CN103804171A - 一种多烯酸及其酯单体的制备方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多烯酸及其酯单体的制备方法及其装置，采用无有机溶剂消耗的一次短程蒸馏法结合超临界二氧化碳流体色谱法制备多烯酸及其酯的单体。其中，短程蒸馏技术将多烯酸及其酯原料中长链化合物、极性化合物、易挥发性化合物进行预分离，减轻超临界二氧化碳流体色谱分离的压力，并避免色谱柱污染，能更加高效制备多烯酸及其酯单体；以超临界状态的二氧化碳作为色谱分离流动相、温度控制恒定、无脉冲、极小系统死体积的超临界二氧化碳流体色谱装置，用于分离化合物单体组分。可用于鱼油、微藻油、微生物油、植物油及其它生物油粗油脂中多烯酸及其酯单体的高纯度分离制备。本发明可以保证生产的产品纯度高、无溶剂残留，方法经济安全有效。

Description

一种多烯酸及其酯单体的制备方法及其装置

技术领域

    本发明涉及一种多烯酸及其酯单体的制备方法及其装置。

背景技术

多烯酸（PUFAs）是一类具有重要生理作用的脂肪酸，人体自身不能合成，却又同维生素、矿物质一样是人体的必需品，摄入不足容易导致心脏、肾脏、大脑、眼睛等重要器官障碍。通过外源性补充不足的多烯酸，对增强人体机能正常运行有重要作用。多种多烯酸作为营养强化剂和各种保健功能因子已经应用于婴幼儿食品营养强化和成人的日常营养保健，甚至是治疗疾病。多烯酸来源于植物、动物、微生物（包括微藻），从这些生物中提取得到的初级原料是一系列相近结构的混合物质。不同结构的多烯酸，如碳链长度、衍生基团及连接位置、双键数目及间隔等结构上的差异，将表现出完全不同的生物功效。因此，有效分离各种结构不同的组分获得高纯度产品，是保证多烯酸发挥有效的生物功能并避免产生副作用的关键步骤。传统工艺制备多烯酸及其酯，过程使用大量有机溶剂或有害物质，存在溶剂、有害物质残留风险和易发生生产燃爆风险，开发绿色制备工艺是多烯酸行业需要解决的关键共性技术。

从目前已有专利公开的用于多烯酸的制备装备和制备工艺来看，兼顾产品高纯度并全程采用绿色、节能工艺的多烯酸及其酯的制备方法尚未见报导。而对超临界二氧化碳流体色谱系统而言，在解决系统流体的脉冲性、解决纯组分的收集及提供稳定的超临界二氧化碳流体条件上，仍有一些关键问题需要解决。

专利200880101265.3公开了一种水产物油、微生物油、藻类油、植物油中EPA和DHA的浓缩方法，在镁、钙氧化物或氢氧化物存在下，通过对碳原子数为18以下的脂肪酸具有底物特异性脂肪酶的酶解，使碳原子数为18以下的二甘油酯、三甘油酯、单甘油酯等脂肪酸被醇解，并通过蒸馏的办法从甘油酯中切离，以相同的方法进一步使碳原子数为20以下的脂肪酸被切离，从而得到EPA低级醇酯浓缩油和DHA甘油酯浓缩油。

专利201110158999.9介绍了一种高纯度EPA乙酯和DHA乙酯高效液相半制备或制备色谱分离方法，采用90%的甲醇水溶液作为流动相，高效液相色谱分离制备EPA乙酯和DHA乙酯纯化液，纯化液浓缩后用乙酸乙酯萃取，再减压蒸除乙酸乙酯得到纯度大于99%的DHA乙酯和EPA乙酯。进样量200~600mg。

专利201080023977.5公开了一种获得二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的酯的浓缩物的方法。以海洋生物油为原料，经过碱的醇水溶液皂化、脂肪烃类溶剂萃取除杂、盐酸酸化、水洗、酸催化酯化、碱中和、分离除水相、降膜蒸发、短程蒸馏蒸发等步骤，得到获得二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸乙酯的浓缩物，其中DHA和EPA乙酯含量为51.2-82.6%。

专利200910068735.7公开了一种在海狗油中提纯EPA、DHA、DPA甘油酯的方法。采用分子蒸馏器蒸馏方法，将海狗油经过预脱气，170~220℃、0.001~0.01mbar、150~250rpm条件下一级分子蒸馏，脱除大部分碳数为14~16的脂肪酸甘油酯，收集重组分在280~320℃、0.001~0.01  mbar、150~250rpm条件下二级分子蒸馏，收集重组分，得到EPA、DHA、DPA甘油酯总浓度提高至少10%以上的海狗油。

专利200310106399.3公开了一种从绿色巴夫藻制备和纯化二十碳五烯酸甲酯的方法。将冻干的巴夫藻5%的氯乙酰-甲醇溶液中反应，用正己烷和水溶液萃取，正己烷萃取相蒸去正己烷，浓缩液用涂银的硅胶柱进行层析，用丙酮和正己烷溶液梯度洗脱，收集纯化液并蒸去丙酮和正己烷，得到纯度高于95%的二十碳五烯酸甲酯。

专利97108136.0公开了一种，二十二碳六烯酸的制备和酯化工艺。50公斤鱼油中加入由65公斤酒精和10公斤氢氧化钾制成的氢氧化钾酒精溶液，皂化两小时，蒸出酒精，在皂化物中加入浓盐酸调pH至2，分离除去析出的KCl，油脂用水洗涤至中性。而后加入2.5公斤浓盐酸和60公斤无水酒精，加热酯化两小时，蒸出酒精，热水洗涤酯化物至pH6-7。得到混合脂肪酸乙酯粗品。真空扩散泵精馏，在绝对真空度不低于0.001mmHg下，截取110-130馏分，得到DHA乙酯和EPA乙酯总含量为70%的鱼油。

