超临界萃取
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食品超临界流体萃取技术
粮油加工新技术
食品超临界流体萃取技术
一
超临界流体萃取技术的发展
二 超临界流体萃取的基本原理和特点 三 超临界流体萃取技术在食品中的应用 四 超临界流体萃取技术存在的主要问题
粮油加工新技术
一 超临界流体萃取技术的发展
超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction SFE) 是一种新型的萃取分离技术。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
6 影响超临界萃取的主要因素 ☆ 密度：溶剂强度与SCF的密度有关。温度一定时，密度(压力)增加，可 使溶剂强度增加，溶质的溶解度增加。
☆ 夹带剂(共沸物）：适用于SFE的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于
选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用。因此可在这些SCF中加 入少量夹带剂（如乙醇等）以改变溶剂的极性。加一定夹带剂的SFE-CO2可
去除的气味物质萃取出来, 因此可以用于油脂脱臭。
粮油加工新技术
四 超临界流体萃取技术存在的主要问题
在食品行业，采用高压加工技术较难为人们所接受。 ������ 首先，包括高压设备在内的投资费用比较昂贵。 ������ 其次，超临界流体萃取过程虽是一个节能过程，但过 程的经济性极大地取决于回收能量的能力或减少气体压缩 所需的能量。 ������ 由于缺少生物化合物在高压下的溶解度和相平衡数据， 所以给设计工作带来一定的困难。在大多数情况下，需要 通过实验来测定。获得必要的参数。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
5 超临界流体萃取的萃取过简述
① ②
利 用 SCF 作 为 萃 取 溶 剂 ， SCF所具有独特的物理化学 性质，使其极易于渗透到 样品基体中去，通过扩散、 溶解、分配等作用，使基 体中的溶质扩散并分配到 SCF，从而将其从基体中萃 取出来。
超临界流体的密度和介电常 数随着密闭体系压力的增加 而增加，极性增大，利用程 序升压可将不同极性的成分 进行分步提取。提取完成后， 改变体系温度或压力，使超 临界流体变成普通气体逸散 出去，物料中已提取的成分 就可以完全或基本上完全析 出，达到提取和分离的目的。
粮油加工新技术
Thank You!
粮油加工新技术
三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
油脂精炼 ������ 油脂脱胶：超临界萃取油脂过程中, 由于油料中甘油三酯和其他酯 类可溶于CO2 中,而其中蛋白质、糖类和纤维素等不能, 因此超临界萃 取过程可同时完成油脂的脱胶过程。 油脂脱酸：游离脂肪酸在超临界CO2 中的溶解度要高于甘油三酯, 因 此超临界流体萃取可以有效脱除油脂中的游离脂肪酸。 油脂脱色：油溶性的色素可以溶解在CO2 中, 因此可以通过超临界萃 取技术萃取油脂中的色素使油脂脱色。 油脂脱臭：超临界萃取技术可以通过选用适当的溶剂在常温下把需要
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
3 超临界流体的选择原则
☆ 化学性质稳定，对设备没有腐蚀性，不与萃取物反应 ☆ 临界温度应接近常温或操作温度，不宜太高或太低
☆ 操作温度应低于被萃取溶质的分解变质温度
☆ 临界压力低，以节省动力费用 ☆ 对被萃取物的选择性高（容易得到纯产品）
☆ 货源充足，价格便宜，如果用于食品和医药工业，还应考虑选
其纯度可达到95%以上。
不饱和脂肪酸分离 传统脂肪酸的提取分离方法主要有: 压榨分离法、有机溶剂分离法、精馏
分离法及尿素包合分离及综合法等。但传统的方法具有以下缺点: 容易导致热
不稳定性的生理活性物质多不饱和脂肪酸分解变质; 同时有溶剂残留给产品带 来污染, 影响产品质量; 传统的分离方法很难解决高纯度的不饱和脂肪酸提取 问题。超临界CO2 萃取不但克服了传统方法的缺点, 而且时间短、效率高、操 作方便、产品质量高。
低温萃取 痕量萃取
7 超临界流体萃取具有的优点
粮油加工新技术
三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
粮油加工新技术
三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
提取植物油
