一种利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用亚临界萃取‑分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，属于天然植物提取分离技术领域。该方法主要包括原料预处理、亚临界萃取和分子蒸馏三步操作，在原料预处理阶段，通过在烟叶中喷加碱性水溶液，能将烟碱的存在形态由结合态转变为游离态，并且无溶剂微波处理能加速烟碱溶出，结合亚临界萃取‑分子蒸馏联用技术能显著提高烟碱的提取率和纯度。并且亚临界萃取以丁烷、二甲醚作为萃取剂，可避免乙酸乙酯、石油醚等有机溶剂对操作人员和环境带来危害，安全性好，同时丁烷、二甲醚可回收利用，能节约成本。分子蒸馏采用低温一级蒸馏技术，工序少且能耗小。本发明专利技术中烟碱提纯工艺简单，操作方便，适于规模化生产和应用。

A method of using subcritical extraction molecular distillation technology combined with purification of nicotine

The invention discloses a method for using subcritical extraction molecular distillation technology combined with purification of nicotine, which belongs to the technical field of natural plant extraction. This method includes the pretreatment of raw materials, subcritical extraction and molecular distillation step three, raw materials in the pretreatment stage, through the leaf spraying alkaline aqueous solution can be bound by the existing forms of nicotine into the free state, and solvent free microwave treatment can accelerate the dissolution of nicotine, combined with subcritical extraction molecular distillation hyphenated techniques can significantly improve the extraction rate and purity of nicotine. And in the subcritical extraction of butane, two ether as extraction agent, can avoid the organic solvent of ethyl acetate, petroleum ether and other harm to personnel and the environment, good safety, at the same time, two Recyclable use butane ether, can save the cost. Molecular distillation adopts low temperature primary distillation technology with less operation and less energy consumption. The invention has the advantages of simple purification process and convenient operation, and is suitable for large-scale production and application.

【技术实现步骤摘要】
一种利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法
本专利技术涉及一种利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，属于天然植物提取分离

