花椒精油的加工工艺

2012年第9期中国调味品工艺技术总第37卷CHINA CONDIMENT花椒精油的加工工艺胡建平‘,史碧波(西昌学院轻化工程学院,四川西昌615013)摘要:花椒精油是食品加工企业和香料行业理想的调香原料,花椒精油的制得方法很多。文章主要综述了花椒精油的水蒸气燕馏方法、同时燕馏萃取法、超临界CO2萃取法。关键词:花椒;精油;加工中图分类号:TS264.3文献标识码:A文章编号: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精油是从植物上取得的具有香气的物质,是由植物中的花、叶、种子、果皮、枝干、树皮、木质、根地下1精油的取得方式茎、树胶或油性树脂中萃取出来的液体。具有该植物1.1水蒸气蒸馏法的特殊芳香气味及复杂特殊的化学成份。就如同中草利用水来熬煮或蒸煮或在高压锅炉煮的方式来萃药一般,每一种植物或同一种植物不同部位,都会有不取,在经过沉淀、过滤等多道复杂的手续来取得精油的同的气味与作用同样的植物、同样的部份也会因为萃萃取方法取的方式不同所得到的气味与作用也有可能不相同。1.2有机溶剂抽提法因为被萃取出物质浓度高,因此具有特殊的物理或化这种萃取方法常被用在不能使用水蒸气蒸馏法,学作用,所以芳香精油才会有着特别的功能,例如抑制因为有些成份无法承受高温,因为高温会破坏萃取物细菌、治疗伤口、情绪放松、振奋精神等。活性作用或避免高温而变质或不易透过水蒸气蒸馏法从花椒中提取出的挥发性油称为花椒精油,是花取得之成份,再经过滤及去除有机溶剂或其它净化程椒香气的主要有效成份,每公斤精油相当于60~序,取得成品。100kg原料花椒所具有的香气程度。可直接或稀释后1.3压榨法用于调制产生花椒的特有香气,是食品加工企业和香这种萃取方法用在水蒸气蒸馏法或化学溶剂萃取料行业理想的调香原料。同时花椒精油具有较强的杀法都不适用时其原因可能是:高温问题、无合适的有机虫活性与一定的抑菌活性,深受老百姓的青睐。溶剂、有合适的有机溶剂但无法去除、取得产量太低收稿日期:2012-04-05通讯作者中国煤化工基金项目:西昌学院硕士科研启动基金资助(XAo515)CNMHG作者简介:胡建平(1980-),男,副教授,研究方向:食品开发与研究。2012年第9期中国调味品CHINA CONDIMENT工艺技术总第37卷等等因此才会使用这种方法。例如芝麻用水煮的方用。如果系统发生阻塞,水会从管的上口喷出,这时应停法煮不出什么,用溶剂反而成本太高还会有异味,取出止蒸馏,查找原因。D为蒸馏瓶,E为蒸气导入管。后更失去原有之特色及作用,因此压榨法反而是最有安全管效、最安全、最简单的方法,但此法最后还要经过许多气导人晋后续手续才能取得成品。水晶气发生1.4冷浸法或温浸法顾名思义是利用浸泡的方式将被萃取物里的物质溶出,在可接受的温度范围里用加温的方式来增加溶出速度与产量。1.5SCF超临界流体萃取法( Super Critical Fluids)超临界流体是指操作温度及压力超过临界点的状态图1水蒸气蒸馏装置实物图下流体具有许多独特的物理及化学性质。如相似于气2.1.2安装体的低黏度及液体的高密度特性,另有高扩散系数低表蒸馏瓶是500mL以上的长颈圆底烧瓶,烧瓶向面张力、溶解能力可随温度及压力改变等特性。发生器方向倾斜45°角,以免溅起的液沫被蒸气带进萃取方式应用超临界流体,可轻易萃取出所需的冷凝管中;瓶内液体不超过其容积的1/3。在水蒸气成份,而且无溶剂残留和产品受热破坏等缺点,可以说发生器与蒸气导人管之间用橡胶管连接一个T形管,是绿色环保的萃取方法。T形管下端连接一段带有螺旋夹的乳胶管。打开螺旋几种常用的方法夹,可以及时放掉蒸气冷凝形成的水滴。蒸气发生器至蒸馏瓶之间的蒸气导管应尽可能短,以减少蒸气的2.1水蒸气蒸馏法冷凝。蒸气导管的下端应尽量接近瓶底,但不应与瓶原理:水蒸气蒸馏,简言之,就是当水和不(或难)底接触,弯曲部分位于瓶中液体的中央并与瓶底垂直,溶于水的化合物一起存在时,整个体系的蒸气压力根以便于水蒸气与蒸馏物质充分接触并起搅动作用。与据道尔顿分压定律,应为各组分蒸气压力之和。冷凝管连接的导管F为30°角。进行蒸馏时,打开T即:P=P水十PA[PA为与不(或难)溶化合物的蒸形管下端的螺旋夹,加热水蒸气发生器,直至水沸腾,气压]当P与外界大气压相等时,混合物就沸腾。这时的当有大量水蒸气产生时,将螺旋夹拧紧,使水蒸气通入温度即为它们的沸点所以混合物的沸点将比任何一组蒸馏瓶中。