全 文 :广西轻工业
GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 化工与材料
2011年 7月
第 7期(总第 152期)
【作者简介】唐成志(1966-),男,广西灌阳人,南宁市轻工食品研究所工程师,研究方向:农副产品深加工。
【基金项目】南宁市科学技术局2009年科技项目资金支持(编号为200902014A)
山苍子[Litsea cubeba(Lour)Pers]属樟科木姜子属植物,
又名木姜子、毕呈茄,在中国约有 46种,是我国主要的林副特
产之一。
山苍子油是由山苍子果、皮、叶通过水蒸气蒸馏而得的精
油,它是天然产品,颜色呈棕黄色或淡黄色,有浓厚的柠檬香
味。山苍子油的主要成分为柠檬醛,含量一般为 60- 80%[1]。山
苍子油的主要用途用于分离柠檬醛,也可直接用作日用香精。
柠檬醛作为主香剂和调香剂在日用香精中大量使用,在食用香
精中也经常使用;广泛用于食品、医药、化妆品以及其它日用品
中。柠檬醛可合成α、β- 紫罗兰酮,紫罗兰酮广泛应用于化妆
品及香精中[2];同时α、β- 紫罗兰酮是人工合成 VA、VE、叶绿
醇的起始原料[3]。柠檬醛还可合成最名贵的香料——鸢尾酮。鸢
尾酮具有柔和的甜香,香气清新纯正,是国际上公认的高级香
料[4]。
分子蒸馏(Molecular Distillation.简称 MD)技术是国际
上一种新型的用于液 - 液分离或精制的高新技术,在国外已得
到较多应用。与常规分离提纯技术(如常规蒸馏)相比,分子蒸
馏具有浓缩效率高、质量稳定可靠、操作易规范化等优点。
本试验采用分子蒸馏法,使山苍子油中的柠檬醛在低温、
短时间内得以分离浓缩,从而得到浓度较高的柠檬醛产品。
1 材料与方法
1.1 仪器设备与试剂
仪器设备:Hand Way MD- S300 型分子蒸馏装置;
SP- 3420A气相色谱仪(北分瑞利集团公司)。
试剂:山苍子油(购于广西百色)。
1.2 样品处理
1.2.1 山苍子油预处理
由于原料是由水蒸汽蒸馏后经过简单的油水分离而得,难
免存在少量的水分和杂质。可静置去除上面的水分,再经 100
目滤网过滤去除原料中的其他杂质,以免堵塞和损坏分子蒸馏
设备。
1.2.2 一级蒸馏
为了除去残留水分等沸点较低的物质,本实验首先对原料
进行第一阶段蒸馏,在压力为 500Pa和冷凝面温度为 7℃的恒
定条件下,通过对柠檬醛的含量和收率测定来考察蒸馏温度对
重相馏分中柠檬醛含量和收率的影响。
1.2.3 二级分子蒸馏
以一级蒸馏后重相为原料进行二次蒸馏,在压力为 100Pa
和冷凝面温度为 7℃的恒定条件下,通过对柠檬醛的含量和收率
测定来考察蒸馏温度对重相馏分中柠檬醛含量和收率的影响。
1.2.4 三级分子蒸馏
以二级蒸馏后重相为原料进行三次蒸馏,在压力为 12Pa
和冷凝面温度为 7℃的恒定条件下,通过对柠檬醛的含量和收
率测定来考察蒸馏温度轻相馏分中柠檬醛含量和收率的影响。
1.3 检测分析方法
柠檬醛含量的测定按 GBT 11424- 2008山苍子(精)油的
要求进行:
柠檬醛的收率(%)=馏出(余)物收率×(柠檬醛质量分数
/原料的醛质量分数)×100
2 结果与讨论
2.1 柠檬醛含量测定(气相色谱法)
2.1.1 操作条件
(1)柱:毛细管柱长 30m,内径约 0.25mm;
(2)固定相:聚乙二醇;
(3)膜厚:0.25μm;
(4)色谱炉温度:线性程序升温从 70℃~250℃,速率 2℃
/min;
(5)进样口温度:250℃;
(6)检测器温度:250℃;
(7)检测器:火焰离子化检测器;
(8)载气:氮气;
(9)载气流速:1mL/min;
(10)进样量:约 0.2μL;
(11)分流比:1/60。
山苍子油分子蒸馏纯化的中试工艺研究
唐成志,徐廷建,王 春,廖洁明
(南宁市轻工食品研究所,广西 南宁 530031)
【摘 要】 利用分子蒸馏技术,对山苍子油中的柠檬醛进行三级纯化蒸馏,研究蒸馏参数对柠檬醛的纯度和收率的影响。确
定了最佳中试工艺条件为:在预热温度55℃和冷凝面温度为7℃,进料速率为25Kg/h以及刮膜转速为300r/m in的条件下,一、
二、三级蒸馏的最佳蒸馏温度和压力分别为55℃、500Pa,50℃、1 0Pa和55℃、12Pa。在此工艺条件下,柠檬醛含量由原油中的
