一種超臨界CO₂提取麻瘋樹籽油的方法及其產(chǎn)品的制作方法

專利名稱：一種超臨界CO₂提取麻瘋樹籽油的方法及其產(chǎn)品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及植物油脂提取技術領域，涉及到利用麻瘋樹籽仁生產(chǎn)麻瘋籽油，特別 涉及到利用臨界co2流體萃取技術提取麻瘋籽油。
背景技術：
麻瘋樹(Jatropha curcas)，大戟科麻瘋樹屬植物。是 一 種理想的野生木 本油料和藥用樹種(鐘志權.小桐子-一種大有希望的能源植物[J].熱帶植物研 究，19S4， (2) :62-65)。麻瘋樹籽油可用作瀉藥，也可廣泛用于治療各種皮膚病以 及用來減輕風濕等疾病的病痛，還可應用到醇酸樹脂和肥皂制造當(Y.Wang， H.Wu， M. H. Zong. Improvement of biodieselproduction by lipozyme TL IM—catalyzed methanolysis using responsesurface methodology and acyl migration enhancer[J]. BioresourceTechnology 99(2008)7232-7237)。同時，由于麻瘋樹籽油具有低酸性、 氧化安定性、低粘性、高冷態(tài)性，并且，在儲藏過程中，其粘度、密度、自由脂肪酸都很 穩(wěn)定等特點，被認為是植物油中最有價值的生物柴油原料。(Kupchan SM， Sigel CW， Matz MJ， et al. Jatmphone， anovelmacrocyclic diterpenoid tumor inhibitor from 3. gossypiijolia，J Chem Soc，1970，92 (14) :4476) 目前麻瘋樹籽油的提取主要采用機械法和有機溶劑法。機械壓榨法油得率低、 雜質(zhì)含量高。而有機溶劑萃取法存在溶劑回收、溶劑殘留等一系列的弊端(F.K.Forson， E.K.0duro， E. Hammond—Donkoh. Performance of jatropha oil blends in a diesel engine[J] Renewable Energy29(2004) 1135-1145) 超臨界C02流體萃取技術，具有超臨界條件易達到、無毒、無色、不燃、廉價等優(yōu) 點，與傳統(tǒng)技術比較，它具有提取能力強、提取效率高、生產(chǎn)周期短、工藝簡單、操作方便、能 耗低、產(chǎn)品損耗小和產(chǎn)品純度高等優(yōu)點。響應曲面法(Response Surface Methodology, RSM. ) (Box, G. E.P. ， & Behnken， D. W. Some new three level design for the study ofquantitative variables [J]. Tech謹etrics， 1960 (2) :455 475)是統(tǒng)計設計實驗技 術的合成，它包括實驗設計、建模、檢驗模型合適性、因子效應的評估、考察以及尋求因子最 佳操作條件，近年來響應面方法已成功應用于生物技術的多方面。 曾紅燕等(曾虹燕，方芳，蘇杰龍，等.麻瘋樹籽油提取技術[J].江蘇農(nóng)業(yè)學報 2005,21(1) :69-70)采用超臨界C02流體萃取技術提取麻瘋樹籽油，僅研究了萃取溫度、萃 取壓力、C02流速三個因素對萃取效果的影響，并未系統(tǒng)、全面對影響超臨界C02萃取的各個 關鍵因素進行分析。同時，按照其提取工藝，麻瘋樹籽油提取率僅為76%左右。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術問題 本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界C02萃取麻瘋樹籽油的方法，解決利用現(xiàn)有技 術提取麻瘋樹籽油存在的有機溶劑殘留、雜質(zhì)多、得率低、油感官質(zhì)量差的缺點。
