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          離心萃取機處理天然植物精油提取技術一亞臨界流體萃取

          作者:管理員    發布時間:2016/6/18 16:19:34

          離心萃取機處理天然植物精油提取技術一亞臨界流體萃取

          摘要:介紹亞臨界流體萃取技術用于植物精油的提取。指出亞臨界流體萃取技術為低溫、無氧、非熱條件下萃取,天然產物活性成分不破壞,投資少,成本低廉,無三廢排放,亞臨界流體來源廣,價格低,可實現工業化大規模生產,必將成為精油工業化生產的主導技術,是環境友好化學的發展趨勢。離心萃取機處理天然植物精油提取技術一亞臨界流體萃取|離心萃取機|萃取槽|實驗室萃取機|實驗室萃取槽|萃取設備

          天然植物精油是一類易揮發、具有強烈香味、可隨水蒸氣蒸餾出來的油狀液體的總稱。由于天然香料的植物精油及其衍生物具有的嗅感和感官特征是合成香料難以替代的,加上人們對合成香料香精安全性的顧慮而對天然香料的偏愛,使得天然植物香精油能夠維持其穩固的市場地位。天然植物精油的活性物質因其熱敏性,目前使用的常規方法有水蒸氣蒸餾、溶劑浸提和壓榨法,但存在收率低、純度低及殘留有毒溶劑等缺點,且功能成分受到破壞,而難以滿足目前精油工業對高質量精油的要求。近年來,超臨界流體萃取技術己應用于天然產物的提取和分析,并顯示出其獨特的優勢。國內己有學者研究了超臨界CO2加攜帶劑萃取技術的可行性,取得了較好的效果,但操作壓力普遍大于25 MPa,而且需要攜帶劑。極高的壓力限制了設備有效容積的放大,同時較高的設備制造和運行成本制約了該技術在天然植物精油生產中的應用。因此探尋高效提取天然植物精油中熱敏性、易氧化活性成分,便于工業化推廣的新技術和新設備,己成為近年來天然植物精油提取領域的研究熱點。以亞臨界狀態的溶劑萃取植物精油,是一項新的工藝方法。本文主要介紹亞臨界流體萃取植物精油技術,該萃取技術目前己應用到十幾種植物精油提取工業化生產。

          1亞臨界流體萃取技術

          1.1亞臨界流體的性質及選擇

          選擇要求亞臨界流體溫度高于其沸點時,以氣態形式存在,對其施加一定的壓力能使其液化,在此狀態下利用其相似相容的性質,用做植物萃取的溶劑。亞臨界流體溶劑及其性質見表1。從表1得出,丙烷、丁烷價格低廉,是法規(中華人民共和國衛生部公告2008年第13)所允許的工業化亞臨界萃取安全溶劑,具備易揮發、溶解性強、臨界壓力低等優勢,所以對于熱敏性強的物質可以用亞臨界或液體丙烷來完成萃取。離心萃取機處理天然植物精油提取技術一亞臨界流體萃取|離心萃取機|萃取槽|實驗室萃取機|實驗室萃取槽|萃取設備

           

           

          1.2亞臨界流體萃取的基本原理

          溶劑物質的溫度高于其沸點時,以氣態存在,對其施以一定的壓力壓縮使其液化,在此狀態下利用其相似相溶的物理性質,用做物質萃取的溶劑為亞臨界萃取溶劑,其萃取工藝稱為亞臨界萃取工藝。適合于亞臨界萃取的溶劑沸點都低于我們周圍的環境溫度,一般沸點在0℃以下,20℃時的液化壓力在0.8 MPa以下。其原理:在常溫和一定壓力下,以液化的亞臨界溶劑對物料進行逆流萃取,萃取液在常溫下減壓蒸發,使溶劑氣化與萃取出的目標成分分離,得到產品。氣化的溶劑被再壓縮液化后循環使用。整個萃取過程可以在室溫或更低的溫度下進行,所以不會對物料中的熱敏性成分造成損害,這是亞臨界萃取工藝的最大優點。溶劑從物料中氣化時,需要吸收熱量(氣化潛熱),所以蒸發脫溶時要向物料中補充熱量。溶劑氣體被壓縮液化時,會放出熱量(液化潛熱),工藝中大部分熱量可以通過氣化與液化溶劑的熱交換達到節能的目的。

          1.3亞臨界流體萃取工藝

              亞臨界溶劑生物萃取工藝流程如圖1所示。

              (1)裝料:將待萃取的物料用輸送機送入壓力容器結構的萃取器中,關閉進料器后,抽出萃取器中的大部分空氣。離心萃取機處理天然植物精油提取技術一亞臨界流體萃取|離心萃取機|萃取槽|實驗室萃取機|實驗室萃取槽|萃取設備

           

              (2)萃取:打入液化的萃取溶劑進行多次逆流萃取。

              (3)物料脫溶:達到最佳萃取率工藝要求時,抽完萃取器中液體溶劑后,打開萃取器的出氣閥,使物料中吸附的溶劑氣化與物料分離,排出萃取器。

              (4)萃取液蒸發:萃取液打入蒸發系統,經過連續的(大產量時采用)或罐式間歇(小產量時采用)的蒸發,使溶劑與萃取物分離,得到萃取物產品,再經提純,可得到目標產品。

              (5)溶劑回收:溶劑中組分的沸點大多在0 ℃以下,其中丙烷沸點-42.07℃,丁烷沸點-0.50℃ ,在常溫常壓下為氣體,加壓后為液態。從物料中和萃取液中蒸發出的溶劑氣體,經過壓縮液化,液態的溶劑流回溶劑循環罐,循環使用。

