一种提高龙脑精油收率的加工方法
技术领域
本申请涉及一种提高龙脑精油收率的加工方法，属于从原料回收或精制香精油技术领域。
背景技术
天然冰片原名龙脑香，又称右旋龙脑，作为天然名贵中药药材和食品添加剂，是许多龙脑产品中不可或缺的良好佐剂。在我国天然冰片用作药物的历史超过1500年。研究表明，龙脑被证实具有抗炎、抗血栓以及优良的抗氧化作用。
龙脑精油适合配制烟用香精、医用香精、化妆品和多种药品，龙脑精油价值高、用途广，龙脑开发前景广阔。然而近年来，很少有关于提取龙脑精油的研究报道。龙脑精油提取最常使用的是传统水蒸气蒸馏法，传统水蒸气蒸馏法是将龙脑放入蒸馏罐直接蒸馏，蒸馏的混合蒸汽经过冷凝得到油水混合物，油水混合物再精油油水分离，即可得到龙脑精油。该方法存在提取率低、耗时长、耗能高、产品纯度低等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种提取效率高、提取温度较低、避免热敏成分损失的提高龙脑精油收率的加工方法。
为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：
一种提高龙脑精油收率的加工方法，包括以下步骤：(1)取龙脑樟树叶，烘干；(2)在搅拌球磨机中，将步骤(1)的干燥龙脑樟树叶机械活化得到粉末；(3)将粉末投加到有机溶剂中做浸渍处理后，配合超声波进行辅助提取，得到龙脑精油粗品和水；(4)将龙脑粗油减压过滤；(5)将过滤得到的提取液浓缩，得到成品龙脑精油。
本方案所提供的提取方案中，先对龙脑精油进行机械活化研磨预处理，再以超声波配合有机溶剂萃取的方式进行目的精油的提取，最后进行抽滤、浓缩得到成品。其中，机械活化的研磨预处理作用，将植物细胞壁进行破坏并使颗粒细化；而后原料在粉末状态下，以超声波和有机溶剂的共同作用下，利用超声波产生的空化、热和机械作用进一步破坏植物的细胞壁，促使有效成分溶解在有机溶剂中，而后以抽滤、浓缩方式将目的精油进行分离，有机溶剂则回收再利用，该方式不仅有效提高了提取效率，而且整个提取过程对温度要求不高，提取温度较低，还避免了热敏成分的损失，达到提高提取效率的目的，提取率可达到0.5％左右。
在上述研究基础上，我们对烘干进行了研究，结果表明：当烘干至水分含量为8-12％时，在适宜干燥成本基础上，不仅可以有效降低原料中的含水量，与机械研磨配合，有效提高研磨成粉的效率。
在上述研究的基础上，我们还对机械活化进行了研究，并确定了较为优选的搅拌研磨机参数：搅拌球磨机的转速90-130r/min，机械活化的时间为3-7min。在该研磨条件下，在蒸馏提取龙脑精油之前，将龙脑樟树叶晒干后先经过机械活化处理，机械活化将龙脑樟树叶在摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用下破坏了植物的细胞壁，并使颗粒细化，使得龙脑樟中的精油更加容易提取出来，从而提高了精油的提取率。
在上述研究的基础上，我们还对有机溶剂的浸渍料液比进行了研究，并确定了较为优选的料液比：浸渍过程中的料液比为1:2-1:10。研究发现：当料液比(原料粉末：有机溶剂)低于1:2时，精油的提取率偏低，基本保持在与传统水蒸馏精油得率(约为0.36％)持平的状态；随着料液比的提高，当料液比超过1:4时，由于物料得到了充分的溶解，萃取出来的目的精油较高，精油得率基本保持在0.46％以上；当到达1:8以后，继续增大料液比，则浸渍液中的原料有限，因此精油得率不再有明显增长，因此，料液比适宜控制在1:2-1:10，并优选为1:4-1:8。
在上述研究的基础上，我们还对有机溶剂浸渍过程的浸渍时间进行了研究，并确定了较为优选的浸渍时间：精油得率随浸渍时间的递增呈增长趋势，且在10-20min区间的增幅显著；当浸渍时间超过20min后，精油得率增幅减缓，但精油得率普遍保持在0.48-0.5％附近；继续延长浸渍时间，当浸渍时间超过30min后，由于浸渍充分，精油得率不再增大，并稳定在0.5％附近。因此浸渍时间适宜控制在10-50min，并优选为20-40min时，精油得率较为理想。
