花椒精油的加工工藝

2012年第9期中國調味品工藝技術(shù)總第37卷CHINA CONDIMENT花椒精油的加工工藝胡建平‘,史碧波(西昌學(xué)院輕化工程學(xué)院,四川西昌615013)摘要:花椒精油是食品加工企業(yè)和香料行業(yè)理想的調香原料,花椒精油的制得方法很多。文章主要綜述了花椒精油的水蒸氣燕餾方法、同時(shí)燕餾萃取法、超臨界CO2萃取法。關(guān)鍵詞:花椒;精油;加工中圖分類(lèi)號:TS264.3文獻標識碼:A文章編號:1000-9973(2012)09-0085-04Processing Techniques of the Zanthoxylum OilHU Jian-ping, SHI Bi-bo(School of Applied and Chemical Engineering of Xichang College, Xichang 615013, China)Abstract: Zanthoxylum oil food processing enterprises and spices trade- ideal for raw materials, Chineseprickly ash oil preparation method. This paper mainly reviews the pepper zanthoxylum oil steam distillation method, simultaneous distillation and extraction, supercritical CO2 extraction methodKey words: zanthoxylum; oil; process精油是從植物上取得的具有香氣的物質(zhì),是由植物中的花、葉、種子、果皮、枝干、樹(shù)皮、木質(zhì)、根地下1精油的取得方式莖、樹(shù)膠或油性樹(shù)脂中萃取出來(lái)的液體。具有該植物1.1水蒸氣蒸餾法的特殊芳香氣味及復雜特殊的化學(xué)成份。就如同中草利用水來(lái)熬煮或蒸煮或在高壓鍋爐煮的方式來(lái)萃藥一般,每一種植物或同一種植物不同部位,都會(huì )有不取,在經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾等多道復雜的手續來(lái)取得精油的同的氣味與作用同樣的植物、同樣的部份也會(huì )因為萃萃取方法取的方式不同所得到的氣味與作用也有可能不相同。1.2有機溶劑抽提法因為被萃取出物質(zhì)濃度高,因此具有特殊的物理或化這種萃取方法常被用在不能使用水蒸氣蒸餾法,學(xué)作用,所以芳香精油才會(huì )有著(zhù)特別的功能,例如抑制因為有些成份無(wú)法承受高溫,因為高溫會(huì )破壞萃取物細菌、治療傷口、情緒放松、振奮精神等?；钚宰饔没虮苊飧邷囟冑|(zhì)或不易透過(guò)水蒸氣蒸餾法從花椒中提取出的揮發(fā)性油稱(chēng)為花椒精油,是花取得之成份,再經(jīng)過(guò)濾及去除有機溶劑或其它凈化程椒香氣的主要有效成份,每公斤精油相當于60~序,取得成品。100kg原料花椒所具有的香氣程度?？芍苯踊蛳♂尯?.3壓榨法用于調制產(chǎn)生花椒的特有香氣,是食品加工企業(yè)和香這種萃取方法用在水蒸氣蒸餾法或化學(xué)溶劑萃取料行業(yè)理想的調香原料。同時(shí)花椒精油具有較強的殺法都不適用時(shí)其原因可能是:高溫問(wèn)題、無(wú)合適的有機蟲(chóng)活性與一定的抑菌活性,深受老百姓的青睞。溶劑、有合適的有機溶劑但無(wú)法去除、取得產(chǎn)量太低收稿日期:2012-04-05通訊作者中國煤化工基金項目:西昌學(xué)院碩士科研啟動(dòng)基金資助(XAo515)CNMHG作者簡(jiǎn)介:胡建平(1980-),男,副教授,研究方向:食品開(kāi)發(fā)與研究。2012年第9期中國調味品CHINA CONDIMENT工藝技術(shù)總第37卷等等因此才會(huì )使用這種方法。例如芝麻用水煮的方用。