亞臨界低溫萃取技術(shù)

亞臨界低溫萃取技術(shù)亞臨界低溫萃取技術(shù)是由中國糧油學(xué)會油脂分會常務(wù)理事、河南省亞臨界生物技術(shù)董事長祁鯤原創(chuàng)制造的一種用于自然產(chǎn)物生物成分低溫條件下保質(zhì)萃取的工藝技術(shù)。亞臨界萃取溶劑的定義：溶劑在高于其沸點但低于臨界溫度的溫度區(qū)間內(nèi)，在確定壓力下以液態(tài)存在的狀態(tài)，我們定義為溶劑的亞臨界狀態(tài)。這也是氣體的液化狀態(tài)。在此狀態(tài)下利用其相像相溶的物理性質(zhì)，用做生物成份萃取的溶劑為亞臨界萃取溶劑，其萃取工藝稱為亞臨界萃取工藝。我們開發(fā)爭論的幾種適合于亞臨界萃取的溶劑沸點都低于我們四周的環(huán)境溫度，一般沸點在020℃時的0.8MPa〔表壓〕。目前可以應(yīng)用的溶劑有：丙烷、丁烷、二甲醚、四氟乙烷、液氨。亞臨界萃取的工藝原理在確定壓力下，以液化的亞臨界溶劑對物料進展逆流萃取，萃取液〔液相〕中溶劑經(jīng)蒸發(fā)工序，使溶劑氣化與萃取出的目標成份分別，得到產(chǎn)品；被萃取過的物料蒸發(fā)出其中吸附的溶劑，得到另一產(chǎn)品〔固相〕。氣化的溶劑被液化后循環(huán)使用。整個萃取過程可以在室溫或更低的溫度下進展，所以不會對物料中的熱敏性成份造成損害，這是亞臨界萃取工藝的最大優(yōu)點。溶劑從物料中氣化時，需要吸取熱量〔氣化潛熱〕，所以，蒸發(fā)脫溶時要向物料中補充熱量。溶劑氣體被壓縮液化時，會放出熱量〔液化潛熱〕，工藝中大局部熱量可以通過氣化與液化溶劑的熱交換到達節(jié)能的目的，理論計算證明，經(jīng)過充分熱交換，萃取液的溶劑蒸發(fā)所需的能量〔壓縮機能量〕只有以蒸汽為能源蒸發(fā)常規(guī)溶劑的1/11亞臨界低溫萃取技術(shù)的進展歷程1989劑進展生物成份萃取的設(shè)想，19901992151992199780152023司生產(chǎn)示范基地投產(chǎn)。19932023201001100510100200用系列產(chǎn)品，大多銷往大學(xué)和爭論院。同時，河南省亞臨界生物技術(shù)，也是國家級博士后科研工作站和河南省亞臨界萃取工程設(shè)備技術(shù)爭論中心。利用亞臨界萃取技術(shù)在蛋白方面進展的應(yīng)用爭論，獲得了2023頒發(fā)的國家技術(shù)制造獎二等獎。亞臨界萃取技術(shù)工藝的優(yōu)點萃取是自然產(chǎn)物深加工的重要工序，它是通過萃取設(shè)備來完成的。萃取設(shè)備對提取物的質(zhì)量、得率和生產(chǎn)效率都有較大的影響。亞臨界萃取技術(shù)具有如下優(yōu)點：*提取速度快，效率高，有效成分提取充分，削減物料資源的鋪張；*溶媒耗量少，出液系數(shù)小，浸出液濃度高，節(jié)約溶劑，節(jié)約后道工序的生產(chǎn)本錢；*提取溫度低，特別是熱敏性物料提取，顯著削減對有效成分的破壞；*適應(yīng)性好，能適于不同物料的提取；*生產(chǎn)連續(xù)性好，應(yīng)能適于現(xiàn)代化大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn)；*節(jié)約能源，安全牢靠；構(gòu)造簡潔，操作便利。*相對于超臨界提取技術(shù)，投資少，生產(chǎn)本錢低，簡潔實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。5亞臨界萃取技術(shù)成套設(shè)備主要用于實現(xiàn)各種特種及珍稀植物原料有用成分的保質(zhì)提取，提取分別過程不破壞原料中的有用成分，這一功能有著廣泛的應(yīng)用空間。