CN1091106C - 超临界流体提取浓缩天然维生素e的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种超临界流体提取浓缩天然维生素E的工艺，采用农产品及其加工副产品为原料，经甲酯化预处理，并采用超临界流体萃取精馏技术，利用天然维生素E与其它组份在超临界流体中溶解度的差异，将其分离、浓缩。萃取剂优选超临界二氧化碳，萃取压力为10～26MPa，精馏压力为10～20MPa，萃取温度为25～55℃，精馏温度为35～85℃。本发明提供的工艺操作简单，生产成本低，适应工业化生产，而且不引入有害物质，没有环保等问题。

Description

超临界流体提取浓缩天然维生素E的工艺
技术领域：
本发明涉及从植物油及其精炼脱臭物中提取天然维生素E的方法，尤其涉及用超临界流体技术提取浓缩天然维生素E的工艺，属农副产品深加工综合利用领域。
背景技术：
维生素E(VE)具有许多重要的生理功能，是保持人体健康的主要维生素之一，具有抗不育症、防治心脑血管疾病、老年性疾患以及营养性脑软化的生理功能，而天然VE无论是生理活性还是抗氧化能力均优于合成VE，而且天然VE对人体无毒副作用，长期使用的安全性远高于合成VE，因此，天然VE比合成VE更受到消费者的青睐。天然VE广泛存在于绿色植物和植物油中，但含量较低，直接提取成本太高，而在精炼植物油的脱臭物中，天然VE相对地得到富集，成为生产天然VE的宝贵资源。随着精炼植物油工业的发展，将为提取天然VE提供丰富的可用原料，同时，从精炼植物油的脱臭物中提取天然VE也为副产物的综合利用开辟了一条新的途径。
从精炼植物油的脱臭物中提取天然VE的现有技术中，有采用皂化、酸化、酯化然后再经真空蒸馏、分子蒸馏得到VE浓缩物的方法，适用于VE含量变化范围大的不同原料，但因其采用皂化、酸化等步骤，VE在碱性环境中损失严重，酸碱用作反应物耗量大，使成本增加。公开号为CN1074217A的发明专利申请技术用醇解反应将中性油转变为脂肪酸甲酯，并用简单真空设备代替分子蒸馏设备。为了避免VE的损失，该法采用先酯化，再进行醇解的工艺，虽然避免了皂化引起VE损失严重的缺点，但因醇解是在碱性条件下进行的，因此，VE仍然不可避免地会被破坏，并且在醇解时，需使用大量的醇才能保证醇解反应的进行。美国专利US5512691是利用植物油精炼脱臭物中自身含有的脂肪酸与甾醇等发生酯化反应而得到含甾醇脂肪酸酯、脂肪酸以及VE等的混合物，然后根据各组分的沸点依次蒸出脂肪酸、VE、甾醇酯等，该工艺无需加入有机溶剂，工艺过程简单，但是，其操作温度较高并且要使用有机金属催化剂。上述专利或是步骤繁琐、或是操作温度太高或是需处理大量有害、易燃的有机溶剂，或是设备投资和维护费用大。
发明内容：
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种从植物油精炼脱臭物中提取高含量天然维生素E的新工艺，并使该工艺操作简单，生产成本低，适应工业化生产，而且不引入有害物质，没有环保等问题。
为实现这样的目的，本发明采用一种超临界流体萃取精馏新工艺，以农产品及其加工副产品(包括小麦胚牙油、大豆油、菜籽油、葵花籽油等植物油以及它们的加工副产物)为原料，根据VE与原料中其它组份在超临界CO2中溶解度的差别，设计具有温度和压力梯度场分布以及内装填料的高压精馏柱，以便进一步拉大它们之间的溶解度差别，从而实现它们之间的分离。
本发明的超临界流体优选超临界二氧化碳CO2，将二氧化碳CO2作为萃取剂，与预处理好的原料一同泵入萃取器，在萃取中通过控制条件使溶解度大的甲酯和较大的VE从萃取器中被CO2溶解并带入精馏柱，然后，控制精馏柱的条件，使甲酯和VE在柱内分离，从而可达到将维生素VE提取浓缩的目的。本发明的萃取温度为25～55℃，压力为10～26Mpa，最好是在萃取温度为35-45℃，萃取压力14-24MPa的范围；精馏柱温度有四段分布，从底部到顶部设定为35-85℃，精馏压力为10-20MPa，最好是在精馏温度35-70℃，精馏压力11-18MPa的范围。
本发明采用的原料可以先进行预处理。
原料预处理过程如下：
1、酯化
为了有效地进行超临界流体提取浓缩维生素E，首先对原料进行酯化处理。根据原料中游离脂肪酸的含量，加入理论用量的2-5倍的低碳醇，浓硫酸做催化剂，其用量为醇用量的3-8％(体积)，在回流温度(70-75℃)搅拌下反应2-4小时，酯化所用低碳醇可以是乙醇、甲醇等，优选甲醇，反应结束后加入热水停止反应。
2、水洗将上述反应产物移入分离器，静置分层后，除去下层(回收甲醇和浓硫酸)，用热水将油相洗至中性。
3、冷析
将油相在5-15℃下，冷析10-20小时，离心分离得到粗甾醇和滤液，滤液用于浓缩天然VE。
