Обладнання для екстракції олії пачулі: безпосередня парова дистиляція при низькому тиску

Обладнання для екстракції олії пачулі: безпосередня парова дистиляція при низькому тиску

1. Чому пачулі не можна поспішати з отриманням олії

Пачулі (Pogostemon cablin) вирощують переважно задля цінної ефірної олії, яку одержують дистиляцією з листя й м’яких гілочок рослини. Олія містить переважно важкі сесквітерпени — з високою температурою кипіння й низькою леткістю, — тому парі потрібно повільно виносити їх протягом тривалого періоду дистиляції.

Сушена трава пачулі — листя й м’які гілочки. Тверді зрілі стебла майже не містять олії й видаляються до завантаження.

У науково-технічній літературі, доступній загалу, щодо пачулі послідовно зазначають чотири положення:

1. Спочатку — сушка. Траву сушать протягом кількох днів до вологості 15–20 %; суха трава становить приблизно одну п’яту від маси свіжої. Стеблові частини зрілої рослини, що мають тверду структуру, майже не містять олії й повинні бути видалені — вони лише збільшують витрати пари й знижують вихід.
2. Дистиляція триває 6–8 годин. Вихід олії поступово зростає з часом і досягає максимуму між шостою та восьмою годиною.
3. Вихід становить 2,0–2,5 %. Один тонна повітряно-сухої трави зазвичай дає 20–25 кг пачулієвої олії.
4. Якість формується пізніше. Пачуліловий спирт — ключовий компонент, для якого загальноприйнятий специфікаційний діапазон становить 25–30 % — досягає оптимальної концентрації лише приблизно на четвертій годині дистиляції.

Китайське дослідження, присвячене дистиляції пачулі з поділом за часом, підтверджує цей висновок із ще більшою точністю. Виміряні темпи добування олії протягом інтервалів 0–10, 10–30, 30–60 та 60–360 хвилин становили відповідно 0,14 %, 0,18 %, 0,20 % та 0,57 %.

Перша година — це період розігріву. Реальне виробництво починається пізніше.

Практичний висновок: ви не можете збільшити вихід пачулі, інтенсивніше нагріваючи на початку. Якщо пару витрачають протягом першої години, то решту п’яти–семи годин процес проходить у режимі нестачі пари, «хвіст» дистиляції виявляється розтягнутим, а загальний вихід знижується. Пачулі потрібен низький тиск, стабільна подача пари та тривалий, рівномірний паровий живлення.

2. Чому пряма парова дистиляція при низькому тиску

2.1 Пряма пара: відокремлення генерації пари від перегінного куба

Парова дистиляція здійснюється одним із двох способів:

• Водно-парова дистиляція — вода кип’ятиться всередині перегінного куба. Пара утворюється безпосередньо в посудині й піднімається крізь рослинну сировину, що лежить на решітці.
• Пряма парова дистиляція — пара утворюється в окремому котлі поза перегінним кубом та подається прямо в шар матеріалу . Трава ніколи не перебуває у воді.

Для тривалого процесу з високим обсягом, наприклад, при дистиляції пачулі, пряма пара забезпечує два вирішальні переваги:

По-перше, контрольований ввід тепла. Коли пара генерується всередині куба, продуктивність залежить від потужності нагріву та рівня води — зміна завантаження шару призводить до зміни швидкості пароутворення. Зовнішньо генерована пара відокремлює процес генерації від процесу дистиляції: тиск і витрата пари можуть бути задані незалежно, тому крива відновлення тривалістю 6–8 годин залишається відтворюваною від партії до партії.

По-друге, відсутність підпалювання та замочування. Матеріал, що тримається у воді під дією тепла впродовж восьми годин, може клейстеризуватися й утворювати корку, а деякі водорозчинні фракції та естери змінюються під тривалим термічним навантаженням. При використанні прямої пари шар контактує лише з парою — а відпрацьована трава виводиться сухішою.

