超临界萃取在枸杞籽油生产中的应用(共14页)

1、PAGE PAGE 11宁夏工商职业技术(jsh)学院毕 业 论 文题 目： 超临界萃取在枸杞籽油生产(shngchn)中的应用 姓 名： 学 号： 系 别： 化工(hugng)工程系 专 业： 指导老师： 专业技术职务 讲师2011年 4月 宁夏银川中 文 摘 要超临界CO2流体(lit)萃取(cuq)分离技术，从枸杞籽中萃取分离枸杞籽油，对其理化指标(zhbio)和主要营养成分进行了测试，并对枸杞籽油和其它有关植物油的脂肪酸成分，进行了对照分析时，对枸杞籽油的功效进行了论述。本文主要研究了超临界CO2流体萃取在枸杞籽油生产中的应用及生产过程中常见的问题和相应的改进方法。确定了较佳的萃取工艺

2、条件为：压力30 HYPERLINK /xz/xz3/27314mvfhy.htm t _blank MPa，温度3035，枸杞籽 HYPERLINK /xz/xz3/20026jlbbq.htm t _blank 颗粒4050目，CO2流量0.30.4 m3/h。在此条件下枸杞籽油萃取率最高。关键词 ：超临界；萃取；枸杞；应用目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc387577597 1 引言(ynyn) PAGEREF _Toc387577597 h 1 HYPERLINK l _Toc387577598 2 超临界CO2流体萃取(cuq)技术 PAGERE

3、F _Toc387577598 h 1 HYPERLINK l _Toc387577599 2.1 什么(shn me)是超临界CO2流体萃取技术 PAGEREF _Toc387577599 h 1 HYPERLINK l _Toc387577600 2.2 超临界CO2流体萃取技术的基本原理 PAGEREF _Toc387577600 h 2 HYPERLINK l _Toc387577601 2.3 超临界CO2流体萃取技术的特点及应用 PAGEREF _Toc387577601 h 3 HYPERLINK l _Toc387577602 2.3.1 超临界CO2流体萃取技术的优点 PAG

4、EREF _Toc387577602 h 3 HYPERLINK l _Toc387577603 2.3.2 超临界CO2流体的特性 PAGEREF _Toc387577603 h 3 HYPERLINK l _Toc387577604 2.3.3 超临界CO2流体的特点 PAGEREF _Toc387577604 h 3 HYPERLINK l _Toc387577605 2.3.4 超临界CO2流体萃取的最适条件及萃取装置 PAGEREF _Toc387577605 h 4 HYPERLINK l _Toc387577606 2.3.5 超临界CO2流体萃取技术的应用 PAGEREF _T

5、oc387577606 h 4 HYPERLINK l _Toc387577607 2.3.6 超临界CO2流体萃取的工业化应用 PAGEREF _Toc387577607 h 4 HYPERLINK l _Toc387577608 3 超临界CO2流体萃取技术在枸杞籽生产中的应用 PAGEREF _Toc387577608 h 4 HYPERLINK l _Toc387577609 3.1 枸杞籽油的常规理化指标 PAGEREF _Toc387577609 h 4 HYPERLINK l _Toc387577610 3.2 脂肪酸含量指标 PAGEREF _Toc387577610 h 5

6、HYPERLINK l _Toc387577611 3.3 微量元素含量指标 PAGEREF _Toc387577611 h 5 HYPERLINK l _Toc387577612 3.4 生物活性成分含量指标 PAGEREF _Toc387577612 h 6 HYPERLINK l _Toc387577613 3.5 重金属、有害物质含量指标 PAGEREF _Toc387577613 h 6 HYPERLINK l _Toc387577614 3.6 超临界CO2流体萃取枸杞籽油的工艺流程 PAGEREF _Toc387577614 h 6 HYPERLINK l _Toc3875776

7、15 4 结果与讨论 PAGEREF _Toc387577615 h 7 HYPERLINK l _Toc387577616 结 论 PAGEREF _Toc387577616 h 9 HYPERLINK l _Toc387577617 参考文献 PAGEREF _Toc387577617 h 10 HYPERLINK l _Toc387577618 致 谢 PAGEREF _Toc387577618 h 111 引言(ynyn)枸杞(Lycium barbarum L.)为茄科落叶小灌木的成熟(chngsh)果实。是药食同源的植物，传统药物学认为枸杞滋阴(z yn)补肾、明目、强生健体，经现

