论文部分内容阅读
摘 要：介绍了超临界流体萃取技术（SFE）的原理、特点及工艺。阐述了超临界流体萃取技术的发展与研究应用概况，并对超临界流体萃取技术的发展前景进行了展望。
关键词：超临界流体； 萃取；应用；发展
随着现代工业的高速发展，绿色化学、清洁生产技术成为各国研究的热点，超临界流体萃取技术作为一种高效、清洁、节能的分离方法，受到了越来越多的关注，由于萃取过程容易控制调节、 萃取效率高、 能耗低，使得该技术广泛应用于各个领域。
1.超临界萃取技术简介
1.1超临界流体
临界态指气、液两态差异消失，相变为零时的特有状态。处于临界态的温度和压力称为临界温度和临界压力，二者合称为临界点。在临界点附近，温度和压力的微小变化都会使物体的密度发生极大变化。我们把超过临界点的气体称为超临界流体（SCF），超临界流体具有其它流体所不具备的良好溶解性、流动性和传递性。
1.2技术原理
超临界萃取是利用在临界压力和临界温度附近具有特殊性能的超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术。超临界流体是一种被加热和压缩至临界温度与临界压力以上的流体，临界状态是不够稳定的特殊状态，在这种状态下气体和液体之间的性质差别将消失，两者之间的界面亦将消失。由于超临界流体具有介于气体和液体之间的物理性质，具有近液体的溶解能力，有气体对固体和高黏度物质较强的渗透性，并且随温度和压力的微小变化有较大变化，因此具有比液体溶剂更好的萃取效率和更高的萃取速度。SFE正是利用这一性质以及相似相容的原理，在较高的压力下，使溶质溶解在SCF中，然后使SCF溶液的压力降低或温度升高，这时溶解于SCF中的溶质就会因SCF的密度下降，溶解度降低而析出，从而达到萃取分离的目的。
1.3工艺流程
压力和温度的微小变化都可以引起密度很大的变化，并相应地表现为溶解度的变化，因此可以用压力、温度的变化来实现萃取和分离的过程，以超临界萃取二氧化碳为例，气体经换热器换热和加压泵加压达到工艺过程所需要的温度和压力（ 一般均高于临界温度和临界压力），使其成为超临界二氧化碳流体，流体进入萃取釜与物料充分接触进行选择性萃取所需要的组分，经节流阀降压至二氧化碳的临界压力以下，随后进入分离釜，溶质从萃取液中解析出来成为产品，定期从釜内排出，解析后的二氧化碳再循环使用。
2.超临界流体萃取技术的发展与应用
2.1超临界流体萃取技术发展概况
超临界流体最早于1822年由Cardin所发现。1850年，Andrews对二氧化碳的超临界现象进行了研究，并于1869年在英国皇家学术会议上发表了超临界实验装里和超临界实验现象观察一文。1869年，Amaget2对超临界实验装里进行了改进，将水银柱下降到矿井底部，高达400atm。1891年，Calleit3用高达塔顶的水银柱进行实验。1879年，Hannay和Hosarth4在英国皇家学院首次发表了“超临界流体能够溶解低蒸汽压固体物质”一文。早期超临界流体的研究主要集中在相行为变化和溶剂性质上，Buchner和Prius就是其中的代表。二十世纪，由于钢管超临界萃取设备的出现及人们对超临界流体性质和萃取理论的进一步了解，超临界萃取技术开始应用于化工、石油、医药、食品、化妆品等工业中。
我国超临界萃取技术的研究起步较晚，始于 8 0 年代初，但是发展速度很快，在超临界条件下的萃取、沉析及精馏等方面做了大量基础研究，同时在萃取技术工艺、设备等方面也进行了多项开发，但与世界发达国家相比，我国超临界萃取技术尚存在一定差距，如超临界萃取设备还完全依赖于进口，国内还没有超临界技术生产厂家，超临界萃取理论和应用研究还不够深入等。.
