玉米酒精副产胚芽油的超临界CO2提取工艺研究

技术油脂工程 玉米酒精哥| J 产胚芽油的超临界C 0 2 提取工艺研究 刘宝菊1 刘霄2 杨勇3 ( 1 天津天大天久科技股份有限公司 2 吉林燃料乙醇有限责任公司3 中粮生物质能源( 肇东) 有限公司) 【摘要】胚芽油和C 0 2 是玉米酒精生产中的重要副产品。本文采用超临界C O ：技术从玉米 胚芽中萃取玉米胚芽油，解决传统方法中出油率低及有机溶剂残留等问题；试验考察了压力、 温度、C O ：流量和萃取时问对提取率的影响，并得出最佳萃取工艺条件。采用超临界C O ：技术 萃取玉米胚芽油具有较强的技术优势和良好的工业应用前景。 【关键词】酒精；超，I 盏界C O ：；玉米胚芽油 中图分类号：T S 2 2 4 4 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 3 7 1 9 9 ( 2 0 0 8 ) 1 0 0 0 5 2 - 0 3 利用生物技术和可再生资源进行酒精的工业化生 产并以此作为石油能源的替代物成为各国的研究热 点。我国推广使用车用乙醇汽油的工作作为国家的一 项战略性举措已全面启动。目前我国燃料乙醇生产主 要以玉米为主要生产原料，胚芽油和C O ：是玉米酒精 生产中的重要副产品。做好原料和副产品的综合利用 深加T 有利于提高酒精生产企业的经济效益，促进酒 精产业的健康发展。 以玉米为原料生产酒精。首先要对玉米原料进行 预处理提取玉米中的胚芽。在从玉米胚芽中提取的油 脂称为玉米胚芽油是玉米加下过程中主要副产品之 一。玉米胚芽油中含有大量人体需要的不饱和脂肪酸、 V 。及1 3 一胡萝卜素等营养成分，对生长发育，滋润皮 肤。降低血清胆固醇，预防高血压均有一定功效。另 外还含有人体自身不能合成的“必需”脂肪酸亚 油酸，亚油酸对预防和辅疗心脏病、动脉硬化、糖尿 病有一定功效。 传统的玉米胚芽油的生产主要有压榨法和浸出法。 压榨法出油率较低。且对油成分影响较大；浸出法t 艺复杂。且残存的溶剂对人体有一定的毒副作用。 脂2 0 0 5 ，3 0 ( 4 ) ：5 1 1 9 刘大川王邦钊米糠膨化浸出工艺一种提高粮油加工厂经济效 益的新途径 J 中国油脂，1 9 9 2 。1 7 ( 1 ) 7 9 1 0 朱文鑫，相海米糠膨化浸出r 亡艺的研究与实践 J 中罔油脂。 2 0 0 4 ，2 9 ( 9 ) ：1 8 2 0 1 l 钟科贤米糠次浸出及米糠油物理精炼( J 中国油脂， 2 0 0 4 ，2 9 ( 4 ) ：5 6 6 0 1 2 刘军海。刘斌，刘敏米糠浸出和米糠油精炼技术研究新进展 J 中国油脂，2 0 0 1 2 6 3 ) ：1 7 2 0 1 3 赵凤鸣谈平转浸出器同定栅底结构 J 中国油脂，1 9 9 6 ，2 1 ( 6 ) ：5 7 5 8 1 4 刘军海。李斌预处理对物理精炼米糠油质量的影响 J 中国油 脂。2 0 0 1 ，2 6 ( 2 ) ：2 0 - 2 2 1 5 张松涛，杨振娟徐子谦等米糠油脱酸工艺的选择和产品方案 的设计 J 中国油脂，2 0 0 5 ，3 0 ( 1 0 ) ：4 5 4 6 5 2 1 6 徐风才油脂的物理精炼与化学精炼 J 中同油脂，1 9 9 4 ，1 9 ( 2 ) ：1 8 - 2 4 1 7 倪朝权对物理精炼米糠油下艺操作的探讨 J 中同油脂， 1 9 9 3 ，1 8 ( 2 ) ：6 2 - 6 3 1 8 周伯川I 米糠油及其物理精炼 J 中国油脂。1 9 9 0 ，1 5 ( 5 ) ： 8 1 0 1 9 韦会芳米糠油的物理精炼工艺与实践 J 中国油脂， 2 0 0 4 。2 9 ( 1 2 ) ：2 1 - 2 3 收稿日期：2 0 0 8 0 6 - 2 0 作者简介：闫子鹏( 1 9 6 6 一) 男。高级工程师。河南省政协委员，中 国粮油学会油脂分会常务理事，河南省滑县粮机厂厂长。主要从事油 脂及其深加工、油脂机械研究及开发工作。 通讯地址： ( 4 5 6 4 0 0 ) 河南省滑县道口解放北路2 0 1 号 万方数据 超临界流体萃取技术( S F E ) 是利用处于超临界状 态的流体对溶质具有特殊溶解能力的特性而发展起来 的一种对环境友好的、高效的、新型的分离技术，并 愈来愈受到工业界的关注。它是通过改变压力、控制 温度、萃取时间等选择性的萃取研究对象中的有效成 分。适合于天然产物和生物技术下游产品等高附加值， 热敏性难分离物质的回收和微量杂质脱除。 玉米酒精发酵生产过程中也同时副产大量的C 0 2 ， 目前只有少部分精制回收利用。其余大部分被排放， 充分利用C O ，资源可以提高企业的综合经济和社会效 益，减少对环境的污染，因此，酒精企业具有应用超 临界C O ：技术得天独厚的资源优势。 