核心技術 Core Technology

什麼是超臨界CO₂萃取技術?

“二氧化碳”是一種很常見的氣體,但是過多的二氧化碳會造成“溫室效應”,因此充分利用二氧化碳具有重要意義。傳統的二氧化碳利用技術主要是用於生產乾冰(滅火用)或作為食品添加劑……等。

目前國內外正在致力於發展一種新型的二氧化碳利用技術—“超臨界CO₂萃取技術”。運用該技術可生產高附加價值的產品,可提取過去用化學方式無法提取的物質,且無毒、安全、高效、純度高;適用於化工、醫藥、食品等工業。

如果藉由機器控制,二氧化碳在條件溫度高於臨界溫度Tc=31.26℃,條件壓力高於臨界壓力Pc=7.2MPa的狀態下,性質會發生巨大變化,其密度近於液體,黏度近於氣體,擴散係數為一般液體的100倍,因而對物料具有驚人的溶解能力和滲透性。用它可溶解多種物質,並提取其中的有效成份運用二氧化碳萃取具有廣泛的應用前景。

任何一種物質都存在三種相態–氣相、液相、固相。三相成平衡態共存的點叫三相點。液、氣兩相成平衡狀態的點叫“臨界點”。在臨界點時的溫度和壓力稱為臨界壓力、臨界溫度。不同的物質其臨界點所要求的壓力和溫度各不相同。

超臨界流體(Supercritical fluid, SCF)技術中的SCF是指溫度和壓力均高於臨界點的流體。如二氧化碳、氨、乙烯、丙烷、丙烯、水等。高於臨界溫度和臨界壓力而接近臨界點的狀態稱為“超臨界”狀態。處於超臨界狀態時,氣體、液體兩相性質非常相近,以致無法分別,所以稱之為SCF。

超臨界流體的定義

超臨界流體萃取分離過程是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關係,即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。
當氣體處於超臨界狀態時,成為性質介於液體和氣體之間的單一相態,具有和液體相近的密度、黏度雖高於氣體但明顯低於液體,擴散係數為液體的10~100倍;因此對物料有較好的滲透性和較強的溶解能力,能將物料中所需成份提取出來。

在超臨界狀態下,將超臨界流體與待分離的物質接觸,使其有選擇性地依次把極性大、小、沸點高、低和分子量大、小的成份萃取出來。
並且超臨界流體的密度和介電常數隨著密閉體系壓力的增加而增加,極性增大,利用程式升壓可將不同極性的成份進行分步提取。
當然,對應各壓力範圍所得到的萃取物不可能是單一的,但可以通過控制條件得到最佳比例的混合成份,然後藉助減壓、升溫的方式使超臨界流體變成普通氣體,被萃取物質則自動完全或基本析出,從而達到分離提純的目的,並將萃取分離兩過程合為一體,這就是超臨界流體萃取分離的基本原理。

機器設備

超臨界萃取裝置可分成兩種類型:
一、研究分析型,主要應用於小量物質分析,或為生產提供資料。
二、製備生產型,主要是應用於批量或大量生產。

超臨界萃取裝置從功能上可以區分為八個區塊:
(1)萃取劑供應系統、(2)低溫系統、(3)高壓系統、(4)萃取系統、(5)分離系統、(6)改性劑供應系統、(7)循環系統、(8)電腦控制系統。
裝置具體包括二氧化碳注入馬達、萃取器、分離器、壓縮機、二氧化碳儲罐、冷水機等設備。

運用超臨界CO₂萃取的好處

無殘餘毒性溶劑
超臨界二氧化碳萃取,主要是以二氧化碳取代傳統溶劑來進行萃取,由於二氧化碳本身無毒性,所以沒有溶劑殘留的問題,對於人體及環境的汙染可減少至零。

無熱降解
傳統的溶劑萃取,所使用的萃取溫度較高,對於部份具抗氧化等活性成份造成明顯破壞,也就是所謂的熱降解現象,由於超臨界二氧化碳萃取所使用萃取溫度一般為35~36℃,所以選用較低溫的製程可完整、有效的萃取出有抗氧化活性成份。

產品保存期限長
因超臨界二氧化碳本身兼具殺菌的功效,且整個萃取製程是屬於密閉式的製程,使得經超臨界萃取之產品,可延長產品的保存期限。

產品純度高;色淡透明
經超臨界二氧化碳萃取之萃取物,色澤通常較一般萃取之產品透明,因超臨界二氧化碳本身具有濃縮之功能,所以可有效提高產品的純度。

使用安全及不燃爆的溶劑
由於二氧化碳本身是屬於不燃爆物質,在製造上的使用是非常安全。一般傳統溶劑萃取可選擇不同種類之溶劑,另外也可以藉溫度來調節;而超臨界流體萃取則藉由溫度與壓力來調節溶劑性質,在操作變數上多了一個操作變數來調節溶劑的性質,可增加萃取的選擇性。

低能耗的溶劑回收再生製程
本公司在發展高科技生物技術之餘,也秉持「綠色環保」之概念,所以本公司之超臨界流體萃取設備具有「二氧化碳回收」功能,且只使用低能耗達到溶劑回收再製程之目的,可謂”綠色環保高科技“。

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