当前课程知识点:精细化学品生产工艺学 > 第五章 食品添加剂 > 5.3-3 食用香料-香料单离技术 > 考核-视频(附件含PPT)5.3-3
同学们 大家好
欢迎回到我们的课堂
今天给大家分享单离香料的生产
每一种天然香料
组成都十分复杂
通常由几十
甚至上百种单体化合物
并且它的成分和香气
还会随着季节 气候的变化
而有所不同
在商业上
工厂都希望自己的产品香气稳定
这代表着产品的质量的稳定性
此外 香料中有些化合物
相对于其它的成分
香气可能会表现的更好
又或者可以合成其它更有价值的产品
还有些成分对产品的品质
会有不好的影响
我们需要除掉这些成分
以上这些因素
产生了对香料单离的需求
香料的单离
意思就是说
我们从混合物中
分离出单一的纯净物质
它可以采用精馏 分子蒸馏
结晶等物理的方法
或者通过可逆的化学反应
来分离出某种单体
一般来讲
物理方法便于大规模生产
而且成本更低
操作便捷
因此在能使用物理方法的时候
不考虑用化学方法
当物理方法不能解决问题的时候
我们才会使用化学法
并且在化学反应完成之后
通常也需要用物理法进行纯化
下面我们先了解一下物理的单离方法
一 精馏法
精馏是天然精油单离时
最普遍采用的方法
它依据的是两种化合物间
相对挥发度的不同而进行的
通常 天然精油中同系物很多
各成分间沸点差异很小
相对挥发度差异往往小于2
加上生产批量不大
因此 精馏多采用填料塔
另外精油分子里头萜类成分很多
对氧 热
它是不稳定的
因此香料单离通常也是使用减压精馏
二 结晶法
不少香料产品
它是以固体形式存在的
比如我们常见的薄荷脑
结晶 它的能耗比精馏更低
操作温度通常低于零度
所获得的产品纯度很高
结晶技术分为溶液结晶和冻析结晶
溶液结晶我们已经非常熟悉
这里就不再赘述
冻析结晶
它指的是根据化合物间凝固点的不同
而实现分离的过程
一般在精油中
单一组分含量较高的时候
可以采用冻析法将它分离出来
但冻析结晶得到的产品
它并不纯净
一般还会通过溶剂重结晶
或者精馏的方法
进一步提纯产品
我们以薄荷醇的生产为例
薄荷油当中的薄荷醇
它的含量通常为80%左右
我们采用分步结晶的方法
工艺过程主要为
第一 将薄荷油冷却到零下10度
冷冻时间20小时到24小时
然后离心过滤
获得第一粗晶体
余下的滤液
我们再进一步降到零下40度
保持40个小时
离心过滤后获得第二粗晶体
将第一 第二晶体混合
加热熔化
再过滤一次
这一步是除去杂质
然后真空脱水 冷却到0到5度
进行二次结晶
然后离心过滤
所得的晶体放置在42到43度的烘油室
烘油30到40个小时
以排除低熔点非薄荷醇的成分
这样的话我们得到最终的薄荷醇产品
有时单纯依靠结晶
不容易获得高纯度的产品
这时就需要融合其它的方法
比如精馏
八角茴香油是一种食用香料
它来自于我们常见的八角
其中它的主要成分是反式大茴香脑
含量约85%
但是还有草蒿脑
以及顺式茴脑等有害物质
单纯精馏
它很难将上面的有害物质除掉
生产上采用冻析精馏耦合的方法
来生产大茴香脑
可以得到纯度大于99%的大茴香脑
第三种方法 分子蒸馏
分子蒸馏也是食品行业
常用的一种分离方法
它的基本原理是
不同大小的分子
它的平均自由程不同
所谓的分子平均自由程
它指的是
分子在相邻两次分子碰撞之间
所走过的平均距离
我们可以用下面的公式表示
根据上面的公式
我们可以知道
温度 压力
还有分子的有效直径
是影响分子平均自由程的重要因素
当在一定的温度与压力下
进行分子蒸馏时
液体表面的分子会逃逸到气相中
小直径的分子它跑得更远
而大直径的分子跑得没那么远
这个时候
如果我们在大分子不能到达的地方
而小分子可以到达的地方
设置一个冷凝面
那么小分子到达冷凝面之后
就会被冷凝成液体
而大分子
它就会返回到我们之前的混合液当中
这样的话
我们就可以实现大小分子之间的分离
分子蒸馏
通常是在低于1帕的高真空下进行的
加热温度远低于化合物的沸点
而且受热时间仅仅约10秒钟
因此
特别适合热敏性的香料物质的分离
能保证香料的天然性和香气的纯正
举个例子
比如说山苍子油
又叫山鸡椒油
它含有80%左右的柠檬醛
采用分子蒸馏的方法
加热面为55度
压力为180帕
在适宜的进料速度下
我们可以得到98%以上的柠檬醛
得率超过77%
大家可以看我们的蒸馏温度
仅仅只有55度
分子蒸馏的方法
近年来还用于肉桂油 当归油
姜油等等有用成分的单离
第四种方法是化学单离法
化学单离是利用可逆的化学反应
来分离纯化某种成分的一种方法
主要是针对于醇 醛 酚类化合物
第一 硼酸酯法
它是一种单离醇的方法
硼酸和醇可以形成硼酸酯
这种酯在较高的温度下
