大学大学设计超临界流体萃取技术在食品工业中应用.docx

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：食品养分与检测教育实习单位：呼和浩特市铁翔工货指导教师：栗丽萍论 文 提 交 日 期 ： 二 一 一 年 六 月摘要超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extr是ac近ti3o0n年) 进展起来的一种型分别技术，由于其具有操作便利、能耗低、无污染、分散力量高、制品纯度高、无溶剂残留等优点，被称为“绿色分别技术”。超临界CO 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2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CO 萃取技术2分别原理、主要优点及进呈现状，分析该技术在应用中常遇到的问题，对其进展前景进展了展望。关 键 词 ： 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 ； 超 临 界CO流 体 萃 取 ； 食 品 工 业 ； 应 用 ；2超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extra是ct近io3n0)年进展起来的一种型分别技术，由于其具有操作便利、能耗低、无污染、分散力量高、制品纯度高、无溶剂残留等优点,被称为“绿色分别技术”。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 = 31.3 )接近室温，且无色无毒、不燃烧爆炸、对大多数的物质不反响、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、化工等领域进展很快,已经初步形成了一个兴的产业。最早将超临界 CO 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、2英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。 90 年月初，中国开头了超临界萃取技术的产业化工作，进展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论争论、中小水平向大规模产业化的转变，使中国在该领域的争论、应用已同国际接轨，在某些方面到达了国际领先水平。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。1 超临界流体萃取技术概述1.1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别操作。1.2超临界流体萃取技术的原理在肯定的温度Tc31.3和压强Pc7.158MPa 以上时，CO 2将处于超临界状态，这时CO 2的物理性质既不完全与液态相像也不完全与气态相像，表现为：具有与气态时相当渗透力和低的粘度；具有与液态相近的密度和优良的溶解力量；对溶质的溶解力量取决于密度图 加有等密度线的 CO 2相平衡 的大小，压强或温度的微小转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CO 2萃取技术的分别原理就是控制操作压力和温度，使CO 在超临界状态下从食品原料中萃取并携带出目标组分，然2后解除超临界条件，CO 对目标组分的溶解力量马上消逝，将目标组分释放出来，从2而到达分别的目的。超临界CO 流体萃取 SFE 分别过程的原理是利用超临界流体的溶解力量与其2密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解力量的影响而进展的。在超临界状态下，将超临界流体与待分别的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点凹凸和分子量大小的成分依次萃取出来。固然，对应各压力范围所得到的萃取物不行能是单一的，但可以掌握条件得到最正确比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成一般气体，被萃取物质则完全或根本析出，从而到达分别提纯的目的，所以超临界 CO 流体萃取过程是由萃取和分别过程组合而成的。