本發(fā)明涉及一種超臨界萃取方法及裝置，特別是涉及一種降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法及裝置。
背景技術(shù)：
酸價(jià)是油脂中游離脂肪酸含量的標(biāo)志，尤其在食用油如花生油、大豆油等產(chǎn)品中是衡量毛油和精油品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在油脂生產(chǎn)的條件下，酸價(jià)可作為水解程度的指標(biāo)，在其保藏的條件下，則可作為酸敗的指標(biāo)。酸價(jià)越小，說(shuō)明油脂質(zhì)量越好，新鮮度和精煉程度越好。油脂酸價(jià)的大小取決于油料的質(zhì)量、種籽的不成熟性，種籽的破損性等，尤其在高水分條件下，對(duì)油脂保存十分不利，這樣會(huì)使得游離酸含量升高，并降低了油脂的質(zhì)量，使油脂的食用品質(zhì)惡化。在一般情況下，酸價(jià)和過(guò)氧化值略有升高不會(huì)對(duì)人體的健康產(chǎn)生損害。但如果酸價(jià)過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致人體腸胃不適、腹瀉并損害肝臟。
現(xiàn)有技術(shù)中，油脂精煉生產(chǎn)中多采用堿煉法脫酸，即根據(jù)油脂的酸價(jià)確定燒堿的添加量，利用兩者之前的皂化反應(yīng)形成不溶于油的鈉皂，之后通過(guò)離心過(guò)濾、水洗等方法去除皂化物，最終獲得合格的油脂。該法降低酸價(jià)效果好，可適宜于各種油脂的精煉，在脫酸過(guò)程中還可以吸附其它雜質(zhì)形成皂腳與油脂分離，具有脫酸、脫膠、脫固雜、脫色等綜合作用。但同時(shí)該法具有許多弊端：在堿煉過(guò)程中，中性油皂化及皂腳中夾帶油，造成精煉損耗較高；耗堿，堿煉后水洗產(chǎn)生廢水污染環(huán)境；耗用輔助劑，從副產(chǎn)品皂腳回收脂肪酸時(shí)，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的加工環(huán)節(jié)；特別是用于高酸值毛油精煉時(shí)，油脂練耗大，經(jīng)濟(jì)效果欠佳。
對(duì)于價(jià)格較高的作物如花椒、八角等來(lái)說(shuō)，其提取物中也會(huì)含有一定量的脂肪類成分，若是原料或成品保存不當(dāng)，同樣會(huì)發(fā)生酸價(jià)超標(biāo)的問(wèn)題。由于此類提取物多為成分復(fù)雜的混合物，其中的某些功效成分在堿性條件下并不穩(wěn)定，若采用堿煉法脫酸，容易造成提取物中有效成分含量的降低；同時(shí)該法在皂化過(guò)程中會(huì)吸附部分產(chǎn)品，損耗過(guò)大。因此，對(duì)于此類價(jià)格高昂的提取物產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，堿煉法脫酸并不適用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法及裝置的技術(shù)方案，并通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提供一種降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法，包括以下步驟：
a、用高壓往復(fù)泵將二氧化碳儲(chǔ)罐內(nèi)的液態(tài)二氧化碳抽出并打入萃取罐內(nèi)，用液體物料補(bǔ)充裝置將待提取物料打入萃取罐內(nèi)，將萃取壓力、溫度調(diào)節(jié)至12-20mpa、40-55℃，萃取4-6h；
b、萃取過(guò)程中，將萃取罐出來(lái)的二氧化碳導(dǎo)入加熱器內(nèi)加熱，此時(shí)的二氧化碳中溶解有精油及游離脂肪酸；
c、將加熱器出來(lái)的加熱后的二氧化碳導(dǎo)入精餾塔內(nèi)，將精餾壓力、溫度調(diào)節(jié)至12-18mpa、40-55℃，精餾至萃取結(jié)束，二氧化碳在精餾塔流動(dòng)過(guò)程中，重組分游離脂肪酸不斷掉落在精餾塔內(nèi)并逐級(jí)沉積，而輕組分精油則跟隨二氧化碳匯集在精餾塔頂部；
d、精餾過(guò)程中，將精餾塔頂部出來(lái)的二氧化碳、輕組分精油導(dǎo)入分離罐，將分離壓力、溫度調(diào)節(jié)至4.5-7.5mpa、30-55℃，分離至精餾結(jié)束，即萃取、精餾、分離同步進(jìn)行；
e、從萃取罐下端放料口收集重組分物質(zhì)，從精餾塔各級(jí)放料口收集游離脂肪酸，從分離罐下端放料口收集精油。
