一种香精香料粉体的制备装置及其制备方法

摘要

本发明公开的一种香精香料粉体的制备装置及其制备方法，是利用超临界流体具有高的扩散、渗透性能，以超临界流体作为载体，将香精香料植入(impregnation/infusion)到固体粉体(可以是无机多孔粉体材料和有机多孔粉体材料)，达到保护香精香料，并且使得香精香料具有控制释放的功能。由于具有负载能力的多孔材料在常压下(或香精香料的气体氛围里)需要很长时间达到饱和，难以达到香精香料负载的要求。以超临界流体为香精香料的载体送入到多孔材料的微孔内，然后将超临界流体以一定的减压速度将香精香料固定在多孔材料中(即超临界流体植入)，可以达到很好的保持香精香料的最佳自然状态和应用效果。

权利要求

1.一种香精香料粉体的制备装置，其包括：

一超临界流体产生装置：该装置包括一气罐或液罐，一过滤器A连接该气罐或液罐，该过滤器A与一气体压缩机或高压液体泵的输入端和一控压阀V1的回流输出端相连，所述气体压缩机或高压液体泵的输出端和一控压阀V1的回流输入端连接一预热器，该预热器的出口与一截止阀的入口相接；

一萃取装置：该装置包括一装有香精香料的液体罐或气体罐，一液体泵或压缩机入口连接该液体罐或气体罐，液体泵或压缩机的出口与一止逆阀入口相连，止逆阀出口与超临界流体产生装置中的截止阀出口相连、并与一萃取釜的入口相连，萃取釜的出口控压阀V2的入口相连；

一植入装置：该装置包括一配有料篮的植入釜，该植入釜的入口与萃取装置中的控压阀V2的出口相接，该植入釜的底部连接一放空阀，顶部连接一过滤器B入口，过滤器B出口接控压阀V3入口；

一回收装置：该装置包括一连接控压阀V3出口的回收釜，该回收釜底部连接一放料阀，回收釜顶部依序连接一流量计和一换热器，该换热器连接超临界流体产生装置的气罐或液罐。

2.一种香精香料粉体的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一：将液体香精香料或气体香精香料装入液体槽或气体槽；

步骤二：启动超临界流体产生装置，形成超临界流体，以一定的流量连续进入萃取装置的萃取釜，萃取釜达到设定的温度和压力，启动液体泵或压缩机，以一定流量将香精香料打入萃取釜；控制植入装置中的植入釜的温度和压力；控制回收装置中回收釜的温度和压力，并使超临界流体在换热后回到气罐或液罐；

步骤三：在上步骤一和步骤二的条件下运行一段时间后，控制植入釜的降压速度，降低到常压，取出植入釜中的料篮，取出粉体产品；

其中，在步骤二中：

根据使用的超临界流体的临界常数，萃取釜的压力在临界压力以上，温度在临界温度以上；

植入釜的压力为常压～40MPa；温度为－10℃～100℃；

回收釜的压力为常压～7MPa；温度为常温～100℃。

3.如权利要求2所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：步骤一中的香精香料是气体，则将香精香料直接通入萃取釜；步骤一中的香精香料是固体或含有香精香料的固体，则将香精香料放入萃取釜，且加入夹带剂；夹带剂为极性有机溶剂，质量百分比为超临界流体量的0.1-20％。

4.如权利要求2或3所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：步骤二中的超临界流体是超临界二氧化碳、超临界烯烃、超临界烷烃或是它们的混合物。

5.如权利要求2或3中的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤二中，根据萃取釜和植入釜的大小控制超临界流体的流量。

6.如权利要求2或3所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤二中，香精香料的流量根据其在超临界流体温度、压力和流量确定，使得香精香料在超临界流体中达到或接近饱和。

7.如权利要求2或3所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤二中，换热根据回收釜的温度进行，换热后流体温度接近常温。

8.如权利要求2或3所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤三中，降压速度小于1MPa/min。

9.如权利要求4所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤三中，降压速度小于1MPa/min。

10.如权利要求5所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤三中，降压速度小于1MPa/min。

11.如权利要求6所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤三中，降压速度小于1MPa/min。

12.如权利要求7所述的一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：在步骤三中，降压速度小于1MPa/min。

