超臨界萃取在枸杞籽油生產(chǎn)中的應(yīng)用(共14頁)

1、PAGE PAGE 11寧夏工商職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院畢 業(yè) 論 文題 目： 超臨界萃取在枸杞籽油生產(chǎn)(shngchn)中的應(yīng)用 姓 名： 學(xué) 號： 系 別： 化工(hugng)工程系 專 業(yè)： 指導(dǎo)老師： 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講師2011年 4月 寧夏銀川中 文 摘 要超臨界CO2流體(lit)萃取(cuq)分離技術(shù)，從枸杞籽中萃取分離枸杞籽油，對其理化指標(biāo)(zhbio)和主要營養(yǎng)成分進行了測試，并對枸杞籽油和其它有關(guān)植物油的脂肪酸成分，進行了對照分析時，對枸杞籽油的功效進行了論述。本文主要研究了超臨界CO2流體萃取在枸杞籽油生產(chǎn)中的應(yīng)用及生產(chǎn)過程中常見的問題和相應(yīng)的改進方法。確定了較佳的萃取工藝

2、條件為：壓力30 HYPERLINK /xz/xz3/27314mvfhy.htm t _blank MPa，溫度3035，枸杞籽 HYPERLINK /xz/xz3/20026jlbbq.htm t _blank 顆粒4050目，CO2流量0.30.4 m3/h。在此條件下枸杞籽油萃取率最高。關(guān)鍵詞 ：超臨界；萃?。昏坭?；應(yīng)用目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc387577597 1 引言(ynyn) PAGEREF _Toc387577597 h 1 HYPERLINK l _Toc387577598 2 超臨界CO2流體萃取(cuq)技術(shù) PAGERE

3、F _Toc387577598 h 1 HYPERLINK l _Toc387577599 2.1 什么(shn me)是超臨界CO2流體萃取技術(shù) PAGEREF _Toc387577599 h 1 HYPERLINK l _Toc387577600 2.2 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的基本原理 PAGEREF _Toc387577600 h 2 HYPERLINK l _Toc387577601 2.3 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的特點及應(yīng)用 PAGEREF _Toc387577601 h 3 HYPERLINK l _Toc387577602 2.3.1 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的優(yōu)點 PAG

4、EREF _Toc387577602 h 3 HYPERLINK l _Toc387577603 2.3.2 超臨界CO2流體的特性 PAGEREF _Toc387577603 h 3 HYPERLINK l _Toc387577604 2.3.3 超臨界CO2流體的特點 PAGEREF _Toc387577604 h 3 HYPERLINK l _Toc387577605 2.3.4 超臨界CO2流體萃取的最適條件及萃取裝置 PAGEREF _Toc387577605 h 4 HYPERLINK l _Toc387577606 2.3.5 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的應(yīng)用 PAGEREF _T

5、oc387577606 h 4 HYPERLINK l _Toc387577607 2.3.6 超臨界CO2流體萃取的工業(yè)化應(yīng)用 PAGEREF _Toc387577607 h 4 HYPERLINK l _Toc387577608 3 超臨界CO2流體萃取技術(shù)在枸杞籽生產(chǎn)中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc387577608 h 4 HYPERLINK l _Toc387577609 3.1 枸杞籽油的常規(guī)理化指標(biāo) PAGEREF _Toc387577609 h 4 HYPERLINK l _Toc387577610 3.2 脂肪酸含量指標(biāo) PAGEREF _Toc387577610 h 5

6、HYPERLINK l _Toc387577611 3.3 微量元素含量指標(biāo) PAGEREF _Toc387577611 h 5 HYPERLINK l _Toc387577612 3.4 生物活性成分含量指標(biāo) PAGEREF _Toc387577612 h 6 HYPERLINK l _Toc387577613 3.5 重金屬、有害物質(zhì)含量指標(biāo) PAGEREF _Toc387577613 h 6 HYPERLINK l _Toc387577614 3.6 超臨界CO2流體萃取枸杞籽油的工藝流程 PAGEREF _Toc387577614 h 6 HYPERLINK l _Toc3875776

7、15 4 結(jié)果與討論 PAGEREF _Toc387577615 h 7 HYPERLINK l _Toc387577616 結(jié) 論 PAGEREF _Toc387577616 h 9 HYPERLINK l _Toc387577617 參考文獻 PAGEREF _Toc387577617 h 10 HYPERLINK l _Toc387577618 致 謝 PAGEREF _Toc387577618 h 111 引言(ynyn)枸杞(Lycium barbarum L.)為茄科落葉小灌木的成熟(chngsh)果實。是藥食同源的植物，傳統(tǒng)藥物學(xué)認(rèn)為枸杞滋陰(z yn)補腎、明目、強生健體，經(jīng)現(xiàn)

