开题报告【微波法提取柑桔油工艺研究】.doc

石油化工学院本科生毕业论文开题报告论文题目： 微波法提取柑桔油工艺研究 系 名 称： 应用化学 专 业： 油田化学 学生姓名： 李欣 学号： 0901020723 指导教师： 康晓雪 2013年 月 日一、 文献综述柑橘是热带、亚热带常绿果树（除枳以外），属芸香科柑橘亚科包括橙( Orange)、橘 (Mandarin)、红橘( Tangerine)、柠檬( Lemon)、白柠檬( Lime)、圆柚(Grapefruit)等, 是重要的果品及香料植物。我国是柑橘的重要原产地之一， 柑橘资源丰富，优良品种繁多，有4000多年的栽培历史。据考证， 直到公元1471 年，橘、柑、橙等柑橘类果树才从我国传入葡萄牙的里斯本，公元1665 年才传入美国的佛罗里达。世界柑橘，年产量10282.2 万吨，面积10730 万亩，均居百果之首。我国是仅次于巴西和美国的第三大产柑橘国（1078 万吨）， 但加工水平远落后于世界先进水平。柑橘果实色、香、味兼优，既可鲜食， 又可加工成以果汁为主的各种加工成品倍受消费者的青睐。柑橘的果皮率一般为22-28%1，早熟宽皮橘类果皮率低者仅为15%左右，文旦类的果皮率则可高达40%2， 因种类和品种而异。果皮色素层是由外果皮的近表皮组织中产生大量油胞， 其内含有色素和芳香油等， 中皮含有果胶、苷类、糖类、维生素P、E、C 和半纤维等， 内果皮含有纤维素等， 因此， 用皮渣作原料， 可以制得芳香油、果胶、橙皮苷等用途广泛的产品3。柑橘类精油存在于外果皮的油胞中（即油包层）， 还存在于花和叶之中， 但以外果皮含量最丰富（13%）4。柑橘精油是天然香料精油中的一大类， 无色透明， 具有诱人的橘香味。柑橘精油具有祛痰、止咳、平喘、促进胃肠蠕动、促进消化液分泌、镇痛、溶解胆结石、抗菌消炎和去除自由基等作用5。柑橘香精油在食品工业上运用得相当广泛, 从清凉饮料、啤酒、糖果、饼干、点心的矫味剂、赋香剂、冰淇淋, 到日化工业的花露水、古龙香水、香酯、牙膏、香皂、香精及家用清洁剂6，7, 是一种非常重要且广受欢迎的天然香料。目前， 全世界一年柑橘类香精油的需求量约为18000 吨， 其中6070供食品工业使用， 其余则用于化妆品、芳香清洁剂和杀虫剂。国际芳香法制选商协会严格要求: 只有100%萃取自天然植物没有任何人工合成成分的精油才能标示“Pure Essential Oil”。为了提取出优质的柑桔油，我国学者一直在不断努力。孙爱东等采用甜橙皮作为实验材料，研究了超临界状态下粉碎度、温度及压力对油脂萃取率的影响，为批量生产提供了依据8。赣南师范学院黄庆等则采用微波辅助萃取法从赣南脐橙皮中提取橙油。在石油醚作为萃取荆、干脐橙皮( 10 g)、石油醚质量体积比1：20、微波功率100W、微波辐照10m in 的最佳工艺条件下, 橙油的提取率可达1. 05% 9 。黑龙江科技学院张彬等也采用该方法提取橘油,通过对提取条件的研究得出最佳工艺条件为: 30 g新鲜橘皮浸润在60 m l无水乙醇中, 在微波功率为300W, 温度为55 , 辐射时间为2 m in的条件下, 橘油的得率为2. 17% , 香味自然 10 。试验证明该方法具有提取快速、操作简单、节能环保的特点。华中农业大学柴倩等以锦橙皮为试验材料, 通过混合正交试验, 优化了超临界二氧化碳流体萃取精油的条件, 结果表明: 采用二级分离方法, 橙皮粉碎30目, 32, 16MPa, 150min, 分离器I温度40 (压力8MPa), 分离器温度40 , 橙油得率为0.46%。若采用夹带剂(乙醇或乙酸乙酯)则橙油得率可以分别提高到0. 59%和0. 88% 11，12 。西华大学吉礼等采用水蒸气蒸馏方法从橙皮中提取橙油。结果表明: 加入浓度4% NaCl 提取时间为2. 5 h, 料液比为1：2, 出油率为1. 20% 1. 33% 13。嘉应学院黎松强等则设计并制造了水蒸气提取蒸馏塔, 橙皮出油率最高可达到2. 