分離工程大作業(yè)

1、 分離工程大作業(yè)班級：化工11*姓名：馬×× 學號：11010×××超臨界流體萃取技術的原理和應用中藥產(chǎn)品現(xiàn)代化的重點可簡單地用8個字來描述，即"有效、量小、安全、可控"。實際上，它涉及范圍十分廣泛，要解決的問題比較復雜，但首先最關鍵的問題就是要提取分離工藝、制劑工藝現(xiàn)代化，質量控制標準化、規(guī)范化。     超臨界流體萃取技術（SFE）是目前國際上較新的提取分離技術、采用SFE對中藥進行提取分離純化，對實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化具有重要意義。超臨界流體萃取是國際上最先進的物理萃取技術。在較低溫度下

2、，不斷增加氣體的壓力時，氣體會轉化成液體，當溫度增高時，液體的體積增大，對于某一特定的物質而言總存在一個臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc），高于臨界溫度和臨界壓力后，物質不會成為液體或氣體，這一點就是臨界點。再臨界點以上的范圍內(nèi)，物質狀態(tài)處于氣體和液體之間，這個范圍之內(nèi)的流體成為超臨界流體（SF）。超臨界流體具有類似氣體的較強穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進行萃取。分離單體。1、超臨界流體的性質： 超臨界流體（Supercritical Fluid,SF）是處于臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上，介于氣體和液體之間的流體。超臨界流體具有氣體和液體的雙重

3、特性。SF的密度和液體相近，粘度與氣體相近，但擴散系數(shù)約比液體大100倍。由于溶解過程包含分子間的相互作用和擴散作用，因而SF對許多物質有很強的溶解能力。超臨界流體對物質進行溶解和分離的過程就叫超臨界流體萃?。⊿upercritical Fluid Extraction,簡稱SFE）?？勺鳛镾F的物質很多，如二氧化碳、一氧化亞氮、六氟花硫、乙烷、庚烷、氨、等，其中多選用CO2（臨界溫度接近室溫，且無色、無毒、無味、不易然、化學惰性、價廉、易制成高純度氣體）。 2、CO2-SF的溶解作用 ： 其基本原理為：CO2的臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）分別為31.05和7.38MPa，當處于這個臨界

4、點以上時，此時的CO2同時具有氣體和液體雙重特性。它既近似于氣體，粘度與氣體相近；又近似于液體，密度與液體相近，但其擴散系數(shù)卻比液體大得多。是一個優(yōu)良的溶劑，能通過分子間的相互作用和擴散作用將許多物質溶解。同時，在稍高于臨界點的區(qū)域內(nèi)，壓力稍有變化，即引起其密度的很大變化，從而引起溶解度的較大變化。因此，超臨界CO2可以從基體中將物質溶解出來，形成超臨界CO2負載相，然后降低載氣的壓力或升高溫度，超臨界CO2的溶解度降低，這些物質就沉淀出來（解析）與CO2分離，從而達到提取分離的目的。3、夾帶劑： 在超臨界狀態(tài)下，CO2具有選擇性溶解。SFE-CO2對低分子、低極性、親脂性、低沸點的成分如揮發(fā)

5、油、烴、酯、內(nèi)酯、醚，環(huán)氧化合物等表現(xiàn)出優(yōu)異的溶解性，像天然植物與果實的香氣成分。對具有極性集團(-OH，-COOH等)的化合物，極性集團愈多，就愈難萃取，故多元醇，多元酸及多羥基的芳香物質均難溶于超臨界二氧化碳。對于分子量高的化合物，分子量越高，越難萃取，分子量超過500的高分子化合物也幾乎不溶。而對于分子量較大和極性集團較多的中草藥的有效成分的萃取，就需向有效成分和超臨界二氧化碳組成的二元體系中加入第三組分，來改變原來有效成分的溶解度，在超臨界液體萃取的研究中，通常將具有改變?nèi)苜|溶解度的第三組分稱為夾帶劑(也有許多文獻稱夾帶劑為亞臨界組分)。一般地說，具有很好溶解性能的溶劑，也往往是很好的

6、夾帶劑，如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。 4、工藝過程  ： 利用 SCF 的溶解能力隨溫度或壓力改變而連續(xù)變化的特點，可將 SFE 過程大致分為兩類，即等溫變壓流程和等壓變溫流程。前者是使萃取相經(jīng)過等溫減壓，后者是使萃取相經(jīng)過等壓升（降）溫，結果都能使 SCF 有很高的擴散系數(shù)，故傳質過程很快就到達平衡。此過程維持壓力恒定，則溫度自然下降，密度必定增加，到狀態(tài)點 2 ，然后萃取物流進入分離器，進行等溫減壓分離過程，到狀態(tài)點 3 ，這時 SCF 的溶解能力減弱，溶質從萃取相中析出， SCF 再進入壓縮機進行升溫加壓，回到狀態(tài)點 1 ，這樣只需要不斷補充少量溶劑，過程就可以周而

7、復始。將需要萃取的搖用植物粉碎，稱取約300700g裝入萃取器（6）中，用CO2反復沖洗設備以排除空氣。操作時先打開閥（12）及氣瓶閥門進氣，再啟動高壓閥（4）升壓，當壓力升到預定預定壓力時再調(diào)節(jié)減壓閥（9），調(diào)整好分離器（7）內(nèi)的分離壓力，然后打開放空閥（10）接轉子流量計測流量通過調(diào)節(jié)各個閥門，使萃取壓力、分離壓力及萃取過程中通過CO2流量均穩(wěn)定在所需操作條件，半閉閥門（10），打開閥門（11）進行全循環(huán)流程操作，萃取過程中從放油閥（8）把萃取液提出。CO2-SFE工藝流程示意圖 5、CO2-SFE的特點 ： 用超臨界CO2萃取技術進行中藥研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，和中藥傳統(tǒng)方法相比，具有許多獨特