21.3 超临界流体萃取技术的优点（1） 可以在接近室温 (35- 40)及 CO 气体掩盖下进展提取，有效地防止了热敏2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% 的纯自然；（3） 萃取和分别合二为一，当饱含溶解物的 CO -SCF 流经分别器时，由于压力下2降使得 CO 与萃取物快速成为两相气液分别而马上分开，不仅萃取效率高而且2能耗较少，节约本钱；（4） CO 是一种不活泼的气体，萃取过程不发生化学反响，且属于不燃性气体，2无味、无臭、无毒，故安全性好；（5） CO 价格廉价，纯度高，简洁取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成2本；（6） 压力和温度都可以成为调整萃取过程的参数。通过转变温度或压力到达萃取目的。压力固定，转变温度可将物质分别；反之温度固定，降低压力使萃取物分 离，因此工艺简洁易把握，而且萃取速度快。1.4 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，特别适合于固态物质的分别提取；（2） 在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分别；（3） 传热速率快，温度易于掌握；（4） 适合于挥发性物质的分别。2. 超临界流体萃取技术在食品工业中的应用2.1 超临界 CO 萃取技术在不同食品原料有效成份的分别方面的应用争论2超临界CO 流体萃取技术虽然在食品工业中仅有20-30年的应用历史，但其进展十2分快速。在日本，通过超临界CO 流体萃取技术加工特种油脂已实现工业化生产。在2欧美国家，该项技术在食品工业中也得到了广泛的应用。目前，我国超临界CO 流体2萃取技术已逐步从争论阶段走向工业化。而且，该技术主要应用在食品风味与油类物质的提取、食品脱色除臭及灭菌防腐等，如啤酒花、沙棘籽油、小麦胚芽油、卵磷 脂、辣椒红色素的提取以及大蒜酶失活、大蒜SOD 保存、咖啡碱的脱除及羊肉去膻昧等。下面列举一些近期该技术在食品工业中的应用实例。2.1.1 植物养分素的萃取2.1.1.1 茶叶咖啡碱的脱除茶叶中富含的咖啡碱，约占茶叶干物质重的 2%5%，茶浓缩液和速溶茶中的咖啡碱含量则更高。咖啡碱对人体的陈代谢有着广泛的影响，有些是有利的，有些是不利的，过量摄入咖啡碱对人体的安康不利。近年来，低咖啡碱或脱咖啡碱茶及其制品已在欧美国家行销，使得从茶叶中脱除咖啡碱的技术越来越受到重视。超临界CO 流体萃2取技术因其高选择性、无有效成分损失与劣变、无有机溶剂残留，表达出明显的优势。随着萃取时间的延长、操作压强的增大、操作温度的提高和浓缩液浓度的降 低，会导致绿茶浓缩液中咖啡碱的脱除率增大，应确定的较佳工艺参数：操作压强为 30MPa 、操作温度为 56、萃取时间为 4h 和浓缩液浓度为 20%。2.1.1.2 大豆磷脂大豆磷脂是精炼食用大豆油时得到的一种粘稠的含油很高的毛磷脂，油脂占 30% 40%，磷脂占 60% 70%。虽然其养分价值高，但直接用于医药却较困难，而不含油的纯磷脂在食品、医药及化装品等行业已得到广泛的应用，所以提取高质量的磷脂越来越引起人们的重视。提取大豆磷脂的方法虽很多，但用超临界CO 提取尚2属首次。2.1.1.3 大蒜油大蒜是人们生活中的重要调味品，其主要风味物质与生理活性物质是大蒜油。大蒜油在国内外广泛应用于软饮料、冰淇淋、糖果、调味料、焙烤食品、肉类和保健食品及保健药品，因此高质量、高产率大蒜油的提取是大蒜深加工的重要课题。临界 CO 萃取大蒜油工艺与一般萃取法相比萃取率高，产品品质好，具有很好的应2用前景。超临界 CO 萃取大蒜油的最正确工艺条件：萃取压力为 1416Mpa ，萃取温度为23436，CO 流量为 2L/min ，萃取时间为 5h 以内。在此条件下，萃取率为 80%以2上，得率为 0.35% 0.40% 。2.1.1.4 蛋黄卵磷脂卵磷脂是一种生命根底物质，对人体而言，蛋黄卵磷脂比大豆卵磷脂更易被人体所承受，并具有更高的生物效价。卵磷脂也是人体全部细胞膜、核膜、线粒体和肉质网膜等生物膜的根底构成物质，也是人体神经传输纤维的构成物质。在医学上它可用于治疗动脉粥状硬化、脂肪肝、神经衰弱、养分不良、胆固醇结石和脑血栓老年性痴呆症等。它在食品工业中也得到了广泛的应用，可作为乳化剂、抗氧化 剂、润饰剂、软化剂、分散剂和脱模剂等。除此之外，它还应用在石油、化工和纺织等行业中。因此开发高质量、高纯度的卵磷脂具有重要意义。2.1.1.5 胡萝卜素胡萝卜素和 胡萝卜素除富含作为食品防腐剂的前维生素活性物质外，在抗癌和降低心脏病危急性方面也有格外显著的效果。此外，胡萝卜素还是商业食品着色剂。目前，从藻类物质中提取胡萝卜素多承受有机溶剂乙烷提取，这不仅增加了溶剂的费用，而且除去了潜在的有毒残留溶剂。另外，CO 浓度和物料粒2也对 胡萝卜素的提取有肯定影响。2.1.1.6 核桃油核桃油取自核桃的果仁，因品种不同，核桃的果实含壳、含仁率也有较大的差异。一般核桃的果仁含油在 4565% 之间。核桃油呈黄绿色，味美，其中不饱和脂肪酸含量在90% 以上，且大局部是亚油酸，并含有少量的亚麻酸及油酸等。