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          超臨界發泡設備
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          超臨界二氧化碳萃取技術應用在哪些方面

          超臨界二氧化碳萃取技術應用在哪些方面

          發布日期:2022-07-15 作者: 點擊:

          超臨界二氧化碳萃取技術是近幾年發展起來的一項新的分離技術,因具有安全、節能、無毒、無害、沒有殘留溶劑、溶劑可重復使用、操作溫度低、選擇性強、不易燃等優點而被稱為“綠色分離技術”,比較適合于生理活性物質和天然產物的分離與提純,因此成為醫藥、食品、環保、香精香料等領域中分離產品的有效手段。

          一、超臨界萃取技術的基本原理和特點

          超臨界流體主要是指處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體,具有獨特的物理化學性質,具備液體和氣體兩者的優點;其粘度小,與氣體比較接近;密度大,與液體比較接近。而擴散系數比液體大幾十倍乃至上百倍。因此,超臨界流體具有較強的溶解性以及良好的傳遞性和流動性,其壓力和溫度的變化在臨界點附近比較敏感。經常使用的超臨界流體有CO2、NH3、H2O、CH3OH、C2H5OH、C2H2、C2H4等,其中,CO2在工業實際生產中較為常用,其優點是:無毒、處理溫度低、選擇性強、不易燃、安全、節能、溶劑可再次使用,比較適用于食品工業和制藥工業;臨界溫度比較低,產品容易分離,沒有溶劑殘留,比較適合熱不穩定性物質的分離;臨界壓力較適中,運輸方便;化學性質不活潑,不易燃,一般不與其他物質發生反應,操作安全。超臨界二氧化碳萃取技術也有它的局限性:通常情況下適用于小分子、親脂性物質的萃取,而對大分子、強極性物質的萃取要添加夾帶劑,并要在較高的溫度壓力下操作,因此對工藝設備的要求較高,投人較大[1]。

          二、超臨界二氧化碳萃取技術在醫藥方面的應用

          1、提取生物堿

          超臨界二氧化碳萃取技術在生物堿方面提取分離的有點為:低溫、快速、收率高、產品品質好、成本低,特別是對那些資源少、療效好、劑量小且附加值很高的產品較為適用。研究人員對超臨界二氧化碳流體萃取洋金花中的東茛菪堿展開實驗研究,確立了萃取條件。所得到的樣品萃取比較完全并且雜質較少,反相離子對高效液相色譜較專一、重現性好,加樣的回收率為98.78%,相對標準偏差為2.33%,這種方法快速簡便、沒有污染、對環境友好,為洋金花的質量保證提供了一種可行性分析方法。與傳統的萃取分離方法相比,超臨界CO2萃取技術所需要的原料多需要用堿性試劑來進行堿化預處理。相關人員對烏頭生物堿進行了超臨界萃取以及含量的測定,結果表明,如果沒有經過預堿化處理,烏頭生物堿的含量和收率就比較低,經過預堿化后萃取效果明顯提高。


          二氧化碳萃取


          2、提取黃酮類物質

          傳統的提取黃酮類化合物常用的方法有堿醇提取、熱水提取或醇提法、堿水等。粗產物的提取主要是依據其分子大小、極性差異、特殊結構和酸性強弱等性質,這種傳統的萃取分離手段普遍存在提取率低、排污量大、有效成分損失較多、成本高等缺點。研究人員探究了從紫菀植物中提取有效成分紫菀酮的超臨界二氧化碳的萃取方法,和常規提的取方法想比,超臨界二氧化碳萃取技術具有萃取時間短、回收效率高的優點。

          3、提取苷類和糖類物質

          苷類和糖類化合物羥基多、分子量比較大、極性強,用高純的二氧化碳進行提取時產率較低,一般需要較高壓強或者加入夾帶劑來提高產率。研究人員用超臨界二氧化碳萃取技術,研究了從靈芝中提取多糖和總皂苷3種萃取手段。其中,添加不同濃度的乙醇的超臨界二氧化碳萃取技術與傳統的萃取工藝相對比,總皂苷產品和多糖的回收效率分別提高了l 8.9倍和1.62倍。

          三、超臨界二氧化碳萃取技術在食品領域中的應用

          1、提取植物油

          利用超臨界二氧化碳萃取手段對大豆中磷脂的提取,克服了以往萃取中溶劑殘留的問題,確保了產品符合綠色食品、有機食品的標準,同時萃取技術在低溫下進行,保證了提取的磷脂色澤淺、不變性,產品質量遠遠高于傳統方法生產的磷脂;利用超臨界二氧化碳萃取技術提取的沙棘籽油獲得的甘油三脂具有純度高,色素、磷脂含量低,容易分離,籽蛋白沒有變性等優點;利用超臨界二氧化碳萃取技術提取月見草籽油,避免了傳統冷榨工藝出油率低、油脂不清的缺點,同時也避免了溶劑法提取時其中γ-亞麻酸被破壞的缺點[2]。

          2、提取食用香精香料

          植物中芳香類化合物的特點為穩定性差,受熱容易變質、揮發等。傳統的生成香精香料的工藝主要有有機溶劑萃取、水蒸氣蒸餾、吸附等方法。而以上方法提取時具有提取效率低,提取的有效成分不完全,很難保留原有的風味,提取產品中殘留有溶劑等缺點。而采用二氧化碳萃取技術則能夠很好的解決這些問題。

          3、脫去咖啡中的咖啡因

          較早利用超臨界二氧化碳萃取技術實現工業上規?;a的是去除咖啡豆當中的咖啡因。傳統脫去咖啡因的工藝是溶劑萃取法,但是這種工藝存在提取效率低、產品純度低、溶劑殘留和工藝復雜等缺點,而超臨界二氧化碳萃取技術對咖啡因的選擇性較高,同時還具有無毒、不易燃、成本低廉、容易獲得、溶解度大的有點,因此格外受到人們的重視。用超臨界二氧化碳萃取技術可以將咖啡因的質量分數從2%降到0.02%。這種脫去技術還可以用于脫去茶葉中的咖啡因[3]。

          四、在污水處理方面的應用

          由于CO2化學性質比較穩定,沒有毒性且無腐蝕性,不易燃易爆,因此較容易實現臨界狀態,而且二氧化碳的臨界溫度為31.1℃比較接近常溫,故可以用它來進行污水處理。在臨界點附近,操作壓力或操作溫度的微小改變,都能引起超臨界流體密度的較大變化,從而導致二氧化碳的溶解能力達到數個數量級的改變。超臨界二氧化碳的處理污水的原理就是溶解出污水中污染物,然后降低壓力或提高溫度,在低密度狀態下使萃取劑和污染物分離,從而實現其處理污水的效果。

          與傳統的處理方法相比,超臨界二氧化碳工藝具有很多優點:( 1 )污水處理能力隨著其密度的增加而提高,故比較容易通過調節壓力和溫度來實現操控;( 2 )溶劑回收較方便簡單,不會產生溶劑污染或殘留;( 3 )由于超臨界二氧化碳化學性質很穩定,無毒、無腐蝕性,因此對于林產領域中的污水處理比較適合。

          五、結束語

          超臨界二氧化碳萃取技術在近幾年取得了快速發展,但是在實際應用中也遇到了很多問題,這需要研究人員不斷的探索與創新。我們相信超臨界二氧化碳萃取技術一定會在工業上得到廣泛應用,進而促進經濟社會的全方面發展。

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