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5.3-3 香料单离技术.pdf---点此下载文件

讲义 5.3-3

5.3-3香料单离技术

    天然香料,组成是十分复杂的,多数天然香料是由上百种化合物组成,而且,它的成分和香气,随着季节、气候的变化,往往会有所不同,而商业上,都希望产品香气稳定,这代表着产品质量的稳定;除此之外,天然香料中有些化合物,相对其它成分,或是香气更好,或是可以合成其它更有价值的产品;又或者,某些成分对产品品质造成了不好的影响,我们希望除掉它。这些因素,产生了对香料单离的需求。

    香料的单离,简单地说,就是从混合物中,分离出某一种纯净物。它可以采用精馏、分子蒸馏、结晶等物理方法,或是通过可逆的化学反应,来分离出某种单体。一般来讲,物理方法更适用于大规模生产,成本更低廉,操作更便捷,因此,能使用物理方法的时候,就不考虑化学方法,物理法不能解决时,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。

1 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进行的。通常,天然精油中同系物比较多,各成分间沸点差异比较小,相对挥发度差异往往小于2,加上生产批量不大,因此,精馏时多用填料塔。另外,精油分子较多属于萜类成分,对氧气、热不稳定,因此,香料单离一般使用减压精馏。

2 结晶法-冻析

不少香料产品是以固体形式存在的,比如常见的薄荷脑。结晶操作,能耗比精馏要低,操作温度低,获得的产品纯度高。结晶技术主要有溶液结晶和冻析结晶。溶液结晶我们已经非常熟悉,这里不再阐述。冻析结晶,是根据化合物间凝固点的不同而实现分离的,一般在精油中,单一组分含量较高时,可以采用冻析法将其分离出来,但冻析结晶得到的产品并不纯净,一般还会通过溶剂重结晶,或精馏的方法,进一步提纯产品。

1 薄荷油结晶法单离

    我们以薄荷醇的生产为例。薄荷油中的薄荷醇含量,通常为80%左右,我们采用分步结晶的方法,如图1所示,第一次将薄荷油冷却到零下10度,冷冻时间为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,再降温到零下40度,保持40小时,离心过滤后获得第二粗晶体。将第一和第二晶体混合,加热融化,再过滤一次,真空脱水后,冷却到0-5度,进行二次结晶,然后离心过滤,所得晶体放在42-43度的烘油室,烘油30-40小时,排除低熔点非薄荷醇成分,即得最终产品。

有时,单纯依靠结晶,不易获得高纯度的产品,此时就需要融合其它方法,比如精馏。八角茴香油是一种食用香料,其中的主要成分为反式大茴香脑(如图2),含量约85%,但是还有草蒿脑及顺式茴脑等有害物质。单纯精馏难以将有害物质除掉,生产上采用冻析-精馏耦合方法生产大茴香脑,纯度高于99%

2 反式大茴香脑                           1

3 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:不同大小的分子平均自由程不相同。所谓分子平均自由程,指一种分子在相邻两次分子碰撞之间所走过的平均距离。可能用公式1 表示。λ_m为分子平均自由程,k为玻尔兹曼常数。D为分子直径,p为所处空间压力,T为环境温度。根据公式,可以知道:温度、压力及分子有效直径是影响分子运动平均自由程的主要因素。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,小直径的分子跑得比大分子更远,如果在小分子能到达而大分子不能到达的地方设一冷凝面,则小分子被冷凝成液态,而大分子则返回混合液体中,如此实现大小分子间的分离。

分子蒸馏是在低于1Pa的高真空下进行的,加热温度远低于化合物的沸点,而且受热时间仅有约10秒钟,因此,特别适合热敏性的香料物质分离,能保证香料的天然性和香气纯正。

如山苍子油含80%左右的柠檬醛,采用分子蒸馏的方法,在加热面温度为55度,180Pa压力及适宜进料速度下,可获得纯度为98%的柠檬醛,得率超过77%。分子蒸馏的方法近年来还用于肉桂油、当归油、姜油等有用成分的单离。