说明书

一种香精香料粉体的制备装置及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种香精香料粉体的制备装置和制备方法，尤其是涉及一种以多孔材料为壁材用超临界技术直接将香精香料植入形成具有控制释放功能的香精香料粉体的制备装置和制备方法。

背景技术

[0002] 超临界流体技术是近十几年来国内外正积极研发的一项绿色化工技术。它已广泛地应用到许多领域，如超临界流体萃取、超临界流体干燥、超临界流体染色、超临界流体微粒化、超临界流体技术制备微胶囊、超临界流体色谱、超临界流体水处理等。

[0003] 近年来，随着人们环保意识的增强，传统微胶囊技术缺点的突显，用超临界流体技术制备微胶囊受到重视，并已经广泛应用于化工、医药等多个领域的研究和实践。超临界流体微胶囊化技术是基于其微粒化技术发展起来的。相对于传统的微胶囊制备技术，如喷雾干燥、乳液法、表面聚合等，超临界流体技术具有一些明显的优势，如其制备的产品纯度高、几何形状均一、尺寸分布范围窄、制造工艺简单。值得指出的是，传统制备微胶囊的方法一般会使用大量有机溶剂，存在有机溶剂的残留问题；许多方法操作温度过高，对热敏性、结构不稳定和具有生物活性的物质具有很大的局限性。为此，超临界流体技术制备微胶囊的方法得到人们的普遍关注。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种香精香料粉体的制备装置及其制备方法，该装置和方法达到保护香精香料，并且使得香精香料具有控制释放的功能。

[0005] 为实现上述目的，本发明技术方案为：

[0006] 一种香精香料粉体的制备装置，其特征在于：该装置包括：

[0007] 一超临界流体产生装置：该装置包括一气罐或液罐，一过滤器A连接该气罐或液罐，该过滤器A与一气体压缩机或高压液体泵的输入端和一控压阀V1的回流输出端相连，所述气体压缩机或高压液体泵的输出端和一控压阀V1的回流输入端连接一预热器，该预热器的出口与一截止阀的入口相接；

[0008] 一萃取装置：该装置包括一装有香精香料的液体罐或气体罐，一液体泵或压缩机入口连接该液体罐或气体罐，液体泵或压缩机的出口与一止逆阀入口相连，止逆阀出口与超临界流体产生装置中的截止阀出口相连、并与一萃取釜的入口相连，萃取釜的出口控压阀V2的入口相连；

[0009] 一植入装置：该装置包括一配有料篮的植入釜，该植入釜的入口与萃取装置中的控压阀V2的出口相接，该植入釜的底部连接一放空阀，顶部连接一过滤器B入口，过滤器B出口接控压阀V3入口；

[0010] 一回收装置：该装置包括一连接控压阀V3出口的回收釜，该回收釜底部连接一放料阀，回收釜顶部依序连接一流量计和一换热器，该换热器连接超临界流体产生装置的气罐或液罐。

[0011] 一种香精香料粉体的制备方法，其特征在于：方法包括以下步骤：

[0012] 步骤一：将液体香精香料或气体香精香料装入液体槽或气体槽；

[0013] 步骤二：启动超临界流体产生装置，形成超临界流体或气体，以一定的流量连续进入萃取装置的萃取釜，萃取釜达到设定的温度和压力，启动液体泵或压缩机，以一定流量将香精香料打入萃取釜；控制植入装置中的植入釜的温度和压力；控制回收装置中回收釜的温度和压力，并使超临界流体或气体在换热后回到气罐或液罐；

[0014] 步骤三：在上步骤一和步骤二的条件下运行一段时间后，控制植入釜的降压速度，降低到常压，取出植入釜中的料篮，取出粉体产品。

[0015] 上述技术方案的有益之处在于：

[0016] 本技术利用超临界流体具有高的扩散、渗透性能，以超临界流体作为载体，将香精香料植入(impregnation/infusion)到固体粉体(可以是无机多孔粉体材料和有机多孔粉体材料)，达到保护香精香料，并且使得香精香料具有控制释放的功能。由于具有负载能力的多孔材料在常压下(或香精香料的气体氛围里)需要很长时间达到饱和，难以达到香精香料负载的要求。本发明以超临界流体为香精香料的载体送入到多孔材料的微孔内，然后将超临界流体以一定的减压速度将香精香料固定在多孔材料中(这就是超临界流体植入的概念)，达到很好的实际效果。

