对于超临界流体萃取技术的研究

摘 要：超臨界流体萃取技术是目前国际上较新的提取分离技术，简称SFE。在临界压力和临界温度以上时，流体便具备特异放大的溶解能力，超临界萃取技术正是利用此性能，以超临界流体为萃取剂，实现对原料中的某成分进行有效萃取，从而分离。自上世纪80年代以来，许多科技强国都投入了大量的人力财力资源进行研究，技术研讨范围触及食品、化工、医药和香料等，并先后取得一系列突破性的成绩。

关键词：超临界流体、绿色高效、萃取率

国内外技术成果：

国内：自上个世纪80年代起国内一批院校和科研院所对超临界流体萃取技术，

特别是针对超临界二氧化碳流体萃取技术已展开了大批的技术研究，并发现了新大陆。经过约40年的努力，中国的超临界流体萃取技术的研究已获得丰厚的成果，尤其是天然产物提取方面，一批工业化的新产品正通过超临界萃取技术走向市场。王小梅、黄少烈研究了夹带剂乙醇在小麦胚芽油进行超临界CO2萃取中的作用，梅艳红等研究了超临界萃取-溶剂萃取-结晶一体化分别白芷香豆素的新工艺，他们首先通过超临界CO2技术对白芷香豆素进行提取，而后又钻研了溶剂萃取法，从超临界萃取物中辨别香豆素的工艺条件，最后采纳了结晶技术进一步纯化以取得高纯度香豆素。

国外：Danh等研究了超临界CO2萃取薰衣草精油过程中萃取压力、萃取温度、萃取时间对精油的萃取率、化学成分以及抗氧化活性的影响。研究确定了最佳工艺条件，同时标明压力和时间对萃取率和抗氧化活性的影响较大，而温度的影响较小。科尔-麦吉公司和UOP公司共同开发ROSE渣油脱沥青过程已经工业化生产多年，其主要特点是利用超临界流体分离的属性和溶剂回收的沥青质， ROSE渣油脱沥青过程中液液萃取的萃取部分去除沥青质，在溶剂回收过程中，溶剂脱沥青油在等压加热至超临界状态，此时因为溶解度降低，脱沥青油与溶剂开始分离，之后溶剂还可以经过换热降温从而循环使用。Doneanu等用超临界二氧化碳萃取当归精油时，采用二级分离器进行超临界萃取分离。除了提取精油外， 超临界CO2还可以提取一些植物中常见的油溶性杂质，如脂肪酸和蜡质。此外， 超临界流体萃取技术还可用于去除谷物和小麦中的残留农药。

超临界萃取技术

最基本的超临界萃取工艺是先经过升压安装使溶剂到达超临界形态，然后超临界流体进入萃取器接触预加载的原料，并在超临界温度T1和压力P1的条件下提取目标溶质。溶解在超临界流体中的萃取物在超临界流体从萃取器顶部分离后经过降压阀来节流膨胀，降低萃取物在流体中的溶解度，萃取物和溶剂便可在分离器中分离。然后溶剂变成气体或超临界状态离开分离器， 再通过加压装置加压到超临界状态， 并重复上述提取分离步骤， 经过多次循环，就可达到预期值。

超临界萃取技术属于高效节能技术。因为超临界流体具备相对于纯液体较低的黏度和较大的扩散系数，且外表张力为零，因此，超临界流体较有机物溶剂更容易扩散浸透进入多孔基质内对溶质实现高效萃取。

超临界流体萃取技术因为是循环进行的一项技术，所以他可以降低成本减少污染排放，而且相比于一般的液-液萃取精馏技术，超临界流体萃取技术在溶剂分离和回收方面也有着很大的优势。

还有在面对分离热敏质物质时，可以实现对产品无溶剂残留。例如超临界CO2的萃取技术就是无毒无味的一项技术，并且还抗氧化灭菌，因而就无需担忧产品在面对低温时会有合成的效果，保障了产品稳定性的纯度。

超临界流体萃取技术的应用：

超临界萃取技术在食品工业中，因其独特的绿色高效特点近几年在在天然产物提取领域被广泛关注。尤其是超临界CO2萃取技术，例如对啤酒花浸膏的提取，对植物油脂的提取以及对天然食用色素的提取。

天然香料、精油因有独特的香气得到了人们的广泛关注，但是植物体中的香精成分非常复杂，并且浓度很低。传统的提取方法是采用水蒸气提取或者添加有机溶剂萃取，然而水蒸气提取需要的高温以及有机溶剂萃取的溶剂残留都会对产物的稳定性和纯度造成一定的影响，超临界流体萃取技术则完全避免了以上的问题，它对香精成分溶解度高，操作温度低，无溶剂残留等，在天然香料的提取中有着得天独厚的优势。

在医药领域，除了开发新药和提高药效外，人们一直在研究环境友好的制药方法，减少有毒有害溶剂的使用。而在大自然中就存在着许多高活性的天然药物，如果人类将它们提取出来并给患者使用，那么此举就会大大降低医疗成本。

超临界流体萃取技术还可以应用在石油、煤炭工业中。石油渣油是石油加工过程中产生的重要成分含量较高的油品，目前，人们对于轻质油品的需求日益增加，因此十分重视渣油的加工利用。然而，渣油的沥青质含量高、金属含量低，这些物质在渣油加工过程中易引起结焦影响渣油的加工。因此在进一步的加工前需要进行脱除沥青质，才能得到金属含量低的的脱沥青油。常规的分离方法无法进行分离渣油，所以超临界流体萃取分离技术便派上了用场。

结论与展望：

任何新技术的发展和成熟都离不开科学研究和实践。目前，超临界流体萃取设施生产企业持续与高校和研究机构协作，在生产过程中做了很多改良，努力缩小与国外先进产品的差距，在萃取器快开密封构造，二氧化碳高压泵，微电脑自动管制、工艺规划、安全设施的能源耗费和流程设计已经达到或接近国际先进水平。而且超临界萃取技术在基础数据、数学模型、工艺流程等方面的相关基础研究也得到了迅速发展。

参考文献：

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作者简介：

鲍锡帅，1996年8月，男，汉，安徽铜陵人，本科在读，研究方向：新能源。