亚临界低温萃取技术

亚临界低温萃取技术
亚临界低温萃取技术是由中国粮油学会油脂分会常务理事、河南省亚临界生物技术有限公司董事长祁鲲原创发明的一种用于天然产物生物成分低温条件下保质萃取的工艺技术。

1亚临界萃取溶剂的定义：
溶剂在高于其沸点但低于临界温度的温度区间内，在一定压力下以液态存在的状态，我们定义为溶剂的亚临界状态。

这也是气体的液化状态。

在此状态下利用其相似相溶的物理性质，用做生物成份萃取的溶剂为亚临界萃取溶剂，其萃取工艺称为亚临界萃取工艺。

我们开发研究的几种适合于亚临界萃取的溶剂沸点都低于我们周围的环境温度，一般沸点在0℃以下，20℃时的液化压力在0.8MPa以下（表压）。

目前可以应用的溶剂有：丙烷、丁烷、二甲醚、四氟乙烷、液氨。

2亚临界萃取的工艺原理
在一定压力下，以液化的亚临界溶剂对物料进行逆流萃取，萃取液（液相）中溶剂经蒸发工序，使溶剂气化与萃取出的目标成份分离，得到产品；被萃取过的物料蒸发出其中吸附的溶剂，得到另一产品（固相）。

气化的溶剂被液化后循环使用。

整个萃取过程可以在室温或更低的温度下进行，所以不会对物料中的热敏性成份造成损害，这是亚临界萃取工艺的最大优点。

溶剂从物料中气化时，需要吸收热量（气化潜热），所以，蒸发脱溶时要向物料中补充热量。

溶剂气体被压缩液化时，会放出热量（液化潜热），工艺中大部分热量可以通过气化与液化溶剂的热交换达到节能的目的，理论计算证明，经过充分热交换，萃取液的溶剂蒸发所需的能量（压缩机能量）只有以蒸汽为能源蒸发常规溶剂的1/11。

3亚临界低温萃取技术的发展历程
河南亚临界生物技术有限公司董事长祁鲲于1989年提出了以亚临界状态溶剂进行生物成份萃取的设想，1990年进行小试并通过技术鉴定，1992年进行了日加工15吨原料中试生产线的鉴定，1992年取得国家发明专利，1997年建成日加工80吨原料的生产示范厂，生产运行了15年，直至2012年河南亚临界公
司生产示范基地投产。

1993年至2015年20余年间，利用亚临界技术已建成近100条生产线
在单条生产线加工能力方面，目前已形成从每天1吨到每天加工100吨原料的系列亚临界萃取成套装备，并且研发出5升、10升、100升、200升等研究用系列产品，大多销往大学和研究院。

同时，河南省亚临界生物技术有限公司，也是国家级博士后科研工作站和河南省亚临界萃取工程设备技术研究中心。

利用亚临界萃取技术在蛋白方面进行的应用研究，获得了2014年度国务院颁发的国家技术发明奖二等奖。

4亚临界萃取技术工艺的优点
萃取是天然产物深加工的重要工序，它是通过萃取设备来完成的。

萃取设备对提取物的质量、得率和生产效率都有较大的影响。

亚临界萃取技术具有如下优点：
*提取速度快，效率高，有效成分提取充分，减少物料资源的浪费；
*溶媒耗量少，出液系数小，浸出液浓度高，节省溶剂，节省后道工序的生产成本；
*提取温度低，特别是热敏性物料提取，显著减少对有效成分的破坏；
*适应性好，能适于不同物料的提取；
*生产连续性好，应能适于现代化大规模连续性生产；
*节约能源，安全可靠；结构简单，操作方便。

*相对于超临界提取技术，投资少，生产成本低，容易实现大规模生产。

5亚临界萃取技术的应用领域
亚临界萃取技术成套设备主要用于实现各种特种及珍稀植物原料有用成分的保质提取，提取分离过程不破坏原料中的有用成分，这一功能有着广泛的应用空间。