8、的優(yōu)點。5.1 萃取能力強，提取率高。用超臨界CO2提取中藥有效成分，在最佳工藝條件下，能將要提取的成分幾乎完全提取，從而大大提高產(chǎn)品收率和資源的利用率。5.2 可以在低溫下提取。超臨界CO2臨界溫度低（35-40，操作溫度低，能較完好地保存中藥有效成分不被破壞，不發(fā)生次生化。因此，特別適合那些對熱敏感性強、容易氧化分解破壞的成分的提取。 ） 5 .3 完全沒有殘留有機溶劑 。全過程不使用有機溶劑，所以產(chǎn)品是純天然的。 5.4 超臨界CO2還可直接從單方或復方中藥中提取不同部位進行藥理篩選，開發(fā)新藥，大大提高新藥篩選速度。同時，可以提取許多傳統(tǒng)法提不出來的物質，且較易從中藥中發(fā)現(xiàn)新成分，從而發(fā)

9、現(xiàn)新的藥理藥性，開發(fā)新藥，進行植物化學的研究，可大大簡化提取分離步驟，能提取分離到一些用傳統(tǒng)溶劑法得不到的成分，節(jié)約大量的有機溶劑。5.5 提取時間快、生產(chǎn)周期短。 超臨界CO2提取（動態(tài)）循環(huán)一開始，分離便開始進行。一般提取10分鐘便有成分分離析出，2-4小時左右便可完全提取。同時，它不需濃縮步驟，即使加入夾帶劑，也可通過分離功能除去或只是簡單濃縮。5.6 超臨界CO2提取，操作參數(shù)容易控制，因此，有效成分及產(chǎn)品質量穩(wěn)定。5.7 超臨界流體萃取應用于中藥質量分析，能客觀地反映中藥中有效成分的真實含量。5.8 超臨界CO2還具有抗氧化、滅菌作用，有利于保證和提高產(chǎn)品質量。5.9 經(jīng)藥理、臨床證

10、明，超臨界CO2提取中藥，不僅工藝上優(yōu)越，質量穩(wěn)定且標準容易控制，其藥理、臨床效果能夠保證或更好。5.10 超臨界CO2萃取工藝，流程簡單，操作方便，節(jié)省勞動力和大量有機溶劑，減小三廢污染，這無疑為中藥現(xiàn)代化提供了一種高新的提取、分離、制備及濃縮新方法。 6、 裝置的設計和規(guī)模: 超臨界流體萃取裝置設計的總體要求是：1)工作條件下安全可靠，能經(jīng)受頻繁開、關蓋(萃取釜)，抗疲勞性能好；2)一般要求一個人操作，在10 min內(nèi)就能完成萃取釜全膛的開啟和關閉一個周期，密封性能好；3)結構簡單，便于制造，能長期連續(xù)使用(即能三班運轉)；4)設置安全聯(lián)鎖裝置。高壓泵有多種規(guī)格可供選擇，國產(chǎn)三柱塞高壓泵能

11、較好地滿足超臨界CO2萃取產(chǎn)業(yè)化的要求。超臨界CO2萃取裝置宜以中小型較為實際。大型裝置如單釜大于1 000 L規(guī)模的就不宜盲目上馬。每套裝置配置23個萃取釜效率會高一些。日本幾家擁有超臨界CO2萃取裝置的公司，其中大部分是中小型裝置，只有一家是大于1 000 L容積的。 日本有關公司超臨界CO2萃取裝置設置情況 公司名設備制造廠萃取釜萃取對象物容積(L)設計壓力(MPa)富士香料伍德公司(德國)200×1300×129.429.4香煙用香料食品用香料YASUMA三菱化工機100×134.3辣椒油樹脂高砂香料三菱化工機300×134.3天然香料長谷川香料

12、伍德公司(德國)300×234.3香料、色素、醫(yī)藥茂利制油克虜伯公司(德國)500×1200×137.7329.4食品香料、色素、抗氧化劑住友精化住友精化50×229.4精油武田藥品工業(yè)住友重機1200×1醫(yī)藥品、脫溶劑7、 應用概況及前景 : 自Hanay和Hogarth發(fā)現(xiàn)SFE原理以來以近百年了。從50年代開始進入實驗階段，如從石油中脫瀝青等。70年代末，SFE技術在食品工業(yè)中應用日益廣泛，其中從啤酒花中提取酒花精已經(jīng)形成了生產(chǎn)規(guī)模。80年代以來，SFE技術廣泛應用于香精和香辛料風味成分的提?。◤拿倒寤ā⒚滋m花、菊花等提取天然花香劑；從薄

13、荷、胡椒等提取香辛料；對綠茶、紅茶進行全成分提取等）。 從藥用植物中提取藥效成分，是近五六年開始的（如日本學者宮地洋從干草根、紫草根中提取有效成分）。美國有超臨界公司，德國有專利（3133032）CO2-SFE提取設備等.1998年3月底，來自全國及香港20多個單位的60多位專家學者聚集廈門大學，探討了中藥現(xiàn)代化問題，特別超臨界流體技術。東宇集團率先在全國制造完成自動化大型超臨界機組，從而實現(xiàn)了超臨界機組的遠程監(jiān)控及微機管理，并已在青島安裝完畢。目前中科院大連化學物理所、北京華工學院、北京中醫(yī)學院等研究CO2-SFE技術已經(jīng)成熟。 根據(jù)研究開發(fā)實踐，認為超臨界流體萃取技術應用于中藥提取分離及中