8、代科学分析，知枸杞的主要成分有枸杞多糖、类胡萝卜素、甜菜碱、脂肪酸、氨基酸、微量元素等。其药理作用表现在对人体的免疫作用、抗衰老、抗肿瘤、降血压、降血糖等。枸杞籽是枸杞中的精华，利用现代科学技术从枸杞籽中提取枸杞籽油，更是精华中的精华。枸杞籽油中亚油酸含量达到68.3%，-胡萝卜素含量达到2630mg/kg，在已知植物油中含量最高，可作为医疗保健油使用。其不饱和脂肪酸含量达90%，尤其是亚油酸的含量高达68.3%，与目前国内外推崇的几个有名的保健植物油对照比较，仍名列前茅。不饱和脂肪酸对预防及辅助治疗心脏病、动脉硬化、肥胖症、糖尿病、高血压病等有一定疗效，是中老年人较理想的功能保健油品。同时，

9、孕妇和婴儿适量增加摄取含亚油酸高的植物油，对婴儿的大脑和幼儿心脏发育以及组织细胞的发育有益。枸杞籽油除含有大量不饱和脂肪酸外，还含有大量生物活性物质超氧化岐化酶（SOD），这使得枸杞籽油又是很好的天然植物油化妆品。美国和日本进口枸杞籽油主要用于研究开发具有高级保健功效的化妆品，台湾和国内有关企业把枸杞籽油制作成软胶丸，供人们直接内服外用（外用时用针把胶丸刺破即可）。宁夏回族自治区是国内最主要的枸杞产地之一，所产枸杞品质好，必须充分利用这一优势造福地方经济。宁夏杞乡食品生物工程有限公司于2000年建成的枸杞鲜果汁专业生产线，生产原料是新鲜枸杞浆果。再生产枸杞鲜果汁时，从浆果中分离出枸杞籽，得率一

10、般在3.5-5%。几年来，公司利用生产鲜果汁的下脚料枸杞籽，采用超临界二氧化碳技术萃取的方法，生产了枸杞籽油，经宁夏出入境检验检疫局检验检疫综合技术中心检测完全达到了我国及进口输入国和地区植物油脂的有关指标，现已出口到美国、日本、德国、台湾等国家和地区，受到普遍的欢迎。2 超临界CO2流体萃取技术2.1 什么是超临界CO2流体萃取技术超临界萃取技术是利用流体在超临界状态下，其密度接近液体，具有与液体溶剂相当(xingdng)的萃取能力；而其粘度接近于气体，传递阻力小，传质速率大于其处于液态下的溶剂萃取速率。基于(jy)超临界流体的这种优良特性，自20世纪(shj)70年代以来，超临界萃取技术迅

11、速发展为一门综合了精馏与液液萃取两个单元操作的优点的独特的分离工艺。超临界流体是指当温度和压力超过某物质的临界点值时，物质处于既不是液体也不是气体的超临界状态，这时的流体就称为超临界流体。超临界萃取中应用最多的超临界流体是CO2。因CO2的临界温度31.06，接近于室温，临界压力为7.38Mpa，处于中等压力，以目前工业水平极易于达到，并且无毒、无味、性质稳定，不燃、不腐蚀，易于精制、易于回收。超临界CO2萃取技术是一种“环境友好”的新型分离技术，受到国内外的高度重视，被国家科技委员会列为影响中国未来十年经济的十大技术之一，同时也被国家三部委员会确定为“中药现代化”的关键技术之一。2.2 超临

12、界CO2流体萃取技术的基本原理溶质在一种溶剂中的溶解度取决于两种分子间的作用力，这种溶剂与溶质之间的作用力随着分子靠近而强烈的增加，分子间作用力越大，溶剂的溶解度越大。超临界CO2流体的密度越接近液体的密度，其对溶质的溶解能力也与液体基本相同。压力越大，超临界CO2流体的密度越大，对溶质的溶解度也就越大。而随着压力的降低，超临界CO2流体的密度减小，溶解度也急剧减小。因此，在保持温度恒定条件下，可通过调节压力来控制超临界CO2流体的萃取能力，或者保持密度不变而通过改变温度来提高超临界CO2流体的萃取能力。因超临界CO2流体在在临界区域附近，压力和温度的微小变化，都会引起超临界CO2流体密度的大

13、幅度变化，而非挥发性溶质在超临界CO2流体中的溶解度大致和流体的密度成正比：保持温度恒定，增大压力，超临界CO2流体密度增大，对溶质的萃取能力增强；然后利用减压、低温的方法，使二氧化碳超临界流体变为普通气体，被萃取的活性物质则完全析出，从而达到分离目的。又因超临界流体的密度与液体基本相同，而其粘度比液体小10100倍，其自扩散系数远大于液体的自扩散系数，可以迅速渗透到物体的内部溶解目标物质，快速达到萃取平衡。因此在固体内提取有效成份时，用超临界流体作为萃取剂远优于液体。超临界CO2流体萃取正是因为具有了这种特性，从而形成了独特的分离工艺。超临界CO2萃取特别(tbi)适用于脂溶性、高沸点(fi