它也不会分解或者破坏
因此
我们将醇和硼酸反应生成硼酸酯
然后通过蒸馏
除掉其它的可挥发性成分
再将硼酸酯在碱液中皂化
把醇解析出来
经过精馏纯化
这样就可以得到纯的单体
第二种方法 氯化钙法
它也是单离醇的一种方法之一
我们知道氯化钙
和很多含有羟基的化合物
都能形成加成产物
通常是结晶状态的
容易通过离心过滤等等的方法
和液体分离
这些结晶物再进行水解之后
就可以释放出醇类化合物
第三种方法 酚钠盐法
酚类化合物
它有一定的酸性
和碱作用可以生成溶于水相的酚钠盐
从而与杂质油相分离
酚钠盐的水溶液用无机酸酸化后
即可以还原得到酚
比如说我们从丁香叶油
或者是丁香罗勒油中单离丁香酚
就可以采用这种方法
第四种方法 亚硫酸盐法
醛和某些酮类化合物
它与亚硫酸盐之间可以反应
生成重亚硫酸盐加成产物
它是一种沉淀
与原来的液体分离后
再经无机酸酸化
就可以还原为醛或者是酮
这种方法是单离醛的有效方法之一
我们来看一个工厂中的例子
在我们国家的南方
香茅油资源十分丰富
香茅油主要含有香茅醇 香叶醇
香茅醛
这些单体香料是原油价格的2到3倍
同时作为合成其它化合物的原料
也有必要将它单离出来
香叶醇和香茅醇
在减压精馏时
它的沸点仅仅相差2到3度
采用常规精馏法
很难将两者相分离
香茅醛的化学性质相对活泼
因此 生产上一般先将香茅醛分离
如果采用精馏法
可以得到纯度大于95%的香茅醛
如果采用亚硫酸盐法将醛分离
水解然后再精馏
香茅醛的纯度可以达到99%以上
香叶醇和香茅醇
虽然都是醇
但由于化学结构上的差异
香茅醇它不能有效地和二氯化钙反应
因此
生产上使用无水氯化钙
与香叶醇反应
生成氯化钙的复合物
与液体油相相分离后
再用水溶液解离出香叶醇
经精致
就可以得到香叶醇的单体
当然 工艺可以有所不同
我们也可以先用化学法将香叶醇分离
然后再通过精馏
将香茅醇与香茅醛分离开来
两种方案 各有优势
同学们 我们可以互相讨论一下
香料的单离
可以采用分馏 结晶
分子蒸馏等物理的方法
也可以使用一些特定的化学方法
对于一种香料
需要根据它的物理化学性质
选择合理的工艺
香料的单离
基本原则是优先选择物理的方法
当难以达到目的的时候
我们才考虑借助化学的方法
好了
今天的课我们就分享到这里
欢迎大家关注后续的课程
谢谢
-0 课程简介和参考资料
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--最新资讯分享
-1.1 精细化学品的定义和分类
--讲义 1.1
--考核-习题 1.1
-1.2 精细化工的特点
--讲义 1.2
--考核-习题 1.2
-1.3 精细化工现状和发展趋势
--讲义 1.3
--习题 1.3
-1.4 精细化工原料及林产精细化工
--讲义 1.4
--习题 1.4
--讨论:【思政教育】透过精细化工行业,如何看美国、中国和非洲发展?在专业领域,我们能做什么?
--辅助教学材料-皂荚果实、皂荚种仁、皂荚树培育区、挂果皂荚树
-1.5 拓展-访谈:精细化工中的法律知识
--讲义 1.5
--习题 1.5
-1.6 拓展-讲座 甘露聚糖胶研究与应用
--讲义1.6
-作业:【北林混合式教学线上学习要求】第一章笔记
-2.1-1 先修知识介绍-有机化学基础知识
--讲义 2.1-1
--习题 2.1-1
-2.1-2 先修知识介绍-淀粉和纤维素化学结构
--讲义 2.1-2
--习题 2.1-2
-2.1-3 先修知识介绍-松脂简介
--讲义 2.1-3
--习题 2.1-3
--讨论:琥珀与松香
-2.2 单元反应-卤化、磺化、羟基化和酰化反应
--讲义 2.2
--考核-习题 2.2
-2.3 单元反应-硝化与亚硝化、氨解、重氮化、烷基化与环化反应
--讲义 2.3
--考核-习题 2.3
-2.4 单元反应-氧化与还原、歧化及其它反应
--讲义 2.4
--考核-习题 2.4
-第二章 单元反应汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第二章 笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(松香树脂酸反应汇总)
-3.1 表面活性剂概述
--讲义 3.1
--习题 3.1
-3.2-1 表面活性剂基础知识-概念
--讲义 3.2-1
--考核-习题 3.2-1
-3.2-2 表面活性剂基础知识-结构和分类
--讲义 3.2-2
--考核-习题 3.2-2
--讨论:使用氨基酸表面活性剂的洁面究竟对皮肤有什么好处呢?
