CN109705974A - 一种湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，该方法以新鲜油茶果冷榨获得的茶饼为原料进行茶油和皂素的提取，采用正丁醇湿法对茶饼进行研磨来实现油茶籽细胞壁的高效温和破碎，得到天然态的微乳液萃取油脂和皂素，然后再将产生的油脂和皂素通过双亲增溶效应原位形成油脂‑皂素‑正丁醇‑水微乳的微乳化混合物体系，再将上述微乳化混合物体系进行强制破乳后分离，即得到茶油产品和皂素产品。本发明可以实现对茶油和皂素的同步高效萃取，其原料价格低廉，安全环保，所使用工艺简单、方便，具有较佳的推广价值。

Description

一种湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法

技术领域

本发明涉及茶油制取加工领域，具体涉及一种湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法。

背景技术

油茶是我国第一大木本油料树种(种植面积达6500万亩)，它具有耐旱、耐贫瘠和对土壤要求不高特点。我国有大量非耕地面积可用于油茶种植，这符合“不与粮争田”国策的同时又具有很好的环境生态效益，所以油茶产业发展潜力非常大。2016年最新数据显示，油茶籽年产量达到200多万吨，年产值达数552亿元；据国家粮油信息中心统计，中国油茶籽产量年平均增长5.4％，预计2020年种植面积将要突破7000万亩，因而具有极大的现实意义和经济价值。油茶籽含油率高达30％以上，茶油主要由油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸组成，尤其油酸含量明显高于橄榄油；还富含磷脂、维生素E、角鲨烯和香醇素等营养成分，属于天然绿色保健食用油。所以，茶油具有“帝王油”和“东方橄榄油”等美誉。另外，在油茶加工副产物中，茶皂素为含量最高的生物活性物质，占茶油籽饼11％～17％，不仅具有天然优良的表面活性作用，还有杀灭害虫、抗菌消炎等作用，已广泛应用于洗涤、乳化和医药等行业。

目前，油茶加工技术存在目标产品单一、加工技术不合理和加工工序较长等问题，缺乏针对茶油和皂素特点的低成本高效联合制备技术。现行制备技术主要是套用其它植物油加工工艺，包括挤压粉碎和溶剂浸提等步骤。然而无论采用单独一步或分步联用，大多涉及极端操作条件(高温、强挤压)，导致局部过热难以扩散，这不仅破坏油脂中大量生物活性物质(如磷脂、维生素E、角鲨烯和香醇素等)，影响茶油品质，甚至会产生有毒有害物质(如苯并(a)芘)。提油后的茶油饼大部分用作肥料甚至被抛弃，少数用来进一步提取皂素，其整体提取纯度约为30～40％，存在着提取纯度较低以及技术成本昂贵等问题。可见，深入开展茶油及茶皂素提取加工的研究具有十分重要的现实意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，该方法针对油茶综合利用技术的复杂性，对油茶有效成分进行最大程度地利用，以解决上述技术背景中的技术缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现

一种湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，以新鲜油茶果冷榨获得的茶饼为原料进行茶油和皂素的提取，采用正丁醇湿法对茶饼进行研磨来实现油茶籽细胞壁的高效温和破碎，得到天然态的微乳液萃取油脂和皂素，然后再将产生的油脂和皂素通过双亲增溶效应原位形成油脂-皂素-正丁醇-水微乳的微乳化混合物体系，再将上述微乳化混合物体系进行强制破乳后分离，即得到茶油产品和皂素产品。

基于上述技术思路的制备方法，具体包括以下操作步骤：

S1：油茶果预处理：将采收的新鲜油茶果进行清洗、除杂后在低温干燥环境进行烘制，烘至茶果裂开后用揉搓方式将茶籽与茶蒲分离，分离出的茶籽继续进行低温烘制以将茶籽的水分控制在4％～10％之间。

S2：低温预榨：取步骤S1处理后的茶籽进行低温预榨，将大部分油脂预排出，将预榨后的饼粕取出，冷却至室温，在粉碎机内进行预粉碎，控制粉碎后的颗粒物粒度在1cm³以内，保存于干燥、通风环境中备用。

S3：双亲溶剂配置：取分析纯正丁醇溶剂和去离子水置于反应釜内，去离子水占正丁醇体积比为10～20％，将溶剂体系温度控制在20～40℃之间，保持20～40r/min的搅拌状态进行搅拌混匀，将混匀后的溶剂体系加入微波反应釜中进行微波混合直至混合均匀。

