CN103981027A

CN103981027A - 一种从肉桂油中分离苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧基肉桂醛的方法及装置

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Publication number: CN103981027A
Application number: CN201410150425.0A
Authority: CN
Inventors: 纪红兵; 杨祖金
Original assignee: National Sun Yat Sen University
Current assignee: Sun Yat Sen University; National Sun Yat Sen University
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: CN103981027B

Abstract

本发明公开了一种从肉桂油中分离苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧基肉桂醛的方法及装置。方法包括：（1）肉桂油的脱水：经过水蒸气蒸馏得到肉桂油，加入无水硫酸钠，无水硫酸钠与肉桂油的重量比例为1:10~1:12；(2)将处理后的肉桂油加入物料罐，控制好精馏柱温度、蒸发温度、回流比和真空度，分别得到苯甲醛纯度≥60%，得率≥50%；苯丙醛纯度≥50%，得率≥40%；肉桂醛纯度≥99%，得率≥85%；乙酸肉桂脂纯度≥30%，得率≥80%；邻甲氧基肉桂醛纯度≥30%，得率≥85%。本装置结合分子蒸馏与精馏两者的优点，不但使得苯甲醛等组分的浓度得到明显提高，还明显地提高产物得率，大幅度地降低生产成本，可实现在较低温度下多种热敏性物料低能耗、高效地分离。

Description

一种从肉桂油中分离苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧基肉桂醛的方法及装置

技术领域

本发明涉及香料的分离领域，具体地说，涉及一种从肉桂油中分离苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧肉桂醛的方法及装置。

背景技术

肉桂，在国内主要分布于广西和广东等地，肉桂的树皮、枝、叶等经过水蒸气提取即可得到肉桂油。我国是肉桂油出口大国，出口量约占世界的80%，但主要是以肉桂油粗品出口，产品附加值低。将肉桂油中组分含量提高或者从肉桂油中分离出来的方法，称为单离。对于肉桂油分离出纯度较高的单离产品，产品附加值会得到明显的提高，在这方面，亟待进一步研究与开发。肉桂油的主要成分是肉桂醛，占80%以上，其主要成分为苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂酯、邻甲氧基肉桂醛等成分,含量约为0.1%~10%。苯甲醛，广泛地应用在食品和饮料行业，尤其在西方国家，杏仁香味的食品占较大的比重；苯丙醛、肉桂醛和乙酸肉桂酯主要用来调和食用香料，配制香精，也是一种重要的医药中间体；邻甲氧基肉桂醛，主要用于日化及食用香精，也用作有机合成中间体。肉桂油单离苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂酯和邻甲氧基肉桂醛等组分属于热敏性分离过程，容易发生氧化或者受热易分离。

因此，以简单、低成本和规模化的工业方法富集肉桂油中的苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂酯、邻甲氧基等成分成为研究的重点和发展趋势。目前报道单离上述组分的主要方法分馏、冻析和加成法。采用冻析法单离肉桂油中的组分，虽然保证了热敏性组分的稳定性，但是很难使得单离组分的纯度得到有效地提高。加成法是通过与硫代硫酸盐的反应，形成水溶性盐，再通过水解得到醛类，该法实现提高醛类浓度的同时，对环境带来一定地影响。分子蒸馏技术是在高真空的条件下实现组分在低沸点下的分离，适合于肉桂油中热敏性或易氧化物质的富集，但往往需要多级分子蒸馏才能实现，该技术普遍存在分离效率低，能耗高等不足。

刘晓艳等报道采用刮膜式分子蒸馏技术精制肉桂油，在蒸馏温度63℃，真空度50 Pa，进料速度2.0 mL/min，刮膜转速70~390 rpm时，肉桂精油的收率为92. 14%，肉桂醛纯度为63.39%。上述研究不足之处是肉桂精油的得率虽然较高，但是肉桂醛的纯度较低，难以满足对高纯度天然肉桂醛的要求。