优点：超临界流体浸出制取的油脂及粕安全无毒，工艺过程中避 免了易燃、易爆溶剂的使用，操作安全，食用油产品质量好，色泽浅、 杂质含量少不需精制，产品收率高，用超临界流体萃取种子中残油率可 达到1％以下，且粕的蛋白质变性低，风味好。 ������ 应用：超临界流体萃取植物油在美国、德国、日本等发达国家已 实现了工业化生产，适合于大豆、玉米胚芽、花生、棉花、油菜等油籽， 以及向日葵、椰子壳、橄榄等。另外，利用超临界流体萃取还成功地提 取了农副产品植物油脂，如小麦胚芽油、米糠油、小米糠油、玉米油、 黄蜀葵油、大蒜油、洋葱油、姜油等。 ������ 实例：陈开勋等用超临界CO2萃取火棘籽油，得出最佳工艺条件 为35℃、12.0～15.0MPa、40L／h，萃取时间控制在1.5h以内，所得 的产品优于溶剂法，且得率高。
萃取时间短
萃取结果 更接近实 际情况,从 而提高了 后续分析 过程的准 确性和可 靠性。
萃取彻底
利用二氧化 碳作为流体, 解决了有机 溶剂对环境 的污染,也有 利于保护实 验室工作人 员的健康。
有利环境保护
在较低温 度下萃取, 解决了对 热敏感样 品的萃取 难题。能 萃 取 10-9 级的样品
Desimone 首先报道了SC-CO2为溶剂，超临界聚合反应， 1992 得到分子量达27万的聚合物,开创了超临界CO2高分子合 成的先河。 1978 在西德Essen举行了首次SCFE技术研讨会，可称为现代 SCFE技术开发的里程碑。 Zosel采用SC-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖啡因，从此超 1970 临界流体的发展进入一个新阶段。 60年代以后 原西德对这一领域首次做了许多基础和应用性的研究。
(C2H4)、三氟甲烷(CHF3 )等。 主要特性包括：
☆ 密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密
度显著变化。
☆ 粘度接近于气体，具有很强传递性能和运动速度 ☆ 扩散系数比气体小，但比液体高一到两个数量级 ☆ SCF的介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别; ☆ 压力和温度的变化均可改变相变
择无毒 的气体。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
4 超临界流体萃取的原理
超临界流体萃取分离过程是利用超
临界流体的溶解能力与其密度的关系，
即利用压力和温度对超临界流体溶解能 力的影响而进行的。当气体处于超临界 状态时,成为性质介于液体和气体之间 的单一相态, 具有和液体相近的密度, 粘 度虽高于气体但明显低于液体,扩散系 数为液体的10～100倍；因此对物料有 较好的渗透性和较强的溶解能力, 能够 将物料中某些成分提取出来。
以创造一般溶剂达不到的萃取条件，大幅度提高收率。
☆ 粒度：粒子的大小可影响萃取的收率。一般来说，粒度小有利于SFECO2萃取。
☆ 流体体积：提取物的分子结构与所需的SCF的体积有关。增大流体的体
积能提高回收率。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
由于超临界流 体强穿透力和 高溶解度,它能 快速地将提取 物从载体中萃 出,既节省溶剂, 又减少了能源 和人力的费用。
1943
1822
粮油加工新技术
Messmore首次利用压缩气体的溶解力作为分离过程的 基础，从此才发展出超临界萃取方法。 Cagniard 首次报道物质的临界现象。
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
1 超临界流体萃取技术的基本概念
临界温度(Tc)：物质处于无论多高压力下
均不能被液化的最低温度。 临界压力(Pc)：与Tc相对应的压力称为临
超临界流体萃取是利用流体在临界点附近某一区域 内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡 行为和传递性能，且它对溶质溶解能力随压力和 温度改变而在相当宽的范围内变动,利用这一特性 而达到溶质分离的一项技术。
粮油加工新技术
一 超临界流体萃取技术的发展
SCFE技术迅速发展，并被用于化工、石油、 近20年来 食品、医药等工业的热敏性、高沸点物质的 分离。
������
粮油加工新技术
三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
磷脂的分离 ������ 磷脂提取方法主要有溶剂法、CO2 超临界萃取法。溶剂法缺点主要是溶 剂残留, 纯度低。磷脂在温度过高时会变质。超临界CO2 可将油脂浸出, 而不 能将磷脂溶解。根据这一原理, 可以利用超临界CO2 流体萃取技术的特点提取 高纯度的磷脂。实践证明, 超临界CO2 萃取技术可有效地提高大豆磷脂的含量,
界压力。
超临界区域：在压温图中，高于临界温 度和临界压力的区域称为超临界区。
超临界流体：指在临界温度和临界压力
以上的流体。处于超临界状态，气液两 相性质非常接近，以至于无法分辨，故
称之为SCF。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
2 超临界流体主要特性
