CN117430583A - 以水为溶剂的烟碱提取方法 - Google Patents

以水为溶剂的烟碱提取方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117430583A
CN117430583A CN202311420198.4A CN202311420198A CN117430583A CN 117430583 A CN117430583 A CN 117430583A CN 202311420198 A CN202311420198 A CN 202311420198A CN 117430583 A CN117430583 A CN 117430583A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nicotine
solvent
molecular sieve
water
tobacco
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311420198.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王玉
杨俊萍
彭瑞恒
万翠芬
王健
史丽
王诗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yunnan Baolitrui Biotechnology Co ltd
Original Assignee
Yunnan Baolitrui Biotechnology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yunnan Baolitrui Biotechnology Co ltd filed Critical Yunnan Baolitrui Biotechnology Co ltd
Priority to CN202311420198.4A priority Critical patent/CN117430583A/zh
Publication of CN117430583A publication Critical patent/CN117430583A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00—Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/24—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by extraction; Tobacco extracts
    • A24B15/241—Extraction of specific substances
    • A24B15/243—Nicotine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/028—Flow sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0288—Applications, solvents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

本申请公开了一种以水为溶剂的烟碱提取方法，包括以下步骤：1）、烟末投入碱性溶液中搅拌发酵萃取8小时后得到萃取液；2）、萃取液先经过超滤后过滤出的游离态烟碱经过分子筛流化床吸附富集后，得到富集分子筛；3）、富集分子筛经过酸溶液洗脱至洗脱液pH>6.5后，浓缩洗脱液至原体积1/10得到含烟碱溶液；含烟碱溶液中加入氢氧化钠结晶反应后，上层物质为烟碱。该方法能在不使用有机溶剂的情况下，制得纯度满足国标要求的烟碱。

Description

以水为溶剂的烟碱提取方法
技术领域
本申请涉及烟碱提取技术领域，特别是一种以水为溶剂的烟碱提取方法。
背景技术
烟碱，又称尼古丁，化学式C10H14N2，分子量162.232，常温下为无色或淡黄色液体，是一种存在于茄科植物（茄属）中的生物碱，也是烟草的重要成分，可溶于水，极易溶于醇、醚、氯仿及石油醚，可用于生产安全有效的戒烟产品、电子烟以及低毒无残留农药。根据电子烟国标GB41700-2022的规定，电子烟雾化物应使用烟草中提取的烟碱，纯度不低于99%，不得有明显的不良气息。