4 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。主要针对醇、醛、酚类化合物。

硼酸酯法--单离醇的方法之一

硼酸与醇生成酯,这种酯在较高温度下也不会分解或破坏。因此,可将醇与硼酸反应生成酯,然后通过蒸馏除掉其它挥发性成分,再将硼酸酯在碱液中皂化,则醇被解离出来,再经精馏纯化,即得到单体。

氯化钙法--单离醇的方法之一

  CaCl2与很多醇反应生成加成产物,通常为结晶状,容易通过离心过滤与液体分离。结晶物再与水作用后即可释放出醇。

酚钠盐法

酚类化合物与碱作用生成溶于水相的酚钠盐,从而与杂质油分离;酚钠盐的水溶液用无机酸酸化后,即可得到酚,如图3

3 酚钠盐法

如:从丁香叶油或丁香罗勒油中单离丁香酚就可采用这种方法。

4 丁香油单离丁香酚

亚硫酸盐法:

醛和某些酮(甲基酮或羰基位于两个亚甲基之间的酮)与亚硫酸盐反应生成重亚硫酸盐加成物,形成为沉淀,与液体分离后,再经无机酸酸化,即还原为醛或酮。该方法是单离醛的有效方法之一。

    下面,来看一个例子。我国香茅油资源丰富,香茅油中主要含有香茅醇、香叶醇,香茅醛。这些单体香料是原油价格的2-3倍,同时作为合成其它物质的原料,也有必要将其单离出来。

    香叶醇和香芧醇,在减压精馏时,沸点仅相差2-3度,采用常规精馏法难以将二者有效分离。香茅醛化学性质相对更活泼,因此,生产上一般先将香茅醛分离。若采用精馏法,可得到纯度大于95%的香茅醛;而采用亚硫酸盐法先将醛分离,水解后再精馏,香茅醛纯度可达99%。香叶醇和香茅醇,虽然都是醇,但由于化学结构上的差异,香茅醇并不能有效地与二氯化钙反应,因此,生产上使用无水氯化钙与香叶醇反应,生成氯化钙复合物,与油分离后,再用水溶解解离出香叶醇,经精馏精致,可得香叶醇单体。当然,我们也可以先用化学法将香醇分离,然后再通过精馏,将香茅醇与香茅醛分离出来。两种方案,各有优势。同学们,可以加以讨论。

    香料的单离,需要根据它的物理化学性质,选择合理的工艺。基本原则是,优先选择物理方法,当难以达到目的时,才考虑借助化学方法。


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第一章 绪论

-0 课程简介和参考资料

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--征集课程辅助资料需求

--讨论贴:精细化工行业就业

--北林林化专业第一次直播课(录屏备用版)

--最新资讯分享

-1.1 精细化学品的定义和分类

--考核-视频(附件含PPT) 1.1

--讲义 1.1

--考核-习题 1.1

--讨论:精细化学品分类

-1.2 精细化工的特点

--考核-视频(附件含PPT)1.2

--讲义 1.2

--考核-习题 1.2

--讨论:精细化工的特点

-1.3 精细化工现状和发展趋势

--视频(附件含PPT)1.3

--讲义 1.3

--习题 1.3

--讨论:精细化工企业规模发展

-1.4 精细化工原料及林产精细化工

--视频(附件含PPT)1.4

--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?

--讨论:【知识点拓展】天然产物精细化学品

--辅助教学材料-皂荚树挂果情况

--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

--视频(附件含PPT)1.5

--讲义 1.5

--习题 1.5

-1.6 拓展-讲座 甘露聚糖胶研究与应用

--视频(附件含PPT)1.6

--讲义1.6

-讨论:【课程拓展】精细化工中的科技英语

-讨论:精细化学品与“摆摊经济”

