食品百科

14.1.4 柑橘油的提取与分离

2023-02-14

柑橘类水果的果皮富含香气芬芳的香精油,是柑橘果实中最有经济价值的物质。 它存在于柑橘果皮的外层,即黄(橙红)皮层的油胞中,是最好的天然食用香料之一,广 泛地应用于食品工业、日用化工工业和医药工业。在制造糖果、糕点、果汁、饮料、果酒、 冰淇淋和冰棍等食品中应用最为普遍,也可用于制造化妆品,如香水、香油、香皂和牙 膏等。

柑橘香精油的化学成分甚为复杂,是萜烯类、倍半萜烯类、高级醇、醛类、酮类和酯类 的混合物。其中,萜烯类和倍半萜烯类的含量虽较多,然而香精油中的主要芬芳来源还是 高级醇类及其氧化衍生物如醛、酮和酯类等。不同种类和品种的柑橘香精油的成分及其 比例各不相同,故其香气也有所差异。在各种柑橘香精油中,以柠檬皮油、橙皮油的香气 和质量最好,橘皮油次之,而柚皮油的香气欠佳,故提取时应分别进行。柑橘油的提取与 分离方法,按其取油方法的不同,大致分为擦皮离心法、压榨离心法、直接压榨法、酒精浸 提法和蒸馏法等,分别简要叙述如下。

14.1.4.1 擦皮离心法

擦皮离心法又称擦皮离心分油法,是一种新型而比较理想的取油方法。该设备取油 的第一步先将整个完好的新鲜、饱满的柑橘类果实送入旋转的磨油机内,利用机械的摩 擦作用,将柑橘果实的表皮层擦破,使油胞中的香精油逸出,以高压水冲洗下来,经筛网 粗滤的油、水混合物由液体泵输送至贮桶。第二步再将油、水混合物在高速离心机中进 行分离,转速8000~10000r/min。由于香精油的相对密度比水小,在离心力的作用下抛 向外层,通过导管流出,得到质量优良、香气浓郁的香精油,出油率约为柑橘原料质量 的1%。

该法适用于果实形状呈圆形或近圆形、组织紧密的柑橘原料,如甜橙、广柑、雪柑和柠 檬等。通常,在橙汁和柠檬汁生产线,大多具备这种磨油设备,采用擦皮离心法提取柑橘 香精油。

14.1.4.2 压榨离心法

压榨离心法又称压榨离心分油法。先将新鲜柑橘皮用7%~8%石灰水浸泡16~ 24h,由于钙离子与柑橘皮中的果胶酸结合,变成果胶酸钙,使果皮变硬、变脆,油胞容易破 裂,以利压榨。浸泡时间不宜过长或过短,过短,果皮的脆度和硬度不够,过长,则果皮变 韧,都会影响其出油率。浸泡处理后的柑橘皮,经清水漂洗后用橘油压榨机进行破碎和压 榨取油,压榨出的香精油用高压水冲洗下来,经过滤后引入高速离心机(6000r/min的油水 分离机)分离出深橙黄色的香精油,质量和香气较好。

14.1.4.3 直接压榨法

柑橘类果实的香精油,主要以油滴状集中于外果皮的油胞内,可施加压力将油胞压 破,挤出香精油。压榨前,先将新鲜的柑橘皮以白皮层朝上晾晒,空气干燥时约经1d, 空气湿度稍高时约经2d,使果皮中水分适当降低,至果皮已发硬而用手折捏时尚不致 立即裂开为度。然后,将晾晒的果皮堆放过夜,使果皮内、外水分平衡,这时果皮含水 量约为15%~18%,再经电动绞碎机绞成大小为3mm的碎粒后,用水压机或普通榨油 机压榨,即可直接榨出清澈的深橙黄色香精油,其质量和香气良好,出油率约为1.0%~ 1.2%。

14.1.4.4 酒精浸提法

将新鲜的柑橘皮用绞碎机绞碎,使油胞破裂,用食用酒精在密闭容器中浸渍过夜,次 日放出浸提液,再将浸渍过的皮压榨出剩余的浸提液。将放出的酒精浸提液和榨出的酒 精浸提液合并后,再加入绞碎的新鲜柑橘皮浸提,这样反复操作三次,即可得到橙红色的 酒精浸提液。然后,将浸提液用减压真空装置在50~60℃温度下进行减压蒸馏,可浓缩 成为香气浓郁的香精油。该法应在较低的温度下进行,以免香精油挥发损失,所得香精油 的质量较好,但生产效率较低。