現(xiàn)有技術(shù)中的超臨界二氧化碳萃取方法，只利用超臨界狀態(tài)二氧化碳高溶解能力的性質(zhì)對(duì)原料進(jìn)行全組分提取。而超臨界狀態(tài)的二氧化碳在不同壓力和溫度下極性不同，根據(jù)相似相溶原理，其在特定條件下對(duì)某一物質(zhì)的溶解能力也不同。本發(fā)明的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法以此原理為依據(jù)，單純利用二氧化碳來(lái)達(dá)到分離提純的目的，無(wú)需添加其他化學(xué)物質(zhì)，在有效降低提取物酸價(jià)的基礎(chǔ)上，不破壞提取物的有效組分，提高產(chǎn)出率。
本發(fā)明還提供一種適用于上述萃取方法的裝置，包括二氧化碳儲(chǔ)罐、高壓往復(fù)泵、液體物料補(bǔ)充裝置、夾套式萃取罐、列管式加熱器、夾套式精餾塔、以及夾套式分離罐；所述二氧化碳儲(chǔ)罐的二氧化碳出口經(jīng)過(guò)所述高壓往復(fù)泵與所述萃取罐底部的二氧化碳入口連通，所述萃取罐頂部的提取物出口與所述加熱器頂部的提取物入口連通，所述加熱器下端的提取物出口與所述精餾塔底部的提取物入口連通，所述精餾塔頂部的提取物出口與所述分離罐上部側(cè)面的提取物入口連通，所述液體物料補(bǔ)充裝置的物料出口與所述萃取罐底部的物料入口連通。
所述萃取罐、加熱器、精餾塔、分離罐均為夾套式結(jié)構(gòu)，其外腔與內(nèi)腔之間的夾層可流通蒸汽，內(nèi)腔可流通物料及溶劑。所述精餾塔優(yōu)選為三級(jí)精餾塔。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1、單純利用二氧化碳降低提取物的酸價(jià)，不添加燒堿等其他物質(zhì)，且整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在隔絕空氣、低溫的條件下進(jìn)行，避免了提取物中有效物質(zhì)的破壞，最大限度的保留了提取物的有效成分；
2、酸價(jià)降低效果好，可降至1.0mgkoh/g以下；
3、產(chǎn)品出率高，損耗率可以控制在2%以內(nèi)，可以適用于絕大部分液體物料；
4、生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能環(huán)保，不會(huì)產(chǎn)生廢水等污染；
5、引入液體物料補(bǔ)充裝置，可以連續(xù)處理物料，無(wú)需開(kāi)卸萃取罐裝卸料，生產(chǎn)效率大幅提高。
本發(fā)明還可以通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)一步優(yōu)化。
優(yōu)選的，本發(fā)明的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法還包括以下步驟：
f、將分離罐出來(lái)的氣態(tài)二氧化碳導(dǎo)入冷凝器內(nèi)列管外部；用制冷機(jī)組將循環(huán)水冷凍，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入冷凝器列管內(nèi)部，用冷凝器列管內(nèi)部的冷凍循環(huán)水將冷凝器列管外部的氣體二氧化碳降溫冷凝至液態(tài)；
g、將冷凝得到的液態(tài)二氧化碳導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐內(nèi)腔，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐內(nèi)腔與外腔之間的夾層內(nèi)，用二氧化碳儲(chǔ)罐內(nèi)腔與外腔之間夾層內(nèi)的冷凍循環(huán)水將二氧化碳儲(chǔ)罐內(nèi)腔內(nèi)的液態(tài)二氧化碳的溫度保持在10~15℃。
相應(yīng)的，適用于上述萃取方法的裝置還包括制冷機(jī)組、以及列管式冷凝器；所述二氧化碳儲(chǔ)罐為夾套式結(jié)構(gòu)；所述制冷機(jī)組的冷凍水出口與所述冷凝器的冷凍水入口連通，所述冷凝器的冷凍水出口和/或所述制冷機(jī)組的冷凍水出口與所述二氧化碳儲(chǔ)罐的冷凍水入口連通，所述冷凝器的液態(tài)二氧化碳出口與所述二氧化碳儲(chǔ)罐的二氧化碳入口連通，所述分離罐頂部的氣體出口與所述冷凝器的二氧化碳入口連通。
由此，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)利用。
優(yōu)選的，本發(fā)明的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法還包括以下步驟：h、萃取結(jié)束后，不開(kāi)卸萃取罐，直接用液體物料補(bǔ)充裝置將下一批待提取物料打入萃取罐內(nèi)。
優(yōu)選的，所述液體物料補(bǔ)充裝置包括補(bǔ)油泵、單向閥、以及物料儲(chǔ)罐；所述物料儲(chǔ)罐的出口與所述補(bǔ)油泵的入口連通，所述補(bǔ)油泵的出口通過(guò)所述單向閥與所述萃取罐底部的物料入口連通。將待提取物料注入物料儲(chǔ)罐，補(bǔ)油泵將物料儲(chǔ)罐中的待提取物料經(jīng)由單向閥泵入萃取罐內(nèi)。
