1、植物油提取
植物油提取,过去一直采用压榨法,得率低,压榨后蛋白质已变
性,无法再利用,目前已逐渐被溶剂萃取法替代。溶剂萃取法具有得率高和蛋白质不变性的优点,但溶剂残留难以控制,安全性低,且萃取纯度不理想。如大豆油生产中采用己烷萃取时,磷脂含量较高(达500-700mg/L)。采用超临界CO2萃取时,磷脂含量可降至100mg/L,表3-3是用不同萃取剂对大豆油进行超临界流体萃取时的条件和效
果。超临界流体萃取技术也可用于对其他植物油如菜籽油的提取。
萃 取 剂 CO2 C2H6 C3H8 N2O 表:不同萃取剂对大豆油进行超临界流体萃取时的工艺条件 萃取 分离 萃取 萃取 出油 残渣 温度 温度 时间 压力 率 含油率 (t) (℃) (min) (MPa) (%) (%) 18 20 20 20 80 80 140 75 300 240 30 150 7.4 4.9 4.3 7.3 19.29 19.43 19.43 19.43 1.9 1.1 0.57 0.9
(1)超临界CO2萃取小麦胚芽油
小麦胚芽是小麦粒的生命源泉,占体重的2-3%,含有丰富的生理活性物质,被誉为“人类天然营养宝库”,含油8-12%,油中含有多种人体必需不饱和脂肪酸和天然复合VE。,胚芽油通常采用的是压榨法和溶剂萃取法。压榨法出油率低(5%),溶剂萃取法虽出油率高(8-10%),但溶剂残留高,溶剂易燃,安全性低,同时破坏了麦胚的品位,胚渣只能作为饲料,胚中蛋白得不到充分利用,而且生产的胚芽油还必须采用化学法和分子蒸馏法进行脱胶、脱色、脱酸、脱溴等精制过程,才能达到商品胚芽油要求,工艺复杂,生产成本高。
利用超临界C02萃取过程的操作可随目的产物而灵活调节的优势,采用超临界C02萃取小麦胚芽油后,在一系列的分离器中分步降压,使胚芽油中不同性质的组分在不同分离器中析出,使得脱酸、脱胶、脱色、脱臭过程可一步完成,同时可得到系列VE含量商品化小麦胚芽油。解决了小麦胚芽油因含有较多游离脂肪酸而有异味的问题,而且在生产优质胚芽油的同时,还可得到优良的脱脂胚芽。脱脂后的胚芽更易保藏,且能直接食用或作为高蛋白食品原料,满足人们对低脂肪食品要求。
用超临界CO2流体萃取麦胚油可进行多步分离。下表列出了一步分离、二步分离所得的小麦胚芽油与压榨油、溶剂萃取油的比较。
(2)超临界萃取沙棘油
沙棘是一种野生浆果,其果肉和种子具有很高药用价值。特别是沙棘籽
油和果油含有丰富的营养成分和一百多种对人体非常珍贵的生物活性物质,具有极强的杀菌、止痛、促进组织再生、防癌抑瘤、增强免疫、祛痰利肺、活血化瘀、消炎生肌、防辐射、抗衰老及协调肝、胃、脾、肾和心脏功能的平衡,广泛应用于医药、营养化妆品和保健食品中,市场对沙棘油的需求量很大,传统的沙棘油提取是采用已烷或丙酮萃取的,溶剂残留量大,工艺复杂,易引起事故,提取率
也较低,生产成本很高。
(3)超临界提取天然VE
VE具有抑制自由基、抗氧化、防癌、抗衰老、提高机体免疫力、抗不育和预防早年性老年痴呆症的功能。VE制品有化学合成品和天然制品两大类。天然VE无论在生理活性、安全性还是商业运作上均优于合成VE。在崇尚“回归自然”的今天,世界各国对天然VE需求量大增,而麦胚是自然界天然VE最丰富的资源
(16-60mg/100g)。常规的麦胚天然VE 提取是采用氯仿—甲醇或95%乙醇提取,需要建设预处理车间、浸出车间、精炼车间,而得到的是溶质与溶剂的混合油,还必须经过滤、盐析、除杂、蒸发和蒸馏等工序去除溶剂,所需设备较多,投资大,能耗多,生产费用较高。
用超临界CO2萃取工艺提取麦胚中的VE,萃取物中VE的浓度可达2179mg
/100g,接近或略高于溶剂提取法,萃取工艺简便、操作方便,萃取时间短、萃取效率高、无化学残留和污染、萃取过程对VE有保护作用,产品不需复杂的精制,提取物中的VE总含量达到2%,满足制造食用级胶囊标准,可广泛应用于各种食品和化妆品中。因此,运用超临界CO2流体萃取技术提取小麦胚芽中天然VE是即经济又快速的。
研究证明影响超临界CO2流体萃取麦胚中天然VE效率的因素有萃取压力、
萃取温度、CO2流量、萃取时间、物料含水量和物料粒度等,前三者是影响超临界CO2萃取麦胚天然VE效率的主要因素。其中萃取压力和萃取温度对萃取物中天然VE的浓度影响明显大于CO2的流量,且两者具有明显的交互作用。麦胚中维生素E的超临界CO2萃取的最佳工艺参数为:萃取压力为29.1MPa,萃取温度为316K,CO2流量为2mL/min。
2、超临界提取咖啡豆和茶叶的咖啡碱
咖啡碱存在于咖啡豆和茶叶中,茶叶中咖啡碱的含量在3%左右,咖啡碱
在医药上具有利尿和强心的作用,同时一些国家和地区的人喜欢饮无咖啡碱的咖啡和茶饮料,因此从咖啡豆和茶叶中提取咖啡碱是一举两得的事。利用CO2作为萃取剂对咖啡豆进行超临界萃取,不会造成咖啡芳香性成分的损失,因此不影响咖啡豆的风味,CO2也不会残留于咖啡豆中,对咖啡的品质影响很小。
CO2萃取咖啡碱水洗流程:
将浸泡后的咖啡豆臵于萃取器中,通入超临界状态CO2,操作压力为16.2~20.3MPa,温度为70~90℃,密度为0.4~0.6g/cm3。将咖啡碱萃取出后,在水洗塔用水洗脱,使咖啡碱转入水相,CO2则循环使用。水相中的咖啡碱可用蒸馏法分离。见图a。
CO2萃取咖啡碱吸附流程:
在此流程中,萃取了咖啡碱的CO2经过活性炭柱,其中的咖啡碱被活性炭吸附而与CO2分离,经解吸后即得到咖啡碱,而CO2则回到萃取器中循环利用。见图b。
3、超临界法分离和纯化磷脂
磷脂是存在于动植物细胞中,是细胞膜、神经细胞及脑细胞的重要组成成分,是生命的基础物质之一,具有极高营养和医用价值。同时具有优良的乳化性能,在化工、轻工和食品工业中广泛使用。世界需求量约为10万吨/年,美国年耗量为4.2万吨。我国磷脂消耗约1万吨/年,其中精制医用高纯磷脂年需求量上千吨,总产值可达几十亿美元,但我国主要依赖进口。
磷脂有卵磷脂和大豆磷脂。卵磷脂广泛用于食品、化妆品、医药等领域。卵
磷脂富含于动物的卵黄中,提取时需要去除胆固醇和甘油三酯,传统的方法有溶剂法和高温煎煮法。溶剂法不仅会给卵磷脂和蛋白质带来难以除尽的有机溶剂,而且会造成环境污染;高温法易使卵磷脂分解,颜色加深,酸值升高,为了解决