超临界CO2萃取樟科植物叶片的工艺研究

2020-05-18胡颖王雪宁

科学与信息化 2020年34期

胡颖王雪宁

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引言

科技水平不断进步，使得对萃取工艺技术运用效果需求越来越大。然而，在实践萃取实验操作过程，因受原材料处理方式、压力以及温度等因素影响，并未达到预期的萃取效果。为此，相关建设者应从实践角度出发，以超临界CO2萃取樟科植物叶片过程为例，通过分析其工艺技术运用现状，来对可能产生的失稳因素进行科学有效控制。如此，萃取工艺技术才能满足各行业领域对其运用效果提出的需求。故，研究人员应将其充分重视起来，以提升其作用实践的可靠性。

1 超临界CO2萃取樟科植物叶片工艺的研究现状

当前阶段，超临界流体萃取，就是将处在临界压力与温度以上流体的特殊溶解能力利用起来，而衍生出的化工分离技术。最早该技术，是由美国学者在20世纪中期提出，到现在，超临界流体萃取分离技术已经被广泛运用于食品、药物、香料以及化工等领域，且发展前景广阔。我国在此方面的研究起步于20世纪80年代，经过多年努力，超临界萃取技术已经走向工业化发展进程。然而，因研究起步较晚，与发达国家工艺技术水平相比仍有很大的提升空间。为此，研究人员以超临界流体CO2为例，通过借助其密度大、传质速率高、溶解能力强以及超临界压力始终的优势，来实现室温环境下的萃取分离操作。此过程，还使用樟科植物叶片，经萃取油分对萃取温度与压力进行调节，进而改变樟科植物叶片细胞各含香成分超临界流体CO2与渗透速度的溶解度。当将萃取物处在不同的分离条件下，就可为工业生产提供指导参数[1]。

2 超临界CO2萃取樟科植物叶片工艺的优化控制

2.1 实验步骤

准备好实验材料与试剂后，就可着手实验系统的流程与装配。在准备试验原料样品的过程中，应根据原料来进行性能质量控制。鲜叶，需要在试验前1d傍晚采集，为使叶片表面处于干燥状态，且不让自由水对萃取实验带来影响。应以枝条状放在室内通风过夜，并在第二天去除鲜叶的叶柄。同时，还要用剪刀将鲜叶处理成长宽约10×6mm的碎片备用。一定的鲜叶还处理为干燥，即通过含水率测定进行控制。此过程，不采用机械粉碎原因为：机械粉碎会使叶片细胞在切、碾以及压操作时受到破损，并使芳香油暴露挥发，且黏附在设备壁面，造成芳香成分损失。采用剪刀，则会降低叶片细胞的破损率与油料损失。此处理方式，也能为萃取速度受内含物渗透速率控制提供条件。

具体试验应分两个阶段进行，即界定样品萃取量确定温度参数范围以及验证试验判断确定萃取效果。

2.2 试验数据分析

第一阶段，对于100g样品浙江桂实验结果，需从两个角度进行分析，即温度与压力。当试验温度为32℃，萃取温度较低时，SF CO2温度会超出临界点温度，接近1℃。这说明SF CO2的溶解承载里不够。而42℃时，就可从分离器1、2中分别获取0.53g、0.40g物质。由此可见，萃取温度提升，效果增加。52℃时，单位时间内萃取获得物质量下降，且SF CO2密度变小，流体溶解里不高。故，崔家的萃取温度值应该在42℃上下。压力方面的影响，萃取前期，压力升高会影响萃取效果。但压力持续升高后，效果就会受到影响。究其原因，外部压力增加，会使细胞紧缩进而释放内物质。此时内容物浓度升高，内部压力增加，细胞内部就会析出矿物结晶。黏附于细胞内部后，就会阻塞内容物向外渗透到细胞管道上，进而使萃取SF CO2的扩散能力下降，严重甚至会造成终止。

第二阶段，对比分析实验样品萃取前后样品重情况，应结合分离器1、2收集到的物质总量进行。如表1所示，为芳樟优树萃取量情况。

表1 芳樟优树萃取量情况

表中所示，实验分离后收集的物质小于样品减少量。这里的减量主要指叶中的水分，即水分会在制冷循环盘管过程中冻结成冰块，导致无法排放出来。生产过程，可在进入盘管前添加一个气水分离器来解决。

2.3 结果讨论

经实验确定，当萃取温度上升，较低压力环境下就可获得大部分鲜叶芳香物。但最优值目标达成，需将萃取温度控制在42℃上下。压力方面，因提取过程压力是沿着升降压过程变化的，因此，减压过程需自行破碎，以规避机械粉碎对细胞内含物造成损失影响。此外，还要将原料充分利用起来，以提高萃取充分度。在对比SF不同状态数据时，发现所有物质彻底提取无法在单一状态下完成。这也证实了具有复杂成分特点的天然产物对不同的SF有不同的溶解度。提取速度上，其会受到内含物渗透细胞速度影响。但当流量达到溶解量超出内含物渗出量后，就不会对提取速度造成过多影响[2]。