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研究生： 傅維萱
Fu, Wei-Hsuan
論文名稱： 以非離子型界面活性劑及超臨界二氧化碳萃取檸檬皮精油之研究
Study on Extraction of Essential Oils from Lemon Peels by Mixed Nonionic Surfactants and Supercritical Carbon Dioxide
指導教授： 陳炳宏
Chen, Bing-Hung
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年： 2014
畢業學年度： 102
語文別： 中文
論文頁數： 96
中文關鍵詞： 檸檬 、精油 、超臨界流體 、非離子型界面活性劑 、微乳化
外文關鍵詞： lemon, essential oils, supercritical fluid extraction, nonionic surfactant, microemulsion
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    • 生活中常有檸檬香味的添加物，舉凡食物、飲料、美妝及清潔用品中皆可見。現今也已發展許多萃取檸檬精油的方法，但這些方法仍有些無法克服的難處，費時、效率低等，有些萃取方式雖可提升萃取效率，但因使用有機溶劑，反而造成環境的汙染且對人體有害。故本實驗希望可以用食用級的混合非離子型界面活性劑水溶液和超臨界二氧化碳取代有機溶劑來萃取檸檬精油，期能在安全、環保的前提下提升萃取效率和產量。
    檸檬精油中約90%為單萜烯類，主要成分為強烈檸檬香氣的d-檸檬烯 (d-limonene)，其次為具松樹油味的β-蒎烯 (β-pinene) 以及具柑橘香氣的γ-松油烯 (γ-terpinene)，本實驗選擇以上三個成分做為以HPLC定量及定性的目標化合物。混合界劑水溶液萃取結果顯示，界劑水溶液的萃取能力會隨著濃度的降低而下降，且輔以超音波可縮短萃取的時間。超臨界二氧化碳萃取結果顯示當溫度降低、壓力升高時，超臨界二氧化碳的密度增加，溶解度也上升，故產率增加，而當萃取溫壓為35 °C和12 Mpa在本研究中有最佳的萃取產率。本實驗也添加乙醇與非離子型界面活性劑Span 20/PE 64 (1:14)、Span 20、PE 61做為共溶劑來輔助超臨界二氧化碳萃取。實驗結果顯示，加入3克之Span 20可提升目標成分之萃取產率。而比較兩個萃取方式後，以混合界劑水溶液萃取廢棄檸檬皮較易應用於實際生活中。

    In this work, lemon essential oils (LEO) were extracted from lemon peels as agriculture wastes by using nonionic microemulsions and supercritical carbon dioxide. Both extraction methods can avoid the usage of organic solvents and contamination in extracted LEO. In the case of microemulsion extraction, the parameters evaluated were solution concentration, extraction time and ultrasonic radiation. Likewise, in supercritical fluid extraction, the parameters were temperature, pressure and cosolvent. Nonionic microemulsions prepared from food-grade surfactants showed that extraction capacity decreased with a decreasing concentration of surfactant, while ultrasonication was introduced to assist the microemulsion extraction process to shorten extraction time. Supercritical fluid extraction showed that the extraction yields increased with a lower process temperature and a higher pressure owing to the fact of an increasing density of supercritical fluid used. As the result, the maximum extraction yield of LEO occurred at 35°C and 12 MPa. Besides, ethanol, Span 20/PE 64 (1:14), Span 20 and PE 61 were chosen as cosolvents. When the amount of Span 20 was 3 g, the wet yield of refined LEO was enhanced to 0.47 mg/ g peel. Comparing these two extraction methods, microemulsion extraction may be more cost effective than the supercritical fluid extraction.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 X 目錄 XI 表目錄 XVI 圖目錄 XVIII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究目的 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 天然植物精油 3 2.1.1 精油的來源 3 2.1.2 國產檸檬簡介 5 2.1.3 檸檬精油主要成分 8 2.2 精油萃取方法 10 2.2.1 冷壓榨萃取法 (Cold expression) 10 2.2.2 水蒸餾法 (Water distillation) 10 2.2.3 蒸汽蒸餾法 (Steam distillation) 11 2.2.4 溶劑萃取法 (Solvent extraction) 11 2.2.5 超臨界萃取法 (Supercritical fluid extraction) 11 2.2.6 超音波萃取法 (Ultrasonic extraction) 12 2.2.7 微波萃取法 (Microwave-assisted extraction) 12 2.3 界面活性劑介紹 13 2.3.1 界面活性劑種類 13 2.3.2 界面活性劑的篩選 15 2.3.3 親水親油平衡 (Hydrophilic–Lipophilic Balance, HLB) 16 2.3.4 界劑協同作用 (Synergism) 18 2.3.5 雲點溫度 (Cloud point) 19 2.3.6 微胞與臨界微胞濃度 20 2.3.7 乳化 (Emulsification) 22 2.3.8 微乳液 (Microemulsion) 23 2.4 超臨界流體萃取法 24 2.4.1 超臨界流體的歷史 24 2.4.2 超臨界流體性質 25 2.4.3 超臨界流體萃取方式 29 2.4.4 共溶劑 (Modifier) 30 第三章 研究方法 31 3.1 實驗流程 31 3.2 實驗藥品 32 3.3 實驗儀器 36 3.4 實驗方法 39 3.4.1 檸檬精油主成分分析及檢量線製作 39 3.4.2 檸檬前處理 39 3.4.3 界面活性劑水溶液萃取 40 3.4.4 超臨界流體萃取 40 第四章 結果與討論 42 4.1 檸檬精油主成分分析及檢量線製作 42 4.2 混合界面活性劑萃取 51 4.2.1 新鮮檸檬皮與廢棄檸檬皮對於萃取的影響 51 4.2.2 混合界面活性劑的濃度對於萃取的影響 54 4.2.3 萃取時間與萃取量的關係 56 4.2.4 檸檬皮與檸檬粉末對萃取量的影響 59 4.2.5 超音波對萃取量的影響 62 4.3 超臨界流體萃取 65 4.3.1 萃取溫度對於精油萃取量的影響 65 4.3.2 萃取壓力對於精油萃取量的影響 68 4.3.3 超臨界流體密度與溶解度的關係 72 4.3.4 共溶劑乙醇對於精油萃取量的影響 77 4.3.5 共溶劑Span 20/PE 64 (1:14) 對於精油萃取量的影響 80 4.3.6 共溶劑Span 20對於精油萃取量的影響 83 4.3.7 共溶劑PE 61對於精油萃取量的影響 86 4.4 兩種萃取方式比較 89 第五章 結論與建議 90 5.1 結論 90 5.2 建議 92 第六章 參考文獻 93

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    下載圖示 校內：2019-08-31公開
    校外：2019-08-31公開
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