附图说明

[0017] 图1是本发明香精香料粉体的制备装置工艺流程框图；

[0018] 图2是本发明实施例一中苯乙醇从苯乙醇/二氧化硅粉体中的释放曲线示意图(N2吹扫温度30℃，吹扫压力0.102MPa)；

[0019] 图3是本发明实施例二中薄荷醇从薄荷醇/二氧化硅、薄荷醇/活性碳、薄荷醇/环糊精粉体中的释放曲线示意图(空气吹扫温度：30℃，吹扫压力为0.102MPa)。

具体实施方式

[0020] 现结合附图和实施例说明本发明。

[0021] 如图1所示，本发明香精香料粉体的制备装置包括一超临界流体产生装置、一萃取装置、一植入装置和一回收装置。

[0022] 超临界流体产生装置用于产生需要温度和压力的超临界流体。该部分设有气罐、压力表P0、过滤器A、气体压缩机或高压液体泵、控压阀V1和预热器。当用高压液体泵代替气体压缩机时，气罐为液罐(此时需要配套冷却器)。控压阀V1可用背压阀，也可以用其它控压装置(如利用压力P1来控制压缩机或泵的转速或运停)。一定压力P0下的气体(以下以二氧化碳为例)从气罐出来经过过滤器A与气体压缩机输入端和控压阀V1的回流输出端相连，气体压缩机输出端和控压阀V1的回流输入端接预热器，预热器兼有缓冲罐的作用。预热器温度(T1)可控制(夹套式或电加热片)温度(二氧化碳：31～100℃)，预热器的压力(P1)为超临界流体临界压力以上的温度(二氧化碳：＞7.3MPa)。预热器出口接截止阀入口，截止阀出口即为超临界流体产生部分提供的一定温度和压力的超临界流体。

[0023] 萃取装置以超临界流体产生部分提供的超临界流体为载体，获取饱和了香精香料的超临界流体(或溶解了一定香精香料的超临界流体)。该部分设有萃取釜、液体罐、液体泵、止逆阀、控压阀V2。装有香精香料的液体罐出口接液体泵入口，液体泵出口与止逆阀相连，止逆阀出口与超临界流体产生装置的截止阀出口相连，并与萃取釜的入口相连，萃取釜出口与控压阀V2相连，控压阀V2可以为减压阀或背压阀。萃取釜可以控制(夹套式或电加热片)温度(T2)在31～100℃；其压力P2等于或小于P1。如果香精香料为气体，液体罐应换为气体罐，液体泵应为压缩机。如果香精香料为固体和是含香精香料的固体(如天然植物)，液体罐和液体泵均不需要运行，此时萃取釜要配备料篮，固体装入料篮并装入萃取釜中。

[0024] 植入装置以萃取装置过来的饱和了香精香料的超临界流体(或溶解了一定香精香料的超临界流体)流经无机粉体床层获取植入香精香料的无机粉体产品。该部分设有植入釜、过滤器2、放空阀、控压阀V3。将一定规格(指一定粒径大小和分布、一定比面积)固体粉体装入料篮，再将料篮装入植入釜。植入釜入口接萃取装置控压阀V2的出口，植入釜底部接放空阀，植入釜的顶部为出口，接过滤器2的入口，过滤器2的出口接控压阀V3的入口。控压阀V3可以为减压阀或背压阀。植入釜可以控制(夹套式或电加热片)温度(T3)在31～100℃；其压力P3等于或小于P2。放空阀可以是手动针形阀或截止法，也可以是可控制放空速率(放压速率)的高压电动阀。

[0025] 回收装置是回收部分香精香料，回流超临界流体对应的气体的装置。该装置设有回收釜、放料阀、流量计、换热器。控压阀V3的出口接回收釜底部入口，回收釜底部连接一放料阀，用于定期排放香精香料(也可兼用分析出口气体中香精香料的含量，确定植入是否完全)，回收釜顶部为流体出口，出口接流量计，然后接换热器，该换热器连接超临界流体产生装置的气罐。回收釜温度根据香精香料的性质，可以加热或冷却，压力和气罐压力一致。换热根据出口温度而进行，如果温度过高则可以用水冷到常温。

