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萃取物在多孔顆粒中的包裹的制作方法

文檔序號:11784757閱讀:277來源:國知局
萃取物在多孔顆粒中的包裹的制作方法與工藝
相關申請的交叉參考本申請要求2011年4月22日提交的臨時申請系列No.61/478,261的優(yōu)先權,通過引用將其公開內容并入本文中。發(fā)明領域本發(fā)明涉及用于回收萃取過程中產生的萃取物的方法,特別是從超臨界流體萃取過程中回收。特別地,本發(fā)明涉及其中通過將萃取物沉積在多孔顆粒的孔內來回收萃取過程(如超臨界流體萃取過程)的萃取物,特別是揮發(fā)性萃取物,并且常常是可攝取的萃取物的方法。在許多情況中,所得到的多孔顆粒適于直接用作食品添加劑(如,香精或食用香料),或作為營養(yǎng)食品。背景萃取是廣泛用于從固體或液體中選擇性地取出一種材料的單元操作。使用有機溶劑從天然產物萃取香精和芳香組分是一個常見的實例。超臨界流體萃取(SFE)是使用超臨界流體從固體或液體中選擇性地萃取一種材料的另一種萃取方法。超臨界流體在常壓條件下是液體或氣體,但高于其臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)(稱為超臨界流體區(qū))時作為單一的均勻的流體相存在。如本文中所用的,短語“超臨界流體”可以是純物質或兩種或更多種物質的混合物。超臨界流體具有效果顯著的溶解物質的能力。超臨界流體在萃取過程中選擇性溶解物質的能力受到進行萃取的超臨界區(qū)內的壓力和溫度的特定條件以及靶向萃取劑的特定物理和化學特性的影響。實際上,這種溶解性對適度的溫度和壓力變化的敏感性使得對作為分離工具的SFE的興趣有所增加。對SFE的興趣有所增加的另一個方面是通過選擇具有適當的臨界溫度(Tc)的超臨界溶劑,可以在相對低的溫度下進行萃取過程,因此最小化并且可能避免熱敏性化合物的變性或分解以及揮發(fā)性組分的損失。因此,超臨界流體萃取是一種已經獲得肯定的用于萃取天然產物(特別是用作食品添加劑或作為營養(yǎng)食品的產物)的技術。SFE的過程通常由兩個基本的步驟組成:從物質中萃取組分(萃取物)以及從超臨界流體中分離萃取物。一般來說,將用于萃取過程的物質放入萃取容器中,并且與處于超臨界流體區(qū)內特定壓力和溫度條件下的超臨界流體接觸。對于固體物質,萃取通常分批進行;對于液體物質,萃取也可以分批進行,但還是可以連續(xù)進行。萃取后,使現在含有從所述物質中萃取出來的材料(萃取物)的超臨界流體通過分離器,并且通過降低壓力和/或改變溫度,降低了流體將萃取物保持在溶液中的能力并且發(fā)生了萃取流體和萃取物之間的分離。因此,在許多情況中,為了從通常保持在液態(tài)的萃取的產物中分離出氣態(tài),進行了用于萃取的所有流體的膨脹。由于從萃取的材料(萃取物)除去基本上全部的萃取流體的能力,SFE常常是使用有機溶劑的液體萃取的優(yōu)選替換方案,特別是在用于回收打算用于食品或營養(yǎng)食品中的產物的應用中。溶劑萃取,包括超臨界流體萃取,已經用于從天然來源(如,植物和動物組織(植物材料和動物材料))回收各種可攝取的組分,包括芳香物、香精、維生素、抗氧化劑、咖啡因、脂質等。如整個說明書和權利要求中所用的,植物材料和動物材料包括通過植物或動物來源直接或間接產生的或從植物或動物來源直接或間接回收的任何材料。這樣的植物材料可包括作為非限制性實例的種子、葉子、根、樹皮和果實,未加工的和以任何方式加工的,以及源自這些材料的材料,如食用油和其他副產物。以相似的方式,動物材料包括作為非限制性實例的組織,包括器官,和骨骼成分,未加工的和以任何方式加工的,以及源自這些材料的材料,如食用油和其他副產物。使用這樣的萃取方法(包括超臨界流體萃取)的潛在問題是需要萃取后的加工來回收萃取物以及通過隨后的萃取物貯存和操作呈現的復雜問題。對于敏感的香精揮發(fā)物和生物活性化合物,這樣的加工以及隨后的貯存和操作常常引起萃取物在萃取后的分解。實際上,揮發(fā)性萃取物的回收和貯存穩(wěn)定性具有特定的問題。揮發(fā)性萃取物是很可能蒸發(fā)(由于高揮發(fā)性)或變質(常常是由于其易于氧化或易受甚至更小的溫度變化的影響)的萃取物,由于運輸過程或庫存期間花費的時間,這些情況發(fā)生在短于使用前時間的時間段內。Raventos等在2002年(M.Raventos等,ApplicationandPossibilitiesofSupercriticalCO2ExtractioninFoodProcessingIndustry:AnOverview(超臨界CO2萃取在食品加工工業(yè)中的應用和可能性:綜述),FoodSciTechInt.Vol.8(5)(2002)269-284)已經描述了在食品加工工業(yè)中使用超臨界二氧化碳萃取的一般程序,在此將該篇文獻的全部內容通過引用并入本文中。