天然香精回收裝置和技術(shù)

1、.：.；天然香精回收安裝和技術(shù)楊壽清(無(wú)錫輕工大學(xué)中央研討所,無(wú)錫214036)0前言天然、營(yíng)養(yǎng)是21世紀(jì)食品工業(yè)的開(kāi)展趨勢(shì)。21世紀(jì)的食品集色、香、味、形、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)于一體,而芳香是構(gòu)成這種一致體最重要的要素之一,也是人們能否接受某種產(chǎn)品的首要條件。但是在食品加工過(guò)程中,由于受熱的影響,水果、蔬菜、瓜類和其它熱敏性食品原料極易失去原有芳香,使產(chǎn)品變得淡而無(wú)味,因此在加工中回收這些芳香物量變得很有必要。另外,食品工業(yè)的開(kāi)展,食品新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),要求不斷推出新的天然香精?？梢赃@么說(shuō),天然香精資源的開(kāi)發(fā)在21世紀(jì)的食品工業(yè)體系中將占有相當(dāng)大的比重。而無(wú)論從天然動(dòng)、植物,還是經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵消費(fèi)天然香精

2、,都離不開(kāi)香料回收和提取安裝的相應(yīng)技術(shù),本文中討論的天然香精回收安裝,構(gòu)造簡(jiǎn)單,操作方便,適用性廣,符合我國(guó)的根本國(guó)情。1天然香精回收安裝設(shè)計(jì)原理和特點(diǎn)天然香精物質(zhì)由許多微量的、不同構(gòu)造、不同種類的物質(zhì)構(gòu)成。這些芳香物質(zhì)大多數(shù)沸點(diǎn)比水高,但它們的揮發(fā)性都很強(qiáng)。大多數(shù)天然芳香物質(zhì)容易用蒸餾法提取出來(lái)并進(jìn)展回收,因此只需蒸出提取液中少量液體,就足以把大部分芳香物質(zhì)收回12。本安裝的任務(wù)原理就是從提取液中蒸餾出揮發(fā)性芳香物質(zhì),然后把水蒸汽和芳香性物質(zhì)的混合物導(dǎo)入分餾柱進(jìn)展?jié)饪s,最后的濃縮液即為天然香精。本安裝除了齒輪泵、預(yù)熱器和加熱器為不銹鋼資料外,其他部位均為玻璃,便于在實(shí)驗(yàn)中察看。在不冷凝氣體出

3、口處,利用產(chǎn)品清洗吸附掉不冷凝氣體中能夠含有的芳香性物質(zhì)。2天然香精回收安裝的構(gòu)造本文中所述的天然香精回收安裝3,參考了國(guó)外文獻(xiàn)116,并根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)踐情況設(shè)計(jì)而成,安裝分為供料系統(tǒng)、加熱蒸發(fā)系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和搜集系統(tǒng)4個(gè)部分。2.1供料系統(tǒng)見(jiàn)圖1,供料系統(tǒng)上部為2只貯料瓶(1,2),分別盛放回收天然香精的提取液和實(shí)驗(yàn)開(kāi)場(chǎng)時(shí)調(diào)控安裝正常運(yùn)轉(zhuǎn)及實(shí)驗(yàn)終了后清洗安裝的去離子水。下部為兩臂有活塞開(kāi)關(guān)的U型三通管(3),藉以控制提取液或去離子水的供應(yīng)。提取液或去離子水由銜接在U型管下面的不銹鋼齒輪泵(4)保送。液體保送速度那么由回流安裝(6)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)(7)結(jié)合調(diào)整。2.2加熱蒸發(fā)系統(tǒng)見(jiàn)圖2,預(yù)熱器(1)

4、和蒸發(fā)器(2)為本系統(tǒng)的主要組成部分,兩者都用不銹鋼套控制成。加熱蒸汽由蒸汽發(fā)生器(3)供應(yīng),蒸汽冷凝水由疏水器(4)排除。蒸發(fā)器末端和玻璃汽液分別器(6)成切線方式相接,以便汽液混合物以盤旋狀進(jìn)入分別器,提高汽液分別效果。它們銜接處采用聚四氟乙烯接頭(5),以減少?gòu)较蚺蛎?并可進(jìn)展縱向調(diào)理,以免損壞玻璃接口。提取液或去離子水由齒輪泵保送到預(yù)熱器加熱,再經(jīng)蒸發(fā)器繼續(xù)加熱并蒸發(fā),汽液混合物進(jìn)入汽液分別器進(jìn)展汽液分別。2.3分餾系統(tǒng)見(jiàn)圖3,分餾系統(tǒng)的主要組成部分是內(nèi)徑為63.5mm的分餾柱(1),以 12mm12mm1mm的玻璃短管作為填充料(2),隨機(jī)裝入分餾柱,使其有效高度達(dá)230mm.分別柱

