一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质的生产工艺技术领域
本发明涉及枸杞子提取物的制备方法，特别涉及一种超临界CO2萃取枸杞子中玉
米黄质的生产工艺。
背景技术
科学发现玉米黄质为代表的类胡萝卜素含氧衍生物具有防病抗病的生理功能，玉
米黄质具有抗氧化作用和作为蓝光的滤光剂，能减少氧化胁迫对眼睛的伤害，即对视网膜
黄斑部分由光线所诱发的氧化作用有抵抗能力，当视网膜黄斑部中存在有足够的玉米黄质
和叶黄素时，可吸收光线，防止黄斑的氧化损害，预防老年性黄斑变性以及视力下降、白内
障和失明等眼病。体内玉米黄质和叶黄素缺乏时，会引起黄斑退化和视力模糊，进而出现视
力退化、近视眼等症状。
在所有已知的食物来源中，枸杞子的玉米黄质含量最高，因此枸杞子作为生产玉
米黄质的主要来源。玉米黄质与其它物质共同存在于枸杞中，通常需要将玉米黄质从枸杞
子中分离出来。
现有技术采用超临界CO2萃取法萃取枸杞子中玉米黄质，如专利“从枸杞、枸杞渣
粕中提取玉米黄质的方法(专利号CN201110466665.9)”，将枸杞或枸杞渣粕分离成枸杞籽
和枸杞果肉，分别经过超临界萃取可以得到高浓度玉米黄质提取物和高纯度的玉米黄质。
但现有技术采用CO2超临界萃取法萃取枸杞子中玉米黄素，萃取结束后，将CO2与玉米黄质分
离后，将气态CO2直接排放，浪费能源的同时也加重“温室效应”。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质的生产工艺，所述
工艺将萃取后分离出来的CO2气体再次液化循环使用，以达到节约CO2同时减少温室气体排
放的目的。
本发明的实施例提供了一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质的生产工艺，工艺
包括以下步骤：
步骤一、将枸杞子通过筛选，分级，人工拣选去除果柄，果叶，霉烂果的净制过程；
步骤二、将净制后的枸杞子在低温粉碎机中粉碎，粉碎后的枸杞子进行过筛；过筛
后大颗粒的枸杞子再次通过粉碎机粉碎，每粉碎一次过筛一次，依次循环；
步骤三、将步骤二粉碎后的枸杞子细小颗粒投入到超临界CO2装置第一组萃取釜
中；
步骤四、打开设备电源，启动制冷装置的同时将CO2气瓶分别打开，CO2气体进入过
滤器，冷箱盘管和贮罐进行液化，得到液态CO2；
步骤五、将所述液态CO2通过高压泵推送进入所述第一组萃取釜；
步骤六、将所述第一组萃取釜升压至预设压力值，将萃取温度调节至预设温度值，
CO2以超临界流体状态存在；
步骤七、超临界萃取，通过超临界状态下CO2的压力和流量把枸杞子中玉米黄质萃
取出来；所述超临界萃取依次通过：萃取Ⅰ和萃取Ⅱ；所述萃取Ⅰ在所述第一组萃取釜中进
行，所述萃取Ⅱ在第二组萃取釜中进行、两组萃取釜交替使用；得到的萃取后超临界状态下
的CO2萃取剂，所述萃取剂溶有多种脂溶性物质，所述脂溶性物质包括玉米黄质；
步骤八、将步骤七得到的萃取后超临界状态下CO2萃取剂转移至精馏柱进行组分
分离，得到溶有玉米黄质的超临界状态下CO2；
步骤九、将步骤八中得到的溶有玉米黄质的超临界状态下CO2通过管道升温，进入
分离釜进行减压分离；所述超临界状态下CO2转化为气态CO2，所述气态CO2位于所述分离釜
的上方，所述玉米黄质位于所述分离釜的下方；所述玉米黄质通过所述分离釜下方排料口
阀门排出；
步骤十、将步骤九中气态CO2从所述分离釜的上方分离出来；
步骤十一、将步骤十分离出来的气态CO2经所述气体净化器进入所述冷箱盘管和
贮罐进行液化，循环使用。
进一步地，萃取釜第一组的数目为3个，第二组萃取釜的数目为3个。
进一步地，分离釜的数目为3个，且3个分离釜同时进行分离。
进一步地，步骤二中粉碎机为剪切式粉碎机，每粉碎一次过筛一次，共经历3-5次
粉碎。
进一步地，步骤二中过筛后枸杞子细小颗粒的粒度控制在40-60目。
进一步地，步骤六中预设压力值为28MKa；步骤六中预设温度值为30-40℃。