美國專利4,198,432描述了使用超臨界流體萃取從天然香辛料(如,黑胡椒、丁香、肉桂和香草)中萃取香精和芳香組分。美國專利4,640,841描述了使用超臨界二氧化碳萃取潛在的苦味樹脂的方法,在罐中的吸收劑(如,斑脫土)上吸收萃取的樹脂并且從罐中取出飽和的吸收劑。美國專利5,961,835描述了一種方法,其中將待分離的物質首先與萃取器中的超臨界流體接觸,此后使離開萃取器的含有化合物的超臨界流體接受納濾,用于回收含有輕化合物的滲透流和含有較重化合物的截留流。美國專利6,506,304描述了用于從含有超臨界流體和溶質(萃取物)的混合物中回收超臨界流體的方法,其包括將混合物在超臨界流體臨界區(qū)內的并且接近超臨界流體的臨界點的溫度和壓力下與分子篩膜接觸,使得產生富含超臨界流體的滲透物和在超臨界流體中具有富集濃度的溶質的截留物。Sanganwar,GaneshP.和Gupta,RamB.,“Dissolution-Rateenhancementoffenofibratebyadsorptionontosilicausingsupercriticalcarbondioxide(通過使用超臨界二氧化碳吸附至二氧化硅上增強非諾貝特的溶解速率)”InternationalJournalofPharmaceutics,Vol.360(2008),pp.213-218描述了使用超臨界萃取作為將水溶性差的藥物(即,非諾貝特)負載(即,吸附)至高表面積載體(即,無孔石英玻璃)上的一種方式。通過使用超臨界萃取作為溶解藥物的方式,避免了終產物中由殘留的萃取劑污染引起的問題。最后,2010年3月12日提交的發(fā)明名稱為用于調味產品的抗結劑(Anti-CakingAgentforFlavoredProducts)的未決美國專利申請系列號12/723,100描述了在食品調味方法中使用中孔性二氧化硅,其中將調味劑裝載在二氧化硅顆粒的孔中。通過引用將該申請的全部公開內容并入本文中。本發(fā)明涉及一種回收產生自萃取過程(特別是超臨界流體萃取過程)的萃取物,特別是揮發(fā)性萃取物,并且尤其是可攝取的萃取物,并且用于生產適宜直接用作食品添加劑或用作營養(yǎng)食品的產品的改良方法,所述食品添加劑如調味劑、風味增強劑、味道增強劑、芳香物質、香味增強劑或另一種功能性成分。該方法還改善了萃取物的保持力和完整性。這種結果對于揮發(fā)性萃取物尤為重要。發(fā)明簡述本發(fā)明提供了一種用于從萃取流體和萃取物的混合物中回收萃取物(特別是揮發(fā)性萃取物)的改進方法,其包括:a.將萃取流體和萃取物的混合物與包含體積(containedvolume)的適用于人食用的多孔顆粒接觸,該多孔顆粒具有大小允許萃取流體和萃取物的混合物擴散至多孔顆粒內的孔,和b.改變萃取流體的特性,使得萃取物沉積在多孔顆粒的孔內。該方法特別地發(fā)現了在回收揮發(fā)性萃取物和可攝取萃取物中的效用。在特別有用的實施方案中,本發(fā)明提供了一種用于從萃取流體和揮發(fā)性萃取物的混合物中回收發(fā)揮性萃取物的方法,其中在升高的壓力下從超臨界流體萃取回收混合物,該方法包括:a.將萃取流體和揮發(fā)性萃取物的混合物與包含體積的適用于人食用的多孔顆粒接觸,該多孔顆粒具有大小允許萃取流體和萃取物的混合物擴散至多孔顆粒內的孔,和b.改變萃取流體和揮發(fā)性萃取物的混合物的特性,使得揮發(fā)性萃取物沉積在多孔顆粒的孔內,與氣態(tài)萃取流體分離;c.將氣態(tài)萃取流體與多孔顆粒分離,和d.從包含體積除去含有沉積的揮發(fā)性萃取物的多孔顆粒。之前的方法發(fā)現了在可攝取萃取物的回收中的特別效用。本發(fā)明還涉及作為各種方法產物的含有在顆??變炔东@的萃取物的多孔顆粒。附圖簡述圖1是以下進一步詳述的本發(fā)明方法的示意性流程圖。圖2是以下進一步詳述的本發(fā)明方法的另一個示意性流程圖。圖3是結合實施例3和4使用的實驗性超臨界二氧化碳萃取程序的示意性流程圖。圖4是結合實施例3使用的實驗性超臨界二氧化碳萃取程序的示意性流程圖。圖5是結合實施例3和4使用的實驗性超臨界二氧化碳萃取程序的示意性流程圖。圖6是結合實施例3和4使用的實驗性超臨界二氧化碳萃取程序的示意性流程圖。發(fā)明詳述從天然來源(如,植物、海洋來源和動物組織)使用流體萃取來回收揮發(fā)性組分已經變得普遍,所述揮發(fā)性組分包括揮發(fā)性可攝取的組分,如芳香物質、香精、香味增強劑、芳香增強劑、味道增強劑、抗氧化劑、維生素、生物活性劑、功能性成分、營養(yǎng)食品、植物化學物質、促味劑和天然色素等。可攝取的萃取物或組分是一種可以安全地被動物(包括人)攝取的物質。在味道、健康和化學組成方面被認為是無害的流體特別適宜用作結合本發(fā)明的萃取劑。