1、地点性知识及其全球性扩展篇一：地点性知识临界流体萃取进展吴绪 12级应用化学 20234062043：超临界流体萃取（SFE）技术是一种新型的别离技术。本文对超临界萃取的根本原理进展了阐述，介绍了超临界特点及其在食品加工方面的应用，并对今后的开展作了展望。关键词：超临界流体萃取；临界温度;、应用；展望1、概述超临界流体萃取(Superitical Fluid Extraction，以下简称SFE)是一项开展特别快、应用特别广的有用性新技术。它具有低温下提取，没有溶剂残留和能够选择性别离等特点，正为越来越多的科技工作者所注重，有关研究方兴未艾，新的研究成果不断咨询世。超临界流体(Superiti
2、cal Fluid，以下简称SCF)具有溶解其它物质的现象，早在100年前已为Hannay和Hogarth所觉察，但由于技术、装备等缘故，时至20世纪30年代，Pilat和Gadlewicz才有了用液化气体提取“大分子化合物的设想。1954年Zosol用实验的方法证明了二氧化碳超临界萃取(以下简称SFE-CO2)能够萃取油料中的油脂。直到70年代的后期，德国的Stahl等人首先在高压实验装置的研究获得了打破性进展之后，SFE这一新的提取、别离技术的研究及应用，才有了可喜的本质性进展。超临界流体萃取技术近30多年来引起人们的极大兴趣，这项化工新技术在化学反响和别离提纯领域开展了广泛深化的研究，获
3、得了特别大进展，在医药、化工、食品、轻工及环保领域成果累累。1988年在法国尼斯召开了第一届“国际超临界流体技术会议以后，国际上每3年召开一次会议，进展国际间的学术交流。我国超临界流体萃取研究始于20世纪80年代初，从根底数据，工艺流程和实验设备等方面逐步开展，历经20多年的努力，我国超临界流体萃取技术研究和应用已获得明显成绩。1996年10月，我国召开了“第一届全国超临界流体技术学术及应用研讨会。作为新一代化工别离技术，SFE-CO2萃取已列入“八五国家科技攻关打算。近期国家计委和科技部结合公布的生物及医药产业近期产业化的重点(2022年)中将SFE-CO2列入优先开展的18个领域之一的“中
4、药制剂先进消费工艺及成套设备中近期产业化重点。2022年9月18日科技部、国家经贸委和国家中医药治理局结合发布的我国医药科学技术政策(20222023年)中亦将SFE-CO2作为有利于中药消费工艺提升、技术更新、产品晋级的重点推行应用的新技术之一。加强对SFE技术的研究和推行，对我国丰富的天然资源进展深度加工，消费高档次、高附加值的新产品，既有利于医药、化工、食品等行业的进步，也有利于种植等行业的开展。通过10多年的努力，我国在SFE技术的应用方面已获得了令人瞩目的成绩：内蒙古科迪高技术产业1996年建成了当时国内最大的SFE-CO2萃取工业化装置(萃取釜为500L)，并对沙棘油、薏苡仁油、红
5、花油、肉桂油、厚朴酚、青蒿素、丹参等有效成分进展了提取、别离，均获得了较好的效果。广州医药工业研究所运用SFE技术对中药复方制剂进展深化研究后觉察：运用SFE-CO2技术按处方比例混合中药粉碎后提取的有效成分与单味中药提取效果无明显差异，而复方提取时有效部位(浸膏)收率均高于单味提取；中药复方在SFE-CO2与传统提取方法比拟中显示，SFE-CO2提取的有效部位收率虽较传统提取的有效部位收率低34%，但其中的有效成份却高出近40倍。这一研究说明，SFE技术的应用将给中药复方提取方法带来革命性的改良，并使中药复方的量化研究向前迈进了一大步。据介绍，应用SFE技术对中药复方提取，其提取物具有杂质少
6、、外观色泽好、有效成份高度浓缩、批间重现性好等特点，是改良中药复方消费工艺的有效途径。目前SFE技术已被美国环保局确定为替代溶剂萃取的标准方法。因而运用SFE-CO2技术是实现中药产业现代化，与国际接轨的重要新技术。 目前全国已建成10余套工业规模萃取装置，中小型设备，达百余套。超临界流体萃取在我国已逐步走向工业化，有多种产品进入市场，其开展方兴未艾。2、 超临界流体萃取的根本原理临界流体萃取过程是利用途于临界低压和临界温度以上的流体具有特异增加的溶解才能而开展出来的化工别离新技术，人们觉察处于临界压力和临界温度以上的流体对有机化合物溶解增加的现象是特别惊人的。一般能增加几个数量级，在适当条件
