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植物精油提取方法选型以及设备选型

一)原料采集

对大部分植物来说,在开花前的上午911点采收不带露珠的未受损的叶子或小枝,具有较高的药效。用于提取精油的原料越早采集越好,如采收玫瑰花的作业,必须在早晨太阳还没有出来的时候就要进行。并且采收地必须离提炼厂非常近,工人一采收就可以直接送往,愈短的时间提炼愈好。用于提取精油的原料根据植物油腺结构不同,采集方式也有所不同。

1、未发香的鲜花保养

**、大花茉莉、晚香玉等是采集即将开放的成熟花蕾。在未开放前不发香,只有不断通过呼吸作用和代谢过程,经过一定时间后,花蕾才开放和发香。在上述作用和过程中,花蕾会不断地放出一定热量。在运输和贮存过程中,如不加以妥善保养,花蕾因受热过度,会发酵变质。一般在运输途中,常用竹箩把花蕾松散地盛装,有时在箩的中间还设置一个竹制的通风筒。在贮存过程中,花蕾以薄层放置进行保养,花层厚度不高于5cm

花蕾的充分开放和发香与下述条件有关:

(1)花层面上或花层周围的空气应适当流通。

(2)贮存花蕾的花库中,应具有合适的室温,一般以2832℃为宜。

(3)花库中应保持适宜的相对湿度,一般以8090%为宜。为了使成熟花蕾能全部均匀一致的开放,应每隔一定时问,把花层轻轻地进行上下翻动。大花茉莉花蕾,在干热的78月里,要喷洒雾水,使之开得更好,香气更浓。

2、已开鲜花的保养

白兰、黄兰、栀子、玫瑰、姜花等是采集当天刚开放的花。这些开放的花已具有新鲜浓郁的花香,但仍在进行着代谢过程,仍在放出热量,所以一旦采集后,应立即用竹箩松散地送厂加工,以保持香气质量,减少香气损失。如来不及加工,也必须薄层放置进行保养,使鲜花不因受热发酵而变质。

3、鲜叶的保存

一般鲜叶采集后,不要立即加工,应薄层放置一定时间,有时可以放置至半干,再进行加工,其出油率常高于鲜叶的出油率,如白兰叶、树兰叶、玳玳叶、橙叶、薄荷叶等,放置一定时间(数天)后,其出油率常比原来鲜叶高520%(按鲜重计)。但鲜叶在运输和贮存过程中,和鲜花一样,也要防止发热发酵,否则会影响出油率和质量。鲜叶经薄层放置一定时间后,叶表面水分均匀散失了一部分,而又不十分干枯,叶表面细胞孔扩大,有利于精油扩散,提高了出油率。

娇嫩的鲜叶,如香叶天竺葵等,不需放置,采集后应立即加工。此类叶片即使堆放一个小时,其香味也有很大的变化。作长期保存的鲜叶,常在采集后,采用阴干或晒干办法,如香紫苏叶等,但在干燥过程中,精油会损失一部分,尤其是晒干方法,所以以采用薄层阴干为宜。

4、树脂的收集与保存

以乳香的采集为例,人们在8月初就开始采集乳香脂,他们用长砍刀在树上划几道口子但是不伤及小树枝,划开后的当天,人们就会看到一些有营养的树液一滴滴地流出来,这些滴液渐渐凝结成乳香脂。这些乳香脂变硬后就会落到地面上,这就是为什么树底下这么干净,乳香脂采集旺季是在8月中旬,这时候的天气比较晴朗干燥。

(二)植物精油蒸馏方法

据记载,过去大多数精油在埃及是利用溶剂提取法制造的。不过,对新近出土的蒸馏锅考证来看,居住在美索不达米亚地区的埃及人早在公元前3500年就已经使用蒸馏技术提取精油了。但是,我们应该把蒸馏技术的发明归功于阿拉伯炼金术士(也是内科医生),他生活于公元980~1037年之间,因为他是第一个掌握全部蒸馏技术的人,他的工艺是如此的完美,以至于流传了几百年都没有改变。其蒸馏原理是先把挥发性的液体(精油)转变成气体,然后再把气体冷却成液体。这是我们今天用于生产精油所用的最普遍和最有效的方法。

蒸馏技术也有不足之处,对于提取一些容易受热发生变化的材料时,或是有些油使用该技术很难提取时,它就无能为力了。

1、水蒸馏法

在精油的制造中,使用水蒸馏方法时,要把植物材料完全浸泡在水中,静置到水沸腾。在某种程度上,这种方法对提取出来的油有保护作用,因为油周围的水可以当作一种障碍物,防止油温过高。当浓缩了的原料冷却下来后,水和精油就被分开了,把油轻轻地移入其他容器,就可以当精油使用了。在这个过程分离出的水也是有用的,可以进入市场,当作“花水”(又称为水溶胶或甜水)销售,如玫瑰水、薰衣草水和柑橘水。水蒸馏可以在减压的状态下(低真空)进行,以降低温度,防止超过100℃,这对于保护植物材料和精油是有价值的。因而,对热敏感的橙花油,可以使用这种方法成功地被提取出来。