8、代科學(xué)分析，知枸杞的主要成分有枸杞多糖、類胡蘿卜素、甜菜堿、脂肪酸、氨基酸、微量元素等。其藥理作用表現(xiàn)在對人體的免疫作用、抗衰老、抗腫瘤、降血壓、降血糖等。枸杞籽是枸杞中的精華，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)從枸杞籽中提取枸杞籽油，更是精華中的精華。枸杞籽油中亞油酸含量達到68.3%，-胡蘿卜素含量達到2630mg/kg，在已知植物油中含量最高，可作為醫(yī)療保健油使用。其不飽和脂肪酸含量達90%，尤其是亞油酸的含量高達68.3%，與目前國內(nèi)外推崇的幾個有名的保健植物油對照比較，仍名列前茅。不飽和脂肪酸對預(yù)防及輔助治療心臟病、動脈硬化、肥胖癥、糖尿病、高血壓病等有一定療效，是中老年人較理想的功能保健油品。同時，

9、孕婦和嬰兒適量增加攝取含亞油酸高的植物油，對嬰兒的大腦和幼兒心臟發(fā)育以及組織細胞的發(fā)育有益。枸杞籽油除含有大量不飽和脂肪酸外，還含有大量生物活性物質(zhì)超氧化岐化酶（SOD），這使得枸杞籽油又是很好的天然植物油化妝品。美國和日本進口枸杞籽油主要用于研究開發(fā)具有高級保健功效的化妝品，臺灣和國內(nèi)有關(guān)企業(yè)把枸杞籽油制作成軟膠丸，供人們直接內(nèi)服外用（外用時用針把膠丸刺破即可）。寧夏回族自治區(qū)是國內(nèi)最主要的枸杞產(chǎn)地之一，所產(chǎn)枸杞品質(zhì)好，必須充分利用這一優(yōu)勢造福地方經(jīng)濟。寧夏杞鄉(xiāng)食品生物工程有限公司于2000年建成的枸杞鮮果汁專業(yè)生產(chǎn)線，生產(chǎn)原料是新鮮枸杞漿果。再生產(chǎn)枸杞鮮果汁時，從漿果中分離出枸杞籽，得率一

10、般在3.5-5%。幾年來，公司利用生產(chǎn)鮮果汁的下腳料枸杞籽，采用超臨界二氧化碳技術(shù)萃取的方法，生產(chǎn)了枸杞籽油，經(jīng)寧夏出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫綜合技術(shù)中心檢測完全達到了我國及進口輸入國和地區(qū)植物油脂的有關(guān)指標(biāo)，現(xiàn)已出口到美國、日本、德國、臺灣等國家和地區(qū)，受到普遍的歡迎。2 超臨界CO2流體萃取技術(shù)2.1 什么是超臨界CO2流體萃取技術(shù)超臨界萃取技術(shù)是利用流體在超臨界狀態(tài)下，其密度接近液體，具有與液體溶劑相當(dāng)(xingdng)的萃取能力；而其粘度接近于氣體，傳遞阻力小，傳質(zhì)速率大于其處于液態(tài)下的溶劑萃取速率。基于(jy)超臨界流體的這種優(yōu)良特性，自20世紀(jì)(shj)70年代以來，超臨界萃取技術(shù)迅

11、速發(fā)展為一門綜合了精餾與液液萃取兩個單元操作的優(yōu)點的獨特的分離工藝。超臨界流體是指當(dāng)溫度和壓力超過某物質(zhì)的臨界點值時，物質(zhì)處于既不是液體也不是氣體的超臨界狀態(tài)，這時的流體就稱為超臨界流體。超臨界萃取中應(yīng)用最多的超臨界流體是CO2。因CO2的臨界溫度31.06，接近于室溫，臨界壓力為7.38Mpa，處于中等壓力，以目前工業(yè)水平極易于達到，并且無毒、無味、性質(zhì)穩(wěn)定，不燃、不腐蝕，易于精制、易于回收。超臨界CO2萃取技術(shù)是一種“環(huán)境友好”的新型分離技術(shù)，受到國內(nèi)外的高度重視，被國家科技委員會列為影響中國未來十年經(jīng)濟的十大技術(shù)之一，同時也被國家三部委員會確定為“中藥現(xiàn)代化”的關(guān)鍵技術(shù)之一。2.2 超臨

