天然芳香植物多元萃取罐及其使用方法与流程

1.本发明涉及天然香料提取设备，特别是涉及一种天然芳香植物多元萃取罐及其使用方法。


背景技术：

2.植物中的组成物质其化学成分可分成三大类，第一类分子量在200以下的高挥发物，例如：醇、酮、醛、酯及含硫化合物等；第二类分子量在200～400的组分，例如：倍半萜、二萜、三萜及它们的各种含氧衍生物、氨基酸等；第三类是分子量在400以上的大分子化合物，例如：鞣质、肽、多糖及淀粉等。从天然芳香植物中萃取出香气成分来制备天然香料是一种历史悠久，古老而有效的方法，千百年来延传至今。
3.现在常用的植物香料提取方法有水蒸气蒸馏法、溶剂浸提法和超临界流体萃取法等等。水蒸汽蒸馏法是最常用的方法，包括水中蒸馏、水上蒸馏、直接水蒸气蒸馏、旋转锥汽提蒸馏等多种形式，适用于香气成分沸点较低的一些天然香料的提取，现在高品质的植物精油仍然使用水蒸气蒸馏提取。溶剂浸提法适用于对香气成分受热易变化或一部分香气成分溶解于水的天然香料。超临界流体萃取法使用超临界流体，最常见的就是超临界二氧化碳，对天然植物原料中的各种香料、色素进行提取，已成为食品工业的常用技术。
4.上述这些单一溶剂萃取体系已是一种发展比较成熟的技术，但由于单一萃取剂大多数无法同时满足其萃取过程需要萃取能力大和萃取剂在被萃取的介质中溶解度小的要求。多元萃取体系因其除具备单一溶剂萃取体系的选择性高、分离效果好等特点外，还具有高萃取效率及加快传质速率等优点而收到广泛关注。目前，多元萃取体系研究已涉及石油化工、生物化工、医药工业等多个领域，并且由二元萃取剂体系发展至三元及四元萃取剂体系。
5.传统天然芳香植物单一溶剂萃取方法对于水分含量少、香气浓郁或香气组分沸点较高的香料的提取都存在不足之处。传统的生产方式不能满足市场的需求。因此我们希望通过引入多元溶剂萃取体系，设计一种在保证天然芳香植物提取质量的基础上，能够快速大量生产天然香料的设备和方式。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足之处，提供一种能够对天然香料进行连续萃取的多元萃取罐及其使用方法，能够提高天然香料萃取产物的产出，适用于天然精油的快速和大量提取。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种天然芳香植物多元溶剂萃取罐，包括萃取罐、多元溶剂蒸汽的进气口与出气口，萃取罐内设有固定在中心轴上的螺旋输送器，中心轴与电机相连，萃取罐的两相对端侧设有进料口与出料口，其特征在于萃取罐的一端设有多元溶剂蒸汽的进气口，数个与溶剂罐相连的气体蒸发器分别经气体流量阀和蒸汽进气管相连，该蒸汽进气管与多元溶剂蒸汽的进气口相连，萃取罐的另一端设有出气口，该出气口经
出气阀门和冷凝器相连，冷凝器和香料储存罐相连。
8.所述蒸汽进气管与多元溶剂蒸汽进气口之间还设有气体进气阀门。
9.所述冷凝器一端设有气体排出口，以排出例如二氧化碳等经冷凝后仍为气态的萃取溶剂。冷凝器另一端与香料储存罐相连。
10.所述萃取罐为设有保温层的密封罐体。
11.本发明还提供了天然芳香植物多元溶剂萃取罐的使用方法，包括以下步骤：
12.(1)将天然芳香植物经进料口填入设有保温层并密封的萃取罐，并经萃取罐中的螺旋输送器送入萃取罐中，打开气体进气阀门，关闭出气阀门，数种萃取溶剂分别经气体蒸发器形成蒸汽，经流量阀调节流量后蒸汽进入蒸汽进气管使蒸汽从密封的萃取罐的一侧的多元溶剂蒸汽的进气口进入萃取罐中并形成压力，数种萃取溶剂的蒸汽对天然芳香植物进行萃取操作；