[0026] 操作前(以液体香精香料、气体压缩机输送流体为例；操作前液体罐中装入液体香精香料，植入釜中装入固体粉体)，检查装置的气密性、各路加热保温情况和仪表显示与控制情况、物料情况。确认没有问题后，开启超临界流体产生部分(此时截止阀关闭)，使得预热器中产生一定温度和压力的超临界流体。超临界流体以小流量随后逐个进入萃取釜、植入釜和回收釜(并达到每个釜的温度和压力条件)，气体最后通过流量计和换热器回到气罐。各参数稳定后，开启液体泵，以一定的流量输入香精香料，并再次稳定各操作条件。稳定植入一段时间(根据放料口香精香料是否突升为依据)后，V2和V3全关，放空阀放空，控制放压速率到植入釜压力为常压，取出料篮即可得到产品。料篮中装入固体粉体，并再次装入植入釜，并继续操作，生产下一批产品。

[0027] 本发明香精香料粉体的制备方法，其步骤如下：

[0028] 步骤一：将液体香精香料或气体香精香料装入液体槽或气体槽。

[0029] 上述步骤一中的香精香料如果是固体或含有香精香料的固体(如含香精香料的天然物料)，则将它们放入萃取釜，且香精香料釜根据实际情况加入夹带剂。夹带剂一般是极性有机溶剂，比如水、乙醇、丙酮等，加入量的质量百分比为超临界流体量的0.1-20％。

[0030] 上述步骤一中的香精香料如果是气体，则将香精香料直接通入萃取釜。

[0031] 步骤二：启动超临界流体产生装置，形成超临界流体或气体，以一定的流量连续进入萃取釜，萃取釜达到设定的温度(使用温控系统)和压力(使用控压阀)，启动香精香料泵，以一定流量将香精香料打入萃取釜；控制植入釜的温度(使用温控系统)和压力(使用减压阀)；控制回收釜的温度(使用温控系统)和压力(使用减压阀)，并使超临界流体(气体)换热后回到气罐或液罐。

[0032] 步骤二中的超临界流体是超临界二氧化碳、超临界烯烃、超临界烷烃或是它们的混合物。

[0033] 在步骤二中，根据萃取釜和植入釜的大小控制超临界流体的流量。比如，5L的萃取3
釜和植入釜，流量约为2NL/min；50L的萃取釜和植入釜，流量约为50Nm/h。

[0034] 在步骤二中，香精香料的流量根据其在超临界流体温度、压力和流量确定，使得香精香料在超临界流体中达到或接近饱和。

[0035] 在步骤二中，根据使用的超临界流体的临界常数，萃取釜的压力在临界压力以上，温度在临界温度以上。

[0036] 在步骤二中，植入釜的压力为常压～40MPa；温度为-10℃～100℃。

[0037] 在步骤二中，回收釜的压力为常压～7MPa；温度为常温～100℃。

[0038] 在步骤二中，换热根据回收釜的温度进行，换热后流体温度接近常温。

[0039] 在步骤二中，控压阀和减压阀可以用其它控压装置代替，比如用压力控制泵的转速的方式。

[0040] 步骤三：在上步骤一和步骤二的条件下运行一段时间后，控制植入釜的降压速度，降低到常压，取出植入釜中的料篮，取出粉体产品。该步骤三中的降压速度小于1MPa/min。该步骤三中的的粉体产品是指含有植入香精香料的产品；这里粉体的粒径根据需要为纳米到毫米之间。

[0041] 实施例1：苯乙醇/二氧化硅粉体的制备

[0042] 苯乙醇，化学纯，纯度≥98％，国药集团化学试剂有限公司；二氧化碳，纯度2
≥98％，同安空特制造厂；二氧化硅，自制，平均粒径20微米，比表面积306m/g。