超临界流体通常有二氧化碳(CO2)、氮气(N2 )、氧化二氮(N2O)、乙烯
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食品超临界流体萃取技术
一
超临界流体萃取技术的发展
二 超临界流体萃取的基本原理和特点 三 超临界流体萃取技术在食品中的应用 四 超临界流体萃取技术存在的主要问题
粮油加工新技术
一 超临界流体萃取技术的发展
超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction SFE) 是一种新型的萃取分离技术。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
6 影响超临界萃取的主要因素 ☆ 密度：溶剂强度与SCF的密度有关。温度一定时，密度(压力)增加，可 使溶剂强度增加，溶质的溶解度增加。
☆ 夹带剂(共沸物）：适用于SFE的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于
选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用。因此可在这些SCF中加 入少量夹带剂（如乙醇等）以改变溶剂的极性。加一定夹带剂的SFE-CO2可
去除的气味物质萃取出来, 因此可以用于油脂脱臭。
粮油加工新技术
四 超临界流体萃取技术存在的主要问题
在食品行业，采用高压加工技术较难为人们所接受。 ������ 首先，包括高压设备在内的投资费用比较昂贵。 ������ 其次，超临界流体萃取过程虽是一个节能过程，但过 程的经济性极大地取决于回收能量的能力或减少气体压缩 所需的能量。 ������ 由于缺少生物化合物在高压下的溶解度和相平衡数据， 所以给设计工作带来一定的困难。在大多数情况下，需要 通过实验来测定。获得必要的参数。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
5 超临界流体萃取的萃取过简述
① ②
利 用 SCF 作 为 萃 取 溶 剂 ， SCF所具有独特的物理化学 性质，使其极易于渗透到 样品基体中去，通过扩散、 溶解、分配等作用，使基 体中的溶质扩散并分配到 SCF，从而将其从基体中萃 取出来。
超临界流体的密度和介电常 数随着密闭体系压力的增加 而增加，极性增大，利用程 序升压可将不同极性的成分 进行分步提取。提取完成后， 改变体系温度或压力，使超 临界流体变成普通气体逸散 出去，物料中已提取的成分 就可以完全或基本上完全析 出，达到提取和分离的目的。
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三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
油脂精炼 ������ 油脂脱胶：超临界萃取油脂过程中, 由于油料中甘油三酯和其他酯 类可溶于CO2 中,而其中蛋白质、糖类和纤维素等不能, 因此超临界萃 取过程可同时完成油脂的脱胶过程。 油脂脱酸：游离脂肪酸在超临界CO2 中的溶解度要高于甘油三酯, 因 此超临界流体萃取可以有效脱除油脂中的游离脂肪酸。 油脂脱色：油溶性的色素可以溶解在CO2 中, 因此可以通过超临界萃 取技术萃取油脂中的色素使油脂脱色。 油脂脱臭：超临界萃取技术可以通过选用适当的溶剂在常温下把需要
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二 超临界流体萃取的基本原理和特点
3 超临界流体的选择原则
☆ 化学性质稳定，对设备没有腐蚀性，不与萃取物反应 ☆ 临界温度应接近常温或操作温度，不宜太高或太低
☆ 操作温度应低于被萃取溶质的分解变质温度
☆ 临界压力低，以节省动力费用 ☆ 对被萃取物的选择性高（容易得到纯产品）
☆ 货源充足，价格便宜，如果用于食品和医药工业，还应考虑选
其纯度可达到95%以上。
不饱和脂肪酸分离 传统脂肪酸的提取分离方法主要有: 压榨分离法、有机溶剂分离法、精馏
分离法及尿素包合分离及综合法等。但传统的方法具有以下缺点: 容易导致热
不稳定性的生理活性物质多不饱和脂肪酸分解变质; 同时有溶剂残留给产品带 来污染, 影响产品质量; 传统的分离方法很难解决高纯度的不饱和脂肪酸提取 问题。超临界CO2 萃取不但克服了传统方法的缺点, 而且时间短、效率高、操 作方便、产品质量高。
低温萃取 痕量萃取
7 超临界流体萃取具有的优点
粮油加工新技术
三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
粮油加工新技术
三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
提取植物油
