超临界流体萃取技术及其应用

第46卷第2期2018年1月广　州　化　工

Guangzhou Chemical Industry

Vol.46No.2Jan.2018

超临界流体萃取技术及其应用

吴　芳,李雄山,陈乐斌

(广东巴松那生物科技有限公司,广东　东莞　523443)

摘　要:超临界流体是一种具有特殊物理特性和热力学性质的绿色溶剂,可表现出液体与气体的性质;超临界流体萃取技

术是一种新型㊁清洁㊁高效的绿色分离㊁提取技术,是国内外研究的热点之一㊂对超临界流体萃取技术的基本原理㊁发展过程和特点进行了介绍,并对超临界萃取技术在食品工业㊁制药工业㊁天然香料领域和环境保护领域的应用进展进行了综述,为超临界流体萃取技术的进一步应用提供参考㊂

关键词:超临界流体;萃取技术;应用　

中图分类号:TQ028

　文献标志码:A

文章编号:1001-9677(2018)02-0019-03

第一作者:吴芳(1989-),男,硕士,主要从事天然成分提取㊂

Application of Supercritical Fluid Extraction

WU Fang ,LI Xiong -shan ,CHEN Le -bin

(Guangdong Basonnia Biotechnology Co.,Ltd.,Guangdong Dongguan 523443,China)

Abstract :With similar properties to liquids and gas,supercritical fluid is a green solvent.It has unique physical properties and thermodynamic properties.Supercritical fluid extraction is a new kind of clean and efficient green separation method with green technology,which is a research hotspot at home and abroad.The basic principle,developing process and characteristics of supercritical fluid extraction were reviewed,and the application of supercritical fluid extraction in food industry,pharmaceutical industry,natural-spices field and environmental science were also summarized,so as to provide scientific data for further application of supercritical fluid extraction technology.

Key word :supercritical fluid;extraction technology;application

超临界流体(Supercritical Fluid,即SCF)是指温度和压力都处于临界点以上的流体,可同时表现出液体与气体的特点,具有特殊的物理性质和热力学性质[1]㊂超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction,即SFE)正是一种利用超临界流体的该特殊性质进行萃取的高效㊁清洁的新兴分离㊁提取手段㊂

1　超临界流体萃取技术

1.1　超临界流体萃取技术的基本原理

超临界流体萃取的溶质与溶剂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[2]㊂超临界状态下的流体具有很高的渗透能力和溶解能力,在较高压力条件下,将溶质溶解在流体中;当流体的压力降低或者温度升高时,流体的密度变小㊁溶解能力减弱,导致流体中的溶质析出,从而实现萃取的目的㊂

1.2　超临界流体萃取技术的发展过程

超临界流体的应用型研究在近些年才初有成效,但其学术研究起步比较早,可追溯到19世纪㊂1822年,Cagniard 首次报道了物质的临界现象㊂1850年,英国女王学院的Thomas Andrews 博士首先对CO 2的超临界现象进行了研究,并在1869年的英国皇家学术会议上发表了超临界实验装置和超临界现象观察的论文㊂1879年,Hanny 和Hogarth [3]就发现了超临界状态

下的流体具有极强的溶解能力,这为超临界流体的发展和应用提供了理论依据㊂但在此后相当长的一段时间里,超临界流体的研究进展缓慢㊂一直到1955年,Todd 和Elgin 首次指出了超临界状态下的流体对类似于固体的不挥发性物质的溶解特性,这为超临界流体用于分离过程提供了可行性㊂20世纪70年代初,Zosel 等[3]成功利用超临界CO 2萃取咖啡豆中的咖啡因,自此超临界流体的发展及其应用进入了一个新的阶段㊂1979年联邦德国的HAG 公司首先建成了用超临界流体萃取技术除去咖啡中咖啡碱的生产线㊂日本开发的一种耐高压的螺旋进样系统,在一定程度上解决了固相原料的进料问题以及固相残渣的出料问题,从而实现了固相物料的连续萃取[4-5]㊂虽然国内对超临界流体的研究起步较晚,但发展迅速,目前已经有一部分技术初步实现了工业化应用㊂

1.3　超临界流体萃取技术的特点

超临界流体的密度接近于液体,粘度却接近于普通气体,而扩散能力又比液体大100~1000倍,因此超临界流体具有很高的溶解能力和很好的流动性以及传质性能[4]㊂物质的溶解能力与溶剂的密度直接相关㊂研究人员可通过调节超临界流体的温度和压力来快速调整流体的密度,进而调整其对目标提取物的溶解度,实现选择性地提取目标成份㊂

CO 2是大自然里最常见的气体之一,不仅不可燃㊁安全无毒㊁来源丰富,而且其临界温度较低,接近常温,因此可利用