二、超临界流体萃取技术
超临界流体萃取（SFE）是一种新型的萃取分离技术。该技术是利用流体（溶剂）在临界点附近某一区域内（超临界区内），与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的一项技术。因此，利用超临界流体作为溶剂，可从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分。
与传统的溶剂萃取相比，SFE具有纯度高、收率大、产品品质优等优点，与蒸馏法分离技术相比，SFE则具有后处理工艺简单、无溶剂残留、节能等优点，特别是超临界CO2技术作为一种对环境十分友好的生产技术，在分离提纯具有高附加值产品方面是目前十分有效的手段。因此，SFE技术目前被广泛用于化工、石油、医药、香料工业，用以进行热敏性、高沸点物质的分离。
为了得到高纯度的产品，国外已经开发了超临界流体的精馏萃取，德国、日本、澳大利亚、意大利等国用于精制天然维生素E、提纯高度不饱和脂肪酸等，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。我国对SFE技术的研究开始于20世纪80年代初，与国外相比，虽起步较晚，但进展速度很快，目前此项技术的研究和应用方兴未艾，已经建成100L以上的超临界萃取装置10多套，规模最大的达到500L，生产的产品有沙棘籽油、小麦胚芽油、卵磷脂、辣椒红色素、青蒿素等。
（一）SFE的基本原理
1.超临界流体的基本概念
纯物质的临界温度（Tc）是指该物质处于无论多高压力下均不能被液化时的最高温度，与该温度相对应的压力称为临界压力（Pc）。在压温图中，高于临界温度和临界压力的区域称为超临界区。如果流体被加热或被压缩至高于临界点时，则该流体即成为超临界流体。超临界点的流体密度称为超临界密度（ρc），其倒数称为超临界比容（Vc）。
2.超临界流体的性质
（1）超临界流体具有传递性与气体、液体相比较，超临界流体的分子传递具有以下特点：
①密度接近于液体密度。
②黏度介于气体、液体之间，更接近于气体。
③扩散系数介于气体、液体之间，更接近于气体，自扩散能力比液体大约100倍。
很明显，超临界流体的传递性能优于正常的液体，因此，与液体萃取相比，SFE可以更快的完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。
（2）超临界流体对固体或液体具有溶解能力超临界流体的传递性质导致物质在其中的溶解度远远大于常态下的数值。超临界流体的溶解能力与密度有很大关系，物质在超临界流体中的溶解度C与超临界流体密度ρ之间的关系往往可以表示为：
lnC=mlnρ+K
式中：C——物质在超临界流体中的溶解度。
ρ——超临界流体密度。
m——系数，为正值。
K——常数，与萃取剂、溶质的化学性质有关。
物质在超临界流体中的溶解度随着操作压力的增加而增加，随着温度的升高而降低。SFE技术正是利用这个特性来分离物质的。
（二）SFE的过程系统
SFE过程系统的组成各不相同，这取决于原料的性质，操作条件及超临界流体溶剂的性质。通常，SFE系统主要有四部分组成：①溶剂压缩机（即高压泵）；②萃取器；③温度、压力控制系统；④分离器和吸收器。其他辅助设备包括辅助泵、阀门、背压调节器、流量计、热量回收器等。
（三）SFE在食品加工中的应用
经过近30年的研究，SFE技术已经有了很大发展，在某些领域有了成功的应用实践。典型代表有啤酒花提取，咖啡因分离以及烟草脱尼古丁等，这些均是SFE工艺用于生产最早且最为成功的范例。近年来，SFE应用方面的一个研究热点是对天然植物中有效成分的精细提纯。
1.萃取葡萄籽油
在葡萄酒生产过程中，会产生占葡萄总量3%～4%的葡萄籽，其中含有13%～17%的葡萄籽油。葡萄籽油中含饱和脂肪酸12%～16%，油酸15%～23%，亚油酸65%～78%，生育三烯酚的含量也很丰富。用超临界CO2萃取葡萄籽油具有工艺流程简单、提取率高、操作方便、无污染、无溶剂残留、所提葡萄籽油品质优良等优点。工艺流程为：葡萄籽经干燥、粉碎后进入萃取釜，CO2由高压泵加压至20MPa，经过热交换器加温至35℃左右，使其成为既具有气体的扩散性，又有液体密度的超临界流体，该流体经过萃取釜萃取出葡萄籽油后进入第一级分离柱，经减压至10MPa，升温至65℃，由于压力降低，CO2液体密度减小，溶解能力降低，葡萄籽油便被分离出来。CO2在第二级分离釜中进一步减压，葡萄籽油中的水分、游离脂肪酸便全部析出，纯CO2由冷凝器冷凝，经储罐后，再由高压泵加压，如此循环使用。此工艺在葡萄籽粒度为40目，水分含量4.52%，湿蒸处理，萃取压力28MPa，温度35℃，CO2流容比8%～9%，萃取时间80min的条件下，葡萄籽油的萃取率可达90%以上。
2.香料的萃取分离
在40℃～70℃、8.3～12.4MPa范围内对柑橘香精油进行萃取分离，可去除大部分产生苦味的萜烯化合物。在70℃、8.3MPa下，可得到柑橘风味浓厚的橘香精油。而普通的真空蒸馏、蒸汽蒸馏、溶剂萃取等分离技术不能满意地去除不良风味，只能去除角质蜡和胡萝卜素。在40℃、30MPa条件下对柠檬皮进行萃取，可得到0.9%的香精油。
3.脱咖啡因
生产过程大致为：先用机械法清洗咖啡豆，去除灰尘和杂质；接着加蒸汽和水预泡，提高其水分含量至30%～50%；然后将预泡过的咖啡豆装入萃取罐，不断往萃取罐中送入CO2（操作温度70℃～90℃，压力16～20MPa，密度0.4～0.65g/cm3），咖啡因就被逐渐萃取出来。带有咖啡因的CO2被送往清洗罐，使咖啡因转入水相。然后水相中咖啡因用蒸馏法加以回收，CO2则循环使用。提取后的咖啡仍保留其特有的芳香。
4.啤酒花萃取
首先把啤酒花磨成粉末状，然后装入萃取罐，密封后通入超临界CO2，操作温度35℃～38℃，压力8～30MPa。达到萃取要求后，浸出物随CO2一起被送至分离罐，经过降压分离后得到含浸膏99%的黄绿色产物。
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