14、din)、热敏性物质的提取，同时也适用(shyng)于不同组分的精细分离，即超临界精镏，因而可用超临界CO2作溶剂对生物、食品、药物等许多产物的提取和纯化。正如在枸杞籽油的提取中应用了超临界CO2萃取技术，这正是利用了的超临界CO2萃取技术上述优点。2.3 超临界CO2流体萃取技术的特点及应用2.3.1 超临界CO2流体萃取技术的优点传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质。超临界CO2流体萃取则具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。超临界CO2流体萃取技术由于温度低、且在密闭条件下操作，因而可大量保存对

15、热不稳定及易氧化的挥发性成分，这就为中药挥发性成分的提取分离提供了目前最先进的方法。用超临界CO2萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分都是过去用化学方法无法提取出来的。2.3.2 超临界CO2流体的特性用CO2作为超临界流体，是由于其具有以下四大特性：1临界温度低，适用于热敏性化合物的提取和纯化；2可提供惰环境，避免产物氧化，不影响萃取物的有效成份；3萃取速度快，无毒、不易燃，使用安全，不污染环境；4无溶剂残留，无硝酸盐和重金属离子。2.3.3 超临界CO2流体的特点二氧化碳是一种很常见的气体，但是过多的二氧化碳会造成“温室效应”，因此充分利用二氧化碳具有重要意义。传统的二氧化碳

16、利用技术主要是用于生产干冰（灭火用）或作为食品添加剂等。目前国内外正在致力于发展一种新型的二氧化碳利用技术超临界CO2流体萃取技术。运用该技术可生产高附加值的产品，可提取过去用化学方法无法提取的物质，且廉价、无毒、安全、高效；适用于化工、医药、食品等工业。从超临界CO2流体的性质看，其具有以下四个特点：1萃取速度高与液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；2在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；3传热速率快，温度易于控制；4适合于挥发性物质(wzh)的分离2.3.4 超临界CO2流体(lit)萃取(cuq)的最适条件及萃取装置二氧化碳在温度高于临界温度

17、Tc=31.06、压力高于临界压力pc=7.39MPa的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力。用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛的应用前景。超临界CO2流体萃取装置可以分为两种类型，一是研究分析型，主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据；二是制备生产型，主要是应用于批量或大量生产。超临界CO2流体萃取装置从功能上大体可分为八部分：萃取剂供应系统、低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。由于萃

18、取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，生产过程实现微机自动监控，可以大大提高系统的安全可靠性，并降低运行成本。2.3.5 超临界CO2流体萃取技术的应用超临界CO2流体萃取技术目前已在沙棘油萃取分离、咖啡豆的脱咖啡因、烟草的脱尼古丁、开非香料的提取、啤酒花中有用成分的提取、以及从大豆中提取豆油和蛋黄的脱胆固醇等工业领域中有着探索性的应用。2.3.6 超临界CO2流体萃取的工业化应用1995年内蒙古宇航人高技术产业有限责任公司建成全国最大的500L*2的超临界CO2流体萃取装置，并利用此装置生产出优质的沙棘油，凭借卓越品质，长期畅销于全球。3 超临界CO2流体萃取技术

19、在枸杞籽生产中的应用经宁夏回族自治区测试中心、北京市营养源研究所分析室、国家粮食局西安油脂食品及饲料质量监督检测测试中心、宁夏回族自治区出入境检验检疫局检验检疫综合技术中心等单位对我实习的单位宁夏杞乡食品生物工程有限公司利用超临界CO2流体萃取技术所生产的的枸杞籽油进行的检测分析，得出如下指标：3.1 枸杞(gu q)籽油的常规理化(lhu)指标表1 枸杞籽油的常规(chnggu)理化指标指标序号理化指标单位实测含量1得率%15.82水分及挥发物%0.33酸价mgKOH/g5.84过氧化值Meq/kg1.75碘价gI/100g148.26皂化价mgKOH/g190.47杂质%0.038色泽罗维

20、朋比色法黄70、红39加热试验280摄氏油色变浅、无折出物、有白烟刺激气管10气味滋味正常，无异味11比重=200.91912折光=201.4773.2 脂肪酸含量指标表2 枸杞籽油的脂肪酸含量指标序号成分单位实测含量1棕榈酸%6.22硬脂酸%33油酸%19.14亚油酸%68.35亚麻酸%2.86花生烯酸%0.687棕榈烯酸%0.48山嵛酸%0.29-亚麻酸%3.810-亚麻酸%1.33.3 微量元素含量指标表3 枸杞籽油的微量元素含量指标序号元素名称枸杞籽油实测含量序号元素名称实测含量1钾Ka5.421铝Al5.62钙Ga10.12钛Ti0.013镁Ma1.383铬Cr3.014钠Na10.

