超臨界二氧化碳流體萃取植物油實驗

1、實驗三 超臨界二氧化碳流體萃取植物油實驗一、實驗?zāi)康氖箤W(xué)生了解超臨界二氧化碳流體萃取植物油的基本原理和超臨界二氧化碳流體萃取裝置的操作技術(shù)。二、實驗原理 超臨界萃取技術(shù)是現(xiàn)代化工分離中出現(xiàn)的最新學(xué)科，是目前國際上興起的一種先進(jìn)的分離工藝。所謂超臨界流體是指熱力學(xué)狀態(tài)處于臨界點CP(Pc、Tc)之上的流體，臨界點是氣、液界面剛剛消失的狀態(tài)點，超臨界流體具有十分獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，它的密度接近于液體，粘度接近于氣體，而擴散系數(shù)大、粘度小、介電常數(shù)大等特點，使其分離效果較好，是很好的溶劑。超臨界萃取即高壓下、合適溫度下在萃取缸中溶劑與被萃取物接觸，溶質(zhì)擴散到溶劑中，再在分離器中改變操作條件，使溶解物

2、質(zhì)析出以達(dá)到分離目的。超臨界裝置由于選擇了C02介質(zhì)作為超臨界萃取劑，使其具有以下特點： 1、操作范圍廣，便于調(diào)節(jié)。 2、選擇性好，可通過控制壓力和溫度，有針對性地萃取所需成份。 3、操作溫度低，在接近室溫條件下進(jìn)行萃馭，這對于熱敏性成份尤其適宜，萃取過程中排除了遇氧氧化和見光反應(yīng)的可能性，萃取物能夠保持其自然風(fēng)味。 4、從萃取到分離一步完成，萃取后的C02不殘留在萃取物上。 5、CO2無毒、無味、不然、價廉易得，且可循環(huán)使用。6、萃取速度快。近幾年來，超臨界萃取技術(shù)的國內(nèi)外得到迅猛發(fā)展，先后在啤酒花、香料、中草藥、油脂、石油化工、食品保健等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化。三、儀器、設(shè)備及試劑、材料1、儀器1

3、）超臨界二氧化碳流體萃取裝置；2）天平；3）水浴鍋；4）篩子；5）烘箱6）粉碎機；7）索氏提取器2、試劑二氧化碳?xì)怏w（純度99.9%）、山核桃仁、松子、亞麻籽、正己烷、無水乙醇（分析純）、氯仿（分析純）、硼酸（分析純）、氫氧化鈉（分析純）、石油醚（分析純）、丁基羥基茴香醚、沒食子酸丙酯、生育酚、油酸、亞油酸、亞麻酸、硫酸鉀、乙酸乙脂、氫氧化鉀、-環(huán)糊精、亞硝酸鈉、鉬酸銨、氨水、無水乙醚。3、材料一次性塑料口杯、封口膜四、實驗步驟1、原料預(yù)處理取700克核桃仁（松籽、葵花籽）用多功能粉碎機破碎成4-10瓣，利用木輥將預(yù)備好顆粒狀料軋成薄片（0.5-1mm厚）。在105下分別加熱0、20、30、4

4、0min，將其粉碎，過20目篩。2、萃取取過20目篩后600克核桃仁（松子、南瓜籽）進(jìn)人萃取釜E，C02由高壓泵H加壓至30MPa，經(jīng)過換熱器R加溫至35左右，使其成為既具有氣體的擴散性而又有液體密度的超臨界流體，該流體通過萃取釜萃取出植物油料后，進(jìn)人第一級分離柱S，經(jīng)減壓至4-6MPa左右，升溫至45，由于壓力降低，C02流體密度減小，溶解能力降低，植物油便被分離出來。 C02流體在第二級分離釜S2進(jìn)一步經(jīng)減壓，植物油料中的水分，游離脂肪酸便全部析出，純C02由冷凝器K冷凝，經(jīng)儲罐M后，再由高壓泵加壓，如此循環(huán)使用。見圖1。 五、實驗結(jié)果1、測定原料的脂肪、水分含量2、每隔30分鐘從分離器中