钟昌勇报道了采用先减压再分子蒸馏技术对肉桂油中肉桂醛的分离提纯进行研究，纯度和回收率分别达到99.50%和85.63%，但是该研究忽略了肉桂油的其它重要组分，造成资源的极大浪费，此外采用两套系统进行分离存在不易操作控制，能耗高及效率低等不足。

申请号201310252672.2公开了一种从肉桂油中分离肉桂醛、乙酸肉桂脂的方法，经水蒸气提取得到的肉桂油经过脱水，进入精馏塔，控制好塔釜温度、回流比、回流比，进行高真空快速精馏，同时分离得到两种高纯度的肉桂醛、乙酸肉桂脂。肉桂醛的纯度≥99%，得率≥80%；乙酸肉桂脂的纯度≥95%，得率≥60%。但是该方法存在的不足是是分离肉桂油中的肉桂醛和乙酸肉桂脂，忽略了苯甲醛、苯丙醛和邻甲氧肉桂醛等组分，造成资源的极大浪费。

柴坤刚等报道了采用分子蒸馏技术和薄膜蒸发与精馏耦合技术分离肉桂醛和乙酸肉桂酯。在采用分子蒸馏分离肉桂醛和乙酸肉桂酯的实验研究基础上，重点阐述了薄膜蒸发与精馏耦合技术分离实验。该研究表明在缺乏底物循环泵的情况下，提高产物浓度的同时，却很难保证产品的回收率，因而难以实现工业化的生产。

可以看出，前述的专利及文献的报道，使用减压蒸馏、分子蒸馏技术、精馏技术分离肉桂油中的有效组分存在分离效率低，成本高，能耗大和资源浪费等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种从肉桂油中分离纯度较高的苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧肉桂醛的方法及装置。

本发明通过以下的技术方案达到上述目的：

一种分子蒸馏与精馏耦合装置，包括物料罐，蒸发器，塔釜，精馏塔，塔顶冷凝器，冷却器，接收器，冷阱，真空罐，旋片真空泵，物料循环泵和回流比控制仪；

物料罐顶部连接物料循环泵，物料罐底部连接刮膜蒸发器顶部，刮膜蒸发器底部连接塔釜，塔釜底部再连接物料循环泵；刮膜蒸发器顶部还连接精馏塔下部，精馏塔的顶部连接有出气管，出气管上设有塔顶冷凝器，塔顶冷凝器用于将出气管内的蒸汽冷冻成冷凝液，一部分冷凝液回流至精馏塔，另一部分经过冷却器冷却后流入接收器；回流比控制仪设于出气管上，用于控制回流精馏塔冷凝液的量；接收器连接冷阱，冷阱连接真空罐，真空罐连接旋片真空泵。

利用上述装置从肉桂油中分离苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧肉桂醛的方法，包括以下步骤：

（1）肉桂油的脱水：经过水蒸气蒸馏得到肉桂油，加入无水硫酸钠，无水硫酸钠与肉桂油的重量比例为1:10~1:12；

（2）将处理后的肉桂油加入物料罐，控制分子蒸馏与精馏耦合装置的精馏柱温度、蒸发温度、回流比和真空度，分离各组分的精馏条件为：精馏柱温度70~80℃、蒸发温度35~50℃、全回流20~40min，回流比1~3和真空度250~150 Pa，分离得到纯度≥60%，得率≥50%的苯甲醛；精馏柱温度80~90℃、蒸发温度50~70℃、全回流30~50min，回流比2~3和真空度150~100 Pa，分离得到纯度≥50%，得率≥40%的苯丙醛；精馏柱温度80~90℃、蒸发温度75~95℃、全回流30~50min，回流比2~4和真空度40~60 Pa，分离得到纯度≥99%，得率≥85%的肉桂醛；精馏柱温度80~90℃、蒸发温度95~120℃、全回流30~50min，回流比2~4和真空度0.5~10 Pa，分离得到纯度≥30%，得率≥80%的乙酸肉桂脂，同时得到纯度≥30%，得率≥85%重组分-邻甲氧基肉桂醛。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明纯粹采用的是物理分离方法，能够防止肉桂油在高温下的氧化，保持各组分的天然特性，低成本和高效地提纯肉桂油中的组分。最终得到苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧肉桂醛等五种组分，各组分的纯度和得率分别为：苯甲醛纯度≥60%，得率≥50%；苯丙醛纯度≥50%，得率≥40%；肉桂醛纯度≥99%，得率≥85%；乙酸肉桂脂纯度≥30%，得率≥80%；邻甲氧基肉桂醛纯度≥30%，得率≥85%。