可能的萃取流體的非窮舉性列表包括二氧化碳、水、乙烷、丙烷、一氧化二氮、乙烯、三氟甲烷和四氟乙烷。二氧化碳是精選的流體,因為已知其缺少毒性、低爆炸風險、低成本的隨時可用性以及在其超臨界狀態(tài)下的高溶解能力。本發(fā)明還包括使用相容性助溶劑(也稱為夾帶劑),如水、乙醇和丙二醇,用于提高所需萃取物在萃取流體中并且特別是在超臨界萃取流體中的溶解性(例如,用于增強選擇性)。同樣,應當使用關于味道、健康和化學組成被認為是無害的助溶劑。超臨界流體,特別地,任選在與以上列舉的助溶劑或夾帶劑的混合物中,通常具有從各種物質中萃取出所需組分的能力,所述各種物質常常是天然組合物,如植物材料、海洋來源和動物組織,同時限制或避免作為萃取結果的萃取物的任何化學變化。這對于揮發(fā)性萃取物和可攝取萃取物特別有利。二氧化碳的臨界點是304.7°K(約31℃)下7.38MPa。在結合本發(fā)明的超臨界流體條件下進行萃取時,關于適用于萃取方法中的其他流體的臨界點的相應信息可以容易地從科學文獻中確定。如所述的,二氧化碳是精選的流體,并且用二氧化碳進行的SFE通常在其Pc和35MPa之間的壓力以及在其Tc和120℃之間的溫度下進行。使用在高于10MPa壓力下運行的超臨界流體萃取的萃取過程是典型的。在其最寬的方面中,本發(fā)明不受萃取過程自身性質的限制。相反,萃取過程簡單地構成了通過其產生萃取流體和萃取物的混合物的方法。因此,在其最寬的方面中,本發(fā)明不限于用于進行流體萃取(包括超臨界流體萃取)的任何特定的裝置或任何特定的程序,其可以以任何方便的可接受的方式分批或連續(xù)進行。但是,超臨界萃取的時候,特別地,結合本發(fā)明的其他方法特征使用超臨界萃取,是特別有利的;因為超臨界萃取的方法在最初從天然來源分離萃取物和隨后在多孔顆粒的孔內回收萃取物之間呈現出一種獨特的整合,下文中將更詳細地描述。在超臨界萃取的內容中,特別地,例如,美國專利7,648,635描述了用于進行超臨界流體萃取的方法和相關設備,通過引用將其完整內容并入本文中。在分批系統中,可以將待接受萃取和萃取流體的物質簡單地加入萃取器中,即,常常是高壓容器,任選配備有一些用于攪拌其內含物的裝置,并且使混合物在萃取流體(如,超臨界流體)中達到萃取過的材料(萃取物)的平衡水平。對于固體物質,通常通過搗碎、碾磨、刨片或其他方便的減小大小的技術將材料轉化成可萃取形式。然后,將帶有萃取物的萃取流體與接受萃取剩余的物質分離。在連續(xù)萃取方法中,將萃取流體以逆流或順流方式通過接觸待處理的液體物質。如本領域技術人員將理解的,如果用于進行任何特定物質的萃取(特別是超臨界流體萃取)的壓力、溫度和停留時間是未知的,則可以通過常規(guī)實驗容易地確定。與進行萃取過程的壓力和溫度相同,如果萃取流體和待處理物質之間的處理比例也是未知的,也可以通過常規(guī)實驗來確定。如本領域技術人員所知的,作為最小化揮發(fā)性萃取物(包括潛在的熱敏感性萃取物)的任何損耗或分解的一種方式,在較低溫度下進行萃取常常是優(yōu)選的。因此,許多萃取可以在30℃至100℃之間,并且常常在40℃至60℃之間進行。再者,在其最寬的方面中,本發(fā)明不限于用于進行初始萃取的任何特定程序,包括超臨界流體萃取,其可以以任何方便的且可接受的方式分批或連續(xù)進行。在初始萃取(如,超臨界流體萃取)之后,最后將萃取流體和萃取物(如,揮發(fā)性萃取物,并且特別是可攝取萃取物)的混合物與適用于人食用(即,適用于攝取)的多孔顆粒接觸。通常,多孔顆粒保持在密閉的柱子或容器,如罐或可以承受攜帶萃取物的流體的條件(例如,特定的溫度和壓力)的其他容器中。在超臨界流體萃取的情況中,萃取流體和萃取物的混合物通常將在高于大氣壓下,即,在升高的壓力下。通常,多孔顆粒是均勻的多孔顆粒。特別合適的是具有基本上均一的孔直徑的多孔硅石(二氧化硅)。這些顆粒適于被動物(特別是人)攝取。一種合適的顆粒類別具有一致大小的孔的高階六角形中結構,所述孔具有基本上均一的直徑。當在透射電子顯微鏡(TEM)下觀察中孔性顆粒時,高階的孔中結構是明顯的。本領域技術人員將理解這些是一類可以用于實施本發(fā)明方法的多孔硅石顆粒,而本發(fā)明不僅僅限于滿足這些特征的多孔硅石顆粒。如本領域技術人員所認識到的,可以通過各種技術來制得具有基本上均一的孔直徑的多孔硅石(二氧化硅)顆粒,并且本發(fā)明不依賴于使用任何特定的方法。例如,可以通過酸催化的縮合反應來形成一類合適的顆粒,所述反應包括模板劑(templatingagent),通常是表面活性試劑或表面活性劑。在一種合適的方法中,特別地,將原硅酸四乙酯(TEOS)和乙醇的酸性(例如,無機酸)溶液與含有乙醇、水和模板劑(如,兩性表面活性劑)的模板溶液混合,并且將混合的混合物邊攪拌邊加熱。合適的兩性表面活性劑的一個實例是非離子三嵌段共聚物,其由兩側為聚乙二醇的兩個親水鏈的聚氧丙烯的中心疏水鏈組成。