本發(fā)明屬于香精香料提取技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種從煙草花朵中提取具有煙花特征香的香料的方法。
背景技術(shù)：
煙草屬于茄科(Solanaceae)煙草屬(Nicotiana)。目前世界上已發(fā)現(xiàn)的煙屬植物有66種。但被人們廣為栽培的只有兩個種，即普通煙草(N.Tabacum L.)和黃花煙草(N.rustica L.)，普通煙草也稱紅花煙草，如烤煙、白肋煙、香料煙、馬里蘭煙等，黃花煙則屬黃花煙草。煙草喜溫暖、向陽環(huán)境，不耐寒，較耐熱。喜肥沃、深厚、排水良好的土壤。
煙花為煙樹頂端摘棄的花朵和采摘完煙葉后繼續(xù)生長的花朵，目前屬于煙葉種植過程中的廢棄物。但煙草花蕾和煙葉一樣含有豐富的香料物質(zhì)，是天然植物利源之一。因而可以利用廢棄的煙草花蕾進行香精香料的提取。許春平等以CO2超臨界萃取法提取了烤煙煙草花蕾中的揮發(fā)性成分，通過同時蒸餾萃取法對萃取物進行前處理，并采用內(nèi)標(biāo)法利用GC～MS對其揮發(fā)性成分進行了定性定量分析。結(jié)果表明，經(jīng)過萃取的烤煙花蕾揮發(fā)性成分中一共含有53種化合物，在這些成分中，比例最高的是醇類，醇類化合物對煙草香氣和吃味有一定作用。另外還有酯類、萜烯類、酮類、酸類、醛類和烷烴類等多種化合物。
CN 90107606.6、“從煙草花蕾提取香膏的工藝”公開了一種從煙草花蕾提取香膏的工藝，它是將花蕾陰干、用酒精預(yù)處理后，用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的母液常壓、中溫，高溫、高壓兩步萃取。萃取液過濾、濃縮、加香得香膏。萃渣加蒸餾水萃取兩次，母液返回作萃取劑。本發(fā)明酒精耗量0.25～0.27噸/噸，提取率達50～55％，成本低。
CN 201410089080.2、“通過美拉德反應(yīng)法以煙草花蕾為原料制備煙用香料的方法”公開了一種通過美拉德反應(yīng)法以煙草花蕾為原料制備煙用香料的方法，重量份以g計、體積份以ml計，稱取10重量份煙草花蕾，然后加入5±0.3重量份葡萄糖、3±0.2重量份天冬氨酸、200±10體積份丙二醇、200±10體積份水、0.2±0.01重量份三氯化鐵，調(diào)節(jié)溶液pH，使其最終pH為6.5±0.3，攪拌加熱回流反應(yīng)3h±10min，冷卻后，減壓濃縮為流動狀膏體，即得煙用香料。
CN 201510630839.8、“一種以重慶奉節(jié)云煙87花蕾為原料提取精油的工藝及應(yīng)用”公開了一種以重慶奉節(jié)云煙87花蕾為原料提取精油的工藝及應(yīng)用，其制備方法為：將粉碎后的重慶奉節(jié)云煙87花蕾按料液比1：10～1：30加入蒸餾水后，按煙草花蕾質(zhì)量的2％～10％加入纖維素酶，按總質(zhì)量的5％～25％加入氯化鈉后，超聲處理10～40min，然后采用水蒸氣蒸餾2～6h制備花蕾精油。
超臨界萃取技術(shù)為利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體有特殊增加溶解能力的特性而發(fā)展起來的一種較新型的萃取分離技術(shù)，有選擇性地把極性、沸點、分子量大小不同的成分依次萃取出來，然后通過減壓、升溫的方法將超臨界流體變成普通氣體，從而使溶解在流體中的溶質(zhì)因超臨界流體密度下降而溶解能力降低被析出來，達到分離萃取的目的。這種技術(shù)具有提取效率高、不破壞熱敏性成分、無溶劑殘留等多種優(yōu)點，不足之處是在分離復(fù)雜混合物及單體香料方面有著很大的不足，為了實現(xiàn)更好的分離效果，通常需要和其它分離工藝共同作業(yè)。