5、取出萃取物，并稱重3、測定萃取后殘渣的脂肪含量4、計算出油率=萃取物重量/原料重量脂肪萃取率=（原料中的脂肪重量-萃取后殘渣的脂肪重量）/原料中的脂肪重量5、測定超臨界二氧化碳流體萃取植物油的理化指標(biāo)（1） 米糠油相對密度（d420）（2） 折射率（20）（3） 酸價（mgKOH/g）（4） 色澤六、思考題1、超臨界流體概念。2、超臨界流體的特性？3、食品加工中采用超臨界流體技術(shù)，為什么選擇二氧化碳？4、分離室的操作參數(shù)根據(jù)什么確定？附錄 1、索氏提取法測定脂類1）原理將經(jīng)前處理而分散且干燥的樣品用無水乙醚或石油醚等溶劑回流提取，使樣品中的脂肪進(jìn)入溶劑中，回收溶劑后所得到的殘留物，即為脂肪(或

6、粗脂肪)。 一般食品用有機溶劑浸提，揮干有機溶劑后稱得的重量主要是游離脂肪，此外，還含有磷脂、色素、樹脂、蠟狀物、揮發(fā)油、糖脂等物質(zhì)，所以用索氏提取法測得的脂肪，也稱粗脂肪。 2）適用范圍與特點 此法適用于脂類含量較高，結(jié)合態(tài)的脂類含量較少，能烘干磨細(xì)，不易吸濕結(jié)塊的樣品的測定。 食品中的游離脂肪一般都能直接被乙醚、石油醚等有機溶劑抽提，而結(jié)合態(tài)脂肪不能直接被乙醚、石油醚提取，需在一定條件下進(jìn)行水解等處理；使之轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x脂肪后方能提取，故索氏提取法測得的只是游離態(tài)脂肪，而結(jié)合態(tài)脂肪測不出來。此法是經(jīng)典方法，對大多數(shù)樣品結(jié)果比較可靠，但費時間，溶劑用量大，且需專門的索氏抽提器。 2） 索氏抽提器

7、，如圖7-1。4）試劑無水乙醚或石油醚 海砂(同水分測定) 5）測定方法 （1）樣品處理固體樣品：精密稱取干燥并研細(xì)的樣品25g(可取測定水分后的樣品)，必要時拌以海砂，無損地移入濾紙筒內(nèi)。 半固體或液體樣品，稱取50100g于蒸發(fā)皿中，加入海砂約20g，于沸水浴上蒸干后，再于95105。烘干、研細(xì)，全部移入濾紙筒內(nèi)，蒸發(fā)皿及粘附有樣品的玻璃棒都用沾有乙醚的脫脂棉擦凈，將棉花一同放進(jìn)濾紙筒內(nèi)。(2)抽提將濾紙筒放入索氏抽提器內(nèi)，連接已干燥至恒重的脂肪接受瓶，由冷凝管上端加入無水乙醚或石油醚，加量為接受瓶的23體積，于水浴上(夏天65，冬天80左右)加熱使乙醚或石油醚不斷的回流提取，一般視含油量

8、高低提取6-12小時，至抽提完全為止。(3)回收溶劑、烘干、稱重取下接受瓶，回收乙醚或石油醚，待接受瓶內(nèi)乙醚剩12ml時，在水浴上蒸干，再于100105干燥2小時，取出放干燥器內(nèi)冷卻30分鐘，稱重，并重復(fù)操作至恒重。6） 果計算式中：m2-接受瓶和脂肪的質(zhì)量，gm1-接受瓶的質(zhì)量，g；m-樣品的質(zhì)量(如為測定水分后的樣品，以測定水分前的質(zhì)量計)，g。 7）注意事項及說明樣品應(yīng)干燥后研細(xì)，樣品含水分會影響溶劑提取效果，而且溶劑會吸收樣品中的水分造成非脂成分溶出。裝樣品的濾紙筒一定要嚴(yán)密，不能往外漏樣品，也但不要包得太緊影響溶劑滲透。放入濾紙筒時高度不要超過回流彎管，否則超過彎管的樣品中的脂肪不能