亚油酸和亚麻酸都是人体必需的脂肪酸，具有降血脂、助消化和补气血等成效，养分价值较高。2.1.1.7玉M胚芽油提取玉M胚芽油的提取是玉M酒精生产过程的重要生产单元。玉M胚芽油中含有大量人体需要的不饱和脂肪酸、维生素E及-胡萝卜素等养分成分，对生长发育，滋润皮肤，降低血清胆固醇，预防高血压均有肯定成效。另外还含有人体自身不能合成的“必需” 脂肪酸亚油酸，亚油酸对预防和辅疗心脏病、动脉硬化、糖尿病有肯定成效。传统的玉M胚芽油的生产主要有机榨法和工业己烷浸出法。机榨法出油率较低，且对油成分影响较大；工业己烷浸出法工艺简单，且残存的工业己烷对人体有肯定的毒副作用。因此，查找一种对人体无毒无害的安全溶剂与工艺，以猎取高收率和高质量的玉M胚芽油产品，满足人们对食品绿色环保的要求具有肯定的现实意义。与传统的机榨法和溶剂浸出法相比，超临界CO 2萃取法具有很多的优势，提取的玉M油的质量不经过深加工就已经到达了精炼油的标准。适宜的萃取工艺条件为：压力2530MPa ，萃2.1.2 食用色素食用色素包括合成色素和自然色素，是主要的食品添加剂之一，得到越来越广泛的应用。但是，随着科学技术的进展，人类对于自身安康的重视和检测力量有了进一步提高，已经觉察合成色素有很多担忧全的因素，长期使用会严峻危害人类的安康，所以食用自然色素越来越受到人们的青睐。近年来，我国食用自然色素有了很大进展，全国生产自然色素的企业已达数十家，年产量和使用量也有了大幅提取温度为45，萃取时间3h。高。2.1.3自然抗氧化剂的提取很多争论说明超临界萃取技术可以较好的提取植物原料中的类胡萝卜素、维生素E、多酚等自然抗氧化剂，避开了传统方法的溶剂量大、作用时间长、氧化损失等缺点。例如利用超临界萃取技术可以提取从玉M蛋白粉中提取类胡萝卜素、从油脚或油脂脱臭馏出物中提取自然维生素E技术现在都比较成熟。2.2 超临界 CO 技术与其他分别技术的联用2尿素包接可除去脱臭馏出物中的大局部饱和游离脂肪酸，为超临界CO 萃取提2供良好原料。3 超临界流体萃取技术存在的问题超临界CO 2萃取技术并非是完善的，也存在着自身不行抑制的问题，具体表现为：对极性大、分子量超过500种物质，需要夹带剂或在很高的压力下进展，这就需要选择适宜的夹带剂或增加高压设备；对于成分简单的原料，单独承受SPE CO 2技术往往满足不了纯度的要求，需要与其他分别手段联用；CO 2的临界压力偏高，这就增加了设备的固定投资；超临界分别设备在萃取釜的密封、快开构造、疲乏设计和装卸料的自动化等方面还不够完善。4 超临界流体萃取技术的进展方向长期以来，对超临界流体萃取技术的产业化，主要是单纯超临界CO 的间隙式2萃取，处理的物料也多以固体植物为主，得到的几乎都是粗提混合物。为了得到高纯度的产品，德国、日本、澳大利亚、意大利等国用于精制自然维生素E、精油脱萜、提取高纯度的不饱和脂肪酸等；法国用于从啤酒及葡萄酒中分别乙醇制备无醇啤酒及无醇葡萄酒。超临界多元流体和在超临界流体中添加夹带剂，具有从量变到质变的区分，具体表达在超临界多元流体的分步选择性萃取、重组萃取及精馏萃取工艺，可用于复方中成药、民族药制剂的加工，保健食品的加工，烟草深加 工，茶叶深加工，海洋生物资源深加工。由于超临界CO 萃取分别技术是一项获得安康、安全高品质产品和对环境友好的2高技术。随着人们对自身安康的重视和环境意识的日益加强，以及世界各地对食品治理卫生越来越严格的趋势，估量超临界CO 萃取分别技术在今后将得到广泛的应2用，超临界CO 萃取产品也将成为人们首选的安康食品。2参考文献1 孙萍,王振斌,马晓珂.超临界 CO 2 萃取技术在我国食品工业中的应用.莱阳农学院学报， 20232 高荣海，邓玉霞，魏永忠，曲文娇.超临界 CO 2 萃取技术在食品工业中的应用.农业科技与装备. 20233 安徽农学院茶叶生物化学北京：农业出版社，19894 岳鹏翔，吴守一用超临界 CO 2 脱除绿茶浓缩液中咖啡碱的工艺争论农业工程学报，2023 ，18 3：120 122 5 曾虹燕，方芳，蒋丽娟超临界CO 2 萃取大豆油与大豆磷脂工艺条件争论生物技术， 2023 ，13 2：37 39 6 汤凤霞，李海峰，乔长晟超临界CO 2 萃取大蒜油的争论现代化农业，2023 1： 20 22 7 黄素芬，陈有亮，徐笔峰，等鸭蛋蛋黄粗卵磷脂的提取工艺争论浙江农业科学， 2023 3：158 160 8 沈同，王镜岩生物化学其次版北京：高等教育出版社，19909 贺稚非，高兆建，杨光伟，等超临界CO 2 萃取法制备蛋黄卵磷脂的争论西南农业大学学报自然科学版，2023 ，25 4：283 286 10 韩玉谦，隋晓，刘玉申超临界CO 2 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