肉桂油中分离高纯度肉桂醛和乙酸肉桂酯的工艺*

黎贵卿，陆顺忠，江燕

(1.广西林业科学研究院，广西　南宁530002；2.国家林业局八角肉桂工程技术研究中心，广西　南宁530002；3.广西特色经济林栽培与利用重点实验室，广西　南宁530002；4.广西分析测试研究中心，广西　南宁530022)



肉桂油中分离高纯度肉桂醛和乙酸肉桂酯的工艺*

黎贵卿1,2,3，陆顺忠1,2,3，江燕4

(1.广西林业科学研究院，广西南宁530002；2.国家林业局八角肉桂工程技术研究中心，广西南宁530002；3.广西特色经济林栽培与利用重点实验室，广西南宁530002；4.广西分析测试研究中心，广西南宁530022)

采用高真空低温精馏对热敏性天然物质肉桂油开展了分离高纯度肉桂醛、乙酸肉桂酯的研究，结果表明,肉桂醛精馏的最佳工艺条件为：塔釜温度160℃,回流比1︰1，真空度5mmHg，肉桂醛的得率为85.0%，纯度达到98.1%；乙酸肉桂酯精馏的最佳工艺条件为：塔釜温度165℃,回流比2︰1,真空度5mmHg，乙酸肉桂酯的得率为67.0%，纯度达到98.3%。研究结果将为肉桂油分离的实际生产提供参考。

肉桂油；肉桂醛；乙酸肉桂酯；精馏

肉桂(CinnamomumcassiaPresl.)又名玉桂，属樟科热带、南亚热带常绿乔木[1～2]。肉桂皮、枝、叶经水蒸气蒸馏提取可得肉桂油，其主要含有苯甲醛、肉桂醛、香豆素、乙酸肉桂酯、反式邻甲氧基肉桂醛等[3～11]。肉桂油经分离得到肉桂醛和乙酸肉桂酯等物质。肉桂醛主要用于调制素馨(Jasminumgrandiflorum)、铃兰(ConvallariamajalisLinn.)、玫瑰(RosarugosaThunb.)等日用香精，也用于食品香料，使食品具有肉桂香味，肉桂醛也是医药的中间体。乙酸肉桂酯主要用作风信子(HyacinthusorientalisL.)、丁香(SyringaoblataLindl.)、铃兰、素馨、桅子(GardeniajasminoidesEllis)等植物香精的调合香料及定香剂，肉桂醇的矫香剂[12～14]。

肉桂油的分离属于热敏性物质分离，高温下容易产生氧化、聚合、裂解等不利反应[3，13]。目前，肉桂油分离肉桂醛等的实际生产一般采用普通精馏塔直接精馏，精馏塔非为热敏物质分离专门设计，分离的温度较高，真空度也未达一定高度，所以得率和纯度不高，限制了应用面，产品价值也体现不出来。也有文献以分子蒸馏[12]、分子蒸馏和普通精馏联用[13]、薄膜蒸发和普通精馏联用[15]等技术进行分离，但要求的设备投入较高，生产成本也较高，而且产品纯度不高。本文采用自行设计、具有知识产权的热敏性物质分离的精馏塔，在不同温度和回流比条件下，对肉桂油进行肉桂醛和乙酸肉桂酯分离，筛选其最佳提取工艺，以有效防止肉桂醛高温下的不利反应，提高肉桂醛和乙酸肉桂酯的得率和增加分离效率提高纯度。

1　材料与方法

1.1试验材料

肉桂油(广西京桂香料有限公司)、精馏塔、填料(θ环填料，3mm×3mm)、气相色谱仪(上海海欣色谱仪器有限公司，GC-920)。

1.2方法

1.2.1试验方法

本文采取高真空、低温精馏从肉桂油中分离高纯度肉桂醛、乙酸肉桂酯，其工艺路线见图1。

图1　肉桂醛、乙酸肉桂酯分离工艺路线图

(1)最适真空度确定固定回流比(2︰1)和温度170℃，选择5mmHg、10mmHg、20mmHg、30mmHg、40mmHg和50mmHg等6个真空度，考察真空度对肉桂油精馏的影响。