14.1.4.5 蒸馏法

蒸馏取油法是利用香精油与水的沸点不同,香精油的沸点低,首先蒸馏出来,并可与 水蒸气同时冷凝下来,然后利用香精油与水的相对密度不同,将蒸馏液进行油、水分离而 获得无色的香精油。该法既适用于新鲜柑橘皮,又适用于干柑橘皮提取香精油。其优点 是蒸馏出来的香精油容易与水层分离,出油率较高(鲜皮出油率为2%~3%,干皮出油率 为4%~7%),但是香精油在蒸馏过程中因受热而部分被破坏,香气往往不如冷法提取的 香精油。笔者认为先将柑橘皮以冷法取油后,再将其残渣补以热法蒸馏取油最为完善和 理想。这样既可以获得质量优良、香气浓郁的高级柑橘香精油,又能充分利用柑橘皮而提 高出油率。

蒸馏取油法的具体操作要点是,先将新鲜的柑橘皮用电动绞碎机绞成大小为2~ 3mm的碎粒。若以干柑橘皮为原料,则先将干柑橘皮在冷水中浸泡,使其吸水膨胀变软 后,再取出绞成碎粒。然后,将绞碎的柑橘皮放入蒸馏锅内,用蒸汽加温蒸馏,温度以60~ 70℃为宜,由于香精油的沸点低,最先蒸馏出来的主要是香精油,之后温度达到水的沸点, 于是水和香精油一起蒸馏出来,蒸馏约经1.5~2.0h,蒸馏液经冷凝进入油、水分离器。 香精油浮在上层,水在下层,经油、水分离器进行油、水分离,即可得到蒸馏柑橘皮油。

为了提高香精油的质量和改进香气,这种蒸馏取油法也可采用真空蒸馏的方法,利用 真空抽气,使蒸馏温度降低至50~60℃,蒸馏时间缩短,因而香精油不致受热变质。

上述五种柑橘油的提取与分离方法中,无论采用哪一种方法所提取的香精油,在贮存 初期都会有凝固物沉淀析出。所以,先要在大容器内存放1个多月,等析出沉淀后经过 滤,再分装于棕色玻璃瓶中保存。香精油在保存时容易氧化变质,分装时应尽量装满,少 留顶隙,以防止其氧化。并且,应避光保存,尽量在低温下贮存,以延长其保质期。另外, 也可以在香精油中加入10%的无水乙醇,以防变质。

14.1.4.6 柑橘油提取的生产实例

现将原福州罐头厂生产橙皮油和汕头罐头厂生产橘皮油的提取工艺分别详细叙述 如下。

(1) 橙皮油提取工艺

①原料选择: 橙皮油又名甜橙油,采用擦皮离心法取油,提油后的果实供半切和锥 汁制橙汁罐头。因此,需采用果皮较厚的甜橙类的雪柑、鹅蛋橙和改良橙等为原料。原料 必须新鲜、无霉烂。

②分级与洗涤: 分级前,先挑去青果、干瘪果和霉烂的果实,送入分级机按大小分为 四级,再送入漂洗槽用清水洗涤,并用0.5%碳酸钠溶液浸泡1~3min,洗去表面蜡质,然 后用清水漂净装箱,准备磨油。碳酸钠溶液每4h更换一次,1h补充碳酸钠0.25%。

③磨油: 将甜橙送入爱文娜式磨油机磨油。先将甜橙倒入磨油机的加料斗中,由自 动加料门徐徐地下料,落于磨盘上,由于磨盘的转动使甜橙在磨盘上不断滚动,受盘上许 多尖针刺擦,果皮油胞被刺破,流出橙皮油,上面有喷水头不断喷淋清水,使刺破的油胞组 织混在水中流入接受槽。

