2012年第9期中國調(diào)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(diào)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;加工中圖分類號:TS264.3文獻(xiàn)標(biāo)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、樹皮、木質(zhì)、根地下1精油的取得方式莖、樹膠或油性樹脂中萃取出來的液體。具有該植物1.1水蒸氣蒸餾法的特殊芳香氣味及復(fù)雜特殊的化學(xué)成份。就如同中草利用水來熬煮或蒸煮或在高壓鍋爐煮的方式來萃藥一般,每一種植物或同一種植物不同部位,都會有不取,在經(jīng)過沉淀、過濾等多道復(fù)雜的手續(xù)來取得精油的同的氣味與作用同樣的植物、同樣的部份也會因?yàn)檩洼腿》椒ㄈ〉姆绞讲煌玫降臍馕杜c作用也有可能不相同。1.2有機(jī)溶劑抽提法因?yàn)楸惠腿〕鑫镔|(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,所以芳香精油才會有著特別的功能,例如抑制因?yàn)橛行┏煞轃o法承受高溫,因?yàn)楦邷貢茐妮腿∥锛?xì)菌、治療傷口、情緒放松、振奮精神等。活性作用或避免高溫而變質(zhì)或不易透過水蒸氣蒸餾法從花椒中提取出的揮發(fā)性油稱為花椒精油,是花取得之成份,再經(jīng)過濾及去除有機(jī)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(dāng)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(diào)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(diào)香原料。同時花椒精油具有較強(qiáng)的殺法都不適用時其原因可能是:高溫問題、無合適的有機(jī)蟲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(jī)溶劑但無法去除、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(xiàng)目:西昌學(xué)院碩士科研啟動基金資助(XAo515)CNMHG作者簡介:胡建平(1980-),男,副教授,研究方向:食品開發(fā)與研究。2012年第9期中國調(diào)味品CHINA CONDIMENT工藝技術(shù)總第37卷等等因此才會使用這種方法。例如芝麻用水煮的方用。如果系統(tǒng)發(fā)生阻塞,水會從管的上口噴出,這時應(yīng)停法煮不出什么,用溶劑反而成本太高還會有異味,取出止蒸餾,查找原因。D為蒸餾瓶,E為蒸氣導(dǎo)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、最簡單的方法,但此法最后還要經(jīng)過許多氣導(dǎo)人晉后續(xù)手續(xù)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(dú)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(kuò)散系數(shù)低表蒸餾瓶是500mL以上的長頸圓底燒瓶,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(yīng)用超臨界流體,可輕易萃取出所需的冷凝管中;瓶內(nèi)液體不超過其容積的1/3。在水蒸氣成份,而且無溶劑殘留和產(chǎn)品受熱破壞等缺點(diǎn),可以說發(fā)生器與蒸氣導(dǎo)人管之間用橡膠管連接一個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。打開螺旋幾種常用的方法夾,可以及時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(dǎo)管應(yīng)盡可能短,以減少蒸氣的2.1水蒸氣蒸餾法冷凝。蒸氣導(dǎo)管的下端應(yīng)盡量接近瓶底,但不應(yīng)與瓶原理:水蒸氣蒸餾,簡言之,就是當(dāng)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,整個體系的蒸氣壓力根以便于水蒸氣與蒸餾物質(zhì)充分接觸并起攪動作用。與據(jù)道爾頓分壓定律,應(yīng)為各組分蒸氣壓力之和。冷凝管連接的導(dǎo)管F為30°角。進(jìn)行蒸餾時,打開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(dāng)P與外界大氣壓相等時,混合物就沸騰。這時的當(dāng)有大量水蒸氣產(chǎn)生時,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,可在蒸餾瓶下面加一石棉網(wǎng),用小火加熱,但應(yīng)注蒸汽一起蒸餾出來。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。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,它們往往在冷凝管中凝結(jié)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,使這時可暫停甚至放掉冷凝水,如果無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,用長玻璃棒將固體捅出或用吹風(fēng)機(jī)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(dāng)餾出液澄清不含油滴時,為蒸餾終點(diǎn)。中途行蒸餾,這是一種簡化了的水蒸氣蒸餾方法;當(dāng)蒸餾時停止蒸餾或結(jié)束蒸餾時,應(yīng)先打開T形管下方的螺旋間較短,不需耗用大量水蒸氣時,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(nèi)壓力增大,水會沿玻璃管上升,起到調(diào)節(jié)壓力的作種裝置。