合適的兩性表面活性劑有時候也稱為泊洛沙姆,并且依據商品名Pluronics可獲得。Pluronics的分子結構通常為EOnPOmEOn,EO表示環(huán)氧乙烷單體單位,PO表示環(huán)氧丙烷單體單位,n表示EO單體單位的平均數,m表示PO單體單位的平均數。對于PluronicP104,例如,n=27和m=61,并且平均分子量(MW)為5900g/mol。對于PluronicF127,例如,n=65.2和m=200.4,并且平均分子量(MW)為12600g/mol。隨著攪拌和加熱TEOS和模板劑的混合物,表面活性劑形成高階膠束,其在最后步驟中除去表面活性劑時,最終留下二氧化硅基質內的多孔結構。在一種方法中,在攪拌和加熱后,TEOS/表面活性劑混合物在烤箱內的高溫下(在一個實施方案中,在高于250℃的溫度下)霧化,以產生粉末。然后粉末在非常高的溫度下(在一個實施方案中,在高于600℃的溫度下)在烤箱中煅燒,直至完全形成聚合物基質,并且除去表面活性劑和任何剩余的溶劑,留下包含具有高階內部孔結構的離散的、大致球形的二氧化硅顆粒的粉末。均勻的多孔的、大致球形的硅石顆粒代表了一類特別有用的用于根據本發(fā)明的萃取物回收情況中的多孔硅石顆粒,特別是根據本發(fā)明從超臨界萃取過程中回收萃取物。這樣的大致球形的顆粒的完整性使得它們尤其適用于超臨界萃取中遇到的處理中遇到的高壓和大的壓力變化。可以根據外徑將用于本發(fā)明中的多孔顆粒分離/歸類。可以獲得顆粒大小范圍在3至50微米直徑,通常3至20微米,并且常常為3至5微米直徑,并且具有小于500納米的孔徑大小,通常小于100納米,并且在本發(fā)明中尤其有用的顆粒,尤其是形狀基本上為球形的顆粒。特別合適的顆粒是具有高階的并且范圍在1納米至100納米,如1至50納米,常常為2至25納米,并且通常為約2納米至12納米之間的基本上均一的孔徑大小的那些。合適的顆粒的多孔性通常將具有至少200m2/gm,更常見至少300m2/gm,通常至少500m2/gm,常常至少600m2/gm,并且特別有用的是具有至少1000m2/gm并且高達1,400m2/gm的表面積(BET表面積)和更高的孔表面積的顆粒。在以下的實施例3和4中,使用了模板中孔性硅石基質,其中隨機選定的樣品的分析呈現出230至430m2/gm范圍內的BET表面積。使用以上具體描述的處理和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為模板劑,可以生產具有基本上均一的約3納米的孔直徑的中孔性顆粒??梢允褂冒琍luronicP104的模板劑,將聚丙二醇加入膠束的核心來生產具有基本上均一的約10.5納米的孔直徑的中孔性顆粒。在優(yōu)選的實施方案中,在合成中,對于每克P104,加入約0.18克聚丙二醇(PPG)膨脹劑。不同的模板劑可以用來生產具有其他基本上均一的孔徑大小的顆粒。關于潛在地適宜用作結合本發(fā)明的可攝取多孔顆粒的多孔硅石顆粒的制備的更多詳細內容,請參見美國專利Nos.5,858,457;6,334,988;6,387,453(RE41,612);6,638,885;7,338,982和7,405,315,以及未決的美國專利申請系列號12/723,100,作為美國公開專利申請No.2011-0223297公開,按引用將其全部完整內容并入本文中。盡管如此,如之前所述的,本發(fā)明不限于這些方法,而是可以利用適用于生產多孔顆粒的任何方法,尤其是具有基本上均一的多孔性的多孔硅石顆粒并且尤其是基本上是球形顆粒。無論如何,多孔可攝取顆粒具有大小足夠允許萃取流體和萃取物的混合物通過其體積迅速擴散的孔。這樣,多孔顆粒的孔充滿了萃取流體和萃取物的混合物。為了在多孔可攝取顆粒中沉積和保持萃取物,改變性質,如萃取流體和萃取物的混合物的溫度和/或壓力。例如,當萃取過程使用超臨界流體萃取方法時,從萃取回收的萃取混合物將在升高的壓力下,雖然常常在亞臨界值。通常,控制萃取流體和萃取物的混合物的性質,即,溫度和壓力,使得混合物保持在液態(tài),至少持續(xù)至混合物接觸多孔顆粒并且滲透顆粒的多孔性。最后,降低萃取流體的壓力,或同時改變萃取流體的溫度和壓力,以促進萃取物在多孔可攝取顆粒的孔內沉積以及從一些并且優(yōu)選全部的萃取流體中分離出顆粒。例如,在使用超臨界流體萃取作為萃取方法的情況中,萃取流體性質的變化引起或促進萃取物從流體中分離出來,例如,沉淀,并沉積在多孔顆粒的孔內。在含有萃取物的流體已經滲透多孔顆粒的孔后可以進行萃取流體或萃取溶劑和萃取物(常常也稱為溶質)之間的相分離,并且因此在壓力容器中的包含體積的多孔顆粒內進行(即,在回收容器自身的包含體積內)。特別地,通過改變萃取流體的條件,通過改變性質(例如,由壓力和/或溫度的變化引起的狀態(tài)變化)來降低其溶劑化能力,使得萃取物沉積在可攝取多孔顆粒的孔中并沉積在可攝取多孔顆粒的所有孔中。