本文利用超临界C O ：对玉米胚芽油中的脂类成分 进行萃取。并试验考察了压力、温度、C O ：流量和萃取 时间对提取率的影响并得出最佳萃取工艺条件。 1 试验部分 1 1 仪器与原料 S F E 一2 0 0 0 超临界萃取装置。美国T h a r 公司；C 0 2 ， 纯度9 9 9 天津市六方气体厂；真空干燥箱，上海试 验仪器厂：万能粉碎机，齐家务科学仪器厂；玉米胚 芽，燃料乙醇生产厂。 1 2 方法 1 2 - 1 原料预处理 将玉米胚芽原料采用风力分离法去除其中所含的 胚轧和糠皮用真空干燥箱在5 0 下恒温干燥至含水 率低于8 。粉碎后过筛，取2 0 。4 0 目，处理后的原料 密封待用。 1 2 2 超临界C O ：萃取试验 称取一定量玉米胚芽原料放入萃取釜内，连接好 各管路，打开C O ：气瓶，检查系统气密性；开启控制 系统，输入设定萃取压力、温度、C O ：流量等，启动 C 0 2 进料泵系统升压；启动温控系统，系统升温；当温 度和压力达到设定值后。开始计时；萃取到设定时间 后关闭试验装置从分离釜中取出萃取物。 2 试验结果讨论 2 1萃取压力 萃取压力是超临界萃取过程中重要的影响因素之 一。随着萃取压力的升高，超临界C O ：的密度增大， 对溶质的溶解能力提高；但压力的升高，也会造成C O z 玉米胚芽油提取率随C 0 2 流最的变化曲线如图3 所示。在萃取压力为3 5 M P a 、温度5 0 、萃取时间3 h 的操作条件下，随C O ：流量的增大，加大了颗粒内部 待萃物与主体相的浓度差，增强了传质推动力，从而 提高了传质效率，提取率逐渐增大。当C O ：流量达到 3 5 9 r a i n 时，提取率可达9 7 3 。C 0 2 流量再增大，对 提取率的影响不明显，且C O ：流量增大对分离循环设 备要求更加严格。故适宜的流量选择为3 5g m i n 。 9 0 7 5 摹 槲6 0 鬟4 5 3 0 1 5 1 52 0 2 53 0 3 5 4 ( J c 0 2 流量( g m i n ) 图3C O 。流量对玉米胚芽油提取率的影响 2 4 萃取时间 玉米胚芽油提取率随时问的变化曲线如图4 所示。 一般来说，萃取时间与提取率呈正比关系，时问延长， 提取率也相应提高当萃取到一定时间后，萃取时间 对萃取率提高的影响变得很小。在萃取压力3 5M P a ， 温度5 0 。C C 0 2 流体流量3 5g m i n 的操作条件下，随 着萃取时间的延长。提取率不断提高。但当萃取时间 达到3 h 后玉米胚芽油基本上被萃取完毕。故选择适宜 的萃取时间为3 h 。 窘 一 槲 甾 瓣 萃取时间( h 1 图4 萃取时间对玉米胚芽油提取率的影响 3结论 本试验采用超临界C 0 2 萃取玉米胚芽油，对萃取 过程中压力、温度、C 0 ：流量和萃取时间对提取率的影 响及程度进行了分析。试验结果表明：适宜的工艺条 5 4 件为萃取压力3 5M P a 、萃取温度5 0 0 C 、C 0 2 流量3 5g m i n 、萃取时间3 h 、，在此条件下得到的玉米胚芽油提 取率为9 7 3 。 采用超临界C O ：萃取玉米胚芽油与传统的浸出法 相比，采用超临界C 0 2 萃取玉米胚芽油工艺简单、省 时节能、无溶剂残留等优点，并且玉米酒精生产企业 拥有丰富的C O ：的资源，具有应用超临界C O ：技术得 天独厚的资源优势。 参考文献 1 陈介武全玉米利用与玉米油 J 食品工业，1 9 8 8 ，2 0 ( 2 ) 2 金钢，玉米J l 芽油的开发及玉米提胚制油技术的应用 J 1 中国 油脂，1 9 9 l ，3 8 ( 4 ) 3 吉林省粮食厅1 二业处玉米提胚芽油 M 北京：中国财政经济 出版社1 9 8 2 ：7 5 8 0 4 肖观秀等超临界萃取生物碱研究进展 J 中草药，2 0 0 4 ，3 5 ( 1 2 ) ：1 4 2 1 1 4 2 3 5 徐晓芳。超临界流体色谱分离茄尼醇的试验研究 D 天津：天 津大学2 0 0 6 ：1 2 收稿日期：2 0 0 8 0 6 - 1 6 作者简介：刘宝菊( 1 9 6 6 一) 。女，天津人，工学硕士，高级工程师， 主要从事化工过程新工艺及工程化的研究。 通讯地址：( 3 0 0 0 7 2 ) 天津市南开区鞍山西道1 7 1 号增1 号 书讯 本刊有部分2 0 0 3 年、2 0 0 4 年、2 0 0 5 年、 2 0 0 6 年、2 0 0 7 年精装合订本杂志，每套2 0 0 元。 有需要者请按下面地址汇款款到即寄杂志。 地址：( 1 0 0 0 8 3 ) 北京市德胜门外北沙滩l 号1 6 信箱。 联系人：赵克平 电话：0 1 0 _ 6 4 8 8 2 6