CN1037769C - 从植物油精炼副产物中提取维生素e和甾醇的新工艺 - Google Patents
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本发明提出一种从植物油精炼副产物中提取天然维生素E和植物甾醇的新工艺，属精细化工技术领域。本发明的工艺流程包括酯化、水洗、醇解、冷析、蒸馏等步骤。本发明用醇解反应将中性油转变为脂肪酸甲酯(或乙酯)，并用简单真空蒸馏设备代替分子蒸馏设备，形成一个全新的工艺流程，实现了对天然维生素E的提取和提纯，同时得到品质优良的植物甾醇产品。
Description
本发明提出一种从植物油精炼副产物中提取天然维生素E和植物甾醇的新工艺，属精细化工技术领域。
常见植物油中天然维生素E的含量约为0.04％～0.3％，植物甾醇的含量约为0.15％～1.5％。若直接从植物油中提取天然维生素E和植物甾醇，不仅工艺困难，而且经济上也不合算。在对植物油进行精炼时，维生素E和植物甾醇在脱臭馏出物中得到富集，因此脱臭馏出物是提取天然维生素E和植物甾醇的宝贵资源。
植物油脱臭馏出物的主要成分是游离脂肪酸、中性油、天然维生素E和植物甾醇，还有一些臭味物质与色素等。其中天然维生素E和植物甾醇的含量与原料油的品种、产地及精炼条件有关。关于从植物油脱臭馏出物中提取天然维生素E和植物甾醇的工艺，从六十年代至今的三十多年内，不断有新的发明出现，在欧美及日本等发达国家已实现工业化生产。如美国专利US3,335,154记载的，首先将脱臭馏出物用碱皂化，再用强酸把皂酸化，即把其中中性油也转化为游离脂肪酸，然后甲酯化。由于植物甾醇在脂肪酸甲酯中溶解度较低，经冷析结晶和过滤可除去植物甾醇。除去甾醇后，用真空蒸馏除去脂肪酸甲酯，再经分子蒸馏得到维生素E的浓缩产品。这个工艺能适应脱臭馏出物中维生素E含量变化范围较大的不同原料，而且由于皂化过程分解了部分甾醇酯，提高了甾醇收率。若不采取皂化、酸化步骤，直接进行甲酯化，则酯化程度不高，VE(维生素E，下同)浓缩程度也就不高；但若采用皂化、酸化步骤，则维生素E在碱浓度高时损失严重，而且酸、碱作为反应物，其消耗量大，成本增加。
本发明的目的是针对传统提取天然维生素E工艺中对中性油处理的不足之处，使用醇解反应将中性油转变为脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯；并用简单真空蒸馏设备代替分子蒸馏设备，形成一个全新的工艺流程，实现了对天然维生素E的提取和提纯，同时得到品质优良的植物甾醇产品。
本发明所提出的从植物油精炼副产物中提取维生素E和植物甾醇的新工艺包括以下各步骤：
1、酯化：根据脱臭馏出物中游离脂肪酸的含量，计算出理论醇用量，实际加入量是理论量的3～6倍；用浓H2SO4作催化剂，用量为醇用量的5％-10％(体积)；在回流温度(65-85℃)反应1～3小时，并进行良好的搅拌。酯化用低级醇可以是甲醇或乙醇，甲醇较好。反应结束时加入和醇用量等体积的水。
2、水洗：将上述物料移入分层罐，静置分层。除去下层醇、水、硫酸混合相，油相用80～100℃热水洗至中性。中性的油相的酸值一般为3～10。