分子蒸餾技術(shù)是一種新型的高真空度下進行的液液分離技術(shù)，利用不同物質(zhì)分子自由程的不同而實現(xiàn)化合物的分離，能夠在低于物質(zhì)沸點的溫度下實現(xiàn)蒸餾，它比普通蒸餾技術(shù)所用的溫度更低、受熱時間更短、壓力更小、真空度更好，且具有分離過程中無沸騰、無鼓泡現(xiàn)象等優(yōu)點，加之其組分在蒸餾前后性質(zhì)不變而且成分也不會發(fā)生很大變化，因此它的分離效果好、產(chǎn)品質(zhì)量佳，特別適用于高沸點、高粘度、熱敏性及易氧化天然產(chǎn)物的分離。目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油化工、天然香料等領(lǐng)域。
本申請人研制出一種利用超臨界萃取技術(shù)與分子蒸餾技術(shù)，從煙草花蕾中提取出具有煙花特征香的香料的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
[要解決的技術(shù)問題]
本發(fā)明的目的是提供一種從煙草花朵中提取具有煙花特征香的香料的方法。
[技術(shù)方案]
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明涉及一種從煙草花朵中提取具有煙花特征香的香料的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)原料預(yù)處理造粒
煙花原料洗凈后粉碎，測定其含水率，然后向煙花原料中添加純水調(diào)整其含水率，再進行擠壓造粒，得到煙花顆粒；
(2)超臨界CO2流體萃取
將步驟(1)得到的煙花顆粒進行超臨界CO2流體萃取，萃取系統(tǒng)中的分離釜1得到油樹脂，分離釜2得到精油，收集油樹脂和精油并混合均勻，得到油樹脂與精油的混合物；
(3)分子蒸餾分離
將步驟(2)得到的油樹脂與精油的混合物在分子蒸餾設(shè)備中進行蒸餾，首先于80℃分離出溶劑和一些易揮發(fā)的輕組分，再將蒸餾剩余物于100℃下滴入，制得二級產(chǎn)物及重組分，最后將蒸餾剩余物在120℃下滴入，制得三級產(chǎn)物及重組分；
(4)復(fù)配
將步驟(3)得到的二級產(chǎn)物和三級產(chǎn)物進行復(fù)配，得到具有煙花特征香的香料。
根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，在步驟(1)中，向煙花原料中添加純水使其含水率達到14～15％。
根據(jù)本發(fā)明的另一種具體實施方式，在步驟(1)中，所述煙花顆粒的粒徑為60目。
根據(jù)本發(fā)明的另一種具體實施方式，在步驟(2)中，所述的超臨界CO2流體萃取的條件為：萃取釜的萃取壓力為34MPa、萃取溫度42～45℃，萃取時間1.5h。
根據(jù)本發(fā)明的另一種具體實施方式，在步驟(2)中，分離釜1的壓力為12MPa，溫度為32～35℃。
根據(jù)本發(fā)明的另一種具體實施方式，在步驟(2)中，分離釜2的壓力為7.3MPa、溫度為22～25℃；分離釜3的壓力為5.5MPa、溫度為22～25℃。
根據(jù)本發(fā)明的另一種具體實施方式，在步驟(3)中，所述的分子蒸餾的條件為：壓力1.0～3.0Pa(1.0×10-3～3.0×10-3mbar)，流速60～70mL/h，攪拌速度260r/min，冷卻溫度30～60℃，反應(yīng)溫度80～120℃。