如果系統發(fā)生阻塞,水會(huì )從管的上口噴出,這時(shí)應停法煮不出什么,用溶劑反而成本太高還會(huì )有異味,取出止蒸餾,查找原因。D為蒸餾瓶,E為蒸氣導入管。后更失去原有之特色及作用,因此壓榨法反而是最有安全管效、最安全、最簡(jiǎn)單的方法,但此法最后還要經(jīng)過(guò)許多氣導人晉后續手續才能取得成品。水晶氣發(fā)生1.4冷浸法或溫浸法顧名思義是利用浸泡的方式將被萃取物里的物質(zhì)溶出,在可接受的溫度范圍里用加溫的方式來(lái)增加溶出速度與產(chǎn)量。1.5SCF超臨界流體萃取法( Super Critical Fluids)超臨界流體是指操作溫度及壓力超過(guò)臨界點(diǎn)的狀態(tài)圖1水蒸氣蒸餾裝置實(shí)物圖下流體具有許多獨特的物理及化學(xué)性質(zhì)。如相似于氣2.1.2安裝體的低黏度及液體的高密度特性,另有高擴散系數低表蒸餾瓶是500mL以上的長(cháng)頸圓底燒瓶,燒瓶向面張力、溶解能力可隨溫度及壓力改變等特性。發(fā)生器方向傾斜45°角,以免濺起的液沫被蒸氣帶進(jìn)萃取方式應用超臨界流體,可輕易萃取出所需的冷凝管中;瓶?jì)纫后w不超過(guò)其容積的1/3。在水蒸氣成份,而且無(wú)溶劑殘留和產(chǎn)品受熱破壞等缺點(diǎn),可以說(shuō)發(fā)生器與蒸氣導人管之間用橡膠管連接一個(gè)T形管,是綠色環(huán)保的萃取方法。T形管下端連接一段帶有螺旋夾的乳膠管。打開(kāi)螺旋幾種常用的方法夾,可以及時(shí)放掉蒸氣冷凝形成的水滴。蒸氣發(fā)生器至蒸餾瓶之間的蒸氣導管應盡可能短,以減少蒸氣的2.1水蒸氣蒸餾法冷凝。蒸氣導管的下端應盡量接近瓶底,但不應與瓶原理:水蒸氣蒸餾,簡(jiǎn)言之,就是當水和不(或難)底接觸,彎曲部分位于瓶中液體的中央并與瓶底垂直,溶于水的化合物一起存在時(shí),整個(gè)體系的蒸氣壓力根以便于水蒸氣與蒸餾物質(zhì)充分接觸并起攪動(dòng)作用。與據道爾頓分壓定律,應為各組分蒸氣壓力之和。冷凝管連接的導管F為30°角。進(jìn)行蒸餾時(shí),打開(kāi)T即:P=P水十PA[PA為與不(或難)溶化合物的蒸形管下端的螺旋夾,加熱水蒸氣發(fā)生器,直至水沸騰,氣壓]當P與外界大氣壓相等時(shí),混合物就沸騰。這時(shí)的當有大量水蒸氣產(chǎn)生時(shí),將螺旋夾擰緊,使水蒸氣通入溫度即為它們的沸點(diǎn)所以混合物的沸點(diǎn)將比任何一組蒸餾瓶中。為了不使蒸餾瓶中的液體積累過(guò)多,必要分的沸點(diǎn)都要低一些。而且在低于100℃C的溫度下隨水時(shí),可在蒸餾瓶下面加一石棉網(wǎng),用小火加熱,但應注蒸汽一起蒸餾出來(lái)。這樣的操作叫水蒸氣蒸餾。意控制加熱速度,使蒸氣能在冷凝管中全部冷凝下來(lái)。裝置及操作:水蒸氣蒸餾有兩種方法:一種是將水在蒸餾固體物質(zhì)時(shí),它們往往在冷凝管中凝結為固體,蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸氣通人盛有被蒸物的燒瓶中,使這時(shí)可暫停甚至放掉冷凝水,如果無(wú)效則立即停止蒸被蒸物與水一起蒸出;另一種方法是將水加入到裝有被餾,用長(cháng)玻璃棒將固體捅出或用吹風(fēng)機的熱風(fēng)將固體蒸物的燒瓶中,與普通蒸餾方法相同,直接加熱燒瓶,進(jìn)熔化。當餾出液澄清不含油滴時(shí),為蒸餾終點(diǎn)。中途行蒸餾,這是一種簡(jiǎn)化了的水蒸氣蒸餾方法;當蒸餾時(shí)停止蒸餾或結束蒸餾時(shí),應先打開(kāi)T形管下方的螺旋間較短,不需耗用大量水蒸氣時(shí),可采用這種方法。夾,然后停止加熱,以防蒸餾瓶中的液體倒吸入水蒸氣2.1.1裝置發(fā)生器中。圖1為常用的水蒸氣蒸餾裝置。A為水蒸氣發(fā)生在100℃左右蒸氣壓較低的化合物可用過(guò)熱水蒸器,常用金題制成,也可以用大圓底燒瓶,般盛水量為氣進(jìn)行蒸中國煤化工餾裝置圖其容量的2/3為宜。