14、藥現(xiàn)代化，具有較大的潛力和可觀前景。SFE應用于中藥，結合幾個典型的研究開發(fā)實例，可將其分為如下幾個方面。7.1 SFE與中藥有效成分或中間原料的提取已具備質量標準的單體或有效部位的提取,SFE技術應用于該領域中,較容易進行。7.2 SFE與中藥化學成分的研究,這里主要是指超臨界CO2萃取分離技術應用于中藥有效成分的研究或中藥化學成分的系統(tǒng)研究，即植物化學范疇。它是新藥研究的基礎。用超臨界CO2萃取技術進行植物化學的研究，可大大簡化提取分離步驟，能提取分離到一些用傳統(tǒng)溶劑法得不到的成分，節(jié)約大量的有機溶劑。7.3 復方中藥及新藥研究。中藥復方是傳統(tǒng)中藥的最主要的部分，也是中藥與國際接軌難度最大

15、的部分。超臨界流體技術被推薦為中藥復雜體系中中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的新技術之一。中藥復方的研究與開發(fā)可以應用SFE新技術。7.4 SFE技術與中藥質量標準。質量標準是影響中藥進入國際市場的又一重要因素。采用先進、準確的分析方法進行中藥質量控制有利于中藥現(xiàn)代化。分析型超臨界CO2流體萃取技術用于藥物分析具有省時、樣品用量少、條件易于控制、不分解也不污染樣品等優(yōu)點，特別是能從復雜基體中分離、鑒定痕量組分。8、結論 81 超臨界CO2萃取新技術完全可用于改造傳統(tǒng)中藥產(chǎn)業(yè)，和傳統(tǒng)中藥生產(chǎn)工藝比，具有極大優(yōu)越性和市場潛力。這一領域將是超臨界CO2萃取技術的主要方向。82 超臨界萃取技術應用于中藥或天然藥物，要從

16、單純的進行中間原料的提取轉向于兼顧單味、復方中藥新藥的開發(fā)應用或二次開發(fā)上。 83 中藥化學成分復雜，可分為非極性、中等極性和強極性三部分，對于前二類可以在不加或加入夾帶劑下提取。但對強極性化合物如蛋白質、多糖類，曾經(jīng)認為用超臨界CO2提不出來，隨著研究的不斷深入，用全氟聚醚碳酸銨（PFPE）使CO2與水形成了分散性很好的微乳液，把超臨界CO2應用擴展到水溶液體系，已成功用于強極性生物大分子如蛋白質的提取，為超臨界CO2提取中藥中一類具有特殊活性水溶性成分提供了新方法。這一研究提示，原來認為難以提取的成分只要加強類似的應用基礎研究，包括國產(chǎn)設備工作壓力提高的研究等還是可以解決的。 84 加強分

17、析型超臨界流體萃取或超臨界色譜在中藥分析中的應用，不斷改革傳統(tǒng)經(jīng)典的分析方法。85 雖然SFE技術在應用過程中面臨設備一次性投資較大的問題，但和傳統(tǒng)溶劑提取法相比，由于它在生產(chǎn)過程中投資較小，以及具有很多優(yōu)越性，因此在實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化和國際接軌的戰(zhàn)略行動中將會發(fā)揮較大的作用。VIII 超臨界流體萃取技術在食品工業(yè)中的應用摘 要超臨界流體萃取技術(Supercritical Fluid Extraction)是近30年發(fā)展起來的一種新型分離技術，由于其具有操作方便、能耗低、無污染、分散能力高、制品純度高、無溶劑殘留等優(yōu)點，被稱為“綠色分離技術”。超臨界CO2萃取技術主要應用于香料、食品和醫(yī)藥工業(yè)，

18、對于一些用常規(guī)方法難以提取及純化的物質，該方法更能顯示其獨特的優(yōu)勢。本論文介紹了超臨界CO2萃取技術分離原理、主要優(yōu)點及發(fā)展現(xiàn)狀，分析該技術在應用中常遇到的問題，對其發(fā)展前景進行了展望。超臨界流體萃取技術(Supercritical Fluid Extraction)是近30年發(fā)展起來的一種新型分離技術，由于其具有操作方便、能耗低、無污染、分散能力高、制品純度高、無溶劑殘留等優(yōu)點,被稱為“綠色分離技術”?？梢宰鳛槌R界萃取的介質很多，如二氧化碳、一氧化氮、六氟化硫、已烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等，其中二氧化碳的超臨界溫度(Tc = 31.3)接近室溫，且無色無毒、不燃燒爆炸、對大多數(shù)的物質不反

19、應、不昂貴、易制成高純度的氣體，故而常做首選的超臨界介質。近年來超臨界二氧化碳萃取技術、在食品、醫(yī)藥、化工等領域發(fā)展很快,已經(jīng)初步形成了一個新興的產(chǎn)業(yè)。最早將超臨界CO2萃取技術應用于大規(guī)模生產(chǎn)的是美國通用食品公司，之后法、英、德等國也很快將該技術應用于大規(guī)模生產(chǎn)中。90年代初，中國開始了超臨界萃取技術的產(chǎn)業(yè)化工作，發(fā)展速度很快。實現(xiàn)了超臨界流體萃取技術從理論研究、中小水平向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的轉變，使中國在該領域的研究、應用已同國際接軌，在某些方面達到了國際領先水平。目前，超臨界流體萃取已被廣泛應用于從石油渣油中回收油品、從咖啡中提取咖啡因、從啤酒花中提取有效成分等工業(yè)中。1. 超臨界流體萃取技術

20、概述1.1 超臨界流體萃取技術的概念：超臨界流體萃取技術，是指用超臨界流體為溶劑，從固體或液體中萃取可溶組分的傳質分離操作。1.2 超臨界流體萃取技術的原理：圖加有等密度線的CO2相平衡圖在一定的溫度（Tc31.3）和壓強（Pc7.158MPa）以上時，CO2將處于超臨界狀態(tài)，這時CO2的物理性質既不完全與液態(tài)相似也不完全與氣態(tài)相似，表現(xiàn)為：具有與氣態(tài)時相當滲透力和低的粘度；具有與液態(tài)相近的密度和優(yōu)良的溶解能力；對溶質的溶解能力取決于密度的大小，壓強或溫度的微小改變會引起密度發(fā)生明顯變化，從而導致溶解度發(fā)生變化。超臨界CO2萃取技術的分離原理就是控制操作壓力和溫度，使CO2在超臨界狀態(tài)下從食品