为了不使蒸馏瓶中的液体积累过多,必要分的沸点都要低一些。而且在低于100℃C的温度下随水时,可在蒸馏瓶下面加一石棉网,用小火加热,但应注蒸汽一起蒸馏出来。这样的操作叫水蒸气蒸馏。意控制加热速度,使蒸气能在冷凝管中全部冷凝下来。装置及操作:水蒸气蒸馏有两种方法:一种是将水在蒸馏固体物质时,它们往往在冷凝管中凝结为固体,蒸气发生器产生的水蒸气通人盛有被蒸物的烧瓶中,使这时可暂停甚至放掉冷凝水,如果无效则立即停止蒸被蒸物与水一起蒸出;另一种方法是将水加入到装有被馏,用长玻璃棒将固体捅出或用吹风机的热风将固体蒸物的烧瓶中,与普通蒸馏方法相同,直接加热烧瓶,进熔化。当馏出液澄清不含油滴时,为蒸馏终点。中途行蒸馏,这是一种简化了的水蒸气蒸馏方法;当蒸馏时停止蒸馏或结束蒸馏时,应先打开T形管下方的螺旋间较短,不需耗用大量水蒸气时,可采用这种方法。夹,然后停止加热,以防蒸馏瓶中的液体倒吸入水蒸气2.1.1装置发生器中。图1为常用的水蒸气蒸馏装置。A为水蒸气发生在100℃左右蒸气压较低的化合物可用过热水蒸器,常用金题制成,也可以用大圆底烧瓶,般盛水量为气进行蒸中国煤化工馏装置图其容量的2/3为宜。B为安全管,插到发生器底部,如果少量CNMHG采用图2所示的几体系内压力增大,水会沿玻璃管上升,起到调节压力的作种装置。图2装置是将样品放在具有内支管(几乎插2012年第9期中国调味品CHINA CONDIMENT工艺技术总第37卷到大试管底部)和外支管(导出管)的大试管内,在圆底同时蒸馏萃取法(SDE)提取花椒的香气成分(精烧瓶中放入水,加热圆底烧瓶中的水至沸腾,生成的蒸油):花椒约50g(准确到0.01g),蒸馏水500mL,加气通过下面的支管进入试管、因为试管位于水蒸气中,入1000mL圆底烧瓶中,30mL乙醚在SDE装置上连所以在蒸馏过程中,试管内的液体不断增加,被蒸物质续萃取3h后,加无水硫酸钠脱水10h过滤,滤液旋与水蒸气一起从外支管蒸出转蒸发除去乙醚,得到花椒精油。2.3超临界CO2萃取法水蒸气超临界CO2萃取是以超临界CO2作为溶剂,利用该状态下CO2所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。由于超临界CO2无毒无害,价格低廉易于获得,超临界CO2萃取技术在食品和医药方面得到了广泛的应用。以下着重论述。(1)用克氏蒸馏头进行少量物质的水燕气蒸馏2.3.1技术原理超临界流体萃取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(2)馏量水燕气蒸馏装置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。(3)1-道水燕气2-按冷蒸管当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,图2水蒸气蒸馏但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减工艺流程:称料→上料→蒸馏→冷凝→接收→半压升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质成品→脱水→花椒精油则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临称取花椒约50g(准确到0.01g),放入烧瓶中,加界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。水300-500mL和玻璃珠数颗,振摇混合后,连接精2.3,2工艺流程油测定器和回流冷凝管。向精油测定器中加水直至充超临界流体萃取的常见工艺流程满刻度部分,并溢流入烧瓶中为止。置电炉上缓缓加A、CO2→萃取釜→分离I→分离Ⅱ→回路;热至沸,并保持微沸约5h,至测定器中油量不再增BCO2→萃取釜→分离→分离Ⅱ→精镏柱→回路;加,停止加热,放置1h以上,得到花椒精油C、CO2→萃取釜→精镏柱→分离I→分离Ⅱ→回路;2.2同时蒸馏萃取法D.COh→萃取釜→分离→精镏柱→分离Ⅱ回路。同时蒸馏萃取法(SDE)是 Dickens和 Sicken在19662.3.3萃取装置年发明的其后又有人进行了改进和发展。该法突出特超临界萃取装置可以分为两种类型,一是研究分点是将样品的水蒸汽蒸馏和馏分的溶剂萃取两个步骤合析型,主要应用于小量物质的分析,或为生产提供数二为一,此外它可以把10°级浓度的挥发性有机物从脂据。