肉桂油提取設(shè)備及生產(chǎn)工藝研究

楊 漓，周麗珠，陳海燕，谷 瑤

（廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧 530002）

肉桂油是廣西主要的天然精油品種，從肉桂（Cinnamomum cassia Presl.）樹(shù)的樹(shù)枝、樹(shù)葉中提取得到。肉桂油全國(guó)年產(chǎn)量約2 000 t。肉桂油具有肉桂特征香氣，味甜辛，廣泛應(yīng)用于食品、香料和醫(yī)藥等領(lǐng)域[1-3]。肉桂油中含有肉桂醛和乙酸肉桂酯等。肉桂醛主要用于調(diào)制素馨、鈴蘭、玫瑰等日用香精，也用于食品香料，使食品具有肉桂香味，肉桂醛也是醫(yī)藥的中間體。乙酸肉桂酯主要用作風(fēng)信子、丁香、鈴蘭、素馨、桅子等香精的調(diào)合香料及定香劑，肉桂醇的矯香劑。肉桂油單離得到的肉桂醛和乙酸肉桂酯，屬于熱敏性物質(zhì)，容易發(fā)生氧化變質(zhì)等不利現(xiàn)象，使得分離的物質(zhì)破壞損失，得率下降，為了解決這些問(wèn)題，研究提取工藝及相匹配的設(shè)備，將對(duì)后續(xù)肉桂油單離肉桂醛和乙酸肉桂酯純度、得率的提高起到根本性作用。

肉桂油的提取方法有多種，如傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾提取法，該方法是將桂葉或桂皮放在一個(gè)大鍋爐里水煮或水蒸氣蒸提，然后進(jìn)行冷卻、油水分離，從而獲得肉桂油，這種方法具有得率低、耗時(shí)長(zhǎng)、資源浪費(fèi)較大等缺點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾提取方法存在的問(wèn)題，近年來(lái)已經(jīng)研發(fā)出多種提取肉桂油的改進(jìn)方法[4-6]。

為了提高肉桂油的提取率，也有科學(xué)家利用超臨界二氧化碳法提取肉桂油，但該方法肉桂油的得率雖然較高，但成本也很高、設(shè)備操作復(fù)雜，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)前，肉桂油提取過(guò)程中普遍存在著肉桂油得率低、成本高、提取的肉桂油純度低等問(wèn)題。

廣西林業(yè)科學(xué)院在中試基地利用超聲波提取裝置對(duì)肉桂枝葉提取肉桂油的工藝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

1 設(shè)備和工藝

1.1 設(shè)備圖

肉桂油超聲波提取設(shè)備圖見(jiàn)圖1。

1.2 設(shè)備簡(jiǎn)述

該裝置包括反應(yīng)釜（1）、物料籃（3）、超聲波振動(dòng)棒（6）、超聲波發(fā)生器（7）、蒸汽盤（8）、冷凝器A（10）、冷凝器B（11）、油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）、集油罐（15）、集水罐 （19） 和泵 （20）；

圖1 肉桂油超聲波提取設(shè)備圖

物料籃（3） 套裝在反應(yīng)釜（1） 的內(nèi)部；

超聲波發(fā)生器（7） 用法蘭固定在反應(yīng)釜（1）的底端位置；

超聲波振動(dòng)棒（6）設(shè)在反應(yīng)釜內(nèi)部的中下段；

反應(yīng)釜（1） 的底部還設(shè)有蒸汽環(huán)管（8），蒸汽環(huán)管（8） 設(shè)有連接蒸汽進(jìn)口（4）；在反應(yīng)釜（1）的底部設(shè)有排污口（5），反應(yīng)釜（1） 的頂部還設(shè)有出汽口，出汽口與出汽管（9）連接；

冷凝器A（10） 通過(guò)出汽管（9） 與反應(yīng)釜（1）連接；

冷凝器B（11） 與冷凝器A（10） 的連接方式為二級(jí)連接；

冷凝器A（10） 和冷凝器B（11） 的下方安裝有油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）。油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）依次連接；在油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14） 的下方安裝有集油罐（17）和集水罐（19），用連接管連接；

