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本文由中國(guó)連續(xù)蒸餾設(shè)備zhuanli授權(quán)者,國(guó)產(chǎn)第一套鮮花固定式萃取設(shè)備設(shè)計(jì)者、高級(jí)工程師王渭川老師撰寫,并征得王老師同意發(fā)布。
劃重點(diǎn)
文中作者“題外的話”是技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn),重要內(nèi)容讀三遍!
精油從植物的枝桿、葉子、花朵、果皮、種子、根部等部位,多以蒸餾法分離提煉而得。根據(jù)植物生長(zhǎng)氣候、土壤條件、海拔高度等不同生長(zhǎng)情況,有著不同的獲取方法。
其中,蒸餾法及冷壓法等得到的產(chǎn)物稱為精油,溶劑萃取法、脂吸法等萃取產(chǎn)物則稱為凈油(又稱之為“原精”)及浸膏。
蒸餾法:
蒸餾法分為水蒸汽蒸餾法、水中蒸餾法;其中水蒸汽蒸餾法是最常用的蒸餾獲取精油的方式。
水蒸汽蒸餾法-根據(jù)揮發(fā)性成分有各自相應(yīng)蒸汽壓的原理(道爾頓分壓定律),在蒸餾過(guò)程中,將水放置于植物下方加熱或直接通入蒸汽,使水蒸汽向上通過(guò)植物后,將精油在同一溫度下蒸餾出來(lái),帶有精油的水蒸汽再經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝成液體,通過(guò)在水中溶解度和比重的差異可將其分離成油層與水層,油層即是精油,水層即是純露。
水蒸汽蒸餾精油的一般工藝流程總結(jié)為:原料→(浸泡)→水蒸汽蒸餾→餾出液靜置→分油→粗制精油。
一些精油的質(zhì)量級(jí)數(shù)會(huì)根據(jù)蒸餾次數(shù)、出油時(shí)間分定,以依蘭依蘭精油為例,根據(jù)蒸餾次數(shù)由少到多,分為特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)等,以及將各階段精油產(chǎn)物混合在一起稱為完全依蘭。但大多數(shù)天然香料蒸餾都是一次性的。
水蒸汽蒸餾法:適合用于提取在水中溶解度不大、耐高溫的揮發(fā)性成分。此方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、成本低、產(chǎn)量大的優(yōu)點(diǎn),但若加熱到水的沸點(diǎn)溫度時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),可能會(huì)使精油中熱敏性成分發(fā)生熱分解、聚合、水解及原料焦化等。
蒸餾法對(duì)蒸餾設(shè)備溫度、技術(shù)具有苛刻的要求。溫度不夠高,水蒸汽少,有效成分提取效率降低,香氣不完整;達(dá)到沸點(diǎn)溫度時(shí)間過(guò)長(zhǎng),可能會(huì)破壞精油的化學(xué)成分。
要想得到優(yōu)良的精油還是選擇大型蒸餾設(shè)備工廠由專家把關(guān)蒸餾的精油,才能讓精油的品質(zhì)有所保障。極少數(shù)品種會(huì)采用加壓高溫蒸餾。
單鍋水蒸汽蒸餾法:
這是最傳統(tǒng)的蒸餾方式,單鍋容積1.25立方米至6、7立方米。蒸鍋密封由水封到法蘭墊圈密封、直接火加熱到通入蒸汽,如下圖:
這些設(shè)備目前都現(xiàn)存于國(guó)內(nèi)天然香料提取精油的各個(gè)地區(qū)。它們用于各種不同的原材料,提取各種不同的精油。盡管各自都有各種大大小小的缺陷,但是它們都在使用,在此不一一介紹。
單鍋水中蒸餾法:
水中蒸餾法是把原料浸泡到水里,然后用蒸汽加熱沸騰(也有用直接火加熱的),將溢出的蒸汽冷卻成常溫液體,精油析出,水層就是純露。玫瑰花提取精油和純露就是采用這種工藝。
采用這種方法蒸餾芳香植物,是原料本身特點(diǎn)決定的,大多數(shù)花卉,都采用水中蒸餾。如花卉類的玫瑰。在這里也給出一些較流行的設(shè)備圖片共享:
題外的話
在此要提一句的是,在醫(yī)藥植物提取行業(yè),有一種設(shè)備叫“提取罐”可以用于芳香植物的水中蒸餾提取,但需要根據(jù)物料性狀進(jìn)行較大的改動(dòng),不可盲目采購(gòu)。該種設(shè)備的有效成分在水里,不是在蒸餾過(guò)程的蒸汽里,通過(guò)冷凝蒸汽獲得終端產(chǎn)品。