2.本发明通过使用分子蒸馏与精馏进行耦合的新型装置，并增加重组分循环泵。该套装置结合分子蒸馏与精馏两者的优点，不但使得苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧肉桂醛等组分的浓度得到明显的提高，还明显地提高产物的得率，大幅度地降低生产成本。而且可实现在较低温度下多种热敏性物料低能耗、高效地分离。

附图说明

图1为分子蒸馏与精馏耦合装置结构示意图。

图中：1为物料罐；2为刮膜蒸发器；3为塔釜；4为精馏塔主体；5为冷凝器；6为冷却器；7为接收器；8为冷阱；9为真空罐；10为旋片真空泵；11为物料循环泵；12为回流比控制仪。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，一种分子蒸馏与精馏耦合装置，包括物料罐1，蒸发器2，塔釜3，精馏塔4，塔顶冷凝器5，冷却器6，接收器7，冷阱8，真空罐9，旋片真空泵10，物料循环泵11和回流比控制仪12；

物料罐1顶部连接物料循环泵11，物料罐1底部连接刮膜蒸发器2顶部，刮膜蒸发器2底部连接塔釜3，塔釜3底部再连接物料循环泵11；刮膜蒸发器2顶部还连接精馏塔4下部，精馏塔4的顶部连接有出气管，出气管上设有塔顶冷凝器5，塔顶冷凝器5用于将出气管内的蒸汽冷冻成冷凝液，一部分冷凝液回流至精馏塔4，另一部分经过冷却器6冷却后流入接收器7；回流比控制仪12设于出气管上，用于控制回流精馏塔4冷凝液的量；接收器7连接冷阱8，冷阱8连接真空罐9，真空罐9连接旋片真空泵10。

工艺流程为：物料首先加入物料罐1，物料在重力作用下进入刮膜式薄膜蒸发器2，原料在刮板的旋转作用力下分成轻重两相，重组分流入，在物料循环泵11的作用下，重新回到物料罐1；蒸气部分在精馏塔4内经过多次部分蒸发与部分冷凝后，到达塔顶的蒸气在塔顶冷凝器5形成冷凝液，通过回流比控制仪12，部分冷凝液回流至精馏塔4，精馏塔4的气相股和液相股反复地汽化和冷凝，最终从塔顶高纯度的轻组分通过冷却器6冷却后作为馏出物收集于产品接收器7内，经物料循环泵11循环多次后导出的组分即为高浓度组分。此外，为防止挥发性组分被抽进真空泵10，在产品接收器7和真空泵10之间设置了冷阱8和真空罐9。

实施例1：

将苯甲醛含量为1.2%、苯丙醛含量为0.7%、肉桂醛含量为85%、乙酸肉桂脂含量为0.7%、邻甲氧基肉桂醛含量为4.5%的肉桂油500.0g，加入50g无水硫酸钠进行脱水处理，将处理好的肉桂油投入物料罐1，控制精馏柱温度75℃、蒸发温度45℃、全回流30min，回流比为1.5和真空度200 Pa，收集该段组分，得到3.2g纯度为63.2%的苯甲醛；升高精馏柱温度85℃、蒸发温度55℃、全回流40min，回流比2.5和真空度130Pa，收集该段组分，得到1.8g纯度为51.4%的苯丙醛；保持精馏柱温度85℃，升高并控制蒸发温度80℃、全回流40 min，回流比3和真空度50 Pa，收集该段组分370.0g纯度为99.5%的肉桂醛；升高精馏柱温度在85℃，蒸发温度105℃、全回流40min，回流比3和真空度1 Pa，分离得到2g纯度为53.1%的乙酸肉桂脂和同时得到19.6g纯度为40.3%的邻甲氧基肉桂醛。