S4：浸泡与研磨：将步骤S2中处理的饼粕颗粒物与步骤S3中制得的双亲溶剂按照重量比1:2～1:5的比例一同加入容器中，进行搅拌，搅拌完成后将饼粕颗粒物与双亲溶剂一同导入碾磨设备进行研磨并获得粥状物料；将获得粥状物料加入反应釜中，在40～80℃的条件下搅拌反应，观察粥状物料的形态，物料的粘稠度在停止搅拌不会立马分层即可停止搅拌，此时将反应釜温度降至20～40℃并保持，静置至物料层与溶剂层分离；将上层澄清液过滤，下层物料进行压滤，将下层物料压滤后的滤液与固体物料分离，滤液与过滤后的上层澄清液混合，而固体物料则经过干燥后回收，其中，混合后的混合液则为油脂-皂素-正丁醇-水微乳的微乳化混合物体系。

S5：破乳分离：将上述油脂-皂素-正丁醇-水微乳的微乳化混合物体系在25～30℃的温度条件下导入蒸馏釜，按照后续条件进行真空破乳分离，破乳分离后的物料通过压滤分离出固态的皂素，而滤液导入蒸馏釜中蒸馏出溶剂，即在釜底得到茶油成品。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S1中，新鲜油茶果的低温烘制温度为30～60℃，烘制时间为6～8h。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S1中，分离后的茶籽烘制在40～50℃的温度条件下，烘制时间为3～6h。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S2中进行低温机械预榨时，将压榨温度控制在70℃以下，残油控制在8％-13％范围区间，饼粕保持干燥准备进入下道工序。

作为本发明的进一步限定，本发明的步骤S3中，双亲溶剂配置可在步骤S3前的任意时间段内进行。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S3中，在所述微波反应釜进行微波混合时，控制微波频率2450MHz，微波功率20～40Kw，温度保持20～40℃，目的在于保持溶液的均匀度。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S4中，进行搅拌时，控制温度为30～50℃，搅拌速率为50～90r/min，处理时间为2～5h。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S4中，进行碾磨时，控制碾磨目数为200～300目，碾磨2～6次，每次碾磨时间为2～6min。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S4中，在反应釜中进行反应时，控制反应釜内搅拌速率为80～120r/min，而物料在反应釜内的滞留时间为1～3h。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S4中，在反应釜中进行反应时，通过冷凝管进行水冷保温，以保证溶剂不外泄。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S4中，固体物料经120～140℃干燥后回收。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S5中，利用蒸馏釜进行破乳分离时控制蒸馏釜温度为100～150℃、真空度为2～4kPa，滤液在蒸馏釜内时间为20～40min，完毕放掉真空，物料温度降至室温即完成破乳分离。

作为本发明的进一步限定，在本发明的步骤S5中，分离处皂素的滤液进行蒸馏时温度控制在120～180℃，真空度为2～4kPa。

本发明的优点及有益效果在于：

本发明中正丁醇和水构成的混合溶剂体系通过萃取部分茶油和皂素而形成一个“正丁醇-水-茶油-皂素”微乳液体系，可以实现对茶油和皂素的同步高效萃取，结合简单的蒸馏和过滤，即可实现茶油和高纯度皂素产品的分离。

本发明所涉及原料价格低廉，安全环保，所使用工艺简单、方便。

本发明中湿法研磨一方面可以通过浸泡的方式移走部分镶钳在细胞壁中卵磷脂等支撑物质而降低了细胞壁强度，另一方面可以避免干摩擦热对热敏性物质带来的损害。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

在实施例一中，其作为原料的鲜茶果来源湖南某林场的湘林油茶无性系27，茶籽含油率为32.3％，选用的茶果质量为300Kg。

实施例一按照图1的操作方法进行，其具体操作步骤如下：

采取新鲜油茶果在45℃低温干燥环境进行烘制，烘制时间为8h。烘制后茶果全部裂开，将开裂的茶果采取机械揉搓方式将茶籽与茶蒲分离。茶籽继续进入烘干系统，在50℃的条件下将茶果烘制4.5h，此时茶果的水分被控制在9％。取烘干茶籽进行低温机械预榨，将大部分油脂预排出。压榨温度控制在68℃，残油控制在12％，饼粕保持干燥并冷却至室温，在粉碎机内进行预粉碎，颗粒度在0.8cm³以内，保持干燥环境，备用。

