對于超臨界流體萃取技術的研究

摘 要：超臨界流體萃取技術是目前國際上較新的提取分離技術，簡稱SFE。在臨界壓力和臨界溫度以上時，流體便具備特異放大的溶解能力，超臨界萃取技術正是利用此性能，以超臨界流體為萃取劑，實現對原料中的某成分進行有效萃取，從而分離。自上世紀80年代以來，許多科技強國都投入了大量的人力財力資源進行研究，技術研討范圍觸及食品、化工、醫藥和香料等，并先后取得一系列突破性的成績。

關鍵詞：超臨界流體、綠色高效、萃取率

國內外技術成果：

國內：自上個世紀80年代起國內一批院校和科研院所對超臨界流體萃取技術，

特別是針對超臨界二氧化碳流體萃取技術已展開了大批的技術研究，并發現了新大陸。經過約40年的努力，中國的超臨界流體萃取技術的研究已獲得豐厚的成果，尤其是天然產物提取方面，一批工業化的新產品正通過超臨界萃取技術走向市場。王小梅、黃少烈研究了夾帶劑乙醇在小麥胚芽油進行超臨界CO2萃取中的作用，梅艷紅等研究了超臨界萃取-溶劑萃取-結晶一體化分別白芷香豆素的新工藝，他們首先通過超臨界CO2技術對白芷香豆素進行提取，而后又鉆研了溶劑萃取法，從超臨界萃取物中辨別香豆素的工藝條件，最后采納了結晶技術進一步純化以取得高純度香豆素。

國外：Danh等研究了超臨界CO2萃取薰衣草精油過程中萃取壓力、萃取溫度、萃取時間對精油的萃取率、化學成分以及抗氧化活性的影響。研究確定了最佳工藝條件，同時標明壓力和時間對萃取率和抗氧化活性的影響較大，而溫度的影響較小。科爾-麥吉公司和UOP公司共同開發ROSE渣油脫瀝青過程已經工業化生產多年，其主要特點是利用超臨界流體分離的屬性和溶劑回收的瀝青質， ROSE渣油脫瀝青過程中液液萃取的萃取部分去除瀝青質，在溶劑回收過程中，溶劑脫瀝青油在等壓加熱至超臨界狀態，此時因為溶解度降低，脫瀝青油與溶劑開始分離，之后溶劑還可以經過換熱降溫從而循環使用。Doneanu等用超臨界二氧化碳萃取當歸精油時，采用二級分離器進行超臨界萃取分離。除了提取精油外， 超臨界CO2還可以提取一些植物中常見的油溶性雜質，如脂肪酸和蠟質。此外， 超臨界流體萃取技術還可用于去除谷物和小麥中的殘留農藥。

超臨界萃取技術

最基本的超臨界萃取工藝是先經過升壓安裝使溶劑到達超臨界形態，然后超臨界流體進入萃取器接觸預加載的原料，并在超臨界溫度T1和壓力P1的條件下提取目標溶質。溶解在超臨界流體中的萃取物在超臨界流體從萃取器頂部分離后經過降壓閥來節流膨脹，降低萃取物在流體中的溶解度，萃取物和溶劑便可在分離器中分離。然后溶劑變成氣體或超臨界狀態離開分離器， 再通過加壓裝置加壓到超臨界狀態， 并重復上述提取分離步驟， 經過多次循環，就可達到預期值。

超臨界萃取技術屬于高效節能技術。因為超臨界流體具備相對于純液體較低的黏度和較大的擴散系數，且外表張力為零，因此，超臨界流體較有機物溶劑更容易擴散浸透進入多孔基質內對溶質實現高效萃取。

超臨界流體萃取技術因為是循環進行的一項技術，所以他可以降低成本減少污染排放，而且相比于一般的液-液萃取精餾技術，超臨界流體萃取技術在溶劑分離和回收方面也有著很大的優勢。

還有在面對分離熱敏質物質時，可以實現對產品無溶劑殘留。例如超臨界CO2的萃取技術就是無毒無味的一項技術，并且還抗氧化滅菌，因而就無需擔憂產品在面對低溫時會有合成的效果，保障了產品穩定性的純度。

超臨界流體萃取技術的應用：

超臨界萃取技術在食品工業中，因其獨特的綠色高效特點近幾年在在天然產物提取領域被廣泛關注。尤其是超臨界CO2萃取技術，例如對啤酒花浸膏的提取，對植物油脂的提取以及對天然食用色素的提取。

天然香料、精油因有獨特的香氣得到了人們的廣泛關注，但是植物體中的香精成分非常復雜，并且濃度很低。傳統的提取方法是采用水蒸氣提取或者添加有機溶劑萃取，然而水蒸氣提取需要的高溫以及有機溶劑萃取的溶劑殘留都會對產物的穩定性和純度造成一定的影響，超臨界流體萃取技術則完全避免了以上的問題，它對香精成分溶解度高，操作溫度低，無溶劑殘留等，在天然香料的提取中有著得天獨厚的優勢。

在醫藥領域，除了開發新藥和提高藥效外，人們一直在研究環境友好的制藥方法，減少有毒有害溶劑的使用。而在大自然中就存在著許多高活性的天然藥物，如果人類將它們提取出來并給患者使用，那么此舉就會大大降低醫療成本。

超臨界流體萃取技術還可以應用在石油、煤炭工業中。石油渣油是石油加工過程中產生的重要成分含量較高的油品，目前，人們對于輕質油品的需求日益增加，因此十分重視渣油的加工利用。然而，渣油的瀝青質含量高、金屬含量低，這些物質在渣油加工過程中易引起結焦影響渣油的加工。因此在進一步的加工前需要進行脫除瀝青質，才能得到金屬含量低的的脫瀝青油。常規的分離方法無法進行分離渣油，所以超臨界流體萃取分離技術便派上了用場。

結論與展望：

任何新技術的發展和成熟都離不開科學研究和實踐。目前，超臨界流體萃取設施生產企業持續與高校和研究機構協作，在生產過程中做了很多改良，努力縮小與國外先進產品的差距，在萃取器快開密封構造，二氧化碳高壓泵，微電腦自動管制、工藝規劃、安全設施的能源耗費和流程設計已經達到或接近國際先進水平。而且超臨界萃取技術在基礎數據、數學模型、工藝流程等方面的相關基礎研究也得到了迅速發展。

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作者簡介：

鮑錫帥，1996年8月，男，漢，安徽銅陵人，本科在讀，研究方向：新能源。