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一篇讲透五种精油萃取法

殷姐姐


之前去逛了上海的芳香展,与去年相比展区的面积扩大了,参展的商家也增多了,精油产业一片欣欣向荣的样子。

每个商家都热情地拿出自己得意的精油小样让你闻,于是闻了很多,鼻子都不好用了,看着导购小姐姐期待的眼神,还是觉得同一种精油味道都差不多,憋半天也说不出有什么惊艳的地方。

追问了一句,“你们的桂花精油是用什么方法萃取的?溶剂法?蒸馏法?还是超临界二氧化碳?”,这一句似乎很管用,把闻起来差不多的商家基本区分开了。

如果是溶剂法,它是一种萃取花朵类精油的传统方式,成本较低,使用普遍,但有溶剂残留的缺点。

蒸馏法用于花朵类较少,避免了溶剂法的些缺点,但香味略逊,出油率低,比较土豪。

如果厂家采用的是超临界二氧化碳萃取法,当另眼相看,它避免了溶剂法和蒸馏法的缺点,通常精油的品质更高、成分更全,但技术门槛、设备成本也高,从一个侧面说明了商家的实力。

当然,实际情况要更复杂一些,上面仅仅是简单粗暴地做了区分。最想说的是:了解精油的萃取法对我们选购精油,掌握其真实特性,其实很有用

而且,精油物语还没有专门讲精油萃取法的文章,本篇的主题就这么愉快地决定了。

(本文4838字,阅读时间约15分钟)

本文导读

① 蒸汽蒸馏法

② 冷压法

③ 溶剂萃取法

④ 扩散渗透法

⑤ 二氧化碳萃取法(超临界萃取法)

一、蒸汽蒸馏法

英文名:Steam Distillation

蒸汽蒸馏法是萃取精油的最常用方法。事实上,93%的精油都是用蒸汽蒸馏法萃取的。

主要利用精油的两个重要特性 :
① 精油的挥发性。                   
② 精油的厌水性,精油不溶于水。

蒸馏的过程


蒸汽蒸馏法图示

① 植物材料放入萃取室内,然后从萃取室底部往里释放蒸汽,蒸汽由另外一个沸水室烧水供应。       

② 当蒸汽向上穿透筛架上的植物材料时,可以使植物的细胞壁破裂,以蒸汽的状态释放出细胞中所储藏的芳香分子即精油。这些精油的蒸汽会和水蒸气混合,上升到萃取室的顶部,进入另外一个冷凝器中,进行冷却。

③  在冷凝器中,蒸汽混合物通过管状盘旋的线圈时被周围循环流动的冷凝水冷却。       

④ 冷却后的混合物进入油水分离器,由于精油是厌水性的,当混合物冷却时,水蒸气冷凝成水,油水分离,精油通常比水轻,会上升到容器顶部,而水会留在底部。这样便可轻易地把精油和水分开。

⑤ 将“油层”收集起来就是精油。有些植物蒸馏后的“水层”也有很高的价值,法国人称这些蒸馏水为“纯露”,也被叫做“花水”。   

蒸馏的历史

最晚在10世纪时,蒸馏技术就已经发展得非常纯熟了,而且人们也已经知道利用蒸馏技术来萃取精油。蒸馏技术的发源地可能是波斯,当时人们将这些精油当作香水使用。

不过,最近考古学家在意大利挖到一些蒸馏器具。这些古物证明了罗马人早就知道蒸馏技术,而波斯人把他们的技术加以改良。在科技较落后的地区以及欧洲小规模生产精油的乡间,现在所用的蒸馏器具和从前差不多。而在大规模生产精油的地区,人们已经将蒸馏装置做得更大、更复杂,但基本原理仍是相同的。   

精油的品质

我们知道精油的品质由很多因素决定,除了植物栽种方式,品种的选择以及采收方法之外,蒸馏技术的好坏更是极大地影响精油的品质。这其中包含对压力、温度、时间及搜集过程的精细掌控,这之中细微差异的变化,多元而复杂,操作不当则会改变,甚至破坏组成精油的化学成分,从而影响精油的疗效。

一般而言高品质的精油多用低压蒸馏,这样能获得最佳的有效成分和香味。但低压的萃取量会降低,有些商家为更多产量而采用高压蒸馏,结果生产出品质不佳的精油,购买时要注意辨别。

萃取不同的植物所需的压力、时间和温度都不尽相同,萃取温度一般在摄氏60~100℃之间,要依据各种植物的特性来调整温度,以最具效率及简洁的方式取得最纯粹的复合物。比如夏威夷檀香精油就必须花费极多的人力和时间。首先,要先将树木的外层剥开,取出材心。将材心切碎过滤过后,利用设备再次绞碎,才能进入36小时的蒸馏。萃取的过程需要大量的燃料、能源和时间。因此,这款精油特别珍贵。