实施例2：

将苯甲醛含量为1.2%、苯丙醛含量为0.7%、肉桂醛含量为85%、乙酸肉桂脂含量为0.7%、邻甲氧基肉桂醛含量为4.5%的肉桂油500.0g，加入45g无水硫酸钠进行脱水处理，将处理好的肉桂油投入物料罐1，加入分子蒸馏与精馏耦合装置的物料罐1，控制好精馏柱温度、蒸发温度、回流比和真空度，精馏条件为：精馏柱温度78℃、蒸发温度40℃、全回流35min，回流比2和真空度220Pa，收集该段组分，得到3.1g纯度为61.7%的苯甲醛；升高精馏柱温度82℃、蒸发温度60℃、全回流48min，回流比3和真空度120Pa，收集该段组分，得到1.92g纯度为53.2%的苯丙醛；提高精馏柱温度到85℃，升高并控制蒸发温度85℃、全回流35 min，回流比4和真空度40 Pa，收集该段组分384.1g纯度为99.7%的肉桂醛；保持精馏柱温度在85℃，升高蒸发温度到105℃、全回流50 min，回流比4和真空度0.7 Pa，分离得到2.2g纯度为54.5%的乙酸肉桂脂和同时得到20.2g纯度为43.7%的邻甲氧基肉桂醛。

实施例3：

将苯甲醛含量为1.2%、苯丙醛含量为0.7%、肉桂醛含量为85%、乙酸肉桂脂含量为0.7%、邻甲氧基肉桂醛含量为4.5%的肉桂油500.0g，加入43g无水硫酸钠进行脱水处理，将处理好的肉桂油投入物料罐1，加入分子蒸馏与精馏耦合装置的物料罐1，控制好精馏柱温度、蒸发温度、回流比和真空度，精馏条件为：精馏柱温度80℃、蒸发温度50℃、全回流40 min，回流比1.5和真空度180 Pa，收集该段组分，得到3.6g纯度为66.0%的苯甲醛；升高精馏柱温度88℃、蒸发温度68℃、全回流40 min，回流比3和真空度110Pa，收集该段组分，得到2.06g纯度为54.7%的苯丙醛；提高精馏柱温度到90℃，升高并控制蒸发温度90℃、全回流45 min，回流比3和真空度50 Pa，收集该段组分375.4g纯度为99.2%的肉桂醛；保持精馏柱温度在90℃，升高蒸发温度到115℃、全回流40 min，回流比4和真空度0.5 Pa，分离得到2.4g纯度为56.2%的乙酸肉桂脂和同时得到22.7g纯度为45.7%的邻甲氧基肉桂醛。

实施例4：

将苯甲醛含量为1.2%、苯丙醛含量为0.7%、肉桂醛含量为85%、乙酸肉桂脂含量为0.7%、邻甲氧基肉桂醛含量为4.5%的肉桂油500.0g，加入43g无水硫酸钠进行脱水处理，将处理好的肉桂油投入物料罐1，加入分子蒸馏与精馏耦合装置的物料罐1，控制好精馏柱温度、蒸发温度、回流比和真空度，精馏条件为：精馏柱温度78℃、蒸发温度48℃、全回流30 min，回流比3和真空度150 Pa，收集该段组分，得到3.3g纯度为61.5%的苯甲醛；升高精馏柱温度82℃、蒸发温度70℃、全回流30 min，回流比2和真空度100Pa，收集该段组分，得到1.93g纯度为52.1%的苯丙醛；提高精馏柱温度到90℃，升高并控制蒸发温度95℃、全回流50 min，回流比4和真空度40 Pa，收集该段组分371.2g纯度为99.8%的肉桂醛；保持精馏柱温度在90℃，升高蒸发温度到120℃、全回流45 min，回流比3和真空度5 Pa，分离得到2.7g纯度为51.2%的乙酸肉桂脂和同时得到25.1g纯度为42.5%的邻甲氧基肉桂醛。