在其中從超臨界萃取過程回收萃取流體的情況中,優(yōu)選通過將萃取流體的壓力降至其中至少部分流體轉變成氣態(tài)的條件來引起分離。也可以改變溫度,例如,降低或提高,以有助于萃取物沉積在可攝取的多孔顆粒的孔內。在本發(fā)明最寬的方面中,還可以使用溫度變化和/或壓力降低的其他組合,以引起或促進所需的萃取溶劑(可能含有從超臨界流體萃取回收的溶劑)和萃取物之間的分離,例如,相分離。在從超臨界流體萃取方法獲得萃取流體和萃取物的混合物的情況中,從超臨界流體萃取回收的萃取流體產生的氣體,如果不全部是萃取物,則從分離容器(回收溶劑)的包含體積中丟棄一部分,并且在熱交換器中的任何溫度調節(jié)和泵或壓縮機中的壓力提高后,可以以超臨界狀態(tài)重新循環(huán)至萃取器中,用于進一步的萃取中。從分離容器(回收容器)的包含體積中分開地取出現在負荷萃取物的多孔顆粒,并且作為所需的產物回收,即,含有沉積的萃取物的顆粒。已知使用硅石顆粒并且取決于萃取物的性質,含有萃取物的顆粒常常直接適用于人食用。本發(fā)明還考慮了在孔內捕獲萃取物后,在多孔顆粒的外表面上提供一層或多層屏障或涂層。這樣的屏障或涂層可以包括擴散屏障、放入溫熱環(huán)境中時熔化的屏障和在含水或特定的pH環(huán)境中溶解的屏障。熔化屏障特別包括可食蠟或脂質。擴散和溶解屏障可以包括凝膠蛋白、水狀膠體、碳水化合物、淀粉和多糖。通過提供一組具有不同材料制得的、不同厚度、不同擴散或溶解速率或這些組合的顆粒來影響隨后萃取物從顆粒的孔中的釋放或萃取??梢酝ㄟ^已知的技術,如噴霧、噴灑或淘洗,來施加這樣的屏障。這樣的屏障或涂層的應用可以幫助穩(wěn)定和保持多孔顆粒的孔內捕獲的揮發(fā)性萃取物的完整性。圖1說明了本發(fā)明方法的簡化示意性流程圖。將天然材料,如天然香辛料(例如,香草、肉桂、丁香、黑胡椒等)或植物材料(如,橙皮)通過進口1引入萃取容器10中。根據萃取容器10和材料的特定細節(jié),天然材料可以分批或連續(xù)加入。將萃取劑,如超臨界狀態(tài)的干CO2,通過進口2分開引入萃取容器10中。再一次,根據萃取容器10的特定細節(jié),超臨界CO2可以分批或連續(xù)加入。在萃取容器10中,形成萃取流體和萃取物的混合物(由來自天然材料的萃取物(如,揮發(fā)性并且可能的可攝取萃取物,如香精和芳香組分)的選擇性萃取引起的),并且通過出口3取出。用過的天然材料,即,具有降低含量的香精和芳香組分的天然材料,在出口4中從萃取容器10中取出。在一些情況中,希望在萃取流體中包括水或另一種極性助溶劑,以改變萃取流體的極性,并且因此改變從待處理的天然材料回收的萃取物的譜系,并且可能影響根據本發(fā)明的多孔顆粒內的萃取物的沉積。通過用主要的萃取流體包括極性更大的助溶劑,應當能夠增強極性(例如,親水性)萃取物的萃取,包括極性芳香和香精組分,并且還可以影響這些萃取物怎樣沉積至多孔顆粒的孔中和以及沉積在多孔顆粒的全部孔中。偶然地,根據本發(fā)明可以加工的特定植物和動物材料內在地含有殘余水分。通過以允許這些材料在萃取過程中保留其內在水分的方式,將這些材料接受萃取過程,并且特別是超臨界萃取,應當能夠利用材料內在的水分,以促進萃取過程中將更多的所需極性萃取物回收在多孔顆粒內。下文將結合實施例4中的橙子組分的萃取來說明本發(fā)明的這個方面。然后將管道3中的萃取流體和萃取物的混合物通入容器20的包含體積中,其中含有萃取物的混合物滲透容器20中全部容納的均一的多孔顆粒(如均一的多孔硅石)的孔,并且使萃取物最終沉積在多孔顆粒(例如,多孔硅石)的全部孔中??梢詫⒍嗫最w粒,例如,多孔硅石,通過進口5引入容器20中。容器20內的萃取流體和萃取物的混合物的性質以引起或促進萃取物沉積至多孔顆粒(例如,多孔硅石)的全部孔中的方式來改變。此后,將含有萃取物的多孔顆粒(例如,多孔硅石)在出口6中從容器20中取出,與出口7中回收的用過的萃取流體分開。圖2說明了本發(fā)明再另一個實施方案的另一個示意流程圖。在圖2中,將從貯存罐10獲得的萃取流體(如,液體CO2)的來源在冷卻器20中冷卻,在泵30中泵至高于約1000psi的超臨界壓,并且通過進口9引入超臨界萃取容器40中。超臨界萃取容器40之前已經裝滿了天然材料,如橙皮11,從其回收所需的萃取物。或者,超臨界萃取容器40可以裝滿含有所需萃取物的非極性液體,如含有香精組分的油,如用過的食用油。超臨界萃取容器40配備有加熱器45,以允許將容器的內含物維持在合適的溫度下。在容器40內,超臨界CO2萃取流體和天然材料以引起所需的天然材料的各種組分(包括最終所需的一種或多種萃取物)選擇性萃取至萃取流體/容器中的方式接觸。在前壓力閥50的控制下,萃取流體和萃取組分的混合物的壓力部分地降低,以引起或促進萃取組分的第一個級分與剩余的萃取流體和萃取組分的混合物分開。