超临界CO2萃取技术应用于花椒油树脂分离工艺

　　[中国花椒网]花椒属芸香料花椒属，是中国特有的食用辛香料之一。花椒挥发油成分主要含有烯烃类，如柠檬烯、菠烯、松油烯、月桂烯、松烯、罗勒烯、侧柏烯和丁香烯等;醇类，如芳樟醇、松油醇和沉香醇等;酮类，如胡椒桐和薄荷酮等;另外，还有醛类、环氧化合物、酯类和芳烃等。花椒挥发油主要在食品工业中应用，其中花椒精油和油树脂用于调配各种复合调味料，还可进一步加工成微胶囊，用于配制各种粉末复合调味料。此外，花椒挥发油还具有很强的杀菌作用，可作为杀菌剂和植物性杀虫剂使用，具有广泛的开发应用前景。

　　花椒挥发油现有生产工艺是用有机溶剂提取后，再经过浓缩回收溶剂得到花椒油树脂。工艺过程存在操作温度高、溶剂残留多等因素，严重影响了花椒挥发油的得率与产品质量，与目前市场对绿色产品的需求不相适应。SFE生产工艺能够很好地解决传统的溶剂浸提法工艺存在的弊端，由于整个生产过程均在较低的温度下进行，生产的产品能够完全保留原料自身特有的风味，基本没有损失，同时不存在溶剂残留，是一种绿色的产品。武汉市仟佰亩调味食品有限公司采用SFE技术生产的产品受到市场的青睐，为了探讨SFE技术在花椒挥发油生产上应用的可能性及最佳工艺条件，对花椒挥发油进行了超临界CO2工艺萃取实验研究。

　　材料与方法

　　材料：实验用材料为陕西省韩城地区的大红袍花椒，去梗、风干、粉碎后过60目筛。实验装置采用江苏省南通华安超临界设备公司的HA—9508—1型超临界萃取设备，气体为江苏油田产食品级二氧化碳，纯度为99.99%，花椒每次进样量为200g。

　　方法：在二氧化碳超临界萃取过程中，对萃取过程影响较大的因素主要有超临界的压力、温度、时间及二氧化碳的流量等。由于二氧化碳的流量控制受很多因素的影响，比较难以控制，所以实验选择超临界的压力、温度和时间作为影响因素。实验采用正交实验法，根据预备实验的结果，确实进行三因素五水平的正交实验。

　　结果与分析

　　根据设计的正交实验，共完成25组试验，

　　萃取压力　　针对萃取对象化学性质的不同，其萃取压力有很大的变化。花椒的萃取得率随着萃取压力的不同发生明显的变化。当压力低于32Mpa时，随着萃取压力的升高，萃取率不断升高;但当压力超过32Mpa时，萃取率逐渐下降。这就说明超临界二氧化碳萃取过程与压力密切相关，但并非压力越高越好。在花椒油树脂萃取试验中，当萃取压力为32Mpa时萃取率最高。

　　萃取温度　　温度对超临界液体的溶解能力的影响比较复杂：温度升高，超临界流体密度下降，萃取能力降低;同时随着温度的升高，样品的油树脂挥发加剧反而有利于萃取过程的进行。当温度为55℃时，萃取率达到最高。

　　萃取时间　　时间太短，萃取过程来不及充分完成，萃取率就会比较低;但时间过长，虽然萃取也得到相应的提高，但幅度较低，而且随着萃取时间的延长，生产成本会大大提高，不利于实际生产的进行。试验结果也证明，所以萃取时间以1小时为宜。

　　二氧化碳超临界萃取花椒油树脂

　　二氧化碳超临界萃取花椒油树脂的其他影响因素　　二氧化碳流量的不同会影响到最终的二氧化碳用量，而用量的不同萃取物的得率和成分也会有所差异。但是二氧化碳流量的影响因素很多，不仅取决于所用二氧化碳气体的质量，而且与生产季节、设备届时的具体状况等因素有关，以目前国产设备的状况而言很难做到二氧化碳流量的准确控制，所以仟佰亩公司在试验中把二氧化碳的流量确定在一个范围之内。

　　花椒原料粒度的大小决定了二氧化碳流体渗透进入原料中的难易程度，粒度大，则较难渗透进去;但粒度过小则有可能导致在萃取罐内结块，使得其中部分得不到充分萃取，也可能导致原料随着二氧化碳流体的流动而发生夹带现象。发现60目左右的粒度较为适宜。

　　二氧化碳超临界萃取花椒油树脂最佳工艺的确定　　不同产地和不同品种的花椒的主要成分会有比较大的差异，按照本研究所采用的花椒品种(韩城大红袍)，最佳的工艺条件为：花椒原料粒度为60目，萃取条件为32Mpa、温度55℃、时间1小时。在这个条件下，花椒油树脂的萃取率最高，大部分的成分都有较好的萃取效果。

　　二氧化碳萃取法与传统提取方法的比较　　采用二氧化碳超临界萃取技术从花椒中提取油树脂其得率较高，可以达到8—10，而传统的溶剂萃取法收率较低，仅为6—8。而且超临界二氧化碳萃取比常规技术得到的花椒挥发油在品质上有了很大改善，透明，色泽较浅。采用二氧化碳进行超临界萃取，操作温度低，不会影响挥发油中的热敏性物质的天然活性，得到的花椒油树脂香气更接近于天然香味，油树脂没有有机溶剂残留，萃取后不经加工则可直接用于食品工业。据武汉市仟佰亩调味食品有限公司称，SFE技术生产的产品质量可靠，品质优良。超临界萃取技术操作简单、自动化程度高、各种指标易于准确控制，完成一个操作周期需2小时。