CN204039361U - 一种超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的设备系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的设备系统。在常规的超声波强化亚临界二氧化碳提取设备的基础上，还设有超声波发生器和超声波换能器，超声波发生器位于萃取釜外面，超声波换能器则借助其变幅杆直接通入萃取釜中，在超声波的空化效应、机械波效应以及热效应作用下，强化牡丹籽油的提取效率。本实用新型将超声波发生装置与亚临界二氧化碳萃取装置有机结合，超声波强化保证在绿色安全的前提下促进牡丹籽油的提取率，整个过程设备投入低、精炼程序少，成品油得率高。利用本系统对牡丹籽油的提取率为90％以上，成品的质量达到《国家食用油卫生标准》(GB2716-2005)的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于化工设备领域，涉及一种超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的设备系统。
技术背景
牡丹是毛茛科芍药属，落叶灌木，具有较高的观赏和药用价值。我国的牡丹种植面积全球第一，牡丹籽产量亦居世界之首。从牡丹籽中提取的植物油不仅总营养价值极高，且营养成分比例非常合理，被专家称为“最适合人体营养的油脂”。牡丹籽含有30％以上的油脂，其多项营养成分指标都超过了被称为“液体黄金”的橄榄油。牡丹籽油中不饱和脂肪酸含量90％以上，其中α-亚麻酸占40％以上，营养和医用价值俱佳。此外，单位面积牡丹产油量比传统粮油作物高出约25％，加之牡丹抗逆性强，可种植在浅山区和丘陵等地带，大量节约耕地。因此，从长远来看，大力发展牡丹籽油产业对于提高我国食用油的品质与自给率都有重要的战略价值。
提取是生产牡丹籽油的关键环节，简捷、高效且绿色的提取方法是业内追求的目标。目前已报道的提取方法主要有压榨法(200910310142.7，200910117446.1)、有机溶剂浸提法(200910117449.5，200510018039.7)、酶解法(201310477758.X)、超临界二氧化碳萃取法(200810246716.4，201110302946.X)和亚临界有机溶剂萃取法(201010134191.2)。压榨法借助机械力挤压料胚出油，操作简单，但在生产过程中易受微生物和重金属等杂志污染，且油渣残量高。有机溶剂浸提法存在生产安全性较差和溶剂残留的问题。酶解法具有绿色安全的特点，但缺乏针对性强的酶制剂，反应条件不易控制、提取率较低。超临界二氧化碳萃取法具有高效和绿色的优点，但该法生产成本较高，目前仅用于提取高附加值物质，还不适用于大规模工业化生产。
亚临界萃取法是以亚临界状态的流体或亚临界流体的混合物为介质在系统内相继经过浸提、蒸发脱溶、压缩、冷凝回收等过程，从物料中提取目标组分的一种新技术。该法不破坏热敏性组分，目的提取物效率高，被视为绿色环保、前景广阔的一项变革性技术，特别适用于牡丹籽油这种大宗产品的提取。亚临界萃取法中常用的介质有丙烷、丁烷、异丁烷、氟里昂、四氟丁烷和二氧化碳等。相对于其它有机溶剂，二氧化碳具有临界温度低、临界压力不高、安全和无污染等特点，是该技术的理想介质。但是，目前亚临界二氧化碳萃取法还未见应用于牡丹籽油的提取。此外，超声波是一种机械波，具有独特的机械波效益和空化效应，有文献报道超声波对超临界和亚临界提取有显著的强化作用，可以降低萃取系统的温度、压力，减少夹带剂的用量，缩短萃取时间，提高萃取率。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种适用于超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的提取系统。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的设备系统，其特征在于在常规的超声波强化亚临界二氧化碳提取设备的基础上，还设有超声波发生器和超声波换能器，超声波发生器位于萃取釜外面，超声波换能器则借助其变幅杆直接通入萃取釜中，在超声波的空化效应、机械波效应以及热效应作用下，强化牡丹籽油的提取效率。