9、提盡，造成誤差。對含多量糖及糊精的樣品，要先以冷水使糖及糊精溶解，經(jīng)過濾除去，將殘渣連同攄紙一起烘干，再一起放入抽提管中。抽提用的乙醚或石油醚要求無水、無醇、無過氧化物，揮發(fā)殘渣含量低。因水和醇可導(dǎo)致水溶性物質(zhì)溶解，如水溶性鹽類、糖類等，使得測定結(jié)果偏高。過氧化物會導(dǎo)致脂肪氧化，在烘干時也有引起爆炸的危險。過氧化物的檢查方法：取6m1乙醚，加2m110碘化鉀溶液，用力振搖，放置1分鐘后，若出現(xiàn)黃色，則證明有過氧化物存在。應(yīng)另選乙醚或處理后再用。提取時水浴溫度不可過高，以每分鐘從冷凝管滴下80滴左右，每小時回流612次為宜，提取過程應(yīng)注意防火；在抽提時，冷凝管上端最好連接一個氯化鈣干燥管，這樣，

10、可防止空氣中水分進(jìn)入，也可避免乙醚揮發(fā)在空氣中，如無此裝置可塞一團(tuán)干燥的脫脂棉球。抽提是否完全，可憑經(jīng)驗，也可用濾紙或毛玻璃檢查，由抽提管下口滴下的乙醚滴在濾紙或毛玻璃上，揮發(fā)后不留下油跡表明已抽提完全，若留下油跡說明抽提不完全。在揮發(fā)乙醚或石油醚時，切忌用直接火加熱，應(yīng)該用電熱套，電水浴等。烘前應(yīng)驅(qū)除全部殘余的乙醚，因乙醚稍有殘留，放入烘箱時，有發(fā)生爆炸的危險。 反復(fù)加熱會因脂類氧化而增重。重量增加時，以增重前的重量作為恒重。2、直接干燥法測定水分1）原理基于食品中的水分受熱以后，產(chǎn)生的蒸汽壓高于空氣在電熱干燥箱中的分壓，使食品中的水分蒸發(fā)出來，同時，由于不斷的加熱和排走水蒸汽，而達(dá)到完全干

11、燥的目的，食品干燥的速度取決于這個壓差的大小。2）適用范圍 本法以樣品在蒸發(fā)前后的失重來計算水分含量，故適用于在95105范圍內(nèi)不含或含其他揮發(fā)性成分極微且對熱穩(wěn)定的各種食品。3）樣品的制備、測定及結(jié)果計算樣品的制備方法常以食品種類及存在狀態(tài)的不同而異，一般情況下，食品以固態(tài)(如面包、餅干、乳粉等)、液態(tài)(如牛乳、果汁等)和濃稠態(tài)(如煉乳、糖漿、果醬等)存在。現(xiàn)將樣品制備與測定方法等分述如下：固態(tài)樣品：固態(tài)樣品必須磨碎，全部經(jīng)過2040目篩，混勻。在磨碎過程中，要防止樣品中水分含量變化。一般水分含量在14%以下時稱為安全水分，即在實驗室條件下進(jìn)行粉碎過篩等處理，水分含量一般不會發(fā)生變化。但要求

12、動作迅速。制備好的樣品存于干燥潔凈的磨口瓶中備用。測定時，精確稱取上述樣品2一10g(視樣品性質(zhì)和水分含量而定)，置于已干燥、冷卻并稱至恒重的有蓋稱量瓶中，移入95105常壓烘箱中，開蓋烘24小時后取出，加蓋置干燥器內(nèi)冷卻0.5小時后稱重。再烘1小時左右，又冷卻0.5小時后稱重。重復(fù)此操作，直至前后兩次質(zhì)量差不超過2mg即算恒重。測定結(jié)果按下式計算：式中 ml干燥前樣品與稱量瓶質(zhì)量，gm2-干燥后樣品與稱量瓶質(zhì)量，g；m3-稱量瓶質(zhì)量，g。3、油脂相對密度測定-相對密度瓶法1）試驗原理用同一相對密度瓶在同一溫度下，分別稱量等體積的油脂和蒸餾水的質(zhì)量，兩者的質(zhì)量比即為油脂的相對密度。2）試劑洗滌