2.2.超临界流体萃取技术的应用
超临界萃取技术是一门综合性技术，它涉及化学、化学工程、机械工程等多方面知识和技术。上世纪70年代以来，美德等几个发达国家便将研究中的超临界萃取技术运用于生产中，随后超临界技术得到了不断发展。超临界流体萃取技术应用的对象众多，主要应用于高附加值，小处理量的产品，其中以食品、油脂、香料及色素最为热门，其次为生物中有毒化合物的清除及农药污水处理等环保问题。随着超临界萃取技术的不断发展，食品、香料、医药、石油和煤炭等工业都出现了超临界流体萃取技术的应用。如在食品工业中主要应用：微量成分的去除如咖啡、茶叶中脱除咖啡因；有效成分的萃取如咖啡中提取咖啡油；酒花中提取有效成分；分离和精制如甘油酯的分离，卵磷脂的精制。医药方面可用于酶、维生素等的精制回收、脂质混合物的分离精制、医药品原料的浓缩、精制、酵母、菌体生成物的萃取等。化学工业方面用于共沸物的分离、反应的原料回收等。除此之外，超临界流体萃取技术还可用于煤炭工业、海水淡化、污水处理等各个方面。
3.结语
超临界流体萃取技术对环境污染少、易于操作、使用温度低、萃取收率高，因此成为各国关注的热点。超临界萃取技术是一种环保和可循坏利用萃取技术，符合现代发展的趋势，具有广阔的发展前景和巨大的市场。
我国资源丰富，超临界流体萃取技术具有更广泛的应用前景，随着人们对环境保护的日益重视和绿色时代的要求，将进一步的促进超临界流体技术的发展与应用。
参考文献
[1]朱自强. 超临界流体技术——原理和应用[M]. 北京： 化学工业出版社， 2000.
[2]刘洋，王丽娜，杜晓峰4 超临界萃取技术在中药方面的应用[J].辽宁中医学院学报，2005，7（3）：283-284
[3]廖传华，黄振仁 .超临界CO2流体萃取技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
[4]江梅. 荔枝果皮精油的超临界萃取研究及精油成分分析[J].热带作物学报，2000，21（2）： 50～56
[5]吕维忠. 天然高纯度卵磷脂的超临界CO2[J]. 日用化学工业，2000（4）：10-11
关键词：超临界流体； 萃取；应用；发展
随着现代工业的高速发展，绿色化学、清洁生产技术成为各国研究的热点，超临界流体萃取技术作为一种高效、清洁、节能的分离方法，受到了越来越多的关注，由于萃取过程容易控制调节、 萃取效率高、 能耗低，使得该技术广泛应用于各个领域。
1.超临界萃取技术简介
1.1超临界流体
临界态指气、液两态差异消失，相变为零时的特有状态。处于临界态的温度和压力称为临界温度和临界压力，二者合称为临界点。在临界点附近，温度和压力的微小变化都会使物体的密度发生极大变化。我们把超过临界点的气体称为超临界流体（SCF），超临界流体具有其它流体所不具备的良好溶解性、流动性和传递性。
1.2技术原理
超临界萃取是利用在临界压力和临界温度附近具有特殊性能的超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术。超临界流体是一种被加热和压缩至临界温度与临界压力以上的流体，临界状态是不够稳定的特殊状态，在这种状态下气体和液体之间的性质差别将消失，两者之间的界面亦将消失。由于超临界流体具有介于气体和液体之间的物理性质，具有近液体的溶解能力，有气体对固体和高黏度物质较强的渗透性，并且随温度和压力的微小变化有较大变化，因此具有比液体溶剂更好的萃取效率和更高的萃取速度。SFE正是利用这一性质以及相似相容的原理，在较高的压力下，使溶质溶解在SCF中，然后使SCF溶液的压力降低或温度升高，这时溶解于SCF中的溶质就会因SCF的密度下降，溶解度降低而析出，从而达到萃取分离的目的。
1.3工艺流程