12、界CO2流體萃取技術(shù)的基本原理溶質(zhì)在一種溶劑中的溶解度取決于兩種分子間的作用力，這種溶劑與溶質(zhì)之間的作用力隨著分子靠近而強烈的增加，分子間作用力越大，溶劑的溶解度越大。超臨界CO2流體的密度越接近液體的密度，其對溶質(zhì)的溶解能力也與液體基本相同。壓力越大，超臨界CO2流體的密度越大，對溶質(zhì)的溶解度也就越大。而隨著壓力的降低，超臨界CO2流體的密度減小，溶解度也急劇減小。因此，在保持溫度恒定條件下，可通過調(diào)節(jié)壓力來控制超臨界CO2流體的萃取能力，或者保持密度不變而通過改變溫度來提高超臨界CO2流體的萃取能力。因超臨界CO2流體在在臨界區(qū)域附近，壓力和溫度的微小變化，都會引起超臨界CO2流體密度的大

13、幅度變化，而非揮發(fā)性溶質(zhì)在超臨界CO2流體中的溶解度大致和流體的密度成正比：保持溫度恒定，增大壓力，超臨界CO2流體密度增大，對溶質(zhì)的萃取能力增強；然后利用減壓、低溫的方法，使二氧化碳超臨界流體變?yōu)槠胀怏w，被萃取的活性物質(zhì)則完全析出，從而達到分離目的。又因超臨界流體的密度與液體基本相同，而其粘度比液體小10100倍，其自擴散系數(shù)遠大于液體的自擴散系數(shù)，可以迅速滲透到物體的內(nèi)部溶解目標(biāo)物質(zhì)，快速達到萃取平衡。因此在固體內(nèi)提取有效成份時，用超臨界流體作為萃取劑遠優(yōu)于液體。超臨界CO2流體萃取正是因為具有了這種特性，從而形成了獨特的分離工藝。超臨界CO2萃取特別(tbi)適用于脂溶性、高沸點(fi

14、din)、熱敏性物質(zhì)的提取，同時也適用(shyng)于不同組分的精細分離，即超臨界精鎦，因而可用超臨界CO2作溶劑對生物、食品、藥物等許多產(chǎn)物的提取和純化。正如在枸杞籽油的提取中應(yīng)用了超臨界CO2萃取技術(shù)，這正是利用了的超臨界CO2萃取技術(shù)上述優(yōu)點。2.3 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的特點及應(yīng)用2.3.1 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的優(yōu)點傳統(tǒng)的提取物質(zhì)中有效成份的方法，如水蒸汽蒸餾法、減壓蒸餾法、溶劑萃取法等，其工藝復(fù)雜、產(chǎn)品純度不高，而且易殘留有害物質(zhì)。超臨界CO2流體萃取則具有提取率高、產(chǎn)品純度好、流程簡單、能耗低等優(yōu)點。超臨界CO2流體萃取技術(shù)由于溫度低、且在密閉條件下操作，因而可大量保存對

15、熱不穩(wěn)定及易氧化的揮發(fā)性成分，這就為中藥揮發(fā)性成分的提取分離提供了目前最先進的方法。用超臨界CO2萃取法可以從許多種植物中提取其有效成分，而這些成分都是過去用化學(xué)方法無法提取出來的。2.3.2 超臨界CO2流體的特性用CO2作為超臨界流體，是由于其具有以下四大特性：1臨界溫度低，適用于熱敏性化合物的提取和純化；2可提供惰環(huán)境，避免產(chǎn)物氧化，不影響萃取物的有效成份；3萃取速度快，無毒、不易燃，使用安全，不污染環(huán)境；4無溶劑殘留，無硝酸鹽和重金屬離子。2.3.3 超臨界CO2流體的特點二氧化碳是一種很常見的氣體，但是過多的二氧化碳會造成“溫室效應(yīng)”，因此充分利用二氧化碳具有重要意義。傳統(tǒng)的二氧化碳

16、利用技術(shù)主要是用于生產(chǎn)干冰（滅火用）或作為食品添加劑等。目前國內(nèi)外正在致力于發(fā)展一種新型的二氧化碳利用技術(shù)超臨界CO2流體萃取技術(shù)。運用該技術(shù)可生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品，可提取過去用化學(xué)方法無法提取的物質(zhì)，且廉價、無毒、安全、高效；適用于化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)。從超臨界CO2流體的性質(zhì)看，其具有以下四個特點：1萃取速度高與液體萃取，特別適合于固態(tài)物質(zhì)的分離提??；2在接近常溫的條件下操作，能耗低于一般精餾發(fā)，適合于熱敏性物質(zhì)和易氧化物質(zhì)的分離；3傳熱速率快，溫度易于控制；4適合于揮發(fā)性物質(zhì)(wzh)的分離2.3.4 超臨界CO2流體(lit)萃取(cuq)的最適條件及萃取裝置二氧化碳在溫度高于臨界溫度