泵（20）分別與反應(yīng)釜（1）和集水罐（19） 連接；

油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）的底部還分別設(shè)有視盅和閥門。

反應(yīng)釜（1） 的外壁上設(shè)有保溫夾套（2）；

物料籃（3）中下段的軸心設(shè)有凸筒，所述凸筒的頂部和四周均設(shè)有若干小于切碎的肉桂原料的小孔，物料籃（3）上端頭和凸筒口均設(shè)有吊環(huán)；

集油罐（17） 和集水罐（19） 與油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14） 的連接管上安裝有集油控制閥（16）和集水控制閥（18）。

1.3 使用超聲波提取肉桂油的設(shè)備生產(chǎn)工藝

包括以下步驟：

（1）肉桂枝、葉陰干后切碎，裝入物料籃中，用平板加壓使得水剛好泡過(guò)肉桂原料，浸泡3.0～6.0 h。

（2）打開(kāi)反應(yīng)釜的上封頭，將浸泡后的肉桂原料的物料籃吊入反應(yīng)釜中，用泵將集水罐的回收水加入反應(yīng)釜內(nèi)，移回關(guān)緊反應(yīng)釜的上封頭和出汽管，再將水蒸氣從反應(yīng)釜底端的蒸汽進(jìn)口管通入反應(yīng)釜加熱，同時(shí)啟動(dòng)超聲波發(fā)生器，沸騰后提取1.5～3.0 h。

（3） 水蒸氣將肉桂原料水煮后得到混合蒸汽，混合蒸汽經(jīng)反應(yīng)釜頂部的蒸汽出口管輸送到二級(jí)冷凝器進(jìn)行二級(jí)冷凝，得到冷凝液。

（4)上述冷凝液進(jìn)入三級(jí)油水分離器進(jìn)行三級(jí)油水分離，每級(jí)分離出的肉桂油和水分別進(jìn)入集油罐和集水罐，集水罐的回收水留下一批水煮用。

（5）上述水煮完成后，打開(kāi)并移走反應(yīng)釜的上封頭和出汽管，將物料籃移出，將物料籃的已蒸煮的肉桂原料渣排出，重復(fù)上述工序，繼續(xù)下一批的超聲波提取肉桂油。

（6）上述集油罐的肉桂油繼續(xù)靜置凈化，得到純?nèi)夤鹩汀?/p>

2 生產(chǎn)調(diào)試

2.1 提取獲得桂油氣相色譜圖

肉桂油氣相色譜圖見(jiàn)圖2。

圖2 肉桂油氣相色譜圖

2.2 得油率

取同樣產(chǎn)地的連續(xù)3批肉桂枝葉用50 kg規(guī)模超聲波提取，并與實(shí)驗(yàn)室充氮真空水提對(duì)比。得油率平均提高0.5%，桂油中肉桂醛平均含量90.27%，提高2.77%。

不同工藝下肉桂醛的得油率與純度比較見(jiàn)表1。

表1 不同工藝下肉桂醛的得油率與純度比較/%

3 工藝原理

（1） 利用超聲波的空化作用直接破壞肉桂枝、葉的細(xì)胞膜，肉桂油很容易從細(xì)胞內(nèi)溶出并釋放出來(lái)，同時(shí)超聲波使得提取液不斷受到振蕩后，更有利于溶質(zhì)擴(kuò)散，因而更進(jìn)一步提高了肉桂油的出油率。

（2）采用了二級(jí)冷凝，減少了冷凝時(shí)間，提高了生產(chǎn)的效率。

（3）采用了三級(jí)油水分離，提高了肉桂油的提取率。因?yàn)槔淠涸谟退蛛x器經(jīng)過(guò)自然沉淀，肉桂油沉降，水上浮，但肉桂油和水分離得不夠徹底，在上層的水里還含有一定的肉桂油，經(jīng)過(guò)了三級(jí)油水分離，提高了肉桂油的提取率，同時(shí)也能降低了肉桂油的含水量。

4 結(jié)論

根據(jù)產(chǎn)地不同，肉桂油在枝葉中的含量差別很大，傳統(tǒng)提取肉桂油的方法的出油率一般為1.25%～2.60%，而利用該裝置得油率多出0.5%以上，且規(guī)模生產(chǎn)得到的肉桂油中肉桂醛含量達(dá)到90%。

提供的提取裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、耗能低、成本低等特點(diǎn)，能大大提高了肉桂油生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。