如果有些植物不能长期浸泡在热水中,如薰衣草,这就需要寻找一种更恰当的提取方法。任何含脂类多的植物材料都不适合这种提取方法,因为长期浸泡在热水中,脂类物质将被破坏,而新合成为酒精和羧酸。

2、蒸汽蒸馏法

当使用蒸汽蒸馏法提取和制造精油时,要把植物材料放入蒸馏器内,然后把蒸汽注入到植物材料中。热的蒸汽有助于从植物材料中释放出芳香分子,因为蒸汽可以强迫打开植物材料中精油储藏的油腺细胞。这些挥发性的精油分子从植物材料中释放出来进入蒸汽之中。蒸汽的温度需要仔细的调控,恰好能够使植物材料释放出精油就可以,太热会点燃植物材料或精油。含有精油的蒸汽通过一个冷却系统,蒸汽浓缩,形成液体,这样精油和水就相互分离开了。所使用的蒸汽的压力比大气压要大,因此蒸汽产生时的沸腾温度在100℃以上,这样可以促进精油快速从植物材料中释放出来,防止精油受到破坏。

一些精油,如薰衣草,对热是敏感的,采用这种提取方法,精油就不会受到破坏,它的成分,如芳樟酯,也不会分解成芳樟醇(沉香醇,芳樟醇)和醋酸。

3、水蒸汽扩散法

其实水蒸汽扩散法提取精油,也是蒸汽提取方法的一种类型,就是蒸汽进入蒸馏塔的方式有所不同。水扩散蒸馏法,水蒸气是从上往下进入植物材料的,一般的蒸汽蒸馏法的水蒸气是从下往上走的。含有水蒸汽混合物的浓缩精油,在放置植物材料的铁格子下面汇集。这种提取方式的主要优势是使用的蒸汽量少,蒸馏时间短和出油率高。

4、回流蒸馏提取

玫瑰精油是在水蒸气中提取的,它的主要成分是带有苯基、乙烷基的醇类,能够溶解在水蒸汽中。这种提取方式不会使精油产生新的的成分。

然而,这样的方法提取的精油是不完全的,缺乏散发玫瑰香味的部分成分,为了生产“完全意义”的精油,需要把溶解在水中的苯基、乙烷基的醇类再蒸馏出来,再添回到“不完全的精油中”。当把苯基、乙烷基的醇类用这种方法蒸馏出来后,按照正确的比例,再添回到最初的蒸馏物中,以形成完全的和完整的玫瑰精油,我们称其为奥托玫瑰油。

5、精馏

当精油中仍含有一些杂质的时候,可以再次采用蒸汽蒸馏或真空蒸馏进行精馏。这种再次蒸馏的提纯过程就称为精馏。例如,尤加利精油就是典型的“二次蒸馏油”。二次蒸馏油的化学性会发生变化,所采用的加热温度也不同,可以用于生产标准质量的精油。

6、水和蒸汽联合蒸馏法

这主要是常规的水蒸馏法和蒸汽蒸馏法的联合制取精油的过程。植物材料先静置在水中,同时,给水加热,把流动的蒸汽注入到水和植物材料的混合体中。

7、分馏蒸馏法

当人们谈到分馏蒸馏时,它指的也是常规的蒸馏程序,但是精油的收集不是连续的,它是分批收集的(这就是分馏的含义),主要适用的原料是依兰。

(三)植物精油压榨方法

当在精油制造中提到“冷榨”方法时,它主要指的是压榨方法,因为这种压榨方法是不使用热源的。多数坚果和种子的油也是使用“冷榨”方法提取的,但是这里所提到的油,是在高强度的压力下从植物原材料中挤出的,一般情况下,这种方法可以生产出好质量的油,但是有些制造商因为使用化学的或是加热的方法,过度地精炼油,结果是削弱了油的好品质。

但是,当我们回顾精油制造中的压榨提取方法时,我们发现,多数柑橘属植物的精油是采用这个提取方法的。不过,也可以使用其他不同的提取方式完成这项工作。

1、海绵吸附提取法

大多数柑橘属植物精油是采用这种方法提取的,过去是用手工把果肉去掉的,然后把含有精油的果皮泡在温水中,以使果皮更加柔软,这样精油就被水所吸收了。果皮被水吸收后会变得更加有弹性,把果皮外翻,这样有助于割裂含精油的细胞,然后把海绵靠近果皮放置,然后挤压果皮以释放可挥发的精油,精油就被直接吸收到海绵里了。当海绵吸足精油后,挤压海绵,精油就流入容器中,然后再移到贮藏瓶里。

2、针刺提取法

这种压榨提取方法主要用于获取柑橘属精油,比海绵压榨**减少一些劳动强度,这是一种更加现代的精油提取方法。所谓针刺提取法,就是把果实放在容器内,容器内壁有针不断旋转,能刺破果实表面含油细胞。这样,含油细胞破裂,精油和其他的物质,如色素,就会流到容器中心的位置,那里设有收集器。精油会漂浮在混合物的上面,底下是水分。这时,就可以把精油从混合物中转移出来,倒入另外的容器中。