圖2裝置是將樣品放在具有內(nèi)支管(幾乎插2012年第9期中國調(diào)味品CHINA CONDIMENT工藝技術(shù)總第37卷到大試管底部)和外支管(導(dǎo)出管)的大試管內(nèi),在圓底同時蒸餾萃取法(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(zhǔn)確到0.01g),蒸餾水500mL,加氣通過下面的支管進(jìn)入試管、因?yàn)樵嚬芪挥谒魵庵?入1000mL圓底燒瓶中,30mL乙醚在SDE裝置上連所以在蒸餾過程中,試管內(nèi)的液體不斷增加,被蒸物質(zhì)續(xù)萃取3h后,加無水硫酸鈉脫水10h過濾,濾液旋與水蒸氣一起從外支管蒸出轉(zhuǎn)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程。由于超臨界CO2無毒無害,價格低廉易于獲得,超臨界CO2萃取技術(shù)在食品和醫(yī)藥方面得到了廣泛的應(yīng)用。以下著重論述。(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。(3)1-道水燕氣2-按冷蒸管當(dāng)然,對應(yīng)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(dá)到分離提純的目的,所以超臨稱取花椒約50g(準(zhǔn)確到0.01g),放入燒瓶中,加界流體萃取過程是由萃取和分離組合而成的。水300-500mL和玻璃珠數(shù)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工藝流程滿刻度部分,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同時蒸餾萃取法D.COh→萃取釜→分離→精鎦柱→分離Ⅱ回路。同時蒸餾萃取法(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步驟合析型,主要應(yīng)用于小量物質(zhì)的分析,或?yàn)樯a(chǎn)提供數(shù)二為一,此外它可以把10°級濃度的揮發(fā)性有機(jī)物從脂據(jù)。二是制備生產(chǎn)型,主要是應(yīng)用于批量或大量生產(chǎn)。質(zhì)或水介質(zhì)中濃縮數(shù)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(nèi)對大多數(shù)有機(jī)化合物仍有定量的提取劑供應(yīng)系統(tǒng),低溫系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)、萃取系統(tǒng)、分離系取率,該方法是一種全組分香精油制備方法。統(tǒng)、改性劑供應(yīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。具同時蒸餾萃取(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(jī)、二氧分的溶劑萃取兩步過程合二為一,與傳統(tǒng)的水蒸氣蒸化碳儲罐H中國煤化工過程在高壓下進(jìn)餾方法相比,減少了實(shí)驗(yàn)步驟,節(jié)約了大量溶劑同時行,所以對訂CNMHG耐壓性能要求較也降低了樣品在轉(zhuǎn)移過程中的損失。高,生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動監(jiān)控,可以大大提高系統(tǒng)的2012年第9期中國訓(xùn)味品CHINA CONDIMEN工藝技術(shù)總第37卷安全可靠性,并降低運(yùn)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)行動態(tài)萃取,所用CO2體積為因此,在萃取物中保持著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(qiáng),通常能得萃取出來;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,由于全過程不用不會影響熱敏性、易氧化物質(zhì)成分的提取。超臨界有機(jī)溶劑,因此萃取物絕無殘留溶媒,同時也防止了提CO2萃取所得花椒精油無毒、無有機(jī)溶劑殘留,萃取取過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養(yǎng)萃取和分離合二為一,當(dāng)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,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(diào)味油開發(fā)方面更具有優(yōu)迅速成為兩相(氣液分離)而立即分開,不僅萃取效率勢。高而且能耗較少,節(jié)約成本;參考文獻(xiàn)CO2是一種不活潑的氣體,萃取過程不發(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(yīng),且屬于不燃性氣體,無味、無臭、無毒,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價格便宜,純度高,容易取得,且在生產(chǎn)過程農(nóng)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(diào)節(jié)萃取過程的參數(shù)。通[4陳善塘秦松云,李隆云,等.重慶市、四川省有花植物區(qū)系過改變溫度或壓力達(dá)到萃取目的。壓力固定,改變溫分區(qū)之二花椒屬[幾.重慶中草藥研究,2001(1)上接第84頁properties 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