CN102802474A - 正压和负压萃取装置以及萃取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压力循环式萃取装置，包括：用于容纳和萃取萃取目标物的萃取单元；用于增加萃取单元内压力的压缩单元；用于减少萃取单元内压力的减压单元；通过交替性地操作压缩单元和减压单元来增加和降低萃取单元内的压力，该萃取单元包括用于将气泡提供至萃取目标物中的起泡喷嘴。此外，本发明还提供了一种交替性地实行压缩和减压过程的压力循环式萃取方法，以及由该方法得到的组合物。该萃取装置和方法能实现低温萃取，实现显著的萃取效率，并防止萃取目标物的变色，变味，以及受热变性。

Description

正压和负压萃取装置以及萃取方法
技术领域
本发明涉及一种压力循环式萃取装置以及压力循环式萃取方法。
背景技术
一般来说，天然产品或草药的萃取通常为使用热水进行萃取的热水萃取物。然而，由于萃取目标物的受热降解使热水萃取的方法具有很多问题，这将导致变色，异味和有效成分的分解。 
为了解决受热降解的问题，通常使用低温萃取。虽然这种方法可以防止有效成分的降解，但由于其降解效率大大降低而未能商业化地使用。而且，使用有机溶剂的萃取方法也具有问题，因为萃取后残留的溶剂对人体有害。
发明内容
技术问题
本发明在于提供一种压力循环式的萃取装置。
本发明同样在于提供一种压力循环式的萃取方法。
本发明还在于提供一种由压力循环式萃取装置进行萃取的萃取物，以及包含这种萃取物的组合物。
技术问题
大体上，本发明提供了一种压力循环式萃取装置，该装置包括用于容纳和萃取萃取目标物的萃取单元，用于增加萃取单元内压力的压缩单元，以及用于减少萃取单元内压力的减压单元，其中，通过交替性地操作压缩和减压单元使萃取单元内的压力增加或减少，而该萃取单元包括用于将气泡供应至萃取目标物中起泡喷嘴。
另一方面，本发明提供了一种压力循环式萃取方法，该方法包括交替性地执行压缩和减压过程。
有益效果
使用本发明的压力循环式萃取装置和方法在萃取中十分有利，因为在相对低的温度下可以进行萃取，而且萃取效率非常高。同样，可以防止萃取目标物的异味或热降解。该萃取装置和方法可以广泛地应用于食品和化妆领域。
附图说明
图1为本发明实施例的萃取装置的截面图。
图2为压力循环式萃取装置中萃取浴和顶板之间的接合的放大图。
图3展示了不同萃取方法随着温度变化的萃取率。
图4展示了不同萃取方法随着萃取时间变化的不同萃取率。
主要元件名称
       100：萃取单元                    110：萃取浴
       111：起泡喷嘴                    120：顶板
       121：喷雾嘴                        200：压缩单元
       300：减压单元                  400：温度控制器
       500：循环泵。 
具体实施方式
根据本发明实施例的一种压力循环式萃取装置包括：用于容纳和萃取萃取目标物的萃取单元；用于增加萃取单元内压力的压缩单元；用于减少萃取单元内压力的减压单元；对压缩单元和减压单元进行交替性操作以增加或减少萃取单元内的压力。本发明的压力循环式萃取装置可以根据萃取目标物的性质来调节压缩和减压的数量和频率。同样，根据萃取目标物的性质，萃取条件可以通过调节压缩和减压的时间来达到优化。
在一个实施例中，该萃取单元可以包括起泡喷嘴和/或喷雾嘴来提高萃取效率。