专利99115429.0公开了一种二十二碳六烯酸乙酯和二十碳五烯酸乙酯的制备和分离工艺。1公斤的海洋鱼油，无水酒精1.2公斤，浓硫酸0.12公斤，70℃酯交换反应10小时。蒸去多余酒精，热水洗涤至pH6-7，分离出水分，油相在真空度1~0.1Pa，温度120-160℃条件下精馏，截取130-140℃馏分，得到DHA和EPA总含量为60%的鱼油产品。

专利97108136.0介绍了一种二十二碳六烯酸的制备和酯化工艺。皂化、酸化、酯化、真空精馏（真空度不低于0.001毫米汞柱，截取110-160℃的组分），二十二碳六烯酸乙酯，EPA和DHA乙酯含量达70%。

专利201210462736.1公开了一种同时生产并分离高纯度EPA乙酯和DHA乙酯的工艺。该工艺以粗鱼油为原料，依次经过乙酯化、超临界流体萃取、尿素包合和超临界精馏的方法，制备获得90%以上纯度的EPA乙酯和DHA乙酯。

专利200810052839.4介绍了一种二十二碳六烯酸甲酯和二十二碳五烯酸甲酯的制备和分离方法。以微藻油为原料，用BF₃-甲醇溶液在60-75℃下水浴回流10~30分钟，加入NaCl饱和溶液除去BF₃，再用正己烷萃取混合甲酯物，蒸发除去正己烷，得到混合脂肪酸甲酯。混合脂肪酸甲酯用硝酸银硅胶柱层析分离，0.5-15%的丙酮-正己烷溶液为洗脱剂梯度洗脱，分别接收二十二碳六烯酸甲酯和二十二碳五烯酸甲酯组分，分别蒸去正己烷，分别得到99.02%DHA甲酯，和DPA甲酯99.61%。

专利200410067548.4介绍了一种反相C18为柱色谱填料为分离介质的超临界流体色谱分离EPA乙酯和DHA乙酯的方法。该方法以超临界CO₂为流动相，在压力为10.0-11.5Mpa，温度为40-90℃条件下，分离EPA乙酯和DHA乙酯，分别接收EPA乙酯和DHA乙酯组分，得到纯度大于90%的EPA乙酯和DHA乙酯。

专利200610072945.X公开了一种高DHA型、高纯度DHA和EPA的脂肪酸乙酯的制造方法，以DHA和EPA乙酯总含量占原料总重量70-79%的鱼油为原料，获得的DHA和EPA总含量大于80%重量百分比，EPA与DHA的重量比为1:1.01-38。精馏塔内中真空度为2~15Pa，塔底温度为140-195℃。塔顶温度为50-120℃。理论塔板数为2-10，回流比为0-2。

专利201110335988.3公开了一种工业化生产二十碳五烯酸乙酯的方法。250mL含EPA-EE 68-72%的原料鱼油在0.05mbar、106℃分子蒸馏条件下蒸馏提纯至EPA-EE含量为80.79%。连续处理2.0公斤。经一次蒸馏的鱼油1.2公斤溶于15升乙醇中，加入氢氧化钠，25℃搅拌20小时，降温至-20℃放置24小时，析出固体鱼油，固体鱼油用1N的盐酸调节pH5以后，用正庚烷萃取两次，合并有机层，并用饱和食盐水洗涤，旋转蒸发除去正己烷，获得EPA-EE含量为90.48%的鱼油0.6公斤。最后用工业制备色谱法，采用ODS-AQ反相填料制备柱，88%甲醇水溶液为流动相分离纯化，接收EPA-EE组分，得到纯度为97%的EPA-EE。

专利201210462736.1公开了一种同时生产并分离高纯度EPA乙酯和DHA乙酯的工艺。该工艺以粗鱼油为原料，依次经过乙酯化、超临界流体萃取、尿素包合和超临界精馏的方法，制备获得90%以上纯度的EPA乙酯和DHA乙酯。

专利201110324690.2公开了一种生产二十二碳六烯酸（DHA-EE）的方法。该方法首先采用分子蒸馏法将DHA-EE纯度提高到80-83%，再用尿素包合法将纯度80-83%的DHA-EE纯度提高至89-92%，而后采用制备色谱法将纯度进一步提高至98%以上。

专利200610072945.X公开了一种高DHA型的高纯度DHA和EPA乙酯的制备方法。该方法采用精馏塔精馏，控制真空度2-15Pa、塔顶温度50-120℃、塔底温度140~195℃，回流比为0~2的条件下将精馏鱼油乙酯中的DHA乙酯和EPA乙酯的总浓度提高至80%以上，其中DHA-EE和EPA-EE的重量比为38比1。

欧洲专利0409903公开了一种用于动物油或植物油制备含有EPA和DHA的混合物的方法。将原料皂化，立即将皂化混合物酸化，然后用石油醚提取形成酸式EPA和DHA，除去溶剂并在0.133Pa的压力和110-120℃温度下对残余物进行一步或多步分子蒸馏，获得含有35-90%的EPA和DHA的馏出物。

美国专利7906666公开了一种采用分馏柱超临界二氧化碳流体逆流萃取鱼油中DHA的方法。在8米高126毫米内径的填充工业柱中，从柱的一端注入含EPA与DHA分别为5.5%与26.6%的鱼油样品，控制柱内压力、温度为13.5MPa、60°C，超临界二氧化碳流体萃取液逆流进入填充柱进行萃取，进样量203.0kg，萃取液流速800 kg/hr。鱼油在柱底部被连续地萃取，最后回收得到85.4 kg含53.5%DHA的脂肪酸乙酯，DHA的回收率为75%。

