1、 青 岛 科 技 大 学 毕 业 设 计 （论 文） 题 目 _ _ 指导教师 _ 辅导教师 _ 学生姓名 _ 学生学号 _ _学院 _专业 _1361_班 _年 _月 _ 超临界二氧化碳萃取洋葱油 王传兴 王传兴 王帅 1301610103 化工 应用化工技术 2016 5 15 超临界二氧化碳萃取洋葱油 摘 要 进行超临界 CO2 萃取洋葱油的试验研究，探讨萃取压力、萃取温度、萃取时间以及夹带剂用量等对洋葱油得率的影响，并通过正交试验确定了超临界 CO2 技术萃取洋葱油的最佳工艺参数。结果表明，影响洋葱油得率主要因素的依次顺序为萃取压力 夹带剂用量 萃取温度 萃取时间。萃取压力 20 MP
2、a，加入无水乙醇 15 %为夹带剂，萃取温度 40 ，萃取时间 240 min，洋葱油得率可达到 0.492 %。 关键词 : 超临界 CO2 ；萃取；洋葱油 Study on the Process for Extraction of Onion Oil by Supercritical CO2 ABSTRACT Experiment on extraction of onion oil with supercritical CO2 was carried out. The influences of operating pressure, operating temperature, en
3、trainer and extracting time on the yields of onion oil were studied. Through orthogonal experiments, the best parameter of extraction of onion oil with SC-CO2 extraction technology was ascertained. It was found that the order of the influences factors on the yields of onion oil is Extracting pressur
4、e Entrainer Extracting temperature Extracting time. The optimal parameters were that extracting pressure, 20 MPa; entrainer, 15 % anhydrous ethanol, extracting temperature, 40 ; extracting time, 240 min. At this condition, the yield of onion oil could be 0.492 %. KEY WORDS:supercritical dioxide carb
5、on; extraction; onion oil 目 录 前言 (引言、绪论 ) 1 1 超临界 CO2萃取 2 1.1 超临界萃取的技术原理 3 1.2 超临界萃取的特点 4 1.3 超临界 CO2 萃取技术的应用 5 1.4 本章小结 6 2 洋葱油的价值及提取工艺 7 2.1 洋葱的价值 8 2.2 洋葱油的提取工艺 9 2.3本章小结 10 3 超临界 CO2 萃取洋葱 11 3.1材料与方法 12 3.2结果与讨论 13 3.3结论 14 参考文献 15 附录 16 致谢 17 超临界二氧化碳萃取洋葱油 前言 何谓超临界？ 温 度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体 (supe
6、rcritical fluid)。物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度的影响很大。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来，就可以达到分离提纯的目的。当然我们会考虑到这样的问题，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，那么我们怎么有效分离呢？但事实上可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯 的目的，所以超临界 CO2 流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。 萃取界的新秀 超临界 CO2 萃取技术 超临界 CO2 是指处于临