例如,對于這第一個階段,從高于1000psi至約700psi的壓力降低是合適的。在分離器60中將這種萃取組分的第一個級分與混合物分開回收,分離器60也配備有加熱器61,以允許將分離器60的內含物維持在合適的溫度下。因此,萃取組分的第一個級分回收在容器62中。在前壓力閥51的控制下,萃取流體和剩余萃取組分的混合物的壓力進一步降低,例如,降至約350psi,這次在合適的多孔顆粒(如均一的多孔硅石的多孔顆粒)的存在下,以引起或促進所需的萃取物沉積在浸漬器70中的多孔硅石的全部孔內,浸漬器70也配備有加熱器71,以允許浸漬器71的內含物維持在合適的溫度下。因此在容器72中回收含有所需萃取物的多孔顆粒。將現在氣態(tài)的CO2萃取流體通過閥52和導管53排出。通過使萃取物直接從萃取流體沉積至多孔顆粒的孔中實現了幾個優(yōu)勢。例如,使用化合物直接沉積至多孔硅石顆粒中,能夠消除對中間回收和加工步驟的任何需求,這在揮發(fā)性萃取物的情況中,如高揮發(fā)性芳香物質或香精,如熱不穩(wěn)定性或熱敏感性化合物,如特別是容易氧化的化合物等,增強了分離和回收的萃取物的整體回收和品質。此外,可以以最大化所需萃取物的回收和優(yōu)化其隨后的用途(如,作為香味來源的用途,如作為食品添加劑的用途,如作為調味料的用途,如作為香味增強劑的用途,如作為味道增強劑的用途,或作為另一種功能性成分(如,營養(yǎng)食品)的用途)的方式來定制多孔顆粒的性質。如上所述,通過隨后用捕獲的萃取物覆蓋多孔顆粒,捕獲的揮發(fā)性萃取物的穩(wěn)定性和完整性可以保持更長的時間。對于最好的結果,萃取物自身或結合其他載體流體或溶劑(包括萃取流體),應當呈現出多孔顆粒(如多孔硅石顆粒)表面的潤濕或部分潤濕,以促進萃取流體和萃取物的混合物滲透多孔顆粒的多孔性,尤其是多孔硅石顆粒。將一滴萃取物或混合物施加于由構成多孔顆粒的相同材料制得的水平平面時,萃取物或含有萃取物的混合物呈現出所需的潤濕行為,并且液滴呈現出小于90°的接觸角。盡管如此,本發(fā)明不僅僅限于呈現出潤濕行為的萃取物和萃取物混合物的捕獲,因為萃取流體,特別是從超臨界流體萃取過程回收的萃取流體,將即使非潤濕的萃取物引入多孔顆粒的孔中,并且這些萃取流體的狀態(tài)變化(例如,液體至氣體)使萃取物直接沉積在顆粒的孔內。然后可以將負載萃取物的顆粒,任選覆蓋的,用于各種產品中,包括結合食品,包括飲料,以及結合營養(yǎng)產品,只受萃取物自身用途的限制。本發(fā)明的優(yōu)勢包括萃取材料在最終產品中提高的穩(wěn)定性,特別是提高了揮發(fā)性萃取物的功能特性的保持力;最終產品提高的貨架期(防止萃取材料降解或揮發(fā));萃取材料更容易摻入最終產品中,以及對于更健康的食品和飲料選擇以及健康和良好身體的貢獻,提供了改進的產品。在特定的實施方案中,本發(fā)明涉及1.用于從萃取流體和萃取物的混合物中回收萃取物的方法,其包括:a.將所述萃取流體和萃取物的混合物與包含體積的適用于人食用的多孔顆粒接觸,該多孔顆粒具有大小允許萃取流體和萃取物的混合物擴散至多孔顆粒內的孔,和b.改變萃取流體的特性,使得萃取物沉積在多孔顆粒的孔內。2.實施方案1的用于從萃取流體和萃取物的混合物中回收萃取物的方法,其中在升高的壓力下從超臨界流體萃取過程中回收混合物,其包括:a.將升高壓力的萃取流體和萃取物的混合物與包含體積的適用于人食用的多孔顆粒接觸,該多孔顆粒具有大小允許萃取流體和萃取物的混合物擴散至多孔顆粒內的孔;b.改變萃取流體和萃取物的混合物的特性,使得萃取物沉積在多孔顆粒的孔內,與氣態(tài)萃取流體分離;c.將氣態(tài)萃取流體與多孔顆粒分離,和d.除去含有沉積萃取物體積的多孔顆粒。3.實施方案1或2的方法,其中所述改變萃取流體和萃取物的混合物的特性包括降低混合物的壓力。4.實施方案1、2或3的方法,其中萃取物是揮發(fā)性萃取物。5.實施方案1、2、3或4的方法,其中揮發(fā)性萃取物也是可攝取的萃取物,并且含有該萃取物的多孔顆粒適用于人食用。6.實施方案1、2、3、4或5的方法,其中多孔顆粒是多孔硅石顆粒。7.實施方案1、2、3、4、5或6的方法,其中萃取物選自芳香物質、香精、香味增強劑、芳香增強劑、味道增強劑、抗氧化劑、維生素、生物活性劑、功能性成分、營養(yǎng)食品、植物化學物質、促味劑和天然色素。8.實施方案1、2、3、4、5、6或7的方法,其中萃取流體是二氧化碳。9.用于從植物材料或動物材料中回收萃取物的方法,其包括:(1)使用萃取流體進行植物材料或動物材料的萃取,以產生與萃取流體相混合的萃取物;(2)將萃取流體和萃取物的混合物與包含體積的適用于人食用的多孔顆粒接觸,該多孔顆粒具有大小允許萃取流體和萃取物的混合物擴散至多孔顆粒內的孔,和(3)改變萃取流體的特性,使得萃取物沉積在多孔顆粒的孔內。