在上述浸渍工艺研究的基础上，我们还对配合浸渍的超声波强度进行了研究，并确定了较为优选的超声波功率为50-130W。随着超声波功率的提高，精油得率随之升高，并在50W时达到传统水蒸馏的精油得率水平；继续增高超声波功率，则精油得率增幅显著；而在70W以后增幅有所变小，但精油得率仍然提升，当超声波功率到达110W时达到峰值(0.5％)；继续增高超声波功率，则不再对精油得率做出贡献。因此适宜的超声波功率为50-130W，并优选为70-110W。
在上述超声波功率研究的基础上，我们还对超声处理时间进行了研究，并确定了较为优选的超声波处理时间为20-60min。随着超声波处理时间的延长，精油得率随之升高，并在20min时(此时的精油得率约为0.38％)达到传统水蒸馏的精油得率(精油得率为0.36％)水平；继续延长处理时间，则精油得率增幅显著；而在30min以后增幅有所变小，但精油得率仍然提升，当超声波处理时间到达50min时达到峰值(0.5％)；继续增高超声波功率，则不再对精油得率做出贡献。因此适宜的超声波处理时间为20-60min，并优选为40-50min。
附图说明
图1为料液比对龙脑精油得率的影响；
图2为浸渍时间对龙脑精油得率的影响；
图3为超声功率对龙脑精油得率的影响；
图4为超声时间对龙脑精油得率的影响；
图5为本申请的一个代表性工艺流程图。
具体实施方式
在本申请案所提供的精油的提取方案中，影响精油得率的主要因素分为：干燥、机械活化、有机溶剂萃取和超声波处理几个方面：
A.干燥主要涉及到干燥方式和干燥程度即干燥后的含水量。龙脑精油原料主要选自龙脑樟树叶，考虑到该原料的大量性、不统一等特性以及龙脑精油的特性，适宜采用自然晒干的方式进行；干燥程度方面，水分含量过高，会不利于机械活化，在后续蒸馏时也会带入大量的水分，导致精油整体提取率偏低。在经过我们大量实验研究的基础上，将含水量选定为8-12％，不仅可以有效降低原料中的含水量，还有效提高研磨成粉的效率。
B.机械活化主要涉及到选用的粉碎方式以及转速或者粉碎速率。在粉碎方式方面，我们选用了搅拌球磨机，在搅拌的同时完成研磨，使原料得以快速均匀的研磨充分，并将转速控制在90-130r/min，机械活化的时间为3-7min，可满足研磨充分的要求。
以下案例主要就有机溶剂浸渍和超声波处理的影响进行分析。
C.有机溶剂浸渍包括所选用的有机溶剂类型、浸渍过程的料液比以及浸渍时间，在本案例中，有机溶剂选用石油醚，下文主要就料液比、浸渍时间对精油的获取影响进行具体案例说明与分析，具体参见实施例1和实施例2。
实施例1：不同料液比对精油得率的影响
本案例中以石油醚作为有机溶剂，初步试验中确定料液比不低于1:2，此时可以保证精油得率在0.38％以上(高于同条件下的传统水蒸馏精油得率)。在该料液比范围内，我们选择了1:2、1:4、1:6、1:8和1:10五个节点进行代表性的趋势实验，结果参见图1所示。从图1可以看出，采用上述五种方式分别处理时，随着料液比的提高，精油得率随之提高，精油得率增高显著，当料液比达到1:4时，精油得率已经在0.45-0.46％附近；继续增高料液比，则增幅不在显著，并在料液比为1:6时达到该条件下的峰值(约为0.5％)，继续增高料液比，当料液比增大至1:8-1:10时，精油得率不再有显著提高，并保持在0.49-0.5％之间。
故以下实验中以1:6的料液比进行浸渍时间的研究。
实施例2：不同浸渍时间对精油得率的影响
在实施例1的基础上，我们对浸渍时间(其余参数参见实施例1)进行实验，结果表明：结合图2，随着原料粉末在有机溶剂(本案例中选用有机溶剂)中的浸渍时间延长，精油得率逐渐提升，并在10min时(此时精油得率约为0.4％)已经超过传统水蒸馏精油得率(约为0.35-0.36％)水平；继续延长浸渍时间，在10-20min区间上时，精油提取率增幅达到最大；继续延长浸渍时间，浸渍时间在20-30min时，增幅不再显著，并在30min时达到该条件下的峰值(精油得率0.49％)；继续延长浸渍时间，精油得率趋于稳定在0.49％-0.50％附近，精油得率并不会有明显提升，因此，综合处理效果与处理成本考量，浸渍时间选择在10-50min，并优选为20-40min时，精油提取效果较佳。