自然產(chǎn)物中高附加值的生理活性物質(zhì)因其熱敏性，用常規(guī)熱回流提取法和有機溶劑萃取法不僅得率低，而且功能成分受到破壞。超臨界CO2是較為抱負的方法，具有萃取力氣強、提取率高、產(chǎn)品品質(zhì)好等優(yōu)勢，但必需25MPa以上的超高壓狀態(tài)下才能進展。極高的壓力限制了設(shè)備有效容積的放大，同時，較高的設(shè)備制造和運行本錢制約了該技術(shù)在自然產(chǎn)物有效成分生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。工程利用亞臨界流體沸點較低的特性，常溫提取、低溫脫溶，通10～50℃的溫度下快速蒸發(fā)，且萃取是在密閉條件下進展，因而“熱敏性”成份不變性、不氧化，是自然產(chǎn)物活性成分“高效、保質(zhì)”萃取的抱負技術(shù)。2090本工程在原有技術(shù)根底上，開發(fā)了亞臨界萃取裝備。該裝備不僅適于多種自然產(chǎn)物原料、同時適用于低級烷烴、二甲醚、四氟乙烷、六氟化硫等多種溶媒；通過在“亞臨界流體中參與夾帶劑”，將原有僅限于非極性化合物萃取拓展到對不同極性的目標成分的提取，并且實現(xiàn)了一機多用。該裝備能便利開展自然產(chǎn)物活性成分的萃取試驗爭論，也可進展工業(yè)化生產(chǎn)，因此贏得了眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，目前已經(jīng)在脫脂蛋白、特種油脂、煙草、原羊毛環(huán)保脫脂、桐油提取、動植物香料、木材脫水脫脂、水產(chǎn)品下腳料深加工等行業(yè)廣泛應(yīng)用。在食用油萃取生產(chǎn)中的應(yīng)用目前以大豆為代表的食用油生產(chǎn)主要承受己烷溶劑進展浸出〔萃取〕生產(chǎn)，有很多植物油料的有用成份由于這種浸出工藝過程中的加熱而被破壞，應(yīng)用丙烷和丁烷亞臨界萃取工藝，不但確保了萃取出油中的熱敏成份不損壞，也保證了粕中植物蛋白等成份不變性，使產(chǎn)品的價值充分利用。在這方面已工業(yè)化生產(chǎn)的物料有：大豆、花生、核桃、小麥胚芽、葡萄籽、杏仁、茶籽、石榴籽等。在植物色素萃取生產(chǎn)中的應(yīng)用傳統(tǒng)的植物脂溶性色素用己烷溶劑提取，水溶性色素用水或乙醇提取，都有加熱脫溶的工藝過程，影響產(chǎn)品質(zhì)量。用丙烷、丁烷、二甲醚以及它們的混合溶劑進展亞臨界萃取，有很大的技術(shù)優(yōu)勢。例如，在萬壽菊葉黃素的生產(chǎn)方面，已有二十多套丁烷溶劑萃取生產(chǎn)線投產(chǎn)，己烷浸出工藝已被淘汰。在色素方面已工業(yè)化生產(chǎn)的物料有：萬壽菊葉黃素、辣椒紅色素等,最大的紅色素生產(chǎn)100/日。在功能性和藥用植物提取生產(chǎn)中的應(yīng)用這方面的原料品種極其繁多，但總體上分為脂溶性和水溶性兩大類，脂溶性如月見草、沙棘、林蛙、靈芝孢子等以丁烷溶劑萃取已工業(yè)化生產(chǎn)。水溶性如植物多酚類、植物低聚糖類、生物堿類、植物黃酮類、植物甙類也在爭論的試驗中。在植物精油提取生產(chǎn)中的應(yīng)用植物精油的成份多為脂溶性化合物，以丁烷、丙烷對鮮濕的花朵、莖葉進展亞臨界萃取，可得到浸膏產(chǎn)品，目前已進展工業(yè)化批量生產(chǎn)的有檀香、玫瑰、十香菜等，茶葉、姜、茴香、大蒜等的精油提取都已進展了很多爭論試驗，具備了工業(yè)化生產(chǎn)的條件。例如，大蒜精油目前主要用水蒸汽蒸餾法，煮過的大蒜排渣污染嚴峻，僅提出少量的精油就損失了大蒜的全部。