上述专利存在的不足之处可以归结为：1、涉及使用大量的乙醇、甲醇、正己烷、正庚烷、乙酸乙酯中的一种或多种低沸点有机溶剂，工业化生产中需严苛防护，易发生安全隐患。2、要获得含量高于80%以上的多烯酸产品，采用分子蒸馏的方法至少需采用二级以上的蒸馏工艺或短程蒸馏工艺。短程蒸馏，一般每增加一级能耗将近提高一倍，但是产品收率同时下降20%以上，单纯靠短程蒸馏解决不了高纯度制备和节能降耗的问题。3、纯化工艺涉及尿素包合法时，需同时使用尿素与醇溶剂，尿素包合使多不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸分离。该步骤回收率低。一次包合收率在30%以下，同时也需要使用大量的醇溶剂。4、现有专利提供的超临界二氧化碳流体色谱制备高纯度多烯酸的方法，原料的前处理尚未耦合绿色预处理工艺。针对现有多烯酸的制备存在的若干问题，本发明提出以下的解决方案。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种多烯酸及其酯单体的制备方法及其装置，采用无有机溶剂消耗的一次短程蒸馏法结合超临界二氧化碳流体色谱法集成的绿色工艺制备多烯酸及其酯的单体。可以保证生产的产品纯度高、无溶剂残留，方法经济安全有效。制备获得的多烯酸及其酯的单体，可以用于食品营养添加、保健功能食品、治疗药品以及合成其它药物的医药中间体。

本发明是这样实现的，所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法，具体步骤为：

1）预处理分离：将多烯酸及其酯原料在短程蒸馏原料罐中，进行减压和加热处理，脱去溶剂、水分和溶解于原料中的气体物质；

2）短程蒸馏分离：预处理过的多烯酸及其酯的物料，用短程蒸馏器进行一次蒸馏处理，在一定真空度下使多烯酸及其酯在短程蒸发器的加热面蒸发、在冷凝面冷凝，不能蒸发的组分顺加热面流下接收成为重相，被蒸发的组分在冷凝面冷凝后流下接收成为轻相；

3）超临界流体色谱分离：经过短程蒸馏的处理的轻相组分，用溶剂溶解，采用超临界二氧化碳流体色谱装置进行分离；先采用分析柱选择好适当的色谱条件，包括温度、压力、流速、上样量、色谱柱，再进一步放大到制备应用中；根据不同的多烯酸及其酯的原料，选择不同的温度、压力下的超临界二氧化碳流体作为流动相，选择合适的色谱柱、流速，使多烯酸及其酯与杂质组分达到基线分离的前提条件下，尽可能提高上样量；根据超临界二氧化碳流体色谱仪在线检测器监控条件下，接收多烯酸及其酯的纯组分；

4）后处理：经超临界二氧化碳流体色谱分离制备的多烯酸及其酯的纯组分料液，采用减压浓缩装置进行减压脱除溶解、夹带的溶剂，再进行真空、充氮气保护，密封贮存。

本发明所述的多烯酸及其酯是二十二碳六烯酸、二十二碳五烯酸、二十碳五烯酸、二十碳四烯酸、二十碳三烯酸、十八碳三烯酸、十八碳二烯酸、十八碳一烯酸及其甘油酯、磷脂、酰胺、烷基酯，优选是乙酯；所述的多烯酸及其酯的原料来源是多种途径，包括机械压榨过滤处理、助滤过滤处理、超临界流体萃取处理、溶剂萃取处理、蒸馏处理、精馏处理、低温结晶过滤处理、脲包法处理、酯化处理、磷脂化处理、酰胺化处理的原料。

本发明所述预处理分离，采用真空加热脱气的方法，加热温度控制高于进料温度5℃，真空度在20—40Pa，最好在20—25Pa。

本发明所述的短程蒸馏分离是采用刮膜式短程蒸馏装置，短程蒸馏加热温度为50—120℃，最好为50—80℃；冷凝温度为3—15℃，最好为4—8℃；压力为0.1—0.3Pa，最好为0.1—0.15Pa；分子量大、极性强、沸点高的组分在重相被接收，分子量小、极性弱、沸点低的组分在轻相被接收。

本发明所述的超临界二氧化碳流体色谱装置所用的色谱柱填料为高纯度硅胶、表面键合C18烷烃链的硅胶、表面键合C8烷烃链的硅胶、表面键合C4烷烃链的硅胶、氧化铝颗粒，活性炭颗粒、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、二乙烯基苯的二元交联共聚或三元交联共聚的微球及其表面或结构改性物，优选高纯度硅胶、表面键合C18、C8烷烃链的硅胶、丙烯酸-二乙烯基苯的二元交联共聚微球、丙烯酸-丙烯酰胺-二乙烯基苯交联共聚的微球及其经银离子表面改性的微球、苯乙烯-二乙烯基苯交联共聚微球及其结构改性微球；色谱填料的形态为球形微球和非球形多孔材料或实心材料，粒径2—100微米，优选5—20微米的球形微球；色谱柱的直径10—100mm，长度100—500mm；所述超临界二氧化碳流体色谱装置的压力维持在9.0—22.0Mpa，在加温恒温箱内的超临界温度为30—80℃，二氧化碳为食品级的二氧化碳；在低温恒温器内的温度为-10—0℃。

本发明所述的后处理，减压浓缩装置为真空蒸发浓缩仪、刮膜式真空浓缩仪；蒸发温度不超过35℃。

本发明所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法所用的装置，采用短程蒸馏装置和超临界二氧化碳流体色谱装置相结合，或仅用超临界二氧化碳流体色谱装置，超临界二氧化碳流体色谱装置中设有超临界二氧化碳流体储罐、低温特定管路及低温恒温器，低温特定管路的一端与液态二氧化碳储罐相连接，低温特定管路的另一端与超临界二氧化碳流体储罐相连接，低温特定管路及超临界二氧化碳流体储罐被置于低温恒温器内；超临界二氧化碳流体储罐、高压泵、液态二氧化碳缓冲罐、恒流阀经管路顺序连接；超临界二氧化碳流体色谱装置中的加温特定管路、进样六通阀、色谱柱、色谱柱切换阀被置于带有加热器的恒温箱里；超临界二氧化碳流体色谱装置中设有背压阀，背压阀的一端与检测器相连接，背压阀的另一端与切换阀相连接。