D.超声主要包括超声波功率和超声处理时间两方面，超声对精油的获取影响进行具体案例说明与分析参见实施例3和实施例4。
实施例3：不同超声波功率对精油得率的影响
在实施例1、实施例2的基础上，作为辅助手段，我们还对超声波的功率进行了研究，有机溶剂萃取基本满足了提取的需求，而超声波的功率对精油得率的影响较为简单，并表现为随超声波功率的提高，精油得率随之提高的趋势，并在50-70W时增幅显著，70-110W时增幅有所降低，而精油得率达到该条件下的峰值(110W时的精油得率为0.5％)，继续增高超声波功率，则精油得率不会有显著提高。故精油提取过程中，作为辅助手段的超声波功率适宜控制在
50-130W，并优选为70-110W。
实施例4：不同超声波处理时间对精油得率的影响
在实施例1、实施例2和实施例3的基础上，超声波的处理时间对精油得率的影响较为简单，并表现为随处理时间的延长，精油得率随之提高的趋势，并在20-30min时增幅显著，30-50min时增幅有所降低，而精油得率达到该条件下的峰值(50min时的精油得率为0.5％)，继续延长超声波处理时间，则精油得率不会有显著提高。故精油提取过程中，超声波处理时间适宜控制在20-60min，并优选为40-50min。
在上述实验和案例分析基础上，我们以有机溶剂萃取配合超声波处理的方式对原料粉末进行处理，并以下述步骤作为代表，
(1)取龙脑樟树叶，烘干；(2)在搅拌球磨机中，将干燥龙脑樟树叶机械活化得到粉末；(3)按照料液比加入有机溶剂浸渍一段时间；(4)用一定功率的超声波辅助提取一段时间，得到龙脑精油粗品(即下文的龙脑粗油)；(5)将得到的龙脑粗油经减压抽滤；(6)将过滤所得到的提取液置于旋转蒸发器中，以水泵回收有机溶剂，浓缩得到成品龙脑精油，
结合图5和选出的四个具体案例(实施例5、6、7、8)，对本申请的提取方案做整体诠释。
实施例5
(1)将采收的龙脑樟树叶晒干，使其水分含量为10％；
(2)机械活化：将晒干的龙脑樟树叶加入搅拌球磨机中，在转速为90r/min下机械活化5min，得到粉末；
(3)有机溶剂萃取：按照料液比1:6加入有机溶剂石油醚浸渍30min；
(4)超声波处理：用110W的超声波辅助提取50min，得到龙脑粗油；
(5)抽滤：将得到的龙脑粗油经减压进行过滤；
(6)浓缩：将过两次所得到的提取液置于旋转蒸发器中，浓缩的到龙脑精油，龙脑精油的率为0.47％左右。
实施例6
(1)将采收的龙脑樟树叶晒干，使其水分含量为10％；
(2)机械活化：将晒干的龙脑樟树叶加入搅拌球磨机中，在转速为90r/min下机械活化7min，得到粉末；
(3)有机溶剂萃取：按照料液比1:6加入有机溶剂石油醚浸渍30min；
(4)超声波处理：用110W的超声波辅助提取50min，得到龙脑粗油；
(5)抽滤：将得到的龙脑粗油经减压进行过滤；
(6)浓缩：将过两次所得到的提取液置于旋转蒸发器中，浓缩的到龙脑精油，龙脑精油的率为0.48％左右。
实施例7
(1)将采收的龙脑樟树叶晒干，使其水分含量为10％；
(2)机械活化：将晒干的龙脑樟树叶加入搅拌球磨机中，在转速为110r/min下机械活化5min，得到粉末；
(3)有机溶剂萃取：按照料液比1:6加入有机溶剂石油醚浸渍30min；
(4)超声波处理：用110W的超声波辅助提取50min，得到龙脑粗油；
(5)抽滤：将得到的龙脑粗油经减压进行过滤；
(6)浓缩：将过两次所得到的提取液置于旋转蒸发器中，浓缩的到龙脑精油，龙脑精油的率为0.49％左右。
实施例8
(1)将采收的龙脑樟树叶晒干，使其水分含量为10％；
(2)机械活化：将晒干的龙脑樟树叶加入搅拌球磨机中，在转速为130r/min下机械活化3min，得到粉末；
(3)有机溶剂萃取：按照料液比1:6加入有机溶剂石油醚浸渍30min；
(4)超声波处理：用110W的超声波辅助提取50min，得到龙脑粗油；
(5)抽滤：将得到的龙脑粗油经减压进行过滤；
(6)浓缩：将过两次所得到的提取液置于旋转蒸发器中，浓缩的到龙脑精油，龙脑精油的率为0.5％左右。