进一步地，步骤七中超临界萃取的萃取时间为2-4h。
进一步地，步骤九中分离釜的压力控制在5-10MKa。
进一步地，步骤九中管道升温的温度控制在30-60℃。
进一步地，步骤五中所述高压泵推送液态CO2的流量490-530L/h。
有益效果：
由以上技术方案可知，本发明实施例示出一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质
的生产工艺，工艺包括以下步骤：首先对枸杞子进行除杂质、粉碎、过筛、装料至第一组萃取
釜中；然后对CO2进行液化处理、装料至第一组萃取釜中；对第一组萃取釜进行调压、调温得
到超临界状态下CO2；处理后的枸杞子与超临界状态下CO2在第一组萃取釜中进行萃取Ⅰ、在
第二组萃取釜中进行萃取Ⅱ、进入精馏柱进行组分分离得到溶有玉米黄质的超临界状态下
CO2；将溶有玉米黄质的超临界状态下CO2转移至分离釜中，对分离釜进行调压得到气态CO2；
将气态CO2经液化、收集、调压、调温后循环使用。本发明实施例示出一种超临界CO2萃取枸杞
子中玉米黄质的生产工艺，工艺中超临界状态下CO2对枸杞子进行两次萃取，有效的提高了
萃取效率；同时在萃取结束后通过精馏柱进行组分分离，得到纯净的玉米黄质；对分离后的
气态CO2进行液化处理循环使用，节约CO2同时减少温室气体排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。
图1为根据一优选实施例示出的玉米黄质的结构示意图；
图2为根据一优选实施例示出的一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质萃取过程
中萃取效率随时间变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例示出一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质的生产工艺，工艺包括
以下步骤：
步骤一、将枸杞子通过筛选，分级，人工拣选去除果柄，果叶，霉烂果的净制过程；
步骤二、将净制后的枸杞子在低温粉碎机中粉碎，粉碎后的枸杞子进行过筛；过筛
后大颗粒的枸杞子再次通过粉碎机粉碎，每粉碎一次过筛一次，依次循环；
步骤三、将步骤二粉碎后的枸杞子细小颗粒投入到超临界CO2装置第一组萃取釜
中；
步骤四、打开设备电源，启动制冷装置的同时将CO2气瓶分别打开，CO2气体进入过
滤器，冷箱盘管和贮罐进行液化，得到液态CO2；
步骤五、将液态CO2通过高压泵推送进入第一组萃取釜；
步骤六、将第一组萃取釜升压至预设压力值，将萃取温度调节至预设温度值，CO2
以超临界状态存在；
步骤七、超临界萃取，通过超临界状态下CO2的压力和流量把枸杞子中玉米黄质萃
取出来；所述超临界萃取依次通过：萃取Ⅰ和萃取Ⅱ；所述萃取Ⅰ在第一组萃取釜中进行，萃
取Ⅱ在第二组萃取釜中进行、两组萃取釜交替使用；得到的萃取后超临界状态下CO2萃取
剂，萃取剂溶有多种脂溶性物质，脂溶性物质包括玉米黄质；
步骤八、将步骤七得到的萃取后超临界状态下CO2萃取剂转移至精馏柱进行组分
分离，得到溶有玉米黄质的超临界状态下CO2；
步骤九、将步骤八中得到的溶有玉米黄质的超临界状态下CO2通过管道升温，进入
分离釜进行减压分离；超临界状态下的CO2转化为气态CO2，气态CO2位于分离釜的上方，玉米
黄质位于分离釜的下方；玉米黄质通过分离釜的下方排料口阀门排出；
步骤十、将步骤九中气态CO2从分离釜的上方分离出来；
步骤十一、将步骤十分离出来的气态CO2经气体净化器进入冷箱盘管和贮罐进行
液化，循环使用。
进一步地，萃取釜第一组的数目为3个，第二组萃取釜的数目为3个，第一组萃取釜
用于第一次萃取；第二组萃取釜用于循环萃取；具体地，将枸杞子筛选、分级、人工拣选去除
果柄、果叶、霉烂果等净制过程；除去枸杞子表面的灰尘杂质，同时去除枸杞籽，经处理后的