7、下甚至可到达按蒸气压计算所得浓度的1010倍(油酸在超临界乙烯中的溶解度)但是应用这一特别溶解才能的新型别离技术一超临界流体萃取过程却是近20年的事情。超临界流体的性质超临界流体(SCF)是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上，其物理性质介于气体与液体之间的流体，这种流体(SCF)兼有气液两重性的特点，它既有与气体相当的高浸透才能和低的粘度，又兼有与液体相近的密度和对许多物质优良的溶解才能。溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度呈正相关，SCF也与此类似。因而，通过改变压力和温度，改变SCF的密度，便能溶解许多不同类型的物质，到达选择性地提取各品种型化合物的目的。可作为SCF的物质特别多，
8、如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等。其中二氧化碳因其临界温度低(Tc=31.3),接近室温；临界压力小(Pc=7.15MPa)，且无色、无味、无毒、不易燃、化学惰性、低膨胀性、价廉、易制得高纯气体等特点，如今应用最为广泛。2.2 超临界流体萃取技术的特点：a)具有广泛的习惯性由于超临界状态流体溶解度特异增高的现象是普遍存在。因而理论上超临界流体萃取技术可作为一种通用高效的别离技术而应用。b)萃取效率高，过程易于调理超临界流体兼具有气体和液体特性，因而超临界流体既有液体的溶解才能，又有气体良好的流淌和传递功能。同时在临界点附近，压力和温度的少量变化有可能明显改变流体溶解才能，
9、操纵别离过程。c)别离工艺流体简单超临界萃取只由萃取器和别离器二局部组成，不需要溶剂回收设备，与传统别离工艺流程相比不但流程简化，而且节约耗能。d)别离过程有可能在接近室温下完成(二氧化碳)，特别适用于过敏性天然产物e)必须在高压下操作，设备及工艺技术要求高，投资比拟大2.3 阻碍超临界萃取的主要要素密度：溶剂强度与SCF的密度有关。温度一定时，密度(压力)增加，可使溶剂强度增加， 溶质的溶解度增加。夹带剂：适用于SFE的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用。因而可在这些SCF中参加少量夹带剂，以改变溶剂的极性。最常用的SCF为CO2，其极性大约在正已
10、烷和氯仿之间，通过参加夹带剂可适用于极性较大的化合物。粒度：溶质从样品颗粒中的扩散，可用Fick第二定律加以描绘。粒子的大小可阻碍萃取的收率。一般来说，粒度小有利于 SFE-CO2萃取。流体体积：提取物的分子构造与所需的SCF的体积有关。Favati用SFE-CO2在68.8MPa、40下提取50克叶子中的叶黄素和胡萝卜素。要得到叶黄素50%的回收率，需要2.1L超临界的CO2；如要得到95%的回收率，由此推算，那么需要33.6L的超临界的CO2。而胡萝卜素在CO2中的溶解度大，仅需要1.4L，即可到达95%的回收率。3 、超临界萃取技术的应用：SFE是一种开展特别快、应用面特别广的有用新技术
11、，从20世纪50年代起已开场进入实验阶段，70年代以来在食品工业中应用日趋广泛，80年代更广泛应用于香料的提取，90年代后那么开场运用于从药用植物中提取药用有效成分的提取等。31食品工业植物油脂(大豆油、蓖麻油、棕油、可可脂、玉米油、米糠油、小麦胚芽油等)的提取；动物油脂(鱼油、肝油、各种水产油)的提取；食品原料(米、面、禽蛋)的脱脂；脂质混合物(甘油酯、脂肪酸、卵磷脂等)的别离与精制；油脂的脱色和脱臭；超临界状态下借助酶进展交换；植物色素和天然香味成分的提取；咖啡、红茶脱除咖啡因；啤酒花的提取；软饮料的制造；发酵酒精的浓缩。3. 2 医药、化装品鱼油中的高级脂肪酸(EPA、DHA、脱氢抗坏血