21、04镍Ni0.015铁Fe5.915锡Sn0.016硅Si0.886钒V0.0137锌Zn1.657钼Mo0.0523.4 生物(shngw)活性成分含量指标表4 枸杞(gu q)籽油的生物活性成分(chng fn)含量指标序号成分单位枸杞籽油实测含量1磷脂%0.242VEmg/100g273-胡萝卜素Mg/100g2633.5 重金属、有害物质含量指标表5 枸杞籽油的重金属、有害物质含量指标序号项目单位枸杞籽油实测含量1铜mk/kg0.382铝mk/kg未检出3砷mk/kg0.0024黄曲霉素ug/kg未检出3.6 超临界CO2流体萃取枸杞籽油的工艺流程在利用超临界CO2流体萃取枸杞籽油的生

22、产过程中，其主要工艺流程如下：1将枸杞籽干燥粉碎后装入流体萃取釜中；2将超临界状态的CO2注入萃取釜，在温度为4050、压力为3040MPa，CO2流体的流速为810/min的条件下萃取2.54时；3将溶有枸杞籽油的CO2流体进入分离釜，通过调节温度和压力将枸杞籽油分离出来，CO2气体经压缩后进入萃取釜循环使用。利用超临界CO2流体萃取枸杞籽油的工艺流程如下图所示：图1 超临界CO2萃取(cuq)基本(jbn)流程图即：枸杞(gu q)籽检验粉碎筛分超临界CO2流体加热萃取萃余物分离过滤冷却包装（真空）取样检验软胶囊加工检验包装入库萃取所用的关键设备如下图所示：图2 超临界CO2流体萃取设备图

23、4 结果与讨论1宁夏枸杞干果中一般含有籽2025%，枸杞籽中含油1318%。利用超临界CO2流体萃取枸杞籽油具有工艺简单、操作方便、避免有机溶剂残留、缩短提取时间等优点，且大大提高了枸杞籽油的萃取效率。萃取的枸杞籽油萃取率为15%左右，纯度高，无溶剂残留，尤其提高了枸杞籽油中-亚麻酸、-亚麻酸的含量。2我所实习(shx)的单位宁夏杞乡食品生物工程(shn w n chn)有限公司，通过(tnggu)建立一套 HYPERLINK /xz/xz7/67433vrnqe.htm t _blank 超临界 CO2流体萃取枸杞籽油的实验流程，考察了 HYPERLINK /xz/xz4/38181qiam

24、q.htm t _blank 萃取 HYPERLINK /xz/xz7/60583todgl.htm t _blank 压力、操作 HYPERLINK /xz/xz6/57852ramhh.htm t _blank 温度、CO2流量及原料 HYPERLINK /xz/xz3/20032nssfq.htm t _blank 颗粒度等 HYPERLINK /xz/xz7/62858ydikl.htm t _blank 因素对枸杞籽油 HYPERLINK /xz/xz4/38184gmbei.htm t _blank 萃取率的影响，最终确定了较佳的萃取工艺条件为：压力30 HYPERLINK /xz

25、/xz3/27314mvfhy.htm t _blank MPa，温度3035，枸杞籽 HYPERLINK /xz/xz3/20026jlbbq.htm t _blank 颗粒4050目，CO2流量0.30.4 m3/h，在此条件下枸杞籽油萃取率最高。3存在的问题近几年来，超临界CO2流体萃取技术发展迅速，对国内外科技发展提供强有力的基础设施，促进国内外经济发展。但由于超临界CO2流体萃取的技术含量相当高，在生产过程中对环境及其他条件要求较高，有些物系用此方法效果不如常规方法好，萃取率低。当使用夹带剂时，溶剂的使用量过高，二氧化碳不能够被很好的回收利用；另外超临界CO2流体萃取仪器很高，因此成本较高。结 论1超临界CO2流体(lit)萃取应用范围(fnwi)十分广泛，在医药工业中可用于中草药有效成份(chng fn)的提取、热敏性生物制品药物的精制、以及脂质类混合物的分离；在食品工业中，用于啤酒花、色素等的提取等；在香料工业中，用于天然及合成香料的精制；化学工业中混合物的分离等。2通过 HYPERLINK /xz/xz7/67433vrnqe.htm t _blank 超临界 CO2流体萃取枸杞籽油实验流程，最终确定了较佳的萃取工艺条件为：压力30 HYPERLINK /xz/xz3/27314mvfhy.htm t _blank MPa，温度3035，枸杞籽 HYPERLI