10.實施方案9的方法,其中萃取是超臨界流體萃取。11.實施方案9或10的方法,其中萃取流體是超臨界二氧化碳。12.實施方案9、10或11的方法,其中多孔顆粒是多孔硅石顆粒。13.實施方案9、10、11或12的方法,其中萃取物選自芳香物質、香精、香味增強劑、芳香增強劑、味道增強劑、抗氧化劑、維生素、生物活性劑、功能性成分、營養(yǎng)食品、植物化學物質、促味劑和天然色素。本發(fā)明還涉及含有顆粒孔內捕獲的萃取物的多孔顆粒,作為各個方法實施方案的產物。實施例以下實施例構成本發(fā)明的特定實施方案,但不是用來限制本發(fā)明。實施例1通過超臨界CO2萃取方法,從用過的薯片油炸油和/或油炸薯片,萃取“油炸薯片”香精。此后,將CO2和可攝取的“油炸薯片”香精的混合物引入含有均一的多孔硅石的容器中。作為CO2和可攝取的“油炸薯片”香精的混合物與多孔硅石之間的接觸的結果,多孔顆粒的孔充滿液體CO2和可攝取香精萃取物的混合物。然后,降低液體CO2的壓力,或將液體的溫度和壓力改變至引起香精萃取物分離并沉積在硅石孔內的值。將這種含有“油炸薯片”香精的多孔可攝取硅石加入鹽中,形成調味料,并且局部施加于減脂或烘焙薯片上,提供更像油炸薯片的感官體驗。實施例2通過超臨界CO2萃取方法處理橙子,以這樣的方式來萃取引起香味的可攝取化合物和植物化學物質。此后,將CO2和這些可攝取萃取物的混合物引入含有均一多孔硅石的容器中。作為CO2和可攝取萃取物的混合物與多孔硅石質檢的接觸的結果,多孔硅石的孔充滿液體CO2和香精/植物化學物質萃取物的混合物。然后,降低液體CO2的壓力,或將液體的溫度和壓力改變至引起香精萃取物分離并沉積在硅石孔內的值。將這種含有橙子香精和植物化學物質的硅石加入即食燕麥粥中,用于增強的香味和健康體驗。實施例3在該實施例中,進行Lay’s傳統薯片的超臨界CO2流體萃取(SFE),并且通過以下實驗方案,在三個連續(xù)排列的分離器中收集所得到的萃取物,并且收集在最后的冷捕集器中。使用研缽和研棒來研磨薯片(未破碎薯片的平均厚度未0.13cm),然后將磨碎的薯片顆粒在0.24至0.14cm之間過篩。然后將60克碾碎的薯片置于樣品籃中。將樣品籃置于在容器進口和出口含有60微米燒結盤的500cc超臨界萃取容器中。在4000PSI(約27.6MPa)和35℃下將流速為0.02kgCO2/分鐘的超臨界流體(CO2)接觸(萃取)碾碎的薯片。然后將所得到的萃取物通過一系列的分離器,在每個分離器將壓力降低,以引起萃取物與CO2分離。第一個分離器中的減壓為3000PSI(約20.7MPa)。第二個分離器中的減壓為2000PSI(約13.8MPa)。第三個分離器中的減壓為1000PSI(約6.9MPa)。將冷捕集器置于出口,以收集任何剩余的揮發(fā)性香精化合物。圖3至6中用示意圖說明了每個測試的裝置排列。在不同的測試中,將約0.3克基質(中孔性硅石)放入SFE設置中的三個不同位置之一。如下所示進行了四個實驗:1)無基質2)基質一列式放入分離器2和分離器3之間3)基質在分離器3的底部,和4)基質在冷捕集器中通過己烷洗滌收集不含基質的冷捕集器樣品。就適用于表示各種化合物的相對比例而收集的量而言,選擇回收的萃取物中四種關鍵的香精化合物來測量。這四種化合物是甲硫基丙醛(methional)、苯乙醛、二甲基-乙基-吡嗪和t,t-2,4-癸二烯醛(decadienal)。甲硫基丙醛和苯乙醛都是從油炸過程中的美拉德反應產生的Strecker醛類。二甲基-乙基-吡嗪可以歸類為從油炸過程中的美拉德反應產生的吡嗪。t,t-2,4-癸二烯醛化合物由油氧化產生。下文中的表1-4顯示了在4個實驗的每一個中的萃取物的回收過程中的每個位置收集的這四種關鍵香精化合物(1)甲硫基丙醛;(2)苯乙醛;(3)二甲基-乙基-吡嗪和(4)t,t-2,4-癸二烯醛的相對含量。數據通過GC-MS(氣相色譜-質譜)來測量,其中對于所有樣品,按照SPME(固相微萃取)程序來進行,除了通過己烷洗滌收集的不含基質的冷捕集器樣品按照液體注射方法進行。表1通過SFE收集的4種關鍵香精化合物的量(不含基質)表2在S2/S3位置使用基質的通過SFE收集的4種關鍵香精化合物的量表3在S3位置使用基質的通過SFE收集的4種關鍵香精化合物的量表4在冷捕集器位置使用基質的通過SFE收集的4種關鍵香精化合物的量在傳統的Lay’s薯片中,這四種關鍵香精化合物(1)甲硫基丙醛;(2)苯乙醛;(3)二甲基-乙基-吡嗪和(4)t,t-2,4-癸二烯醛通常各自以下列相對量存在:(1)5.00,(2)2.90,(3)0.15和(4)0.10。從數據分析顯示出這四種關鍵香精化合物的相對比例在從基質回收的萃取物中比在不用基質收集的萃取物中保持得更好。例如,與不用基質回收的萃取物相比,基質中回收的萃取物趨向具有較低水平的油氧化產物t,t-2,4-癸二烯醛。