超临界萃取技术+

超临界萃取技术

超临界流体是指物质处于其临界温度和临界压力之上的状态。超临界流体兼有气、液两重性的特点,它既有与气体相当的高渗透能量和低的黏度,又具有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。应用超临界流体可以从原料中提取有用的成分或脱除有害成分,从而达到所需要的分离目的。超临界萃取工艺已成为食品工业的先进技术,特别是天然食品的加工,如植物原料中各种香料、色素的提取。在可作为超临界流体的各种物质中,CO2最适合于食品工业生产,它价廉、易得、萃取功能强、无毒、不会产生环境污染、可在低温下萃取,食品产品质量明显优于传统方法所得。在温度超过31.1℃,压力超过7.38MPa的领域,二氧化碳就成为超临界流体,此时,其密度接近液体,扩散系数和黏性接近气体。

超临界萃取工艺可应用于咖啡豆脱咖啡因,烟草脱尼古丁,奶油脱胆固醇,啤酒花有效成分、天然香精香料以及色素的提取。已经产业化的有啤酒花的萃取、咖啡豆和红茶脱咖啡因、天然香料提取精油等领域。将原料装入萃取罐,起动升压泵,调成超临界压力,并用热交换器调成超临界温度,在萃取罐内溶解萃取成分后,超临界流体在恒温下减压,通过降低密度失去溶解力,在分离罐内分离出溶质和流体。此时,分离出来的流体二氧化碳用冷却器转变成液体,再度使用,或者放入大气。

一、超临界流体萃取技术原理

有机物的密度和介电常数均随压力增高而上升,其密度随温度升高而下降,特别是在临界点附近压力和温度的微小变化都会引起气体密度的很大变化。在超临界流体中物质的溶解度在恒温下随压力升高而增加,而在恒压下溶解度随温度升高而下降,这一性质有利于从物质中提取某些易溶解的成分。而超临界流体的高流动性和高扩散能力,则有助于溶解的各成分之间的分离,并能加速溶解平衡,提高萃取效率。随着超临界萃取研究领域的不断拓宽,超临界萃取的工艺及设备不断革新,现在的分离技术已由过去的单一分离器发展为多级串联分离器,由同一原料可以生产不同等级的产品。超临界流体技术工艺流程图如图4-1所示。

图4-1 超临界流体技术工艺流程图

选择萃取剂的原则是,在保证特定产品要求的前提下,尽量选择较低

的临界温度和压力、化学性质稳定、惰性、安全、来源广、价格低的萃取剂为好。在食品工业中多采用CO2为萃取剂。

原料经除杂质、粉碎或压片后,装入萃取器,流体CO2由CO2储罐供给,然后通过贮存器经过高压泵至理想压力,并经加热器至特定温度,使其在通过萃取器之前处于超临界状态。超临界CO2由下而上流经萃取器,原料的可溶成分进入超临界CO2相,经调节压力和温度,使超临界CO2的密度降低,可选择性地使萃取物在分离器中分离出来。含脂产品在低压下不溶于CO2,沉淀于分离器的底部。萃取液由第一分离器经减压后流入第二分离器,含油产品在更低的压力下不溶于CO2,沉淀于分离器的底部。CO2经第二分离器后,回收循环使用或排放掉。降压通过半自动压力阀调节,温度通

过热交换器,至于热载体一般升温可选用热水或水蒸气,降温可选用冷水或盐水等。