7、界温度与临界压力（称为临界点）以上状态的一种可压缩的高密度流体，其分子间力很小，类似于气体，而密度却很大，接近于液体，因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质，溶解性高，流动性较高，比普通液体溶剂传质速率高，具有较好的渗透性。超临界 CO2 的这些特殊物理化学性质决定了超临界 CO2 萃取技术具有一系列的重要特点。 超临界 CO2 萃取法是一种新型的分离方法，具有提取效率 高、无溶剂残留毒性、天然活性成分和热敏性成分不易被分解破坏，能最大限度地保持提取物的天然特征，可实现选择性分离，等诸多优点。是萃取界的新秀，受到广泛青睐，尤其广泛运用在天然物质的萃取当中！下图是超临界萃取的流程图： 超临界
8、CO2 萃取装置： 该装置主要由萃取釜、分离釜、精镏柱、 CO2 高压泵、副泵、制冷系统、 CO2 贮罐、换热系统、净化系统、流量计、温度、压力控制（保护）系统等组成。 基本流程： CO2萃取釜分离分离回路； CO2萃取釜分离分离精镏柱回路； CO2萃取釜精镏柱 分离分离回路； CO 2萃取釜分离精镏柱分离回路。 超临界 CO2 萃取技术的应用 在制药业，中药的提取一直以来有很大的提升空间，因为一般的药物提取可能导致中药中有效成分的逸散和氧化，例如我们常可用有机化学中用到的一些蒸馏、分离和一般的有机物相似相溶性原理萃取工作就可以达到萃取的目的。但是，这样的产物虽然经过处理还是会有杂质存在，或者
9、产物在提取过程中不同程度耗散了。而如果利用超临界 CO2 萃取技术则避免了上述问题。不仅可防止中药有效组分的逸散和氧化，过程没有有机溶剂残留，而且可获得高质量的 提取物并提高药用资源的利用率，可大大简化提取分离步骤，能提取分离到一些用传统溶剂法得不到的成分，节约大量的有机溶剂。值得一提的是超临界 CO2 萃取技术对中药复方进行提取工艺。中药复方是传统中药的最主要部分，很多研究者在对单方中药超临界 CO2 萃取研究的基础上结合传统中医理论对中药复方进行研究，证明了复方提取时，中药成分的提取由于互溶作用，促进了其它中药成分的提取。采用超临界 CO2 萃取技术，复方的有效成分高度浓缩，杂质少，外观颜
10、色较好，有效部分具有传统中医要求的药效，且复方后具有协同补充效果。 此外，超临界 CO2 萃取技术在获得一些天然营养剂上业是卓有成效。例如番茄红素的提取。番茄红素传统的提取方法有有机试剂浸提法，酶反应法等。与传统的有机试剂浸提法相比，超临界 CO2 萃取法具有无有机试剂消耗和残留、无污染、避免高温、保护萃取物的生理活性、能耗低和工艺简单等优点。所以越来越受到人们的青睐，而且传统的方法对于番茄皮上的番茄红素提取率不高，而以番茄皮为原料，采用超临界 CO2 流体萃取技术，可以有效地将番茄红素提取出来。 用超临界 CO2 流体萃取技术提取番茄红素的具体过程为番茄皮渣预处理 超临界 CO2 流体萃取
11、分离 得到成 品。 原料经过微粉碎或经果胶酶，纤维素酶第一步预处理，该步过程主要目的是提高番茄红素的提取率。原料的干燥方式对番茄红素提取率的影响也较大，第二步预处理是以乙醇脱水干燥方式将其干燥。这里我们通常有三种干燥方式 热风干燥，冷冻干燥以及乙醇脱水干燥，但乙醇干燥最佳。预处理完后就是萃取，生产上可以采用的工艺条件为：萃取压力为 18Mpa 左右，萃取温度为 50左右， CO2流量为 20kg/h,萃取时间为 12h，此时可提取 90%以上的番茄红素。实验表明，在 100g 原料中添加 30ml 大豆色拉油作为夹带剂，提取的效果会更好 。 在化学工业中，无定型的碳氟高聚物和硅酮高聚物等能溶解
12、于 CO2，可采用均相聚合的方式合成和加工。 在液体或超临界 CO2 体系中进行高分子材料的合成与加工，与一般的非均相聚合（如分散聚合、沉淀聚合、乳化聚合等）相比，其优点在于：不使用有机溶剂避免了对环境的污染；省去了脱溶及回收溶剂的工艺；可改进高分子材料的机械性能及加工性能；可按分子量的大小对产品进行分离；可回收未进行反应的单体并可去除次反应物及过反应物杂质；可通过超临界多元流体对高分子材料进行染色、加香及改性。 超临界 CO2 流体的 应用前景 超临界四流体萃取 (supercrtical fluid extraction),超临界流体色谱(supercritical fluid chrom
