天然化妆品植物精油生物分离.doc

植物精油摘要：植物精油具有悠久的历史，具有杀菌、防腐、医学、美容等功效，但主要应用于香料行业。目前已成功运用多种方法来提取精油，包括水蒸气蒸馏、溶剂浸提、榨磨、吸附、超临界流体萃取、亚临界流体萃取等。但不同方法具有各自的优缺点，所以必须结合原料材质、精油特性、经济条件等因素来选取合适的方法。关键词：植物精油 生产工艺 水蒸气蒸馏法 溶剂浸提法 吸附法 超临界流体萃取 亚临界流体萃取 原油精制作者：杨娇精油的概念： 精油，商业上称为“芳香油”，医药上称“挥发油”，是一种重要的天然香料，通过蒸馏、压榨、萃取（浸提）、或吸附等方法从芳香植物的花、草、叶、皮、根、茎、果实、种子或分泌物中提取出来的有一定香气和挥发性的油状物质。精油的形成精油是植物细胞原生体的分泌物。芳香植物都具有分泌精油的细胞和组织。香料行业统称为“油胞”。精油的应用精油可用于杀虫、抗菌、医学和美容护肤等精油的成分精油的成分可分为四大类，即萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物及含氮含硫化合物，其中以萜类化合物为主。植物精油的生产和加工想要掌握一种物质的生产加工方法，必须知道它所具有的基本物性。精油具有挥发性、不稳定性（光线、水分、空气易使其变质）、热敏感性、燃烧性，水中溶解度极微，易溶于各种有机溶剂中。此外，精油还能溶解橡胶，铁质容器不仅能促进精油氧化产酸还能使之变色，因此，操作及储存过程中应避免用到橡胶和铁质容器。植物精油加工方法的选择精油加工方法选择需考虑原料特点、产品质量及经济合理性。1、原料特点：香料植物中可以作为提油原料的含油部位因种类的不同在形态上有极大区别，原料形态上的差异，所选用的加工方法必须与之相适应。（如某些娇嫩的花类原料，不宜采用水上蒸馏法因为花瓣受水蒸气重蒸后很快变软而黏连成团，物料中的油份就很难被蒸出。同时大多数花类原料所含精油成分对热较为敏感，受热时易分解而影响产品质量。某些花类原料，在被摘下以后，只要给予适宜的温度湿度条件，它仍能继续不断放香和生香，若采用先吸附后浸提，则精油得率将大为提高。）2、产品质量：同一种原料采用不同的加工方法，虽然都可以将精油提取出来，但得到的产品质量是不同的，有时香气相差甚远。（柑橘皮提油，冷榨方法得到的橘油其质量大大优于蒸馏法所得。对于茉莉、桂花之类的名贵香料成分的提取，应采用低温方法加工，如浸提法或吸附法。）3、经济合理性：选择加工方法必须考虑生产设备数量多少及复杂性、投资大小、辅助时间和能耗等因素。植物精油加工工艺和设备植物精油加工方法包括水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法、吸附法、超临界流体萃取法、亚临界流体萃取法。1、 水蒸气蒸馏法一套水蒸气蒸馏设备一般包括蒸馏锅、冷凝器、油水分离器。水蒸气蒸馏法分为水中蒸馏、水上蒸馏、直接蒸汽蒸馏。流程： 植物原料 装锅 蒸馏 冷凝 油水分离 粗油 净化 一次油 精制 馏出水 精制产品 回收油 复馏或萃取 2、 溶剂浸提法溶剂浸提法又称萃取法。用挥发性有机溶剂将原料中某些成分浸提出来。与水蒸气蒸馏法相比，溶剂浸提法最大的特点是加工过程中受热温度较低，香料受热分解情况较轻。因而产品在较大程度上保留香花原料的头香和底香，使得产品的香气成分完整、质量较高。一些精油含量极低的香原料宜用浸提法加工。 浸提法得到的浸提液中，除含有芳香成分外，还含有植物蜡、色素、脂肪、纤维、淀粉、糖类等杂质。浸提过程：溶剂由物料表面向内部组织渗透，同时对细胞原生质中的精油进行选择性溶解，溶入溶剂中的精油连同溶剂再扩散到细胞外。浸提设备：固定式浸提器、刮板式浸提机、浮滤式浸提器、转鼓式浸提器、平转式逆流连续浸提器、泳浸桨叶式连续浸提器、热回流浸提器。3、 吸附法利用吸附剂吸附精油成分，再用溶剂进行脱附，把精油从吸附剂中分离出来。由于吸附法加工过程温度低，芳香成分不易破坏，产品香气质量最佳。但由于吸附法手工操作多、生产周期长且效率低，一般不常采用。4、 超临界流体萃取法香料提取中，超临界二氧化碳是常用的萃取剂。超临界二氧化碳能有选择的提取无极性或弱极性的物质，对纯酯类、萜类等化合物有良好的溶解能力。