[0043] 用图1的流程，此时萃取釜不装任何物料，苯乙醇用香精香料泵入。植入釜中装入二氧化硅粉体。操作条件为：萃取压力15MPa，萃取温度60℃，植入压力15MPa，植入温度60℃，回收釜温度常温，回收釜压力约5MPa，二氧化碳流量约2NL/min，苯乙醇泵入流量＜1mL/min(根据70℃和15MPa下的溶解度确定)，运行时间约10h。最后产品苯乙醇/二氧化硅粉体中的苯乙醇的平均含量为：0.2g/gSiO2。该产品的控释曲线如图2，该图表明产品中＞80％的苯乙醇在30℃下不会释放，说明苯乙醇得到了很好的保护。

[0044] 实施例2：薄荷醇/二氧化硅粉体的制备

[0045] 薄荷醇，化学纯，上海化学试剂采购供应站提供(块状)；二氧化碳，纯度≥98％，2
同安空特制造厂；二氧化硅，自制，平均粒径约20微米，比表面积336m/g。

[0046] 用图1的流程，此时萃取釜装入薄荷醇，液体泵和液体罐不使用。植入釜中装入二氧化硅粉体。操作条件为：萃取压力10MPa，萃取温度40℃，植入压力10MPa，植入温度40℃，回收釜温度常温，回收釜压力约5MPa，二氧化碳流量约2NL/min，运行时间约10h。最后产品薄荷醇/二氧化硅粉体中的薄荷醇的平均含量为：1.4g/gSiO2。该产品的控释曲线如图3，该图表明产品中的薄荷醇在30℃下具有很好的控制释放作用，而且最后约有30％不会释放，这部分薄荷醇得到了很好的保护。

[0047] 实施例3：薄荷醇/活性碳粉体的制备

[0048] 薄荷醇，化学纯，上海化学试剂采购供应站提供(块状)；二氧化碳，纯度≥98％，同安空特制造厂；活性碳，福建中烟工业公司，平均粒径200微米，比表面积910m2/g。

[0049] 用图1的流程，此时萃取釜装入薄荷醇，液体泵和液体罐不使用。植入釜中装入活性碳。操作条件为：萃取压力10MPa，萃取温度40℃，植入压力10MPa，植入温度40℃，回收釜温度常温，回收釜压力约5MPa，二氧化碳流量约2NL/min，运行时间约10h。最后产品薄荷醇/活性碳粉体中的薄荷醇的平均含量为：0.4g/gSiO2。该产品的控释曲线如图3，该图表明产品中＞60％的薄荷醇在30℃下不会释放，薄荷醇在活性碳粉体中得到了很好的保护。

[0050] 实施例4：薄荷醇/环糊精粉体的制备

[0051] 薄荷醇，化学纯，上海化学试剂采购供应站提供(块状)；二氧化碳，纯度≥98％，2
同安空特制造厂；环糊精，平均粒径200微米，比表面积9.9m/g。

[0052] 用图1的流程，此时萃取釜装入薄荷醇，液体泵和液体罐不使用。植入釜中装入环糊精。操作条件为：萃取压力10MPa，萃取温度40℃，植入压力10MPa，植入温度40℃，回收釜温度常温，回收釜压力约5MPa，二氧化碳流量约2NL/min，运行时间约10h。最后产品薄荷醇/环糊精中的薄荷醇的平均含量为：0.2g/gSiO2。该产品的控释曲线如图3，该图表明产品中约10％的薄荷醇在30℃下不会释放，说明薄荷醇在其中基本释放出来，释放具有一定的可控效果。

[0053] 实施例5：茶香/二氧化硅粉体的制备

[0054] 二氧化碳，纯度≥98％，同安空特制造厂；茶叶：武夷岩茶，武夷山。二氧化硅，自制，平均粒径20微米，比表面积306m2/g；去离子水，自制。

[0055] 用图1的流程，此时萃取釜装入茶叶，液体罐装入去离子水。植入釜中装入茶叶。操作条件为：萃取压力30MPa，萃取温度40℃，植入压力30MPa，植入温度40℃，回收釜温度常温，回收釜压力约6MPa，二氧化碳流量约2NL/min，去离子水流量1mL/min，运行时间约
10h。最后产品茶香/二氧化硅无机粉体中的茶香(混合物)的平均含量约0.2g/gSiO2。
该产品经加入卷烟中吸评，表明卷烟绵柔细腻，生沣回甜，感官抽吸质量提高。

[0056] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。