本发明背压阀内的死体积小于0.2毫升。

本发明所述低温特定管路的管径1/16—1/4mm，长度在5—10m，呈螺旋盘绕；加温特定管路的管径在1/16—1/8mm，长度在5—10m，呈螺旋盘绕。

本发明所述的所述的短程蒸馏装置的蒸发面与冷凝面成同心圆结构，其间距为10—30 cm，最好在10—15cm。

本发明的有益效果是，采用短程蒸馏技术与超临界二氧化碳流体色谱技术集成的制备工艺，其中，短程蒸馏技术将多烯酸及其酯原料中长链化合物、极性化合物、易挥发性化合物进行预分离，减轻超临界二氧化碳流体色谱分离的压力，并避免色谱柱污染，能更加高效制备多烯酸及其酯单体；以超临界状态的二氧化碳作为色谱分离流动相、温度控制恒定、无脉冲、极小系统死体积的超临界二氧化碳流体色谱装置，用于分离化合物单体组分具有典型的绿色分离的技术特征；该分离技术与短程蒸馏技术集成，可用于鱼油、微藻油、微生物油、植物油及其它生物油粗油脂中多烯酸及其酯单体的高纯度分离制备。

本发明的原理如下：

短程蒸馏是一种靠不同物质分子运动平均自由程的差别来实现分离的一种分离方法。当液态混合物沿被加热的平面流动时，真空状态下的分子会逸出液面进入气相，由于不同分子的运动自由程（分子相邻两次碰撞之间所走的路程）不同，在一定距离内设置与加热平面相平行的冷凝面，分子运动自由程长的轻分子可以到达冷凝面被冷凝并顺着冷凝面流下导出，而分子运动自由程短的重分子达不到冷凝面则沿加热面流下导出，达到轻、重分子间的分离。沿加热平面流下收集的组分为重相，沿冷凝面流下收集的组分为轻相。短程蒸馏技术是一种物理分离过程，操作温度低（远低于沸点），真空度高，受热时间短（以分钟或秒计），易于保留物质原来的品质，适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的大通量预处理。

超临界二氧化碳流体是二氧化碳在高于其临界压力和温度下的一种物理状态，具有接近气体的低粘度和高扩散系数的特性，又有接近液体的高密度和强溶解能力，不燃、无毒，广泛的较弱极性化合物的溶解性，作为色谱分析和制备的流动相，分离快速（是HPLC的3-10倍），后续处理简单（样品分离完成后自动气化挥发），能充分保持目标化合物活性，运行成本低（比有机溶剂价廉）又绿色环保，是制备多烯酸及其酯单体的理想方法。根据超临界二氧化碳流体的特性，作为多烯酸及其酯的高纯度色谱分离的流动相，可以避免使用大量有机溶剂，消除大量溶剂残留风险和易燃易爆的生产安全风险。

超临界二氧化碳流体色谱与高效液相色谱相比较，在装置结构及应用上有十分相似之处，但是也有本质上的不同。超临界二氧化碳的理化性质，强烈依赖于温度与压力，维持某一特定超临界点，也就是提供维持连续稳定的超临界二氧化碳流体条件对保证色谱系统的分离效果极其重要。极小死体积的背压阀设计是保证分离的单体组分能否获得收集的关键因素。

附图说明

图1为本发明所述短程蒸馏装置示意图。

图1中：11、进料罐；12、控制阀；13、电机；14、刮膜器；15、内冷阱；16、蒸馏釜；17、导热油进口；18、冷阱；19、真空泵；110、收集瓶；111、冷水进口；112、冷水出口；113、轻相收集阀；114、重相收集阀；115、导热油出口。

图2为本发明所述超临界二氧化碳流体色谱装置示意图。

图2中：21、液态二氧化碳储气罐；22、高压泵；23、夹带剂泵；24、清洗泵；25、溶剂储罐；26、超临界二氧化碳流体储罐；27、液态二氧化碳缓冲罐；28、恒流阀；29、加温特定管路；210、恒温箱；211、背压阀；212、切换阀；213、进样六通阀；214、色谱柱；215、色谱柱切换阀；216、检测器；217、收集切换阀；218、气液分离器；219、缓冲储罐；220、样品收集器；221、活性填料过滤器；222、单向阀；223、低温恒温器；224、低温特定管路；225、二氧化碳回收泵。

具体实施方式

本发明所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法及其装置，如图1、2所示，

它包括短程蒸馏分离和超临界二氧化碳流体色谱分离。

一、     短程蒸馏分离

本发明所述的短程蒸馏装置如图1所示，短程蒸馏实验装置系统由进料罐11、控制阀12、电机13、刮膜器14、内冷肼15、蒸馏釜16、导热油进口17、冷肼18、真空泵19、收集瓶110、冷水进口111、冷水出口112、轻相收集阀113、重相收集阀114、导热油出口115组成。短程蒸馏系统的工作原理在许多文献资料、著作中有详述，在此不另外说明。