21、原料中萃取并攜帶出目標組分，然后解除超臨界條件，CO2對目標組分的溶解能力立即消失，將目標組分釋放出來，從而達到分離的目的。超臨界CO2流體萃?。⊿FE）分離過程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當然，對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質則完全或基本析出，從而達到分離提純的目的，所以超臨界CO2流體萃取過程是由萃

22、取和分離過程組合而成的。1.3 超臨界流體萃取技術的優(yōu)點（1）可以在接近室溫(35-40)及CO2氣體籠罩下進行提取，有效地防止了熱敏性物質的氧化和逸散。 （2）使用SFE是最干凈的提取方法，由于全過程不用有機溶劑，因此萃取物絕無殘留溶媒，同時也防止了提取過程對人體的毒害和對環(huán)境的污染，是100%的純天然； （3）萃取和分離合二為一，當飽含溶解物的CO2-SCF流經(jīng)分離器時，由于壓力下降使得CO2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離）而立即分開，不僅萃取效率高而且能耗較少，節(jié)約成本； （4）CO2是一種不活潑的氣體，萃取過程不發(fā)生化學反應，且屬于不燃性氣體，無味、無臭、無毒，故安全性好； （5）CO

23、2價格便宜，純度高，容易取得，且在生產(chǎn)過程中循環(huán)使用，從而降低成本； （6）壓力和溫度都可以成為調(diào)節(jié)萃取過程的參數(shù)。通過改變溫度或壓力達到萃取目的。壓力固定，改變溫度可將物質分離；反之溫度固定，降低壓力使萃取物分離，因此工藝簡單易掌握，而且萃取速度快。 1.4 超臨界流體萃取技術的使用范圍（1）萃取速度高與液體萃取，特別適合于固態(tài)物質的分離提??； （2）在接近常溫的條件下操作，能耗低于一般精餾發(fā)，適合于熱敏性物質和易氧化物質的分離； （3）傳熱速率快，溫度易于控制； （4）適合于揮發(fā)性物質的分離。2. 超臨界流體萃取技術在食品工業(yè)中的應用2.1超臨界CO2萃取技術在不同食品原料有效成份的分離方

24、面的應用研究超臨界CO2流體萃取技術雖然在食品工業(yè)中僅有20-30年的應用歷史，但其發(fā)展十分迅速。在日本，通過超臨界CO2流體萃取技術加工特種油脂已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在歐美國家，該項技術在食品工業(yè)中也得到了廣泛的應用。目前，我國超臨界CO2流體萃取技術已逐步從研究階段走向工業(yè)化。而且，該技術主要應用在食品風味與油類物質的提取、食品脫色除臭及滅菌防腐等，如啤酒花、沙棘籽油、小麥胚芽油、卵磷脂、辣椒紅色素的提取以及大蒜酶失活、大蒜SOD保留、咖啡堿的脫除及羊肉去膻昧等。下面列舉一些近期該技術在食品工業(yè)中的應用實例。2.1.1 植物營養(yǎng)素的萃取 2.1.1.1 茶葉咖啡堿的脫除茶葉中富含的咖啡堿，約占

25、茶葉干物質重的2%5%，茶濃縮液和速溶茶中的咖啡堿含量則更高?？Х葔A對人體的新陳代謝有著廣泛的影響，有些是有利的，有些是不利的，過量攝入咖啡堿對人體的健康不利。近年來，低咖啡堿或脫咖啡堿茶及其制品已在歐美國家行銷，使得從茶葉中脫除咖啡堿的技術越來越受到重視。超臨界CO2流體萃取技術因其高選擇性、無有效成分損失與劣變、無有機溶劑殘留，體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。隨著萃取時間的延長、操作壓強的增大、操作溫度的提高和濃縮液濃度的降低，會導致綠茶濃縮液中咖啡堿的脫除率增大，應確定的較佳工藝參數(shù)：操作壓強為30MPa、操作溫度為56、萃取時間為4h和濃縮液濃度為20%。2.1.1.2 大豆磷脂大豆磷脂是精煉食用大

26、豆油時得到的一種粘稠的含油很高的毛磷脂，油脂占30%40%，磷脂占60%70%。雖然其營養(yǎng)價值高，但直接用于醫(yī)藥卻較困難，而不含油的純磷脂在食品、醫(yī)藥及化妝品等行業(yè)已得到廣泛的應用，所以提取高質量的磷脂越來越引起人們的重視。提取大豆磷脂的方法雖很多，但用超臨界CO2提取尚屬首次。2.1.1.3 大蒜油大蒜是人們生活中的重要調(diào)味品，其主要風味物質與生理活性物質是大蒜油。大蒜油在國內(nèi)外廣泛應用于軟飲料、冰淇淋、糖果、調(diào)味料、焙烤食品、肉類和保健食品及保健藥品，因此高質量、高產(chǎn)率大蒜油的提取是大蒜深加工的重要課題。臨界CO2萃取大蒜油工藝與普通萃取法相比萃取率高，產(chǎn)品品質好，具有很好的應用前景。超臨