13、液；乙醇；乙醚；無二氧化碳蒸餾水；濾紙等。3）儀器和用具電熱恒溫水浴鍋；感量0.0001g分析天平；吸管(25mL)；燒杯；相對密度瓶(25mL或50mL，帶溫度計塞)。4）操作方法(1)洗滌相對密度瓶(比重瓶) 用洗滌液、水、乙醇、水依次洗凈相對密度瓶。(2)測定水質(zhì)量 用吸管吸取蒸餾水，沿瓶口內(nèi)壁注入相對密度瓶，插入帶溫度計的瓶塞(加塞后瓶內(nèi)不得有氣泡存在)。將相對密度瓶置于20恒溫水浴中，待瓶內(nèi)水溫達(dá)到(20土0.2)時，經(jīng)30min后取出相對密度瓶，用濾紙吸去排水管溢出的水，蓋上瓶帽，揩干瓶外部，稱量。 (3)測定瓶質(zhì)量 倒出瓶內(nèi)水，用乙醇和乙醚洗凈瓶內(nèi)水分，用干燥空氣吹去瓶內(nèi)殘存的乙

14、醚，并吹干瓶內(nèi)外，然后加瓶塞和瓶帽稱量。瓶質(zhì)量應(yīng)減去瓶內(nèi)空氣質(zhì)量(1cm3干燥的空氣質(zhì)量在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為0.001293g0.0013g)。 (4)測定試樣質(zhì)量 吸取20以下澄清試樣，按測定水質(zhì)量法注入瓶內(nèi)，加塞，用濾紙蘸乙醚揩凈外部，置于20恒溫水浴中，經(jīng)30min后取出，揩凈排水管溢出的試樣和瓶外部，蓋上瓶帽，稱量。5)結(jié)果計算在試祥和水的溫度為20條件下測得的試樣質(zhì)量 (m2) 和水質(zhì)量(m1)，按式(35)計算相對密度式中 m1水質(zhì)量，g； m2試樣質(zhì)量，g； -油溫、水溫均為20時油脂的相對密度換算為水溫為4時的相對密度，試樣和水溫都需換算時的公式同（3-3）和式（3-4）。不同溫度時

15、水的相對密度見表3-2。4、油脂折射率測定1） 試劑乙醚、乙醇（分析純）2） 測定校正儀器 用純水經(jīng)校正后的儀器，用乙醚將上下棱鏡揩凈后，用圓頭玻璃棒取經(jīng)混勻、過濾的試樣兩滴，滴在下棱鏡上(玻璃棒不要觸及鏡面)，轉(zhuǎn)動上棱鏡，關(guān)緊兩塊棱鏡。待試樣溫度穩(wěn)定后(約經(jīng)3min)，轉(zhuǎn)動阿米西棱鏡手輪和棱鏡轉(zhuǎn)動手輪，使視野分成清晰可見的明暗兩部分，其分界線恰好在十字交叉點上，記下標(biāo)尺讀數(shù)和溫度。3）結(jié)果計算標(biāo)尺讀數(shù)即為測定溫度條件下的折射率。如測定溫度不在 20時，應(yīng)按式(36)將其換算為20時的折射率。式中 n20- 20時的折射率；n-油溫在t時測得的折射率；t-測得折射率時的油溫；0.00038-油