本发明所述的短程蒸馏装置的蒸发面与冷凝面成同心圆结构，其间距为10~30 cm，最好在10~15cm；

本发明所述的短程蒸馏分离包括多烯酸及其酯粗油脂的脱气、脱溶剂、脱水分预处理、短程蒸馏分离和收集。

1）脱气脱溶剂预处理

将多烯酸及其酯的粗油脂注入短程蒸馏原料储罐，预先减压处理，除去溶剂、水汽或气体。

本发明所述的脱气脱溶剂预处理，加热温度控制高于进料温度5℃，真空度在20~40Pa，最好在20~25Pa。

本发明所述的多烯酸及其酯是二十二碳六烯酸、二十二碳五烯酸、二十碳五烯酸、二十碳四烯酸、二十碳三烯酸、十八碳三烯酸、十八碳二烯酸、十八碳一烯酸及其甘油酯、磷脂、酰胺、烷基酯，优选是乙酯；所述的多烯酸及其酯的原料来源是多种途径，包括机械压榨过滤处理、助滤过滤处理、超临界流体萃取处理、溶剂萃取处理、蒸馏处理、精馏处理、低温结晶过滤处理、脲包法处理、酯化处理、磷脂化处理、酰胺化处理的原料。

2）短程蒸馏分离和收集

设定蒸馏压力、温度、进样流率，用刮膜式短程蒸馏装置系统进行一次蒸馏，将分子链长度差异大或沸点差异大的多烯酸及其酯的组分在短程蒸馏装置的加热面和冷凝面获得初步分离，分离成重相组分和轻相组分，并分别进行收集。

本发明所述的油脂短程蒸馏的加热温度为50~120℃，最好为50~80℃。冷凝温度为3~15℃，最好为4~8℃，所述的压力为0.1~0.3Pa，最好为0.1~0.15Pa。

二、超临界二氧化碳流体色谱分离

本发明所述的超临界二氧化碳流体色谱分离装置，如图2所示，该装置由液态二氧化碳储气罐21、高压泵22、夹带剂泵23、清洗泵24、溶剂储罐25、超临界二氧化碳流体储罐26、液态二氧化碳缓冲罐27、恒流阀28、加温特定管路29、恒温箱210、背压阀211、切换阀212、进样六通阀213、色谱柱214、色谱柱切换阀215、检测器216、收集切换阀217、气液分离器218、缓冲储罐219、样品收集器220、活性填料过滤器221、单向阀222、低温恒温器223、低温特定管路224、二氧化碳回收泵225经管路连接组成。

1）超临界二氧化碳流体色谱分离

储罐21用于储存净化过的液化二氧化碳，液化的二氧化碳从储罐21压出，进入在低温恒温器223内的低温特定管路224和超临界二氧化碳流体储罐26，在此二氧化碳被完全液化成流体并冷却至一定温度，而后由高压泵22泵至带有恒流阀28的液态二氧化碳缓冲罐27，液态二氧化碳缓冲罐27可以提供稳定无脉冲的超临界状态的二氧化碳液流，该液流在加温特定管路29中由加热器加热至一定温度（根据实际情况设定）的超临界状态，并进一步被压入至色谱柱214中，用于对注入色谱柱214中的多烯酸及其酯的样品的洗脱。进样六通阀213用于将多烯酸及其酯的样品定量注入色谱柱214中，色谱柱214用于分离样品组分，多烯酸及其酯在色谱柱214分离载体上不断吸附、洗脱，不同保留能力的组分在超临界二氧化碳或添加少量改性剂的超临界二氧化碳流体洗脱下被分离。带加热器的恒温箱210用于提供恒定的温度条件，以控制准确的超临界二氧化碳状态点，背压阀211用于提供高压泵22后至检测器216后的系统压力，维持超临界二氧化碳流体的超临界状态。检测器216用于在线分析所分离的组分，分离的多烯酸及其酯单体组分经由收集切换阀217进入气液分离器218，样品组分被收集于样品收集器220中，单向阀222用于防止进入气液分离器的流体倒流，气化的二氧化碳逸出经过活性填料过滤器221除去被气流带出的样品组分或溶解样品的溶剂。经活性填料净化的二氧化碳经二氧化碳回收泵225返回二氧化碳冷却罐26，与从储气罐21进入的二氧化碳流体混合，重新循环使用。

2）选定色谱柱、流动相、流速、柱温等色谱条件，采用超临界流体色谱装置进行分离制备，按色谱峰收集各组分纯化液。

本发明所述的液态二氧化碳缓冲罐27是与一恒流阀28相连接的缓冲系统，可以控制维持一定压力，用于提供无脉冲、流量恒定、稳定的超临界二氧化碳流体。

所述的加温特定管路29是一段能够使超临界二氧化碳流体大流速通过时仍能与加热器充分换热的管路，使超临界二氧化碳流体快速被加热至所需的温度。该加温特定管路29的管径在1/16~1/8mm，长度在5~10m，呈螺旋盘绕。

所述的低温特定管路224是一段能够使液化二氧化碳流体大流速通过时仍能与冷却器充分换热的管路，确保液化二氧化碳流体在卸压时快速被冷却至所需的温度，该低温特定管路224的管径在1/16~1/4mm，长度在5~10m，呈螺旋盘绕。

所述的背压阀211是一个既能够让超临界二氧化碳流体通过，又能提供维持系统压力使二氧化碳达到所要求的超临界状态的一种可控压力调节阀，极小的超临界二氧化碳流体体积就能达到很高的压力调节作用，使单体组分的分离收集界限更清晰，单体组分纯度更高。

所述的切换阀212是一种可以提供单柱模式或多柱串联模式进行分离的切换阀。

所述的超临界二氧化碳流体色谱分离所用的色谱柱214填料为高纯度硅胶、表面键合C18烷烃链的硅胶、表面键合C8烷烃链的硅胶、表面键合C4烷烃链的硅胶，氧化铝颗粒，活性炭颗粒，苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、二乙烯基苯的二元交联共聚或三元交联共聚的微球及其表面或结构改性物，优选高纯度硅胶、表面键合C18或C8烷烃链的硅胶、丙烯酸-二乙烯基苯交联共聚微球、丙烯酸-丙烯腈-二乙烯基苯交联共聚微球及其经银离子表面改性的微球或结构改性微球、苯乙烯-二乙烯苯交联共聚微球及其结构改性微球；色谱填料的形态为球形微球和非球形多孔材料或实心材料，粒径2-100微米，优选5-20微米的球形微球，最优选是单分散性的微球。色谱柱的直径10-100mm，长度100-500mm。

