亞臨界流體萃取技術發展的歷史
亞臨界流體萃取是以亞臨界狀態的流體或亞臨界流體的混合溶液為溶媒,與溶質在系統內相繼經過浸提、蒸發脫溶、壓縮、冷凝回收等過程,從天然產物中提取目標組分的壹種新技術。當LPG、丙烷、丁烷、 R600a、DME、R134a和六氟化硫等以亞臨界流體狀態存在時,分子的擴散性能增強,傳質速度加快,對天然產物中弱極性以及非極性物質的滲透性和溶解能力顯著提高。亞臨界環境下萃取,不破壞熱敏性成分、目的物完全,被視為綠色環保、前景廣闊的壹項變革性技術。
1939年,美國的Henry Rosenthal首創將壓縮後液化的低級氣態烷烴用於油料浸出(專利號:US2152664),加壓狀態下,溶劑以液態形式浸出油脂,混合油和濕粕中含的溶劑在減壓的狀態下自然揮發。整個加工過程在低溫狀態下進行,油料中組分不氧化,粕中蛋白不變性,且生產成本低。國內也有亞臨界流體萃取方法的相關報道,2001.8.2公開的發明專利(ZL 01108701.3)提供了壹種亞臨界液化石油氣萃取除蟲菊酯的方法;2007.11.28公開的發明專利(200610081101.1)提供了壹種亞臨界二甲醚流體提取天然除蟲菊素的方法;2008.4.16公開的發明專利(200610104744.3)提供了壹種亞臨界流體萃取溶劑及萃取方法,其主要特點是以液態六氟化硫為萃取溶劑。
上述亞臨界提取相關方法,均局限於某壹種特定亞臨界流體,萃取對象主要針對弱極性、脂溶性成分,未涉及中等極性和強極性的目標組分。
天然產物有效成分亞臨界萃取裝備研究開發
提取是天然產物深加工的重要工序,它是通過提取設備來完成的。提取設備對提取物的質量、得率和生產效率都有較大的影響。現代天然產物提取設備呈現如下發展特點:
A. 提取速度快,效率高,有效成分提取充分,減少物料資源的浪費;
B. 溶媒耗量少,出液系數小,浸出液濃度高,節省溶劑,節省後道工序的生產成本;
C. 提取溫度不能太高,特別是熱敏性物料的提取,要減少對有效成分的破壞;
D. 適應性好,能適於不同物料的提取;
E. 生產連續性好,應能適於現代化大規模連續性生產;
F. 節約能源,安全可靠;結構簡單,操作方便。
除此以外,隨著中藥、植物提取物、農產品深加工產業現代化進程的加快,萃取工藝技術更加依賴於自動化控制,其主要原因有:
A. 人為的控制往往造成工藝參數的波動,工藝參數的波動會嚴重影響產品的質量和產量,大規模的生產應排除人為造成指標的變化;
B. 大規模的生產,人為的調節無能為力,應借助電動或機械的力來完成大幅度的動作;
C. 大規模的生產穩定是至高無上的,只有通過自動控制才能穩定生產。
國外的自動化生產已非常普及,國產自動化元件及軟件設施也能滿足萃取的工業化生產,自動計量、自動監控、自動顯示、自動報警已被不同廠家所選用。可以預見,萃取技術的自動化進程將在國內快速發展。
亞臨界流體萃取是繼超臨界流體萃取技術之後誕生的新技術,主要解決了超臨界萃取設備容積小、造價高、耗能大、不適合大規模工業生產的缺陷。該技術在美國、日本等國雖早有實驗室的研究報道,但成功應用於工業化生產還是我國以祁鯤為代表的研究人員實現的。上世紀90年代,溶劑浸出技術”在我國成功轉化應用,開發出低溫大豆蛋白粉。其後四號溶劑萃取技術在天然產物萃取方面也取得了成功,先後為國內10多家企業建成20多條生產線,為我國貴重油脂、萬壽菊葉黃素和辣椒紅色素等產品開發提供了關鍵裝備。此項技術在國際上處於領先水平。
國內也有其它個別亞臨界相關提取裝置的報道,2006.10.11公開的的實用新型(ZL200620135969.0)提供了壹種適用於多種溶劑進行極性非極性中間體萃取的裝置。通過改變萃取溶劑以及系統內閥門、管道、設備的動作程序,滿足不同溶劑對萃取溫度、壓力、時間和流向的要求,完成對動植物原料中有效成分的萃取。該裝置雖然兼顧了非極性、極性有效成分的提取工藝要求,但工藝路線復雜,設備制造成本高。
上述亞臨界流體萃取的相關裝置,由於采用的萃取劑性質差別大,因此結構各不相同。但普遍存在結構復雜、制造成本高、且局限於某壹種亞臨界流體的缺陷。