27、界CO2萃取大蒜油的最佳工藝條件：萃取壓力為1416Mpa，萃取溫度為3436，CO2流量為2L/min，萃取時間為5h以內(nèi)。在此條件下，萃取率為80%以上，得率為0.35%0.40%。2.1.1.4 蛋黃卵磷脂卵磷脂是一種生命基礎物質，對人體而言，蛋黃卵磷脂比大豆卵磷脂更易被人體所接受，并具有更高的生物效價。卵磷脂也是人體所有細胞膜、核膜、線粒體和肉質網(wǎng)膜等生物膜的基礎構成物質，也是人體神經(jīng)傳輸纖維的構成物質。在醫(yī)學上它可用于治療動脈粥狀硬化、脂肪肝、神經(jīng)衰弱、營養(yǎng)不良、膽固醇結石和腦血栓老年性癡呆癥等。它在食品工業(yè)中也得到了廣泛的應用，可作為乳化劑、抗氧化劑、潤飾劑、軟化劑、分散劑和脫模劑

28、等。除此之外，它還應用在石油、化工和紡織等行業(yè)中。因此開發(fā)高質量、高純度的卵磷脂具有重要意義。2.1.1.5 胡蘿卜素胡蘿卜素和胡蘿卜素除富含作為食品防腐劑的前維生素活性物質外，在抗癌和降低心臟病危險性方面也有非常顯著的效果。此外，胡蘿卜素還是商業(yè)食品著色劑。目前，從藻類物質中提取胡蘿卜素多采用有機溶劑（乙烷）提取，這不僅增加了溶劑的費用，而且除去了潛在的有毒殘留溶劑。另外，CO2濃度和物料粒也對胡蘿卜素的提取有一定影響。2.1.1.6 核桃油核桃油取自核桃的果仁，因品種不同，核桃的果實含殼、含仁率也有較大的差別。一般核桃的果仁含油在4565%之間。核桃油呈黃綠色，味美，其中不飽和脂肪酸含量在

29、90%以上，且大部分是亞油酸，并含有少量的亞麻酸及油酸等。亞油酸和亞麻酸都是人體必需的脂肪酸，具有降血脂、助消化和補氣血等功效，營養(yǎng)價值較高。2.1.1.7 玉米胚芽油提取玉米胚芽油的提取是玉米酒精生產(chǎn)過程的重要生產(chǎn)單元。玉米胚芽油中含有大量人體需要的不飽和脂肪酸、維生素E及-胡蘿卜素等營養(yǎng)成分，對生長發(fā)育，滋潤皮膚，降低血清膽固醇，預防高血壓均有一定功效。另外還含有人體自身不能合成的“必需”脂肪酸亞油酸，亞油酸對預防和輔療心臟病、動脈硬化、糖尿病有一定功效。傳統(tǒng)的玉米胚芽油的生產(chǎn)主要有機榨法和工業(yè)己烷浸出法。機榨法出油率較低，且對油成分影響較大；工業(yè)己烷浸出法工藝復雜，且殘存的工業(yè)己烷對人體

30、有一定的毒副作用。因此，尋找一種對人體無毒無害的安全溶劑與工藝，以獲取高收率和高質量的玉米胚芽油產(chǎn)品，滿足人們對食品綠色環(huán)保的要求具有一定的現(xiàn)實意義。與傳統(tǒng)的機榨法和溶劑浸出法相比，超臨界CO2萃取法具有很多的優(yōu)勢，提取的玉米油的質量不經(jīng)過深加工就已經(jīng)達到了精煉油的標準。適宜的萃取工藝條件為：壓力2530MPa，萃取溫度為45，萃取時間3h。2.1.2 食用色素食用色素包括合成色素和天然色素，是主要的食品添加劑之一，得到越來越廣泛的應用。但是，隨著科學技術的發(fā)展，人類對于自身健康的重視和檢測能力有了進一步提高，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)合成色素有很多不安全的因素，長期使用會嚴重危害人類的健康，所以食用天然色素越

31、來越受到人們的青睞。近年來，我國食用天然色素有了很大發(fā)展，全國生產(chǎn)天然色素的企業(yè)已達數(shù)十家，年產(chǎn)量和使用量也有了大幅提高。2.1.3 天然抗氧化劑的提取許多研究表明超臨界萃取技術可以較好的提取植物原料中的類胡蘿卜素、維生素E、多酚等天然抗氧化劑，避免了傳統(tǒng)方法的溶劑量大、作用時間長、氧化損失等缺點。例如利用超臨界萃取技術可以提取從玉米蛋白粉中提取類胡蘿卜素、從油腳或油脂脫臭餾出物中提取天然維生素E技術現(xiàn)在都比較成熟。2.2 超臨界CO2技術與其他分離技術的聯(lián)用尿素包接可除去脫臭餾出物中的大部分飽和游離脂肪酸，為超臨界CO2萃取提供良好原料。3 超臨界流體萃取技術存在的問題超臨界CO2萃取技術并

32、非是完美的，也存在著自身不可克服的問題，具體表現(xiàn)為：對極性大、分子量超過500種物質，需要夾帶劑或在很高的壓力下進行，這就需要選擇合適的夾帶劑或增加高壓設備；對于成分復雜的原料，單獨采用SPECO2技術往往滿足不了純度的要求，需要與其他分離手段聯(lián)用；CO2的臨界壓力偏高，這就增加了設備的固定投資；超臨界分離設備在萃取釜的密封、快開結構、疲勞設計和裝卸料的自動化等方面還不夠完善。4 超臨界流體萃取技術的發(fā)展方向長期以來，對超臨界流體萃取技術的產(chǎn)業(yè)化，主要是單純超臨界CO2的間隙式萃取，處理的物料也多以固體植物為主，得到的幾乎都是粗提混合物。為了得到高純度的產(chǎn)品，德國、日本、澳大利亞、意大利等國用