-作业:【北林混合式教学线上学习要求】第一章笔记

-第一章 绪论 学习重点及知识点结构导图

-考核-讨论:由精细化工中的法律知识谈职业素养

第二章 单元反应

-2.1-1 先修知识介绍-有机化学基础知识

--视频(附件含PPT)2.1-1

--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

--视频(附件含PPT)2.1-2

--讲义 2.1-2

--习题 2.1-2

-2.1-3 先修知识介绍-松脂简介

--视频(附件含PPT)2.1-3

--讲义 2.1-3

--习题 2.1-3

--讨论:琥珀与松香

--辅助教学视频-落叶松

--辅助教学视频-普通松香与歧化松香

-2.2 单元反应-卤化、磺化、羟基化和酰化反应

--考核-视频(附件含PPT)2.2

--讲义 2.2

--考核-习题 2.2

--参考文献:溴化反应举例

-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

--考核-视频(附件含PPT)2.3

--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

--考核-视频(附件含PPT)2.4

--讲义 2.4

--考核-习题 2.4

-第二章 单元反应汇总

--第二章 单元反应 学习重点及框架结构导图

--松香单元反应汇总-1

--松香单元反应汇总-2(附件含PPT)

--松香基衍生物合成相关文献资料

-讨论:林产资源及可进行的单元反应

-讨论:以某类精细化学品为例,分析其生产中的单元反应

-作业:【北林混合式教学线上学习】第二章 笔记

-考核-讨论:谈谈对梁希精神的理解

-作业:梁希混合式教学笔记(松香树脂酸反应汇总)

第三章 表面活性剂

-3.1 表面活性剂概述

--考核-视频(附件含PPT)3.1

--讲义 3.1

--习题 3.1

--讨论:日用品之企业

-3.2-1 表面活性剂基础知识-概念

--考核-视频(附件含PPT)3.2-1

--讲义 3.2-1

--考核-习题 3.2-1

--辅助视频-鸡尾酒配置

--辅助教学视频-彩虹糖水

--辅助教学视频-漂浮在水面的针

--辅助教学视频-水上运动

--讨论(视频)-动感油滴工艺品

--讨论(视频)-超疏水木材疏水效果

--讨论:鸡尾酒中的课程知识

-3.2-2 表面活性剂基础知识-结构和分类

--考核-视频(附件含PPT)3.2-2

--讲义 3.2-2

--考核-习题 3.2-2

--参考文献:6分39秒以及11分50秒

--讨论(视频)-跳舞的泡泡

--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

--考核-视频(附件含PPT)3.2-3

--讲义 3.2-3

--考核-习题 3.2-3

--讨论:表面张力的应用实例分析

-3.2-4 表面活性剂基础知识-胶束化性质

--考核-视频 3.2-4

--讲义 3.2-4

--考核-习题 3.2-4

--参考文献:堆积理论

--讨论:胶束化性质知识点解析

-3.2-5 表面活性剂基础知识-CMC值测定方法

--考核-视频(附件含PPT)3.2-5

--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

--考核-视频(附件含PPT)3.2-6

--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

--考核-视频(附件中含PPT)3.2-7

--讲义 3.2-7

--考核-习题 3.2-7

--辅助教学视频-反泡泡

--辅助教学材料-洗发水与护发素成分对比

--参考文献: 10分10秒 表面活性剂在无机材料中应用

--讨论:面霜 护手霜可否用来擦皮鞋?

--讨论(视频):眼镜防雾小妙招

-3.2-8 表面活性剂基础知识-影响表面活性剂性能的因素

--考核-视频(附件中含PPT)3.2-8

--讲义 3.2-8

--参考文献: 12分

--习题 3.2-8

--辅助教学视频-食盐对洗洁精粘度的影响

--讨论(视频):隐性眼镜护理液和洗洁精的乳化效果

-3.3-1 松香合成表面活性剂-歧化松香

--考核-视频(附件中含PPT)

--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

--视频(附件中含PPT)