下面將更詳細地描述本發(fā)明。
本發(fā)明涉及一種從煙草花朵中提取具有煙花特征香的香料的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)原料預(yù)處理造粒
煙花原料洗凈后粉碎，測定其含水率，然后向煙花原料中添加純水調(diào)整其含水率，使其含水率達到14～15％，再將煙花原料進行擠壓造粒，使得煙花顆粒的粒徑為60目，得到造粒煙花物。
本發(fā)明使用的煙草花原料可以是任何品種的煙花，例如烤煙花蕾或白肋煙花蕾。
常規(guī)的對煙草花蕾原料的預(yù)處理通常包括洗凈花蕾并烘干再進行粉碎，但本發(fā)明方法沒有采用這一常規(guī)處理方法，而是為了提高煙草花的含水率而向其中添加純水，使其含水率達到14～15％。之所以增加煙草花的含水率，是為了實現(xiàn)造粒成型效果。而其含水率達到14～15％這一范圍，是因為如果含水率低于這一范圍，會造成造粒不完全，造成較多粉末存在；如果含水率高于15％，又會造成造粒不成形，呈現(xiàn)漿糊狀。
含水率達到14～15％的煙草花原料接著進行造粒，使顆粒的粒徑達到60目。造粒的目的是提升超臨界萃取時堆密度，增加單批次投料量。
本發(fā)明方法中使用的擠壓造粒機是本技術(shù)領(lǐng)域常用的設(shè)備，例如由江陰市新友機械制造有限公司生產(chǎn)銷售的雙螺桿擠壓造粒機S～100。
(2)超臨界CO2流體萃取
將步驟(1)得到的造粒煙花物進行超臨界CO2流體萃取，所述的超臨界CO2流體萃取的條件為：萃取釜的萃取壓力為34MPa、萃取溫度42～45℃，整個萃取步驟的萃取時間為1.5h。
在上述萃取壓力和萃取溫度條件下，CO2呈液體，粘度低，具有較好的滲透性、擴散性，密度高，具有較強的溶解能力，經(jīng)本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，這個條件下的流體的溶解力相當(dāng)于丙酮和二氯甲烷溶解性，能充分溶解和萃取出煙花中精油及油樹脂等致香物質(zhì)。
分離釜1的壓力為12MPa，溫度為32～35℃，分離釜1得到油樹脂。分離釜1的壓力和溫度之所以如此設(shè)定，是因為此工藝條件下，油樹脂能完全被分離釜1收集。
分離釜2的壓力為7.3MPa、溫度為22～25℃，分離釜2得到精油。分離釜2的壓力和溫度之所以如此設(shè)定，是因為此工藝條件下，精油能完全被分離釜2收集。
分離釜3的壓力為5.5MPa、溫度為22～25℃。此分離釜的壓力和溫度如此設(shè)定，是分離回收原料中的水分，以便CO2氣體回收再利用，此分離釜用于收集原料中水分。
然后收集分離釜1得到的油樹脂和分離釜2得到的精油并混合均勻，得到油樹脂與精油的混合物。
本發(fā)明方法使用的超臨界CO2流體萃取設(shè)備是本技術(shù)領(lǐng)域的常用設(shè)備，可在市場上購買得到，例如是由南通睿智超臨界科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)銷售的HBSFE330-50-15PLC超臨界CO2流體萃取設(shè)備。
(3)分子蒸餾分離
將步驟(2)得到的油樹脂與精油的混合物在分子蒸餾設(shè)備中進行蒸餾，分子蒸餾的條件為：壓力1.0～3.0Pa(1.0×10-3～3.0×10-3mbar)，流速60～70mL/h，攪拌速度260r/min，冷卻溫度30～60℃，反應(yīng)溫度80～120℃。
