CN104694251A - 一种植物油酶法脱酸的方法及其脱酸系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物油酶法脱酸的方法及其脱酸系统，其系统包括，存储单元，对原料以及产物进行存储收集，其包括原料罐、第一酶法产物收集罐、第一脱水产物收集罐以及第二酶法产物收集罐；动力单元，对原料和中间产物进行动力输送，其包括第一动力泵、第二动力泵和第三动力泵；反应单元，其包括第一脂肪酶填充床反应柱和第二脂肪酶填充床反应柱；以及，脱水单元，其包括第一脱水剂填充床反应柱。本发明实现植物油的连续化酶法脱酸。

Description

一种植物油酶法脱酸的方法及其脱酸系统

技术领域

本发明属于油脂深加工、改性技术领域，涉及一种植物油酶法脱酸的方法及其设备，尤其涉及一种植物油连续酶法脱酸的方法和系统。

背景技术

植物毛油在其制油、收集、运输和储藏过程中受外界环境、自身水分以及脂肪酶的影响，会水解生成大量的游离脂肪酸(FFA)，成为高酸值植物毛油，高酸值植物毛油进行高效、环保脱酸是其精炼的关键环节。

高酸值植物毛油的脱酸常用的处理方法是化学碱炼和物理精炼，但是都具有一定的局限性。物理精炼可以提高植物毛油精炼得率,但是汽提脱除如此高含量的脂肪酸，往往要求植物毛油要在脱臭设备中停留一定长的时间,影响精炼的效率,而且物理精炼是在高温和高真空度的条件下进行,停留时间长往往伴随着聚合、异构等副反应的发生,同时米糠油中一些特色的营养物质也大多一起被除去,所以传统的物理精炼工艺也不是一个十分理想的精炼方法。近年来也有采用其他脱酸方法的报道,如溶剂浸出和膜技术脱酸、分子蒸馏脱酸、酸碱催化酯化脱酸等。

随着生物酶技术在油脂行业中的应用与研究越来越多,引入酶催化技术发展起来的植物毛油酶法脱酸工艺也受到相关学者的关注。酶法脱酸不仅可以大大降低FFA含量，提高中性油脂的含量和油脂精炼的经济效益，而且可以最大限度地保护植物油中的功能成分。同时酶法脱酸条件温和，不产生废水，具有良好的环保性能，是目前最具潜力的高酸价油脂脱酸技术。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有植物油酶法脱酸的方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的一个目的是解决现有技术中的不足，提供一种连续化植物油酶法脱酸的方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种植物油酶法脱酸的方法，其包括，将甘油和高酸价植物油按摩尔比0.5～6：1的比例配成反应液，无溶剂体系下将反应液搅拌混合均匀，预热温度为55℃～75℃；将高酸价植物油和固定化脂肪酶Lipozyme RM IM混合均匀后填充于第一脂肪酶填充床反应柱、第二脂肪酶填充床反应柱中；将脱水剂填充于第一脱水剂填充床反应柱中并采用串联方式将所述第一填充床反应柱、第一脱水剂填充床反应柱以及第二脂肪酶填充床反应柱连接；将混合均匀的所述反应液加入第一脂肪酶填充床反应柱，一次酶催化脱酸产物经搅拌后进入第一脱水剂填充床反应柱进行脱水处理，脱水产物再次经搅拌后进入第二脂肪酶填充床反应柱；收集反应产物，离心除去甘油，得到产品。

作为本发明所述的植物油酶法脱酸的方法的一种优选方案，其中：所述高酸价植物油脂肪酸含量，以质量百分比计为2.5％～20％。

作为本发明所述的植物油酶法脱酸的方法的一种优选方案，其中：所述反应液在第一脂肪酶填充床反应柱中一次酶法脱酸流速控制在18～54L/h，温度控制在55℃～75℃。

作为本发明所述的植物油酶法脱酸的方法的一种优选方案，其中：所述反应液在第一脱水剂填充床反应柱脱水流速在18～42L/h，温度控制在55℃～75℃。

作为本发明所述的植物油酶法脱酸的方法的一种优选方案，其中：所述反应液在第一脂肪酶填充床反应柱中二次酶法脱酸流速控制在12～36L/h，温度控制在55℃～75℃。

作为本发明所述的植物油酶法脱酸的方法的一种优选方案，其中：所述脱水剂为和/或分子筛。

本发明的一个目的是提供一种植物油连续酶法脱酸的系统。

为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种植物油酶法脱酸系统，其包括，存储单元，对原料以及产物进行存储收集，其包括原料罐、第一酶法产物收集罐、第一脱水产物收集罐以及第二酶法产物收集罐；动力单元，对原料和中间产物进行动力输送，其包括第一动力泵、第二动力泵和第三动力泵；反应单元，其包括第一脂肪酶填充床反应柱和第二脂肪酶填充床反应柱；以及，脱水单元，其包括第一脱水剂填充床反应 柱；存储在原料罐中的原料经第一动力泵向第一脂肪酶填充床反应柱内加入原料反应，得到的一次酶催化脱酸产物进入第一酶法产物收集罐内，而后被第二动力泵泵入第一脱水剂填充床反应柱内脱水，所得脱水后的产物被第一脱水产物收集罐收集，而后经第三动力泵加入至第二脂肪酶填充床反应柱，得到的最终产物由第二酶法产物收集罐收集。