磨盘转速与加料门的开启时间须按甜橙果实的大小而定: 大果磨盘转速为150~ 160r/min,加料门开启时间为75~80s;中果为140~150r/min,70~75s;小果为130~ 140r/min,65~70s。磨盘变速器每转一周转速增减5r,加料门变速器每转一周启闭时间 增减7s。

循环喷水约为20kg/min,喷淋水量要与下一工序离心分离的出水量相等。否则,会 影响出油率,故必须时刻注意机器的运转情况和喷水系统的平衡。

磨油后的果实收集一起送往切半和锥汁,供制橙汁罐头。

④筛滤: 由磨油机流出的带有油细胞碎屑的混合液流入筛滤机中,先经粗目不锈钢 丝筛过滤一次。滤渣经螺旋压滤器压出汁液,连同第一次滤液一起流入第二道过滤器,经 细目不锈钢丝筛过滤后流入贮液槽,然后再泵入离心机。

⑤离心分离: 离心机的转速为6000r/min,在打开开关后,须保持3~5min空转,待 离心机运转正常并达到120r/min时,才能连续注入经过滤的混合液进行分离,经分离后 混合液内细颗粒积留机内。油、水经离心分离后,水分向下方漏斗流入循环水桶中,由水 泵打回磨油机,橙皮油浮在上面。一般要经45~60min,贮积油约达2kg才逐渐由上方漏 斗流出。流出的油要仔细观察,如发现浑浊或有小水滴,应控制混合液注入分离机的流 量。雪柑皮的出油率为0.34%~0.38%。

⑥静置与抽滤: 分离出的橙皮油往往带有少量水分和从果皮带来的蜡质等杂质。 放入5~10℃的冷库中静置5~7d,让杂质下沉。然后,用虹吸法吸出上层澄清的橙皮油, 并通过滤纸与石棉纸滤层的漏斗减压抽滤。

⑦包装: 将澄清的橙皮油装入干净、干燥的棕色玻璃瓶中,尽量装满,不留顶隙,加 盖密封,然后再用硬脂蜡密封,贮藏于冷库或阴凉场所。

(2) 橘皮油提取工艺

①原料选择: 新鲜、无霉烂的红橘、本地早橘、三湖红橘、温州蜜柑和芦柑等果皮,均 可供提取冷榨橘皮油。新鲜的果皮摊放于干净、干燥、通风的场所,不宜堆放,不得任意踩 踏,原料不得含有夹杂物。

②浸灰水: 将橘皮浸入pH 12的石灰水中,上面加压筛板,不让果皮上浮,浸泡10h 以上。浸泡的程度以果皮呈黄色无白心、稍硬、具有弹性、油的喷射力强、在压榨时不滑、 残渣为颗粒状、渣中含油、水量低而基本上榨干、过滤时较顺利、不易糊筛、黏稠度不太高 等为准。

③漂洗: 浸泡石灰水后,果皮用流动水漂洗干净,然后捞起放入竹篓中,沥干水分。

④压榨: 将果皮均匀地送入卧式螺旋榨油机中,加压榨出橘皮油。排渣必须均匀畅 通,排出皮渣要呈颗粒状。在加料的同时要打开喷口,喷射喷淋液,用量约与柑橘皮量相 等,做到喷液量、柑橘皮加料量和离心机分离量三者达到平衡。喷淋液由清水400~ 500kg、小苏打1kg和硫酸钠2kg配成,调节至pH 7~8。此液每班配一次,反复使用,使 用过程中要调节pH。

⑤过滤: 榨出的油、水混合液经布袋过滤除去糊状残渣以减轻离心机负荷,提高工效。

⑥离心分离: 按不同柑橘品种选用离心机的不同“分水杯”,分水杯分102.4~135 号共12只,选用适当与否对出油率有直接关系。

混合液进入离心机的流量要保持稳定,流量过大,易出混油,流量过小,则影响产量。 在正常情况下,离心机出来的橘皮油是澄清透明的。

分离完毕停止加料,让离心机空转2~3min,大量冲入清水,把残存于转鼓内的油 冲出。

⑦静置、抽滤与包装: 这些工序的操作方法,与橙皮油相同。

出油率因柑橘品种的不同而异,红橘的出油率可达3.6%,而温州蜜柑的出油率仅为 0.67%。