(2)温度与回流比对肉桂醛得率和纯度的影响固定回流比(2︰1)和真空度(5mmHg)，选择145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃等6个温度梯度，比较温度对肉桂油精馏的影响；固定温度和真空度，选择10︰1、6︰1、2︰1、1︰1、1︰2、1︰4等6个回流比，比较回流比对肉桂油单离的影响。

(3)温度与回流比对乙酸桂酯得率和纯度的影响固定回流比2︰1和真空度5mmHg，选择150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃等6个温度，比较温度对乙酸肉桂酯分离的影响；固定温度165℃和真空度5mmHg，选择10︰1、6︰1、2︰1、1︰1、1︰2、1︰4等6个回流比，比较回流比对桂油单离的影响。

1.2.2数据测定与分析

采用气相色谱法对原料及产品纯度进行分析。色谱条件：升温程序为70℃(保留2min),以3℃/min升至150℃，再以10℃/min升至260℃。检测器为FID。色谱柱为OV101毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)。进样口温度250℃；检测器温度250℃；分流比1︰50；进样量0.2μL。

2　结果与分析

2.1肉桂醛的分离

2.1.1真空度

固定回流比(2︰1)和温度170℃，选择一系列真空度，研究真空度对肉桂油精馏的影响，结果见图2。

图2　真空度对肉桂醛分离的影响

结果表明，真空度越高，肉桂醛得率和纯度越低，高真空使物质在比较低的温度下更容易挥发，特别是对一些热敏性的物质将起到很好的保护作用。本工艺根据实际装备条件，采用5mmHg的真空度。

2.1.2温度

固定回流比(2︰1)和真空度(5mmHg)，选择一系列温度，研究温度对肉桂油精馏的影响，结果见图3。

图3　温度对肉桂醛分离的影响

结果表明，温度过高，肉桂醛得率降低，纯度也受到影响；但温度太低，挥发所需的热量不足，将大大增加精馏时间，不利于降低成本和肉桂醛的稳定。因此，选择160℃为肉桂醛精馏温度。

2.1.3回流比

固定温度(160℃)和真空度(5mmHg)，选择一系列回流比，研究回流比对桂油单离的影响，结果见图4。

图4　回流比对肉桂醛分离的影响

结果表明，大回流比利于提高分离效果，但生产周期长，能耗大，且精馏时间过久，肉桂油高温下的副反应加剧，使得肉桂醛得率降低。因此，选择回流比1︰1为肉桂醛精馏的最适回流比。

2.1.4最佳工艺条件

综合上述实验结果，确定肉桂油中肉桂醛分离的最佳工艺条件为：精馏温度为塔釜160℃；回流比1︰1；真空度5mmHg。经实验验证，本工艺技术，肉桂醛的得率为85.0%，纯度达到98.1%。

2.2乙酸肉桂酯的分离

肉桂油中含有0.5%～10%的乙酸肉桂酯，但精馏肉桂醛后的后馏分富集了大量的乙酸肉桂酯，生产中这部分后馏分达到一定数量，通过再次精馏，可以分离出高纯度的乙酸肉桂酯。

2.2.1温度

固定回流比2︰1和真空度5mmHg，选择一系列温度，研究温度对乙酸肉桂酯分离的影响，结果见图5。

图5　温度对乙酸肉桂酯分离的影响

结果表明，温度过高，乙酸肉桂酯得率降低，纯度也受到影响；但温度太低，挥发所需的热量不足，将大大增加精馏时间，不利于降低肉桂油精馏成本和乙酸肉桂酯的稳定。因此，选择165℃为乙酸肉桂酯精馏温度。