所述的设备系统，优选包含二氧化碳钢瓶、汇流瓶、净化器、制冷机、冷凝器、主泵、加热器、超声波发生器、超声波换能器、萃取釜、第一分离釜以及第二分离釜；其中二氧化碳钢瓶、汇流瓶及净化器、冷凝器依次通过管道相连，制冷机与冷凝器通过管路连接，冷凝器设有输出管道与主泵输入端相连；主泵的输出管道与加热器的输入端相连，加热器的输出端与萃取釜的二氧化碳输入口管道连接；超声波换能器位于萃取釜内顶部，与萃取釜外的超声波发生器的信号输出端与超声波换能器的信号输入端相连；萃取釜设有管道与第一分离釜相连，第一分离釜设有管道与第二分离釜相连，第二分离釜的二氧化碳输出端口设有管道与汇流瓶相连。
所述的设备系统优选，萃取釜与第一分离釜相连的管道和第一分离釜与第二分离釜相连的官道上均设有压力表和加热器。
所述的设备系统中，第二分离釜与汇流瓶相连的官道上设有流量计。
一种利用本实用新型设备系统超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的方法如下：
(1)精选干燥牡丹籽，保证其含水量低于10％，用剥壳机去除外壳，过筛网收集籽仁，去除变质籽仁和杂质；
(2)将精选后的籽仁用粉碎机粉碎至80目，将籽仁粉干燥后投入萃取釜中，抽真空使系统压力降至-0.6MPa；
(3)将亚临界二氧化碳注入萃取釜与籽仁粉混合，维持亚临界二氧化碳与籽仁粉的比例为3:1-6:1，同时打开超声波发生装置；
(4)在压力为7Mpa，温度为30-40℃，超声波功率密度为100W/L、频率为20KHz的条件下，萃取1-2小时；
(5)萃取完成后，将含有牡丹籽油的亚临界二氧化碳液体输送到分离釜中，进行减压蒸发，使二氧化碳液体充分气化，该过程的温度控制在40-50℃，时间为半小时，最后，从分离釜底部放出提取的牡丹籽毛油；
(6)牡丹籽毛油经过25℃、10000g离心去除水分和杂质后得到最终的牡丹籽油。
本发明的有益效果如下：
本发明将超声波发生装置与亚临界二氧化碳萃取装置有机结合，超声波强化保证在绿色安全的前提下促进牡丹籽油的提取率，整个过程设备投入低、精炼程序少，成品油得率高。利用本系统对牡丹籽油的提取率为90％以上，成品的质量达到《国家食用油卫生标准》(GB2716-2005)的要求。
附图说明
图1提取装置示意图。
1.二氧化碳钢瓶；2.汇流瓶；3.净化器；4.制冷机；5.冷凝器；6.主泵；7.加热器；8.超声波发生器；9.超声波换能器；10.萃取釜；11、12.分离釜；13.流量计；14.真空泵；T.温度计；P.压力表。
具体实施方式
以下以具体的实施步骤对本实用新型的原理和特点作进一步的说明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的设备系统，如图1所示，包含二氧化碳钢瓶1、汇流瓶2、净化器3、制冷机4、冷凝器5、主泵6、加热器7、超声波发生器8、超声波换能器9、萃取釜10、第一分离釜11以及第二分离釜12；其中二氧化碳钢瓶1、汇流瓶2及净化器3、冷凝器5依次通过管道相连，制冷机4与冷凝器5通过管路连接，冷凝器5设有输出管道与主泵6输入端相连；主泵6的输出管道与加热器7的输入端相连，加热器7的输出端与萃取釜10的二氧化碳输入口管道连接；超声波换能器9位于萃取釜10内顶部，与萃取釜10外的超声波发生器8的信号输出端与超声波换能器9的信号输入端相连；超声波换能器9借助其变幅杆直接通入萃取釜中，在超声波的空化效应、机械波效应以及热效应作用下，强化牡丹籽油的提取效率；萃取釜10设有管道与第一分离釜11相连，第一分离釜11设有管道与第二分离釜12相连，第二分离釜12的二氧化碳输出端口设有管道与汇流瓶2相连。
萃取釜10与第一分离釜11相连的管道和第一分离釜11与第二分离釜12相连的官道上均设有压力表和加热器。第二分离釜12与汇流瓶2相连的官道上设有流量计13。
利用本发明设备系统超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的方法：