5、底部為再沸器(3),用銜接1kV調(diào)壓器(5)的加熱器(4)插入加熱。再沸器內(nèi)的液面高度可經(jīng)過(guò)調(diào)整銜接在底部的溢流管(6)的高度來(lái)調(diào)理。分餾柱上部的芳香性蒸汽由盤管式冷凝器(8)冷凝。冷凝的芳香性液體一部分由U型毛細(xì)管(7)回流到分餾柱內(nèi),一部分那么送往搜集系統(tǒng)。2.4搜集系統(tǒng)搜集系統(tǒng)由天然香精搜集系統(tǒng)和脫香液搜集系統(tǒng)兩部分組成。2.4.1天然香精搜集系統(tǒng)天然香精搜集系統(tǒng)在回流安裝下部(見(jiàn)圖3),由搜集活塞(9)根據(jù)芳香物質(zhì)的濃縮倍數(shù)控制,回流活塞(10)那么用來(lái)控制芳香性液體高度,保證天然香精搜集速度恒定。搜集的天然香精經(jīng)冷阱(11)冷卻到02,再經(jīng)過(guò)冷凝器中設(shè)有的冷凝氣體淋洗設(shè)備,吸附掉能夠

6、存在的芳香性物質(zhì),流入置于冰水中的搜集瓶(17)。不冷凝氣體由導(dǎo)管(12)導(dǎo)出,送入置于冷阱下部的淋洗安裝(13)內(nèi),經(jīng)直徑小于1mm的毛細(xì)管出口,與緩慢下滴的香精液滴相遇。毛細(xì)管出口與香精液滴相距約1mm,經(jīng)淋洗的不冷凝氣體由另一導(dǎo)管導(dǎo)出。經(jīng)檢定,出口處嗅不到有芳香性物質(zhì)存在。不冷凝氣體淋洗安裝的構(gòu)造見(jiàn)圖4.2.4.2脫香液搜集系統(tǒng)脫香液搜集系統(tǒng)在汽液分別器下面(見(jiàn)圖3),汽液分別后的液體經(jīng)冷凝器(14)冷卻后,流入接納器(16).在冷卻器后面裝有轉(zhuǎn)子流量計(jì)(15),藉以控制流速,使汽液分別器內(nèi)堅(jiān)持一定的液面。汽液分別器、再沸器、分餾柱頂部、冷阱等都配有溫度計(jì)、冷凝器和冷凝器的冷卻水進(jìn)出口也

7、裝有水溫測(cè)定安裝,便于在實(shí)驗(yàn)中丈量、調(diào)理和控制。3天然香精回收安裝的操作在貯料瓶、再沸器中分別裝入提取液和去離子水。調(diào)理溢流管、再沸器的液面高度,接通電源,調(diào)理調(diào)壓器到預(yù)定電壓,將再沸器內(nèi)去離子水加熱至沸。調(diào)理聚四氟乙烯的接頭,使其處于松開(kāi)形狀。翻開(kāi)去離子水貯料瓶下活塞,開(kāi)啟齒輪泵,向安裝內(nèi)供應(yīng)去離子水。調(diào)理回流安裝針形閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)閥,使去離子水穩(wěn)定在所需流量。翻開(kāi)蒸汽閥,預(yù)熱器和蒸發(fā)器到達(dá)預(yù)定的壓力并穩(wěn)定后,漸漸調(diào)理聚四氟乙烯接頭,使氣液分別器進(jìn)口接頭封面配合不漏水。調(diào)理調(diào)壓器,使再沸器內(nèi)蒸發(fā)量(再沸量)到達(dá)所需程度。再次調(diào)理溢流管高度,確保整個(gè)回收香精過(guò)程中再沸器內(nèi)液面高于加熱器的加熱部