33、于精制天然維生素E、精油脫萜、提取高純度的不飽和脂肪酸等；法國用于從啤酒及葡萄酒中分離乙醇制備無醇啤酒及無醇葡萄酒。超臨界多元流體和在超臨界流體中添加夾帶劑，具有從量變到質變的區(qū)別，具體體現(xiàn)在超臨界多元流體的分步選擇性萃取、重組萃取及精餾萃取新工藝，可用于復方中成藥、民族藥新制劑的加工，保健食品的加工，煙草深加工，茶葉深加工，海洋生物資源深加工。由于超臨界CO2萃取分離技術是一項獲得健康、安全高品質產(chǎn)品和對環(huán)境友好的高新技術。隨著人們對自身健康的重視和環(huán)境意識的日益加強，以及世界各地對食品管理衛(wèi)生越來越嚴格的趨勢，預計超臨界CO2萃取分離技術在今后將得到廣泛的應用，超臨界CO2萃取產(chǎn)品也將成為

34、人們首選的健康食品。參 考 文 獻1 孫萍,王振斌,馬曉珂. 超臨界CO2萃取技術在我國食品工業(yè)中的應用. 萊陽農(nóng)學院學報， 20022 高榮海，鄧玉霞，魏永忠，曲文嬌. 超臨界CO2萃取技術在食品工業(yè)中的應用. 農(nóng)業(yè)科技與裝 備. 20103 安徽農(nóng)學院茶葉生物化學北京：農(nóng)業(yè)出版社，19894 岳鵬翔，吳守一用超臨界CO2脫除綠茶濃縮液中咖啡堿的工藝研究農(nóng)業(yè)工程學報， 2002，18（3）：1201225 曾虹燕，方芳，蔣麗娟超臨界CO2萃取大豆油與大豆磷脂工藝條件研究生物技術， 2003， 13（2）：37396 湯鳳霞，李海峰，喬長晟超臨界CO2萃取大蒜油的研究現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2001（1）

35、：20227 黃素芬，陳有亮，徐筆峰，等鴨蛋蛋黃粗卵磷脂的提取工藝研究浙江農(nóng)業(yè)科學，2004（3）：1581608 沈同，王鏡巖生物化學（第二版）北京：高等教育出版社，19909 賀稚非，高兆建，楊光偉，等超臨界CO2萃取法制備蛋黃卵磷脂的研究西南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2003，25（4）：28328610 韓玉謙，隋曉，劉玉申超臨界CO2萃取辣椒紅色素的研究中國食品添加劑，1996（2）： 1311 于志云超臨界二氧化碳萃取技術在辣椒紅色素精制工藝中的應用中國食品添加劑，2001（5）：636612 廖傳華，周玲，顧海明，等超臨界CO2萃取胡蘿卜素的實驗研究過濾與分離，2002，12(

36、2) ：6713 葛保勝，王秀道，盂磊，等超臨界二氧化碳萃取核桃油的工藝研究食品工業(yè)，2003（）：444614 閻守和速溶茶生物化學北京：北京大學出版杜，199015 廖傳華,等. 超臨界CO2萃取設備的研究J . 糧油加工與食品機械, 2002超臨界二氧化碳萃取技術在中藥提取中的應用引言： 近年一些中藥提取新技木以及一些新技術在中藥制劑提取的應用大大促進了中藥現(xiàn)代化的進程。其中，超臨界流體萃取技術就是一個相當先進且極有應用前景的新技術。 超臨界流體萃取技木利用超臨界流體擴散系數(shù)高流動及傳遞性能好、溶解能力強的特點，已廣泛應用于中藥揮發(fā)油、生物堿、黃酮類等多種有效成分的提取分離。摘要： 簡要

37、介紹了超臨界流體萃取的基本原理及其在中藥有效成分提取方面的優(yōu)點 ,并從中藥有效成分提取和中草藥除雜兩方面介紹了超臨界流體萃取技術在中藥開發(fā)中的應用。指出超臨界流體萃取技術是一種新型高效分離技術 ,也是中藥現(xiàn)代化的關鍵技術之一。在此基礎上 ,提出了今后超臨界流體萃取技術的主要研究方向。超臨界流體萃取技術是二十年時間以來得到廣泛的研究和應用，是當今世界上先進的提取和分離技術之一。引起全世界科研人員極大的關注和重視。超臨界流體萃取相對于傳統(tǒng)的水蒸汽蒸餾和液液萃取法具 有其獨特的優(yōu)勢：一方面超臨界流體具有較高的溶解能力的同時，還具有較高的傳質速率，較好的流動性能和很快達到平衡的能力；另一方面溫度和壓力

38、在臨界點附近的微小變化都能引起溶解能力的顯著變化，這使超臨界流體具有良好的可調(diào)節(jié)性和選擇性。要能夠用來做超臨界流體的介質需要滿足一些特殊的性質要求，最常用的是，現(xiàn)就超臨界萃取技術在中藥中提取的應用做一個綜述。1，超臨界萃取的技術原理   利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當然，對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變

39、成普通氣體，被萃取物質則完全或基本析出，從而達到分離提純的目的，所以超臨界CO2流體萃取過程是由萃取和分離過程組合而成的。2，超臨界流體萃取技術提取中藥有效成分的優(yōu)點 萃取能力強，提取率高。用超臨界CO2提取中藥有效成分，在最佳工藝條件下，能將所需提取的成分幾乎完全提取，從而大大提高產(chǎn)品收率及資源的利用率。同時，隨著超臨界CO2萃取技術的不斷進步，把超臨界CO2萃取擴展到水溶液體系，使得難以提取的強極性化合物如蛋白質等的超臨界CO2提取已成為可能；    萃取能力的大小取決于流體的密度，最終取決于操作過程的溫度和壓力。改變其中之一或同時改變，都可改變?nèi)芙舛?，可以有選擇地進行