所述的恒温箱210是一个能提供恒定热量并保温的容器，使色谱柱214、背压阀211、加温特定管路29均处于相同温度条件下，保证超临界二氧化碳流体的稳定性和温度可控性。

所述的超临界二氧化碳流体色谱系统的压力维持在9.0-22.0Mpa，超临界温度为30-80℃，二氧化碳为食品级的二氧化碳；在低温恒温器内的温度为-10—0℃。

三、后处理工艺

超临界二氧化碳流体色谱峰收集的纯化液，经减压脱除夹带剂，样品充氮、密封保存。

所述的后处理工艺，减压浓缩装置为真空蒸发浓缩仪、刮膜式真空浓缩仪。蒸发温度不超过35℃。在可密闭的容器中充氮气排除空气后，再密封贮存。

本发明所述的超临界二氧化碳流体色谱装置中设有超临界二氧化碳流体储罐26及低温恒温器223、低温特定管路224；所述的超临界二氧化碳流体色谱装置中设有液态二氧化碳缓冲罐27及与之相连接的恒流阀28；所述的超临界二氧化碳流体色谱装置中的加热特定管路29、进样六通阀213、色谱柱214、色谱柱切换阀215被装在带有加热器的恒温箱里210；所述的超临界二氧化碳流体色谱装置中设有背压阀211，背压阀211内的死体积小于0.2毫升。

下面结合实施例对本发明再作详细说明。然而，本发明不局限于以下所述的实施例。

实施例1

乙酯化后花生四烯酸粗油脂，装入短程蒸馏进料罐，开启真空泵和温度控制器，在真空度20Pa、温度90℃下进行脱气、除溶剂、水分及易挥发组分，处理1小时。开启短程蒸馏进料泵，设定加热温度95℃、冷凝温度10℃，在0.1—0.15Pa的条件下进行短程蒸馏，从冷凝端接收轻相组分。将接收的轻相组分用溶剂溶解成一定浓度的溶液，用超临界二氧化碳流体制备色谱装置进行分离制备。       

采用高纯硅胶色谱柱（直径10 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）2支；低温恒温器的温度-10℃；系统背压10-15MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.2g/mL；进样0.3mL；超临界二氧化碳流体以3-5mL/min流速洗脱，按外标的二十碳四烯酸乙酯、二十碳三烯酸乙酯的保留时间分别接收二十碳四烯酸乙酯、二十碳三烯酸乙酯纯化液，经浓缩除去溶剂后获得纯度达95%二十碳四烯酸乙酯单体和94%二十碳三烯酸乙酯单体。

采用高纯硅胶色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压10-15MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.2g/mL；进样5mL；超临界二氧化碳流体以5-12mL/min流速洗脱，待所有目标组分被洗脱出色谱柱，再进第二次样品，按同法收集纯化液，依此不断进样——收集——进样——收集直至工作结束或达到所需的制备量，纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达98%的二十碳四烯酸乙酯单体和97%二十碳三烯酸乙酯单体。

采用丙烯酸-二乙烯基苯共聚交联微球，经银离子改性色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支，低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-15MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.3g/mL；进样5mL；超临界二氧化碳流体以10-15mL/min流速洗脱，同上法制备、收集纯化液，经浓缩除去溶剂后获得纯度达98%二十碳四烯酸乙酯单体和95%二十碳三烯酸乙酯单体。

实施例2

甲酯化后的花生四烯酸粗油脂，装入短程蒸馏进料罐，开启真空泵和温度控制器，在真空度20Pa、温度80℃下进行脱气、溶剂、水分及易挥发组分，处理1小时。开启短程蒸馏进料泵，设定加热温度85℃、冷凝温度8℃，在0.1—0.15Pa的条件下进行短程蒸馏，从冷凝端接收轻相组分。将接收的轻相组分用溶剂溶解成一定浓度的溶液，用超临界二氧化碳流体制备色谱装置进行分离制备。 

采用高纯硅胶色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-40℃；进样浓度0.2g/mL；进样5mL；超临界二氧化碳流体以10-15mL/min流速洗脱，按外标的二十碳四烯酸甲酯、二十碳三烯酸甲酯的保留时间分别接收二十碳四烯酸甲酯、二十碳三烯酸甲酯纯化液，待所有目标组分被洗脱出色谱柱，再进第二次样品，同法收集纯化液，依此不断进样--收集--进样--收集直至工作结束或达到所需的制备量。纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达90%二十碳四烯酸甲酯单体和90%二十碳三烯酸甲酯单体。

采用高纯硅胶键合C18色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）2支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-40℃；进样浓度0.2g/mL；进样3mL；超临界二氧化碳流体以10-15mL/min流速洗脱，按外标二十碳四烯酸甲酯、二十碳三烯酸甲酯的保留时间分别接收二十碳四烯酸甲酯、二十碳三烯酸甲酯纯化液，同上法制备、收集纯化液，纯化液经浓缩除去溶剂后,获得纯度达95%二十碳四烯酸甲酯单体和96%二十碳三烯酸甲酯单体。

实施例3

乙酯化花生四烯酸油脂溶解成一定浓度的溶液，经活性载体过滤，滤过液采用超临界二氧化碳流体制备色谱装置进行分离制备。

采用高纯硅胶色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.3g/mL；进样5mL；超临界二氧化碳流体以10-15mL/min流速洗脱，按外标的二十碳四烯酸乙酯、二十碳三烯酸乙酯的保留时间分别接收二十碳四烯酸乙酯、二十碳三烯酸乙酯纯化液，待所有目标组分被洗脱出色谱柱，再进第二次样品，按同法收集纯化液，依此不断进样——收集——进样——收集直至工作结束或达到所需的制备量。纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达98%二十碳四烯酸乙酯单体和98%二十碳三烯酸乙酯单体。