16、溫在1030范圍內(nèi)，每差1時折射率的校正系數(shù)。5、油脂酸價的測定1）方法(GBT 553085)及原理用中性乙醇和乙醚混合溶劑溶解油樣，然后用堿(氫氧化鉀)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的游離脂肪酸，每克油樣消耗氫氧化鉀的質(zhì)量 (mg)即為該樣的酸價。2）試劑 (1)KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.1molL?；驓溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液。 (2)中性乙醚 乙醇(2：1)混合溶劑，臨用前用0.1molL堿液滴定至中性。 (3)酚酞乙醇溶液指示劑 1g100mL。 3）儀器和用具 25mL滴定管，250mL錐形瓶，感量0.001g天平，容量瓶，移液管，稱量瓶，試劑瓶等。 4）操作方法 稱取混勻試樣35g(m)注入錐形瓶中，加入混合

17、溶劑50mL，搖動使試樣溶解，再加3滴酚酞指示劑，用0.1molL堿液滴定至出現(xiàn)微紅色，在30s內(nèi)不消失，記下消耗的堿液體積(V)。 5）結(jié)果計算 油脂酸價按式(41)計算式中：V-滴定消耗的氫氧化鉀溶液體積，ml c- KOH溶液濃度，moll； m試樣質(zhì)量，g； 56.1 - KOH的摩爾質(zhì)量，gmol。雙試結(jié)果允許差不超過0.2mgKOHg油，求其平均數(shù)，即為測定結(jié)果。測定結(jié)果取小數(shù)點后一位。6、油脂色澤的測定色澤(又稱度)是植物油加工最重要的外觀指標(biāo)，因為當(dāng)消費者從超市食品貨架上選購油脂時，色澤是影響其對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行判斷的最直接的因素。油脂的色度可以分為紅、黃、綠藍(lán)等。按油脂組成成分來

18、分析，純凈的油脂應(yīng)該是五色、透明并略帶黏性的液體。油脂之所以帶有各種顏色，是因為油料在壓榨或者浸提過程中，把油料中所含有的某些色素同時提出造成的。在正常情況下，油脂色澤的深淺，主要取決于油料所含有脂溶性色素的種類和含量的多少，同時還與油脂浸提工藝有關(guān)：浸出法生產(chǎn)的油脂中，脂溶性色素多，油脂色澤較深；而壓榨法生產(chǎn)的油脂含色素少，色澤較淺。此外，如油料在保管期間發(fā)熱、發(fā)霉，則會使油料中的蛋白質(zhì)及糖類等有機物部分分解，產(chǎn)生各種帶有顏色的物質(zhì)，進(jìn)而使產(chǎn)品的色澤發(fā)生改變。 我國植物油國家標(biāo)準(zhǔn)中對不同種類、等級的植物油色澤是以羅維朋比色計進(jìn)行測定，并制定了相應(yīng)的指標(biāo)。此外，植物油色澤鑒定還可以采用重鉻酸鉀

19、法。 1）羅維朋比色計法（1）方法(GBT 552585)原理通過調(diào)節(jié)黃、紅色的標(biāo)準(zhǔn)顏色色階玻璃片與油樣的色澤進(jìn)行比色，比至二者色澤相當(dāng)時，分別讀取黃、紅色玻璃片上的數(shù)字作為羅維朋色值即油脂的色澤值。 （2）儀器：羅維朋比色計羅維朋比色計主要由比色槽，比色槽托架，碳酸鎂反光鏡，乳白燈泡，觀察管以及紅、黃、藍(lán)及灰色的標(biāo)準(zhǔn)顏色色階玻璃片等部件組成(如圖33所示)。比色槽有兩種規(guī)格，厚度為25.4mm比色槽用于普通植物油色澤測定，厚度為133.4mm的比色槽用于色拉油、高級烹調(diào)油等淺色油的測定。標(biāo)準(zhǔn)顏色玻璃片有紅色、黃色、藍(lán)色及灰色等四種。紅色玻璃片號碼由070組成，分為三組，一組為0.l一0.9，二組為19，三組為1070；黃色玻璃片號碼也由070組成，同樣分為三組；藍(lán)色玻璃片號碼由0.140