为了获得最佳品质的精油,世界顶尖的蒸馏艺术家奉献他们毕生的精力与时间,专精于少数几种植物上。借此培养出深厚的知识和经验,以确保蒸馏出来的精油依然保持植物原有的天然成分。蒸馏法,确实是跨越科学与艺术的一门深奥学问。


二、冷 压 法

英文名:Cold Pressing

大多数柑橘类精油都采用冷压法萃取。比如我们熟悉柠檬葡萄柚佛手柑精油就存在于果皮当中,用压榨的方式就很容易获取到精油。而冷压法根据生产工艺不同,又细分为离心法、海绵法、碗刺法等。

顾名思义“冷压法”的“冷”是不加热的意思,因为柑橘类精油无法抵抗高温蒸汽,这会破坏精油的化学成分,因而不能采用萃取精油最常用的蒸汽蒸馏法。“压”是机械压榨的意思,实际上,古法主要是压榨果皮,而现代则用效率更高的刺破、磨破的方式使果皮中的精油释放出来。

冷压的过程

冷压法图示

① 清洗:将果实表面清洗干净。
② 刺皮:将果实投入螺旋状锉皮器的滚筒内,高速旋转,刺破果皮,流出精油,流入油水混合物容器。
③ 过滤分离:将精油、水、果汁、杂质的混合物,通过过滤器过滤去除杂质,再送入离心机,利用精油和水的密度不同,分离出精油。
④ 精炼:由于分离出的精油中仍含有少量水分和杂质,需要在低温冷藏库中静置一周左右,使杂质和水下沉,用虹吸管吸出上层的精油,就是纯度更高的精油了。

冷压法的历史

早期的冷压法大部分都采用的是“海绵法”和“碗刺法”等。

【海 绵 法】
将果皮浸泡于温水中,待果皮吸收水份,变得柔软且具弹性后,曝晒于空气中几个小时风干。接着,将果皮放在两层包覆海绵的木板之间压榨。当果皮中的油囊破裂后,精油便会流出而充满在海绵中。之后,再将精油从海棉中挤出、过滤即可。
【碗 刺 法】
将整颗的果实放入一个充满小尖钉的漏斗型容器内旋转,再将流出来的精质过滤即可。
以上两种方式由于实在太耗费人工,目前已经很少使用了。

不过,如果想在家中自制精油倒是可以借鉴这些古法。使用家用的果汁压榨器,我们也可以在家自制少量的柠檬或是甜橙精油。但要特别注意:我们所用的果实必须是天然的,没有喷洒农药、染色或打蜡的。

三、溶剂萃取法

英文名:Solvent Extraction
一些花朵类精油并不适合使用蒸汽蒸馏法萃取,因为重要的花香成分遇到高温高压易被破坏,这时候就会采用溶剂萃取法。如桂花茉莉玫瑰(蒸汽蒸馏法也是常用的萃取方式)等。

一些树脂类精油也会采用溶剂萃取法,由于树脂本来就是固体,有效成分又多半是较大分子物质,因此使用溶剂萃取法,能获取更多有效成分,如安息香。

它取代了耗时费工的脂吸法,成为常被选用的一种萃取方式。

溶剂是什么

溶剂就是可以溶解其他物质的物质。

例如甲醇、乙醇等。萃取精油用的溶剂,从19世纪用的石油醚,陆续换成甲苯、丙酮,最后改为液态己烷


萃取的过程

溶剂萃取法图示

第一步:粗萃
首先要将植物原料放入己烷溶剂锅中,反复用溶剂冲刷浸泡,在常温下精油从植物中溶出。此时植物中的蜡质、植物色素等非挥发性成分也随精油一同析出。

第二步:溶剂分离
粗萃物进入低压容器进行低压蒸馏,低压能使溶剂的沸点降低,稍微加温就能使溶剂挥发、分离出来,剩下的半固体蜡状物质被称为“凝香体”(Concrete,也被称为凝脂或浸膏),其中植物蜡成分高达50%。

第三步:蜡质分离
接着将凝香体放入冷却分离器中,注入酒精,酒精与凝香体中的精油结合,与植物蜡等杂质分离,酒精溶液经过冷却、过滤后进入酒精挥发器。

第四步:酒精分离
在酒精挥发器中,以真空方式除去酒精,最后这个步骤留下的物质就是最终萃取物了。这在行业内有另外的专门词汇,如果以花朵类为原料的最终萃取物叫“原精”(Absolute),如果以树脂类为原料,则称为“树脂原精”或“香料浸膏”(Resinoid),由于其中即含有芳香化合物-精油也含有非芳香化合物,植物蜡、溶剂残留等,因此有人认为应该和精油区分叫不同的名称,但为了方便我们还是习惯统称为精油。