起泡喷嘴通过在喷嘴形成的气泡来促进萃取目标物的搅拌。在萃取装置内，会产生如温度，压力等萃取条件的局部差异。通过使用起泡喷嘴来提供气泡或惰性气体，萃取目标物可以更有效地搅拌并获得更均匀的萃取物。同样，起泡喷嘴通过提高萃取效率而使萃取在低温下进行。低温萃取使得萃取目标物的挥发性成分保留，萃取物的质量因此可以得到显著的改善。在一个实施例中，起泡喷嘴所提供的惰性气体为氮气或氦气，特别是氮气。
喷雾嘴在进行萃取时将液体喷至萃取目标物上，因此除去了萃取过程中产生的泡沫。在一个实施例中，喷雾嘴喷射萃取溶剂或水，尤其是低温水。在一个实施例中，由喷雾嘴所喷射的萃取溶剂为C1-C5的低级醇。喷雾嘴使得不必使用消泡剂。
在一个实施例中，该萃取单元可以具有如整体水箱的形式，但不限于此。当萃取单元以整体水箱的形式存在时，可以具有用于提供萃取目标物，溶剂等入口，以及用于将萃取物排放至外界的出口。
在另一个实施例中，该萃取单元可以包括装载萃取目标物的萃取浴和顶板，如果必要的话，该萃取浴装载萃取目标物和溶剂。顶板置于萃取浴之上，并封闭该萃取浴。无须特别限制，萃取浴可以通过任何能使萃取目标物装载在萃取浴中以待分离的方式与顶板接合。例如，萃取浴和顶板可以通过形成于该萃取浴顶面上的突起物和形成于顶板底面上的突起物而相互接合。
该萃取装置可以进一步包括温度控制器。该温度控制器加热装载在萃取单元内的萃取目标物。通过用温度控制器加热萃取目标物，萃取效率可以得到提高。
在一个实施例中，该萃取装置交替性地提供加压和减压条件。压缩单元可以通过在萃取单元内注入气体来增加压力。被压缩单元所注入的气体可以为空气或惰性气体，特别是氮气(N2)或氦气(He)，更特别是氮气，但不局限于这些气体。该减压单元可以通过对萃取单元施加真空，或通过排气口排出气体来减少压力。
本发明同样提供一种压力循环式萃取方法，该方法包括交替性地进行压缩和减压。
在一个实施例中，该压力循环式萃取方法可以包括交替性的(a)增加压力的压缩过程；以及(b)减少压力的减压过程。该萃取方法还进一步包括：(c)在所述压缩和/或减压过程中对萃取目标物提供气泡。
在另一个实施例中，该萃取方法还进一步包括：(d)在萃取过程中往萃取目标物喷入液体。
该萃取方法可以为通过将萃取目标物浸入溶剂进行萃取的溶剂萃取法。在该萃取法中所使用的溶剂可以为水或C1-C5的低级醇，特别是水，但不限于此。
在所述压缩中的压力可以为，例如1-10 kgf/cm2，特别是1.5-3 kgf/cm2，但不限于此。根据不同情况，可以使用约5 kgf/cm2的中间压力。在所述减压过程中的压力可以为100-760 mmHg，特别是500-700 mmHg。根据不同情况，减压可以在真空中进行。在本发明的萃取方法中，可以根据萃取目标物的性质，交替性地进行加压和减压。必要时，压缩和减压的过程可以进行不同的设置。
加压和减压过程的数量和频率并不受限，并可以根据萃取目标物的性质而进行不同的设定。在一个实施例中，每个压缩和减压的过程可以执行10分钟至1小时，特别是30分钟。在另一个实施例中，该压缩和减压过程可以重复1-30次，特别是2-10次，更特别为4-5次。通过重复压缩和减压过程2-3次，可以获得足够的萃取效率。
由于压缩和减压为交替性进行，与热水萃取方法相比，本发明的萃取方法可以在相对较低温度下进行。因此，萃取温度可以为0-100℃，特别是30-85℃。该萃取方法使有效萃取可以甚至在相对低温50-75℃下进行。根据不同情况，同样可以实行冷萃取。
