綠色化學(xué)超臨界二氧化碳

綠色溶劑(RóNGJì)

超臨界二氧化碳液，氣兩相相界面(jièmiàn)消失的狀態(tài)點叫超臨界點共十八頁應(yīng)用(yìngyòng)超臨界CO2萃取(cuìqǔ)原理特點。。。食品植物油脂共十八頁一、超臨界二氧化碳(èryǎnghuàtàn)的萃取1.原理(yuánlǐ)2.特點共十八頁一、超臨界二氧化碳萃取原理

超臨界二氧化碳萃取就是在超臨界狀態(tài)下，利用流體的二氧化碳從混物中有選擇的溶解其中的某些組分，然后通過減壓、升溫或者吸附的方式將被溶解的組分分離析出。具體程序是將二氧化碳在超臨界狀態(tài)下，與待分離的混合物充分接觸，并根據(jù)需要控制壓力或溫度參數(shù)(cānshù)，使被萃取的組分充分溶解到流體中，然后可降低體系的壓力，此時，流體二氧化碳變成氣體狀態(tài)從被萃取的組分中自然逸出，從而達到分離目的。這就是超臨界流體萃取分離的基本原理，其次去分離兩個過程是合為一體的。

共十八頁共十八頁超臨界二氧化碳萃取(cuìqǔ)的特點（1）溶解度可調(diào)。（2）溶解(róngjiě)范圍可調(diào)。（3）萃取溫度低。（4）無殘留（5）節(jié)能省耗，環(huán)境友好。共十八頁（1）溶解度可調(diào)。壓力和溫度都可以成為調(diào)節(jié)萃取過程的參數(shù)，尤其是臨界點附近，超臨界流體的相關(guān)性質(zhì)十分敏感，溫度壓力的微小變化，都會引起超臨界二氧化碳密度顯著變化，從而引起待萃取物溶解度發(fā)生顯著變化，因此我們可通過控制溫度貨壓力的方法達到萃取分米目的。比如在超臨界狀態(tài)下，保持恒溫，可通過增加壓力是萃取物在二氧化碳中的溶解度大大增加，當(dāng)萃取過程完成后，可以通過降低壓力，萃取物在二氧化碳中溶解度迅速降低，當(dāng)壓力降至二氧化碳的臨界壓力以下時，二氧化碳就變成了普通的氣體而自動從萃取混合物中進入(jìnrù)氣相，萃取物則留在液相，從而達到分離目的。（2）溶解范圍可調(diào)。通過外加合適的物質(zhì)，可以使超臨界二氧化碳的溶解范圍得以擴大。通常超臨界二氧化碳可以很好的溶解一般的、分子量比較小的有機化合物，如碳原子數(shù)在20以內(nèi)的脂肪烴、鹵代烴、醛酮酯等；若再加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，可以溶解許多工業(yè)材料，如聚合物、重油石蠟、油脂、蛋白質(zhì)、水、重金屬鹽等；如果再加入極性題提攜劑，可提高其對極性物質(zhì)的溶解度能力或形成化學(xué)締合。（3）萃取溫度低。由于二氧化碳的臨界溫度為31.3℃，臨界壓力為7.4MPa，因此我們可在室溫下進行萃取，這在植物萃取方面是很有意義的。因為有很多植物的生物活性在高溫下就可能被破壞，所以用超臨界二氧化碳進行萃取可以有效地防止熱敏性成分的氧化和逸散，完整保留生物活性。而對于一些高沸點、低揮發(fā)度、易熱解的物質(zhì)，可以在其沸點溫度以下萃取出來。共十八頁（4）無殘留。超臨界二氧化碳流體常態(tài)下是氣體，無毒，與萃取成分分離后，完全沒有溶劑的殘留，有效地避免了傳統(tǒng)提取條件下溶劑殘留，同時也防止了提取過程中對人體的毒害和對環(huán)境的污染，是百分百的純天然。生活中很多食品(shípǐn)添加劑，化妝品中的有效成分以及保健品中的營養(yǎng)成分很多都是從植物中提取，也就是我們所說的純天然制品。但如果用有機溶劑進行提取，難免會有溶劑的殘留，而用超臨界二氧化碳萃取，才是真正意義上的純天然。（5）節(jié)能省耗，環(huán)境友好。當(dāng)飽含萃取物的超臨界二氧化碳流體流經(jīng)分離器時，由于壓力下降使得二氧化碳從流體狀態(tài)迅速變?yōu)闅鈶B(tài)，而萃取物呈液態(tài)，兩者分別處于氣液兩相，分離過程也十分簡單迅速，沒有原料的相變過程，也不用專門對溶劑進行蒸餾回收。一般的溶劑萃取，如果要采用蒸餾操作來完成溶劑與萃取物的分離，就必須供給蒸餾塔大量的熱能，所以供熱能只有少部分能得到利用，大部分被塔頂冷凝器的冷凝劑帶走。相比之下，超臨界萃取和分離合二為一，操作方便，不僅萃取效率高，而且工藝流程短，能耗少、時耗少、萃取流體可循環(huán)使用，節(jié)約成本，真正實現(xiàn)生產(chǎn)過程綠色化。