取分析纯正丁醇溶剂和去离子水置于反应釜内，去离子水占正丁醇体积比为18％。溶剂体系温度控制在20℃，采用机械搅拌进行混匀，保持搅拌状态，转速为38r/min。取微波发生器置于反应釜内，微波频率2450MHz，微波功率35Kw，温度保持20℃制得双亲溶剂。

取干燥的饼粕置于浸泡釜内，将双亲溶剂导入浸泡釜。溶剂的使用量控制在饼粕重量的4倍。温度保持在50℃，采用机械搅拌，搅拌速率为85r/min，浸泡处理5h。然后将浸泡的饼粕与溶剂导入机械碾磨设备，碾磨目数为300目，碾磨时间为2min，物料碾磨2次后获得粥状物料。然后将所述粥状物料置于反应釜内，保持温度为75℃，反应釜内的冷凝管设备通过冷却水，保证溶剂不外泄，并在反应釜内的搅拌采用机械方式搅拌，控制搅拌速率为120r/min，搅拌处理1h。搅拌完成后，观察粥状物料的形态，物料的粘稠度在停止搅拌不会立马分层停止搅拌。保持温度在35℃，静置，直至物料层与溶剂层分离。

上层澄清液通过过滤装置净化，下层物料通过压滤设备，将滤液与物料分离，滤液与上层溶液混合，固体物料经120℃干燥后回收。

滤液即为“正丁醇-水-茶油-皂素”形成的微乳体系，保持微乳体系的稳定性，在25℃-30℃条件下导入蒸馏釜内，蒸馏釜温度控制在150℃，真空度为2kPa，滤液在蒸馏釜内时间为20min。完毕放掉真空，物料温度降至室温，通过压滤设备分离出固态的皂素。

滤液继续导入蒸馏釜，温度控制在120℃，真空度为3kPa，蒸馏出溶剂，完毕导出釜底的茶油。

参照上述方法进行的茶油与皂素的同步制取，制得的茶油的质量为31.7Kg(包含预榨茶油)。皂素获得10.21Kg，皂素纯度为81.27％。

在实施例二中，其作为原料的鲜茶果来源湖南某林场的湘林油茶无性系31，茶籽含油率为34.8％，茶果质量为300Kg。

采取新鲜油茶果在40℃低温干燥环境进行烘制，烘制时间为6h。烘制后茶果全部裂开，将开裂的茶果采取机械揉搓方式将茶籽与茶蒲分离。茶籽继续进入烘干系统，在40℃的条件下将茶果烘制4.5h，此时茶果的水分被控制在8％之间。取烘干茶籽进行低温机械预榨，将大部分油脂预排出。压榨温度控制在50℃，残油控制在10％，饼粕保持干燥并冷却至室温，在粉碎机内进行预粉碎，颗粒度在0.6cm³以内，保持干燥环境，备用。

取分析纯正丁醇溶剂和去离子水置于反应釜内，去离子水占正丁醇体积比为15％。溶剂体系温度控制在30℃，采用机械搅拌进行混匀，保持搅拌状态，转速为40r/min。取微波发生器置于反应釜内，微波频率2450MHz，微波功率30Kw，温度保持30℃制得双亲溶剂。

取干燥的饼粕置于浸泡釜内，将双亲溶剂导入浸泡釜。溶剂的使用量控制在饼粕重量的4倍。温度保持在45℃，采用机械搅拌，搅拌速率为65r/min，浸泡处理4h。然后将浸泡的饼粕与溶剂导入机械碾磨设备，碾磨目数为200目，碾磨时间为5min，物料碾磨4次后获得粥状物料。然后将所述粥状物料置于反应釜内，保持温度为30℃，反应釜内的冷凝管设备通过冷却水，保证溶剂不外泄，并在反应釜内的搅拌采用机械方式搅拌，控制搅拌速率为120r/min，搅拌处理3h。搅拌完成后，观察粥状物料的形态，物料的粘稠度在停止搅拌不会立马分层停止搅拌。保持温度在30℃，静置，直至物料层与溶剂层分离。

上层澄清液通过过滤装置净化，下层物料通过压滤设备，将滤液与物料分离，滤液与上层溶液混合，固体物料经120℃干燥后回收。

滤液即为“正丁醇-水-茶油-皂素”形成的微乳体系，保持微乳体系的稳定性，在25℃-30℃条件下导入蒸馏釜内，蒸馏釜温度控制在100℃，真空度为4kPa，滤液在蒸馏釜内时间为28min。完毕放掉真空，物料温度降至室温，通过压滤设备分离出固态的皂素。

