超临界流体萃取的发展

如题所述

1、新技术
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CO2的间隙式萃取,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天然维生素-E、精油脱萜、提取高纯的不饱和脂肪酸等;法国用于从啤酒及葡萄酒中分离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别,具体体现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新工艺,可用于复方中成药、民族药新制剂的加工,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。
2、反应工程
常用的有超临界水反应及超临界二氧化碳反应,水及二氧化碳均系对环境无污染的介质,超临界流体反应工程属于绿色产业的应用技术,宜于在21世纪的新兴产业中推广。
3、超临界多元流体反应精馏
超临界流体反应精馏系把反应与精馏工艺合而为一,其优越性是无庸置疑的,但仍受精馏自由度的约束较难实现产业化,有关的理、工科科技人员特着手研究开发超临界多元流体反应精馏,首选研究课题是用于对大宗的天然脂肪酸、单体香料及松节油等生物资源有机物的高压加氢、臭氧氧化、固体超强酸催化氧化及酶反应等,这一新工艺不仅可解决这些易燃易爆化学反应的安全性问题,还可提高产品质量,有望获得较佳经济回报。
4、超临界多元流体脱臭、灭菌、脱脂、膨化、着色与加香
超临界多元流体对动、植物产品的脱臭与灭菌保鲜,又能保存酶的生物活性,中国在自行研制的20立升萃取槽容积的超临界多元流体加工装置上,获得了实用性的科研成果,并又进一步在1300立升萃取槽容积的装置上验证了超临界多元流体可对蜂花粉脱脂、脱性激素、膨化(破壁)、均匀着色与加香,这一新工艺目前已可用于蜂花粉、灵芝孢子、茯苓、螺旋藻、蚂蚁、蜂蛹、蚕蛹、动物内脏等绿色保健食品的工业化生产,这是一个传统食品加工业难以抗拒的技术创新,具有巨大的发展谮力。
5 超临界流体在生物技术开发中的应用
A. 固定化酶的催化反应
超临界CO2是一种非极性反应溶剂,可代替脂溶性的有机溶剂,进行酶催化反应,脂溶性的反应物可溶于超临界CO2中,而酶则不溶解,并且有些酶的生物活性反而会有所提高,从而可提高反应速率,有利于产品的分离及精制。中国已在试验室研究开发了月桂酸丁酯、油酸香茅酯、油酸乙酯、油酸辛酯、油酸油酯、乙酸异戍酯等酯化反应技术。
B. 淀粉及纤维素的水解
淀粉及纤维素是地球上太阳光合作用的可再生生物资源,可用于生产能源、化学品、食品和药品,传统的工艺是发酵及水解,存在着转化率低、三废难治理、纤维素的水解腐蚀性强等难以克服的缺点,采用超临界水进行非催化转化则可彻底克服这些缺点。目前日本正进行产业化前期的技术开发,具有较强的技术竞争力。
6 超临界流体与宇宙科学、航天技术
从宏观角度考虑,地球核心、太阳核心、白矮星核心及天体黑洞源等均属于超临界流体,地球上发生的地震、火山爆发、太阳磁爆风及宙宇射线对地面通讯电磁波的干扰,这些人类无法抗拒的自然现象确和超临界流体相平衡相关。目前发现航天所需的固体火箭推进剂,推比力最大的是纳米级Al2O3,而制造这一纳米级材料的最佳工艺就是超临界多元流体水反应,其特点是粒度较细可接近分子粒度并且粒度均匀;隐形飞机的表面涂层较理想的是纳米级SiO2也可考虑用超临界多元流体水反应工艺制备。再者人类发射到宇宙空间的人造卫星、宇宙飞船以及从其它星球带回地面的一切标本,均需进行消毒灭菌及严密的清洗,最理想的消毒灭菌清洗剂,就是超临界多元流体。
7超临界流体与环保工程
最先用于环保工程的超临界流体技术,是采用大粒度的憎水性阳离子交换树脂,吸附污水中的有机氯、有机硫、有机磷、酚类、腈类、胺类、石油醚、苯、联苯、二苯醚等有毒物,吸附了有毒物的憎水性阳离子交换树脂,用超临界CO2流体进行萃取解吸再生,重复使用吸附脂,这一工艺的优点在于投资少并可回收污水中的有毒物产品,缺点是处理后的水质难以控制。采用超临界水氧化技术处理含有毒有机物污水,在很短时间内可把污水中99%以上的有机物氧化成H2O、CO2、N2及其他无害的无机盐产物,一步到位治理污水,缺点是硬件系统要经受高温高压的负荷及酸性、盐类物质对反应器内壁的腐蚀磨损,硬件系统投资较大,但可用于宇宙空间站上解决生活用水循环使用的难题。
8超临界流体与生命科学
人们发现强超高压水在零下18℃ 时不会结冰,这给生命科学家留下了许多想象的空间。目前更现实的是用超临界CO2处理人体骨骼及血液,可解决骨移植和输血安全性问题。再者是用超临界CO2循环处理人体血液,对血液进行脱脂、灭杀血液中的病毒及寄生虫卵,可用于治疗一些疑难重病及不治之症。此外在目前已掌握的超临界多元流体的应用技术,已可用于研制止痛止血手术刀,这也是很现实的。

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