17、Tc=31.06、壓力高于臨界壓力pc=7.39MPa的狀態(tài)下，性質(zhì)會發(fā)生變化，其密度近于液體，粘度近于氣體，擴散系數(shù)為液體的100倍，因而具有驚人的溶解能力。用它可溶解多種物質(zhì)，然后提取其中的有效成分，具有廣泛的應(yīng)用前景。超臨界CO2流體萃取裝置可以分為兩種類型，一是研究分析型，主要應(yīng)用于小量物質(zhì)的分析，或為生產(chǎn)提供數(shù)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)。超臨界CO2流體萃取裝置從功能上大體可分為八部分：萃取劑供應(yīng)系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)、萃取系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、改性劑供應(yīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)。具體包括二氧化碳注入泵、萃取器、分離器、壓縮機、二氧化碳儲罐、冷水機等設(shè)備。由于萃

18、取過程在高壓下進行，所以對設(shè)備以及整個管路系統(tǒng)的耐壓性能要求較高，生產(chǎn)過程實現(xiàn)微機自動監(jiān)控，可以大大提高系統(tǒng)的安全可靠性，并降低運行成本。2.3.5 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的應(yīng)用超臨界CO2流體萃取技術(shù)目前已在沙棘油萃取分離、咖啡豆的脫咖啡因、煙草的脫尼古丁、開非香料的提取、啤酒花中有用成分的提取、以及從大豆中提取豆油和蛋黃的脫膽固醇等工業(yè)領(lǐng)域中有著探索性的應(yīng)用。2.3.6 超臨界CO2流體萃取的工業(yè)化應(yīng)用1995年內(nèi)蒙古宇航人高技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司建成全國最大的500L*2的超臨界CO2流體萃取裝置，并利用此裝置生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的沙棘油，憑借卓越品質(zhì)，長期暢銷于全球。3 超臨界CO2流體萃取技術(shù)

19、在枸杞籽生產(chǎn)中的應(yīng)用經(jīng)寧夏回族自治區(qū)測試中心、北京市營養(yǎng)源研究所分析室、國家糧食局西安油脂食品及飼料質(zhì)量監(jiān)督檢測測試中心、寧夏回族自治區(qū)出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫綜合技術(shù)中心等單位對我實習(xí)的單位寧夏杞鄉(xiāng)食品生物工程有限公司利用超臨界CO2流體萃取技術(shù)所生產(chǎn)的的枸杞籽油進行的檢測分析，得出如下指標(biāo)：3.1 枸杞(gu q)籽油的常規(guī)理化(lhu)指標(biāo)表1 枸杞籽油的常規(guī)(chnggu)理化指標(biāo)指標(biāo)序號理化指標(biāo)單位實測含量1得率%15.82水分及揮發(fā)物%0.33酸價mgKOH/g5.84過氧化值Meq/kg1.75碘價gI/100g148.26皂化價mgKOH/g190.47雜質(zhì)%0.038色澤羅維

20、朋比色法黃70、紅39加熱試驗280攝氏油色變淺、無折出物、有白煙刺激氣管10氣味滋味正常，無異味11比重=200.91912折光=201.4773.2 脂肪酸含量指標(biāo)表2 枸杞籽油的脂肪酸含量指標(biāo)序號成分單位實測含量1棕櫚酸%6.22硬脂酸%33油酸%19.14亞油酸%68.35亞麻酸%2.86花生烯酸%0.687棕櫚烯酸%0.48山崳酸%0.29-亞麻酸%3.810-亞麻酸%1.33.3 微量元素含量指標(biāo)表3 枸杞籽油的微量元素含量指標(biāo)序號元素名稱枸杞籽油實測含量序號元素名稱實測含量1鉀Ka5.421鋁Al5.62鈣Ga10.12鈦Ti0.013鎂Ma1.383鉻Cr3.014鈉Na10.