采用丙烯酸-二乙烯基苯共聚交联微球，经结构改性色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支，低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.6g/mL；进样5mL；超临界二氧化碳流体以10-15mL/min流速洗脱，同上法制备、收集纯化液，纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达97%二十碳四烯酸乙酯单体和96%二十碳三烯酸乙酯单体。

采用高纯硅胶键合C18色谱柱（直径30 mm，长度250 mm，填料粒径10μ）2支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.3g/mL；进样10mL；超临界二氧化碳流体以15-20mL/min流速洗脱，同上法制备、收集纯化液，纯化液经浓缩除去溶剂后,获得纯度95%二十碳四烯酸乙酯单体和92%二十碳三烯酸乙酯单体。

实施例4

乙酯化后的粗鱼油，装入刮板式真空浓缩仪进料罐中，开启真空泵，控制温度温度90℃，在真空度20Pa条件下进料除溶剂、水汽及易挥发组分。处理1小时。开启刮板式真空浓缩仪进料泵，设定加热温度90℃、冷凝温度8℃，在0.1—0.15Pa的条件下进行短程蒸馏，从冷凝端接收轻相组分，将接收的轻相组分用溶剂溶解成一定浓度的溶液，采用超临界二氧化碳流体制备色谱装置进行分离制备。

采用高纯硅胶色谱柱（直径10 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.1g/mL；进样0.4mL；超临界二氧化碳流体以3-5mL/min流速洗脱，按外标的二十碳五烯酸乙酯、二十二碳六烯酸乙酯的保留时间分别接收二十碳五烯酸乙酯、二十二碳六烯酸乙酯纯化液，经浓缩除去溶剂后获得纯度达98%二十碳五烯酸乙酯单体和97%二十二碳六烯酸乙酯单体。

采用高纯硅胶色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-15MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.2g/mL；进样3mL；超临界二氧化碳流体以5-10mL/min流速洗脱，按外标的二十碳五烯酸乙酯、二十二碳六烯酸乙酯的保留时间分别接收二十碳五烯酸乙酯、二十二碳六烯酸乙酯纯化液，待所有目标组分被洗脱出色谱柱，再进第二次样品，按同法收集纯化液，依此不断进样——收集——进样——收集直至工作结束或达到所需的制备量。纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达99%二十碳四烯酸乙酯单体和98%二十碳三烯酸乙酯单体。

采用丙烯酸-二乙烯基苯共聚交联微球，经银离子改性色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支，低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-15MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.4g/mL；进样5mL；超临界二氧化碳流体以10-15mL/min流速洗脱，同上法制备、收集纯化液，纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达97%二十碳五烯酸乙酯单体和96%二十二碳六烯酸乙酯单体。

实施例5

乙酯化后核桃油粗油脂，装入刮板式真空浓缩仪进料罐中，开启真空泵，控制温度70℃，在真空度20Pa条件下进料除溶剂、水汽及易挥发组分。处理0.5小时。开启刮板式真空浓缩仪进料泵，设定加热温度75℃、冷凝温度5℃， 0.1-0.15Pa的条件下进行短程蒸馏，从冷凝端接收轻相组分，接收的轻相组分用溶剂溶解成一定浓度的溶液，采用超临界二氧化碳流体制备色谱装置进行分离制备。

采用高纯硅胶键合C18色谱柱（直径20 mm，长度200 mm，填料粒径5μ）2支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.2g/mL；进样2mL；超临界二氧化碳流体以5-10mL/min流速洗脱，同上法制备、收集纯化液，纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达98%十八碳三烯酸乙酯、98%十八碳二烯酸乙酯单体和99%十八碳一烯酸乙酯单体。

采用高纯硅胶色谱柱（直径20 mm，长度200 mm，填料粒径5μ）2支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压9-14MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.2g/mL；进样3mL；超临界二氧化碳流体以5-15mL/min流速洗脱，按外标的十八碳三烯酸乙酯、十八碳二烯酸乙酯、十八碳一烯酸乙酯的保留时间分别接收十八碳三烯酸乙酯和十八碳二烯酸乙酯、十八碳一烯酸乙酯纯化液，待所有目标组分被洗脱出色谱柱，再进第二次样品，按同法收集纯化液，依此不断进样——收集——进样——收集直至工作结束或达到所需的制备量。纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达97%十八碳三烯酸乙酯、96%十八碳二烯酸乙酯单体和99%十八碳一烯酸乙酯单体。

实施例6

乙醇胺花生四烯酸油脂溶解成0.5克/mL浓度的溶液，经活性载体过滤，滤过液采用超临界二氧化碳流体制备色谱装置进行分离制备。

采用高纯硅胶键合C18色谱柱（直径20 mm，长度250 mm，填料粒径5μ）1支；低温恒温器的温度-5℃；系统背压10-16MPa；柱温33-45℃；进样浓度0.3g/mL；进样5mL；超临界二氧化碳流体以10-15mL/min流速洗脱，按外标的二十碳四烯酸乙醇胺、二十碳三烯酸乙醇胺的保留时间分别接收二十碳四烯酸乙醇胺、二十碳三烯酸乙醇胺纯化液，待所有目标组分被洗脱出色谱柱，再进第二次样品，按同法收集纯化液，依此不断进样--收集--进样--收集直至工作结束或达到所需的制备量。纯化液经浓缩除去溶剂后获得纯度达95%二十碳四烯酸乙醇胺单体和95%二十碳三烯酸乙醇胺单体。