枸杞子加入剪切式粉碎机中进行粉碎，需要说明的是粉碎过程在低温环境中进行；在低温
环境下粉碎对任何纤维状，高韧性，高硬度或有一定含水率的物料均可适用；本实施例中采
用的枸杞子物料在粉碎过程中要求打破细胞壁的物料，采用低温环境下粉碎，对枸杞子的
破壁率可达95％，粉碎率100％，几乎无损耗。
将粉碎后的枸杞子细小颗粒转移至超临界CO2装置的第一组萃取釜中；需要说明
的是本实施例采用第一组萃取釜包括3个萃取釜，且3个萃取釜同时进行萃取，每个第一组
萃取釜均与一个CO2气瓶相连通，同时每个第一组萃取釜均与一个第二组萃取釜相连接；
萃取前，打开设备电源，启动制冷装置的同时将CO2气瓶分别打开，CO2气体进入过
滤器，冷箱盘管和贮罐进行液化，得到液态CO2；将液态CO2通过高压泵、混合器进入第一组萃
取釜中；将第一组萃取釜升压至预设压力值，将萃取温度调节至预设温度值，此时CO2以超
临界状态存在，通过超临界状态下CO2的压力和流量把枸杞子中玉米黄质萃取出来；
超临界状态基本上仍是一种气态,但又不同于一般气体,是一种稠密的气态。其密
度比一般气体要大两个数量级,与液体相近，它的粘度比液体小,但扩散速度比液体快(约
两个数量级),所以有较好的流动性和传递性能；它的介电常数随压力的变化而急剧变化，
本实施例中通过改变预设压力值改变超临界状态下的CO2的介电常数，以期望对枸杞子中
的玉米黄质具有较高的萃取效率；
在不同的压力范围内,温度对玉米黄质在超临界状态下的CO2中的溶解度有所影
响。压力大时,超临界状态下的CO2密度高,可压缩性小,升温时超临界状态下的CO2密度降低
较少,但大大提高了带分离组分的蒸汽压和扩散系数,从而使溶解能力提高；相反,在超临
界状态下的CO2临界点附近,即压力较低时超临界状态下的CO2的可压缩性大,升温时超临界
状态下的CO2密度急剧下降,此时虽可提高分离组分的挥发度和扩散系数,但难以补偿CO2密
度降低所造成的溶解能力下降。因此实验需预先预设温度值和预设压力值，以保证在预设
环境下超临界状态下的CO2对玉米黄质有较好的溶解力。
枸杞子与超临界状态下的CO2在第一组萃取釜中进行萃取Ⅰ。
已知溶剂体积相同的条件下，多次萃取比一次萃取的萃取效率高；本发明实施例
对粉碎后枸杞子细小颗粒进行两次萃取，以提高玉米黄质的萃取效率。
萃取Ⅰ结束后将枸杞子残渣转移至第二组萃取釜中，进行萃取Ⅱ；萃取Ⅱ具体萃取
过程与萃取Ⅰ的过程相似，此处不再赘述，需要说明的是本发明实施例中第二组萃取釜的个
数为3个，每个第二组萃取釜对应一个第一组萃取釜，萃取Ⅰ结束后，将枸杞子残渣转移至对
应的第二组萃取釜中进行萃取Ⅱ，两组萃取釜交替使用。
萃取Ⅱ结束后，得到超临界状态下CO2萃取剂，超临界状态下CO2萃取剂中溶有多种
脂溶性物质如：油酸、亚油酸、γ-亚麻酸，叶黄素、玉米黄质、β-胡萝卜素、维生素E、磷脂等；
将超临界状态下CO2萃取剂转移至精馏柱中进行组分分离，得到溶有玉米黄质的超临界状
态下CO2；
需要说明的是，本发明实施例采用3个分离釜，且3个分离釜同时进行分离，每个分
离釜均与一个第二组萃取釜通过管道相连接。
将溶有玉米黄质的超临界状态下CO2通过管道升温，进入分离釜进行减压分离；分
离釜中超临界状态下CO2转化为气态CO2；气态CO2对玉米黄质的溶解度大大降低，玉米黄质
与气态CO2彼此完全分离，由于气态CO2的密度小，因此存在于分离釜的上方，玉米黄质存在
于分离釜的下方。
将气态CO2从分离釜上方分离出来；将气态CO2经气体净化器进入冷箱盘管和贮罐
进行液化，循环使用；所述玉米黄质位于分离釜的下方；玉米黄质通过分离釜下方排料口阀
门排出。
本发明实施例示出一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质的生产工艺，工艺中超
临界状态下CO2对枸杞子进行两次萃取，有效的提高了萃取效率；同时在萃取结束后通过精
馏柱进行组分分离，得到较纯净的玉米黄质；对分离后的气态CO2进行液化处理循环使用节
约CO2同时减少温室气体排放。