本发明还提供一种使用本发明的萃取装置或萃取方法所萃取的萃取物。因为本发明的萃取物没有变色，异味或产生热分解，该萃取目标物的固有香味和营养成分将得到有效保留。该萃取物可以用作食品，化妆品，或药品的有效成分或添加剂。自爱一个实施例中，本发明提供一种包括该萃取物的食品组合物。在另一个实施例中，本发明提供了一种包括该萃取物的化妆品组合物。
以下结合附图，将对本发明实施例的压力循环萃取装置作详细说明。
图1为本发明实施例中萃取装置的截面图。该萃取装置包括对萃取目标物进行萃取的萃取单元100，增加萃取装置内压力的压缩单元200，以及减少萃取装置内压力的减压单元300。
该萃取单元100包括容纳萃取目标物的萃取浴110，用作该萃取浴110盖子的顶板120。在该萃取浴110的底部设置有起泡喷嘴111。在萃取过程中，该起泡喷嘴111提供气泡以促进萃取目标物的搅拌。顶板120在其下部具有喷雾嘴121。通过喷洒低温水，喷雾嘴121去除在萃取过程中产生的泡沫。
压缩单元200和减压单元300与顶板120相连。压缩单元200通过提供空气或氮气(N2)来增加萃取装置内的压力。减压单元300通过施加真空或通过排气口排出气体来减少萃取装置中的压力。压缩单元200和减压单元300的操作时间和频率通过压力控制器（未图示）进行控制。温度控制器400与萃取装置相连。由温度控制器400加热的萃取物通过循环泵500而循环流入萃取浴110内。
图2展示了本发明的压力循环式萃取装置中萃取浴和顶板之间的接合。该萃取浴110在其上表面形成有两个突出物，并通过该突出物与顶板120底表面形成的突出物相接合。
实施例
以下以非限制的方式说明本发明的具体实施例。
实施例1：压力循环萃取
使用图1的萃取装置，从葛根处萃取葛根素。具体来说，将葛浸入10倍体积的水中，并在30分钟间隔交替地实行加压和减压时进行2小时的萃取。在压缩时的压力为2 kgf/cm2，减压时压力为600±50 mmHg，而萃取温度可以为设置为75℃。
对比实施例1：热水萃取
用热水从葛根处萃取葛根素。具体来说，将葛浸入10倍体积的水中，并在75℃下进行2小时的萃取。在萃取过程中并没进行压缩和减压。
测试实施例1：在不同温度下萃取率的比较
以实施例1和对比实施例1的相同方式从葛根处萃取葛根素，并对它们的萃取率进行测定。然而，萃取时间为4小时，压缩和减压以1小时的间隔重复进行，萃取温度在30~100℃之间变化。结果展示在图3中。在图3中，萃取率是相对与韩国药典会的甲醇回流萃取。
在图3中，与热水萃取相比，压力循环萃取的萃取率要高20-40%。特别地，在低温度范围内的萃取率较好。例如，热水萃取在30℃下萃取率小于10%，在50℃下低于40%。相比之下，本发明的压力循环萃取在30℃下的萃取率为50%或更高，而在50℃下达到70%。
可以看出本发明的压力循环萃取使有效萃取在较低温度下实现，而这在现有的热水萃取方法中难以实现。因此，本发明的压力循环萃取可以有效用于热敏感成分的萃取。
测试实施例2：随着时间的萃取的变化
对通过热水和压力循环萃取所得到的萃取物的改变进行观察，以研究压力循环萃取的效率。
以测试实施例1的相同方法进行热水萃取和压力循环萃取。在每种情况下，萃取时间为2小时。所获得的萃取物通过0.45-μm的过滤器来过滤，以去除在冷藏室内观察到的微生物和沉淀。结果展示在表1中。
表1
Figure 2010800285449100002DEST_PATH_IMAGE001
HWE: 热水萃取
PCE: 压力循环萃取
*: 轻度模糊, **: 观察到沉淀, ***: 轻微沉淀, ****:大量沉淀, *****: 严重沉淀