本发明提出的高纯度的多烯酸酯的制备和方法，以通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在本发明内容、精神和范围内对本文所述的制作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有项类似的替换和改动对本领域技术人员来说是可以预见的，它们都可被认为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (10)

1.一种多烯酸及其酯单体的制备方法，具体步骤为：

1）预处理分离：将多烯酸及其酯原料在短程蒸馏原料罐中，进行减压和加热处理，脱去溶剂、水分和溶解于原料中的气体物质；

2）短程蒸馏分离：预处理过的多烯酸及其酯的物料，用短程蒸馏器进行一次蒸馏处理，在一定真空度下使多烯酸及其酯在短程蒸发器的加热面蒸发、在冷凝面冷凝，不能蒸发的组分顺加热面流下接收成为重相，被蒸发的组分在冷凝面冷凝后流下接收成为轻相；

3）超临界流体色谱分离：经过短程蒸馏的处理的轻相组分，用溶剂溶解，采用超临界二氧化碳流体色谱装置进行分离；先采用分析柱选择好适当的色谱条件，包括温度、压力、流速、上样量、色谱柱，再进一步放大到制备应用中；根据不同的多烯酸及其酯的原料，选择不同的温度、压力下的超临界二氧化碳流体作为流动相，选择合适的色谱柱、流速，使多烯酸及其酯与杂质组分达到基线分离的前提条件下，尽可能提高上样量；根据超临界二氧化碳流体色谱仪在线检测器监控条件下，接收多烯酸及其酯的纯组分；

4）后处理：经超临界二氧化碳流体色谱分离制备的多烯酸及其酯的纯组分料液，采用减压浓缩装置进行减压脱除溶解、夹带的溶剂，再进行真空、充氮气保护，密封贮存。

2.根据权利要求1所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法，其特征是：所述的多烯酸及其酯是二十二碳六烯酸、二十二碳五烯酸、二十碳五烯酸、二十碳四烯酸、二十碳三烯酸、十八碳三烯酸、十八碳二烯酸、十八碳一烯酸及其甘油酯、磷脂、酰胺、烷基酯，优选是乙酯；所述的多烯酸及其酯的原料来源是多种途径，包括机械压榨过滤处理、助滤过滤处理、超临界流体萃取处理、溶剂萃取处理、蒸馏处理、精馏处理、低温结晶过滤处理、脲包法处理、酯化处理、磷脂化处理、酰胺化处理的原料。

3.根据权利要求1所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法，其特征是：所述预处理分离，采用真空加热脱气的方法，加热温度控制高于进料温度5℃，真空度在20—40Pa，最好在20—25Pa。

4.根据权利要求1所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法，其特征是：所述的短程蒸馏分离是采用刮膜式短程蒸馏装置，短程蒸馏加热温度为50—120℃，最好为50—80℃；冷凝温度为3—15℃，最好为4—8℃；压力为0.1—0.3Pa，最好为0.1—0.15Pa；分子量大、极性强、沸点高的组分在重相被接收，分子量小、极性弱、沸点低的组分在轻相被接收。

5.根据权利要求1所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法，其特征是：所述的超临界二氧化碳流体色谱装置所用的色谱柱填料为高纯度硅胶、表面键合C18烷烃链的硅胶、表面键合C8烷烃链的硅胶、表面键合C4烷烃链的硅胶，氧化铝颗粒，活性炭颗粒、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、二乙烯基苯的二元交联共聚或三元交联共聚的微球及其表面或结构改性物，优选高纯度硅胶、表面键合C18、C8烷烃链的硅胶、丙烯酸-二乙烯基苯的二元交联共聚微球、丙烯酸-丙烯酰胺-二乙烯基苯交联共聚的微球及其经银离子表面改性的微球、苯乙烯-二乙烯苯交联共聚微球及其结构改性微球；色谱填料的形态为球形微球和非球形多孔材料或实心材料，粒径2—100微米，优选5—20微米的球形微球；色谱柱的直径10—100mm，长度100—500mm；所述超临界二氧化碳流体色谱装置的压力维持在9.0—22.0Mpa，在加温恒温箱内的超临界温度为30—80℃，二氧化碳为食品级的二氧化碳；在低温恒温器内的温度为-10—0℃。

6.根据权利要求1所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法，其特征是：所述的后处理，减压浓缩装置为真空蒸发浓缩仪、刮膜式真空浓缩仪；蒸发温度不超过35℃。

7.权利要求1所述一种多烯酸及其酯单体的制备方法所用的装置，采用短程蒸馏装置和超临界二氧化碳流体色谱装置相结合，或仅用超临界二氧化碳流体色谱装置，其特征是：超临界二氧化碳流体色谱装置中设有超临界二氧化碳流体储罐、低温特定管路及低温恒温器，低温特定管路的一端与液态二氧化碳储罐相连接，低温特定管路的另一端与超临界二氧化碳流体储罐相连接，低温特定管路及超临界二氧化碳流体储罐被置于低温恒温器内；超临界二氧化碳流体储罐、高压泵、液态二氧化碳缓冲罐、恒流阀经管路顺序连接；超临界二氧化碳流体色谱装置中的加温特定管路、进样六通阀、色谱柱、色谱柱切换阀被置于带有加热器的恒温箱里；超临界二氧化碳流体色谱装置中设有背压阀，背压阀的一端与检测器相连接，背压阀的另一端与切换阀相连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征是：背压阀内的死体积小于0.2毫升。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征是：低温特定管路的管径1/16—1/4mm，长度在5—10m，呈螺旋盘绕；加温特定管路的管径在1/16—1/8mm，长度在5—10m，呈螺旋盘绕。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征是：所述的短程蒸馏装置的蒸发面与冷凝面成同心圆结构，其间距为10—30 cm，最好在10—15cm。

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