          (6)熱量的利用:萃取工藝中溶劑的氣化吸熱與液化放出的熱量是相等的,通過使這些熱量進行熱交換,可以最大限度地節能。脫溶過程中因溶劑氣化所需吸收的熱量一部分來自系統本身,另一部分由供熱系統供給。

          1.4亞臨界流體萃取裝置

              (1)實驗裝置、萃取設備:CEB-SL亞臨界流體萃取成套實驗設備,安陽市天然產物亞臨界流體萃取與分離工程技術研究中心自行設計建造的多功能亞臨界萃取分餾裝置,亞臨界流體萃取裝置的主要設備是萃取釜和分離釜兩部分,再配以適當的加壓和加熱配件。見圖2

          (2)操作步驟及條件:將粉碎后的物料裝入料筒放入萃取罐中,封閉萃取罐,打開真空泵將萃取罐抽到真空狀態;注入正丁烷,料溶比為1.5:1,通過萃取罐夾套進行熱水加熱,使萃取過程溫度控制在401 0C,壓力為0.5 MPa,萃取40 min后將萃取液轉入蒸發罐中;然后再將正丁烷注入萃取罐,進行二次萃取,整個萃取過程共四遍;每次萃取的萃取液均打入蒸發罐進行蒸發,在蒸發罐底部夾層熱水的加熱下,萃取液中的正丁烷不斷氣化,氣化的正丁烷經壓縮機壓縮后通過冷凝降溫成為液態,回流到溶劑罐循環使用。當蒸發罐中的正丁烷完全氣化后,剩下的就是萃取的目標產物。

          2亞臨界流體萃取的應用

          2.1在食用油萃取生產中的應用

          目前以大豆為代表的食用油生產主要采用己烷溶劑進行浸出(萃取)生產,有許多植物油料的有用成分由于這種浸出工藝過程中的加熱而被破壞,應用丙烷和丁烷亞臨界萃取工藝,不但確保了萃取出油中的熱敏成分不損壞,也保證了粕中植物蛋白等成分不變性,使產品的價值充分利用。在這方面己工業化生產的物料有:大豆、花生、核桃、小麥胚芽、葡萄籽、杏仁等。離心萃取機處理天然植物精油提取技術一亞臨界流體萃取|離心萃取機|萃取槽|實驗室萃取機|實驗室萃取槽|萃取設備

          2.2在植物色素萃取生產中的應用

          傳統的植物脂溶性色素用己烷溶劑提取,水溶性色素用水或乙醇提取,都有加熱脫溶的工藝過程,影響產品質量。用丙烷、丁烷、二甲醚以及它們的混合溶劑進行亞臨界萃取,有很大的技術優勢。例如,在萬壽菊葉黃素的生產方面,己有十幾套丁烷、丙烷混合溶劑萃取生產線投產,無廢水排放,節約能源。在色素方面己工業化生產的物料有:萬壽菊葉黃素、辣椒紅色素等。

          2.3在功能性和藥用植物提取生產中的應用

          這方面的原料品種極其繁多,但總體上分為脂溶性和水溶性兩大類,脂溶性如月見草、沙棘、林蛙、靈芝抱子等以丁烷溶劑萃取己工業化生產。水溶性如植物多酚類、植物多糖類、生物堿類、植物黃酮類、植物貳類也在工業化生產的試驗中。以二甲醚和丁烷混合溶劑,在不破壞煙葉形狀的前提下,部分提取煙葉中的生物堿和焦油基料,實現煙草行業的減害降焦要求,此項目的大規模工業生產裝備己在設計中。

          2.4在植物精油提取生產中的應用

              植物精油的成分多為脂溶性化合物,以丁烷、丙烷對鮮濕的花朵、莖葉進行亞臨界萃取,可得到浸膏產品,國外很早就有這方面的報道,目前己進行工業化批量生產的有玫瑰、十香菜等,姜、茵香、大蒜等的精油提取都己進行了很多研究試驗,具備了工業化生產的條件。例如,大蒜精油目前主要用水蒸汽蒸餾法,煮過的大蒜排渣污染嚴重,僅提出少量的精油就損失了大蒜的全部。采用亞臨界萃取工藝后,提過精油的蒜片形狀不變,仍有很多利用價值。離心萃取機處理天然植物精油提取技術一亞臨界流體萃取|離心萃取機|萃取槽|實驗室萃取機|實驗室萃取槽|萃取設備

          3結語

              亞臨界流體萃取技術作為一種綠色環保技術在天然植物精油提取領域內得到了廣泛而深入的研究。其優點:1)萃取設備裝置屬于中、低壓壓力容器范圍,大幅度降低了裝置制造過程的工藝難度和工程造價;2)利用亞臨界流體沸點較低的特性,通過提高工藝過程的真空度,使萃取溶劑在1050℃的溫度下快速蒸發,提高了萃取溶劑回收率,降低了能源消耗,生產無“三廢污染”,屬于環保工程;3)可根據萃取對象不同,靈活選擇不同的亞臨界萃取介質,同時也可根據原料目標物質的含量大小,靈活選擇多種萃取方式;4)通過調節壓力可提取純度較高的有效成分;5)選擇適宜的溶劑可在較低溫度,分離、精制熱敏性物質和易氧化物質;6)具有良好的滲透性和溶解性,能從固體或戮稠的原料中快速提取出有效成分;7)容易使溶劑從產品中分離,無溶劑污染,且回收溶劑過程能耗低。

              綜上所論,亞臨界流體萃取天然植物精油是一種極有前途的方法,明顯提高萃取率、縮短提取時間,不破壞功效成分,具有高效、低耗、環保,是應用前景廣闊的天然植物精油提取新技術,亞臨界流體技術也是環境友好化學的發展趨勢。

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