2.2 Низький тиск: повільніше, але з певною метою

Якщо запускати пряму пару під високим тиском, виникають три проблеми:

• Прорив шару. Висока швидкість пари очищає та піднімає шар матеріалу. Дрібні частинки потрапляють у конденсатор — у найкращому випадку забиваючи трубки, у найгіршому — забруднюючи олію.
• Місцеве перегрівання. Занадто велика кількість тепла за одиницю часу підвищує температуру матеріалу швидше, ніж олія може бути виведена, що пошкоджує термолабільні ароматичні сполуки ще до їх екстракції.
• Крива, яка зникає після першої години. Різке початкове виділення, а потім поступове зменшення результатів — і важкі фракції, які вам насправді потрібні, залишаються в посудині, коли процес припиняють.

Пара низького тиску діє навпаки. Низький тиск і стабільна швидкість потоку забезпечують проникнення пари крізь шар матеріалу замість його руйнування. Основний принцип парової дистиляції полягає в тому, що пара співпереносить леткі сполуки, точка кипіння яких значно вища за точку кипіння води; те, що визначає екстракцію, — це ступінь контакту між парою та матеріалом і тривалість цього контакту — а не величина тиску.

Для пачулі карта низького тиску з прямим паром точно відповідає профілю одержання олії: ніжне видалення легких фракцій на початку, тривала екстракція важких сесквітерпенів пізніше, менш крутіший графік, вищий вихід олії та повніша олія, яка не має плоского запаху.

2.3 Опорні дані щодо процесу

3. З чого складається установка для дистиляції пачулі

Комплект для екстракції ефірних олій Ruiyuan у конфігурації з прямим паром зазвичай складається з таких блоків:

1. Дистиляційний посуд

Вертикальний герметичний посуд із нержавіючої сталі з внутрішньою перфорованою плитою, що відокремлює шар сировини від шляху руху пари, тому шар ніколи не знаходиться у рідині. Швидко відкриваний люк і вибухозахисне оглядове скло для завантаження, видалення залишків та огляду шару.

2. Блок генерації пари та регулювання тиску

Генерує насичену пару низького тиску поза посудом і рівномірно подає її в шар знизу. Регульовані тиск і витрата пари є єдиним найважливішим параметром керування для вирівнювання кривої видобутку.

3. Ефективна конденсаційна система

Двопрохідний трубчасто-оболонковий конденсатор із достатньою площею теплообміну для швидкої конденсації без витоку пари. Резервуар для циркуляційної охолоджувальної води — постійне підключення до водопроводу не потрібне.

4. Автоматичний сепаратор олії та води

Візуальна скляна колонка розділяє олію від дистиляту за різницею густини, з окремими кранами для спуску олії й води. Безперервне розділення, мінімальний час простою, низькі втрати олії.

5. Система керування на основі ПЛК

Точне регулювання температури з захистом від перевищення температури та недостатнього рівня води. Параметри процесу можна реєструвати, що спрощує порівняння різних сировинних матеріалів і партій.

6. Санітарні трубопроводи й каркас

Повністю герметичні санітарні трубопроводи без протікань і витоку ароматів. Цільний каркас; колісця — за бажанням.

4. Технічні характеристики

5. Що забезпечує ця конфігурація

Відтворюваний вихід. Пар зовнішнього джерела, що регулюється, усуває варіації між партіями, спричинені зміною навантаження на шар, тож крива відновлення тривалістю 6–8 годин залишається стабільною.

Збереження аромату. Екстракція при низькій температурі протягом усього процесу, без сухого смаження сировини. Втрати сесквітерпенів та естерів мінімізовані, а важка «хвостова» фракція повністю відновлюється — отримують більш повноцінну олію без «плоского» відтінку.

Без «хвостового» затягування. Пар низького тиску й постійної витрати спеціально розрахований для годин з другої по восьму, щоб уникнути втрат продуктивності, які виникають після першої години, коли споживання пари найвище.