优点：超临界流体浸出制取的油脂及粕安全无毒，工艺过程中避 免了易燃、易爆溶剂的使用，操作安全，食用油产品质量好，色泽浅、 杂质含量少不需精制，产品收率高，用超临界流体萃取种子中残油率可 达到1％以下，且粕的蛋白质变性低，风味好。 ������ 应用：超临界流体萃取植物油在美国、德国、日本等发达国家已 实现了工业化生产，适合于大豆、玉米胚芽、花生、棉花、油菜等油籽， 以及向日葵、椰子壳、橄榄等。另外，利用超临界流体萃取还成功地提 取了农副产品植物油脂，如小麦胚芽油、米糠油、小米糠油、玉米油、 黄蜀葵油、大蒜油、洋葱油、姜油等。 ������ 实例：陈开勋等用超临界CO2萃取火棘籽油，得出最佳工艺条件 为35℃、12.0～15.0MPa、40L／h，萃取时间控制在1.5h以内，所得 的产品优于溶剂法，且得率高。
萃取时间短
萃取结果 更接近实 际情况,从 而提高了 后续分析 过程的准 确性和可 靠性。
萃取彻底
利用二氧化 碳作为流体, 解决了有机 溶剂对环境 的污染,也有 利于保护实 验室工作人 员的健康。
有利环境保护
在较低温 度下萃取, 解决了对 热敏感样 品的萃取 难题。能 萃 取 10-9 级的样品
Desimone 首先报道了SC-CO2为溶剂，超临界聚合反应， 1992 得到分子量达27万的聚合物,开创了超临界CO2高分子合 成的先河。 1978 在西德Essen举行了首次SCFE技术研讨会，可称为现代 SCFE技术开发的里程碑。 Zosel采用SC-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖啡因，从此超 1970 临界流体的发展进入一个新阶段。 60年代以后 原西德对这一领域首次做了许多基础和应用性的研究。
(C2H4)、三氟甲烷(CHF3 )等。 主要特性包括：
☆ 密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密
度显著变化。
☆ 粘度接近于气体，具有很强传递性能和运动速度 ☆ 扩散系数比气体小，但比液体高一到两个数量级 ☆ SCF的介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别; ☆ 压力和温度的变化均可改变相变
择无毒 的气体。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
4 超临界流体萃取的原理
超临界流体萃取分离过程是利用超
临界流体的溶解能力与其密度的关系，
即利用压力和温度对超临界流体溶解能 力的影响而进行的。当气体处于超临界 状态时,成为性质介于液体和气体之间 的单一相态, 具有和液体相近的密度, 粘 度虽高于气体但明显低于液体,扩散系 数为液体的10～100倍；因此对物料有 较好的渗透性和较强的溶解能力, 能够 将物料中某些成分提取出来。
以创造一般溶剂达不到的萃取条件，大幅度提高收率。
☆ 粒度：粒子的大小可影响萃取的收率。一般来说，粒度小有利于SFECO2萃取。
☆ 流体体积：提取物的分子结构与所需的SCF的体积有关。增大流体的体
积能提高回收率。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
由于超临界流 体强穿透力和 高溶解度,它能 快速地将提取 物从载体中萃 出,既节省溶剂, 又减少了能源 和人力的费用。
1943
1822
粮油加工新技术
Messmore首次利用压缩气体的溶解力作为分离过程的 基础，从此才发展出超临界萃取方法。 Cagniard 首次报道物质的临界现象。
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
1 超临界流体萃取技术的基本概念
临界温度(Tc)：物质处于无论多高压力下
均不能被液化的最低温度。 临界压力(Pc)：与Tc相对应的压力称为临
超临界流体萃取是利用流体在临界点附近某一区域 内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡 行为和传递性能，且它对溶质溶解能力随压力和 温度改变而在相当宽的范围内变动,利用这一特性 而达到溶质分离的一项技术。
粮油加工新技术
一 超临界流体萃取技术的发展
SCFE技术迅速发展，并被用于化工、石油、 近20年来 食品、医药等工业的热敏性、高沸点物质的 分离。
������
粮油加工新技术
三 超临界流体萃取技术在食品中的应用
磷脂的分离 ������ 磷脂提取方法主要有溶剂法、CO2 超临界萃取法。溶剂法缺点主要是溶 剂残留, 纯度低。磷脂在温度过高时会变质。超临界CO2 可将油脂浸出, 而不 能将磷脂溶解。根据这一原理, 可以利用超临界CO2 流体萃取技术的特点提取 高纯度的磷脂。实践证明, 超临界CO2 萃取技术可有效地提高大豆磷脂的含量,
界压力。
超临界区域：在压温图中，高于临界温 度和临界压力的区域称为超临界区。
超临界流体：指在临界温度和临界压力
以上的流体。处于超临界状态，气液两 相性质非常接近，以至于无法分辨，故
称之为SCF。
粮油加工新技术
二 超临界流体萃取的基本原理和特点
2 超临界流体主要特性
超临界流体通常有二氧化碳(CO2)、氮气(N2 )、氧化二氮(N2O)、乙烯