13、atography)和超临界流体中的化学反应等是超临界技术的应用 ,但以超临界流体萃取应用得最为广泛。虽然很多物质都有超临界流体区，但由于 CO2 的临界温度比较低 (364.2K),临界压力也不高 (728MPa),且无毒 ,无臭 ,无公害，所以在实际操作中常使用 CO2 超临界流体。如用超临界 CO2 从咖啡豆中除去咖啡因，从大豆或玉米胚芽中分离甘油酯 ,对花生油、棕榈 油、大豆油脱臭等。 CO2 超临界萃取技术是近 20 年来国际上迅速发展起来的前景广阔的化工分离高新技术。这一技术在食品、香料、色素、药物和化工、环保等领域有着广泛的应用，市场潜力巨大。我国超临界萃取技术始于 20 世纪
14、80 年代初，经过 10 多年的发展，已形成了一支由科研机构、高等院校和企业组成的高素质科技队伍，并形成一批我国自主专利技术，我国八五”、“九五”、“十五”计划均把该技术列为高新技术攻关项目和中药产业现代化主要应用技术之一，其应用发展势头很猛。相信凭着它的优势，唯一缺点 涉及高压系统 ,大规模使用时其工艺过 程和技术的要求高 ,设备费用也大将不再是大问题。它的普及也将不再遥远了。 我国现阶段对中药中挥发性有效组分的提取往往采用传统的水蒸汽蒸馏法或有机溶剂萃取法 ,造成有效成分的损失和收率低 ,创制的中成药还难以在国外注册、合法销售与使用 ,市场占有率仅为 1%左右 ,与天然药物主产国的地位极不
15、相称 ,其主要原因是产业技术现代化水平不高 ,制备工艺和剂型现代化方面还很落后 ;生产过程的许多方面缺乏科学、严格的工艺操作参数 ,从而导致有效成分损失、疗效不稳定等缺点 .要改变这种现状 ,增强中药在国际市场上的竞争地位 ,必须采用先进技术实现中 药现代化 ,其中最关键的就是实现提取分离工艺、制剂工艺现代化 1.用超临界 CO2 萃取可防止中药有效组分的逸散和氧化 ,过程没有有机溶剂残留 ,可获得高质量的提取物并提高药用资源的利用率 ,因此在中药现代化过程中具有广阔的应用前景 . 现代医学证明，洋葱具有抗炎抑菌 1-2、预防心血管疾病、减少血栓 3血脂、降血压 4、降血糖 5-6、减少动脉硬
16、化等作用 7。从洋葱中提取的洋葱油，在美国、日本、瑞士、法国已列为抗艾滋病的主要药品原料，日本等国已对洋葱中降血糖因子的研究作为最近功能食品研究的 10 大课题之 首提出。但是在新鲜洋葱中 , 洋葱油含量仅为鲜重的 0.04 %0.05 %，日常饮食所摄入的洋葱难以发挥出理想的生理功效，因此必须采取高效的提取手段提取、富集洋葱油。 第一章 超临界 CO2 萃取 1.1 超临界萃取的技术原理 超临界 CO2 流体萃取（ SFE）分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地
17、把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单 一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界 CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。 1.2 超临界萃取的特点 1、超临界萃取可以在接近室温 (35 40 )及 CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的有效成分，而且能把高沸点、低挥发性、易热解的物质在远低于其沸点温度下萃取出来； 2、使用 SFE是最干净的提取方法，由于全过
18、程不用有机溶 剂，因此萃取物绝无残留的溶剂物质，从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染，保证了 100%的纯天然性； 3、萃取和分离合二为一，当饱和的溶解物的 CO2 流体进入分离器时，由于压力的下降或温度的变化，使得 CO2 与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取的效率高而且能耗较少，提高了生产效率也降低了费用成本； 4、 CO2 是一种不活泼的气体，萃取过程中不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒、安全性非常好； 5、 CO2 气体价格便宜，纯度高，容易制取，且在生产中可以重复 循环使用，从而有效地降低了成本； 6、压力和温度都可以成为调节萃取过程的
19、参数，通过改变温度和压力达到萃取的目的，压力固定通过改变温度也同样可以将物质分离开来；反之，将温度固定，通过降低压力使萃取物分离，因此工艺简单容易掌握，而且萃取的速度快。 1.3 超临界 CO2 萃取技术的应用 超临界 CO2 萃取的特点决定了其应用范围十分广阔。如在医药工业中，可用于中草药有效成份的提取，热敏性生物制品药物的精制，及脂质类混合物的分离；在食品工业中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工业中，天然及合成香料的精制；化学工 业中混合物的分离等。具体应用可以分为以下几个方面： 1、从药用植物中萃取生物活性分子，生物碱萃取和分离； 2、来自不同微生物的类脂脂类，或用于类脂脂类回收，或