3、机械研磨提取法

这种压榨提取方法与针刺法方法很相似,经常用于柑橘属植物精油的提取中。机械研磨是指先用机械把外果皮剥离,然后由流动的水把果皮分离出来,被投入到离心式分离器中。离心式分离方法提取油的过程很快,但是需要记住,因为精油是与其他细胞成分是相混着的,里面存在着一些酶促反应,所以要对提取工艺加以改造。

(四)植物精油溶剂萃取方法

如果从广义上来谈论溶剂提取法的概念,它所指的就不仅仅是化学溶剂的提取,如(正)乙烷,还会包括其他的形式,如用固体油脂和CO2做溶剂。溶剂提取尤其适用的植物材料,是含有精油成分很少的材料,或者这种材料主要由树脂成分构成。这种方法提取的精油的香味要比蒸馏法好。在这种类型的精油提取方法中,植物材料中不容易分离出来的成分,如蜡状物和色素,也能被分离出来,而在其他的提取过程中,就实现不了。

1、浸泡提取方法

使用浸泡提取方法,就是把花瓣浸泡在热的油中,细胞膜破裂,精油被热油吸收了,把植物材料中的油分离出来,移入到其他容器中。这种提取技术与溶剂提取法非常接近,所不同之处在于,在浸泡提取中使用的提取剂是热油,而不是溶剂。

2、脂肪吸附萃取

脂肪溶剂萃取与浸泡提取,有许多方面可以比较,但是在应用方面还是有些细微的差别的。

玻璃框架的盘子(称为底盘),上面覆盖高纯度并且无味的植物或动物脂肪,把要萃取的植物性花瓣材料平铺在油脂上面,然后进行挤压。一般,花在新鲜的时候就采摘下来,在它们的油脂腺还没被包裹住之前,花瓣在油脂的混合物中可以保留几天,让花瓣的精油释放到混合物中,然后把萃取所剩的花瓣除去,再放入新采摘的花瓣。重复做这个程序,直到这种油脂性混合物所含的精油达到饱和为止,在达到饱和之前,这个过程需要重复很长时间,约需20次。当混合物达到饱和点时,把花瓣去掉,用酒精冲洗脂肪溶剂和精油的混合物,把萃取物从所剩的脂肪中分离出来,留下的脂肪可以用做制造肥皂的材料。未尾,把酒精从混合物蒸发掉,所剩下的就是精油。这是一种劳动力密集的提取方法,这种获取精油的方法是很昂贵的,如今,只在提取晚香玉和茉莉精油的时候用到。

3、有机溶剂提取法

使用溶剂可以提取精油,如石油醚、甲醇、乙醇或(正)乙烷。这种方法经常用于对易碎材料的提取,如茉莉、风信子、水仙和晚香玉,它们经受不起蒸汽蒸馏产生的热量。

溶剂提取精油的浓度很高,更接近于天然植物材料具有的香味。虽然溶剂提取方法使用范围很广,但是有些人认为,这样提取的油不适合做芳香疗法的用油,因为溶剂的残留物可能会出现在最终的产品里。据报道,提取的最终产品中含有溶剂残留量可达到6~20%。如果拿苯作为标准溶剂进行衡量的话,使用(正)乙烷作为溶剂,产品中溶剂的残留量会下降到10ppm,这是非常低的溶剂残留浓度。值得一提的是,苯已经不在提取方法中使用了,因为苯被认为是一种致癌物质。

溶剂提取后的植物材料,可以用它生产一种蜡质的芳香化合物,称为“固体精油”。

4、超临界CO2萃取技术提取精油

使用超临界CO2萃取技术从植物材料中提取精油,是一种相当新的方法。虽然,在成本方面有些增加,但是的确可以产出质量很好的油。在高压的条件下,CO233℃时,处于一种极不稳定的状态,既不是液体又不是气体,但却同时具有两者的性质,此时,它就成为提取精油较好的溶剂,因为提取过程是在室温条件下瞬间完成的。另外,CO2是一种惰性气体,因此不会与被提取物发生化学反应。如果想去掉CO2溶剂,仅需要降低压力就可以。这种提取过程必须要在密闭的容器内进行,因为需要200个大气压才能使CO2处于临界状态,200个大气压意味着是正常大气压力的200倍。为了保持到这么高的压力,需要一套不锈钢的设备,所以这种提取方法的生产成本很高。

(五)基础油冷榨法基础油的冷榨法与精油的压榨法在工作原理上有相似的地方,最显著的不同点是基础油的冷榨法所使用的压力要比压榨果皮类的植物材料大很多,以采用液压榨油机制作真正甜杏仁油为例,如直径为20cm的榨桶需要的压力会达到100吨。

基础油的冷榨法工艺与食用油的压榨工艺也存在很多差异,具体表现在对原材料的处理方面、对毛油的精炼方面,基础油要求的条件更高些。

基础油的冷榨工艺过程中,植物原料的较高温度不能超过50℃,否则基础油中的活性物质和保质期将受到影响。因为,不能采用高温灭菌,基础油需要采用膜过滤的方式去掉油中的微生物。为了提高基础油的保质期和质量,基础油的过滤环境要做到:低温、无菌、无氧和无光。

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