目前烟碱提取方法包括：水蒸气蒸馏法、有机溶剂萃取法、离子交换树脂法、膜分离技术、微波提取法、亚临界流体萃取法、超临界流体萃取法、超声波提取法等。其中，水蒸气蒸馏法是最早生产烟碱的方法，但所得烟碱纯度较低。
为提高纯度，工业上习惯把溶剂萃取法和水蒸气蒸馏法相结合，即先采用一定量的碱液对原料进行浸提，再用水蒸气蒸馏。目前天然烟碱的提取主要采用溶剂萃取法，其特点在于操作工艺简单便捷、萃取剂便宜易得、萃取效率高等。
溶剂萃取法的主要流程为：碱液浸泡→有机溶剂萃取→蒸馏精制，但是处理过程中会使用大量的有机溶剂，易对环境造成污染，危害员工身体健康，易引发安全生产事故，安全性差。其他方法也都需要使用有机溶剂作为萃取剂，会对最终产品造成化学有机物污染，影响制得烟碱作为电子烟抽吸使用时的感官评价结果。
超滤技术与分子筛，两者都是基于分子孔径大小进行物质分离和富集的技术，在处理过程中不添加任何化学物质。超滤采用加压膜进行固液分离，在压力下使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的薄膜，使大分子溶质不能透过，留在膜的一侧，使大分子物质与小分子溶剂物质相分离实现，部分纯化。分子筛在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛把不同大小和形状的分子分开。
如CN201510614016.6中公开高纯度烟碱的制备方法，该方法中虽然使用了超滤膜过滤，但依然采用了有机溶剂石油醚，无法避免有机溶剂对烟碱的污染。
分子筛也可用于炼油、石化、化工、冶金、电子、国防等行业的液体分离纯化。在液体提纯过程中，分子筛可以通过吸附和离子交换等作用，将液体中的杂质去除，从而达到提纯的目的。但现有技术中并未公开分子筛可用于烟碱的制备过程中。
公开于背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本申请针对上述技术问题，提供了一种以水为溶剂的烟碱提取方法，该方法能在不使用有机溶剂的情况下，制得纯度满足国标要求的烟碱。该方法采用水作为萃取剂，利用超滤与分子筛联用分离纯化得到高纯度的烟碱。所得产品纯度高，没有化学有机污染，气息纯正，适用于电子烟雾化物。
本申请提供了一种以水为溶剂的烟碱提取方法，包括以下步骤：
1）、烟末投入碱性溶液中搅拌发酵萃取8小时后得到萃取液；
2）、萃取液先经过超滤后过滤出的游离态烟碱经过分子筛流化床吸附富集后，得到富集分子筛；
3）、富集分子筛经过酸溶液洗脱至洗脱液pH>6.5后，浓缩洗脱液至原体积1/10得到含烟碱溶液；含烟碱溶液中加入氢氧化钠结晶反应后，上层物质为烟碱；
分子筛为孔径>0.7nm的高硅Y型沸石；超滤所用滤膜拦截分子量为200道尔顿。
采用该方法无需使用任何有机溶剂，可以实现烟末中所含烟碱的有效提取。经过检测，所得物质为烟碱，且其中烟碱的含量为99.99%。有效避免使用有机溶剂及其带来的不良影响，从而提高所得烟碱的抽吸口感，避免有机溶剂残留导致抽吸感的下降问题。
该方法所用烟末可以为各类含烟碱的物质，包括但不限于烟叶、烤烟、烟杆、烟草加工废弃物。该方法运行一段时间后产生的废渣中富含各类氮源、碳源、磷源可作为有机肥回田使用。该方法产生的废水持续在方法中循环使用，避免污水直接排放，又能避免烟碱的浪费，提高得率。
优选的，萃取液的pH值为10~13。
优选地，烟末为废弃烟叶、烟杆、烟根、烟花至少一种成分的粉末；烟末为烟叶烘烤、晾晒、打叶复烤、卷烟制丝环节中的碎末废渣中的至少一种成分的粉末。该方法可以以烟末为原料制得纯度较高的烟碱，且无需使用有机溶剂，既能实现废物利用，又能避免有机溶剂使用。此类物质中烟碱成分的含量较低，采用该方法可以制得烟碱含量达到99.99%的物质，说明该方法的烟碱提取效率极高，能有效实现各类杂质与烟碱的分离。
优选地，碱性溶液为pH值为13.5的氢氧化钠水溶液。
优选地，步骤2）中超滤处理后所得水相作为步骤1）中碱性溶液的溶剂使用。
优选地，步骤3）中所得下层液体稀释后，作为步骤2）中分子筛流化床溶剂使用。以上循环使用水溶液，能降低烟碱成分的损失提高该方法的提纯得率。
优选地，酸性溶液为pH值4.4~4.5的柠檬酸水溶液或硫酸溶液。
优选地，烟末与碱性溶液按质量比为1:5混合。按以上参数进行该方法，能有效提高所得烟碱的纯度，得到纯度为99.99%的烟碱物质。