21、04鎳Ni0.015鐵Fe5.915錫Sn0.016硅Si0.886釩V0.0137鋅Zn1.657鉬Mo0.0523.4 生物(shngw)活性成分含量指標(biāo)表4 枸杞(gu q)籽油的生物活性成分(chng fn)含量指標(biāo)序號成分單位枸杞籽油實測含量1磷脂%0.242VEmg/100g273-胡蘿卜素Mg/100g2633.5 重金屬、有害物質(zhì)含量指標(biāo)表5 枸杞籽油的重金屬、有害物質(zhì)含量指標(biāo)序號項目單位枸杞籽油實測含量1銅mk/kg0.382鋁mk/kg未檢出3砷mk/kg0.0024黃曲霉素ug/kg未檢出3.6 超臨界CO2流體萃取枸杞籽油的工藝流程在利用超臨界CO2流體萃取枸杞籽油的生

22、產(chǎn)過程中，其主要工藝流程如下：1將枸杞籽干燥粉碎后裝入流體萃取釜中；2將超臨界狀態(tài)的CO2注入萃取釜，在溫度為4050、壓力為3040MPa，CO2流體的流速為810/min的條件下萃取2.54時；3將溶有枸杞籽油的CO2流體進入分離釜，通過調(diào)節(jié)溫度和壓力將枸杞籽油分離出來，CO2氣體經(jīng)壓縮后進入萃取釜循環(huán)使用。利用超臨界CO2流體萃取枸杞籽油的工藝流程如下圖所示：圖1 超臨界CO2萃取(cuq)基本(jbn)流程圖即：枸杞(gu q)籽檢驗粉碎篩分超臨界CO2流體加熱萃取萃余物分離過濾冷卻包裝（真空）取樣檢驗軟膠囊加工檢驗包裝入庫萃取所用的關(guān)鍵設(shè)備如下圖所示：圖2 超臨界CO2流體萃取設(shè)備圖

23、4 結(jié)果與討論1寧夏枸杞干果中一般含有籽2025%，枸杞籽中含油1318%。利用超臨界CO2流體萃取枸杞籽油具有工藝簡單、操作方便、避免有機溶劑殘留、縮短提取時間等優(yōu)點，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為15%左右，純度高，無溶劑殘留，尤其提高了枸杞籽油中-亞麻酸、-亞麻酸的含量。2我所實習(xí)(shx)的單位寧夏杞鄉(xiāng)食品生物工程(shn w n chn)有限公司，通過(tnggu)建立一套 HYPERLINK /xz/xz7/67433vrnqe.htm t _blank 超臨界 CO2流體萃取枸杞籽油的實驗流程，考察了 HYPERLINK /xz/xz4/38181qiam

24、q.htm t _blank 萃取 HYPERLINK /xz/xz7/60583todgl.htm t _blank 壓力、操作 HYPERLINK /xz/xz6/57852ramhh.htm t _blank 溫度、CO2流量及原料 HYPERLINK /xz/xz3/20032nssfq.htm t _blank 顆粒度等 HYPERLINK /xz/xz7/62858ydikl.htm t _blank 因素對枸杞籽油 HYPERLINK /xz/xz4/38184gmbei.htm t _blank 萃取率的影響，最終確定了較佳的萃取工藝條件為：壓力30 HYPERLINK /xz

25、/xz3/27314mvfhy.htm t _blank MPa，溫度3035，枸杞籽 HYPERLINK /xz/xz3/20026jlbbq.htm t _blank 顆粒4050目，CO2流量0.30.4 m3/h，在此條件下枸杞籽油萃取率最高。3存在的問題近幾年來，超臨界CO2流體萃取技術(shù)發(fā)展迅速，對國內(nèi)外科技發(fā)展提供強有力的基礎(chǔ)設(shè)施，促進國內(nèi)外經(jīng)濟發(fā)展。但由于超臨界CO2流體萃取的技術(shù)含量相當(dāng)高，在生產(chǎn)過程中對環(huán)境及其他條件要求較高，有些物系用此方法效果不如常規(guī)方法好，萃取率低。當(dāng)使用夾帶劑時，溶劑的使用量過高，二氧化碳不能夠被很好的回收利用；另外超臨界CO2流體萃取儀器很高，因此成本較高。結(jié) 論1超臨界CO2流體(lit)萃取應(yīng)用范圍(fnwi)十分廣泛，在醫(yī)藥工業(yè)中可用于中草藥有效成份(chng fn)的提取、熱敏性生物制品藥物的精制、以及脂質(zhì)類混合物的分離；在食品工業(yè)中，用于啤酒花、色素等的提取等；在香料工業(yè)中，用于天然及合成香料的精制；化學(xué)工業(yè)中混合物的分離等。2通過 HYPERLINK /xz/xz7/67433vrnqe.htm t _blank 超臨界 CO2流體萃取枸杞籽油實驗流程，最終確定了較佳的萃取工藝條件為：壓力30 HYPERLINK /xz/xz3/27314mvfhy.htm t _blank MPa，溫度3035，枸杞籽 HYPERLI