71.59%提高到92.71%,柠檬醛收率在80%以上。
【关键词】 分子蒸馏;山苍子油;柠檬醛;中试
【中图分类号】TQ 654【文献标识码】 A 【文章编号】 1003- 2673(2011)07-24-02
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2.1.2 原油及精油的GC 分析结果
图1 山苍子油(原油)的GC 谱图
图2 山苍子精油的GC 谱图
将山苍子原油和在最佳工艺条件下得到的山苍子精油分
别进行 GC分析,如图 1、2所示,柠檬醛在Ⅲ级蒸馏的轻相馏
分中的富集效果较好,GC(归一法)测得柠檬醛的相对含量为
92.71%;为淡黄色的澄清透明液体。而山苍子原油中柠檬醛的
相对含量为 71.59%。
2.2 蒸馏温度的影响分析
蒸馏温度是影响分子蒸馏过程的一个重要因素,本实验在
进料速率 25Kg/h,刮膜转速 300r/min,冷却温度 7℃,Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ级压力分别为 500 Pa、100Pa、12Pa的条件下,研究了蒸馏
温度对馏分中柠檬醛含量和收率的影响。
2.2.1Ⅰ级蒸馏温度的影响分析
Ⅰ级蒸馏为粗蒸馏,主要去除物料中的空气、水分和极易
挥发的组分,重相进入下一级继续蒸馏。如图 3所示,随着蒸馏
温度的升高,原料中的空气、水分和极易挥发的组分被不断蒸
馏出去,当温度升至 55℃时,柠檬醛收率下降较快。所以Ⅰ级
蒸馏温度以 55℃为宜。
图3 Ⅰ级蒸馏温度对重相中柠檬醛含量和收率的影响
2.2.2Ⅱ级蒸馏温度的影响分析
图4 Ⅱ级蒸馏温度对重相中柠檬醛含量和收率的影响
Ⅱ级蒸馏主要是为了去除物料中的轻相组分,重相组分继
续进入下一级蒸馏。如图 4所示,随着蒸馏温度的不断升高,物
料中的轻相组分被不断蒸出,重相中柠檬醛的含量不断增加、
而收率则不断降低,当蒸馏温度升至 50℃时,重相馏分中的柠
檬醛含量升高较快、而收率则急剧下降。所以,Ⅱ级蒸馏温度以
50℃为宜。
2.2.3 Ⅲ级蒸馏温度的影响分析
Ⅲ级蒸馏主要是去除物料中的重相组分,轻相馏分则为最
终产品,重相馏分和Ⅱ级蒸馏的轻相馏分可作为次级产品出
售。如图 5所示,温度在 55℃时,随着温度的升高,原料中的轻
组分被蒸馏出去的比例不断增大,轻相中柠檬醛含量不断下
降,而柠檬醛收率相应升高不明显。此外,蒸馏温度过高会使轻
相馏分的颜色加深黏度变大。由图 5可知,Ⅲ级蒸馏温度为
55℃较为适合,此时柠檬醛的收率为 81.96%。
图5 Ⅲ级蒸馏温度对轻相中柠檬醛含量和收率的影响
2.3 进料速率的影响分析
本研究在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级蒸馏温度分别为 55℃、50℃、55℃和
刮膜转速 300r/min的条件下,考察了进料速率对柠檬醛含量
和收率的影响,结果如图 6所示。随着进料速率的增加,柠檬醛
含量和收率均有所降低,当进料速率达到 25Kg/h以后,柠檬醛
含量和收率急剧下降。所以,为保证生产效率和质量,我们选取
的进料速率为 25Kg/h,此时柠檬醛的收率为 80.02%。
图6 进料速率对柠檬醛含量和收率的影响
3 结论
采用分子蒸馏技术,通过分子蒸馏对山苍子油纯化的最佳
中试工艺条件为:在预热温度 55℃和冷凝面温度为 7℃,进料
速率为 25Kg/h以及刮膜转速为 300r/min的条件下,一、二、三
级蒸馏的最佳蒸馏温度和压力分别为 55℃、500Pa,50℃、
100Pa和 55℃、12Pa。在此工艺条件下,柠檬醛含量由原油中
的 71.59%提高到 92.71%,柠檬醛收率在 80%以上。
参考文献
[1]黄敏,钟振声.分子蒸馏纯化天然香料山苍子油[J].食品科技,200,(8).
[2]任维衡,罗冬冬,王方舟.用同苍子油合成紫罗兰酮的厂家[J].中南民
族学院学报(自然科学版),1994,(2).
[3]蒋淇忠,徐俊,马紫峰等.脱氢芳樟醇合成柠檬醛[J].高校化学工程学
报,2002,(2).
[4]刘晓庚,陈梅梅,熊友发等.鸢尾酮的合成研究[J].香料香精化妆品,
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