优选地，超滤膜为AMS NanoProTM生产的B-4022型号耐碱纳滤膜元件，所用分子筛和超滤膜均可为市售产品，该方法适用于工业化大规模生产。
具体地，该方法包括以下步骤：
1、原料预处理：按照质量比1:5在粉碎烟末中加入pH值为13.5的氢氧化钠水溶液，密闭搅拌发酵，于常温常压下萃取 8h，得到萃取液，萃取液测定pH值为11.6，静置备用；
2、超滤-分子筛联用：所得萃取液采用AMS NanoProTM生产的B-4022型号耐碱纳滤膜元件进行超滤分离，滤出组分经过装载有高硅Y型沸石的分子筛流化床进行吸附富集，高硅Y型沸石的分子筛的孔径为0.75nm。滤出的水相流回步骤1中的原料预处理工序，分子筛吸附满载后用0.001mol/L的硫酸（pH值为4.4）洗脱，直至洗脱液pH值>6.5后，将洗脱液浓缩为原始体积的十分之一，即为烟碱盐高浓度溶液；
3、反应结晶：将烟碱盐高浓度溶液置于反应釜中，按照溶液质量加入5%氢氧化钠颗粒，待反应结束后，上层反应物即为高纯度烟碱，下层反应物按照1：10比例用蒸馏水稀释后，回用到分子筛吸附所用流化床中回用。
本申请能产生的有益效果包括：
1）本申请所提供的以水为溶剂的烟碱提取方法，以水作为萃取剂安全性好，超滤膜、分子筛、废水全部都回收利用，无废水排放节约成本，该方法提取烟末得率高且产品纯度高，满足国标生产需要，无化学污染，所得烟碱产品无有机溶剂残留，制成电子烟后气息、抽吸口感好，适用于电子烟雾化物。
2）本申请所提供的以水为溶剂的烟碱提取方法，该方法所用超滤膜和分子筛均为市售产品，价格便宜，便于获取，适用于工业化连续生产。
3）本申请所提供的以水为溶剂的烟碱提取方法，该方法可以以烟草废弃物作为原料获得较高得率，提取处理后产生的废渣可作为有机肥使用，废水循环利用无直接排放，烟碱提纯工艺简单，对外无三废产生，环境友好，操作方便，适于规模化生产和应用。
附图说明
图1为本申请实施例1中所得物质的色谱检测结果图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或改进，均落入本发明的保护范围。
实施例
以下实施例中所用物料和仪器如无特殊说明均为商业渠道获得；所用检测方法如无特殊说明，均为现有方法。
实施例1 烟碱制备方法
1、原料预处理：按照质量比1:5在粉碎烟末中加入pH值为13.5的氢氧化钠水溶液，密闭搅拌发酵，于常温常压下萃取 8h，得到萃取液，萃取液测定pH值为11.6，静置备用；所用烟末为经过清洗、除杂、切碎、粉碎得到的废弃烟叶，烟末过40目筛，本实施例中所处理烟末质量为100000g。
2、超滤-分子筛联用：所得萃取液采用AMS NanoProTM生产的B-4022型号耐碱纳滤膜元件进行超滤分离，滤出固体组分经过装载有高硅Y型沸石的分子筛流化床进行吸附富集，高硅Y型沸石的分子筛的孔径为0.75nm。滤出的水相流回步骤1中的原料预处理工序，分子筛吸附满载后用0.001mol/L的硫酸（pH值为4.4）洗脱，直至洗脱液pH值>6.5后，将洗脱液浓缩为原始体积的十分之一，即为烟碱盐高浓度溶液；
3、反应结晶：将烟碱盐高浓度溶液置于反应釜中，按照溶液质量加入5%氢氧化钠颗粒，待反应结束后，上层反应物即为高纯度烟碱，下层反应物按照1：10比例用蒸馏水稀释后，回用到分子筛吸附所用流化床中回用。得到591g烟碱，相比样品原料烟碱含量（经测定烟碱含量约为1%），每个单位原料的得率约为0.6%，一次结晶后原料中60%的烟碱得到提取，故其一次提取效率约为60%；该提取方法总的提取效率为90%。
实施例2烟碱制备方法
与实施例1的区别在于：步骤1中萃取液的pH值为10；烟末为废弃烟叶、烟杆、烟根、烟花混合后粉碎得到。高硅Y型沸石的分子筛的孔径为0.8nm。分子筛吸附满载所用洗脱酸液pH值为6。
实施例3烟碱制备方法
与实施例1的区别在于：步骤1中萃取液的pH值为13；烟末为烟叶烘烤、晾晒、打叶复烤、卷烟制丝环节中的碎末废渣。高硅Y型沸石的分子筛的孔径为0.9nm。分子筛吸附满载所用洗脱酸液pH值为5。
实施例4烟碱制备方法
1、原料预处理：按照质量比1:5在粉碎烟末中加入pH值为13.5的石灰石水溶液，密闭搅拌发酵，于常温常压下萃取 8h，得到萃取液，测定pH值为11.2，静置备用；