B為安全管,插到發(fā)生器底部,如果少量CNMHG采用圖2所示的幾體系內壓力增大,水會(huì )沿玻璃管上升,起到調節壓力的作種裝置。圖2裝置是將樣品放在具有內支管(幾乎插2012年第9期中國調味品CHINA CONDIMENT工藝技術(shù)總第37卷到大試管底部)和外支管(導出管)的大試管內,在圓底同時(shí)蒸餾萃取法(SDE)提取花椒的香氣成分(精燒瓶中放入水,加熱圓底燒瓶中的水至沸騰,生成的蒸油):花椒約50g(準確到0.01g),蒸餾水500mL,加氣通過(guò)下面的支管進(jìn)入試管、因為試管位于水蒸氣中,入1000mL圓底燒瓶中,30mL乙醚在SDE裝置上連所以在蒸餾過(guò)程中,試管內的液體不斷增加,被蒸物質(zhì)續萃取3h后,加無(wú)水硫酸鈉脫水10h過(guò)濾,濾液旋與水蒸氣一起從外支管蒸出轉蒸發(fā)除去乙醚,得到花椒精油。2.3超臨界CO2萃取法水蒸氣超臨界CO2萃取是以超臨界CO2作為溶劑,利用該狀態(tài)下CO2所具有的高滲透能力和高溶解能力萃取分離混合物的過(guò)程。由于超臨界CO2無(wú)毒無(wú)害,價(jià)格低廉易于獲得,超臨界CO2萃取技術(shù)在食品和醫藥方面得到了廣泛的應用。以下著(zhù)重論述。(1)用克氏蒸餾頭進(jìn)行少量物質(zhì)的水燕氣蒸餾2.3.1技術(shù)原理超臨界流體萃取分離過(guò)程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系,即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。在超臨界狀態(tài)下,將(2)餾量水燕氣蒸餾裝置超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸,使其有選擇性地把極性大小沸點(diǎn)高低和分子量大小的成分依次萃取出來(lái)。(3)1-道水燕氣2-按冷蒸管當然,對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的,圖2水蒸氣蒸餾但可以控制條件得到最佳比例的混合成分,然后借助減工藝流程:稱(chēng)料→上料→蒸餾→冷凝→接收→半壓升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體,被萃取物質(zhì)成品→脫水→花椒精油則完全或基本析出,從而達到分離提純的目的,所以超臨稱(chēng)取花椒約50g(準確到0.01g),放入燒瓶中,加界流體萃取過(guò)程是由萃取和分離組合而成的。水300-500mL和玻璃珠數顆,振搖混合后,連接精2.3,2工藝流程油測定器和回流冷凝管。向精油測定器中加水直至充超臨界流體萃取的常見(jiàn)工藝流程滿(mǎn)刻度部分,并溢流入燒瓶中為止。置電爐上緩緩加A、CO2→萃取釜→分離I→分離Ⅱ→回路;熱至沸,并保持微沸約5h,至測定器中油量不再增BCO2→萃取釜→分離→分離Ⅱ→精鎦柱→回路;加,停止加熱,放置1h以上,得到花椒精油C、CO2→萃取釜→精鎦柱→分離I→分離Ⅱ→回路;2.2同時(shí)蒸餾萃取法D.COh→萃取釜→分離→精鎦柱→分離Ⅱ回路。同時(shí)蒸餾萃取法(SDE)是 Dickens和 Sicken在19662.3.3萃取裝置年發(fā)明的其后又有人進(jìn)行了改進(jìn)和發(fā)展。該法突出特超臨界萃取裝置可以分為兩種類(lèi)型,一是研究分點(diǎn)是將樣品的水蒸汽蒸餾和餾分的溶劑萃取兩個(gè)步驟合析型,主要應用于小量物質(zhì)的分析,或為生產(chǎn)提供數二為一,此外它可以把10°級濃度的揮發(fā)性有機物從脂據。二是制備生產(chǎn)型,主要是應用于批量或大量生產(chǎn)。質(zhì)或水介質(zhì)中濃縮數千倍對微量成分提取效率高,而且超臨界萃取裝置從功能上大體可分為八部分:萃在10級濃度范圍內對大多數有機化合物仍有定量的提取劑供應系統,低溫系統、高壓系統、萃取系統、分離系取率,該方法是一種全組分香精油制備方法。