裝料過(guò)程無(wú)需開(kāi)卸萃取罐，如此，可以快速的連續(xù)處理待提取物料，生產(chǎn)效率大幅提高。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記：1-高壓往復(fù)泵；2-二氧化碳儲(chǔ)罐；3-冷凝器；4-制冷機(jī)組；5-液體物料補(bǔ)充裝置；6-萃取罐；7-加熱器；8-精餾塔；9-分離罐。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法和裝置適用于絕大部分液體物料，下面以花椒油、八角茴香油、孜然油為例，結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例一：
如圖1所示，本實(shí)施例的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取裝置，包括制冷機(jī)組4、列管式冷凝器3、夾套式二氧化碳儲(chǔ)罐2、高壓往復(fù)泵1、液體物料補(bǔ)充裝置5、夾套式萃取罐6、列管式加熱器7、夾套式精餾塔8、以及夾套式分離罐9。所述液體物料補(bǔ)充裝置5包括補(bǔ)油泵、單向閥、以及物料儲(chǔ)罐。所述精餾塔8為三級(jí)精餾塔。
所述制冷機(jī)組4的冷凍水出口與所述冷凝器3的冷凍水入口連通，所述冷凝器3的冷凍水出口與所述二氧化碳儲(chǔ)罐的2冷凍水入口連通，所述冷凝器3的液態(tài)二氧化碳出口與所述二氧化碳儲(chǔ)罐2的二氧化碳入口連通，所述二氧化碳儲(chǔ)罐2的二氧化碳出口經(jīng)過(guò)所述高壓往復(fù)泵1與所述萃取罐2底部的二氧化碳入口連通，所述萃取罐2頂部的提取物出口與所述加熱器7頂部的提取物入口連通，所述加熱器7下端的提取物出口與所述精餾塔8底部的提取物入口連通，所述精餾塔8頂部的提取物出口與所述分離罐9上部側(cè)面的提取物入口連通，所述分離罐9頂部的氣體出口與所述冷凝器3的二氧化碳入口連通。所述物料儲(chǔ)罐的出口與所述補(bǔ)油泵的入口連通，所述補(bǔ)油泵的出口通過(guò)所述單向閥與所述萃取罐6底部的物料入口連通。
本實(shí)施例的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法包括以下步驟：
a、用高壓往復(fù)泵1將二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)的液態(tài)二氧化碳抽出打入萃取罐6內(nèi)，用液體物料補(bǔ)充裝置5將50kg花椒油打入萃取罐6內(nèi)，將萃取壓力、溫度調(diào)節(jié)至16-18mpa、42-44℃，萃取6h；
b、萃取過(guò)程中，將萃取罐6出來(lái)的二氧化碳導(dǎo)入加熱器7內(nèi)加熱；
c、將加熱器7出來(lái)的加熱后的二氧化碳導(dǎo)入精餾塔8內(nèi)，將精餾壓力、溫度調(diào)節(jié)至12.5-14mpa、46-49℃，精餾至萃取結(jié)束；
d、精餾過(guò)程中，將精餾塔8出來(lái)的二氧化碳、輕組分精油導(dǎo)入分離罐9，將分離壓力、溫度調(diào)節(jié)至5-6mpa、35-40℃，分離至精餾結(jié)束；
e、從萃取罐6下端放料口收集重組分物質(zhì)，從精餾塔8各級(jí)放料口收集游離脂肪酸，從分離罐9下端放料口收集精油。
f、將分離罐9出來(lái)的氣態(tài)二氧化碳導(dǎo)入冷凝器3內(nèi)列管外部；用制冷機(jī)組4將循環(huán)水冷凍，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入冷凝器3列管內(nèi)部，用冷凝器3列管內(nèi)部的冷凍循環(huán)水將冷凝器3列管外部的氣體二氧化碳降溫冷凝至液態(tài)；
g、將冷凝得到的液態(tài)二氧化碳導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔與外腔之間的夾層內(nèi)，用二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔與外腔之間夾層內(nèi)的冷凍循環(huán)水將二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔內(nèi)的液態(tài)二氧化碳的溫度保持在10~15℃。
萃取結(jié)束后，三級(jí)精餾塔8各級(jí)放料口共收集分離出的游離脂肪酸0.8kg，由萃取罐6下端放料口放出提取物重組分物質(zhì)26.7kg，分離罐9下端獲得精油22.4，兩者混合后共獲取49.1kg降低酸價(jià)后的花椒提取物，產(chǎn)品出率98.2%；產(chǎn)品酸價(jià)由處理前的9.4mgkoh/g降至0.87mgkoh/g，酸價(jià)降低效果良好。
實(shí)施例二：
本實(shí)施例的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取裝置與實(shí)施例一相同。
本實(shí)施例的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法包括以下步驟：