共十八頁超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用：植物芳香成分的提取，水果蔬菜香氣成分的萃取和濃縮，鮮花(xiānhuā)芳香成分的提取。超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)在中草藥開發(fā)中的應(yīng)用：萜類與揮發(fā)油的提取，生物堿的提取，香豆素和木脂素的提取，黃酮類化合物的提取，醌及其衍生物的提取，糖及其苷類的提取。超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)與中藥現(xiàn)代化：中藥有效成分或中間原料的提取，中藥化學(xué)成分的研究，名優(yōu)中成藥生產(chǎn)工藝改革，單方中藥新藥的研究與開發(fā)。共十八頁●超臨界二氧化碳流體萃取(cuìqǔ)技術(shù)在生物工程中的應(yīng)用：超臨界二氧化碳流體萃取在生物技術(shù)中的應(yīng)用，在酶催化反應(yīng)中的應(yīng)用，在抗生素溶劑脫除中的應(yīng)用，在細胞破壁中的應(yīng)用，在滅菌中的應(yīng)用?！癯R界二氧化碳流體技術(shù)在高分子科學(xué)中的應(yīng)用：超臨界二氧化碳流體中的聚合反應(yīng)（如自由基聚合，乙烯的聚合，陽離子聚合），超臨界二氧化碳流體可以作為聚合反應(yīng)的介質(zhì)，超臨界二氧化碳流體對高聚物的滲透，超臨界二氧化碳流體協(xié)助滲透技術(shù)，超臨界二氧化碳流體溶脹聚合技術(shù)，超臨界二氧化碳流體對聚丙烯酸的提純。●超臨界二氧化碳流體技術(shù)在其他方面的應(yīng)用：超臨界二氧化碳流體造粒，超臨界二氧化碳流體干燥，超臨界二氧化碳流體染色，超臨界二氧化碳流體清洗，超臨界二氧化碳流體除雜。

共十八頁超臨界二氧化碳流體(liútǐ)萃取技術(shù)作為一種新型的加工分離技術(shù)，在食品加工領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。許多研究表明，超臨界二氧化碳流體具有較高的擴散性，傳質(zhì)阻力小，因此對多孔疏松的固體物質(zhì)和油脂材料中的化合物萃取特別有利，超臨界二氧化碳流體對操作條件（如壓力、溫度等）的改變特別敏感，這就提供了操作上的靈活性和可調(diào)性，超臨界二氧化碳流體具有溶劑的溶解性能，并能實現(xiàn)低溫?zé)o毒無溶劑殘留等苛刻要求，特別適合于食品工業(yè)中的風(fēng)味特征物質(zhì)、熱敏性物質(zhì)和生理活性物質(zhì)的分離精制。共十八頁超臨界CO2流體萃取技術(shù)在食品工業(yè)(shípǐnɡōnɡyè)中的應(yīng)用：●脫咖啡因●啤酒花的萃取●從白酒中提取香味●用脫脂的米和酒曲釀制清酒●魚油的提取●藻類油脂的提取●植物油脂的萃取●磷脂的分離與提純●食用天然色素的提取共十八頁臨界(línjiè)CO2流體萃取技術(shù)在植物油脂萃取上的應(yīng)用共十八頁