統、改性劑供應系統、循環(huán)系統和計算機控制系統。具同時(shí)蒸餾萃取(SDE):將樣品的水蒸氣蒸餾和餾體包括二氧化碳注入泵、萃取器、分離器、壓縮機、二氧分的溶劑萃取兩步過(guò)程合二為一,與傳統的水蒸氣蒸化碳儲罐H中國煤化工過(guò)程在高壓下進(jìn)餾方法相比,減少了實(shí)驗步驟,節約了大量溶劑同時(shí)行,所以對訂CNMHG耐壓性能要求較也降低了樣品在轉移過(guò)程中的損失。高,生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現微機自動(dòng)監控,可以大大提高系統的2012年第9期中國訓味品CHINA CONDIMEN工藝技術(shù)總第37卷安全可靠性,并降低運行成本。度可將物質(zhì)分離;反之溫度固定,降低壓力使萃取物分2.34超臨界流體萃取的特點(diǎn)離,因此工藝簡(jiǎn)單易掌握,而且萃取速度快。超臨界流體萃取與化學(xué)法萃取相比有以下突出的花椒精油用超臨界CO2萃取法進(jìn)行萃取。萃取優(yōu)點(diǎn):條件:花椒果皮2g,在溫度45℃、壓力34.475MPa可以在接近室溫(35~40℃)及CO2氣體籠罩下條件下浸提30min后,在溫度55℃、壓力進(jìn)行提取,有效地防止了熱敏性物質(zhì)的氧化和逸散。34.475MPa條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)萃取,所用CO2體積為因此,在萃取物中保持著(zhù)藥用植物的全部成分,而且能30mL把髙沸點(diǎn),低揮發(fā)度、易熱解的物質(zhì)在其沸點(diǎn)溫度以下超臨界CO2萃取技術(shù)不僅萃取能力強,通常能得萃取出來(lái);水蒸汽蒸餾法所得不到的成分,而且由于操作溫度低,使用SFE是最干凈的提取方法,由于全過(guò)程不用不會(huì )影響熱敏性、易氧化物質(zhì)成分的提取。超臨界有機溶劑,因此萃取物絕無(wú)殘留溶媒,同時(shí)也防止了提CO2萃取所得花椒精油無(wú)毒、無(wú)有機溶劑殘留,萃取取過(guò)程對人體的毒害和對環(huán)境的污染,是100%的純后不經(jīng)加工即可直接用于食品工業(yè);而且能萃取出更天然;多的脂肪酸及不飽和脂肪酸,這些成分不僅具有營(yíng)養萃取和分離合二為一,當飽含溶解物的CO2保健作用,有人也報道可起到定香劑的作用,因此,超SCF流經(jīng)分離器時(shí),由于壓力下降使得CO2與萃取物臨界CO2萃取技術(shù)在花椒調味油開(kāi)發(fā)方面更具有優(yōu)迅速成為兩相(氣液分離)而立即分開(kāi),不僅萃取效率勢。高而且能耗較少,節約成本;參考文獻CO2是一種不活潑的氣體,萃取過(guò)程不發(fā)生化學(xué)胡建平,谷學(xué)全,史碧波,花椒姜加工技術(shù)[M].成都:四川反應,且屬于不燃性氣體,無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒,故安全性科學(xué)技術(shù)出版社,2009:1.好[2]陳文學(xué),周文化,施瑞城等.青胡椒醬的研制[J]華南熱帶CO2價(jià)格便宜,純度高,容易取得,且在生產(chǎn)過(guò)程農業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003(2)中循環(huán)使用,從而降低成本;[3]黃蔚.花椒與胡椒[.食品與生活,2002(1)壓力和溫度都可以成為調節萃取過(guò)程的參數。通[4陳善塘秦松云,李隆云,等.重慶市、四川省有花植物區系過(guò)改變溫度或壓力達到萃取目的。壓力固定,改變溫分區之二花椒屬[幾.重慶中草藥研究,2001(1)上接第84頁(yè)properties of crusting sausage appearance by a single expert參考文[J]. 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