天然产物中高附加值的生理活性物质因其热敏性，用常规热回流提取
法和有机溶剂萃取法不仅得率低，而且功能成分受到破坏。

超临界CO2萃取虽是较为理想的方法，具有萃取能力强、提取率高、产品品质好等优势，但必须在25MPa 以上的超高压状态下才能进行。

极高的压力限制了设备有效容积的放大，同时，较高的设备制造和运行成本制约了该技术在天然产物有效成分生产领域的应用。

项目利用亚临界流体沸点较低的特性，常温提取、低温脱溶，通过提高工艺过程的真空度，使萃取溶剂在10～50℃的温度下快速蒸发，且萃取是在密闭条件下进行，因而“热敏性”成份不变性、不氧化，是天然产物活性成分“高效、保质”萃取的理想技术。

亚临界萃取脂溶性物质”为国内首创，该技术经过20年的发展，已在国内90余家企业成功推广，用于多种贵重油脂、天然色素和中药活性成分的提取。

本项目在原有技术基础上，开发了亚临界萃取装备。

该装备不仅适于多种天然产物原料、同时适用于低级烷烃、二甲醚、四氟乙烷、六氟化硫等多种溶媒；通过在“亚临界流体中加入夹带剂”，将原有仅限于非极性化合物萃取拓展到对不同极性的目标成分的提取，并且实现了一机多用。

该装备能方便开展天然产物活性成分的萃取试验研究，也可进行工业化生产，因此赢得了众多领域的应用，目前已经在脱脂蛋白、特种油脂、烟草、原羊毛环保脱脂、桐油提取、动植物香料、木材脱水脱脂、水产品下脚料深加工等行业广泛应用。

5.1 在食用油萃取生产中的应用
目前以大豆为代表的食用油生产主要采用己烷溶剂进行浸出（萃取）生产，有许多植物油料的有用成份由于这种浸出工艺过程中的加热而被破坏，应用丙烷和丁烷亚临界萃取工艺，不但确保了萃取出油中的热敏成份不损坏，也保证了粕中植物蛋白等成份不变性，使产品的价值充分利用。

在这方面已工业化生产的物料有：大豆、花生、核桃、小麦胚芽、葡萄籽、杏仁、茶籽、石榴籽等。

5.2 在植物色素萃取生产中的应用
传统的植物脂溶性色素用己烷溶剂提取，水溶性色素用水或乙醇提取，都有加热脱溶的工艺过程，影响产品质量。

用丙烷、丁烷、二甲醚以及它们的混合溶剂进行亚临界萃取，有很大的技术优势。

例如，在万寿菊叶黄素的生产方面，已有二十多套丁烷溶剂萃取生产线投产，己烷浸出工艺已被淘汰。

在色素
方面已工业化生产的物料有：万寿菊叶黄素、辣椒红色素等,最大的红色素生产线已达100吨/日。

5.3 在功能性和药用植物提取生产中的应用
这方面的原料品种极其繁多，但总体上分为脂溶性和水溶性两大类，脂溶性如月见草、沙棘、林蛙、灵芝孢子等以丁烷溶剂萃取已工业化生产。

水溶性如植物多酚类、植物低聚糖类、生物碱类、植物黄酮类、植物甙类也在研究的试验中。

5.4 在植物精油提取生产中的应用
植物精油的成份多为脂溶性化合物，以丁烷、丙烷对鲜湿的花朵、茎叶进行亚临界萃取，可得到浸膏产品，目前已进行工业化批量生产的有檀香、玫瑰、十香菜等，茶叶、姜、茴香、大蒜等的精油提取都已进行了很多研究试验，具备了工业化生产的条件。

例如，大蒜精油目前主要用水蒸汽蒸馏法，煮过的大蒜排渣污染严重，仅提出少量的精油就损失了大蒜的全部。

采用亚临界萃取工艺后，提过精油的蒜片形状不变，仍有一定的利用价值。

5.5 在中草药、茶叶等产品脱除农药残留中的应用
我们将这类应用称为“干洗”，目前在烟叶、茶叶的脱农残方面的研究已有显著成效，可以在不影响其品质的情况下脱除大部分的农药残留。