3、醇解：根据原料的酸值和皂化值计算出中性油含量，然后计算出进行醇解反应的低级醇理论使用量，实际醇用量为理论使用量的8～15倍；催化剂用NaOH或KOH，其用量为醇用量的0.1％～2％(重量)，反应温度为醇的回流温度，反应时间为5～30分钟。然后缓缓加入浓硫酸中和碱性催化剂，浓硫酸使用量为醇用量的5％～10％，并继续反应30～60分钟，继而加入和醇用量相等体积的常温下的水停止反应。静置分层，除去醇、水、硫酸相，油相冷析。
由于第1步酯化反应不可能彻底(酯化后酸值一般为3～10)，因此在加入NaOH或KOH时，会与残余的游离脂肪酸生成少量皂，但在大量醇存在的条件下，不影响醇解反应的进行；使用理论量8～15倍的醇的另一原因是，在酯化过程后，体系内已有相当多的脂肪酸酯，大量醇的存在才能保证醇解反应的进行。
4、冷析：醇解反应后的油相在10～30℃冷析5～15小时后，植物甾醇以针状、片状或粉末状晶体析出，真空抽滤或离心分离可得植物甾醇晶体，用乙醇、丙酮混合溶剂洗涤滤饼，100℃以下烘干，得白色植物甾醇产品。
5、蒸馏：滤液先经70～100℃热水洗涤至中性，然后在600～700mmHg的真空和80～100℃温度下脱气处理1小时，继而移入真空蒸馏釜，在20～40Pa的绝对压力下进行真空蒸馏，控制液相温度不超过230℃，其馏出物即为副产物脂肪酸甲酯(或乙酯)。
此步操作目的是除去第1步和第3步产生的脂肪酸甲酯(或乙酯)以浓缩VE，应使釜温尽量低以减少VE之分解损失，同时馏出物中VE含量应尽量地少，所以釜温不应过高，且使馏出物部分回流。
6、蒸馏：将5之釜液转移至另一蒸馏釜，在10～20Pa的绝对压力下继续进行真空蒸馏，截取釜温240℃以下的馏份为含VE7％～35％的甲酯(或乙酯)馏份，此馏份回收利用。釜温240～280℃时的馏份为VE产品，其含量视原料中VE含量多少而不同，若原料中VE含量大于9％，VE产品可浓缩至60％以上。
由于维生素E是高沸点物质，这里的真空蒸馏操作要求蒸馏装置的沸腾空间与汽相冷凝空间尽可能地接近，但又不至于引起收集到的汽相冷凝液与釜液的返混而使蒸馏失败。
本发明提出的工艺流程的操作单元还可以按下述顺序安排：1.酯化；2.冷析；3.蒸馏；4.醇解；5.冷析；6.蒸馏；7.蒸馏。这样安排的流程，操作时间较长，但醇用量较少，甾醇收率稍高，也不影响VE产品的质量和收率。
实施例1：菜籽油脱臭馏出物500g，含VE3.91％、甾醇9.3％，酸值103。加入甲醇185ml，浓硫酸15ml，在回流温度72℃反应1小时，加水185ml，停止酯化反应。分出下层甲醇、水、硫酸相，油相水洗至中性，然后加入溶有NaOH4.1g的甲醇285ml，在回流温度68℃反应30分钟；再加入浓硫酸18ml，反应1小时；加水285ml，停止反应，移出反应器，分出下层甲醇、水和硫酸相。油相在室温20℃冷析14小时，抽滤，滤饼经洗涤、干燥，得植物甾醇白色晶体32.9g。滤液经洗涤、脱气后为466g，在40Pa绝对压力下蒸馏，控制液相温度不高于230℃，蒸出脂肪酸甲脂370g，含VE0.5％，釜液余95g，含VE17.2％。将此釜液移入VE蒸馏釜，在20Pa绝对压力下真空蒸馏，得釜温240℃以下甲酯馏份35g，含VE8.2％，釜温240～280℃之VE产品40g，含VE24.2％；釜中残留液20g，含VE4.2％。不计可回收馏份中VE的量，VE总收率约为50％。
