專利名稱：一種液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法及其專用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法及其專用裝置，可應用于辣椒紅色素的連續(xù)萃取和分離，并可對尾氣凈化循環(huán)利用。
背景技術：
超臨界流體萃取技術是近三十年來興起的一種新型分離技術，在食品、化妝品、醫(yī)藥、天然植物有效成分提取和石油化工等領域有著日益廣泛的應用，并取得了一系列工業(yè)化應用成果。其中超臨界二氧化碳具有溶解能力強、傳質(zhì)速率高、臨界參數(shù)適宜(臨界壓力 7. 3MPa，臨界溫度31°C)、化學惰性、無毒、無腐蝕、價廉易得及安全高效等諸多優(yōu)點，使超臨界萃取分離過程可在接近室溫條件下方便進行，并使二氧化碳成為最適合工業(yè)化應用的超臨界流體溶劑。因此，近年來超臨界二氧化碳萃取技術的研究和應用方面都得到了很大的發(fā)展。辣椒紅色素色澤鮮美，無毒副作用，具有很高的生理價值，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織列為A類食用色素。近年來，隨著合成色素毒性的不斷發(fā)現(xiàn)，世界各國使用的合成色素日趨減少，辣椒紅色素作為綠色環(huán)保產(chǎn)品除在食品行業(yè)應用外，在化妝品、飲料糖果、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)都有著十分廣泛的使用。現(xiàn)在生產(chǎn)辣椒紅色素的方法多為溶劑法，該方法生產(chǎn)的辣椒紅色素溶劑殘留多，有異味，色價低，且工藝過程存在溶劑回收難、能耗大、 提取率低等缺點。近年來，隨著超臨界二氧化碳萃取技術的發(fā)展，已有采用超臨界二氧化碳萃取技術對辣椒紅色素提取、分離的相關報道。如ZL99114740. 5專利申請公開了一種超臨界二氧化碳精制脫臭辣椒紅色素生產(chǎn)方法，該方法主要步驟包括萃取、一級分離、二級分離，即先將未脫辣或已脫辣的辣椒紅色素通過泵送入萃取器中，然后用泵送入超臨界二氧化碳流體和有機溶劑(乙醇、丙酮或異丙酮)，調(diào)節(jié)萃取器和分離釜不同的壓力和溫度進行萃取，最后萃取器中得到精制的辣椒紅色素，分離釜中得到分離物。但該方法采用間歇操作，不能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低；且該方法以成本較高的辣椒紅色素粗產(chǎn)品為原料，經(jīng)攜帶劑超臨界萃取后色價由150提升至最大程度的260，辣椒紅色素產(chǎn)品的色價提升率較低；另外由于萃取分離過程中添加乙醇、異丙酮等攜帶劑，造成了辣椒紅色素產(chǎn)品中較高的有機溶劑殘留。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種能夠克服現(xiàn)有技術的缺陷，實現(xiàn)萃取、分離、凈化一體化連續(xù)生產(chǎn)的高效液相辣椒紅色素超臨界萃取脫辣裝置。本發(fā)明以液體辣椒樹脂為萃取原料，所述的液體辣椒樹脂為干紅辣椒成熟果實經(jīng)粉碎后用有機溶劑(石油醚、丙酮或乙醇)提取而得。液體辣椒樹脂中主要含有辣椒紅色素、辣味素(辣椒堿)和有機溶劑，其中超臨界二氧化碳可以溶解液體辣椒樹脂中的辣味素和有機溶劑。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是一種液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法，包括以下步驟
(1)以液體辣椒樹脂為原料，辣椒樹脂經(jīng)物料進口及液體分布器(5)從萃取精餾柱(F) 上方流下，超臨界CO2從萃取精餾柱(F)底部的CO2氣體進口(7)進入，進行逆流萃?。?2) 萃取物(溶解有辣味素和有機溶劑的CO2)從萃取精餾柱(F)頂部萃取物出口( 1)排出，依次
進入分離器I (G)和分離器]I (H)脫除有機溶劑和辣味素；
(3)萃余物純辣椒紅色素產(chǎn)品從萃取精餾柱(F)底部萃余物料出口(8)排出并收集。上述步驟(2)中，CO2尾氣脫辣器(I)脫除氣相中溶解的辣味素，脫除辣味素后的 CO2可循環(huán)利用。上述萃取精餾柱(F)的操作壓力為10_30MPa，操作溫度為35_80°C ；分離器I (G) 的壓力為5-lOMPa，溫度為35-80°C ；控制分離器II (H)與CO2尾氣脫辣器(I)的壓力為 4-8MPa，溫度為35-80°C ；液體辣椒樹脂進料量為2_8L/h，CO2循環(huán)流量為5_40L/h。上述液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法的專用裝置，包括萃取裝置和分離裝