13.(2)天然芳香植物经螺旋输送器进入萃取罐并与数种萃取溶剂的蒸汽在萃取罐中充分接触产生天然芳香植物香气组分；
14.(3)萃取完成后，打开出气阀门，蒸汽携带萃取后的天然芳香植物香气组分从萃取罐的出气口进入冷凝器离开萃取罐；
15.(4)收集冷却下来的液体，得到天然香料萃取物。
16.进一步的，气体阀门控制罐内萃取压力为100kpa～250kpa。
17.进一步的，气体流量阀分别控制溶剂蒸汽流量为5l/min～300l/min填入萃取罐进料口的天然芳香植物用量为100g到100kg之间。
18.进一步的，天然芳香植物萃取时间为60-360分钟。
19.进一步的，数种萃取溶剂为不同极性的萃取溶剂，经气体蒸发器产生蒸汽对天然芳香植物进行萃取，所使用的萃取溶剂包括水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氧化碳。
20.萃取罐温度、压力以及萃取溶剂蒸汽体积比可根据需要的工艺条件设定。
21.本发明的优点是：
22.1.本发明的天然香料进行连续萃取的多元萃取罐及其使用方法成本较低，清洁方便，能够连续且大量生产；
23.2.通过与萃取罐相连的数个气体蒸发器可分别将多种溶剂的蒸汽经气体流量阀调节后进入萃取罐，能分别同时向萃取罐中通入多种不同极性的萃取溶剂，提升萃取效率。
24.3.通过控制通入萃取罐中的萃取溶剂蒸汽的种类，与合适的萃取温度和压力控制相配合，可以避免不同类型的香气物质的热分解和损失，并快速的萃取天然香料。
附图说明
25.图1本发明的结构示意图；
26.图2实施例一的色谱图；
27.图3实施例二的色谱图。
28.图中：1储料罐、2.萃取罐、3螺旋输送器、4多元溶剂蒸汽的进气口、5气体蒸发器a、6气体蒸发器b、7气体蒸发器c、8流量阀a、9流量阀b、10流量阀c、11蒸汽进气管、12气体进气阀门、13气体出气阀门、14香料储存罐、15冷凝器、16气体排出口、17出气口、18进料口、19废料出口、20废料罐。
具体实施方式
29.下面结合附图进一步说明本发明的实施例：
30.实施例一
31.参见图1，本实施例的天然芳香植物多元溶剂萃取罐，萃取罐2为设有保温层的密封罐体，萃取罐2连接储料罐1，萃取罐2一端设有多元溶剂蒸汽的进气口4，另一端设有出气口17，萃取罐2内设有固定在中心轴上的螺旋输送器3，中心轴与电机相连(图中未视)，以带动固定在中心轴上的螺旋输送器3围绕中心旋转输送天然芳香植物，萃取罐2的两相对端侧设有进料口18与废料出口19。萃取罐2的一端在废料出口19上部设有多元溶剂蒸汽的进气口4，数个与溶剂罐相连的气体蒸发器分别经气体流量阀和蒸汽进气管11相连，本实施例为三个气体蒸发器分别与三个流量阀相连，以分别控制各个溶剂蒸汽的进气流量：气体蒸发器a 5与流量阀a 8相连、气体蒸发器b 6与流量阀b 9、气体蒸发器c 7与流量阀c10相连。三个流量阀经管道和蒸汽进气管11相连，蒸汽进气管11与多元溶剂蒸汽的进气口4相连，蒸汽进气管11与多元溶剂蒸汽的进气口4之间还设有气体进气阀门12以控制溶剂蒸汽的总流量和/或压力。萃取罐2的另一端在进料口18的下部设有出气口17，该出气口17经气体出气阀门13与冷凝器15相连，使经萃取后所获得的蒸汽携带萃取后的天然芳香植物香气组分从萃取罐2的出气口17离开萃取罐2进入冷凝器15冷却，冷凝器15的另一端与香料储存罐14相连，以收集冷却下来的液体即得到的天然香料萃取物。冷凝器15上端设有气体排出口16。
32.本实施例的天然芳香植物多元溶剂萃取罐的使用方法：