精选含水量低于10％的牡丹籽10kg含油量约30％，用剥壳机去除外壳，过筛网收集籽仁，去除变质籽仁和杂质；将精选后的籽仁用粉碎机粉碎至80目，将籽仁粉干燥后投入萃取釜中，关闭进料阀，抽真空使系统压力降至-0.6Mpa，排出釜内空气；将亚临界二氧化碳注入萃取釜与籽仁粉混合，维持亚临界二氧化碳与籽仁粉的比例为3:1，同时打开超声波发生装置，在压力为7Mpa，温度为35℃，超声波功率密度为100W/L、频率为20KHz的条件下，萃取2小时；萃取完成后，将含有牡丹籽油的亚临界二氧化碳液体输送到分离釜中，使二氧化碳液体充分气化，该过程的压力为0.1Mpa，温度为45℃，时间为半小时，气化后的二氧化碳流到溶剂罐循环利用；重复萃取一次，时间为1小时；最后，从分离釜底部放出提取的牡丹籽毛油2.95kg；牡丹籽毛油经过25℃、10000g离心去除水分和杂质后得到最终的牡丹籽油2.75kg。
按照相关国家标准，将所提取的牡丹籽油进行检测分析，如表1所示，提取的牡丹籽油各项指标都符合国家对食用植物油的规定。
表1提取牡丹籽油的关键指标
| 检测项目/质量指标 | 数值或描述 | 国家标准或其它 |
| 外观、气味 | 澄清、透明、牡丹油的特有味道 | —— |
| 相对密度(d20 20) | 0.9291 | —— |
| 折光指数(n20) | 1.7291 | —— |
| 碘值(I)(g/100g) | 175.8 | 显示其不饱和脂肪酸含量较高 |
| 酸值(KOH)(mg/g) | 1.228 | ≤3 |
| 过氧化值(KOH)(mmol/kg) | 0.887 | ≤10 |
| 皂化值(mg/g) | 195.2 | —— |
表2提取牡丹籽油的主要成分及含量分析
| 成分 | 分子式 | 相对含量(％) |
| 亚麻酸 | C18H30O2 | 42.12 |
| 亚油酸 | C18H32O2 | 27.36 |
| 油酸 | C16H34O2 | 21.56 |
| 棕榈酸 | C16H32O2 | 5.33 |
| 硬脂酸 | C18H36O2 | 2.18 |
| 十七烷酸 | C17H32O2 | 0.15 |
Claims (4)
1.一种超声波强化亚临界二氧化碳提取牡丹籽油的设备系统，其特征在于在常规的超声波强化亚临界二氧化碳提取设备的基础上，还设有超声波发生器(8)和超声波换能器(9)，超声波换能器(9)置于在萃取釜(10)内，与萃取釜(10)外的超声波发生器(8)的信号输出端与超声波换能器(9)的信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的设备系统，其特征在于包含二氧化碳钢瓶(1)、汇流瓶(2)、净化器(3)、制冷机(4)、冷凝器(5)、主泵(6)、加热器(7)、超声波发生器(8)、超声波换能器(9)、萃取釜(10)、第一分离釜(11)以及第二分离釜(12)；其中二氧化碳钢瓶(1)、汇流瓶(2)及净化器(3)、冷凝器(5)依次通过管道相连，制冷机(4)与冷凝器(5)通过管路连接，冷凝器(5)设有输出管道与主泵(6)输入端相连；主泵(6)的输出管道与加热器(7)的输入端相连，加热器(7)的输出端与萃取釜(10)的二氧化碳输入口管道连接；超声波换能器(9)位于萃取釜(10)内顶部，与萃取釜(10)外的超声波发生器(8)的信号输出端与超声波换能器(9)的信号输入端相连；萃取釜(10)设有管道与第一分离釜(11)相连，第一分离釜(11)设有管道与第二分离釜(12)相连，第二分离釜(12)的二氧化碳输出端口设有管道与汇流瓶(2)相连。
3.根据权利要求2所述的设备系统，其特征在于萃取釜(10)与第一分离釜(11)相连的管道和第一分离釜(11)与第二分离釜(12)相连的官道上均设有压力表和加热器。
4.根据权利要求2所述的设备系统，其特征在于第二分离釜(12)与汇流瓶(2)相连的官道上设有流量计(13)。
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| CN110551565A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-10 | 武汉轻工大学 | 一种浓香南瓜籽油的加工生产方法 |
| CN114317100A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-12 | 四川省食品发酵工业研究设计院有限公司 | 一种超声辅助超临界萃取罐及川式辣椒红油的制备方法 |
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