CN105695105A - 一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素e和植物甾醇的方法 - Google Patents

一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素e和植物甾醇的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇的方法，先将白土油中脂肪酸全部转化为脂肪酸甲酯，再将白土油中脂肪酸甘油酯转化为脂肪酸甲酯，通过减压蒸馏得到脂肪酸甲酯，而酯渣则通过冷冻结晶得第一批粗甾醇后，经分子蒸馏获得维生素E，再次冷冻结晶得得第二批粗甾醇，两批粗甾醇用丙酮洗涤，再烘干得到甾醇产品，本发明对油脂加工中的副产品废白土中提取的白土油进行二次开发，除利用其生产脂肪酸甲酯外，还对生产过程中产生的酯渣副产品，进行进一步回收利用，对其中经济价值高的副产品的天然维生素E和植物甾醇进行提取回收，最大化的挖掘白土油的经济价值，实现其附加值。

Description

一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇的方法
技术领域
本发明涉及一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇的方法。
背景技术
维生素E和植物甾醇主要来源于植物油料中，大豆、玉米胚芽、棉籽、葵花籽中都含有丰富的维生素E以及一定的植物甾醇。维生素E能消除人和动物体内自由基，保护生物膜稳定，延缓光致老化抗衰老，抗肿瘤，预防和治疗心血管疾病，维持和增强生殖功能，促进性腺发育，被越来越广泛应用于食品，饲料，化妆品，保健品等产品中。植物甾醇能有效降低血清中的胆固醇水平，起到预防和治疗高血压、冠心病等疾病的作用；还具有抗炎、阻碍致癌细胞等多种生理特性。维生素E现有生产提取工艺普遍选用油脂加工企业脱嗅过程中产生的馏出物，价格高昂。而脱嗅工序之前脱色工序产生的废白土中仍残留20-40％的油脂，废白土对于油脂企业来说既是一个问题又是一种科重新获得油脂的潜在来源，另外从中废白土中提取的白土油与天然油脂一样，除了含有脂肪酸甘油酯外，还含有磷脂、三萜醇、脂肪酸、脂肪烃、色素、甾醇、脂溶性维生素等非脂肪酸甘油酯成分。白土油中含有的维生素E、植物甾醇的提取工艺处于技术空白，相较于脱臭馏出物，白土油价格低廉，非常具有经济效益。
发明内容
本发明提供了一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇的方法，采用价格低廉的白土油作为原料，除生产脂肪酸甲酯外，还对生产过程中产生的酯渣副产品，进行进一步回收利用，对其中的天然维生素E和植物甾醇进一步提取回收，最大化的挖掘白土油的经济价值，实现其附加值。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是这样的，一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇的方法，包括如下步骤：
1)酯化
将白土油和甲醇以质量比为1:0.5-2置于反应釜中，同时加入浓硫酸作为催化剂，在压力0.4-0.6MPa，温度120-150℃进行反应0.5-2h，待反应结束后，静置冷却，取上层液检测酸价，当酸价5-8时，则进入第二步骤，反之则继续第一步反应直至酸价满足要求；
2)酯交换
取步骤1)反应后的物料，加入碱性催化剂和甲醇，甲醇的加入量为步骤1)反应后的物料的20-40V％，在搅拌及40-70℃的温度下进行酯交换反应1-2小时后，继续升温至110℃，将甲醇蒸出，静置后，取上层经减压蒸馏后得脂肪酸甲酯甲酯，留油状酯渣进一步分离；
3)一次冷析结晶
将油状酯渣用60-100℃热水水洗至中性后，在搅拌速度为20～40rpm下，以5～8℃/h快速冷却到60℃，再以2～4℃/h下降到20℃，再以0.5～1.5℃/h下降到0℃～5℃，停止搅拌，保温12～24小时，冷冻离心收集得第一批粗甾醇，上清液留作下一步分离；
4)分子蒸馏
将上清液在压力为2-10Pa，温度为180～220℃下，进行减压蒸馏，轻相为维生素E，重相留作下一步分离；
5)二次冷析结晶
将重相以1-2℃/hr降温到0-5℃，保温12～24小时，冷冻离心收集得第二批粗甾醇，将所得的第一批粗甾醇和第二批粗甾醇用丙酮洗涤，再烘干，得白色甾醇产品。
优选地，为了更准确控制甲醇的加入量，减少甲醇试剂的用量，步骤2)酯交换中，甲醇的加入量根据预处理后的白土油的酸价而定，当酸价小于10时，甲醇的加入量为步骤1)反应后的物料的30-40wt％，当酸价为10-80时，甲醇的加入量为步骤1)反应后的物料的20-30wt％，，当酸价在80-160时，甲醇的加入量为步骤1)反应后的物料的10-20wt％，当酸价大于160时，甲醇的加入量为步骤1)反应后的物料的5-10wt％；酸价越高，表示白土油的脂肪酸甘油酯含量越低，因此相应地能与酯交换反应的脂肪酸甘油酯量小，从而加入的甲醇少。