置，其中萃取精餾柱(F)與分離器1(G)、分離器π (H)和CO2尾氣脫辣器(I)依次串聯(lián)，萃取
精餾柱(F)底部設置有CO2氣體進口(7)和萃余物料出口(8)，頂部設置有萃取物出口(1)。萃取精餾柱(F)的筒體(9)分為上、中、下三段，每段都設置有物料進口及液體分布器(5)，液體物料可采用三段單獨或同時進料；萃取精餾柱(F)的筒體(9)設有上、中、下三段夾套(10)，各段夾套(10)內(nèi)通入換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)由換熱介質(zhì)進口(6)進入，從換熱介質(zhì)出口(11)離開，各段溫度能單獨調(diào)控，并可根據(jù)不同工藝條件設置萃取溫度；萃取精餾柱(F)的筒體(9)內(nèi)裝有規(guī)整金屬絲網(wǎng)或波紋填料(4);萃取精餾柱(F)的最大操作壓力為50MPa，最高溫度為300°C，材質(zhì)為不銹鋼；萃取精餾柱(F)內(nèi)設置有捕沫器(2)、填料壓板 (3 )、液體再分布器(12)和填料支承板(13)。所述的CO2尾氣脫辣器(I)為一空心圓柱罐體，內(nèi)裝不同活性脫辣劑，最大耐壓 30MPa,最高操作溫度為100°C，材質(zhì)為不銹鋼。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點和有益效果
(1)本發(fā)明使原料與萃取劑逆流接觸，增強了傳質(zhì)效果，且可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。(2)本發(fā)明是采用溶劑法所得的低色價的液體辣椒樹脂為原料，色價提升率很高。 經(jīng)過本發(fā)明裝置處理后，可獲得色價由原料的80提高到320以上的辣椒紅色素產(chǎn)品。(3) 本發(fā)明在整個超臨界萃取分離與脫辣凈化工藝過程中，沒有添加任何有機溶劑攜帶劑，所得產(chǎn)品經(jīng)檢測有機溶劑殘留量不超過lOppm，遠低于有機殘留25ppm的國家標準。(4)本發(fā)明設計了 CO2脫辣器，在降低了色素產(chǎn)品辣味素含量的同時，對尾氣做進一步的凈化處理， 解決了尾氣中辣味素含量較高使色素產(chǎn)品帶有辣味的難題，實現(xiàn)CO2氣體的循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保且降低成本。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖中A為CO2儲罐，B為冷箱，C為加壓泵，D為原料儲罐，E為加料泵，F(xiàn)為萃取精餾柱， G為分離器I，H為分離器II，I為CO2脫辣器。
圖2是萃取精餾柱的結(jié)構圖2中1為萃取物出口，2為捕沫器，3為填料壓板，4為填料，5為物料進口及液體分布器，6為換熱介質(zhì)進口，7為CO2氣體進口，8為萃余物料出口，9為萃取精餾柱筒體，10為夾套，11為換熱介質(zhì)出口，12為液體再分布器，13為填料支承板。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1以溶劑法所得液體辣椒樹脂中間體為原料，采用本發(fā)明裝置獲得高色價辣椒紅色素。本實施例所用萃取精餾柱高255cm，萃取精餾柱中的填料為規(guī)整金屬絲網(wǎng)，萃取精餾柱的設計壓力為50MPa。工藝流程圖如圖1所示，萃取精餾柱的結(jié)構圖如圖2所示，CO2由CO2儲罐(A)進入冷箱(B)冷卻后經(jīng)過加壓泵(C)加壓到10-30MPa，萃取精餾柱(F)溫度控制在35_80°C， 進入萃取精餾柱(F)內(nèi)的CO2達到超臨界狀態(tài)。原料辣椒樹脂由原料儲罐(D)經(jīng)加料泵(E)從萃取精餾柱(F)頂部進入萃取精餾柱(F)內(nèi)，加料速率控制在2-8L/h。同時，高壓CO2從萃取精餾柱(F)底部進入，在超臨界狀態(tài)下與辣椒樹脂進行逆流萃取，控制超臨界CO2的操作流量為5-40L/h，操作壓力為 10-30MPa。所得產(chǎn)品辣椒紅色素由萃取精餾柱(F)底部閥門放出并收集，調(diào)節(jié)該閥門使排放流量與加料速率基本相等。辣味素等萃取產(chǎn)物由超臨界CO2溶解后從萃取精餾柱(F)頂部帶出，通過調(diào)節(jié)閥頂部進入分離器I。分離器I的壓力為5-lOMPa，溫度為35_80°C。分離產(chǎn)品由分離器I底部閥門放出并收集，CO2流體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥從頂部進入分離器II。分離器II的壓力為4-8MPa，溫度為35_80°C。分離產(chǎn)品由分離器II底部閥門放出并收集，CO2流體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥從底部進入CO2脫辣器。CO2脫辣器(I)脫除了 CO2流體中的辣味素，辣味素由CO2脫辣器(I)底部閥門放出并收集，凈化后的CO2返回到氣相貯槽循環(huán)利用。采用本發(fā)明分離方法和專用裝置提取的純辣椒紅色素產(chǎn)品色價高達320，辣味素含量低于0. 35%，總有機溶劑殘余量低于20ppm。各項主要指標均優(yōu)于辣椒紅色素產(chǎn)品的國家標準(GB10783-2008)。