从表1可以看出，在不同温度下观察到沉淀具有显著区别。在萃取温度处于相对较低的50-75℃时，压力循环萃取具有相对优越的短暂稳定性。
测试实施例3：对热水萃取，单纯加压萃取，单纯减压萃取和压力循环萃取中的萃取率进行比较。
对热水萃取，单纯加压萃取，单纯减压萃取和压力循环萃取中的萃取率进行比较。萃取时间为8小时，通过每小时取样来测定萃取率。萃取温度设定为75℃，因为有些成分在较低温度下不可以被萃取而在较高温度下会分解。具体的萃取条件展示在表2中，而结果展示在图4中。
表2
在图4中，使用循环泵来搅拌的热水循环萃取要比热水萃取展示出更高的萃取效率，与单纯加压和单纯减压的萃取效率接近。对于热水萃取在8小时所获得的萃取产量，压力循环萃取仅需要2小时便可以获得。当起泡与压力循环萃取相结合时要比简单的压力循环萃取在更快的时间内获得最大的萃取产率。与起泡结合的压力循环萃取在低温下对热稳定性差的成分的萃取比较有效，要比其它方法具有显著高的效率。
工业应用
本发明的萃取装置和方法能有效地萃取天然产品，草药等，不会产生变色，异味或萃取目标物的热分解。

Claims (15)

1.一种压力循环式萃取装置，其特征在于，包括：
萃取单元，用于容纳和萃取萃取目标物；
压缩单元，用于增加萃取单元内的压力；
减压单元，用于降低萃取单元内的压力；
其中，通过交替地操作压缩单元和减压单元来增加和降低萃取单元内的压力；
其中，所述萃取单元包括用于将气泡提供至萃取目标物中的起泡喷嘴。
2.根据权利要求1所述的压力循环式萃取装置，其特征在于，所述萃取单元包括：
将液体喷向萃取目标物的喷雾嘴；
控制萃取温度的温度控制器；或
喷雾嘴和温度控制器。
3.根据权利要求1所述的压力循环式萃取装置，其特征在于，所述萃取单元包括：
容纳萃取目标物的萃取浴；以及
位于该萃取浴上，并封闭所述萃取浴的顶板。
4.根据权利要求3所述的压力循环式萃取装置，其特征在于，所述萃取浴和顶板的相互接合是通过形成于该萃取浴顶面上的突出物和形成于所述顶板的底面上的突出物来实现的。
5.根据权利要求1所述的压力循环式萃取装置，其特征在于，压缩单元通过将气体注入萃取单元来增加萃取单元内的压力，而减压单元通过对萃取单元施加真空或凭借排气口排放气体来减少该萃取单元内的压力。
6.根据权利要求5所述的压力循环式萃取装置，其特征在于，所注入萃取单元内的气体为空气或氮气。
7.一种压力循环式萃取方法，用于通过在溶剂中浸泡来萃取萃取目标物的，其特征在于，所述方法包括：
交替性地进行压缩过程和减压过程，
在萃取过程中往萃取目标物中提供气泡。
8.根据权利要求7所述的压力循环式萃取方法，其特征在于，还包括在萃取过程中将液体喷向萃取目标物。
9.根据权利要求7所述的压力循环式萃取方法，其特征在于，所述溶剂为水或C1-C5低级醇。
10.根据权利要求7所述的压力循环式萃取方法，其特征在于，压缩过程使压力增加至1-10 kgf/cm2，而减压过程将压力降低至100-760 mmHg。
11.根据权利要求7所述的压力循环式萃取方法，其特征在于，所述压缩过程和减压过程进行的时间分别为10分钟至1小时，并重复2-10次。
12.根据权利要求7所述的压力循环式萃取方法，其特征在于，萃取温度为30-85℃。
13.通过权利要求7-12中任一项所述的萃取方法萃取而得的萃取物。
14.含有权利要求13所述的萃取物的食品组合物。
15.含有权利要求13所述的萃取物的化妆品组合物。
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