肉桂油提取設備及生產工藝研究

楊 漓，周麗珠，陳海燕，谷 瑤

（廣西壯族自治區林業科學研究院，廣西南寧 530002）

肉桂油是廣西主要的天然精油品種，從肉桂（Cinnamomum cassia Presl.）樹的樹枝、樹葉中提取得到。肉桂油全國年產量約2 000 t。肉桂油具有肉桂特征香氣，味甜辛，廣泛應用于食品、香料和醫藥等領域[1-3]。肉桂油中含有肉桂醛和乙酸肉桂酯等。肉桂醛主要用于調制素馨、鈴蘭、玫瑰等日用香精，也用于食品香料，使食品具有肉桂香味，肉桂醛也是醫藥的中間體。乙酸肉桂酯主要用作風信子、丁香、鈴蘭、素馨、桅子等香精的調合香料及定香劑，肉桂醇的矯香劑。肉桂油單離得到的肉桂醛和乙酸肉桂酯，屬于熱敏性物質，容易發生氧化變質等不利現象，使得分離的物質破壞損失，得率下降，為了解決這些問題，研究提取工藝及相匹配的設備，將對后續肉桂油單離肉桂醛和乙酸肉桂酯純度、得率的提高起到根本性作用。

肉桂油的提取方法有多種，如傳統的水蒸氣蒸餾提取法，該方法是將桂葉或桂皮放在一個大鍋爐里水煮或水蒸氣蒸提，然后進行冷卻、油水分離，從而獲得肉桂油，這種方法具有得率低、耗時長、資源浪費較大等缺點，針對傳統水蒸氣蒸餾提取方法存在的問題，近年來已經研發出多種提取肉桂油的改進方法[4-6]。

為了提高肉桂油的提取率，也有科學家利用超臨界二氧化碳法提取肉桂油，但該方法肉桂油的得率雖然較高，但成本也很高、設備操作復雜，不適用于工業化生產。當前，肉桂油提取過程中普遍存在著肉桂油得率低、成本高、提取的肉桂油純度低等問題。

廣西林業科學院在中試基地利用超聲波提取裝置對肉桂枝葉提取肉桂油的工藝進行重新設計。

1 設備和工藝

1.1 設備圖

肉桂油超聲波提取設備圖見圖1。

1.2 設備簡述

該裝置包括反應釜（1）、物料籃（3）、超聲波振動棒（6）、超聲波發生器（7）、蒸汽盤（8）、冷凝器A（10）、冷凝器B（11）、油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）、集油罐（15）、集水罐 （19） 和泵 （20）；

圖1 肉桂油超聲波提取設備圖

物料籃（3） 套裝在反應釜（1） 的內部；

超聲波發生器（7） 用法蘭固定在反應釜（1）的底端位置；

超聲波振動棒（6）設在反應釜內部的中下段；

反應釜（1） 的底部還設有蒸汽環管（8），蒸汽環管（8） 設有連接蒸汽進口（4）；在反應釜（1）的底部設有排污口（5），反應釜（1） 的頂部還設有出汽口，出汽口與出汽管（9）連接；

冷凝器A（10） 通過出汽管（9） 與反應釜（1）連接；

冷凝器B（11） 與冷凝器A（10） 的連接方式為二級連接；

冷凝器A（10） 和冷凝器B（11） 的下方安裝有油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）。油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）依次連接；在油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14） 的下方安裝有集油罐（17）和集水罐（19），用連接管連接；

泵（20）分別與反應釜（1）和集水罐（19） 連接；

油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14）的底部還分別設有視盅和閥門。

反應釜（1） 的外壁上設有保溫夾套（2）；

物料籃（3）中下段的軸心設有凸筒，所述凸筒的頂部和四周均設有若干小于切碎的肉桂原料的小孔，物料籃（3）上端頭和凸筒口均設有吊環；

集油罐（17） 和集水罐（19） 與油水分離器A（12）、油水分離器B（13）、油水分離器C（14） 的連接管上安裝有集油控制閥（16）和集水控制閥（18）。

1.3 使用超聲波提取肉桂油的設備生產工藝

包括以下步驟：

（1）肉桂枝、葉陰干后切碎，裝入物料籃中，用平板加壓使得水剛好泡過肉桂原料，浸泡3.0～6.0 h。

（2）打開反應釜的上封頭，將浸泡后的肉桂原料的物料籃吊入反應釜中，用泵將集水罐的回收水加入反應釜內，移回關緊反應釜的上封頭和出汽管，再將水蒸氣從反應釜底端的蒸汽進口管通入反應釜加熱，同時啟動超聲波發生器，沸騰后提取1.5～3.0 h。

（3） 水蒸氣將肉桂原料水煮后得到混合蒸汽，混合蒸汽經反應釜頂部的蒸汽出口管輸送到二級冷凝器進行二級冷凝，得到冷凝液。

（4)上述冷凝液進入三級油水分離器進行三級油水分離，每級分離出的肉桂油和水分別進入集油罐和集水罐，集水罐的回收水留下一批水煮用。

（5）上述水煮完成后，打開并移走反應釜的上封頭和出汽管，將物料籃移出，將物料籃的已蒸煮的肉桂原料渣排出，重復上述工序，繼續下一批的超聲波提取肉桂油。

（6）上述集油罐的肉桂油繼續靜置凈化，得到純肉桂油。

2 生產調試

2.1 提取獲得桂油氣相色譜圖

肉桂油氣相色譜圖見圖2。

圖2 肉桂油氣相色譜圖

2.2 得油率

取同樣產地的連續3批肉桂枝葉用50 kg規模超聲波提取，并與實驗室充氮真空水提對比。得油率平均提高0.5%，桂油中肉桂醛平均含量90.27%，提高2.77%。

不同工藝下肉桂醛的得油率與純度比較見表1。

表1 不同工藝下肉桂醛的得油率與純度比較/%

3 工藝原理

（1） 利用超聲波的空化作用直接破壞肉桂枝、葉的細胞膜，肉桂油很容易從細胞內溶出并釋放出來，同時超聲波使得提取液不斷受到振蕩后，更有利于溶質擴散，因而更進一步提高了肉桂油的出油率。

（2）采用了二級冷凝，減少了冷凝時間，提高了生產的效率。

（3）采用了三級油水分離，提高了肉桂油的提取率。因為冷凝液在油水分離器經過自然沉淀，肉桂油沉降，水上浮，但肉桂油和水分離得不夠徹底，在上層的水里還含有一定的肉桂油，經過了三級油水分離，提高了肉桂油的提取率，同時也能降低了肉桂油的含水量。

4 結論

根據產地不同，肉桂油在枝葉中的含量差別很大，傳統提取肉桂油的方法的出油率一般為1.25%～2.60%，而利用該裝置得油率多出0.5%以上，且規模生產得到的肉桂油中肉桂醛含量達到90%。

提供的提取裝置具有結構簡單、設計合理、耗能低、成本低等特點，能大大提高了肉桂油生產的經濟效益。