步骤2)酯交换中，碱性催化剂的加入量根据预处理后的白土油的酸价而定，当酸价小于10时，碱性催化剂的加入量为步骤1)反应后的物料的0.5-0.6wt％，当酸价为10-80时，碱性催化剂的加入量为步骤1)反应后的物料的0.2-0.4wt％，当酸价为80-160时，碱性催化剂的加入量为步骤1)反应后的物料的0.1-0.2wt％，当酸价大于160时，不用加入氢氧化钾。酸价越高，表示白土油的脂肪酸甘油酯含量越低，因此相应地能与酯交换反应的脂肪酸甘油酯量小，从而加入的碱性催化剂少。
优选地，步骤1)中，浓硫酸的加入量为甲醇的1～5wt％。
优选地，减压蒸馏条件为压力为-0.08--0.1MPa,温度为200-230℃。
优选地，碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸盐、钠或钾的醇盐。
所述的白土油是利用非极性溶剂对废白土中油脂萃取回收而来，具体过程如下：将废白土与任意比例混合的正己烷和石油醚混合溶剂，按照重量比1:2-3混合搅拌30-60分钟，静置分层3-6小时，分离固液相，蒸馏液相回收溶剂得到油脂。
有益效果：
1、对油脂加工中的副产品废白土中提取的白土油进行二次开发，除利用其生产脂肪酸甲酯外，还对生产过程中产生的酯渣副产品，进行进一步回收利用，对其中经济价值高的副产品的天然维生素E和植物甾醇进行提取回收，最大化的挖掘白土油的经济价值，实现其附加值。
2、因为工艺选用的白土油，既实现废物利用，开辟了油脂化工产品白土油的新价值，进而大大开拓油脂加工企业固体废弃物废白土的新用途，而且从一定程度上降低脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇生产的原料的成本。
3、在利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇，先将白土油中脂肪酸全部转化为脂肪酸甲酯，再将白土油中脂肪酸甘油酯转化为脂肪酸甲酯，通过加压蒸馏得到脂肪酸甲酯，而酯渣则通过冷冻结晶得第一批植物甾醇后，经分子蒸馏获得维生素E，再次冷冻结晶得得第一批植物甾醇，此提取工艺甾醇的避免了在植物甾醇和维生素E的提取过程中避免有机溶剂的使用而带来二次污染。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1-3中分别选取了的白土油酸价分别为63，152和187。
实施例1
1)将400kg白土油和200kg甲醇置于反应釜中，同时加入6kg浓硫酸作为催化剂，在压力0.4MPa，温度120℃进行反应30min，待反应结束后，静置冷却，取上层液检测酸价,经测定酸价为8，进入第二步反应；
2)将第一步反应结束后的物料加入120kg甲醇和1.2kg氢氧化钾，在机械搅拌及40-70℃的温度下反应1-2小时后，继续升温至110-130℃，将甲醇蒸出，静置分层，取上层在压力为-0.1MPa,温度为230℃，蒸馏后得脂肪酸甲酯，留油状酯渣进一步分离；经测定脂肪酸甲酯的质量为340.8kg；
3)一次冷析结晶
将油状酯渣用60℃热水水洗至中性后，在搅拌速度为20rpm～40rpm，以5℃/h快速冷却到60℃，再以3℃/h下降到20℃，再以0.5℃/h下降到2℃，停止搅拌，保温12小时～24小时，收集得第一批粗甾醇，上清液留作进一步分离；
4)分子蒸馏
将上清液在压力为2Pa，温度为180℃下，进行减压蒸馏，轻相为维生素E，重相留下一步进一步分离；经测定维生素E的质量为5.6kg，含量为37.2％；
5)二次冷析结晶
将重相以1℃/hr降温到0℃，保温12～24小时，冷冻离心收集得第二批粗甾醇，将所得的第一批粗甾醇和第二批粗甾醇用丙酮洗涤，再烘干，得白色甾醇产品；经测定甾醇的质量为7.6kg，含量为58.5％。
实施例2
1)将400kg白土油和400kg甲醇置于反应釜中，同时加入16kg浓硫酸作为催化剂，在压力0.4MPa，温度120℃进行反应30min，待反应结束后，静置冷却，取上层液检测酸价,经测定酸价为46，再加入200kg甲醇，同时加入8kg浓硫酸作为催化剂，在压力0.4MPa，温度120℃进行反应30min，静置冷却，取上层液检测酸价,经测定酸价为5，进入第二步反应；
2)将第一步反应结束后的物料加入150kg甲醇和1.5kg氢氧化钾，在机械搅拌及40-70℃的温度下反应1-2小时后，继续升温至110-130℃，将甲醇蒸出，静置分层，取上层在压力为-0.088MPa,温度为210℃，蒸馏后得脂肪酸甲酯，留油状酯渣进一步分离，经测定脂肪酸甲酯的质量为351.4kg；
3)冷析结晶
将油状酯渣用80℃热水水洗至中性后，在搅拌速度为20rpm～40rpm，以6℃/h快速冷却到60℃，再以4℃/h下降到20℃，再以0.5℃/h下降到0℃，停止搅拌，保温12小时～24小时，收集得第一批粗甾醇，上清液留作进一步分离；
4)分子蒸馏
将上清液在压力为5Pa，温度为200℃下，进行减压蒸馏，轻相为维生素E，重相留下一步进一步分离；经测定维生素E的质量为5.8kg，含量为38.9％；
5)二次冷析结晶