2.2.2回流比

固定温度和真空度，选择一系列回流比，研究回流比对肉桂油精馏后馏分分离乙酸肉桂酯的影响，结果见图6。

图6　回流比对乙酸肉桂酯分离的影响

结果表明，大回流比利于提高分离效果，但生产周期长，能耗大。成本多，效益差，而且乙酸肉桂酯得率降低。因此，选择回流比2︰1为乙酸肉桂酯精馏的回流比。

2.2.3最佳工艺条件

综合上述实验结果，确定肉桂油后馏分的乙酸肉桂酯分离的最佳工艺条件为：精馏温度为塔釜165℃；回流比2︰1；真空度5mmHg。经实验验证，本工艺技术，乙酸肉桂酯的得率为67.0%，纯度达到98.3%。

3　结论与讨论

3.1结论

肉桂油中肉桂醛分离的最佳工艺条件为：精馏温度为塔釜160℃；回流比1︰1；真空度5mmHg，肉桂醛的得率为85.0%，纯度达到98.1%。乙酸肉桂酯分离的最佳工艺条件为：精馏温度为塔釜165℃；回流比2︰1；真空度5mmHg，乙酸肉桂酯的得率为67.0%，纯度达到98.3%。

3.2讨论

肉桂油的分离属于热敏性物质分离，高温下容易产生氧化、聚合、裂解等不利反应。本文采用自行设计的热敏性分馏塔，且在高真空、低温精馏，可以有效防止肉桂醛高温下的不利反应，提高其得率和增加分离效率提高纯度。该技术与分子蒸馏[12]、分子蒸馏和普通精馏联用[13]、薄膜蒸发和普通精馏联用[15]等分离技术相比，减少了高投入的设备，生产成本也较低，而且产品纯度较高。

肉桂油中成分丰富，目前的生产只对肉桂醛进行分离，造成了原料的浪费，本文对肉桂油分离肉桂醛的后馏分进行了再次精馏，得到高纯度乙酸肉桂酯，提高了原料综合利用率，增加了产品附加值。本文仅采用单因素实验设计，能快速得出肉桂醛分离的影响因素及参数，但参数的数据较粗放，有待于采用正交试验设计，进一步优化肉桂油中肉桂醛、乙酸肉桂酯分离的提取工艺。

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The Technology of Separating High-purity Cinnamic Aldehyde and Cinnamyl Acetate from Cinnamon Oil

LI Gui-qing1,2,3，LU Shun-zhong1,2,3，JIANG Yan4

(1.Guangxi Forest Research Institute,Nanning Guangxi 530002,P.R.China；2.Research Center of Anise & Cinnamon Technology SFA,Nanning Guangxi 530002,P.R.China；3.Guangxi Key Laboratory of Special Non-wood Forest Cultivation & Utilization,Nanning Guangxi 530002,P.R.China;4.Guangxi Analysis and Testing Center,Nanning Guangxi 530002,P.R.China)

High vacuum and low temperature distillation was used to separate high-purity cinnamic aldehyde and cinnamyl acetate from cinnamon oil.The optimum conditions of cinnamic aldehyde distillation was 160℃ temperature distillation column reactor,1︰1 reflux ratio,5 mmHg vacuum degree,and at this condition the cinnamic aldehyde yield was 85% with 98.1% purity.The optimum conditions for cinnamyl acetate distillation was 165℃distillation bottoms temperature,2︰1 reflux ratio,5 mmHg vacuum degree,and at this condition the cinnamyl acetate yield was 67% with 98.3% purity.The results will provide a reference to the actual production of cinnamon oil separation.

cinnamon oil；cinnamic aldehyde；cinnamyl acetate；distillation

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.03.018

2015-08-10

广西林业重点项目(桂林科字[2010]第4号)，广西林科院基金项目(林科201421号)，中央财政林业科技推广项目([2009]TG05号)

黎贵卿(1982-)，男，工程师，硕士，主要从事林化产品加工、林产品分析、林化生产技术推广等工作。E-mail：liguiqing2107413@163.com

TQ 654

A

1672-8246(2016)03-0104-05