滤液继续导入蒸馏釜，温度控制在160℃，真空度为4kPa，蒸馏出溶剂，完毕导出釜底的茶油。

参照本发明的优化工艺进行茶油与皂素的同步制取，茶油的质量为34.11Kg(包含预榨茶油)。皂素获得10.19Kg，皂素纯度为81.31％。

本发明的实施例的参数是按照实验获取的最佳参数进行实验而获取的数据，且其中中茶皂素纯度检测方法采用紫外可见标准加入法测定茶皂素含量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，该方法以新鲜油茶果冷榨获得的茶饼为原料进行茶油和皂素的提取，采用正丁醇湿法对茶饼进行研磨来实现油茶籽细胞壁的高效温和破碎，得到天然态的微乳液萃取油脂和皂素，然后再将产生的油脂和皂素通过双亲增溶效应原位形成油脂-皂素-正丁醇-水微乳的微乳化混合物体系，再将上述微乳化混合物体系进行强制破乳后分离，即得到茶油产品和皂素产品。

2.根据权利要求1所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

S1：油茶果预处理：将采收的新鲜油茶果进行清洗、除杂后在低温干燥环境进行烘制，烘至茶果裂开后用揉搓方式将茶籽与茶蒲分离，分离出的茶籽继续进行低温烘制以将茶籽的水分控制在4％～10％之间；

S2：低温预榨：取步骤S1处理后的茶籽进行低温预榨，将大部分油脂预排出，将预榨后的饼粕取出，冷却至室温，在粉碎机内进行预粉碎，控制粉碎后的颗粒物粒度在1cm³以内，保存于干燥、通风环境中备用；

S3：双亲溶剂配置：取分析纯正丁醇溶剂和去离子水置于反应釜内，去离子水占正丁醇体积比为10～20％，将溶剂体系温度控制在20～40℃之间，保持20～40r/min的搅拌状态进行搅拌混匀，将混匀后的溶剂体系加入微波反应釜中进行微波混合直至混合均匀；

S4：浸泡与研磨：将步骤S2中处理的饼粕颗粒物与步骤S3中制得的双亲溶剂按照重量比1:2～1:5的比例一同加入容器中，进行搅拌，搅拌完成后将饼粕颗粒物与双亲溶剂一同导入碾磨设备进行研磨并获得粥状物料；将获得粥状物料加入反应釜中，在40～80℃的条件下搅拌反应，观察粥状物料的形态，物料的粘稠度在停止搅拌不会立马分层即可停止搅拌，此时将反应釜温度降至20～40℃并保持，静置至物料层与溶剂层分离；将上层澄清液过滤，下层物料进行压滤，将下层物料压滤后的滤液与固体物料分离，滤液与过滤后的上层澄清液混合，而固体物料则经过干燥后回收，其中，混合后的混合液则为油脂-皂素-正丁醇-水微乳的微乳化混合物体系；

S5：破乳分离：将上述油脂-皂素-正丁醇-水微乳的微乳化混合物体系在25～30℃的温度条件下导入蒸馏釜内进行真空破乳分离，破乳分离后的物料通过压滤分离出固态的皂素，而滤液导入蒸馏釜中蒸馏出溶剂，即在釜底得到茶油成品。

3.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在步骤S1中，新鲜油茶果的低温烘制温度为30～60℃，烘制时间为6～8h。

4.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在步骤S1中，分离后的茶籽烘制在40～50℃的温度条件下，烘制时间为3～6h。

5.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在步骤S2中进行低温机械预榨时，将压榨压榨温度控制在70℃以下，残油控制在8％-13％范围区间，饼粕保持干燥准备进入下道工序。

6.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述微波反应釜进行微波混合时，控制微波频率2450MHz，微波功率20～40Kw，温度保持20～40℃。

7.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在本步骤S4中，进行搅拌时，控制温度为30～50℃，搅拌速率为50～90r/min，处理时间为2～5h。

8.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在步骤S4中，进行碾磨时，控制碾磨目数为200～300目，碾磨2～6次，每次碾磨时间为2～6min。

9.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在步骤S4中，在反应釜中进行反应时，控制反应釜内搅拌速率为80～120r/min，而物料在反应釜内的滞留时间为1～3h。

10.根据要求2所述的湿法研磨原位微乳化同步萃取茶油和皂素的方法，其特征在于，在步骤S4中利用蒸馏釜进行破乳分离时控制蒸馏釜温度为100～150℃、真空度为2～4kPa，滤液在蒸馏釜内时间为20～40min，完毕放掉真空，物料温度降至室温即完成破乳分离。