作为本发明所述的植物油酶法脱酸系统的一种优选方案，其中：所述反应单元和所述脱水单元外部皆设置有恒温装置。

作为本发明所述的植物油酶法脱酸系统的一种优选方案，其中：所述第一动力泵、第二动力泵和第三动力泵皆为恒流泵。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用脂肪酶填充床反应柱和脱水剂填充床反应柱的串联，以甘油为酰基供体和植物油中的游离脂肪酸反应，以固定化脂肪酶作为催化剂，分子筛为脱水剂，有效促进连续酶法催化脱酸反应的进行；

(2)提供了一种精炼率高的可实际应用的高酸价植物毛油脱酸方法的选择依据，确定了连续化酶法脱酸的具体工艺和参数，通过确定具体的制备工艺，实现了一次酶催化脱酸反应、产物水分的去除和二次酶催化脱酸反应的连续化进行；

(3)通过使用分子筛脱除反应过程中生成的水分弥补了使用氮气脱酸的不足；且高效、环保，适用于大规模、连续化操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例中所述一种植物油酶法脱酸系统的主体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明 还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，在这一个实施例中，一种植物油酶法脱酸系统，其包括，存储单元、动力单元、反应单元和脱水单元。

其中，存储单元对原料以及产物进行存储收集，其包括原料罐110、第一酶法产物收集罐120、第一脱水产物收集罐130以及第二酶法产物收集罐140；动力单元对原料和中间产物进行动力输送，其包括第一动力泵210、第二动力泵220和第三动力泵230；反应单元包括第一脂肪酶填充床反应柱310和第二脂肪酶填充床反应柱320；以及，脱水单元，包括第一脱水剂填充床反应柱410；存储在原料罐110中的原料经第一动力泵210向第一脂肪酶填充床反应柱310内加入原料反应，得到的一次酶催化脱酸产物进入第一酶法产物收集罐120内，而后被第二动力泵220泵入第一脱水剂填充床反应柱410内脱水，所得脱水后的产物被第一脱水产物收集罐130收集，而后经第三动力泵230加入至第二脂肪酶填充床反应柱320，得到的最终产物由第二酶法产物收集罐140收集。

本领域技术人员能够知道的是：脂肪酶填充床反应柱和脱水剂填充床反应柱可以设置为多个，彼此间隔设置即可，以多次酶法脱酸实现游离脂肪酸的脱除。

实施例1

采用湿法装柱，用米糠油(FFA含量为18％)润湿固定化脂肪酶Lipozyme RM IM，混合均匀后填充于第一脂肪酶填充床反应柱和第二脂肪酶填充床反应柱中，采用干法装柱将活化后分子筛装在第一脱水剂填充床反应柱中，填充床反应柱外部设置有恒温装置，通过恒温装置控制温度在55℃，然后将甘油和米糠油按摩尔比5:1的比例配成反应液，无溶剂体系下将反应液搅拌混合均匀，并预热至55℃。通过恒流泵将混合均匀的反应液泵入串联的填充床反应柱中进行酶催化反应和水分的脱除，反应中生成的水分通过分子筛吸附，控制第一动力泵的流速为27L/h，第二动力泵的流速为18L/h,第三动力泵的流速为12L/h,收集反应产物，离心除去未反应的甘油。

检测一次酶催化脱酸产物中FFA残余量为9.75％，脱水率达85.22％，二次酶催化脱酸产物中FFA残余量为3.80％。

实施例2

采用湿法装柱，用米糠油(FFA含量为6％)润湿固定化脂肪酶Lipozyme RM IM，混合均匀后填充于第一脂肪酶填充床反应柱和第二脂肪酶填充床反应柱中，采用干法装柱将活化后分子筛装在第一脱水剂填充床反应柱中，填充床反应柱外部设置有恒温装置，通过恒温装置控制温度在65℃，然后将甘油和米糠油按摩尔比5:1的比例配成反应液，无溶剂体系下将反应液搅拌混合均匀，并预热至65℃。通过恒流泵将混合均匀的反应液泵入三根串联的填充床反应柱中进行酶催化反应和水分的脱除，反应中生成的水分通过分子筛吸附，控制1号恒流泵的流速为27L/h，2号恒流泵的流速为24L/h,3号恒流泵的流速为24L/h,收集反应产物，离心除去未反应的甘油。