实施例5：

将苯甲醛含量为1.2%、苯丙醛含量为0.7%、肉桂醛含量为85%、乙酸肉桂脂含量为0.7%、邻甲氧基肉桂醛含量为4.5%的肉桂油500.0g，加入45g无水硫酸钠进行脱水处理，将处理好的肉桂油投入物料罐1，加入分子蒸馏与精馏耦合装置的物料罐1，控制好精馏柱温度、蒸发温度、回流比和真空度，精馏条件为：精馏柱温度72℃、蒸发温度36℃、全回流30 min，回流比2和真空度100 Pa，收集该段组分，得到3.8g纯度为60.5%的苯甲醛；升高精馏柱温度87℃、蒸发温度65℃、全回流40 min，回流比3和真空度120Pa，收集该段组分，得到1.90g纯度为54.4%的苯丙醛；提高精馏柱温度到90℃，升高并控制蒸发温度93℃、全回流45 min，回流比3和真空度50 Pa，收集该段组分374.9g纯度为99.5%的肉桂醛；保持精馏柱温度在90℃，升高蒸发温度到115℃、全回流50 min，回流比4和真空度10 Pa，分离得到2.9g纯度为50.5%的乙酸肉桂脂和同时得到26.2g纯度为44.2%的邻甲氧基肉桂醛。

Claims

1.一种分子蒸馏与精馏耦合装置，其特征在于包括物料罐（1），蒸发器（2），塔釜（3），精馏塔（4），塔顶冷凝器（5），冷却器（6），接收器（7），冷阱（8），真空罐（9），旋片真空泵（10），物料循环泵（11）和回流比控制仪（12）；物料罐（1）顶部连接物料循环泵（11），物料罐（1）底部连接刮膜蒸发器（2）顶部，刮膜蒸发器（2）底部连接塔釜（3），塔釜（3）底部再连接物料循环泵（11）；刮膜蒸发器（2）顶部还连接精馏塔（4）下部，精馏塔（4）的顶部连接有出气管，出气管上设有塔顶冷凝器（5），塔顶冷凝器（5）用于将出气管内的蒸汽冷冻成冷凝液，一部分冷凝液回流至精馏塔（4），另一部分经过冷却器（6）冷却后流入接收器（7）；回流比控制仪（12）设于出气管上，用于控制回流精馏塔（4）冷凝液的量；接收器（7）连接冷阱（8），冷阱（8）连接真空罐（9），真空罐（9）连接旋片真空泵（10）。

2.一种从肉桂油中分离苯甲醛、苯丙醛、肉桂醛、乙酸肉桂脂和邻甲氧肉桂醛的方法，其特征在于包括以下步骤：

（2）将处理后的肉桂油加入物料罐，控制分子蒸馏与精馏耦合装置的精馏柱温度、蒸发温度、回流比和真空度，分离各组分的精馏条件为：

精馏柱温度70~80℃、蒸发温度35~50℃、全回流20~40min，回流比1~3和真空度250~150 Pa，分离得到苯甲醛；

精馏柱温度80~90℃、蒸发温度50~70℃、全回流30~50min，回流比2~3和真空度150~100 Pa，分离得到苯丙醛；

精馏柱温度80~90℃、蒸发温度75~95℃、全回流30~50min，回流比2~4和真空度40~60 Pa，分离得到肉桂醛；

精馏柱温度80~90℃、蒸发温度95~120℃、全回流30~50min，回流比2~4和真空度0.5~10 Pa，分离得到乙酸肉桂脂，同时得到重组分-邻甲氧基肉桂醛。