12、酸等)的提取；植物或菌体中高级脂肪酸(-亚麻酸等)的提取，药效成分(生物碱、黄酮、脂溶性维生素、甙等)的提取；香料成分(动物香料、植物香料等)的提取；化装品原料(美肤效果剂、外表活性剂、脂肪酸酯等)的提取；烟草脱除尼古丁。3. 3 化学工业石油残渣油的脱沥；原油的回收、光滑油的再生；烃的别离、煤液化油的提取；含有难分解物质的废液的处理；用超临界流体色谱仪进展分析和别离。4 、SFE技术前景展望：41 目前国际上SFE技术的研究和应用正方兴未艾，德国、日本和美国已处于领先地位，在医药、化工、食品、轻工、环保等方面研究成果不断咨询世，工业化的大型SFE设备有5000L10000L的规模，日本已成功
13、研制出超临界色谱分析仪。目前国际上超临界流体萃取的研究重点已有所转移，为得到纯度较高的高附加值产品，对超临界流体逆流萃取和分馏萃取的研究越来越多；超临界条件下的反响的研究成为重点，特别是超临界水和超临界二氧化碳条件下的各类反响，更为人们所注重；超临界流体技术应用的领域更为广泛。除了天然产物的提取、有机合成外还有环境保护、材料加工、油漆印染、生物技术和医学等；有关超临界流体技术的根底理论研究得到加强。国际上的这些动向值得我们关注。42 我国从20世纪70年代末80年代初即开展了对超临界流体技术的研究，国家对此项技术的研究给予了较大的支持。初步统计，到1999年国家自然科学基金委员会已赞助20多项
14、根底研究课题，赞助金额达100多万元。“八五期间国家科技攻关又专门立项支持超临界流体萃取的应用与工程研究，总经费达数百万元，加上各部委、各省市的配套资金，可能达数千万元。据不完全统计，目前我国已建成100L以上的超临界萃取装置10多台套，规模最大的到达1000L，消费的产品已有沙棘油、小麦胚芽油、卵磷脂、辣椒红色素、青蒿素等。25L以下的中小型装置有120台套左右，几乎每个省区市都有。毋庸置疑，我国在SFE 技术的根底和应用研究方面已获得了令人鼓舞的成果。但与世界先进水平相比，我们的研究数量和设备数量不算少，但设备质量不高，测量手段较为落后，研究的深度和广度都有相当大的差距，低水平重复现象较为
15、严峻。可持续开展是人类社会开展的新方式，也是世界各国的根本国策之一。为实现社会的可持续开展，不对环境造成污染，不对后代造成危害，21世纪的化学工业、医药工业等必须通过调整本身的产业构造和产品构造，研究开发清洁化消费和 绿色工业的新工艺和新技术。SFE技术确实是近30年来迅速开展起来的如此一种新技术。我们应当从这个战略高度来认识SFE技术研究和推行应用的重要性，制定研究规划，加大投入，加强对该技术的根底和应用研究，使它真正用于工业化消费，造福于人类，造福于社会。4.3 SFE技术关于中药现代化至关重要。要从单纯的中间原料提取转向兼顾复方中药新药的开发利用，或对现行消费的名优中成药工艺改良或二次开
16、发上；加强分析型超临界流体萃取或超临界色谱在中药分析中的应用，不断改革传统的分析方法；超临界流体结晶技术及其超细颗粒的制备可用于中药新剂型的开发，应加强在中药制剂中的应用，以推进中药制剂的现代化。但超临界流体萃取存在着以下弊端： 别离过程在高压下进展，设备一次性投资大。 萃取釜无法连续操作，造成装置的时空产生率比拟低。 过程消耗指标不容无视。因而，超临界流体萃取技术的开发，应充分考虑其经济功能，只有那些能充分发挥该技术固有优点的过程才具有工业有用性的观点，正逐步成为人们的共识。参考文献：2.张坤，崔英德，卢蔚，有机溶剂在二氧化碳超临界流体萃取中的作用J如今化工，1998.4.25273.陈钧，杨克迪，陈洁等。超声强化超临界流体萃取中传质的实验研究C全国超临界技术及应用研讨会论文集，北京：清华大学出版社，1996.50534.方瑞斌，张世鸿，超