權利要求
1.一種液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法，包括以下步驟(1)以液體辣椒樹脂為原料，辣椒樹脂經(jīng)物料進口及液體分布器(5)從萃取精餾柱(F) 上方流下，超臨界CO2從萃取精餾柱(F)底部的CO2氣體進口(7)進入，進行逆流萃?。?2)萃取物從萃取精餾柱(F)頂部萃取物出口(1)排出，依次進入分離器 I (G)和分離器II (H)脫除有機溶劑和辣味素；(3)萃余物純辣椒紅色素產(chǎn)品從萃取精餾柱(F)底部萃余物料出口(8)排出并收集。
2.根據(jù)權利要求1所述的液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法，其特征在于步驟 (2)中，CO2尾氣脫辣器(I)脫除氣相中溶解的辣味素，脫除辣味素后的CO2可循環(huán)利用。
3.根據(jù)權利要求1所述的液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法，其特征在于萃取精餾柱(F)的操作壓力為10-30MPa，操作溫度為35_80°C;分離器I (G)的壓力為5_10MPa，溫度為35-80°C ；控制分離器II (H)與CO2尾氣脫辣器(I)的壓力為4_8MPa，溫度為35_80°C。
4.權利要求1所述液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法的專用裝置，包括萃取裝置和分離裝置，其特征在于萃取精餾柱(F)與分離器I (G)、分離器II (H)和CO2尾氣脫辣器(I) 依次串聯(lián)，萃取精餾柱(F)底部設置有CO2氣體進口(7)和萃余物料出口(8)，頂部設置有萃取物出口(1)。
5.根據(jù)權利要求4所述的專用裝置，其特征在于萃取精餾柱(F)的筒體(9)分為上、 中、下三段，每段都設置有物料進口及液體分布器(5 )，液體物料采用三段單獨或同時進料。
6.根據(jù)權利要求5所述的專用裝置，其特征在于萃取精餾柱(F)的筒體(9)設置有上、中、下三段夾套(10)，各段夾套(10)內(nèi)通入換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)由換熱介質(zhì)進口(6)進入，從換熱介質(zhì)出口(11)離開，各段溫度單獨調(diào)控，根據(jù)不同工藝條件設置萃取溫度。
7.根據(jù)權利要求6所述的專用裝置，其特征在于萃取精餾柱(F)的筒體(9)內(nèi)裝有規(guī)整金屬絲網(wǎng)或波紋填料(4)。
8.根據(jù)權利要求4所述的專用裝置，其特征在于萃取精餾柱(F)的最大操作壓力為 50MPa，最高溫度為300°C，材質(zhì)為不銹鋼。
9.根據(jù)權利要求4所述的專用裝置，其特征在于萃取精餾柱(F)內(nèi)設置有捕沫器 (2)、填料壓板(3)、液體再分布器(12)和填料支承板(13)。
10.根據(jù)權利要求4所述的專用裝置，其特征在于所述的CO2尾氣脫辣器(I)為一空心圓柱罐體，內(nèi)裝不同活性脫辣劑，最大耐壓30MPa，最高操作溫度為100°C，材質(zhì)為不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液相超臨界辣椒紅色素脫辣分離方法，包括以下步驟以液體辣椒樹脂為原料，辣椒樹脂經(jīng)物料進口及液體分布器從萃取精餾柱上方流下，超臨界CO2從萃取精餾柱底部的CO2氣體進口進入，進行逆流萃??；萃取物從萃取精餾柱頂部萃取物出口排出，依次進入分離器Ⅰ和分離器Ⅱ脫除有機溶劑和辣味素；萃余物純辣椒紅色素產(chǎn)品從萃取精餾柱底部萃余物料出口排出并收集。本發(fā)明使原料與萃取劑逆流接觸，增強了傳質(zhì)效果，且可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率；采用溶劑法所得的低色價的液體辣椒樹脂為原料，可獲得色價由原料的80提高到320以上的辣椒紅色素產(chǎn)品。
文檔編號C09B67/54GK102321384SQ20111016777
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權日2011年6月21日
發(fā)明者侯磊磊, 王玉琪, 鄭嵐, 陳開勛, 馬亞峰 申請人:西北大學