分子蒸馏技术分离纯化脐橙果皮油的工艺研究

胡居吾，陈兆星，王璐，付建平，韩晓丹，王慧宾，徐国良

（1.江西省科学院应用化学研究所，江西南昌330096；2.江西省赣州市柑桔科学研究所，江西赣州341000）

分子蒸馏技术分离纯化脐橙果皮油的工艺研究

胡居吾1，陈兆星2，王璐1，付建平1，韩晓丹1，王慧宾1，徐国良1

（1.江西省科学院应用化学研究所，江西南昌330096；2.江西省赣州市柑桔科学研究所，江西赣州341000）

分子蒸馏技术是一种适合分离纯化热敏性混合物料的新型分离技术。研究采用分子蒸馏技术对脐橙果皮油进行分离纯化，以总轻馏分得率为目标，分析蒸馏温度、真空度、刮板转速和进料速度对分离效果的影响，并通过正交试验得出最佳工艺条件：蒸馏温度40℃，真空度200Pa，刮板转速350r/m in，进料速度0.3L/h。

分子蒸馏；脐橙果皮精油；提取；正交试验

柑橘类精油存在于果皮、花及叶子中，但含量最丰富的是外果皮的油胞层，约占湿重的1%～3%[1]，精油是果皮中的重要功效成分。

柑橘类精油是天然香精香料中的一大类，气味清新怡人，具有令人愉悦的天然柑橘香气，在食品、医药、日化产品、化工等行业应用较为广泛[2，3]。柑橘类精油作为天然的食品添加剂与赋香剂，可应用在饮料、啤酒、糕点、糖果、饼干、点心和冰淇淋等食品中[4]。柑橘类精油具有清新及镇静效果，常被用作忧虑和沮丧的提振剂，用于平抚沮丧与焦虑；具有抗菌消炎、消除自由基的功效；能够调节肠胃蠕动，帮助排气以及镇定消化道，刺激食欲，增加胃口，还能够溶解胆结石[5]。柑橘类精油在医疗保健行业也有很广泛的用途，作为添加剂与特殊功效成分，柑橘类精油在化妆品、香水、牙膏、香皂和家庭除臭等日常化工产品中[6]也有大量应用。

实验组阳性项目平均(33.59±8.46)分、抑郁症状(1.21±0.35)分、焦虑(1.22±0.41)分、恐惧(1.23±0.48)分、敌对性(1.19±0.27)分等因子,参照组分别是(46.94±10.47)分、(1.60±0.52)分、(1.71±0.61)分、(1.50±0.55)分、(1.71±0.69)分,两组结果存在统计学差异性(P<0.05)。实验组的抑郁评分是(44.30±6.26)分、焦虑评分(41.21±3.74)分;参照组(53.11±7.05)分、(51.48±6.59)分,实验组评分比对照组低(P<0.05)。

分子蒸馏技术（Molecular Distillation，MD）是一种新型的液-液分离技术[7]。分子蒸馏的原理是在高真空环境中加热物料，利用逸出料液表面的分子运动平均自由程具有差异实现分离。一般轻分子平均自由程较大，容易到达冷凝面；重分子平均自由程较小，未到达冷凝面就相互碰撞而返回溶液，从而达到分离轻、重分子的目的[8]。分子蒸馏具有蒸馏压力低、物料受热时间短、操作温度底、分离程度高等优点，广泛用于高沸点和热敏混合物料的分离、纯化[9]。

本研究采用刮膜式分子蒸馏装置对脐橙果皮精油进行精制，探讨不同操作因素对分离效果的影响，为脐橙果皮挥发油的应用提供科学依据。

1　材料与方法

1.1材料、试剂与仪器

阳台绿化需要城市居民共同参与。首先，城市绿化部门要开展宣传工作，有效提高人民群众的参与度。其次，可以引导不同的家庭选取自己喜欢的植物，让各个家庭采用不同的种植形式种植植物。例如，可以采用盆栽的形式摆放在阳台或者将藤类植物装扮成绿帘。在阳台摆设盆景，既可以对高层建筑的墙面进行点缀，增加居住环境的生活气息与美感，又可以为人们提供不一样的视觉感受[2]。

脐橙果皮油，实验室自制，采用冷榨法制得，深黄色。

KDL-5分子蒸馏系统，UIC德国。

2.1.3进料速度对分离效果的影响

1.2.1确定考察指标

物料从进料器进入分子蒸馏装置内，在刮板的作用下均匀地分布在加热壁表面。在高真空条件下受热后，物料轻馏分以气体状态径直飞向中间的冷凝器并凝结成液体，进入轻组分收集器I、II。重馏分沿蒸发器筒体内壁进入重组分收集器。

本试验中轻组分为无色透明油状液体，气味清新凉爽，有柑橘特征香味。重组分呈黄色，具有较刺鼻气味。

2018 年 12 月 5 日，出行科技企业麦格纳在江苏省苏州市举行了机电智能工程技术中心开业仪式。为了支持日益增长的需求，麦格纳积极布局中国市场，在工业基础比较完备的苏州建立机电智能系统研发设施。这一举措充分表明公司对于中国市场的巨大信心。该中心的建立，将助力麦格纳公司提升产品的技术含量，在竞争中充分利用科技优势，全面引领汽车智能进入系统的发展。麦格纳高管团队在与记者的交流中充分阐述了公司对于中国市场坚定不移的投入与信心。