2、超滤-分子筛联用：萃取液采用与实施例1相同超滤膜进行分离，滤出组分经过装载有高硅Y型沸石的分子筛流化床进行吸附富集，水相流回原料预处理工序，高硅Y型沸石的分子筛的孔径为0.8nm。分子筛吸附满载后用0.1%的柠檬酸水溶液（所用柠檬酸水溶液的pH值为4.5）洗脱，待洗脱液pH值>6.5后，将洗脱液浓缩为原始体积的十分之一，即为烟碱盐高浓度溶液；
3、反应结晶：将烟碱盐高浓度溶液置于反应釜中，按照溶液质量加入5%氢氧化钠颗粒，待反应结束后，上层反应物即为高纯度烟碱，下层反应物按照1：10比例用蒸馏水稀释后，回用到分子筛吸附过程。
对实施例1中所得的物质送外机构进行色谱检测，由于所送物质在本公司内部检测结果为纯度较高尼古丁，且送检时需要备注物质名称，故在送检时备注样品名称为尼古丁（纯品）实际物质为本申请提供方法制得样品。
外检机构所用色谱检测条件为：色谱柱HP-5MS，进液口温度250℃；载气为氦气；进样流速为1ml/min；分流比为10:1；进样量为1μL；升温条件为从室温开始运行1min后升温至50℃保持1min，之后运行44.33min后以3℃/min的升温速率升温至180℃；最后以15℃/min的升温速率升温至280℃，保持3min，运行时间为54min。
色谱检测所得结果参见下表：
所得色谱检测结果参加图1，由色谱检测结果可知，该方法可以得到纯度99.99%的烟碱，且所用原料本身烟碱含量较低，也可以加好的实现提取 ，本申请提供方法无需使用有机溶剂，全过程仅需使用水作为溶剂，所得物质为烟碱，且纯度为99.99%，有效制得满足电子烟国标要求的烟碱。
该方法原料的烟碱一次提取效率约为60%，且可以多次重复提取，原料的利用率较高，烟碱提纯处理后得率较高，说明该方法可有效提取烟末等废弃物中的烟碱。
选取10名专业品吸员，对实施例1中所得烟碱、99.9%的尼古丁标准纯品按现有方法制成电子烟，同时对市售某品牌电子烟原味烟弹，进行评吸。
烟碱制备电子烟方法为：选取标称为99.9%的尼古丁标准纯品和实施例1中所得的烟碱进行对照评吸。两者用甘油：丙二醇（50：50）的溶液稀释成1%的溶液，装入电子烟烟具中，进行雾化抽吸评价，结果发现99.9%的尼古丁标准纯品和实施例1中所得的烟碱的感官评价无明显差异。该结果说明实施例1所得样本制成电子烟烟弹后抽吸感官评价结果为尼古丁。
实施例1所得烟碱制得电子烟烟弹与市售某品牌电子烟原味烟弹感官评价结果列于下表：
由上表可知，采用本申请提供方法可避免使用溶剂，制得烟碱无任何有机溶剂残留，有效提高抽吸感，且健康程度更高。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、烟末投入碱性溶液中搅拌发酵萃取8小时后得到萃取液；
2）、萃取液先经过超滤后过滤出的游离态烟碱经过分子筛流化床吸附富集后，得到富集分子筛；
3）、富集分子筛经过酸性溶液洗脱至洗脱液pH>6.5后，浓缩洗脱液至原体积1/10得到含烟碱溶液；含烟碱溶液中加入氢氧化钠结晶反应后，上层物质为烟碱；
分子筛为孔径>0.7nm的高硅Y型沸石，分子筛的孔容积0.30ml/g；超滤所用滤膜拦截分子量为200道尔顿。
2.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，萃取液的pH值为10~13。
3.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，烟末为废弃烟叶、烟杆、烟根、烟花至少一种成分的粉末；废弃烟叶产生环节为为烟叶烘烤、晾晒、打叶复烤、卷烟制丝中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，碱性溶液为pH值为13.5的氢氧化钠水溶液。
5.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，步骤2）中超滤处理后所得水相作为步骤1）中碱性溶液的溶剂使用。
6.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，步骤3）中所得下层液体稀释后，作为步骤2）中分子筛流化床溶剂使用。
7.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，酸性溶液为pH值4.4~4.5的柠檬酸水溶液或硫酸溶液。
8.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，烟末与碱性溶液按质量比为1:5混合。