技術方案 本發(fā)明的實施方案如下 —種麻瘋樹籽油超臨界C02提取方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一，麻瘋樹成熟種子脫殼后的種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩，粒度為10 40目。 步驟二，將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投人超臨界0)2萃取裝置的萃取釜中，在萃 取溫度40 50°C，萃取壓力30 40MPa， C02流量25 30L/h的條件下，萃取30min 150min，得到萃取物。期間，添加95%乙醇為夾帶劑，按重量比計添加量為麻瘋樹種仁的 20% 100%。 步驟三，利用減壓升溫法使萃取物在分離壓力6. 5 7. OMPa，分離溫度50°C的條 件下分離，超臨界C02流體變?yōu)闅怏w被回收。 步驟四，從超臨界C02萃取裝置的分離釜中收集萃取液，通過旋轉蒸發(fā)后稱重，即 可得到麻瘋樹籽油提取率。麻瘋樹籽油提取率=(原料重量X原料中油脂質(zhì)量分數(shù)-提 油后殘留物重量X殘留物中油脂質(zhì)量分數(shù))/(原料重量X原料中油脂質(zhì)量分數(shù))
經(jīng)測定，原料中油脂質(zhì)量分數(shù)為56. 60% 上述麻瘋樹籽油的提取方法中，經(jīng)單因素生產(chǎn)和以萃取溫度、萃取壓力、C(V流速 進行三因素響應曲面法優(yōu)化后，確定本發(fā)明的最佳提取條件為原料粒度20目，萃取壓力 37. 73MPa，萃取溫度44. 53°C， C02流速30L/h，萃取時間120min，夾帶劑用量40%。
有益效果 本發(fā)明選用超臨界0)2法萃取麻瘋樹籽油，通過單因素生產(chǎn)和響應曲面法(RSM) 統(tǒng)計生產(chǎn)設計，通過Design-E鄧ert軟件對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行回歸分析，開展超臨界C02提取麻 瘋樹籽油方法和主要參數(shù)的確定并對提取方法進行優(yōu)化。與目前技術相比，其優(yōu)點是
(1)操作簡單，提取條件可控性強。采用超臨界C02提取技術可實現(xiàn)機械化生產(chǎn)， 操作簡便，條件可控。 (2)麻瘋樹籽油提取率高。用常規(guī)方法提取麻瘋樹籽油的提取率僅為70% 80%，而采用超臨界0)2萃取法，麻瘋樹籽油的提取率可達93. 13% 94.41%。
(3)與曾紅燕等(曾虹燕，方芳，蘇杰龍，等.麻瘋樹籽油提取技術[J].江蘇農(nóng)業(yè) 學報2005,21(1) :69-70)的方法相比，在本發(fā)明篩選出的萃取條件下，麻瘋樹籽油提取率 大大提高。曾紅燕等采用超臨界C02萃取法提取麻瘋樹籽油，僅研究了萃取溫度、萃取壓力、 C(V流速三因素對萃取效果的影響，得到麻瘋樹籽油提取率為75%左右。而本發(fā)明全面研 究了影響超臨界C02萃取麻瘋樹籽油效果的各個關鍵因素(包括原料粒度、萃取溫度、萃取 壓力、C(V流速、萃取時間、夾帶劑用量)，得到與之不同的萃取條件，并使麻瘋樹籽油提取率 提高到93. 13 % 94. 41%。 (4)超臨界C02萃取麻瘋樹籽油具有能耗低、產(chǎn)品純度高、無溶劑殘留和對環(huán)境無 污染的優(yōu)點，具有很好的開發(fā)前景。利用本發(fā)明工藝提取的麻瘋樹籽油為淡黃色，澄清的油 狀物，無需經(jīng)過脫膠、脫色等精煉過程便可達到精練優(yōu)質(zhì)油水平。 (5)通過單因素生產(chǎn)和響應曲面法(RSM)統(tǒng)計生產(chǎn)設計，得到超臨界0)2提取麻瘋 樹籽油最佳提取參數(shù)為原料粒度20目，萃取溫度44. 53°C ，萃取壓力37. 73MPa， C02流速 30L/h，萃取時間120min，夾帶劑用量40X。可最大限度地提取麻瘋樹籽中的油脂，最大理
4論提取率為94. 41 % ，實際提取率為93. 13 % ，與預測值相符。 (6)本發(fā)明提供的超臨界0)2提取麻瘋樹籽油方法，生產(chǎn)上可用于對麻瘋樹籽油的 提取。


圖1為萃取壓力與萃取溫度對麻瘋樹籽油提取率影響的響應面3D及等高線圖 C02流速固定為27. 5L/h， A :萃取壓力，B :溫度 圖2為萃取壓力與C02流速對麻瘋樹籽油提取率影響的響應面3D及等高線圖 萃取溫度固定為45°C， A :萃取壓力，C :C02流速 圖3為萃取溫度與C02流速對麻瘋樹籽油提取率影響的響應面3D及等高線圖 萃取壓力固定為35MPa， B :萃取壓力，C :C02流速
具體實施方案 本發(fā)明首先通過單因素生產(chǎn)，確定超臨界(A萃取麻瘋樹籽油適宜提取條件為 原料粒度20目，萃取時間120min，夾帶劑用量40X，萃取溫度40 5(TC，萃取壓力30 40MPa， C02流速25 30L/h。在單因素生產(chǎn)基礎上，通過響應曲面法(RSM) Box-Behnken模型 設計了 30MPa、35MPa、40MPa三個萃取壓力處理，40 。C 、45 。C 、50 。C三個萃取溫度處理，25L/ h、27. 5L/h、30L/h三個C(V流速處理，適宜的原理粒度為20目、萃取時間為120min、夾帶劑 用量為40%。以麻瘋樹籽油提取率為指標篩選出最佳的萃取條件。
通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行回歸分析，得二次多元回歸模型 Y = 90. 93+4. 12X「2. 12X2+2. 58X3+1. 06X^2+0. 085X^3+0. 15X2X3_3. 75X/-7. 25X22-0. 34X32 模型中，&為萃取壓力自變量編碼值；X2為萃取溫度自變量編碼值；X3為C02流速 自變量編碼值"=(Xi_x。) / A x，其中&為自變量的編碼值，Xi為自變量的真實值，x。為生 產(chǎn)中心點處自變量的真實值，Ax為自變量的變化步長)，Y為麻瘋樹籽油提取率。
對該模型進行方差分析(ANOVA)，得到模型的p值=0. 0048 < 0. 01，模型高度顯 著。模型的確定系數(shù)R2 = 0. 9619，調(diào)整確定系數(shù)AdjR2 = 0. 8932， R2 > AdjR2說明模型已 達到生產(chǎn)要求，可以用此模型對超臨界C02提取麻瘋樹籽油提取率進行分析和預測。
模型一次項&， 二次項X2極顯著(P < 0. 01)。萃取壓力、萃取溫度、C02流速及其 交互作用對響應值的影響如圖1、2、3所示。等高線的形狀反映交互作用的強弱大小，橢圓 形表示兩因素交互作用顯著。 通過模型優(yōu)化提取參數(shù)為萃取壓力37. 73MPa，萃取溫度44. 53°C ， C02流速30L/h。
綜上所述，超臨界C02提取麻瘋樹籽油最佳提取條件為原料粒度20目，萃取時間 120min，夾帶劑用量40X，萃取壓力37. 73MPa，萃取溫度44. 53°C ， C02流速30L/h。在分離 壓力6. 5 7. OMPa，分離溫度5(TC條件下進行分離，可最大限度提取麻瘋樹籽中的油脂。
根據(jù)本發(fā)明的方法 超臨界C02萃取麻瘋樹籽油具體提取方法，包括 (1)原料麻瘋樹成熟種子(采于四川省攀枝花市)； (2)將脫殼后的麻瘋樹種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩(20目)；
(3)超臨界C02提取將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投入超臨界C02萃取裝置(SC5+1 升超臨界萃取裝置，德陽四創(chuàng)科技有限公司)的萃取釜中，在萃取壓力37. 73MPa，萃取溫度 44. 53°C， C02流速30L/h，萃取時間120min，夾帶劑用量40%的條件下進行萃取；
(4)油脂分離在分離壓力6. 5 7. OMPa，分離溫度50°C的條件下分離。
所提取的麻瘋樹籽油為淡黃色、澄清油狀物，具有麻瘋樹籽油特殊的香味，籽油提 取率為93. 13%。 由模型解逆矩陣得到在萃取壓力37. 73MPa，萃取溫度44. 53°C ， C02流速30L/h的 條件下，麻瘋樹籽油最大提取率預測值為94. 41%，實際提取率為93. 13%，與預測值相符。
通過本發(fā)明提供的超臨界C02萃取麻瘋樹籽油工藝，為麻瘋樹籽的深加工提供了 一種新方法，可有效開展超臨界(A提取麻瘋樹籽油的研究。本發(fā)明具有可操作性強，安 全性好，油脂提取率高，重復性好，工藝簡單，無污染等優(yōu)點，生產(chǎn)上可用于麻瘋樹籽油的提 取。 本發(fā)明前處理要求的設備和技術比較簡單，通過優(yōu)化的超臨界C02萃取麻瘋樹籽 油各項參數(shù)，可有效進行超臨界C02麻瘋樹籽油的萃取，大大提高提取率，生產(chǎn)上可用于對 麻瘋樹籽油的提取，具有很好的市場前景。
實施例1 步驟一，麻瘋樹成熟種子脫殼后的種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩，粒度為10目。
步驟二，將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投入超臨界C02萃取裝置的萃取釜中，在萃取 溫度40°C，萃取壓力30MPa，C02流量25L/h的條件下，萃取30min，得到萃取物。期間，添加 95%乙醇為夾帶劑，按重量比計添加量為麻瘋樹種仁的20% % 。 步驟三，利用減壓升溫法使萃取物在分離壓力6. 5MPa，分離溫度5(TC的條件下分 離，超臨界C02流體變?yōu)闅怏w被回收。 步驟四，從超臨界C02萃取裝置的分離釜中收集萃取液，通過旋轉蒸發(fā)后稱重，即
可得到麻瘋樹籽油提取率。
實施例2 步驟一，麻瘋樹成熟種子脫殼后的種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩，粒度為40目。
步驟二，將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投入超臨界C02萃取裝置的萃取釜中，在萃取 溫度5(TC，萃取壓力40MPa， C02流量30L/h的條件下，萃取150min，得到萃取物。期間，添 加95%乙醇為夾帶劑，按重量比計添加量為麻瘋樹種仁的100%。 步驟三，利用減壓升溫法使萃取物在分離壓力7. 0MPa，分離溫度5(TC的條件下分 離，超臨界C02流體變?yōu)闅怏w被回收。 步驟四，從超臨界C02萃取裝置的分離釜中收集萃取液，通過旋轉蒸發(fā)后稱重，即
可得到麻瘋樹籽油提取率。
實施例3 步驟一，麻瘋樹成熟種子脫殼后的種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩，粒度為20目。
步驟二，將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投入超臨界C02萃取裝置的萃取釜中，在萃取 溫度45°C，萃取壓力35MPa，C02流量28L/h的條件下，萃取90min，得到萃取物。期間，添加 95%乙醇為夾帶劑，按重量比計添加量為麻瘋樹種仁的60% 。 步驟三，利用減壓升溫法使萃取物在分離壓力6. 8MPa，分離溫度5(TC的條件下分離，超臨界C02流體變?yōu)闅怏w被回收。 步驟四，從超臨界C02萃取裝置的分離釜中收集萃取液，通過旋轉蒸發(fā)后稱重，即
可得到麻瘋樹籽油提取率。 實施例4 步驟一，麻瘋樹成熟種子脫殼后的種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩，粒度為40目。
步驟二，將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投入超臨界C02萃取裝置的萃取釜中，在萃取 溫度5(TC，萃取壓力30MPa， C02流量25L/h的條件下，萃取150min，得到萃取物。期間，添 加95%乙醇為夾帶劑，按重量比計添加量為麻瘋樹種仁的50%。 步驟三，利用減壓升溫法使萃取物在分離壓力6. 6MPa，分離溫度5(TC的條件下分 離，超臨界C02流體變?yōu)闅怏w被回收。 步驟四，從超臨界C02萃取裝置的分離釜中收集萃取液，通過旋轉蒸發(fā)后稱重，即
可得到麻瘋樹籽油提取率。 實施例5 步驟一，麻瘋樹成熟種子脫殼后的種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩，粒度為25目。
步驟二，將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投入超臨界C02萃取裝置的萃取釜中，在萃取 溫度48°C，萃取壓力32MPa，C02流量26L/h的條件下，萃取95min，得到萃取物。期間，添加 95%乙醇為夾帶劑，按重量比計添加量為麻瘋樹種仁的70% 。 步驟三，利用減壓升溫法使萃取物在分離壓力6. 9MPa，分離溫度5(TC的條件下分 離，超臨界C02流體變?yōu)闅怏w被回收。 步驟四，從超臨界C02萃取裝置的分離釜中收集萃取液，通過旋轉蒸發(fā)后稱重，即 可得到麻瘋樹籽油提取率。 本發(fā)明的生產(chǎn)方法，操作簡單，提取條件可控性強。采用超臨界C02提取技術可實 現(xiàn)機械化生產(chǎn)，操作簡便，條件可控。
權利要求
一種利用超臨界CO2流體技術提取麻瘋樹籽油的方法，其特征在于包含以下工藝步驟1)麻瘋樹成熟種子脫殼后的種仁經(jīng)高速粉碎機粉碎，過篩，粒度為10～40目。2)將上述粉碎后的麻瘋樹種仁投入超臨界CO2萃取裝置的萃取釜中，在萃取溫度40～50℃，萃取壓力30～40MPa，CO2流量25～30L/h的條件下，萃取30min～150min，得到萃取物；期間，添加95％乙醇為夾帶劑，按重量比計添加量為麻瘋樹種仁的20％～100％。3)利用減壓升溫法使萃取物在分離壓力6.5～7.0MPa，分離溫度50℃的條件下分離，超臨界CO2流體變?yōu)闅怏w被回收。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的粒度優(yōu)選為20目。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的萃取壓力優(yōu)選為37. 73Mpa。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的萃取溫度優(yōu)選為44. 53°C。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的C02流速優(yōu)選為30L/h。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的萃取時間優(yōu)選為120min。
7. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的夾帶劑用量優(yōu)選為40%。
8. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的分離壓力優(yōu)選為6. 8MPa。
9. 用如權利要求1-8中任意一項所述方法獲得的麻瘋樹籽油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超臨界CO2萃取技術提取麻瘋樹籽油的方法。其原料和工藝為將麻瘋樹籽脫殼、粉碎，過篩，在原料粒度20目、萃取壓力37.73MPa，萃取溫度44.53℃，CO2流速30L/h，萃取時間120min，夾帶劑用量40％、分離壓力6.5～7.0MPa，分離溫度50℃的條件下，麻瘋樹籽油提取率為93.13％～94.41％。通過本發(fā)明提供的超臨界CO2萃取麻瘋樹籽油工藝，為麻瘋樹籽的深加工提供了一種新方法，可有效開展超臨界CO2提取麻瘋樹籽油的研究。本發(fā)明具有可操作性強，安全性好，油脂提取率高，重復性好，工藝簡單，無污染等優(yōu)點，生產(chǎn)上可用于麻瘋樹籽油的提取。
文檔編號C11B1/10GK101775333SQ200910259970
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權日2009年12月24日
發(fā)明者葉萌, 吳維雄, 廖念和, 張志清, 胡旭, 蒲彪, 鐘華 申請人:四川農(nóng)業(yè)大學