本发明又一实施例示出一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质的生产工艺，具体
地，取13.5Kg枸杞子，将枸杞子筛选、分级、人工拣选去除果柄、果叶、霉烂果等杂质进行净
制；除去枸杞子表面的灰尘杂质，同时去除枸杞籽，经处理后的枸杞子加入剪切式粉碎机中
进行粉碎，需要说明的是粉碎过程在低温环境中进行；在低温环境下粉碎对任何纤维状，高
韧性，高硬度或有一定含水率的物料均可适用；本实施例中采用的枸杞子物料在粉碎过程
中要求打破细胞壁的物料，采用低温环境下粉碎，对枸杞子的破壁率可达95％，粉碎率
100％，几乎无损耗。
进一步地，粉碎机为剪切式粉碎机，每粉碎一次过筛一次，过筛后大颗粒的枸杞子
再次通过粉碎机粉碎，依次循环，共经历3-5次粉碎。
进一步地，过筛后枸杞子细小颗粒的粒度控制在40-60目。
玉米黄质存在于枸杞子的细胞内，枸杞子细胞破坏得愈彻底，其内部的玉米黄质
越容易溶出。枸杞子破碎适度，超临界状态下CO2对玉米黄质的萃取效率越高，说明萃取效
率与破碎细度呈一定的相关。但破碎细度超过60目则很难过筛。本实验采用剪切式粉碎机，
每粉碎一次过筛一次，通过3-5次粉碎，过筛后枸杞子细小颗粒的粒度控制在40-60目。
将粉碎后的枸杞子转移至第一组萃取釜中；需要说明的是本实施例采用第一组萃
取釜的个数为3个，且3个第一组萃取釜同时进行萃取，每个第一组萃取釜均与一个CO2气瓶
相连通。萃取前，打开设备电源，启动制冷装置的同时将CO2气瓶分别打开，CO2气体进入过滤
器，冷箱盘管和贮罐进行液化，得到液态CO2；将液态CO2通过高压泵、混合器进入第一组萃取
釜中；
将第一组萃取釜升压至预设压力值，将萃取温度调节至预设温度值，此时CO2以超
临界流体状态存在，通过超临界状态下CO2的压力和流量把枸杞子中玉米黄质萃取出来；
超临界状态下CO2的介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质，本实施例对玉
米黄质进行萃取；玉米黄质的结构如图1所示，玉米黄质是一个多烯分子，含有9个交替的碳
共轭双键和单键。碳骨架的两端各连接一个带羟基的紫罗酮环。玉米黄质有两个立体中心，
因此理论上可以有4个立体异构体，分别是3R，3’R-玉米黄质、3S，3’S-玉米黄质、3R，3’S-玉
米黄质和3S，3’R-玉米黄质。但是，玉米黄质分子结构是一个对称结构，3R，3’S-和3S，3’R-
这两个立体异构体其实是一样的。因此，玉米黄质实际上只有3种立体异构体，其中3R，3’S-
玉米黄质和3S，3’R-玉米黄质称为内消旋玉米黄质，而枸杞中存在的玉米黄质主要是3R，3’
R-玉米黄质的结构存在，此结构的玉米黄质极性较弱；因萃取过程中将萃取釜中的预设压
力设置为28MKa，在此压力环境中超临界状态下CO2对枸杞中的玉米黄质的萃取效率最高。
在不同的压力范围内,温度对玉米黄质在超临界状态下CO2中的溶解度影响有所
影响。压力大时,超临界状态下CO2密度高,可压缩性小,升温时超临界状态下CO2密度降低较
少,但大大提高了带分离组分的蒸汽压和扩散系数,从而使溶解能力提高；相反,在超临界
状态下CO2临界点附近,即压力较低时超临界状态下CO2的可压缩性大,升温时超临界状态下
CO2密度急剧下降,此时虽可提高分离组分的挥发度和扩散系数,但难以补偿CO2密度降低所
造成的溶解能力下降。在28MPa的压力环境下，萃取温度为30-40℃，超临界状态下CO2对枸
杞子中玉米黄质的萃取效率达到最大，因此本发明实施例中将预设温度值为30-40℃。
进一步，高压泵的流量490-530L/h；
CO2流量对枸杞中玉米黄质的萃取效率有一定的影响。已知流量越大，萃取效率越
高，但流量过大不利于分离釜中玉米黄质和气态CO2的分离，实验证明生产中可选用490-
530L/h的流量，保障高萃取效率的同时有利于后续中玉米黄质和气态CO2的分离。
进一步地，超临界萃取的萃取时间为2-4h。