9.根据权利要求1所述的以水为溶剂的烟碱提取方法，其特征在于，超滤膜为AMSNanoProTM生产的B-4022型号耐碱纳滤膜元件。
CN202311420198.4A 2023-10-30 2023-10-30 以水为溶剂的烟碱提取方法 Pending CN117430583A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311420198.4A CN117430583A (zh) 2023-10-30 2023-10-30 以水为溶剂的烟碱提取方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311420198.4A CN117430583A (zh) 2023-10-30 2023-10-30 以水为溶剂的烟碱提取方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117430583A true CN117430583A (zh) 2024-01-23

Family

ID=89552974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311420198.4A Pending CN117430583A (zh) 2023-10-30 2023-10-30 以水为溶剂的烟碱提取方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117430583A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6994069B2 (ja) タンパク質濃縮タバコ由来組成物
JP2020526373A (ja) 乾燥大麻及びカンナビスの葉からカンナビノイドを精製し分離するためのプロセス
CN102161935B (zh) 一种烟草内源性香料及其制备方法和应用
RU2310353C2 (ru) Способ производства восстановленного табачного материала
CN110283158B (zh) 一种从烟草浸提液中回收植物碱的方法
CN111418874A (zh) 一种雪茄风味卷烟纸的涂布制备方法
CN1181169C (zh) 烟草净油的制备方法
CA1074986A (en) Tobacco products and methods for preparation
CN111387540B (zh) 一种雪茄风味卷烟及其烟丝加香方法
JP6473803B2 (ja) 杜仲葉からクロロゲン酸を抽出する方法
CN113633019B (zh) 一种雪茄风味烟草提取物及其制备方法
KR101350433B1 (ko) 은행나무 추출물로부터 살충제를 제거하는 방법，및 상기 방법에 의해 수득가능한 추출물
CN102687901B (zh) 一种清香型特色烟用香料及其在卷烟中的应用
CN117430583A (zh) 以水为溶剂的烟碱提取方法
WO2014080225A1 (en) Treatment of tobacco material
KR20060054786A (ko) 메가스티그마트리에논 잎담배 향기성분 고도 추출방법 및이 추출물을 이용한 담배 가향제
CN111363626A (zh) 一种全息玫瑰精油及其绿色制备方法
JP6673564B2 (ja) 組成物
CN111418875B (zh) 一种雪茄风味卷烟纸的制备方法
CN115028618B (zh) 一种烟碱制备的方法
WO2019229704A1 (en) Process for reducing nicotine in tobacco biomass and tobacco composition
CN113498875B (zh) 一种再造烟叶浓白水中致香物质的回收方法及应用
CN109705982B (zh) 一种漂油法制备烟花净油的方法及其应用
CN108095187B (zh) 一种烟草糖苷的富集方法
CN112244345A (zh) 一种再造烟叶提取液及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination