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亞臨界流體是指某些化合物在溫度高于其沸點(diǎn)但低于臨界溫度,且壓力低于其臨界壓力的條件下,以流體形式存在的該物質(zhì)。當(dāng)溫度不超過(guò)某一數(shù)值,對(duì)氣體進(jìn)行加壓,可以使氣體液化,而在該溫度以上,無(wú)論加多大壓力都不能使氣體液化,這個(gè)溫度叫該氣體的臨界溫度。由于提取時(shí)間短,溫度又隨機(jī)自控,提取物質(zhì)量明顯提高加熱濃縮器可一面出料,一面進(jìn)料,不易結(jié)垢、結(jié)焦。
在臨界溫度下,使氣體液化所須的壓力叫臨界壓力。當(dāng)丙烷、丁烷、高純度異丁烷(R600a)、1,1,1,2-四氟(R134a)、(LPG)和六氟化硫等以亞臨界流體狀態(tài)存在時(shí),分子的擴(kuò)散性能增強(qiáng),傳質(zhì)速度加快,對(duì)產(chǎn)物中弱極性以及非極性物質(zhì)的滲透性和溶解能力顯著提高、從而達(dá)到提取目的。由于超聲波的“空化”作用可造成反應(yīng)體系活性的變化,產(chǎn)生足以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的瞬時(shí)高溫高壓,形成了局部高能中間,促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行,這是超聲波催化化學(xué)反應(yīng)的主要因素。
在植物色素萃取生產(chǎn)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的植物脂溶性色素用己烷溶劑提取,水溶性色素用水或乙醇提取,都有加熱脫溶的工藝過(guò)程,影響產(chǎn)品質(zhì)量。用丙烷、丁烷、二以及它們的混合溶劑進(jìn)行亞臨界萃取,有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。例如,在萬(wàn)壽菊葉黃素的生產(chǎn)方面,已有二十多套丁烷溶劑萃取生產(chǎn)線投產(chǎn),己烷浸出工藝已無(wú)人使用。正丁烷低溫萃取油脂技術(shù),不但降低了油脂加工成本,而且完整保留了油和粕中的活性成分,保證了小米糠油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,為特種油料的提取及植物蛋白、多糖的開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)造了條件。
在功能性和藥用植物提取生產(chǎn)中的應(yīng)用。這方面的原料品種尤其繁多,但總體上分為脂溶性和水溶性?xún)纱箢?lèi),脂溶性如月見(jiàn)草、沙棘、林蛙、靈芝孢子等以丁烷溶劑萃取已工業(yè)化生產(chǎn)。水溶性如植物多酚類(lèi)、植物低聚糖類(lèi)、類(lèi)、植物黃酮類(lèi)、植物甙類(lèi)也在研究的試驗(yàn)中?;钊跉飧變?nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),不斷地改變氣缸兩端的容積,一端容積擴(kuò)大吸入氣體,另一端容積縮小排出氣體。
在植物精油提取生產(chǎn)中的應(yīng)用。植物精油的成份多為脂溶性化合物,以丁烷、丙烷對(duì)鮮濕的花朵、莖葉進(jìn)行亞臨界萃取,可得到浸膏產(chǎn)品,目前已進(jìn)行工業(yè)化批量生產(chǎn)的有玫瑰、十香菜等,茶葉、姜、茴香、大蒜等的精油提取都已進(jìn)行了很多研究試驗(yàn),具備了工業(yè)化生產(chǎn)的條件。例如,當(dāng)丙烷、丁烷、高純度異丁烷(R600a)、二(DME)、四氟(R134a)和六氟化硫(SF6)等以亞臨界流體狀態(tài)存在時(shí),分子的擴(kuò)散性能增強(qiáng),傳質(zhì)速度加快,對(duì)產(chǎn)物中弱極性以及非極性物質(zhì)的滲透性和溶解能力顯著提高。
濕物料脂溶性成份的直接萃取。由于水分影響物料中脂溶性成份的萃取,在萃取般要進(jìn)行烘干或曬干,例如辣椒紅色素提取前必須將辣椒曬干、去籽去梗、磨粉造粒,這個(gè)預(yù)處理的過(guò)程耗費(fèi)大量人力及能量,并造成紅色素的損失,采取亞臨界濕法萃取工藝,將改變目前的工藝。在植物色素提純生產(chǎn)制造中的運(yùn)用:傳統(tǒng)式的植物脂溶性黑色素用己烷溶劑提取,水溶性色素自來(lái)水或酒精提取,都是有加溫脫溶的加工工藝全過(guò)程,危害產(chǎn)品品質(zhì)。
萃取壓力的影響:萃取壓力是SFE較為重要的參數(shù)之一,萃取溫度一定時(shí),壓力增大,流體密度增大,溶劑強(qiáng)度增強(qiáng),溶劑的溶解度就增大。對(duì)于不同的物質(zhì),其萃取壓力有很大的不同。萃取顆粒大?。毫6却笮】捎绊懱崛』厥章?,減小樣品粒度,可增加固體與溶劑的接觸面積,從而使萃取速度提高。不過(guò),粒度如過(guò)小、過(guò)細(xì),不但會(huì)嚴(yán)重堵塞篩孔,造成萃取器口過(guò)濾網(wǎng)的堵塞。普通的提取法生產(chǎn)時(shí)采用高溫脫溶,破壞了油中不飽和脂肪酸,使油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。