車載蒸餾
車載蒸餾特點(diǎn)是可以節(jié)省大量的蒸餾裝料、出料的人工;處理量大,日處理百噸成為可能。缺點(diǎn)也是顯而易見的,由于“蒸餾釜”的形狀決定了蒸餾的不徹底性,以損失小量得率為代價(jià),節(jié)省人工和加大處理量是車載蒸餾的特點(diǎn)。
連續(xù)蒸餾
這種蒸餾方法是國(guó)內(nèi)近二年直接蒸汽蒸餾最新、最先進(jìn)的蒸餾方法,它不再是單鍋2-6立方米設(shè)備蒸餾,而是機(jī)械化、自動(dòng)化連續(xù)蒸餾芳香植物,一臺(tái)設(shè)備一天可處理40-60噸原料,具有蒸汽耗量低(單鍋蒸餾的四分之一)、人員少、蒸餾受熱均勻、處理量大、自動(dòng)化程度高、得率高、精油品質(zhì)好的特點(diǎn)。
連續(xù)蒸餾局限性在于只能進(jìn)行直接蒸汽蒸餾。對(duì)于蒸餾后萎縮率較大的嫰桿植物操作要求比較高。該設(shè)備國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了3套。
題外的話
蒸餾是目前獲取精油的主要方式,作為從事多年天然香料提取工藝、設(shè)備研究、設(shè)計(jì)的從業(yè)人員,對(duì)于要進(jìn)行某種芳香植物進(jìn)行精油的蒸餾提取,采用最簡(jiǎn)單的單鍋蒸餾的話,要進(jìn)行的步驟與大家分享如下:
1---第一步
被提取芳香植物的拉丁文名,并由此查閱“精油手冊(cè)”,確定適宜生長(zhǎng)地區(qū)、傳統(tǒng)提取方式、得率、GB/T及ISO標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)、用途等初步資料。確定產(chǎn)品中最不耐熱組分是那些,蒸餾時(shí)間長(zhǎng)是否會(huì)影響精油質(zhì)量。
2---第二步
該種植物收獲時(shí)性狀如:木質(zhì)化程度、單棵植物長(zhǎng)度、允許切碎可能性、蒸餾后萎縮率、估算蒸餾初期及終點(diǎn)時(shí)密度、持液量、孔隙率的特點(diǎn)。
3---第三步
根據(jù)資料或100升實(shí)驗(yàn)設(shè)備測(cè)定的蒸餾精油得率曲線確定最大空塔氣速(蒸餾速度),綜合各種因素確定設(shè)備的密封形式,以及最大允許的直徑和高度。期望得到最短蒸餾時(shí)間和最大設(shè)備容積。
4---第四步
進(jìn)行化工單元操作的冷凝器、冷卻器、油水分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算和設(shè)備設(shè)計(jì)。
5---第五步
根據(jù)收獲季節(jié)總量確定日處理量及單鍋數(shù)量。進(jìn)行整體水電氣配套。
敬告想做芳香植物蒸餾提取精油的各位,不要去買蒸餾酒的設(shè)備去蒸芳香植物,起碼它的蒸餾、冷凝配套性就不適合蒸餾芳香植物。
因?yàn)橐掖嫉钠瘽摕峒s200千卡/公斤。而蒸餾芳香植物的水蒸汽汽化潛熱約535千卡/公斤,差了2.5倍多,同樣的蒸餾速度冷凝面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,不得已降低蒸餾速度會(huì)使芳香植物受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng),純露有”煮熟氣”,精油質(zhì)量毫無(wú)疑問(wèn)受到影響。
作者:王渭川
?曾任陜西省輕工業(yè)研究院日用化工研究所 日化二室主任
?曾任幾家大型企業(yè)技術(shù)顧問(wèn)、副總工程師、技術(shù)總監(jiān)
?1984年 主持設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)第一套鮮花固定式萃取的工業(yè)化裝置
?2016年 研究設(shè)計(jì)開發(fā)天然香料連續(xù)蒸餾工業(yè)裝置
?2017年 取得新型天然香料連續(xù)蒸餾工業(yè)裝置實(shí)用新型zhuanli授權(quán)
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