确定观察值与Hardy Weinberg平衡（预期值）的差异程度，可用(n为标本数)来表示。当|t|≤2时，P≥0.05，作为无显著性差异界限。t为正值时，AB型预期值大于观察值；t为负值时AB型预期值小于观察值。每种血型预期值计算按文献方法[6]。

馏分得率=（总轻馏分质量/脐橙果皮油质量）×100%

1.2.2单因素试验

2.1单因素分析

设定真空度200Pa，刮膜转速250r/min，进料速率0.3L/h，分别收集25、30、35、40℃条件下的总轻馏分，计算总轻馏分的得率。

2.1.2真空度对分离效果的影响

1.2.2.2真空度对分离效果的影响

由于铁路货车轴承为双列圆锥滚子轴承，而双列圆锥滚子轴承结构复杂、故障特征频率难以精确计算，且早期微弱故障往往又淹没于系统噪声而难于提取，加之各种频率成分交加使得频率成分更加复杂，因此采用传统方法进行故障精密诊断十分困难，直接对其进行频谱分析往往不能成功，所以可借助共振解调技术对采集的振动信号进行分析与处理。

设定蒸馏温度35℃，刮膜转速250r/min，进料速率0.3L/h，分别收集在100、200、300、400Pa条件下的总轻馏分，计算总轻馏分的得率。

1.2.2.3进料速度对分离效果的影响

1.2.3正交试验设计

如图2所示，当体系压力较小时，物料相对沸点较低，分子运动阻力较小，此时大部分小分子物质被蒸馏出来，因此总轻馏出物较多。当压力变大时分子运动阻力变大，总轻馏出物得率明显下降（从100Pa的68.7%下降到400Pa的11.7%）。综上所述，真空度对总轻馏出物得率影响非常大。但考虑仪器较难达到更低真空度，因此将真空度定于100Pa。

设定真空度200Pa，蒸馏温度35℃，进料速度0.3L/h，分别收集刮膜转速在200、250、300、 350r/min条件下的总轻馏分，计算总轻馏分的得率。

设定真空度200Pa，刮膜转速250r/min，蒸馏温度35℃，分别收集进料速度在0.2、0.3、0.4、0.5L/h条件下的总轻馏分，计算总轻馏分的得率。

根据上述单因素试验，采用L9（34）正交表比较蒸馏温度、真空度、进料速度、刮膜转速对总轻馏分的得率的影响，确定最佳工艺条件。

2　结果与分析

1.2.2.1蒸馏温度对分离效果的影响

2.1.1蒸馏温度对分离效果的影响

新课程改革以来，评价问题出现在了每一个课程教学的过程中，体育教学也不例外。其主要的问题体现在对体育课程的尺度把握上。虽然在新课改的背景下，更为科学、系统的理念、形式出现，使得教学评价有所转变，但是转变的力度却不是很大。因此，就必须对教学评价进行深入的了解，并采取应对措施。

温度对分离效果的影响较显著，物质的分子运动平均自由程随蒸馏温度的增加而增加[10]。温度越高，越有利物料分子逸出料液表面。由图1可以看出，总轻馏分的得率随着温度上升而上升，到达35℃（总轻馏分的得率71.5%）之后升高并不明显（40℃时总轻馏分的得率71.6%）。这是由于随着加热壁面温度升高，物料分子获得更多的能量，分子热运动加剧，平均自由程增加，使得原本不能够到达冷凝面的重组分物质也能到达冷凝面进入轻相中，导致总轻馏分得率增加。当温度高于35℃后，总轻馏分由于基本逸出安全，其得率增加不明显。综合考虑，温度控制在35℃。

图1　蒸馏温度对分离效果的影响

基于此，笔者详细讨论了竖井掘进机在凿岩掘进过程中可能存在的偏斜问题，编制了基于模糊控制理论的纠偏算法，并跟据实际情况，设计了以灰色系统理论为基础的偏斜预测系统。

本研究结果显示，女生内隐自杀意念显著高于男生，这可能与女生的情感丰富、心思细腻, 对于外界刺激较敏感并且情绪更容易产生波动有关.此次研究发现，汉族内隐自杀意念得分显著高于少数民族，与之前的研究结果不一致[35].未担任学生干部的大学生内隐自杀意念得分显著高于担任过学生干部的大学生，原因可能在于担任学生干部的学生大多积极乐观，心理韧性水平较高，心理健康状况较好.独生子女的大学生内隐自杀意念得分显著高于非独生子女，与李辉等[37]和杨传维等[38]通过外显问卷测得的结果一致，可能与独生子女进入大学后的出现的孤立无助感，容易产生抑郁等不良情绪有关.