然后可以进行超临界流体萃取精馏工艺。
本发明有着显著的优点与理想的效果。原料的甲酯化预处理，使大部分难溶于甲酯的杂质通过冷析的方法除掉，然后利用天然维生素E与其它组份在超临界流体中溶解度的差异，将其分离、浓缩，得到的天然维生素E含量可达到40-70％，得率达到50-65％。本发明选用无毒、无害的二氧化碳为超临界流体，使产品无毒害溶剂残留，不会产生环保问题。本发明的工艺操作简便，生产成本低，适应工业化生产。
附图说明：
图1为本发明设计的连续超临界流体萃取精馏系统工艺流程图。
如图所示，CO2从钢瓶(1)中出来，经净化器(2)进入热交换器(3)变成液态CO2，然后经高压泵(4)从预热器(5)泵入萃取器(6)，用泵(7)将预处理好的原料(17)也泵入萃取器(6)，达到预设条件后，打开阀1(8)使溶有甲酯和VE溶质的CO2从精馏柱(9)的底部进入，并在柱中进一步分离，天然VE经阀4(15)从精馏柱底部放出。溶有甲酯的CO2通过调节阀2(10)进入分离器(11)，经减压后，甲酯从CO2中析出掉在分离器中(11)并从阀5(16)收集，难溶于CO2中的杂质从阀3(14)收集。CO2经流量计(12)计量后，通过净化器(13)循环使用。
具体实施方式：
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案及其达到的效果作进一步描述。
大豆脱臭物5公斤，含VE8.2％，酸值116，加入甲醇2.5L，浓硫酸140ml，在回流温度70℃下反应3小时，加水停止反应，分出下层，用热水将油相洗至中性，油相在5℃冷析过夜，离心分离得到4公斤滤液，滤液用于下面的超临界二氧化碳萃取精馏。
实例1：将1000克原料连续与二氧化碳泵入1升萃取器中，当萃取温度稳定为40℃，萃取压力为18MPa时，将超临界二氧化碳及其溶解的溶质放入精馏柱，待精馏柱温度稳定为35-60℃，精馏压力稳定为15MPa时，开始循环，二氧化碳流量为20公斤/小时，在循环过程中，二氧化碳和萃取物在分离器中经减压(压力调节为5MPa，温度为40℃)将萃取物在分离器中析出，二氧化碳循环使用，萃馏4小时后，分别从萃取器、精馏柱、分离器中取出萃余物、天然维生素E浓缩物及脂肪酸酯混合物。天然维生素E浓缩物为淡黄色、澄清发荧光的油状液体，经HPLC分析，VE含量为42％，收率为65％。
实例2：将1000克原料连续与二氧化碳泵入1升萃取器中，当萃取温度稳定为40℃，萃取压力为18MPa时，将超临界二氧化碳及其溶解的溶质放入精馏柱，待精馏柱温度稳定为40-70℃，精馏压力稳定为20MPa时，开始循环，二氧化碳流量为20公斤/小时，在循环过程中，二氧化碳和萃取物在分离器中经减压(压力调节为5MPa，温度为40℃)将萃取物在分离器中析出，二氧化碳循环使用，萃馏4小时后，分别从萃取器、精馏柱、分离器中取出萃余物、天然维生素E浓缩物及脂肪酸酯混合物。天然维生素E浓缩物为淡黄色、澄清发荧光的油状液体，经HPLC分析，VE含量为52％，收率为56％。
实例3：将500克原料连续与二氧化碳泵入1升萃取器中，当萃取温度稳定为50℃，萃取压力为26MPa时，将超临界二氧化碳及其溶解的溶质放入精馏柱，待精馏柱温度稳定为45-85℃，精馏压力稳定为20MPa时，开始循环，二氧化碳流量为20公斤/小时，在循环过程中，二氧化碳和萃取物在分离器中经减压(压力调节为5MPa，温度为40℃)将萃取物在分离器中析出，二氧化碳循环使用，萃馏4小时后，分别从萃取器、精馏柱、分离器中取出萃余物、天然维生素E浓缩物及脂肪酸酯混合物。天然维生素E浓缩物为淡黄色、澄清发荧光的油状液体，经HPLC分析，VE含量为70％，收率为48％。

Claims (4)

1、一种超临界流体提取浓缩天然维生素E的工艺，包括原料预处理过程，其特征在于采用超临界流体萃取精馏技术，萃取剂为超临界二氧化碳，萃取温度为25～55℃，压力为10～26Mpa，在萃取中使甲酯和维生素E溶解并带入精馏柱，精馏柱温度有四段分布，从底部到顶部设定为35～85℃，精馏压力为10～20MPa，使甲酯和维生素E在柱内分离，天然维生素E从精馏柱底部放出。
2、一种如权利要求1所述的超临界流体提取浓缩天然维生素E的工艺，其特征在于萃取压力为14-24MPa，精馏压力为11-18MPa。
3、一种如权利要求1所述的超临界流体提取浓缩天然维生素E的工艺，其特征在于萃取温度为为35-45℃，精馏温度为35-70℃。
4、一种如权利要求1所述的超临界流体提取浓缩天然维生素E的工艺，其特征在于采用农产品及其加工副产品为原料，包括小麦胚牙油、大豆油、菜籽油、葵花籽油以及它们的加工副产物。
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