技术介绍
烟碱是烟草中特有的生物碱，含量约占烟草生物碱总量的95％，是评价烟叶品质的主要指标之一，也是衡量卷烟吃味的主要指标。高纯烟碱在医药工业、农业领域有着较好的发展前景，例如在医药领域作为研制治疗心血管病、皮肤病、蛇毒虫咬伤等疾患药物的原料，在农业上主要用于生产杀虫剂。传统的烟碱提取方法包括水蒸气蒸馏法、有机溶剂萃取法和离子交换树脂法。其中水蒸气蒸馏法是最早生产烟碱的方法，但所得烟碱纯度较低。为提高纯度，工业上习惯把溶剂萃取法和水蒸气蒸馏法相结合，即先采用一定量的碱液对原料进行浸提，再用水蒸气蒸馏。溶剂萃取法的主要流程为：碱液浸泡→有机溶剂萃取→蒸馏精制，但是处理过程中会使用大量的有机溶剂，易对环境造成污染，安全性差。而离子交换树脂法的缺点是树脂活化操作复杂，溶剂用量较大，步骤繁琐。近年来随着科学技术的发展与进步，产生了一些新的提取方法，例如膜分离技术、微波提取法、超临界流体萃取法、超声波提取法等。谢长芹等通过微波提取技术制备烟碱，设置浸提功率450W、时间150s、料液比1:70，烟碱提取率高达95.1％(安徽农业科学，2006,34,6043～6059)。毛明现等采用超声波提取法，以50％乙醇为溶剂，在超声频率20kHz、50℃下提取30min，所得提取液中烟碱含量达23.3mg/mL(化学工程师，2006,4,59～61)。此外，公布号CN104311534A的专利技术专利也公开了一种利用超临界-分子蒸馏联用技术分离纯化烟碱的方法，包括：1)超临界CO2萃取得到烟草浸膏，设置萃取釜压力20～30MPa，温度35～45℃，通入CO2流量80～120kg/h，萃取时间2～4h；设置分离釜Ⅰ内压力6～10MPa，温度30～40℃，分离釜Ⅱ内压力4～8MPa，温度30～40℃；2)将烟草浸膏加热至50～60℃，设置一级分离条件：蒸馏压力100～500Pa，蒸馏温度50～70℃，冷却温度0～10℃，分离得到一级轻组分和一级重组分，设置二级分离条件：蒸馏压力1～100Pa，蒸馏温度100～120℃，冷却温度10～20℃，得到的二级轻组分即为烟碱。但是该方法采用二级蒸馏纯化烟碱，工艺较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，主要包括原料预处理、亚临界萃取和分子蒸馏三步操作，通过在原料预处理阶段将烟叶中的结合态烟碱转变为游离态，能提高后续亚临界萃取中烟碱的提取率，结合分子蒸馏技术分离得到的烟碱纯度较高。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，包括以下步骤：1)预处理：在烟叶中加入碱性水溶液，静置备用；2)取静置后的物料粉碎，微波处理后碾压，得到粉料；亚临界萃取：在粉料中加入萃取剂，于温度25～45℃下萃取0.5～2h，萃取压力为萃取剂在相应温度下的饱和蒸汽压，得到萃取液；萃取液去除溶剂后，所得粗提物醇沉除杂，分离出上清液，除醇，得到浓缩物；3)分子蒸馏：浓缩物采用分子蒸馏法二次分离，蒸馏温度为室温至40℃，蒸馏压力0.01～0.1mbar，收集轻组分，即为高纯烟碱。步骤1)中烟叶为烤烟、香料烟、晾晒烟、白肋烟中的任意一种或多种。步骤1)中碱性水溶液为强碱(如氢氧化钠、氢氧化钾等)、强碱弱酸盐(如磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐等)的水溶液，或者氨水(市售，含氨量25％～28％)。氨水可直接喷洒到烟叶上，强碱、强碱弱酸盐需先配制成水溶液(质量分数5％～10％)，再喷洒到烟叶上。碱性水溶液的用量为烟叶质量的5％～20％。步骤1)中静置为密封静置，静置时间6～12h，以使烟叶充分吸收碱性水溶液。步骤2)中微波处理的条件为：功率600～1200W，时间10～40s/次，处理1～4次。在微波辐射作用下，烟叶内水分子快速汽化，有利于烟碱破壁溶出。步骤2)中碾压可采用碾压式破壁机，碾压有利于加速烟叶中有效成分的溶出。步骤2)中萃取剂为丁烷或二甲醚。粉料与萃取剂的质量比为1:8～12。步骤2)中去除溶剂可采用减压浓缩法，利用减压蒸发原理使溶剂变为气态，与提取物自动分离，得到粗提物。步骤2)中醇沉除杂可采用浓度95％(体积分数)以上乙醇，其加量为粗提物质量的5～10倍。加醇后，将混合液加热升温至30～50℃，保持20～60min，使粗提物在醇中完全溶解，冷却，并于-20～-5℃下冷冻8～24h，以沉淀杂质。杂质沉淀后，通过抽滤或离心(如4000rpm，10～30min)的方式分离出上清液，再除醇即可。除醇同样可采用减压浓缩法，至无醇味为止。