1.2.2.4刮膜转速对分离效果的影响

图2　真空度对分离效果的影响

1.2方法

由图3可知，随着进料速度的增大，总轻馏分得率逐渐增高，当进料速度达到0.4L/h时得率接近最高。这可能由于进料速率较低时，物料在蒸发面上停留时间较长，受热较充分，原料中其他成分也大量进入馏出物中，致使总轻馏分逐渐增高；当进料速度大于0.4L/h时，物料在蒸发面上停留时间较短，物料未充分受热，传质与传热过程没有达到平衡就结束了，致使进料速度增加得率下降。故0.4L/h是较理想进料速度。

图3　进料速度对分离效果的影响

2.1.4刮板转速对分离效果的影响

刮膜转速的大小直接影响物料在加热壁面形成均匀液膜的时间和程度。转速过小，物料无法在加热壁面上形成均匀的液膜，影响传质传热，不利蒸馏[11]。

光滑极限量规是具有以孔或轴的最大极限尺寸和最小极限尺寸为公称尺寸的标准测量面[1]，由于其结构简单、检验效率高、能保证被检工件在装配中的互换性要求,因而在大批量生产中被广泛使用。目前光滑极限量规的检定项目包括尺寸、母线直线度、圆度和测量面表面粗糙度[2]，其中圆度和母线的直线度测量主要分别使用圆度仪和轮廓仪，但这几种仪器只适合在计量实验室中使用，而且只能检定一项，无法适合大批量的量规检定[3]，因此，有必要研究出一套机电一体化测量方案，可以通过一次装夹即可自动测量塞规尺寸和形位误差，可大大地提高检定效率和数字化水平。

由图4可知，在刮板转速较小时，总轻馏分得率呈上升趋势，当刮板转速达到300r/min时达到最高。再增加转速总轻馏分得率反而下降。原因可能是当刮板转速过快时，物料气体分子产生涡旋而增加到达冷凝面的距离，使得部分小分子物质不能到达冷凝面而降低总轻馏分得率。而且转速过高会引起仪器偏心振动，对仪器不利。因此刮板转速选为300r/min。

图4　刮膜转速对分离效果的影响

2.2正交试验结果与分析

随着互联网信息技术和智能电子设备的不断发展，微课作为一个新的教学产物出现在了我国的教育计划中。微课主要指视频内容在十分钟之内的一种教学方式，在简短的视频中要集中重点语文知识和其他相关的拓展内容，通过调查我们发现，微课的教学效率是非常高的，微课凭借简短而精练的内容深深吸引了学生的注意力。虽然微课不能浓缩一节课的全部内容，但是通过板块化教学，使得微课将一个个重点知识变得生动有趣，学生理解起来也非常容易。在信息技术快速发展的时代背景下，微课作为移动教学的一种方式，既满足了不同学习能力学生的学习要求，还达到了教育部要求的深度教学。

根据单因素试验结果，确定正交试验设计表如表1所示，正交试验结果如表2所示。

表1　正交实验因素水平表

表2　正交实验设计及结果

由表2可知，考察总轻馏分得率指标，4个因素对试验影响顺序是：真空度＞转速＞进料速度＞温度，最优组合为A3B3C1D3，即温度为40℃，转速350r/min，进料速度0.3L/h，真空度200Pa。在此条件，总轻馏分得率达到72.9%。

3　结论

利用分子蒸馏技术对脐橙果皮油进行分离提纯，分析不同操作条件对精油分离效果的影响，发现真空度和转速对得率影响较大。综合考虑确定最佳工艺条件为蒸馏温度为40℃，转速350r/min，进料速度0.3L/h，真空度200Pa。分子蒸馏具有蒸馏温度低，产品不易分解变质，蒸馏过程操作简便，分离效率高等优点，具有在工业化提纯精油领域推广的潜力。

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Refining of Essential Oil from Navel Orange Peels by Molecular Distillation

Hu Ju-wu1,Chen Zhao-xing2，Wan Lu1,Fu Jian-ping1,Han Xiao-dan1,Wang Hui-bin1,Xu Guo-liang1
(1.Institute of Applied Chemistry,Jiangxi Academy of Sciences,Jiangxi Nanchang 330029；2.Citrus Research Institute of Ganzhou City,Jiangxi Province,Jiangxi Ganzhou 341000)

Molecular distillation is a new separation technology for separation and purification of heat sensitive mixture material. In this study,the orange peel oil was purified by molecular distillation technology,the total light fraction was the rate of the target,the effects of distillation temperature,vacuum degree,scraper speed and feed rate on the separation efficiency were analyzed. And through orthogonal experiment,the optimum technological conditions were obtained: the distillation temperature was 40℃,the vacuum degree was 200Pa,the speed of the scraper was 350r/min,the feed rate was 0.3L/h.

Molecular distillation; Navel orange peels essential oil; Extraction; Orthogonal test

TQ914

A

2096-0387（2016）05-0001-03

国家科技部科技型中小企业技术创新基金（12C26213603764）。

胡居吾（1977-），男，博士在读，副研究员，研究方向：天然产物化学。