植物種子富含油脂植物油是日常的生活必需品，傳統(tǒng)的提取采用壓榨法或溶劑萃取法。用壓榨法，油脂多率低，約有5%以上的殘油會留在油餅中而使用乙烷等有機溶劑作萃取時油脂的收率大有提高，但由于有機溶劑易燃而不夠安全，并且存在溶劑回收和產(chǎn)品帶有溶劑殘留等問題，另外兩種方法都只能籠統(tǒng)的一鍋端不能有效進行物質(zhì)成分的選擇性萃取。超臨界二氧化碳流體萃取對植物油脂的應(yīng)用比較廣泛(guǎngfàn)成熟，人們已對大豆，花生，葵花籽，米糠，小麥胚芽，玉米胚芽等品種做了大量的研究。結(jié)果表明，超臨界二氧化碳流體萃取得到的油品，一般有收旅客，高達95%以上，雜質(zhì)含量低，色澤淺并且可省去后續(xù)的減壓蒸餾和脫臭等精制工序。與傳統(tǒng)方法相比萃取油之后的殘波，仍保留原樣可以很方便地用于提取蛋白質(zhì)摻入食品或用飼料，因此超臨界二氧化碳萃取技術(shù)廣泛用于開發(fā)那些具有高附加值的保健用油品上，如米糠油，小麥胚芽油，葡萄籽油等要取得工業(yè)應(yīng)用成果。共十八頁張鏡澄等人率先在國內(nèi)研究超臨界二氧化碳流體萃取及精制小麥胚芽油技術(shù)，1992年申請了專利并于1993年進行工業(yè)化生產(chǎn)，該技術(shù)用超臨界二氧化碳萃取出小麥胚芽油后，在一些點排列的分離器分布，降低二氧化碳的壓力并調(diào)節(jié)降壓后的溫度使胚芽油中不同的性質(zhì)的組分分別在不同的分離器中析出，于是脫酸，脫膠，脫色，脫臭過程同步完成，一步得到商品化的小麥胚芽油。張鏡澄等人充分發(fā)揮超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)過程操作，可隨目的產(chǎn)物而靈活調(diào)節(jié)的優(yōu)勢解決了小麥胚芽油較多游離脂肪酸而酸價高并有有異味的問題(wèntí)，而且在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)胚芽油的同時還可得到優(yōu)質(zhì)的脫脂胚芽。脫脂后的胚芽，由于脫出了油脂和部分水分變得更易于保存能直接食用或作為生產(chǎn)高蛋白食品的原料，滿足低脂肪一族的要求。共十八頁●超臨界二氧化碳(èryǎnghuàtàn)流體萃取技術(shù)為什么能在當(dāng)今社會取得如此迅速的發(fā)展？共十八頁如今,各國尤其是發(fā)達國家(fādáɡuójiā)對食品藥物等直接關(guān)系到人民健康的物品的管理日趨嚴格，對其中的溶劑殘留污染程度進行了嚴格的法規(guī)控制；廣大消費者自我保護意識的增強，崇尚回歸自然、綠色食品，反感在食品加工中使用過多的化學(xué)品；傳統(tǒng)的加工運輸工業(yè)繁雜或能耗過大且不能滿足高純度優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的要求，相關(guān)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展已能滿足超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的要求等諸多方面的因素，可以說這是人類進步社會發(fā)展的必然結(jié)果。同時，隨著相關(guān)的知識研究的不斷深入和工程化技術(shù)的不斷開拓和完善，超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)在食品方面的應(yīng)用前景必將越來越廣