因此,基質回收的萃取物趨向更接近于傳統Lay’s薯片的香精組成。實施例4在該實施例中,進行橙皮(測試系列A)和橙果(測試系列B)的超臨界CO2流體萃取(SFE),并且通過以下實驗方案,通過三個連續(xù)排列的分離器處理所得到的萃取物,并且回收在最終的冷捕集器中。以以下方式處理Hamlin品種的橙子,以產生接受超臨界二氧化碳萃取的材料。在一組實驗中(測試系列A),用去離子水洗滌十個橙子的橙皮,切碎,并用液氮冷凍,在不銹鋼攪拌機中的液氮中研磨,并且貯存在-80℃,直至使用。將這種橙皮材料鑒定為“液化橙皮”。在第二組實驗中(測試系列B),用去離子水洗滌十個橙子,用手去皮(連同盡可能多的可以去除的白色內皮,將果實分成單瓣,從其除去任何大的種子,將每瓣對半切開,將切開的橙瓣在液氮中冷凍,在不銹鋼攪拌機的液氮中研磨,并且貯存在-80℃,直至使用。將這種橙子材料鑒定為“液化全橙”。然后將一百克液化橙皮(測試系列A)或液化全橙(測試系列B)放入各自測試系列的樣品籃中。將樣品籃置于在容器進口和出口含有60微米燒結盤的500cc超臨界萃取容器中。在4000PSI(約27.6MPa)和35℃下將流速為0.02kgCO2/分鐘的超臨界流體(CO2)接觸(萃取)各自的橙子材料。然后將所得到的萃取物通過一系列的分離器,在每個分離器將壓力降低,最終引起萃取物與CO2分離。第一個分離器中的減壓為3000PSI(約20.7MPa)。第二個分離器中的減壓為2000PSI(約13.8MPa)。第三個分離器中的減壓為1000PSI(約6.9MPa)。將冷捕集器置于出口,以收集任何剩余的揮發(fā)性香精化合物。圖3、5和6中用示意圖說明了每個測試的裝置排列。在不同的測試中,將約0.3克基質(中孔性硅石)放入SFE設置中的兩個不同位置之一。如下所示在測試系列A和測試系列B中進行了三個實驗:1)無基質2)基質在分離器3的底部,和3)基質在冷捕集器中特別地,在測試系列A中,將0.32g和0.34g基質分別放置在分離器3的底部和冷捕集器中;在測試系列B中,將0.32g和0.26g基質分別放置在分離器3的底部和冷捕集器中。通過己烷洗滌收集冷捕集器樣品。就適用于表示各種化合物的相對比例而收集的量而言,選擇回收的萃取物中十種關鍵的香精化合物來測量。十種化合物是朱欒倍半萜、香葉醛、香芹酮、萜品-4-醇、里那醇、檸檬烯、p-傘花烴、辛醛(octanal)、丁酸乙酯和乙醛。表5顯示了測試系列A中回收的香精成分(含有檸檬烯和基于不含檸檬烯)的整體量,并且表6顯示了測試系列B中回收的香精成分(含有檸檬烯和基于不含檸檬烯)的整體量。表5測試系列A總香精表6測試系列B總香精表7顯示了使用基質的測試系列A的結果,而表8顯示了含有基質的測試系列B的結果,提供了在萃取物回收過程中兩個所列位置每一個收集的十種關鍵香精化合物的相對量。通過GC-MS(氣相色譜-質譜)測量了數據,其中對于在分離器3底部收集的樣品,按照SPME(固相微萃取)程序來進行,并且在冷捕集器樣品的情況中,使用己烷洗滌來獲得樣品,并且使用直接液體注射技術來分析樣品。表7測試系列A10種關鍵香精化合物的量表8測試系列B10種關鍵香精化合物的量對于最大部分,萃取的香精主要是非極性化合物檸檬烯。在測試系列A中,除了檸檬烯,主要的香精萃取的香精組分是里那醇、辛醛和香葉醛。在測試系列B中,除了檸檬烯,主要的香精萃取的香精組分是乙酸丁酯、朱欒倍半萜和辛醛。為了比較,表9中顯示了100%Valencia橙汁中這十種香精組分的分布。表9Valencia橙汁中10種關鍵香精組分的量香精組分100%Valencia汁(ppm)朱欒倍半萜5.19香葉醛0.03香芹酮0.07萜品-4-醇0.34里那醇1.6檸檬烯171.45p-傘花烴0.01辛醛0.641丁酸乙酯0.032乙醛9.0如所示的,使用超臨界流體萃取,用多孔基質,成功地分離出關鍵橙子香精組分。從上表的數據分析看,可以確定在收集萃取的香精中使用和不用多孔顆粒,使用多孔顆粒收集的各種香精組分的比例不同。鑒于以上的示例性實施方案的公開內容和描述的益處,本領域技術人員將清楚與本文中公開的本發(fā)明一般原則相一致的各種備選方案和不同的實施方案都是可能的。本領域技術人員將認識到所有這樣的各種改變和備選實施方案都在本發(fā)明的真實范圍和精神內。所附的權利要求旨在涵蓋所有這樣的改變和備選實施方案。應當理解本發(fā)明公開內容和以下權利要求中的單數不定冠詞或定冠詞(例如,“一個(a)”、“一個(an)”、“該(the)”等)的使用遵循專利中表示“至少一個”的傳統理解,除非從文中清楚看出該術語表示的特定情況,因為特定情況特意表示一個并且僅有一個。同樣,術語“包含(comprising)”是開放式的,不排除其他項目、特征、組分等。當前第1頁1 2 3 
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