95% 14 。湖南城市学院汤青云等则对压榨方法加以改进15。先采用压榨法制取橘油, 然后把剩下的皮渣通过水蒸气蒸馏继续提取橘油, 其中鲜皮橘油收率为3. 0% 5. 0%, 干皮橘油收率则达到4. 5% 6. 5% 的收率, 这是已有文献报道的一个非常高的数据, 有着重要的参考价值。范刚16等概述了国内外柑橘加工制品中香气化合物的研究进展，对香气化合物的提取方法、香气活性物质的鉴定、香气活性物质阈值的研究及其在加工贮藏过程中的变化进行了综述，并指出了柑橘加工制品香气物质研究中存在的问题及今后研究的重点。综上所述，水蒸汽蒸馏法操作最简单，成本较低，是最常用的萃取方法；压榨法是最传统的方法，该法精油收率较低， 但投资小；溶剂提取法生产效率低，不宜工厂生产；超临界萃取得率高，已广泛在食品和香料工业上应用；微波法简便易操作，大大缩短实验时间。二、本课题研究的意义、国内外研究现状和发展趋势目前，柑橘在新鲜食用或加工生产罐头、果汁等后， 约产生30%40%的皮渣， 这些皮渣中除了含有水分、纤维素、木质素外，还含有许多有用的成分，如香精油、色素、果胶等。在我国大部分柑橘皮未加以合理利用， 若将柑橘皮渣或质次的柑橘整果经过适当的物理、化学处理，可得到具有很高使用价值的柑橘香精油、天然类胡萝卜素、果胶、黄酮甙（如橙皮甙、柚皮甙）以及半合成衍生物甲基橙皮甙、二氢查尔酮和食用纤维素粉等天然食品添加剂、医药日化原料17。既可使废弃的天然有机化学资源得到合理利用， 又可大大提高经济价值。利用微生物发酵， 栽培食用菌、开发乳酸饮料、生产适合猪、牛的高蛋白饲料及根据人体的膳食营养平衡原理采用酶工程技术开发柑橘功能果醋18。关于一些柑桔类果实果皮精油、果核的抗氧化活性最近已有报道，Chio 等人19研究了34种柑桔精油对自由基的清除活性， 发现所有的精油对自由基有17.7%64.0%的清除效果。Bocco等人20研究了7 种柑桔果实果核和整个果皮的甲醇提取物在香茅醛体系中的抗氧化活性，发现桔、甜橙和柚果核的甲醇提取物有较高的抗氧化活性。Ruberto 等21在对植物精油所含成分的抗氧化活性研究中发现多数单萜类碳氢化合物表现出明显的对脂质体系的保护作用， 其中以萜品油烯、-和-萜品烯的活性最高， 从这一结果分析沙田柚果皮精油活性较低的原因可能因其含非常低量的-萜品烯和不含萜品油烯和香叶醇所造成。通常柑橘油的提取方法主要包括萃取法、水蒸气蒸馏法和压榨法等。萃取法主要包括冷磨萃取法、微波辅助萃取法、二氧化碳超临界萃取法等。水蒸汽蒸馏法是利用水蒸汽带走易挥发油的原理来制备香精油。这样得到的香精油也称“热油”。蒸馏法可分为共水蒸馏法与水蒸气蒸馏法。国内学者凌育赵22采用水蒸汽蒸馏法提取柑橘皮中的香精油， 得率1.1%1.5%。通过桔柑皮中精油的提取实验， 采用挥发油提取器把水蒸气蒸馏变成水蒸气回流， 不但减少一项热源、降低了能源， 而且具有安装操作简单、节约试剂、减少污染和缩短时间的优点。压榨法是最传统的方法，其原理是以强大压力压榨柑橘皮， 使其油胞破裂，导致油分流出。此种冷榨油的香气更近于鲜橘果香， 压榨后的残渣仍可用水蒸气法提取到部分橘油。溶剂提取法是利用低沸点的有机溶剂如己烷、乙醚、石油醚和乙醇等来浸泡柑橘皮从而把香精油提出来。这种方法的缺点是容易生成难以分离的水和溶剂混溶的乳浊液。即使使用与水不混溶的溶剂， 生产效率也是低的， 同时存在着溶剂残留问题。超临界萃取是利用超临界流体为萃取剂提取液体或固体中某些有效成分的分离技术。最常用的超临界流体是二氧化碳， 萃取剂回收方便并易除尽。由于它在低温无氧环境下进行，适于提取各种热敏性和易氧化物质， 耗能低，无溶剂污染问题， 萃取的得率高，已广泛在食品和香料工业上应用。还有一些学者采用采用微波辐射法提取橙皮、柚皮的挥发油，与传统的直接加热提取法相比，微波辅助提取法所用时间仅为直接加热提取法的120。实践证明， 实行柑桔废弃物的综合利用，不仅能提高资源利用率， 节本增效， 实现可持续发展， 同时保护生态环境也具有积极的作用。