5.6 湿物料脂溶性成份的直接萃取应用
由于水分影响物料中脂溶性成份的萃取，在萃取前一般要进行烘干或晒干，例如辣椒红色素提取前必须将辣椒晒干、去籽去梗、磨粉造粒，这个预处理的过程耗费大量人力及能量，并造成红色素的损失，采取亚临界湿法萃取工艺，将改变目前的工艺。

目前这方面已取得可行的研究成果。

5.7 亚临界双溶剂的浓缩蛋白新工艺
以丁烷对大豆胚片进行萃取，分离出油脂后，再以液氨为溶剂进行第二次萃取，分离出低聚糖等成分后，可以直接得到浓缩蛋白，克服了醇法生产的蛋白变性问题，也大大地节省投资。

5.8 用于烟草的减害降焦方面的应用。

以二甲醚和丁烷混合溶剂，在不破坏烟丝形状的前提下，部分提取烟丝中的生物碱（尼古丁）和焦油基料，实现烟草行业的减害降焦要求，同时可将烟丝的农残降低60%以上。

此项目的大规模工业生产装备已在试制中。

5.9亚临界萃取技术在羊毛加工中的应用
羊毛是动物蛋白，不能高温加工，目前洗羊毛还是传统的水加洗涤剂的方法，污染大，大量羊毛脂随污水流失。

以丁烷对羊毛进行快速萃取，可在不损伤羊毛的情况下得到优质的羊毛脂，并且从本质上解决了全行业的水污染问题。

5.10亚临界萃取技术在桐油提取中的应用
桐油目前的工艺主要是挤压压榨法的传统工艺，产品产量低，得率低，成本高。

压榨后的桐油饼粕中还含有一定量的油脂。

桐油的萃取提取，一直是油脂行业的技术难点，传统的萃取工艺经过多年试验，证明不能用于桐油的生产。

而使用亚临界低温萃取技术，在桐油萃取上取得革命性的突破，完美解决了桐油的萃取方式生产问题，使桐油的生产成本大幅降低，如使用本技术，可在桐油行业占据绝对优势。

6亚临界萃取技术的生命周期及未来趋势
亚临界溶剂生物萃取技术自1990年在河南省亚临界生物技术公司诞生以来，不断在各个领域取得拓展应用，是一项用途极为广泛的新技术，是此前工业萃取技术的一个重要的发展。

在亚临界萃取技术发明之前，工业萃取都是以液态溶剂进行萃取，这样的溶剂有几十甚至几百种，例如：乙醇、甲醇、水、石油醚、乙酸乙酯、苯等等。

多年前还出现了二氧化碳超临界萃取技术，而我们自主知识产权的亚临界技术，是与常规萃取技术和超临界萃取技术并列的、具有独特优势的、在许多领域不可替代的新技术。

它有宽泛的应用领域，如各种油料作物、植物精油、化妆品原料、中药材及茶叶烟叶等经济作物等等，每个应用领域都有大量的应用项目，例如在农产品降低农药残留的应用中，仅茶叶降农残也会有数以百计的工程项目，在羊毛脂提取应用中，利用亚临界萃取技术可大幅降低生产成
本，大量减少废水排放，经济效益和社会效益都是非常巨大的。

以此类推，可以想象出亚临界技术的发展空间是多么的广阔。

亚临界萃取技术的另一个发展空间是科研的发展。

在超低温萃取、选择性萃取、连续萃取等等方面还有大量的科研工作，可以立项许多科研项目，在国家的支持下，可以取得许多高水平的科研成果、科学进步奖。

因此。

亚临界溶剂生物萃取技术正处于方兴未艾的阶段，这项技术的推广应用必将带来巨大的社会效益和经济效益。