40、中藥中多種物質的分離，從而可減小雜質，使中藥有效成分高度富集，便于減小劑量和控制質量，使產(chǎn)品外觀大為改善；    超臨界CO2萃取的操作溫度低，能較完好地保存中藥有效成分不被破壞，不發(fā)生次生化，因此，特別適合于那些對熱敏感性強、容易氧化分解破壞的成分的提??；    提取時間快，生產(chǎn)周期短。超臨界CO2提取循環(huán)一開始，分離便開始進行。一般提取10分鐘就有成分分離析出，24小時左右便可完全提取，同時，它不需濃縮等步驟，即使加入夾帶劑，也可通過分離功能除去或只需簡單濃縮； 超臨界CO2提取，操作參數(shù)容易控制，因此能保證有效成分及產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性；  

41、 超臨界CO2還可直接從單方或復方中藥中提取不同部位或直接提取浸膏進行藥理篩選，開發(fā)新藥，大大提高新藥的篩選速度。同時可以提取許多傳統(tǒng)方法提不出來的物質，且較易從中藥中發(fā)現(xiàn)新成分，從而發(fā)現(xiàn)新的藥理藥性，開發(fā)新藥；    超臨界CO2還具有抗氧化、滅菌作用，有利于保證和提高產(chǎn)品的質量；    超臨界CO2萃取應用于分析或與GC、IR、MS、LC等聯(lián)用成為一種高效的分析手段，將其用于中藥質量分析，能客觀地反映中藥中有效成分的真實含量；    經(jīng)藥理、臨床證明，超臨界CO2提取中藥，不僅工藝上優(yōu)越，質量穩(wěn)定，且標準容易控制，其藥理、臨床效果

42、能夠保證或更好；    超臨界CO2萃取工藝流程簡單，操作方便，節(jié)省勞動力和大量有機溶劑，減少三廢污染，這無疑為中藥現(xiàn)代化提供了一種高效的提取、分離、制備及濃縮的新方法。 3.1 揮發(fā)油提取 揮發(fā)油由于其沸點較低,相對分子質量和極性較小 ,因而在 SFE2 CO2 中有良好的溶解性 ,它們大多數(shù)不需要加夾帶劑而直接可通過萃取得到.又由于萃取過程的操作溫度低 ,避免了揮發(fā)油中有效成分的氧化分解 ,因此揮發(fā)油是一類最適于用 SFE2 CO2 提取的成分. SFE2 CO2 提取揮發(fā)油類成分的情況見表 1 表 1 超臨界 CO2提取揮發(fā)油類成分的實例中草藥SFE2 CO2條件其他

43、提取方法參考文獻當歸30Mpa， 44, 3 h，收率 ：1.5%水蒸氣蒸餾法 ；收率 ：0 . 32% 1 蛇床子26 KPa,45,3h，收率10%水蒸氣蒸餾法；收率低 2 小茴香20MPa,35,3h，收率 6.8% 水蒸氣蒸餾法；6 h ，收率 1.5% 3 柴胡20MPa, 30 , 4h, 收率：1.86%水蒸氣蒸餾法收率, 12h 收率 ：0.24% 4 由表 1可見 , SFE2 CO2有著傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法和溶劑法不可替代的優(yōu)越性 ,采用該法提取揮發(fā)油 ,其收率明顯提高 ,且提取時間大大縮短了. 3.2 生物堿類提取 生物堿是生物體內(nèi)一類含氮有機物的總稱 ,其大多具有天然的生理

44、活性 ,是多種中藥及藥用植物的有效成分.生物堿易于和植物體內(nèi)的各種酸結合成鹽 ,并多以鹽的形式存在于植物體內(nèi) ,因而它在超臨界 CO2流體中的溶解度低 ,用 SFE2 CO2 萃取時 ,原料一般需要用堿性試劑 (如氨水、 三乙胺、 Ca(OH) 2、 Na2 CO3溶液等 )進行預處理 ,以便使結合的生物堿游離出來 ,這可增加生物堿在超臨界 CO2流體中的溶解度和提高萃取效果;另外 ,加入適宜的夾帶劑還可以提高被萃取組分的溶解度 ,同時 ,也可提高萃取的選擇性和增大提取組分的純度.常用的夾帶劑大多為甲醇、 乙醇、 丙酮、 氯仿等.近年來 ,應用超臨界流體技術分離中藥中的生物堿取得了較大進展 ,

45、一大批有價值的生物堿被開發(fā)出來 ,如在益母草總生物堿的提取中 ,經(jīng)過堿化后的益母草加入夾帶劑后 ,進行超臨界 CO2 萃取 ,可以極大地提高生物堿的萃取率 ,這比常規(guī)法的萃取率高 10倍;對亞東烏頭總生物堿進行 SFE和含量測定的研究也表明 ,未經(jīng)堿化處理時 ,烏頭總生物堿的收率和含量較低 ,而堿化后 ,效果顯著提高.超臨界 CO2萃取中藥中生物堿的情況見表 2 .表 2 超臨界 CO2萃取中藥中生物堿的實例中草藥主要目標成分SFE2 CO2條件其他提取方法參考文獻洋金花東莨菪堿34.9MPa,40,0.1mL氨水,0.2mL甲醇作夾帶劑 ,5 min, 雜質少 堿性氯仿提取； 溶劑殘留 7

46、蓽苃胡椒堿38.5MPa,70, 5min收 率：2.92%傳統(tǒng)溶劑法； 后處理費時 8 光菇子秋水仙堿10MPa, 45 , = 76%的乙醇作夾帶劑 ,收率為溶劑法的 1.25倍傳統(tǒng)溶劑；法收率低 9 由表 2可見 ,與傳統(tǒng)方法相比 , SFE2 CO2法提取生物堿的收率提高了 ,且大大減少了酸性或堿性試劑的用量 ,因而它是一種值得開發(fā)研究的新工藝.3.2 黃酮類化合物的提取 黃酮類化合物具有降壓、 降血脂和抑制血小板聚集等功能 ,在大部分中藥中均存在。黃酮類化合物的傳統(tǒng)提取方法主要有水煎煮法、 浸泡法或堿提酸沉法 ,缺點是費時、 費工 ,且收率較低。應用超臨界流體萃取技術提取中藥中的黃酮

