搜索
超临界流体萃取技术在食品工业的应用一.超临界流体二.在食品工业的应用主讲内容一、超临界流体（supercriticalfluid,SCF)1.定义物质处于临界温度（Tc）和临界压力（pc）以上状态时，向该状态气体加压，气体不会液化，只是密度增大，具有类似液体性质，同时还保留气体性能。1.SCF的密度比气体大数百倍，具体数值与液体相当。2.SCF的粘度接近气体，与液体比，要小2个数量级。3.SCF的扩散系数介于气体和液体之间。————这使SCF具有液体对溶质有较大溶解度的特点，又具有气体易于扩散和运动的特性，传质速率大大高于液相过程。超临界密度大，溶解能力强，临界压力适中，临界温度31度，便宜易得，无毒，易分离。2CO2.二氧化碳相图22/L)COg纯压力与温度和密度关系（各直线数值为CO密度，从图可以看出：2.在临界点附近，压力和温度微小变化，可以大幅度改变流体的密度。1.在超临界区域，流体密度可以在很宽的范围内变化（150g/L~900g/L)2CO超临界流体的溶解能力一般随密度增加而增加。3.超临界流体的溶解性能2CO萘1）溶解度40°C超临界萃取若干纯物质结果2CO实验总结：1.极性较低的碳氢化合物和类脂有机化合物，如酯、醚、内酯类、环氧化合物等可在7~10MPa范围内被萃取出来。2.引入极性基团（如-OH，-COOH),造成萃取的困难。对苯的衍生物，有一个羧基和三个以上的化合物是不可能被萃取的。3.更强的极性物质，如糖类、氨基酸类则在40MPa压力以内不可能被萃取。2）影响SC-溶解能力的因素2CO*压力的影响*温度的影响1.温度对流体密度的影响，随温度的升高，流体密度降低，导致溶剂化效应降低，溶解度降低。2.温度对物质饱和蒸汽压的影响，随温度升高，物质饱和蒸汽压增大，使物质在流体中的溶解度增大。2CO2CO2CO2CO二、在食品工业的应用一）脱咖啡因咖啡因是一种较强的中枢神经系统兴奋剂，富含于咖啡豆和茶叶中。通常咖啡豆中含0.6%~3%，茶叶中含1%~5%，许多人饮用咖啡和茶时，不喜欢咖啡因含量过高。而且从植物中脱除的咖啡因可做药用，常做药物中的掺合剂。大致过程：①机械法清洗咖啡豆，去除灰尘和杂质②加蒸汽和水预泡，提高其水分含量达30%~50%③预泡过的咖啡豆装入萃取器，不断往萃取器送入直至压力达到16~20MPa，温度达到70~90°C，咖啡因逐渐被萃取出来。④带有咖啡因的被送往装有水或活性炭的分离器，使咖啡因转入水相或被活性炭吸附2CO2COa)用水将咖啡因从分离2COb)用活性炭将咖啡因从分离出来2COc)活性炭与咖啡豆共同浸泡分离咖啡因1.从咖啡豆中脱咖啡因1,3,7,9-阀门；2,8-吹扬器；4-出口；5-萃取器；6-入口半连续生产法从图咖啡因与平衡等温线可以看出，中咖啡因浓度与其在咖啡豆中的浓度成线性关系2CO2CO生产工艺特点：1.萃取器上下方安装有过渡容器——吹扬器，保证周期性装入和卸出鲜咖啡豆，分离器中的吸附水为流动态，使生产成为连续。1,3,7,9-阀门；2,8-吹扬器；4-出口；5-萃取器；6-入口2.从茶叶中脱咖啡因与咖啡豆脱咖啡因相比：咖啡豆新鲜时，先脱咖啡因，再焙烤制作，咖啡豆香气由后期制作产生；茶叶却不同，茶叶鲜叶一经采摘，需16h内加工制作，制成成品。所以人们面对的是具有独特香味的成品茶叶。脱咖啡因就很困难。但人们很巧妙地将预萃香气——脱咖啡因——还原香气串联在一起。压缩机1.待萃取茶叶置于萃取器，不含水的在萃取p=40MPa,T=45°C,分离压力6.5MPa下通过回路，循环萃取茶叶，此时芳香物质被萃取出来，收集在分离器12.阀门切换，连通分离器2的回路，SC-先通过水储罐再进入萃取器，继续萃取原茶叶。P=25MPa，T=50°C,含水只溶解咖啡因，得浅黄色粉末。3.切换到第三条路，P=4.5MPa，T=40°C的带出分离器1的芳香物质，进入萃取器，携带的芳香物质释放出来被茶叶吸收。2CO2CO2CO2CO二）啤酒花有效成分萃取啤酒花也称律草花或蛇麻，是雌性啤酒花成熟时，在叶和枝之间的籽粒，用来酿造啤酒。啤酒花对酿酒有用的部分是挥发性油和软树脂中的律草酮（α-酸）。挥发油——香味，α-酸——苦味原来萃取α-酸的利用率低生产装置流程示意图啤酒花磨成粉末，更易与接触，装入萃取釜，密封后通SC-。2CO2CO1.该装置有4个萃取釜，每个萃取周期有一个轮空。生产时SC-依次穿过每个釜的啤酒花碎片。2.混合物节流降压，进入预热器预热，再进入下一个热交换器，在该交换器，受热蒸发，萃取物析出，并自动排出。3.冷凝后的流入储蓄罐，经深冷器冷却再返回萃取釜。2CO2CO2CO2CO除上述介绍的，SC-还可以萃取番茄红素、螺旋藻、洋葱油、甜橙皮油、大豆磷脂、辣椒红色素、蜂胶……2CO