亚临界萃取技术的发展及现状

亚临界萃取技术的发展及现状 亚临界萃取技术的发展及现状 The Development and Present Situation of Sub-critical Resolvent Organisms Extraction Technology 祁蛆秦广雍 河南省亚临界萃取工程技术中心 摘要木文对用于亚临界萃取的溶剂、生产工艺和设备进行综述，并详细介绍了亚临界 生物萃取技术的应用范围。 Abstract This article is a summary of using extraction resolvent in sub- critical in the production process and equipment, and introduces the applicat ion scope of the sub-critical organisms extraction technology in detai I 关键词亚临界萃取、丁烷、二甲醍、液氨 Key words Subcritical extraction butane、 dimethyl ether、 liquid ammonia 1概述 以亚临界状态的溶剂萃取生物原料中的脂类物质，是近20年才发展起来的一项新的工 [1]艺方法，经过20年的不断完善，目前已应用到植物油、色素、精汕、药材等几十种 植物原料的水溶性和脂溶性成份提取生产中，每年的总加工量二十余万吨。 最早应用的亚临界溶剂为丁烷和丙烷，1990年发明专利液化石油气浸出汕脂工艺 （专利号90108660.6）代表了这项技术的诞生，随后，二甲醍、四氟乙烷（R134a）、 液氨、六氟化硫、二氯二氟甲烷（氟利昂R12）、一巍二氟甲烷（氟利昂R22）等溶剂被 先后应用或试验，由于这些溶剂的极性有一定的差别，在应用中各具特色。 亚临界萃取溶剂的定义物质的亚临界状态是相对与临界状态和超临界状态的一种形 态。溶剂物质的温度高于其沸点时，以气态存在，对其施以一定的压力压缩使其液化，在 此状态下利用其相似相溶的物理性质，用做物质萃取的溶剂为亚临界萃取溶剂，其萃取工 艺称为亚临界萃取工艺。适合于亚临界萃取的溶剂沸点都低于我们周围的环境温度，一般 沸点在0C以下，20笆时的液化压力在0. 8MPa以下（表压）。 亚临界萃取的工艺原理在常温和一定压力下，以液化的亚临界溶剂对物料进行逆流萃 取，萃取液（液相）在常温下减压蒸发，使溶剂气化与萃取出的tl标成份分离，得到液相 的产品；被萃取过的物料（固相）在常温下减压蒸发出其中吸附的溶剂，得到另一产品。 气化的溶剂被再压缩液化后循环使用O整个萃取过程可以在室温或更低的温度下进行，所 以不会对物料中的热敏性成份造成损害，这是亚临界萃取工艺的最大优点。溶剂从物料中 气化时，需要吸收热量（气化潜热），所以，蒸发脱溶时要向物料中补充热量C溶剂气体 被压缩液化时，会放出热量（液化潜热），工艺中大部分热量可以通过气化与液化溶剂的 热交换达到节能的U的，理论计算证明，经过充分热交换，萃取液的溶剂蒸发所需的能量 （压缩机能量）只有以蒸汽为能源蒸发常规溶剂的l/llo 例如正丁烷是液化石油气的主要成份，其沸点为-0.5C,在25C时的绝对压力为 0.27MPa,50C时的绝对压力为0. 53MPa,在此压力和温度条件下正丁烷被液化为液体，以 它做为溶剂在压力容器中即可对各种脂溶性成份进行萃取。截止目前，我们以丙烷、丁烷 为混合溶剂设计的亚临界萃取设备已在全国建立了六十余套生产线，单条生产线的日加工 能力为5〜100吨，加工小麦胚芽、核桃、葡萄籽、万寿菊、大豆、可可饼、灵芝胞子、 玫瑰花等数十种原料。位于河南省安阳市高新区的60吨/日生产车间已生产运行15年， 累计生产十余万吨，加工的原料品种有数十种。 亚临界萃取工艺的优点 1、产品中溶剂残留少。目前国内外大规模生产食用油所用的己烷萃取溶剂在油和粕中 残留的分别为50ppm和700ppm,而丁烷在油和粕中残留分别为Ippm和lOOppm； 2、不会对物料中的热敏性成份造成损害，尤其适用于植物色素提取、药材成份提取、 羊毛脱脂等； 3、节能，萃取液蒸发耗能少，脱溶过程不必对物料加热； 4、相对于超临界提取技术，2实现大规模生产，投资少，生产成木低，日加工30吨 的成套设备仅200余万元。2适合亚临界萃取的溶剂 在常温下为气体，在中低压下可以液化的物质是适合用作萃取溶剂的。在中低压区间， 生产设备投资少，生产成本低，溶剂运输方便。在低压以下较为合适的溶剂及 [2] 其物理性质见下表 丙烷 「烷 .甲帷 四瓶乙烷 分子式 CBw CHOCK CHJCL 分子量 11 58 102 沸点C -12 -0.5 -21. 9 -26.2 20C时蒸气压MPa 0. 83 0. 23 0. 533 0.6 临界温度 95.7 152.8 129 101.1 临界压力MP 4. 1 3.6 5.32 4.07 25C液体密度kg/L 0. 19 0. 57 0.66 1.2 25C气体密度kg/m3 20.15 6.18 介电常数 1.69 1. 78 5.02 气化潜 热 KJ/kg30r 329 358 110 216 爆炸极限 2.3〜 9. 5 1.9〜 8. 5 3.5〜 27 不燃 荏性及 LCbmg/id5 微毒 微毒680 308000 无毒 价格元 6700 6700 4200 48000 性状 无色有味 无色有味 无色有味 无色无味 2. 1丙烷、丁烷 丙烷、丁烷都是非极性溶剂，用于萃取脂类物质，是应用最早的也是应川最为广泛的亚 临界萃取溶剂。这两种成份可以混合使用，使用比例不同时萃取系统的压力不同。高纯度 的丙烷或丁烷溶剂也很容易买到，价格一般低于工业正己烷溶剂而随石油产品的价格波 动。 丙烷、丁烷是液化石油气的主要成份，石化行业通称为C3、C4,其主要来源1、汕 田伴生气含10〜40C3C4 ； 2凝析气田气含3〜5C3C4 ； 3石油炼油厂;4 石油化工厂。其中，油田伴生气中分出的C3C4含硫量很低，丙烷、丁烷纯度很高，最适 宜用作萃取溶剂。 经作者努力，中国卫生部2008年第13号公告已将丙烷、丁烷列入食品加工助剂名单。 2.2二甲醒 二甲酰能与许多极性或非极性溶剂互溶，单独使用即可萃取极性成份也可萃取非极性成 份。二甲醍是由甲醇脱水制成，价格低、来源广，由于其物理特性接近液化石油气，而且 毒性极低，bl前国际上做为生物可再生能源而大为推崇，大量生产以代替液化石油气，同 时也广泛用于日常用品如发胶、灭害灵等气雾制品喷射剂等。国内近年来生产能力发展很 快，产品纯度一般能达到99. 9,是理想的多用途的亚临界萃取溶剂。 经过作者的努力，日前中国卫生部2受理了