33.使用多元溶剂萃取罐提取香荚兰提取物。参见图1。
34.(1)将10kg经粉碎后的香荚兰豆粉末储存在储料罐1中，通过萃取罐2的进料口18与萃取罐2相连，将香荚兰豆粉末经进料口18填入设有保温层并密封的萃取罐2，并经萃取罐2中的螺旋输送器3送入萃取罐2中，先控制萃取罐2的温度至设定温度100℃，打开气体进气阀门12，关闭气体出气阀门13。数种不同极性的萃取溶剂分别经气体蒸发器形成蒸汽，所使用的萃取溶剂包括但不限于水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氧化碳。本实施例为三种萃取溶剂分别经气体蒸发器形成蒸汽，本实施例采用水和乙醇作为萃取溶剂，同时通入二氧化碳。二氧化碳作为萃取溶剂的同时，还用于提高罐内萃取压力。经三个流量阀调节流量后水和乙醇蒸汽以及二氧化碳进入蒸汽进气管11，使蒸汽从密封的萃取罐2的一侧的进气口4进入萃取罐2中并形成压力。气体流量阀分别控制溶剂蒸汽流量为5l/min～300l/min。本实施例的水、乙醇和二氧化碳在进入萃取罐2前在蒸汽发生器a 5、蒸汽发生器b 6和蒸汽发生器c 7中被加热汽化，通过流量阀a8、流量阀b 9、流量阀c10控制水蒸气的流量为15l/min，乙醇蒸汽的流量为30l/min，二氧化碳流量为40l/min。持续通入直至达到所需的罐中压力，并调节气体进气阀门12控制罐内萃取压力为100kpa～250kpa。本实施例持续通入蒸汽直至萃取罐2中压力达到150kpa稳定为止。关闭气体进气阀门12。此时控制进料速度为：1kg/min。三种萃取溶剂的蒸汽对香荚兰豆粉末进行萃取操作；
35.(2)萃取罐2中有绕罐体中轴心旋转的螺旋输送器3，香荚兰豆粉末由螺旋输送器3的叶片带动向另一端移动。香荚兰豆粉末经螺旋输送器3进入萃取罐2并在萃取罐2中与萃取蒸汽充分接触，香荚兰豆中的香气成分分离出来，在萃取罐2中充分接触，天然芳香植物萃取时间为60-360分钟，本实施例的萃取时间为120分钟；
36.(3)萃取结束后打开气体出气阀门13，萃取蒸汽携带萃取后的天然香荚兰成分从
萃取罐2的出气口17离开萃取罐2；并进入冷凝器15，二氧化碳分离后经气体排出口16排出；
37.(4)收集冷却下来的液体，即冷凝后获得的香荚兰萃取物进入香料储存罐14。香荚兰萃取物色谱图参见图2。萃取后的香荚兰废料从废料出口19进入废料罐20。
38.实施例二
39.与实施例一相同，所不同的是：使用多元萃取罐提取茶叶提取物。将20kg经粉碎后的茶叶储存在储料罐1中。与实施例一相似，采用水、乙醇和二氧化碳作为萃取溶剂。先控制萃取罐2温度至设定温度110℃，打开气体进气阀门12，关闭气体出气阀门13。水、乙醇和二氧化碳在进入萃取罐2前在蒸汽发生器a 5、蒸汽发生器b 6、蒸汽发生器c 7中被加热汽化，通过流量阀a 8、流量阀b 9、流量阀c10控制，水的流量为20l/min，乙醇蒸汽的流量为20l/min，二氧化碳流量为60l/min，持续通入直至罐中压力达到200kpa为止，关闭气体进气阀门12。此时控制进料口18的进料速度为1kg/min。茶叶粉末由螺旋输送器3的叶片推动向另一端移动，茶叶与萃取蒸汽在萃取罐2中充分接触，萃取时间为240分钟。萃取结束后打开气体出气阀门13，萃取蒸汽携带茶叶挥发成分从出气口17离开萃取罐2，并回收进入冷凝器15，二氧化碳分离后经气体排出口16排出，冷凝后获得的茶叶提取物进入香料储存罐14。茶叶提取物色谱图参见图3。萃取后的茶叶废料从废料出口19进入废料罐20。