实施例2：含VE8.67％、含甾醇9.9％、酸值82.5之大豆油脱臭馏出物500g，加入甲醇150ml，浓硫酸12ml，在回流温度72℃反应1小时，加水150ml，停止酯化反应。分出下层甲醇、水、硫酸相，油相水洗到中性。加入甲醇300ml(其中溶解NaOH4.2g)，在回流温度68℃反应15分钟，加入浓硫酸14ml，继续反应30分钟，加水300ml停止反应。移出反应器，分出下层甲醇、水、硫酸相。油相在室温15℃冷析12小时，抽滤，滤饼经洗涤、干燥，得白色甾醇晶体20g。滤液经洗涤、脱气后为481g，移入蒸馏釜，在40Pa绝对压力下蒸馏，控制釜温不高于230℃，蒸出脂肪酸甲酯351g，含VE1.02％，釜液128g，含VE30.2％。将此釜液移入VE蒸馏釜，在20Pa绝对压力下蒸馏，得釜温240℃以下的甲酯馏份44g，含VE28.5％，得釜温240～280℃之间的VE产品35g，含VE60.0％，釜中残留液48g，含VE5.2％。不计可回收馏份中VE的量，VE总收率约为48％。
实施例3：大豆油脱臭馏出物300g，含VE8.67％，含甾醇9.9％，酸值82.5加入乙醇150ml，浓硫酸12ml，在回流温度85℃反应2小时，然后加水150ml，停止反应。分出下层乙醇、水、硫酸相，油相水洗至中性。油相中加入溶有KOH5g的乙醇250ml，继续反应1小时，加水250ml，停止反应。移出反应器，分出下层乙醇、水、硫酸相。油相在室温15℃下冷析12小时，抽滤。滤饼经洗涤、干燥，得白色甾醇晶体12.3g。滤液经洗涤、脱气后295g，移入蒸馏釜，在40Pa绝对压力下蒸馏，控制釜温不高于230℃，蒸出脂肪酸乙酯215g，含VE0.94％；釜液78g，含VE27.3％。将此釜液移入VE蒸馏釜，在15Pa绝对压力下蒸馏，得釜温240℃以下馏份20.5g，含VE15.2％；釜温240～280℃之间的VE产品22g，含VE48.2％；釜中残留液34g，含VE16.8％。不计可回收馏份中VE的量，VE总收率约为40％。
Claims (1)
1、一种从植物油脱臭馏出物中提取维生素E和甾醇的新工艺，其特征在于工艺过程由下列各步组成：
(1)采用甲醇或乙醇进行酯化，醇用量为理论醇用量的3～6倍，用浓硫酸作催化剂，用量为醇用量的5％～10％(体积)，在回流温度65～75℃反应1～3小时，然后加入和醇用量相等体积的水停止反应；
(2)将上述物料移入分层罐，静止分层，除去下层醇、水、硫酸混合相，油相用80～100℃热水洗至中性；
(3)将上述(2)中的中性油用甲醇或乙醇进行醇解，醇用量为理论醇用量的8～15倍，催化剂为NaOH或KOH，其用量为醇用量的0.1％～2％(重量)，在醇回流温度反应5～30分钟，然后加入浓硫酸，浓硫酸用量为醇用量的5％～10％，反应30～60分钟，再加入和醇用量等体积的常温下的水，静止分层，除去醇、水、硫酸相，油相冷析；
(4)将上述(3)中的醇解反应后的油相在10～30℃冷析5～15小时后，真空抽滤或离心分离后得植物甾醇产品；
(5)将上述(4)所得的滤液用70～100℃水洗涤至中性，然后在低真空和80～100℃温度下脱气，继而移入真空蒸馏釜，在20～40Pa的绝对压力下进行真空蒸馏，液相温度不超过230℃，且使馏出物部分回流，得馏出物脂肪酸甲酯或乙酯；
(6)将上述(5)的釜液移入另一蒸馏釜，在10～20Pa的绝对压力下真空蒸馏，釜温240℃以下的馏份为含VE7％～35％的甲酯馏份，此馏份回收利用，釜温240～280℃时的馏份为VE产品。
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