超临界二氧化碳流体萃取.pdf

CMA
肉类研究
MEAT RESEARCH
CHINA MEAT RESEARCH CENTER
wW、cmrc.con.cn
2010.6
超临界二氧化碳流体翠取
沈嘉川
(西南大学食品科学学院,重庆400715)
摘要:文章综述了超临界二氧化碳流体卒取技术的特点,并从饮品和酒类、油脂、多不饱和腊肪
酸、天然色素和天然香料五个方面对其应用进行了介绍。同时对超临界C02流体萃取技术前景进行
了展望。
关键词:超临界二氧化碳流体;萃取;食品
Supercritical Carbon Dioxide Extraction
SHEN Jiachuan
College of Food Science and Technology, Southwest University, Chongqing 400715)
Abstract: This paper reviews the researches on CO supercritical fluid extraction and its application in five
aspects(containing drinks, lipids, polyunsaturated fatty acid, natural pigment and natural perfume). At last
This paper prospects its development in the future
Key words: CO, supercritical fluid; extraction; food
中图分类号:TS201,1文献标识码:A文章编号:1001-8123(2010)06-0055-05
0引言
密度比气体的要大,却比液体的要小。
超临界流体萃取技术是一种新兴的化T分离技
其次,超临界流体的黏度要小于液体黏度,而大
术。超临界流体是一种处在临界温度和临界圧力之上于气体黏度,这样使其具有较好的流动性和传质性。
的物质状态,在这种状态下物质的性质会发生一定的
第三,超临界流体的扩散力一般要高出液体两个
改变,而超临界流体萃取正是应用了超临界流体的溶数量级,也就是说它具有很好的渗透能力。
解性在临界点之上会发生特异性変化这一点,来对目
第四,超临界流体的溶解性,其溶解性和它的密
的物进行萃取。而在临界点附近,超临界流体对溶质度有关,一般来说溶解性随其密度的增加而增加。而
的溶解性会在压力、温度变化较小的范围内发生较大同时溶解性也与它的压力和温度相关。
的变化。也正是如此,才能够完成目标物质的萃取与
随着人们对于食品质量与安全的要求越来越高,
分离。
在食品行业中一些物质的提取分离技术逐渐不能满足
早在十九世纪,英国的 lannay发现了无机盐在要求,或是达不到安全标准。而同时有些工艺手段又
高压乙醇或乙醚中溶解度异常的现象。在食品行业会将食品原有风味破坏掉。因此,传统的食品加工工
中,超临界萃取技术最早用来萃取咖啡豆中的咖啡艺逐渐被新型的高效工艺所取代,而超临界流体萃取
因。后来研究人员不断地对超临界流体进行研究,并技术正是其中之
发现超临界流体有以下几个特点
2超临界CO2流体萃取技术简介
首先就是它的密度,由于受到一定的压力,使其
二氧化碳在温度高于31.06℃,同时压力高于
收稿日期:2010-04-:5
2070年第6总第136朝
5(
分析检测,。
7.39MPa时就处在一种非气体非液体的状态,这就
第三是溶质的性质。溶质的性质直接关系到
是超临界状态,此时的二氧化碳即超临界二氧化碳其是否能够溶解到超临界流体中,其中主要的相关
流体。
因素是溶质的分子量的大小以及分子极性的强弱。
在超临界流体萃取技术中可以利用的溶剂多种多D.C. Dandge总结了溶质分子结构与其在二氧化碳流
样,而应用于食品行业最优的莫过于二氧化碳了,这体中溶解度的规律:低碳原子数的烃类、醇、脂肪族
是由于二氧化碳具有以下优点:二氧化碳的超临界温羧酸要比碳原子数多的更易溶于二氧化碳流体中,而
度是31.06℃,接近室温,有利于在工业生产中的应对于烃和醇来说侧链可以增加其溶解度,而对于脂肪
用;共临界压力为7.39MIPa,较为适中;临界密度为族羧酸来说卤素、经基、芳香基的存在会降低其溶解
0.448g/cm2,在常用的超临界溶剂中是较高的了,密度;对于酚类来说,当甲基取代苯酚时能够增加其溶
度大的临界溶剂往往溶解性较强;二氧化碳较为经济解度,而醚化的酚羟基也会增加溶解度;酯化将增加
且无毒,不易参加反应,易分离。
有机物在二氧化碳流体中的溶解度;对于脂肪醛来
2.1超临界二氧化碳流体性质
说,苯基的出现会降低其溶解度;萜类化合物在二氧
如上文所说,超临界流体的一些性质都是介于液化碳流体中的溶解度随分子量的增加而降低。
体和气体之间的,超临界二氧化碳流体也是如此。
溶质的分子量越大,其挥发性就越小,这样就很
首先,超临界二氧化碳流体的密度受到温度和压难萃取出来。同样,溶质的含氧取代基越多,极性越
力的影响。这种影响主要表现在:在临界点附近,大,也就越难从样品中萃取出来
压力或温度较小的変化都会引起其密度发生较大的
另外,在超临界流体中加人一些物质,而能够增
变化。
加流体的溶解性能,这种加入的物质叫做提携剂(夹
其次,超临界二氧化碳流体的传质性。这与其黏带剂)。提携剂除了可以增加流体的溶解性能之外,还
度、热导率和扩散系数有一定的关系。而这三个数值有利于溶质的分离。比如在二氧化碳流体中加入乙醇
与其在液体和气体状态下的有一定的差别。这些差别可有效的改善棕榈油的萃取过程,加入之后,在同等
是其在化工分离中应用的理论基础
压力下,温度的影响非常显著,因此有利于溶质的分
第三,超临界二氧化碳流体的溶解性能。在普离。
通状态下的二氧化磯不能溶解某些物质,而当其处3超临界二氧化碳流体萃取技术在食品工业中
在超临界流体状态之下,二氧化碳流体可以溶解某些
的应用
溶质,这是超临界流体的溶剂化效应。影响超临界
随着超临界流体萃取技术的诞生,它的发展
氧化碳流体溶解性能的困素主要有以下几个方面:压直伴随着食品精加工技术的发展。随着技术的成熟和
力、温度和溶质性质。
相关配套设施的完善,超临界二氧化碳流体萃取技术
2.2超临界二氧化碳流体溶解性质的影响因素在食品工业中应用范围越来越广。表现在以下几个方
首先是压力。在高于临界压力下,压力越高,二面
氧化碳流体的密度就越大。研究表明超临界流体的溶3.1饮品和酒类
解性能与其密度成正比,故与压力在一定范围内也保3.1.1如啡因的苯取
持正比关系。
超临界二氧化碳流体萃取技术最早大规模工业化
在临界点附近,压力较小的升高会引起溶解度急应用于脱去咖啡豆中的咖啡因,其后也应用于对茶叶
剧增大。在流体密度的角度来说,压力在临界点附近中咖啡因的萃取。咖啡中咖啡因的含量为0.6%~3%,
轻微的增加会使流体密度发生较大的变化,这也很好而茶叶中的含量大概为1%~-5%。咖啡因是一种中枢神
的解释了溶解度为何会刷增
经兴奋药物,萃取的咖啡因可以作为药物应用,而无
其次是温度。温度的影响分为两个方面:一个是兴奋剂咖啡又满足人们的需要。传统的方法采用的是
对二