流速設(shè)定為60～70mL/h，是為了保證物料刮膜成型，保證分離效果。如果流速低于60mL/h，會造成掛壁局部溫度過高；如果流速高于70mL/h，則會流速過快，無法達到分離效果。
冷卻溫度設(shè)定為30～60℃，是為了保證致香物質(zhì)冷卻收集。如果溫度低于30℃，會由于局部過冷導(dǎo)致物料固化，堵塞管路；如果溫度高于60℃，則會無法達到最佳冷卻收集效果。
反應(yīng)溫度設(shè)定為80～120℃，在不同溫度下得到不同的產(chǎn)物。首先于80℃分離出溶劑和一些易揮發(fā)的輕組分，再將蒸餾剩余物于100℃下滴入，制得二級產(chǎn)物及重組分，最后將蒸餾剩余物在120℃下滴入，制得三級產(chǎn)物及重組分。
分子蒸餾設(shè)備在高真空下操作，降低了精餾溫度，有效地保護了煙花萃取物的致香成分。用分子蒸餾設(shè)備處理煙花萃取物可以有效地分離和富集煙花中的有效致香成分。分離后的產(chǎn)品在性狀、溶解性方面都較原有粗油(在本發(fā)明中例如是油樹脂和精油)有明顯的改善，更利于加香使用。分離后的重組分中有效成分很少，且香料感官評價負面影響太多，不能直接使用。
本發(fā)明方法使用的分子蒸餾設(shè)備本技術(shù)領(lǐng)域的常用設(shè)備，可以在市場上購買得到，例如是由德國VTA公司生產(chǎn)銷售的VK70～6型中試型薄膜蒸發(fā)和短程/分子蒸餾設(shè)備。
(4)復(fù)配
將步驟(3)得到的二級產(chǎn)物和三級產(chǎn)物進行復(fù)配，得到具有煙花特征香的香料。
最終得到的具有煙花特征香的香料可以單支煙50ppm添加量添加到卷煙中。
對得到的香料進行折光指數(shù)、相對密度和酸值的測定。折光指數(shù)是測量成品的一致性的最理想指標(biāo)。
根據(jù)GBT 14454.4-2008《香料折光指數(shù)的測定》，采用折光儀，純水等材料、在恒溫25℃條件下測定香料的折光指數(shù)。
根據(jù)GB/T 11540-2008《香料相對密度的測定》，采用電子密度儀，在恒溫25℃條件下測定香料的相對密度。
根據(jù)GBT 14455.5-2008《香料酸值或含酸量的測定》，采用皂化瓶、滴管、分析天平、乙醇、氫氧化鉀等，在恒溫25℃條件下測定香料的酸值。
由測定結(jié)果可以看出，本發(fā)明產(chǎn)物具有優(yōu)雅煙草甜香、品質(zhì)狀態(tài)穩(wěn)定，香氣風(fēng)格突出等優(yōu)點，相比其他工藝所得精油類產(chǎn)品，產(chǎn)品純凈度及適用性更為廣泛，品質(zhì)更穩(wěn)定，香氣突出。
[有益效果]
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)根據(jù)本發(fā)明方法制備的具有煙花特征香的香料，能增加煙草本香，花香，甜香，香氣細膩濃郁，口感好，無殘留；
(2)由于使用了超臨界CO2流體萃取法加分子蒸餾法的組合技術(shù)，其對香味物質(zhì)的萃取精制選擇性良好，物理化學(xué)穩(wěn)定性高，操作簡便，無溶劑引入，能夠最大限度地保留煙花本香物質(zhì)；
(3)本方法工業(yè)化實現(xiàn)便捷可行。通過工業(yè)化設(shè)備如擠壓造粒機、超臨界萃取設(shè)備、分子蒸餾設(shè)備實現(xiàn)產(chǎn)品工業(yè)化，設(shè)備運營穩(wěn)定，工藝步驟簡便，工藝參數(shù)可控，工藝路線適合工業(yè)化推行。
【具體實施方式】
通過下述實施例將能更詳細地說明本發(fā)明。
實施例1：本發(fā)明的具有煙花特征香的香料的提取
該實施例的實施步驟如下：