47、類化合物 ,具有速度快、 收率高等優(yōu)點。丹參是常用的活血化瘀藥 ,已知的活性成分是以丹參酮 A 為代表的丹參酮類脂性物質以及丹參素、 母酚酸、 原兒茶酚為代表的水溶性物質 ,其常規(guī)提取方法主要有水提法和乙醇熱回流法 ,但提取效果均不理想。蕭效良等利用超臨界 CO2萃取技術提取丹參中的活性成分 ,結果表明一次提取物中的丹參酮 A 的含量大于 20% ,水溶性有效成分的含量大于 35% ,收是常規(guī)提取法的 2倍以上。3.4 苷類和糖類化合物的提取 由于苷類和糖類化合物的分子量較大、羥基較多、極性較大 ,因而難溶于低極性溶劑 ,故用超臨界 CO2萃取時常需提高操作壓力或加入夾帶劑以提高收率。王俊等以

48、 3%的乙醇為夾帶劑 ,在壓力為 35MPa、 溫度為 40的條件下 ,用超臨界 CO2萃取穿山龍中的薯蕷皂苷元 ,結果表明該法具有速度快、 收率高、 提取完全等優(yōu)點。王化田等將超臨界CO2萃取法與乙醇常溫浸提法相結合 ,實現(xiàn)了紅景天苷與苷元酪醇之間的有效分離。葛發(fā)歡等對超臨界 CO2萃取薯蕷皂素的工藝條件進行了研究 ,并進行了中試放大 ,結果表明該工藝具有收率高、 生產(chǎn)周期短等優(yōu)點。3.5 苯丙素類化合物的提取 苯丙素類化合物是一類含有一個或多個 C6 2 C8單位的天然成分 ,包括香豆素、木脂素及苯丙素類化合物廣泛存在于植物中 ,其中的許多化合物具有生物活性苯丙素類化合物通常為親脂性成分

49、,可直接用超臨界CO2流體進行提取。但對于分子量較大或極性較強的組分 ,則需提高萃取壓力或加入適當?shù)膴A帶劑以改善提取效果。黃芳等在壓力為38 . 5MPa、 溫度為 70 的條件下 ,利用超臨界 CO2流體從補骨脂中提取分離出補骨脂素和異補骨脂素 ,表明用超臨界 CO2 提取分離補骨脂素的工藝是可行的。楊蘇蓓 利用超臨界 CO2萃取技術提取五味子中的木脂素等成分 ,結果表明在最佳工藝條件下 ,萃取物的得率可達 12 . 87%。3.6 醌類化合物的提取 醌類化合物是一類分子中具有不飽和環(huán)二酮結構的有機化合物 ,具有抗菌、 抗氧化、 抗腫瘤等多種生物活性。研究表明 ,超臨界流體萃取技術可用于中藥

50、中醌類化合物的提取。由于多數(shù)醌及其衍生物的極性較大 ,因而提取時常需加入適當?shù)膴A帶劑。袁海龍等 以甲醇為夾帶劑 ,利用超臨界CO2萃取技術提取何首烏中的醌類活性成分 ,結果表明超臨界CO2萃取法具有速度快、 收率高、 后處理簡單等優(yōu)點。4. 超臨界流體萃取技術在未來的展望目前 , SFE2 CO2技術在中藥學領域的應用正日益受到前所未有的重視 ,它在理論上和應用上都已經(jīng)被證明了具有廣闊的前景.但是 ,作為一種新技術 , SFE也有其局限性，其主要表現(xiàn)在： S F E裝置需要高壓設備，從安裝到投入使用，再到使用過程中的維護，整個過程對工程技術的要求較高，且價格較昂貴。 由于C O的非極性和低分子

51、量的特點，使得該技術對許多強極性和分子量較大的成分，很難進行有效的提取所以較適合于親脂性的和相對分子質量較小的物質的萃取;但是它對極性偏大或相對分子質量偏大的有效成分的提取效率卻較差 ,還需要加入合適的夾帶劑，有時夾帶劑的加入又會影響到提取物的生物活性，這就為工業(yè)操作帶來了阻礙。國外在超臨界萃取中已經(jīng)采用了全氟聚醚碳酸胺( PEPE),這使得 SFE技術的應用已擴展到水溶性成分 ,鑒于中草藥的服用多采用水煎服的方式,所以開發(fā)研究水溶性超臨界提取具有極其重要的實際意義. 超臨界流體萃取過程的工程化研究 雖然有關超臨界流體萃取技術用于中藥有效成分提取的報道很多 ,但其中能夠實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的僅是少

52、數(shù)。超臨界流體萃取裝置屬高壓設備 ,其工程化面臨著基礎研究薄弱 ,以及設備壓力高、 投資大等問題。因此 ,加強超臨界流體萃取過程的放大研究及其配套設備的開發(fā) ,以推動超臨界流體萃取過程的工程化 ,也是今后的一個重點研究方向。 超臨界流體萃取技術與其他分離技術的藕合研究 由于中藥成分極其復雜 ,近似化合物往往很多 ,因此采用單一的超臨界流體萃取技術往往不能滿足產(chǎn)品的純度要求 ,此時可將超臨界流體萃取技術與其他分離技術 (如精餾、 膜分離等 )耦合起來 ,以形成更為高效的復合分離技術。還出現(xiàn)了超臨界CO流體萃取-紅外聯(lián)用、超臨界CO流體萃取-質譜聯(lián)用等技術 。小結：任何新技術的發(fā)展與成熟都需要科學的研究與實踐 ,隨著對 SCF 技術研究的深入發(fā)展 ,它將在化工、能源、材料、制藥、食品、香料、環(huán)保、生物化工、分析化學、微電子等