一般来说，流量一定时，萃取时间越长，超临界状态下CO2对枸杞中玉米黄质的萃
取效率越高。萃取开始，超临界状态下CO2与枸杞子未充分接触，萃取量较少。随着萃取时间
的延长，超临界状态下CO2与枸杞子充分接触，萃取量增大，直至达到最大值。萃取时间对萃
取效率的影响。从图2可知，随着萃取时间的延长，超临界状态下CO2对枸杞子中玉米黄质的
萃取效率逐渐增大；萃取1h，萃取效率可达0.2％，2h萃取效率可达1.7％，3h萃取效率可达
到1.85％，4h提高到2.07％，4h后继续延长萃取时间萃取效率不在增加，所以生产中采用2-
4h最为萃取时间。
本发明实施例对粉碎后的枸杞子进行两次萃取(萃取Ⅰ和萃取Ⅱ)，以提高玉米黄
质的萃取效率。
需要说明的是本发明实施例中第二组萃取釜的个数为3个，每个第二组萃取釜对
应一个第一组的萃取釜，每个第一组的萃取釜经历萃取Ⅰ后将枸杞子残渣转移至对应的第
二组萃取釜中进行萃取Ⅱ，两组萃取釜交替使用。
萃取Ⅱ结束后，得到萃取后超临界状态下CO2萃取剂,超临界状态下CO2萃取剂中溶
有多种脂溶性物质如：油酸、亚油酸、γ-亚麻酸，叶黄素、玉米黄质、β-胡萝卜素、维生素E、磷
脂等；将萃取后超临界状态下CO2萃取剂转移至精馏柱进行组分分离，得到溶有玉米黄质的
超临界状态下CO2；
进一步地，分离釜的压力控制在5-10MKa；
进一步地，管道升温的温度控制在30-60℃；
将溶有玉米黄质的超临界状态下CO2通过管道升温后转移至分离釜进行减压；管
道升温的温度控制在30-60℃；分离釜的压力控制在5-10MKa；此时超临界状态下的CO2转化
为气态CO2，气态CO2位于分离釜的上方；
温度控制在30-60℃，温度过高会影响玉米黄质的稳定性，温度过低不利于超临界
状态下CO2转化为气态CO2，在30-60℃的环境中玉米黄质可以稳定存在同时有利于超临界状
态下CO2转化为气态CO2。
在减压，升温的过程中超临界状态下CO2转化为气态CO2；气态CO2对玉米黄质的溶
解度大大降低，玉米黄质与气态CO2彼此完全分离，由于气态CO2的密度小，因此存在于分离
釜的上方，玉米黄质存在于分离釜的下方；玉米黄质位于所述分离釜的下方；玉米黄质通过
分离釜下方排料口阀门排出；
将气态CO2从分离釜上方分离出来；
将气态CO2经气体净化器进入冷箱盘管和贮罐进行液化，循环使用。
由以上技术方案可知，本发明实施例示出一种超临界CO2萃取枸杞子中玉米黄质
的生产工艺，工艺包括以下步骤：首先对枸杞子进行除杂质、粉碎、过筛、装料至第一组萃取
釜中；然后对CO2进行液化处理、装料至第一组萃取釜中；对第一组萃取釜进行调压、调温得
到超临界状态下CO2；处理后的枸杞子与超临界状态下CO2在第一组萃取釜中进行萃取Ⅰ、在
第二组萃取釜中进行萃取Ⅱ、进入精馏柱进行组分分离得到溶有玉米黄质的超临界状态下
CO2；将溶有玉米黄质的超临界状态下CO2转移至分离釜中，对分离釜进行调压得到气态CO2；
将气态CO2经液化、收集、调压、调温后循环使用。本发明实施例示出一种超临界CO2萃取枸杞
子中玉米黄质的生产工艺，工艺中超临界状态下CO2对枸杞子进行两次萃取，有效的提高了
萃取效率；同时在萃取结束后通过精馏柱进行组分分离，得到纯净的玉米黄质；对分离后的
气态CO2进行液化处理循环使用，节约CO2同时减少温室气体排放。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其
它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或
者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的
权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并
且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。