毕业论文-超临界流体萃取技术在食品工业中的应用.doc

优秀设计
内蒙古农业大学职业技术学院
毕业论文
超临界流体萃取技术在食品工业中的应用

姓名:刘梓寅
学科专业:食品营养与检测教育
实习单位:呼和浩特市铁翔工货有限公司
指导教师:栗丽萍


论文提交日期:二〇一一年六月
摘要
超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术,由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点,被称为“绿色分离技术”。超临界CO2萃取技术主要应用于香料、食品和医药工业,对于一些用常规方法难以提取及纯化的物质,该方法更能显示其独特的优势。本论文介绍了超临界CO2萃取技术分离原理、主要优点及发展现状,分析该技术在应用中常遇到的问题,对其发展前景进行了展望。
关键词:超临界流体萃取技术;超临界CO2流体萃取;食品工业;应用;
超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术,由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点,被称为“绿色分离技术”。可以作为超临界萃取的介质很多,如二氧化碳、一氧化氮、六氟化硫、已烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等,其中二氧化碳的超临界温度(Tc = ℃)接近室温,且无色无毒、不燃烧爆炸、对大多数的物质不反应、不昂贵、易制成高纯度的气体,故而常做首选的超临界介质。近年来超临界二氧化碳萃取技术、在食品、医药、化工等领域发展很快,已经初步形成了一个新兴的产业。
最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司,之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。90年代初,中国开始了超临界萃取技术的产业化工作,发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小水平向大规模产业化的转变,使中国在该领域的研究、应用已同。目前,超临界流体萃取已被广泛应用于从石油渣油中回收油品、从咖啡中提取咖啡因、从啤酒花中提取有效成分等工业中。
超临界流体萃取技术概述
超临界流体萃取技术的概念
超临界流体萃取技术,是指用超临界流体为溶剂,从固体或液体中萃取可溶组分的传质分离操作。
超临界流体萃取技术的原理
图加有等密度线的CO2相平衡图
在一定的温度(Tc=℃)和压强(Pc=)以上时,CO2将处于超临界状态,这时CO2的物理性质既不完全与液态相似也不完全与气态相似,表现为:①具有与气态时相当渗透力和低的粘度;②具有与液态相近的密度和优良的溶解能力;③对溶质的溶解能力取决于密度的大小,压强或温度的微小改变会引起密度发生明显变化,从而导致溶解度发生变化。超临界CO2萃取技术的分离原理就是控制操作压力和温度,使CO2在超临界状态下从食品原料中萃取并携带出目标组分,然后解除超临界条件
,CO2对目标组分的溶解能力立即消失,将目标组分释放出来,从而达到分离的目的。
超临界CO2流体萃取(SFE)分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
超临界流体萃取技术的优点
(1)可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取,有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。
(2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然;
(3)萃取和分离合二为一,当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时,由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相(气液分离)而立即分开,不仅萃取效率高而且能耗较少,节约成本;
(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒,故安全性好;
(5)CO2价格便宜,纯度高,容易取得,且在生产过程中循环使用,从而降低成本;
(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定,改变温度可将物质分离;反之温度固定,降低压力使萃取物分离,因此工艺简单易掌握,而且萃取速度快。
超临界流体萃取技术的使用范围
(1)萃取速度高与液体萃取,特别适合于