二是制备生产型,主要是应用于批量或大量生产。质或水介质中浓缩数千倍对微量成分提取效率高,而且超临界萃取装置从功能上大体可分为八部分:萃在10级浓度范围内对大多数有机化合物仍有定量的提取剂供应系统,低温系统、高压系统、萃取系统、分离系取率,该方法是一种全组分香精油制备方法。统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。具同时蒸馏萃取(SDE):将样品的水蒸气蒸馏和馏体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧分的溶剂萃取两步过程合二为一,与传统的水蒸气蒸化碳储罐H中国煤化工过程在高压下进馏方法相比,减少了实验步骤,节约了大量溶剂同时行,所以对订CNMHG耐压性能要求较也降低了样品在转移过程中的损失。高,生产过程实现微机自动监控,可以大大提高系统的2012年第9期中国训味品CHINA CONDIMEN工艺技术总第37卷安全可靠性,并降低运行成本。度可将物质分离;反之温度固定,降低压力使萃取物分2.34超临界流体萃取的特点离,因此工艺简单易掌握,而且萃取速度快。超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下突出的花椒精油用超临界CO2萃取法进行萃取。萃取优点:条件:花椒果皮2g,在温度45℃、压力34.475MPa可以在接近室温(35~40℃)及CO2气体笼罩下条件下浸提30min后,在温度55℃、压力进行提取,有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。34.475MPa条件下进行动态萃取,所用CO2体积为因此,在萃取物中保持着药用植物的全部成分,而且能30mL把髙沸点,低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下超临界CO2萃取技术不仅萃取能力强,通常能得萃取出来;水蒸汽蒸馏法所得不到的成分,而且由于操作温度低,使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用不会影响热敏性、易氧化物质成分的提取。超临界有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提CO2萃取所得花椒精油无毒、无有机溶剂残留,萃取取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯后不经加工即可直接用于食品工业;而且能萃取出更天然;多的脂肪酸及不饱和脂肪酸,这些成分不仅具有营养萃取和分离合二为一,当饱含溶解物的CO2保健作用,有人也报道可起到定香剂的作用,因此,超SCF流经分离器时,由于压力下降使得CO2与萃取物临界CO2萃取技术在花椒调味油开发方面更具有优迅速成为两相(气液分离)而立即分开,不仅萃取效率势。高而且能耗较少,节约成本;参考文献CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学胡建平,谷学全,史碧波,花椒姜加工技术[M].成都:四川反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒,故安全性科学技术出版社,2009:1.好[2]陈文学,周文化,施瑞城等.青胡椒酱的研制[J]华南热带CO2价格便宜,纯度高,容易取得,且在生产过程农业大学学报,2003(2)中循环使用,从而降低成本;[3]黄蔚.花椒与胡椒[.食品与生活,2002(1)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通[4陈善塘秦松云,李隆云,等.重庆市、四川省有花植物区系过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定,改变温分区之二花椒属[几.重庆中草药研究,2001(1)上接第84页properties of crusting sausage appearance by a single expert参考文[J]. 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