--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

--考核-视频(附件中含PPT)3.3-3

--讲义 3.3-3

--习题:3.3-3

--参考文献:6分20秒

--参考文献:6分40秒

--参考文献:8分

--参考文献-非视频内引用1

--参考文献-非视频内引用2

--讨论:松香基表面活性剂相关研究

-3.4 常用表面活性剂产品

--视频(附件中含PPT)3.4

--讲义 3.4

--习题:3.4

--讨论:日用品中的表面活性剂

--讨论:洗涤用品中的表面活性剂

-3.5 拓展-实验:一滴洗洁精的魅力

--考核-视频 3.5

--讲义 3.5

--习题 3.5

--辅助教学材料-一滴洗洁精的魅力 棉签版

--辅助视频-洗洁精魅力系列

-第三章 表面活性剂汇总

--第三章 表面活性剂汇总-1

--第三章 表面活性剂汇总-2

-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

-第三章 表面活性剂 学习要点及框架结构导图

-考核-讨论:表面活性剂的“神奇之处”

-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

第四章 胶粘剂

-4.1 胶粘剂概述

--考核-视频(附件含PPT)4.1

--讲义 4.1

--考核-习题 4.1

--辅助教学食品-牛奶蛋白胶

--辅助教学食品-自制史莱姆

--讨论:你所用过的胶粘剂

-4.2 植物单宁胶粘剂

--考核-视频(附件含PPT) 4.2

--讲义 4.2

--考核-习题 4.2

-4.3 松香胶粘剂

--考核-视频(附件含PPT) 4.3

--讲义 4.3

--习题 4.3

--辅助教学视频-松香胶粘剂?

--讨论:松香经改性可用作哪些胶粘剂?

-4.4 拓展-访谈:软包装胶粘剂

-- 视频(附件含PPT) 4.4

--讲义 4.4

--习题 4.4

--讨论:软包装胶粘剂的结构特征

-第四章 胶粘剂 学习要点及思维导图

-第四章 胶粘剂笔记(北林林化17)

-讨论:家装胶粘剂

-考核-讨论:单宁制备胶粘剂的优缺点?

第五章 食品添加剂

-5.1 食品添加剂概述

--考核-视频(附件含PPT)5.1

--讲义 5.1

--考核-习题 5.1

--辅助教学视频-饮料中的色素

--辅助教学视频-食品制作-泡打粉与小苏打

-5.2 食品抗氧化剂

--考核-视频(附件含PPT)5.2

--讲义 5.2

--考核-习题 5.2

--讨论:抗氧化剂与防腐剂

--讨论:植物单宁抗氧化剂与植物单宁胶粘剂

-5.3-1 食用香料概述

--考核-视频(附件含PPT)5.3-1

--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

--考核-视频(附件含PPT)5.3-2

--讲义 5.3-2

--考核-习题 5.3-2

--辅助教学视频-精油蒸馏实验教学视频

--辅助教学资料-迷迭香原料

--辅助教学资料-洋甘菊原料

--辅助教学资料-薰衣草原料

-5.3-3 食用香料-香料单离技术

--考核-视频(附件含PPT)5.3-3

--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

--视频(附件含PPT)5.3-4

--讲义 5.3-4

--习题 5.3-4

-5.3-5 实验:天然苯甲醛合成

--视频(附件含PPT)5.3-5

--讨论:天然食用香料

-5.4 拓展-实验:糖尿病患者应该如何吃糖

--考核-视频(附件含PPT)5.4

--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

--视频(附件含PPT)5.5

--讲义 5.5

--习题 5.5

-讨论:天然色素-精细化工之“色彩”

-第五章 食品添加剂 学习要点及思维导图

-第五章 笔记

-考核-讨论:身边的食品添加剂

第六章 医药制剂

-6.1 医药制剂概述和银杏叶制剂

--考核-视频(附件含PPT)6.1

--讲义 6.1

--考核-习题 6.1

--辅助教学材料-产鹿茸鹿视频

--辅助教学资料--悦康药业银杏叶提取物注射液

--讨论:天然产物医药制剂的优势及应用

-6.2 松节油合成冰片

--考核-视频(附件含PPT)6.2

--讲义 6.2

--习题 6.2

--讨论:医药中间体行业

-6.3 拓展-访谈:医改形式下的医药发展

--视频(附件含PPT)6.3

--讲义 6.3

--习题 6.3

--讨论:对新药研发的认识

-6.4 拓展-讲座:松节油基萜类驱避剂与驱避机理的新认识

--视频 6.4(含PPT pdf版)

