【摘 要】
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柑橘是全球产量巨大的水果,伴随产生了大量的柑橘皮渣,造成了环境污染和生态破坏,如何对其进行科学高效地处理是目前柑橘加工业面临的一大难题。同时,柑橘皮又富含丰富的活性物质,如柠檬烯和果胶等,具有重要的经济价值,因此从柑橘皮中提取高附加值产物使废弃物得到资源化利用已成为研究热点。微波提取具有产率高、加热迅速且均匀、溶剂消耗少、节能环保等优势,近年来已开始应用于一些天然成分的提取当中,显示出巨大的应用潜
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柑橘是全球产量巨大的水果,伴随产生了大量的柑橘皮渣,造成了环境污染和生态破坏,如何对其进行科学高效地处理是目前柑橘加工业面临的一大难题。同时,柑橘皮又富含丰富的活性物质,如柠檬烯和果胶等,具有重要的经济价值,因此从柑橘皮中提取高附加值产物使废弃物得到资源化利用已成为研究热点。微波提取具有产率高、加热迅速且均匀、溶剂消耗少、节能环保等优势,近年来已开始应用于一些天然成分的提取当中,显示出巨大的应用潜力。本文提出利用微波提取柑橘皮中柠檬烯和果胶的方法,对微波提取过程、产物成分及产率特性等进行系统研究。首先进行了微波提取柠檬烯过程及产物分布特性研究,揭示了微波提取柠檬烯过程中产物随时间及功率的变化趋势,结果发现:气体产生速率与温度变化趋势一致,气体产生速率在2.5～8min时间内大幅上升,到8min左右气体产率最高,这时温度也达到最高350°C,液相产物中柠檬烯产率呈现先增加后减少的趋势,反应时间从7.5min到lOmin柠檬烯产率增长了 3.7%,之后柠檬烯产率下降,含氧化合物比重上升,液相产物产率在450～720W之间变化最快,提高了 183.96%,与液体产物增加的趋势一致,固体产物中挥发分在450W～720W之间变化最多,降低了 7.33%。对柠檬烯的产生机理进行推测,得到了 3条柠檬烯产生路径,分别为β-蒎烯热异构化为柠檬烯、α-蒎烯共环化得到柠檬烯、3-蒈烯热转化为柠檬烯。针对对多种物质准确定量问题,利用有效碳数法校正各物质的产量,对于复杂组分体系物质定量分析具有重要参考价值。对微波作用下柠檬烯产出规律进行了探究,研究了不同因素,即微波功率、微波时间、载气种类及流量、原料预处理方法等因素对柠檬烯产率的影响,得到柠檬烯的最高产率为3.1%,与传统的水蒸气蒸馏法提取方法对比,两者在柠檬烯的析出方式和能量作用方式方面有显著差异。此外,研究了提取过程中温度对柠檬烯产率的影响,得到最佳温度控制范围为250～300℃。柠檬烯的产生大致分为三个阶段,低于177℃时,少量的柠檬烯随水分蒸发带出,温度达到柠檬烯沸点(177℃)之后主要发生的是柠檬烯挥发析出,是柠檬烯最主要的产生阶段,温度继续升高则易发生柠檬烯与多种物质的异构反应,产率降低。对柑橘皮中含量较高的另一种物质—果胶的产出规律进行研究,探究了不同提取过程、微波工况、溶剂体系等对果胶产率的影响,得到了果胶的最高产率为10.93%,进行了微波提取与常规提取的比较,确定最佳提取温度为90℃。为了实现橘皮资源最大化利用,对柠檬烯与果胶联合提取特性进行探索,发现两者的联合提取不能同时兼顾,但对降低整体能耗、提高原料利用率具有一定的实用价值。
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