-3.2-3 表面活性剂基础知识-表面张力
--讲义 3.2-3
--考核-习题 3.2-3
-3.2-4 表面活性剂基础知识-胶束化性质
--讲义 3.2-4
--考核-习题 3.2-4
-3.2-5 表面活性剂基础知识-CMC值测定方法
--讲义 3.2-5
--考核-习题 3.2-5
--期刊论文-滴体积法测定表面活性剂溶液临界胶束浓度的新方法
-3.2-6 表面活性剂基础知识-HLB值及其它性质
--讲义 3.2-6
--考核-习题 3.2-6
-3.2-7 表面活性剂基础知识-作用
--讲义 3.2-7
--考核-习题 3.2-7
-3.2-8 表面活性剂基础知识-影响表面活性剂性能的因素
--讲义 3.2-8
--习题 3.2-8
-3.3-1 松香合成表面活性剂-歧化松香
--讲义 3.3-1
--考核-习题 3.3-1
-3.3-2 松香合成表面活性剂-歧化松香胺
--讲义 3.3-2
--习题 3.3-2
-3.3-3 松香合成表面活性剂-松香基表面活性剂
--讲义 3.3-3
--习题:3.3-3
--参考文献:8分
-3.4 常用表面活性剂产品
--讲义 3.4
--习题:3.4
-3.5 拓展-实验:一滴洗洁精的魅力
--讲义 3.5
--习题 3.5
-第三章 表面活性剂汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-1
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-2
-前三章知识点翻转课堂(含实验)
-作业:前三章讨论课总结(需上传)
-作业:梁希混合式第三章笔记
-4.1 胶粘剂概述
--讲义 4.1
--考核-习题 4.1
-4.2 植物单宁胶粘剂
--讲义 4.2
--考核-习题 4.2
-4.3 松香胶粘剂
--讲义 4.3
--习题 4.3
-4.4 拓展-访谈:软包装胶粘剂
--讲义 4.4
--习题 4.4
-第四章 胶粘剂笔记(北林林化17)
-5.1 食品添加剂概述
--讲义 5.1
--考核-习题 5.1
-5.2 食品抗氧化剂
--讲义 5.2
--考核-习题 5.2
-5.3-1 食用香料概述
--讲义 5.3-1
--习题 5.3-1
-5.3-2 食用香料-天然食用香料生产
--讲义 5.3-2
--考核-习题 5.3-2
-5.3-3 食用香料-香料单离技术
--讲义 5.3-3
--考核-习题 5.3-3
-5.3-4 食用香料-合成食用香料
--讲义 5.3-4
--习题 5.3-4
-5.3-5 实验:天然苯甲醛合成
-5.4 拓展-实验:糖尿病患者应该如何吃糖
--讲义 5.4
--习题 5.4
--讨论:甜味剂
-5.5 拓展-访谈:食品添加剂的安全问题
--讲义 5.5
--习题 5.5
-第五章 笔记
-6.1 医药制剂概述和银杏叶制剂
--讲义 6.1
--考核-习题 6.1
-6.2 松节油合成冰片
--讲义 6.2
--习题 6.2
-6.3 拓展-访谈:医改形式下的医药发展
--讲义 6.3
--习题 6.3
-6.4 拓展-讲座:松节油基萜类驱避剂与驱避机理的新认识
--讲义 6.4
-第六章 医药制剂笔记(北林林化17课程要求)
-7.1 造纸助剂概述
--讲义 7.1
--考核-习题 7.1
--讨论:对纸的认识
-7.2 造纸施胶剂概述
--讲义 7.2
--考核-习题 7.2
-7.3 强化松香施胶剂
--讲义 7.3
--习题 7.3
-7.4 纸张增强剂
--讲义 7.4
--考核-习题 7.4
-第七章 造纸助剂笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(4-7章内容)
-8.1 概述
--讲义 8.1
--考核-习题 8.1
-8.2 松香在涂料中应用
--讲义 8.2
--习题 8.2
-8.3 带锈涂料
--讲义 8.3
--考核-习题 8.3
--第八章 涂料笔记
-9.1-1 油墨概述
--讲义 9.1-1
--考核-习题 9.1-1
-9.1-2 油墨结构与生产过程
--讲义 9.1-2
--考核-习题 9.1-2
-9.1-3 松香在油墨中的应用
--讲义 9.1-3
--习题 9.1-3
-9.2 活性炭纤维
--讲义 9.2
--考核-习题 9.2
--第九章其它精细化学品笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(8-9章)
-10.1 碳和氢元素分析
--讲义 10.1
--考核-习题 10.1
-10.2 氮元素分析
--讲义 10.2
--考核-习题 10.2
-10.3 硫和卤素分析
--讲义 10.3
--考核-习题 10.3
-10.4 精细化工产品的仪器分析法
--讲义 10.4
--考核-习题 10.4
-第十章 精细化学品的分析检测 学习要点、结构导图及精华笔记
-第十章 精细化学品的分析笔记
-北林林化讨论课视频