--讲义 6.4

--讨论:驱避剂产品与驱避机理

-第六章 医药制剂笔记(北林林化17课程要求)

-第六章 医药制剂 学习要点及知识点导图

-考核-讨论:医药、保健品和医药发展

第七章 造纸化学助剂

-7.1 造纸助剂概述

--考核-视频(附件含PPT)7.1

--讲义 7.1

--考核-习题 7.1

--辅助教学视频-防火纸实验

--讨论:对纸的认识

-7.2 造纸施胶剂概述

--考核-视频(附件含PPT)7.2

--讲义 7.2

--考核-习题 7.2

-7.3 强化松香施胶剂

--视频(附件含PPT)7.3

--讲义 7.3

--习题 7.3

--讨论视频:松香施胶剂的认识

--讨论:造纸施胶剂种类与生产原理

-7.4 纸张增强剂

--考核-视频(附件含PPT)7.4

--讲义 7.4

--考核-习题 7.4

-第七章 造纸助剂 学习要点及思维导图

-第七章 造纸助剂笔记

-考核-讨论:造纸助剂及其作用

-作业:梁希混合式教学笔记(4-7章内容)

第八章 涂料

-8.1 概述

--考核-视频(附件含PPT)8.1

--讲义 8.1

--考核-习题 8.1

-8.2 松香在涂料中应用

--视频(附件含PPT)8.2

--讲义 8.2

--习题 8.2

-8.3 带锈涂料

--考核-视频(附件含PPT)8.3

--讲义 8.3

--考核-习题 8.3

--第八章 涂料笔记

-第八章 涂料 学习要点及结构导图

-考核-讨论:特种涂料

第九章 其它精细化学品

-9.1-1 油墨概述

--考核-视频(附件含PPT)9.1-1

--讲义 9.1-1

--考核-习题 9.1-1

-9.1-2 油墨结构与生产过程

--考核-视频(附件含PPT)9.1-2

--讲义 9.1-2

--考核-习题 9.1-2

-9.1-3 松香在油墨中的应用

--视频(附件含PPT)9.1-3

--讲义 9.1-3

--习题 9.1-3

--讨论:松香衍生物及其应用

-9.2 活性炭纤维

--考核-视频(附件含PPT)9.2

--讲义 9.2

--考核-习题 9.2

--第九章其它精细化学品笔记

-第九章 其它精细化学品 学习要点、结构导图和精华笔记

-考核-讨论:你所感兴趣的功能材料及其功能性或特殊性

-作业:梁希混合式教学笔记(8-9章)

第十章 精细化学品的分析

-10.1 碳和氢元素分析

--视频(附件含PPT)10.1

--讲义 10.1

--考核-习题 10.1

-10.2 氮元素分析

--视频(附件含PPT)10.2

--讲义 10.2

--考核-习题 10.2

-10.3 硫和卤素分析

--考核-视频(附件含PPT)10.3

--讲义 10.3

--考核-习题 10.3

-10.4 精细化工产品的仪器分析法

--考核-视频(附件含PPT)10.4

--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

-考核-讨论:某种精细化学品的分析和鉴定

拓展-讨论课视频分享

-北林林化讨论课视频

--北林林化09 大学生创业-轮船涂料-宣传片

--北林林化12-戏说苹果醋

--北林林化13-比厨招亲

--北林林化16-来一起制作泡泡液吧

--北林林化16-手工皂制作

--北林林化17讨论课视频汇总

--北林林化16-洗衣粉、洗衣液、洗洁精和肥皂对可乐、口红、红油和泥土的去污能力对比

--北林林化16-天然色素与洗洁精的碰撞

-线下拓展课程-一滴洗洁精实验2019秋

讲义 5.3-3笔记与讨论

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