四、扩散渗透法

英文名:hydro diffusion/percolation,又称为渗透蒸馏法或水扩散法。


这是一种从蒸汽蒸馏法演变而来的技术,都是利用蒸汽来提取精油。不同的是蒸汽蒸馏法的蒸汽是自萃取炉的底部注入,而扩散渗透法的蒸汽是从顶部往下注入

原本蒸汽是自然上升的,但扩散渗透法通过低压(0.1巴左右)迫使蒸汽从上往下运行,于是蒸汽渗透到植物原料中,通过渗透作用从植物原料中将精油置换出来。

在压力和重力的作用下,精油无须全部气化即可到达萃取炉底部并进入冷凝器。

扩散渗透法图示

这种萃取方式大多用于一些特别难萃取的根类、木质类精油,如岩兰草,因为压力能促使细胞壁破裂并释放精油,由于使用的蒸汽较少,流动速度较慢,能让植物材料均匀渗透受热,因此精油成分的完整性更好,品质更佳。

有实验表明,用扩散渗透法得到的肉桂精油中的肉桂醛含量要高出用普通蒸汽蒸馏法15%左右。

有一个缺点是,由于植物材料中也含有非挥发物,如脂肪,它锁住挥发物,有时会产生一种乳液混合物,使精油与之不易分离。

因此,采用扩散渗透法时,下列物理参数扮演关键角色:分配系数(partition coefficients)、扩散速率(diffusion rates)、水溶性(water solubilities)、局部蒸汽压力(partial vapour pressures)、热传导速度(velocities of heat transfer)

由于技术要求高且成本更高,萃取时间和萃取率在某些情况下也受影响,扩散渗透法目前并不普及。

五、二氧化碳萃取法

英文名:CO2 Extraction,英文别名:Carbon Dioxide Extraction、Supercritical Extraction

什么是二氧化碳萃取法?

二氧化碳萃取法(CO2 Extraction)又称超临界萃取法(Supercritical Extraction),它使用超临界流体-二氧化碳作为萃取溶剂将精油与植物原料分离的过程。


该萃取技术起始于20世纪80年代,随着不断改进已日趋成熟,它改善了蒸汽蒸馏法和溶剂萃取法的一些缺点,在高压、低温的状态下萃取精油,不使用热水或蒸汽,也不使用己烷等溶剂。

什么是超临界流体?

二氧化碳是最常用的超临界流体(Supercritical Fluid)


从下图可知,二氧化碳在中温、高压下会达到一个临界点(Critical Point),当温度和压力突破临界点后,二氧化碳会形成一种介于气态和液态之间的状态,就称之为超临界流体。

超临界流体具有气体和液体的双重特性。它保持液体的密度,同时像气体一样填充空间。

萃取的主要步骤

二氧化碳萃取法图示

① 将植物材料放入密闭高压的萃取器内。
② 将气态的二氧化碳加压后转变为超临界流体状态,在这种状态下,被泵入萃取器内。
二氧化碳在转变为超临界流体后,变成具有高度溶解能力的溶剂,因而能够将植物中的精油分子及其他成分溶解到二氧化碳中。
③ 将气液混合状态的二氧化碳输送出萃取容器,恢复到自然压力状态,在分离器中二氧化碳回到气态,通过管道回收可循环利用,而剩下的就是油液状的精油,被收集到容器中。

优点和缺点

超临界萃取过程在32~38℃之间的温度下运行(而蒸汽蒸馏法要在60~100℃之间的温度下运行),精油成分不会因高温而改变。

虽然用到二氧化碳作为溶剂,但完全没有溶剂残留问题。
用二氧化碳萃取法萃取的精油,化学成分更接近于原始植物,因为它包含更广泛的植物成分,包括一些大分子活性成分,通常比蒸汽蒸馏法能获取更多的有效成分和香味。
萃取的全过程都在一个密闭的反应炉中进行,所需时间非常短,只需要几分钟即可,而蒸汽蒸馏法最少需要1个小时。
有些重要成分无法获得,比如母菊天蓝烃,是德国洋甘菊、西洋蓍草中原本不含,需经水蒸馏过程才会转化出的成分,这是二氧化碳萃取法无法获得的。
二氧化碳萃取法特别适合用于萃取对热敏感的花香类精油(如茉莉),以及希望获得大分子成分的树脂类精油(如乳香)

二氧化碳萃取法的仪器和设备非常复杂且昂贵,因此萃取精油的技术门槛较高,消耗的能源多,精油的价格也相对更贵。

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