将重相以1℃/hr降温到0℃，保温12～24小时，冷冻离心收集得第二批粗甾醇，将所得的第一批粗甾醇和第二批粗甾醇用丙酮洗涤，再烘干，得白色甾醇产品；经测定甾醇的质量为7.8kg，含量为59.2％。
实施例3
1)将200kg白土油和400kg甲醇置于反应釜中，同时加入16kg浓硫酸作为催化剂，在压力0.4MPa，温度120℃进行反应30min，待反应结束后，静置冷却，取上层液检测酸价,经测定酸价为72，再加入200kg甲醇，同时加入8kg浓硫酸作为催化剂，在压力0.4MPa，温度120℃进行反应30min，静置冷却，取上层液检测酸价,经测定酸价为7，进入第二步反应；
2)将第一步反应结束后的物料加入60kg甲醇和6kg氢氧化钾，在机械搅拌及40-70℃的温度下反应1-2小时后，继续升温至110-130℃，将甲醇蒸出，静置分层，取上层在压力为-0.088MPa,温度为200℃，蒸馏后得脂肪酸甲酯，留油状酯渣进一步分离，经测定脂肪酸甲酯的质量为176kg；
3)冷析结晶
将油状酯渣用100℃热水水洗至中性后，在搅拌速度为20rpm～40rpm，以8℃/h快速冷却到60℃，再以2℃/h下降到20℃，再以1.5℃/h下降到5℃，停止搅拌，保温12小时～24小时，收集得第一批粗甾醇，上清液留作进一步分离；
4)分子蒸馏
将上清液在压力为10Pa，温度为220℃下，进行减压蒸馏，轻相为维生素E，重相留下一步进一步分离；经测定维生素E的质量为2.7kg，含量为35.7％；
5)二次冷析结晶
将重相以1℃/hr降温到0℃，保温12～24小时，冷冻离心收集得第二批粗甾醇，将所得的第一批粗甾醇和第二批粗甾醇用丙酮洗涤，再烘干，得白色甾醇产品；经测定甾醇的质量为3.76kg，含量为58.4％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用白土油联产脂肪酸甲酯、维生素E和植物甾醇的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）酯化
将白土油和甲醇以质量比为1:0.5-2置于反应釜中，同时加入浓硫酸作为催化剂，在压力0.4-0.6MPa，温度120-150℃进行反应0.5-2h，待反应结束后，静置冷却，取上层液检测酸价，当酸价5-8时，则进入第二步骤，反之则继续第一步反应直至酸价满足要求；
2）酯交换
取步骤1）反应后的物料，加入碱性催化剂和甲醇，甲醇的加入量为步骤1）反应后的物料的1-20V%，在搅拌及40-70℃的温度下进行酯交换反应1-2小时后，继续升温至110℃，将甲醇蒸出，静置后，取上层经减压蒸馏后得脂肪酸甲酯，留油状酯渣下一步分离；
3）一次冷析结晶
将油状酯渣用60-100℃热水水洗至中性后，在搅拌速度为20～40rpm下，以5～8℃/h快速冷却到60℃，再以2～4℃/h下降到20℃，再以0.5～1.5℃/h下降到0℃～5℃，停止搅拌，保温12～24小时，冷冻离心收集得第一批粗甾醇，上清液留作下一步分离；
4）分子蒸馏
将上清液在压力为2-10Pa，温度为180～220℃下，进行减压蒸馏，轻相为维生素E，重相留作下一步分离；
5）二次冷析结晶
将重相以1-2℃/hr降温到0-5℃，保温12～24小时，冷冻离心收集得第二批粗甾醇，将所得的第一批粗甾醇和第二批粗甾醇用丙酮洗涤，再烘干，得白色甾醇产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）酯交换中，甲醇的加入量根据预处理后的白土油的酸价而定，当酸价小于10时，甲醇的加入量为步骤1）反应后的物料的15-20wt%，当酸价在10-80时，甲醇的加入量为步骤1）反应后的物料的10-15wt%，当酸价在80-160时，甲醇的加入量为步骤1）反应后的物料的2-10wt%，当酸价大于160时，甲醇的加入量为步骤1）反应后的物料的1-5wt%。
3.据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2）酯交换中，碱性催化剂的加入量根据预处理后的白土油的酸价而定，当酸价小于10时，碱性催化剂的加入量为步骤1）反应后的物料的0.5-0.6wt%，当酸价在10-80时，碱性催化剂的加入量为步骤1）反应后的物料的0.2-0.4wt%，当酸价在80-160时，碱性催化剂的加入量为步骤1）反应后的物料的0.1-0.2wt%，当酸价大于160时，不用加入氢氧化钾。
4.据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中，浓硫酸的加入量为甲醇的1～5wt%。
5.据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）中，减压蒸馏条件为压力为-0.08--0.1MPa，温度为200-230℃。
6.据权利要求1所述的方法，其特征在于，碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸盐、钠或钾的醇盐。
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