8、位。翻開(kāi)出口活塞,檢查出口處有無(wú)芳香氣味和其他異味。待出口處聞不到任何氣味后,封鎖出口活塞。調(diào)理冷卻器和冷凝器內(nèi)冷卻水溫到所需溫度,調(diào)理冷阱到0左右。調(diào)理回流活塞,控制一定的液面高度,使其處于全回流形狀。調(diào)理控制脫香液流量的轉(zhuǎn)子流量計(jì)上的閥門,使汽液分別器內(nèi)脫香液的液面低于入口處1020mm,以防止液面進(jìn)入冷卻器盤管,引起芳香物質(zhì)的損失。安裝運(yùn)轉(zhuǎn)正常并穩(wěn)定后,封鎖去離子水貯料瓶下活塞,同時(shí)翻開(kāi)提取液貯料瓶下活塞,向安裝供應(yīng)提取液,開(kāi)場(chǎng)記錄操作時(shí)間。在分餾平衡后(約67min),翻開(kāi)搜集活塞,根據(jù)所需香精濃縮倍數(shù),調(diào)理搜集流量,搜集天然香精,并記錄搜集時(shí)間。再次調(diào)理回流活塞,使冷凝的芳香性液體堅(jiān)

9、持一定的液面高度,確保搜集速度的恒定?；厥战K了后,記錄搜集終止時(shí)間。封鎖提取液貯料瓶下的活塞,同時(shí)翻開(kāi)去離子水貯料瓶下活塞,清洗整個(gè)安裝。清洗終了,翻開(kāi)一切活塞和閥門,封鎖電源、冷卻水和蒸汽,同時(shí)使聚四氟乙烯接頭處于松開(kāi)形狀,備用。4天然香精回收技術(shù)4.1天然香精回收前的預(yù)處置含水溶性芳香物質(zhì)的原料,根據(jù)其水分含量和物料性質(zhì)的不同,可采取不同的預(yù)處置方法。4.1.1取汁法大部分水果、蔬菜、食用菌、瓜果以及微生物發(fā)酵液,水分含量在85%以上,可經(jīng)過(guò)榨汁和過(guò)濾的方法,取其汁液直接進(jìn)展香精回收。4.1.2去離子水提取法對(duì)一些水分含量中等,用榨汁法不適宜的原料,假設(shè)皮、果渣、荷葉、香草等,可采用粉碎后

10、用一定量的去離子水提取一定時(shí)間,再過(guò)濾或榨汁,然后取其汁液進(jìn)展香精回收。4.1.3熱水提取法對(duì)一些水分含量較低的原料,如中藥材,動(dòng)物性原料如水產(chǎn)品中的蟹、蝦、貝類和它們的下腳料蟹殼、蝦頭等,用上述2種方法已無(wú)法提取,那么可采用一定溫度的熱水提取一定的時(shí)間,過(guò)濾后取其汁液進(jìn)展香精回收。4.2天然香精的回收控制蒸發(fā)量、再沸量、芳香性氣體冷凝溫度、冷阱溫度等工藝參數(shù),并控制進(jìn)料速度和搜集速度等操作參數(shù),用天然香精回收安裝回收提取液中的天然香精。不同香精的回收工藝參數(shù)不同,應(yīng)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)加以確定。4.3天然香精有關(guān)參數(shù)計(jì)算4.3.1蒸發(fā)量的計(jì)算蒸發(fā)量可按下式計(jì)算,它是決議香精回收程度的一個(gè)重要參數(shù):EV=G1(S2-S1)/S2式中:EV蒸發(fā)量();G1提取液在20時(shí)的比重;S1提取液在20時(shí)的可溶性固形物濃度;S3脫香液在20時(shí)的可溶性固形物濃度。4.3.2香精濃縮液倍數(shù)1)表觀濃縮倍數(shù)表觀濃縮倍數(shù)是香精回收安裝的一個(gè)重要操作參數(shù),定義為提取液進(jìn)料速度和香精搜集速度之比。但是,由于香精回收速度不易丈量,普通用安裝運(yùn)轉(zhuǎn)平衡后提取液和香精稱重之比來(lái)定義。表觀濃縮倍數(shù)可按下式計(jì)算:FW=W1-Jr(T1-T2)/W香精式中:FW-表觀濃縮