除了用二氧化碳做萃取剂外，也可用液态丙烷、丁烷做超临界萃取剂用。应用于少数名贵植物香料的萃取。以二氧化碳做溶剂的优点：1 二氧化碳微化学惰性物质，萃取过程不会发生化学反应，且无味、无臭、无毒，安全性好。2 二氧化碳对大多数香气和香料物质溶解性能好，萃取出来的天然香料品质极为优良，萃取物有良好的香气底蕴。3 二氧化碳极易与萃取物分离。4 二氧化碳价格便宜、纯度高、易获得、回收容易、可反复使用。因以上优点，超临界二氧化碳做天然香料萃取剂已有代替有机溶剂的趋向，日益受到人们重视。5、 亚临界流体萃取法溶剂溶质的温度高于其沸点时，以气态存在，对其施以一定的压力压缩使其液化，在此状态下利用相似相溶的物理性质，用作物质萃取的溶剂为亚临界萃取溶剂。适合于亚临界萃取的溶剂沸点都低于我们周围的环境温度。以亚临界状态的溶剂萃取植物精油是一项新的工艺方法。亚临界流体萃取原理：在常温和一定压力下，以液化的亚临界溶剂对物料进行逆流萃取，萃取液在常温下减压蒸发，使溶剂气化与萃取出的目标成分分离，得到产品。气化的溶剂被再压缩液化后循环使用。特点：整个萃取过程在室温或更低的温度下进行，因而不会对有热敏性的精油成分造成损害。溶剂从物料中气化时，需要吸收热量，所以蒸发脱附时需要向物料中补充热量。但气体被压缩液化时，会放出液化潜热，因而工艺中大部分热量可以通过气化和液化溶剂的热交换达到节能的目的。常用作亚临界流体：烷、丁烷、二甲醚、四氟乙烷、液氨等。流程： 溶剂压缩液化 生物物料 溶剂罐 萃取器 逆流萃取 萃取后物料脱溶 萃取液蒸发溶剂 萃取后物料产品 溶剂压缩液化 萃取物产品1、装料:将待萃取物料通过输送机送入压力容器结构的萃取器中,关闭进料器,抽出萃取器中的大部分空气.2、萃取:打入液化的萃取溶剂进行多次逆流萃取3、物料脱溶:达到最佳萃取率工艺要求时,抽完萃取器中液体溶剂后,打开萃取器的出气阀,使物料中吸附的溶剂气化与物料分离,排出萃取器4、萃取液蒸发:萃取液打入蒸发系统,经过连续的（大产量时采用）或罐式间歇（小产量时采用）的蒸发,使溶剂与萃取物分离,得到萃取物产品,再经提纯,可得到目标产品5、溶剂回收:溶剂中组分的沸点大多在0度以下,其中丙烷沸点-42.07度,丁烷沸点-0.5度,在常温常压下为气体,加压后为液态。从物料中和萃取液中蒸发出的溶剂气体,经过压缩液化,液态的溶剂流回溶剂循环罐,循环再用6、热量的利用:萃取工艺溶剂的气化吸热与液化放出的热量相等,通过使这些热量进行热交换,可以最大限度的节能。脱溶过程中因溶剂气化所吸收的热量一部分来自系统本身,另一部分由供热系统供给装置图1. 溶剂罐 2.气瓶 3.溶剂过滤器 4.溶剂 5.萃取罐 6.压力控制阀 7.控制系统 8. 分离器 9.冷凝器 10.压缩亚临界流体萃取优点：1. 萃取设备装置属于中、低压压力容器范围，大幅度减小了装置制造过程的工艺难度和工程造价。2. 利用亚临界流体沸点较低的特性，通过提高工艺过程的真空度，可提高萃取溶剂回收率，降低了能耗。3. 可根据萃取对象不同，灵活选择多种萃取方式4. 调节压力可提取纯度较高的有效成分5. 容易使溶剂从产品中分离，无溶剂污染，且回收溶剂过程能耗低由以上优点，可判断出亚临界流体萃取天然植物精油是一种极有前途的方法，明显提高萃取率、缩短萃取时间、不破坏功效成分。超临界流体萃取与亚临界流体萃取的比较:、超临界流体萃取在工业上基本只实现了以二氧化碳做萃取剂,二氧化碳的价格十分低廉。而作为工业化亚临界流体溶剂的有丙烷和丁烷,虽然它们的价格也较为低廉（丙烷丁烷价格在6200元每吨左右）,但相对于二氧化碳而言,在价格方面不占有优势。、亚临界流体萃取是在中、低压条件下进行,对设备和操作要求相对较低。、亚临界流体萃取中大部分热量可通过气化与液化溶剂的热交换获得,实现了低能耗。、在萃取效果上,超临界和亚临界萃取条件较为温和,都能使精油保持很好的香气底蕴,不破坏功效成分原油精制运用上述方法所得精油含有多种杂质，如固体杂质、异味化学物质、有色杂质、萜烯类物质、水分等。因而需要采取其他方法将所得精油加以精制。固体杂质：过滤异味化学杂质：物理方法，如：自然挥发、分馏 化学方法：用酸