作为一种农业废弃物， 柑桔废弃物有明显的优势： 一是产量大， 来源广泛； 二是原料价格便宜； 三是原料地集中， 几乎都在食品厂内； 四是具有社会、经济效益、环境效益， 既可减缓对环境的污染又可提高柑桔废弃物的利用价值。三、本课题的主要研究内容与主要创新点关于使用微波法从桔皮中提取柑桔油的研究，目前国内外这方面报道介绍都不多见。本文针对生产实际，以经过晾晒的干桔皮为研究对象，经过微波辐射、抽滤、减压蒸馏和离心等步骤从桔皮中进行柑桔油的提取。考察微波时间、萃取剂的种类、果皮的含水量、微波功率对桔皮中提取出的柑桔油产油率的影响，并观测分析各因素之间的作用，找出最优提取工艺，为实际生产提供理论依据。1.试验材料与仪器1.1桔皮赣南脐橙1.2化学药剂正己烷、石油醚、无水乙醇1.3试验仪器微波炉( Galanz, WD900, 900 W, 245 MHz)、抽滤仪器、减压蒸馏装置、恒温油浴实验箱、离心机2.试验设计从实际意义和简化问题的角度出发，仅讨论出油率一项评定指标。本文采用2次单因素正交试验。正交试验以微波辐射时间和萃取剂种类作为试验变量因子来考察出油率。2.1试验方法首先称取2 cm 大小的柑橘果皮100 g , 装入800 mL 烧杯中, 用正己烷充分浸润, 置于家用微波炉( Galanz, WD900, 900 W, 245 MHz) 中辐照30s、40s、50s、60s、70s、80s 23 。抽滤, 减压蒸馏分离提取物与萃取介质, 离心干燥除去树脂等杂质, 称重并计算产油率。香精油中加入5 mL 无水乙醇, 置于冰箱中放置24 h, 对之进行纯化。然后以同样的实验步骤用石油醚作萃取剂进行对比实验操作。2.2结果分析将在不同萃取时间和不同萃取剂条件下提取出的柑桔油产油率进行比较，得出最优提取工艺条。3.参考文献1 姚兆敏. 图解柑橘学M. 北京： 中国农业科技出版社， 2000. 251-265.2 安登魁， 药物分析M. 北京： 人民卫生出版社，1982. 160-166.柑橘类精油的提取及应用现状刘涛， 谢功昀3 中国柑橘使用技术精编M. 重庆： 中国南方果树杂志社， 1997. 538-540.4 石桂凤， 朱玉昌. 柑橘皮综合利用的实用技术J. 食品工业科技， 1989， （5）： 41-45.5 肖崇厚. 中药化学M. 上海科技出版社. 1997. 265.6 凌关庭. 食品添加剂手册M. 北京： 化学工业出版社， 1997. 46.7 林进能. 天然食用香料生产与应用M. 北京： 轻工业出版社， 1991. 15. 8 孙爱东等.CO2 超临界流体萃取技术提取甜橙皮精油的研究J.食品工业科技.1999,20（3）:789 黄庆, 王科军. 微波诱导提取赣南脐橙皮中香精油的研究 J. 食品研究与开发, 2008, 29(12): 50- 53.10 张彬, 张志华. 微波辐射法提取桔皮中香精油的研究 J . 广州化工,2007, 35( 6): 41- 43.11 柴倩, 范刚, 潘思轶. 超临界CO2 流体萃取锦橙精油研究 J. 食品科学, 2007, 28( 9): 189- 191.12 柴倩, 乔宇, 范刚, 等. 超临界CO2 流体及夹带剂萃取锦橙精油研究 J. 食品科学, 2007, 28(12): 205- 207.13 吉礼, 车振明, 黄伟, 等. 水蒸气蒸馏法提取橙皮精油的研究 J. 食品研究与开发, 2008, 29( 4): 92- 94.14 黎松强, 姚龙珠, 范惠娟. 蒸馏法提取橙皮精油装置改革与工艺研究 J . 食品研究与开发, 2009, 25( 3) : 59- 61.15 汤青云, 雷存喜, 谢志美, 等. 柑橘皮中橘皮油、果胶、橙皮苷的提取与利用 J. 湖南城市学院学报: 自然科学版, 2003, 24( 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