承受亞臨界萃取工藝后，提過精油的蒜片外形不變，仍有確定的利用價值。在中草藥、茶葉等產(chǎn)品脫除農(nóng)藥殘留中的應(yīng)用我們將這類應(yīng)用稱為“干洗”，目前在煙葉、茶葉的脫農(nóng)殘方面的爭論已有顯著成效，可以在不影響其品質(zhì)的狀況下脫除大局部的農(nóng)藥殘留。濕物料脂溶性成份的直接萃取應(yīng)用由于水分影響物料中脂溶性成份的萃取，在萃取前一般要進展烘干或曬干，例如辣椒紅色素提取前必需將辣椒曬干、去籽去梗、磨粉造粒，這個預(yù)處理的過程消耗大量人力及能量，并造成紅色素的損失，實行亞臨界濕法萃取工藝，將轉(zhuǎn)變目前的工藝。目前這方面已取得可行的爭論成果。亞臨界雙溶劑的濃縮蛋白工藝以丁烷對大豆胚片進展萃取，分別出油脂后，再以液氨為溶劑進展其次次萃取，分別出低聚糖等成分后，可以直接得到濃縮蛋白，抑制了醇法生產(chǎn)的蛋白變性問題，也大大地節(jié)約投資。用于煙草的減害降焦方面的應(yīng)用。以二甲醚和丁烷混合溶劑，在不破壞煙絲外形的前提下，局部提取煙絲中的生物堿〔尼古丁〕和焦油基料，實現(xiàn)煙草行業(yè)的減害降焦要求，同時可將煙60%以上。此工程的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)裝備已在試制中。亞臨界萃取技術(shù)在羊毛加工中的應(yīng)用羊毛是動物蛋白，不能高溫加工，目前洗羊毛還是傳統(tǒng)的水加洗滌劑的方法，污染大，大量羊毛脂隨污水流失。以丁烷對羊毛進展快速萃取，可在不損傷羊毛的狀況下得到優(yōu)質(zhì)的羊毛脂，并且從本質(zhì)上解決了全行業(yè)的水污染問題。亞臨界萃取技術(shù)在桐油提取中的應(yīng)用桐油目前的工藝主要是擠壓壓榨法的傳統(tǒng)工藝，產(chǎn)品產(chǎn)量低，得率低，本錢高。壓榨后的桐油餅粕中還含有確定量的油脂。桐油的萃取提取，始終是油脂行業(yè)的技術(shù)難點，傳統(tǒng)的萃取工藝經(jīng)過多年試驗，證明不能用于桐油的生產(chǎn)。而使用亞臨界低溫萃取技術(shù)，在桐油萃取上取得革命性的突破，完善解決了桐油的萃取方式生產(chǎn)問題，使桐油的生產(chǎn)本錢大幅降低，如使用本技術(shù)，可在桐油行業(yè)占據(jù)確定優(yōu)勢。61990來，不斷在各個領(lǐng)域取得拓展應(yīng)用，是一項用途極為廣泛的技術(shù)，是此前工業(yè)萃取技術(shù)的一個重要的進展。在亞臨界萃取技術(shù)制造之前，工業(yè)萃取都是以液態(tài)溶劑進展萃取，這樣的溶劑有幾十甚至幾百種，例如：乙醇、甲醇、水、石油醚、乙酸乙酯、苯等等。多年前還消滅了二氧化碳超臨界萃取技術(shù)，而我們自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的亞臨界技術(shù)，是與常規(guī)萃取技術(shù)和超臨界萃取技術(shù)并列的、具有獨特優(yōu)勢的、在很多領(lǐng)域不行替代的技術(shù)。它有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如各種油料作物、植物精油、扮裝品原料、中藥材及茶葉煙葉等經(jīng)濟作物等等，每個應(yīng)用領(lǐng)域都有大量的應(yīng)用工程，例如在農(nóng)產(chǎn)品降低農(nóng)藥殘留的應(yīng)用中，僅茶葉降農(nóng)殘也會有數(shù)以百計的工程工程，在羊毛脂提取應(yīng)用中，利用亞臨界萃取技術(shù)可大幅降低生產(chǎn)成本，大量削減廢水排放，經(jīng)濟效益和社會