[发明专利]一种制备番茄红素纳米粉体的方法及装置

说明书

本发明公开了一种制备番茄红素纳米粉体的装置和方法。该装置由原料溶解器和结晶分离器组成。该方法包括：使用超临界二氧化碳流体溶解番茄红素原料中的番茄红素；溶有番茄红素的超临界二氧化碳流体在结晶分离器中减压、降温形成亚临界态或气态，使其中的的番茄红素结晶析出；通过调节番茄红素在二氧化碳溶媒中的溶解压力、温度和结晶压力、温度差，控制番茄红素结晶的粒径，制成纳米粉体。本发明提供的装置和方法可将番茄红素原料(含量＝1‑99％，W/W)中的番茄红素制备成粒径10nm‑2μm的粉体。该方法所用溶媒为二氧化碳，产物安全性强，操作安全，环境友好，适用各种食品级番茄红素原料，如：包括生物源萃取物和化学合成品。

技术领域

本发明属于食品科学与技术领域，涉及一种制备番茄红素营养素纳米粉体的方法及装置，具体涉及一种应用超临界二氧化碳流体作为溶媒制备番茄红素纳米粉体的装置及方法。

背景技术

番茄红素是人们日常生活中经常食用的一种营养素，具有多种健康功能(如：抗氧化、增强免疫、治疗前列腺增生等健康功能)。由于其分子结构中存在多个双键，番茄红素分子具有多种几何异构体。自然界中的番茄红素以全反式异构体为主要存在形式，如式I所示。

在人类的食物中，番茄果实是番茄红素最丰富的来源。从番茄果实中萃取番茄红素的方法包括：有机溶媒(如乙酸乙酯)和超临界二氧化碳流体萃取法。萃取物中番茄红素的含量在2-6％(W/W)，经浓缩后可达到75％以上。

超临界流体是物质在临界压力与临界温度之上的一种状态。超临界二氧化碳流体是二氧化碳在其临界压力(7.38MPa)与临界温度(31.2℃)之上的一种状态，具有溶剂性质，可溶解非极性的小分子有机化合物。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种应用超临界二氧化碳流体做为媒介制备番茄红素纳米粉体的装置，该装置可以制备粒径10nm-2μm的番茄红素纳米粉体，结构简单，操作方便。

本发明的另一个目的在于提供一种制备番茄红素纳米粉体的方法，用以配合上述装置的使用。

为了实现上述目的，本发明提供一种制备番茄红素纳米粉体的装置，由原料溶解器和结晶分离器组成；

其中，该原料溶解器呈圆柱体状，长径比为1:1-48:1，该原料溶解器顶壁中央设有导入管，用于导入二氧化碳和原料；该导入管与顶壁平面垂直，该导入管上设有第一阀门，用于控制二氧化碳和原料的开关和流速；该原料溶解器设有可控制温度的第一控温单元；

该结晶分离器上部呈圆柱体状，下部呈倒圆锥台状，圆柱体部分长径比为1:2-1:4，倒圆锥台部分高度与上底面直径比为1:0.4-1:1，上底面与下底面直径比为1:0.05-1:0.1。该结晶分离器顶壁中央设有二氧化碳排出管，该二氧化碳排出管与该结晶分离器顶壁平面垂直，该二氧化碳排出管上设有第二阀门，用于控制开关和流速；该结晶分离器底部设有结晶收集管，该结晶收集管与该结晶分离器底部平面垂直；该结晶收集管上设有第三阀门；该结晶分离器设有可控制温度的第二控温单元；

该原料溶解器与该结晶分离器之间设有连接管，该连接管两端分别与该原料溶解器与该结晶分离器靠近顶端的侧壁连接，并且与该原料溶解器和该结晶分离器的侧壁切线方向垂直；该连接管上设有第四阀门，用于控制开关和流速；

该原料溶解器与该结晶分离器的容积比为1:3-1:20(V/V)。

本发明还提供一种制备番茄红素纳米粉体的方法，包括如下步骤：

1)装料

将上述的制备番茄红素纳米粉体的装置中的第一阀门、第二阀门、第四阀门开放，第三阀门关闭，从二氧化碳排出管接入-0.06MPa负压源，使得番茄红素原料从导入管导入，番茄红素原料导入量为制备番茄红素纳米粉体的装置中原料溶解器容积的1/4-1/8，控制原料溶解器的温度为50-55℃；