)加載的原料，并在超臨界溫度T1和壓力P1的條件下提取目標(biāo)溶質(zhì)。溶解在超臨界流體中的萃取物在超臨界流體從萃取器頂部分離后經(jīng)過降壓閥來節(jié)流膨脹，降低萃取物在流體中的溶解度，萃取物和溶劑便可在分離器中分離。然后溶劑變成氣體或超臨界狀態(tài)離開分離器， 再通過加壓裝置加壓到超臨界狀態(tài)， 并重復(fù)上述提取分離步驟， 經(jīng)過多次循環(huán)，就可達(dá)到預(yù)期值。

超臨界萃取技術(shù)屬于高效節(jié)能技術(shù)。因為超臨界流體具備相對于純液體較低的黏度和較大的擴(kuò)散系數(shù)，且外表張力為零，因此，超臨界流體較有機(jī)物溶劑更容易擴(kuò)散浸透進(jìn)入多孔基質(zhì)內(nèi)對溶質(zhì)實現(xiàn)高效萃取。

超臨界流體萃取技術(shù)因為是循環(huán)進(jìn)行的一項技術(shù)，所以他可以降低成本減少污染排放，而且相比于一般的液-液萃取精餾技術(shù)，超臨界流體萃取技術(shù)在溶劑分離和回收方面也有著很大的優(yōu)勢。

還有在面對分離熱敏質(zhì)物質(zhì)時，可以實現(xiàn)對產(chǎn)品無溶劑殘留。例如超臨界CO2的萃取技術(shù)就是無毒無味的一項技術(shù)，并且還抗氧化滅菌，因而就無需擔(dān)憂產(chǎn)品在面對低溫時會有合成的效果，保障了產(chǎn)品穩(wěn)定性的純度。

超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用：

超臨界萃取技術(shù)在食品工業(yè)中，因其獨特的綠色高效特點近幾年在在天然產(chǎn)物提取領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。尤其是超臨界CO2萃取技術(shù)，例如對啤酒花浸膏的提取，對植物油脂的提取以及對天然食用色素的提取。

天然香料、精油因有獨特的香氣得到了人們的廣泛關(guān)注，但是植物體中的香精成分非常復(fù)雜，并且濃度很低。傳統(tǒng)的提取方法是采用水蒸氣提取或者添加有機(jī)溶劑萃取，然而水蒸氣提取需要的高溫以及有機(jī)溶劑萃取的溶劑殘留都會對產(chǎn)物的穩(wěn)定性和純度造成一定的影響，超臨界流體萃取技術(shù)則完全避免了以上的問題，它對香精成分溶解度高，操作溫度低，無溶劑殘留等，在天然香料的提取中有著得天獨厚的優(yōu)勢。

在醫(yī)藥領(lǐng)域，除了開發(fā)新藥和提高藥效外，人們一直在研究環(huán)境友好的制藥方法，減少有毒有害溶劑的使用。而在大自然中就存在著許多高活性的天然藥物，如果人類將它們提取出來并給患者使用，那么此舉就會大大降低醫(yī)療成本。

超臨界流體萃取技術(shù)還可以應(yīng)用在石油、煤炭工業(yè)中。石油渣油是石油加工過程中產(chǎn)生的重要成分含量較高的油品，目前，人們對于輕質(zhì)油品的需求日益增加，因此十分重視渣油的加工利用。然而，渣油的瀝青質(zhì)含量高、金屬含量低，這些物質(zhì)在渣油加工過程中易引起結(jié)焦影響渣油的加工。因此在進(jìn)一步的加工前需要進(jìn)行脫除瀝青質(zhì)，才能得到金屬含量低的的脫瀝青油。常規(guī)的分離方法無法進(jìn)行分離渣油，所以超臨界流體萃取分離技術(shù)便派上了用場。

結(jié)論與展望：

任何新技術(shù)的發(fā)展和成熟都離不開科學(xué)研究和實踐。目前，超臨界流體萃取設(shè)施生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)與高校和研究機(jī)構(gòu)協(xié)作，在生產(chǎn)過程中做了很多改良，努力縮小與國外先進(jìn)產(chǎn)品的差距，在萃取器快開密封構(gòu)造，二氧化碳高壓泵，微電腦自動管制、工藝規(guī)劃、安全設(shè)施的能源耗費(fèi)和流程設(shè)計已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。而且超臨界萃取技術(shù)在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)模型、工藝流程等方面的相關(guān)基礎(chǔ)研究也得到了迅速發(fā)展。

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作者簡介：

鮑錫帥，1996年8月，男，漢，安徽銅陵人，本科在讀，研究方向：新能源。