Просте керування. Керування за допомогою ПЛК із захисними блокуваннями. Оператори стають продуктивними після короткого навчання, і немає потреби в спеціалісті для нагляду за процесом.

Один завод — багато культур. Той самий комплект обладнання обробляє троянду, лаванду, розмарин, лемонграс, літсею кубебу, цитрусову шкірку, агарове дерево та сандалове дерево — як квіткові, так і трав’яні, деревні та шкіркові матеріали — із легкою очисткою між замінами та без перенесення аромату.

6. Від пілотної установки об’ємом 10 л до промислового масштабу

Найбільшим ризиком у проекті з ефірних олій є закупівля обладнання великої потужності до того, як процес буде доведений. Наш шлях поставки його усуває:

1. Тестовий вибірка — надішліть 3–5 кг сухої сировини; ми проводимо повну дистиляційну криву на пілотній установці й надаємо дані про вихід за часовою сегментацією.
2. Калібрування процесу — на основі вмісту вологи, щільності завантаження та цільових сполук ми визначаємо тиск пари, тривалість дистиляції та схему збирання фракцій.
3. Розміри — від пілотних установок об’ємом 10 л до повних промислових ліній, підібраних за об’ємом посудин, площею конденсатора та потужністю парогенератора відповідно до вашого добового обсягу переробки.
4. Пусконалагоджувальні роботи та навчання — пусконалагоджувальні роботи на місці, фіксація параметрів та навчання операторів.

7. Питання та відповіді

Чи справді пачулі потрібно 6–8 годин?

Так. Олія переважно складається з важких сесквітерпенів. Опубліковані дані щодо виходу досягають піку між 6 та 8 годинами, а вміст пачулі-алкоголю досягає оптимального рівня лише приблизно на четвертій годині. Скорочення тривалості процесу призводить до втрати саме тієї фракції, яка має найвищу цінність. Єдиний параметр, який можна регулювати, — це ефективність пари: правильний тиск і швидкість потоку дозволяють збільшити вихід у межах того самого часового вікна.

Чи призведе прямий паровий потік до руйнування шару сировини й забивання конденсатора?

Саме тому використовують низький тиск. За низького тиску й помірної швидкості пара проникає крізь шар сировини, а не вдаряє по ньому. У поєднанні з перфорованою плитою й відповідною щільністю шару сировини шар залишається стабільним, а дрібні частинки — у посудині.

Наскільки жорсткі вимоги до вологості?

Рекомендуємо сушити сировину до вологості 15–20 % (співвідношення сухої маси до свіжої маси приблизно 1:5). Більш волога сировина споживає більше тепла від пари й подовжує тривалість процесу; тверді зрілі стебла містять дуже мало олії й мають бути видалені перед завантаженням.

Олія виходить замутненою — що робити?

Відокремити залишкову воду в масло-водяному сепараторі, потім просушити безводним натрій сульфатом (приблизно 40 г/л) і профільтрувати для отримання прозорої олії. Зберігати в темному місці, у герметично закритій ємності, яка заповнена майже до країв.

8. Про Ruiyuan

Shanghai Ruiyuan Machinery Co., Ltd. спеціалізується на технологіях дистиляції та екстракції. Наш асортимент продукції охоплює установки для добування ефірних олій, обладнання для екстракції / концентрування / очищення / розділення, системи випарювання та кристалізації, обладнання для ферментації, лінії стерилізації, спрей-сушарки та пілотні лінії виробництва харчових продуктів і напоїв. Ми обслуговуємо університетські лабораторії, плантації ароматичних рослин, компанії з виробництва смакових і ароматичних речовин, а також виробників рослинних екстрактів.

Shanghai Ruiyuan Machinery Co., Ltd.

Адреса: вул. Цінлін, № 168, район Фенсінь, Шанхай, Китай

Контакт: пан Чжан

Тел.: +86 136 0188 4162

Електронна пошта: [email protected]

Вебсайт: www.ruiyua nextraction.com