a、用高壓往復(fù)泵1將二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)的液態(tài)二氧化碳抽出并打入萃取罐6內(nèi)，用液體物料補(bǔ)充裝置5將八角茴香油打入萃取罐6內(nèi)，將萃取壓力、溫度調(diào)節(jié)至14-15mpa、46-49℃，萃取4.5h；
b、萃取過(guò)程中，將萃取罐6出來(lái)的二氧化碳導(dǎo)入加熱器7內(nèi)加熱；
c、將加熱器7出來(lái)的加熱后的二氧化碳導(dǎo)入精餾塔8內(nèi)，將精餾壓力、溫度調(diào)節(jié)至12-13mpa、41-44℃，精餾至萃取結(jié)束；
d、精餾過(guò)程中，將精餾塔8出來(lái)的二氧化碳、輕組分精油導(dǎo)入分離罐9，將分離壓力、溫度調(diào)節(jié)至5-6mpa、46-49℃，分離至精餾結(jié)束；
e、從萃取罐6下端放料口收集重組分物質(zhì)，從精餾塔8各級(jí)放料口收集游離脂肪酸，從分離罐9下端放料口收集精油。
f、將分離罐9出來(lái)的氣態(tài)二氧化碳導(dǎo)入冷凝器3內(nèi)列管外部；用制冷機(jī)組4將循環(huán)水冷凍，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入冷凝器3列管內(nèi)部，用冷凝器3列管內(nèi)部的冷凍循環(huán)水將冷凝器3列管外部的氣體二氧化碳降溫冷凝至液態(tài)；
g、將冷凝得到的液態(tài)二氧化碳導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔與外腔之間的夾層內(nèi)，用二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔與外腔之間夾層內(nèi)的冷凍循環(huán)水將二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔內(nèi)的液態(tài)二氧化碳的溫度保持在10~15℃。
h、萃取結(jié)束后，不開(kāi)卸萃取罐6，直接用液體物料補(bǔ)充裝置5將下一批待提取物料打入萃取罐6內(nèi)。
實(shí)施例三：
本實(shí)施例的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取裝置與實(shí)施例一相同。
本實(shí)施例的降低提取物酸價(jià)的超臨界二氧化碳萃取方法包括以下步驟：
a、用高壓往復(fù)泵1將二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)的液態(tài)二氧化碳抽出并打入萃取罐6內(nèi)，用液體物料補(bǔ)充裝置5將孜然油打入萃取罐6內(nèi)，將萃取壓力、溫度調(diào)節(jié)至15-16mpa、48-52℃，萃取5h；
b、萃取過(guò)程中，將萃取罐6出來(lái)的二氧化碳導(dǎo)入加熱器7內(nèi)加熱；
c、將加熱器7出來(lái)的加熱后的二氧化碳導(dǎo)入精餾塔8內(nèi)，將精餾壓力、溫度調(diào)節(jié)至13-14mpa、46-49℃，精餾至萃取結(jié)束；
d、精餾過(guò)程中，將精餾塔8出來(lái)的二氧化碳、輕組分精油導(dǎo)入分離罐9，將分離壓力、溫度調(diào)節(jié)至5-6mpa、46-49℃，分離至精餾結(jié)束；
e、從萃取罐6下端放料口收集重組分物質(zhì)，從精餾塔8各級(jí)放料口收集游離脂肪酸，從分離罐9下端放料口收集精油。
f、將分離罐9出來(lái)的氣態(tài)二氧化碳導(dǎo)入冷凝器3內(nèi)列管外部；用制冷機(jī)組4將循環(huán)水冷凍，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入冷凝器3列管內(nèi)部，用冷凝器3列管內(nèi)部的冷凍循環(huán)水將冷凝器3列管外部的氣體二氧化碳降溫冷凝至液態(tài)；
g、將冷凝得到的液態(tài)二氧化碳導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔，將所述冷凍循環(huán)水導(dǎo)入二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔與外腔之間的夾層內(nèi)，用二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔與外腔之間夾層內(nèi)的冷凍循環(huán)水將二氧化碳儲(chǔ)罐2內(nèi)腔內(nèi)的液態(tài)二氧化碳的溫度保持在10~15℃。
h、萃取結(jié)束后，不開(kāi)卸萃取罐6，直接用液體物料補(bǔ)充裝置5將下一批待提取物料打入萃取罐6內(nèi)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。