检测一次酶催化脱酸产物中FFA残余量为1.89％，脱水率达75.09％，二次酶催化脱酸产物中FFA残余量为0.32％。

实施例3

采用湿法装柱，用棉籽油(FFA含量为12％)润湿固定化脂肪酶Lipozyme RM IM，混合均匀后填充于第一脂肪酶填充床反应柱和第二脂肪酶填充床反应柱中，采用干法装柱将活化后和分子筛装在第一脱水剂填充床反应柱中，填充床反应柱外部设置有恒温装置，通过恒温装置控制温度在65℃，然后将甘油和米糠油按摩尔比5:1的比例配成反应液，无溶剂体系下将反应液搅拌混合均匀，并预热至65℃。通过恒流泵将混合均匀的反应液泵入三根串联的填充床反应柱中进行酶催化反应和水分的脱除，反应中生成的水分通过分子筛吸附，控制1号恒流泵的流速为27L/h，2号恒流泵的流速为24L/h,3号恒流泵的流速为24L/h,收集反应产物，离心除去未反应的甘油。

检测一次酶催化脱酸产物中FFA残余量为5.59％，脱水率达75.09％，二次酶催化脱酸产物中FFA残余量为1.47％。

由此可见，本发明利用脂肪酶填充床反应柱和脱水剂填充床反应柱的串联实现同时脱酸脱水，具体是在两两脂肪酶填充床反应柱之间设置一脱水剂填充床反应柱，呈串联形式，前一脂肪酶填充床反应柱的一次酶催化脱酸产物通过脱水剂填充床反应柱，作脱水处理后，进入后一脂肪酶填充床反应柱进行二次酶催化脱酸反应，实现植物油的连续化酶法脱酸。对酶法催化脱酸产物的FFA含量和脱水率进行了检测，结果表明FFA含量可降低50％以上，脱水率可达 60％以上。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种植物油酶法脱酸的方法，其特征在于：包括，

将甘油和高酸价植物油按摩尔比0.5～6：1的比例配成反应液，无溶剂体系下将反应液搅拌混合均匀，预热温度为55℃～75℃；

将高酸价植物油和固定化脂肪酶Lipozyme RM IM混合均匀后填充于第一脂肪酶填充床反应柱、第二脂肪酶填充床反应柱中；

将脱水剂填充于第一脱水剂填充床反应柱中并采用串联方式将所述第一填充床反应柱、第一脱水剂填充床反应柱以及第二脂肪酶填充床反应柱连接；

将混合均匀的所述反应液加入第一脂肪酶填充床反应柱，一次酶催化脱酸产物经搅拌后进入第一脱水剂填充床反应柱进行脱水处理，脱水产物再次经搅拌后进入第二脂肪酶填充床反应柱；

收集反应产物，离心除去甘油，得到产品。

2.根据权利要求1所述的植物油酶法脱酸的方法，其特征在于：所述高酸价植物油脂肪酸含量，以质量百分比计为2.5％～20％。

3.根据权利要求1或2所述的植物油酶法脱酸的方法，其特征在于：所述反应液在第一脂肪酶填充床反应柱中一次酶法脱酸流速控制在18～54L/h，温度控制在55℃～75℃。

4.根据权利要求1或2所述的植物油酶法脱酸的方法，其特征在于：所述反应液在第一脱水剂填充床反应柱脱水流速在18～42L/h，温度控制在55℃～75℃。

5.根据权利要求1或2所述的植物油酶法脱酸的方法，其特征在于：所述反应液在第一脂肪酶填充床反应柱中二次酶法脱酸流速控制在12～36L/h，温度控制在55℃～75℃。

6.根据权利要求1所述的植物油酶法脱酸的方法，其特征在于：所述脱水剂为和/或分子筛。

7.一种植物油酶法脱酸系统，其特征在于：包括，

存储单元，对原料以及产物进行存储收集，其包括原料罐、第一酶法产物收集罐、第一脱水产物收集罐以及第二酶法产物收集罐；

动力单元，对原料和中间产物进行动力输送，其包括第一动力泵、第二动力泵和第三动力泵；

反应单元，其包括第一脂肪酶填充床反应柱和第二脂肪酶填充床反应柱；以及，

脱水单元，其包括第一脱水剂填充床反应柱；

存储在原料罐中的原料经第一动力泵向第一脂肪酶填充床反应柱内加入原料反应，得到的一次酶催化脱酸产物进入第一酶法产物收集罐内，而后被第二动力泵泵入第一脱水剂填充床反应柱内脱水，所得脱水后的产物被第一脱水产物收集罐收集，而后经第三动力泵加入至第二脂肪酶填充床反应柱，得到的最终产物由第二酶法产物收集罐收集。

8.根据权利要求7所述的植物油酶法脱酸系统，其特征在于：所述反应单元和所述脱水单元外部皆设置有恒温装置。

9.根据权利要求7所述的植物油酶法脱酸系统，其特征在于：所述第一动力泵、第二动力泵和第三动力泵皆为恒流泵。