本专利技术的有益效果：本专利技术中烟碱提纯方法主要包括原料预处理、亚临界萃取和分子蒸馏三步操作，在原料预处理阶段，通过在烟叶中喷加碱性水溶液，能将烟碱的存在形态由结合态转变为游离态，并且无溶剂微波处理能加速烟碱溶出，结合亚临界萃取-分子蒸馏联用技术能显著提高烟碱的提取率和纯度。并且亚临界萃取以丁烷、二甲醚作为萃取剂，可避免乙酸乙酯、石油醚等有机溶剂对操作人员和环境带来危害，安全性好，同时丁烷、二甲醚可回收利用，能节约成本。分子蒸馏采用低温一级蒸馏技术，工序少且能耗小。本专利技术中烟碱提纯工艺简单，操作方便，适于规模化生产和应用。具体实施方式下述实施例仅对本专利技术作进一步详细说明，但不构成对本专利技术的任何限制。实施例1利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，包括以下步骤：1)预处理：称取1kg烤烟原料，将原料置于SY-III-A型实验用烟草处理机中，喷加原料质量20％的碳酸钠水溶液(质量分数5％)，密封放置12h，使烟叶充分吸收；2)将预处理后的物料粉碎至10目，采用家用微波炉，于功率600W下微波处理30s，经碾压式破壁机碾压3次，得到粉料；亚临界萃取：在粉料中加入丁烷(质量比1:8)，于温度25℃、饱和蒸汽压下萃取2h，得到萃取液；将萃取液置于分离罐中，利用减压蒸发原理去除溶剂，得到粗烟碱；边搅拌边在粗烟碱中加入5倍质量的95％乙醇，加热至50℃并保持30min，使其充分溶解，冷却至室温，将混合液转移至-5℃冰箱中冷冻24h，抽滤，滤液减压浓缩至无乙醇为止，得到浓缩物；3)分子蒸馏：将浓缩物转移至分子蒸馏的进料罐中，设置蒸馏温度40℃，压力0.1mbar，收集轻组分，即为高纯烟碱(纯度95.31％)。实施例2利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，包括以下步骤：1)预处理：称取1kg烤烟原料，将原料置于SY-III-A型实验用烟草处理机中，喷加原料质量5％的氢氧化钠水溶液(质量分数10％)，密封放置6h，使烟叶充分吸收；2)将预处理后的物料粉碎至100目，于功率1200W下微波处理40s，共处理3次，经碾压式破壁机碾压3次，得到粉料；亚临界萃取：在粉料中加入二甲醚(质量比1:12)，于温度45℃、饱和蒸汽压下萃取0.5h，得到萃取液；将萃取液置于分离罐中，利用减压蒸发原理去除溶剂，得到粗烟碱；边搅拌边在粗烟碱中加入10倍质量的95％乙醇，加热至30℃并保持20min，使其充分溶解，冷却至室温，将混合液转移至-20℃冰箱中冷冻8h，抽滤，滤液减压本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用亚临界萃取‑分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)预处理：在烟叶中加入碱性水溶液，静置备用；2)取静置后的物料粉碎，微波处理后碾压，得到粉料；亚临界萃取：在粉料中加入萃取剂，于温度25～45℃下萃取0.5～2h，萃取压力为萃取剂在相应温度下的饱和蒸汽压，得到萃取液；萃取液去除溶剂后，所得粗提物醇沉除杂，分离出上清液，除醇，得到浓缩物；3)分子蒸馏：浓缩物采用分子蒸馏法二次分离，蒸馏温度为室温至40℃，蒸馏压力0.01～0.1mbar，收集轻组分，即为高纯烟碱。

【技术特征摘要】
1.利用亚临界萃取-分子蒸馏联用技术提纯烟碱的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)预处理：在烟叶中加入碱性水溶液，静置备用；2)取静置后的物料粉碎，微波处理后碾压，得到粉料；亚临界萃取：在粉料中加入萃取剂，于温度25～45℃下萃取0.5～2h，萃取压力为萃取剂在相应温度下的饱和蒸汽压，得到萃取液；萃取液去除溶剂后，所得粗提物醇沉除杂，分离出上清液，除醇，得到浓缩物；3)分子蒸馏：浓缩物采用分子蒸馏法二次分离，蒸馏温度为室温至40℃，蒸馏压力0.01～0.1mbar，收集轻组分，即为高纯烟碱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中烟叶为烤烟、香料烟、晾晒烟、白肋烟中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中碱性水溶液为强碱或强碱弱酸盐的水溶液，或者氨水。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐秀娟，刘珊，屈展，张文娟，霍现宽，杨伟平，何保江，姬凌波，胡军，宗永立，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41