(1)原料預(yù)處理造粒
煙花原料洗凈后粉碎，測定其含水率，然后向煙花原料中添加純水調(diào)整其含水率，使其含水率達到14％，再利用擠壓造粒機將煙花原料擠壓造粒，使得煙花顆粒的粒徑為60目，得到5kg造粒煙花物；
(2)超臨界CO2流體萃取
將步驟(1)得到的造粒煙花物進行超臨界CO2流體萃取，所述的超臨界CO2流體萃取的條件為：萃取釜的萃取壓力為34MPa、萃取溫度42℃，整個萃取流程時間為1.5h；分離釜1的壓力為12MPa，溫度為32℃；分離釜2的壓力為7.3MPa、溫度為25℃；分離釜3的壓力為5.5MPa、溫度為25℃；
萃取系統(tǒng)中的分離釜1得到油樹脂，分離釜2得到精油，收集油樹脂和精油并混合均勻，得到油樹脂與精油的混合物共525g；
(3)分子蒸餾分離
將步驟(2)得到的油樹脂與精油的混合物在分子蒸餾設(shè)備中進行蒸餾，分子蒸餾的條件為：壓力1.0～3.0Pa(1.0×10-3～3.0×10-3mbar)，流速60～70mL/h，攪拌速度260r/min，冷卻溫度30～60℃，反應(yīng)溫度80～120℃；
首先于80℃分離出溶劑和一些易揮發(fā)的輕組分，再將蒸餾剩余物于100℃下滴入，制得二級產(chǎn)物及重組分，最后將蒸餾剩余物在120℃下滴入，制得三級產(chǎn)物及重組分；
(4)復(fù)配
將步驟(3)得到的二級產(chǎn)物和三級產(chǎn)物進行復(fù)配，得到具有煙花特征香的香料。
(4)產(chǎn)物復(fù)配
將步驟(3)得到的二級產(chǎn)物和三級產(chǎn)物進行復(fù)配，得到具有煙花特征香的香料325g。
根據(jù)說明書中描述的測定方法對產(chǎn)物進行測定，得到產(chǎn)物煙花香料的折光率是1.5024，相對密度是0.9585，酸值(mgKOH/g)在43.2。
實施例2：本發(fā)明的具有煙花特征香的香料的提取
該實施例的實施步驟如下：
(1)原料預(yù)處理造粒
煙花原料洗凈后粉碎，測定其含水率，然后向煙花原料中添加純水調(diào)整其含水率，使其含水率達到15％，再利用擠壓造粒將煙花原料擠壓造粒，使得煙花顆粒的粒徑為60目，得到造粒煙花物5kg；
(2)超臨界CO2流體萃取
將步驟(1)得到的造粒煙花物進行超臨界CO2流體萃取，所述的超臨界CO2流體萃取的條件為：萃取釜的萃取壓力為34MPa、萃取溫度45℃，整個萃取流程時間1.5h；分離釜1的壓力為12MPa，溫度為35℃；分離釜2的壓力為7.3MPa、溫度為22℃；分離釜3的壓力為5.5MPa、溫度為22℃；
萃取系統(tǒng)中的分離釜1得到油樹脂，分離釜2得到精油，收集油樹脂和精油并混合均勻，得到油樹脂與精油的混合物共531g；
(3)分子蒸餾分離
將步驟(2)得到的油樹脂與精油的混合物在分子蒸餾設(shè)備中進行蒸餾，分子蒸餾的條件為：壓力1.0～3.0Pa(1.0×10-3～3.0×10-3mbar)，流速60～70mL/h，攪拌速度260r/min，冷卻溫度30～60℃，反應(yīng)溫度80～120℃；
首先于80℃分離出溶劑和一些易揮發(fā)的輕組分，再將蒸餾剩余物于100℃下滴入，制得二級產(chǎn)物及重組分，最后將蒸餾剩余物在120℃下滴入，制得三級產(chǎn)物及重組分；
(4)復(fù)配
將步驟(3)得到的二級產(chǎn)物和三級產(chǎn)物進行復(fù)配，得到具有煙花特征香的香料328g。
根據(jù)說明書中描述的測定方法對產(chǎn)物進行測定，得到產(chǎn)物煙花香料的折光率是1.5074，相對密度是0.9565，酸值(mgKOH/g)在43.5。