压力和温度的微小变化都可以引起密度很大的变化，并相应地表现为溶解度的变化，因此可以用压力、温度的变化来实现萃取和分离的过程，以超临界萃取二氧化碳为例，气体经换热器换热和加压泵加压达到工艺过程所需要的温度和压力（ 一般均高于临界温度和临界压力），使其成为超临界二氧化碳流体，流体进入萃取釜与物料充分接触进行选择性萃取所需要的组分，经节流阀降压至二氧化碳的临界压力以下，随后进入分离釜，溶质从萃取液中解析出来成为产品，定期从釜内排出，解析后的二氧化碳再循环使用。
2.超临界流体萃取技术的发展与应用
2.1超临界流体萃取技术发展概况
超临界流体最早于1822年由Cardin所发现。1850年，Andrews对二氧化碳的超临界现象进行了研究，并于1869年在英国皇家学术会议上发表了超临界实验装里和超临界实验现象观察一文。1869年，Amaget2对超临界实验装里进行了改进，将水银柱下降到矿井底部，高达400atm。1891年，Calleit3用高达塔顶的水银柱进行实验。1879年，Hannay和Hosarth4在英国皇家学院首次发表了“超临界流体能够溶解低蒸汽压固体物质”一文。早期超临界流体的研究主要集中在相行为变化和溶剂性质上，Buchner和Prius就是其中的代表。二十世纪，由于钢管超临界萃取设备的出现及人们对超临界流体性质和萃取理论的进一步了解，超临界萃取技术开始应用于化工、石油、医药、食品、化妆品等工业中。
我国超临界萃取技术的研究起步较晚，始于 8 0 年代初，但是发展速度很快，在超临界条件下的萃取、沉析及精馏等方面做了大量基础研究，同时在萃取技术工艺、设备等方面也进行了多项开发，但与世界发达国家相比，我国超临界萃取技术尚存在一定差距，如超临界萃取设备还完全依赖于进口，国内还没有超临界技术生产厂家，超临界萃取理论和应用研究还不够深入等。.
2.2.超临界流体萃取技术的应用
超临界萃取技术是一门综合性技术，它涉及化学、化学工程、机械工程等多方面知识和技术。上世纪70年代以来，美德等几个发达国家便将研究中的超临界萃取技术运用于生产中，随后超临界技术得到了不断发展。超临界流体萃取技术应用的对象众多，主要应用于高附加值，小处理量的产品，其中以食品、油脂、香料及色素最为热门，其次为生物中有毒化合物的清除及农药污水处理等环保问题。随着超临界萃取技术的不断发展，食品、香料、医药、石油和煤炭等工业都出现了超临界流体萃取技术的应用。如在食品工业中主要应用：微量成分的去除如咖啡、茶叶中脱除咖啡因；有效成分的萃取如咖啡中提取咖啡油；酒花中提取有效成分；分离和精制如甘油酯的分离，卵磷脂的精制。医药方面可用于酶、维生素等的精制回收、脂质混合物的分离精制、医药品原料的浓缩、精制、酵母、菌体生成物的萃取等。化学工业方面用于共沸物的分离、反应的原料回收等。除此之外，超临界流体萃取技术还可用于煤炭工业、海水淡化、污水处理等各个方面。
3.结语
超临界流体萃取技术对环境污染少、易于操作、使用温度低、萃取收率高，因此成为各国关注的热点。超临界萃取技术是一种环保和可循坏利用萃取技术，符合现代发展的趋势，具有广阔的发展前景和巨大的市场。
我国资源丰富，超临界流体萃取技术具有更广泛的应用前景，随着人们对环境保护的日益重视和绿色时代的要求，将进一步的促进超临界流体技术的发展与应用。
参考文献
[1]朱自强. 超临界流体技术——原理和应用[M]. 北京： 化学工业出版社， 2000.
[2]刘洋，王丽娜，杜晓峰4 超临界萃取技术在中药方面的应用[J].辽宁中医学院学报，2005，7（3）：283-284
[3]廖传华，黄振仁 .超临界CO2流体萃取技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
[4]江梅. 荔枝果皮精油的超临界萃取研究及精油成分分析[J].热带作物学报，2000，21（2）： 50～56
[5]吕维忠. 天然高纯度卵磷脂的超临界CO2[J]. 日用化学工业，2000（4）：10-11