20、从配糖和蛋白质中去除类脂脂类； 3、从多种植物中萃取抗癌物质，特别是从红豆杉树皮和枝叶中获得紫杉醇防治癌症； 4、维生素，主要是维生素 E 的萃取； 5、对各种活性物质（天然的或合成的）进行提纯，除去不需要分子（比如从蔬菜提取物中除掉杀虫剂）或“渣物”以获得提纯产品； 6、 对各种天然抗菌或抗氧化萃取物的加工，如罗勒、串红、百里香 、蒜、洋葱、春黄菊、辣椒粉、甘草和茴香子等。 超临界 CO2 萃取的特点决定了其应用范围十分广阔。如在医药工业中，可用于中草药有效成份的提取，热敏性生物制品药物的精制，及脂质类混合物的分离；在食品工业中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工业中，天然及合成香料的精制
21、；化学工业中混合物的分离等。具体应用可以分为以下几个方面： 1、从药用植物中萃取生物活性分子，生物碱萃取和分离； 2、来自不同微生物的类脂脂类，或用于类脂脂类回收，或从配糖和蛋白质中去除类脂 、 脂类； 3、从多种植物中萃取抗癌物质，特 别是从红豆杉树皮和枝叶中获得紫杉醇防治癌症； 4、维生素，主要是维生素 E 的萃取； 5、对各种活性物质（天然的或合成的）进行提纯，除去不需要分子（比如从蔬菜提取物中除掉杀虫剂）或 “渣物 ”以获得提纯产品； 6、对各种天然抗菌或抗氧化萃取物的加工，如罗勒、串红、百里香、蒜、洋葱、春黄菊、辣椒粉、甘草和茴香子等。 传统的食用油提取方法是乙烷萃取法，但此法生产的
22、食用油所含溶剂的量难以满足食品管理法的规定，美国采用超临界二氧化碳萃取法（ SCFE）提取豆油获得成功，产品质量大幅度提高，且无污染问 题。目前，已经可以用超临界二氧化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、棕榈、可可豆中提取油脂，且提出的油脂中含中性脂质，磷含量低，着色度低，无臭味。这种方法比传统的压榨法的回收率高，而且不存在溶剂法的溶剂分离问题。专家们认为这种方法可以使油脂提取工艺发生革命性的改进。 咖啡中含有的咖啡因，多饮对人体有害，因此必须从咖啡中除去。工业上传统的方法是用二氯乙烷来提取，但二氯乙烷不仅提取咖啡因，也提取掉咖啡中的芳香物质，而且残存的二氯乙烷不易除净，影响咖啡质量。西德 M
23、ax-plank 煤炭研究所的 Zesst 博士开发的从 咖啡豆中用超临界二氧化碳萃取咖啡因的专题技术，现已由西德的 Hag 公司实现了工业化生产，并被世界各国普遍采用。这一技术的最大优点是取代了原来在产品中仍残留对人体有害的微量卤代烃溶剂，咖啡因的含量可从原来的 1%左右降低至 0.02%，而且 CO2 的良好的选择性可以保留咖啡中的芳香物质。 美国 ADL 公司最近开发了一个用 SCFE 技术提取酒精的方法，还开发了从油腻的快餐食品中除去过多的油脂，而不失其原有色香味及保有其外观和内部组织结构的技术，且已申请专利。 在美国超临界技术还用来制备液体燃料。以甲苯为萃取剂，在 pc=100atm
24、, Tc=400-440 条件下进行萃取，在 SCF 溶剂分子的扩散作用下，促进煤有机质发生深度的热分解，能使三分之一的有机质转化为液体产物。此外，从煤炭中还可以萃取硫等化工产品。 美国最近研制成功用超临界二氧化碳既作反应剂又作萃取剂的新型乙酸制造工艺。俄罗斯、德国还把 SCFE 法用于油料脱沥青技术。 近年来的研究发现超临界条件下的酶催化反应可用于某些化合物的合成和拆分。另外在超临界或亚临界条件下的水可作为一种酸催化剂，对纤维素的转化起催化作用，使其迅速转化为葡萄糖。 1988 年 Bio-Eng.Inc.开发了超临界流体细胞破碎技术（ CFD）。用超临界CO2作介质，高压 CO2易于渗透到细胞内，突然降压，细胞内因胞内外较大的压差而急剧膨胀发生破裂。超临界流体还被用于物质结晶和超细颗粒的制备当中。 由上可知，超临流体的色谱技术为化学分析研究更是带来了方便。所以可以看出，它的出现为整个化学体系创造了一个新的地盘，无论有机，无机，化工，应化，环境它都给了一定的帮助。 超临界二氧化碳萃取技术产生于二十世纪五十年代，目前已经广泛应用于食品、能源、医药、化妆品及香料工业。随着中药、天然药物新药
