CN114450386A - 用于生产甾醇和/或生育酚并回收副产物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及从植物油酯的蒸馏残余物，优选地从植物油转酯化的蒸馏残余物获得植物甾醇和/或生育酚的方法，并且还涉及对含甾醇相、特别是甾醇晶体进行纯化的方法。

Description

用于生产甾醇和/或生育酚并回收副产物的方法
技术领域
当前要求保护的发明涉及从植物油酯的蒸馏残余物，优选地从植物油转酯化的蒸馏残余物获得植物甾醇和/或生育酚的方法，并且还涉及对含甾醇相、特别是甾醇晶体进行纯化的方法。
背景技术
植物甾醇及其酯具有降胆固醇特性，即这些物质能够降低血液中的胆固醇水平。因此，它们被用作食品添加剂，例如用于生产人造黄油、煎炸油、香肠、冰淇淋等。例如从植物油脱酸中获得的馏出物生产甾醇和其他不皂化成分(例如，生育酚)已经在专利文献中进行了不同描述，参见EP-A2 0 610 742(Hoffmann-LaRoche)、GB-A1 2,145,079(NisshinOil Mills Japan)和EP-A1 0 333 472(棕榈油研发委员会(Research and DevelopmentBoard))。
植物甾醇的主要来源是妥尔油加工的残余物和植物油精炼的馏出物。存在一些现有技术，公开了基于这些原料生产植物甾醇的方法。此外，很少使用作为获得植物甾醇和生育酚的来源的脂肪酸甲基酯(FAME)，所述脂肪酸甲基酯由来自植物油甲基酯用于生物柴油的使用领域(脂肪酸甲基酯-FAME)生产的蒸馏残余物组成。已知从FAME中获得植物甾醇和生育酚的方法很少。
在使用来自植物油甲基酯生产的蒸馏残余物时，应注意确保伴随组分和污染物的基质在可达到的收率和纯度方面可能对用于获得甾醇和生育酚的工艺产生破坏性影响，所述蒸馏残余物不同于蒸汽馏出物中的那一种。除了有用的产品之外，蒸馏残余物还含有例如磷脂、着色成分、富集的长链脂肪酸甲基酯和来自蒸馏的聚合产物。因此，对蒸馏残余物的处理需要与蒸汽馏出物的处理不同。
因此，已经做出了若干尝试以通过各种方法生产植物甾醇和/或生育酚，但仍然存在以下需求：通过避免高压反应的经济方法以高产率和高纯度生产甾醇，并且同时更经济地利用来自转酯化油的蒸馏残余物。
EP 0 656 894 B1(Henkel)描述了生产甾醇的方法，其中在碱性催化剂的存在下，来自甲基酯的蒸馏残余物(基本上由甘油酯、甾醇、甾醇酯和生育酚组成)与甲醇进行转酯化。在中和催化剂、通过蒸馏除去过量的甲醇并且任选地通过洗涤除去催化剂后，通过将反应温度从约65℃降低至20℃使甾醇结晶。将如此获得的晶体用甲醇和水洗涤。不幸地，甾醇的产量不能令人满意。
EP 2 635 592 B1(Verbio)公开了使用多相分离系统分离甾醇和/或生育酚来获得植物甾醇和生育酚的方法。
EP1179535 B1和EP1179536 B1(两者：BASF)公开了使用两步转酯化生产甾醇的方法，以从植物油馏出物获得甾醇。在属权利要求中公开了所得甾醇的结晶以及用甲醇和脂肪酸甲酯(FME)洗涤作为后续方法步骤。尽管在EP1179536 B1中“甲基酯”被公开为实施例中使用的溶剂，但在实施例中实际使用的以及在说明书中公开的“甲基酯”是来自植物油转酯化的FME。EP1179535 B1在其实施例中公开了“FME”的用途；在[0036]和[0042]EP1179535B1中还公开了在实施例a)和b)中获得的晶体“用合适的溶剂洗涤”。然而，这些实际上可能是哪些溶剂并未公开。
EP1169335 B1(BASF)公开了从特定比例的甲醇和脂肪酸甲基酯的特定混合物中结晶甾醇并洗涤所得晶体的方法。该公开的目的是提供高产率和“良好颜色质量”的甾醇。根据该公开，关键是结晶过程中甲醇的最佳量和比率以及因此据说导致所需改进的结晶温度。然后将获得的晶体用脂肪酸甲基酯洗涤，据说该步骤进一步改善了获得甾醇晶体的颜色质量。值得注意的是，EP1169335 B1公开的“甲基酯”显然是“脂肪酸乙基酯”，因为这两个描述/术语可以互换使用，如可以从例如[0008]中看出，其中提到两次对晶体的洗涤，但第一次使用“甲基酯”，而第二次使用“脂肪酸甲基酯”。因此，具有约束力的德文版本中的权利要求1正确使用了术语“脂肪酸甲基酯”(而英文翻译中的权利要求1错误地使用了术语“脂肪酸酯”)。
然而，在不使用毒理学和生态上不安全的溶剂的情况下进行提高甾醇产率的方法仍然是一个挑战。此外，以高纯度改善甾醇的颜色也仍然是一个挑战。
发明内容
令人惊讶地发现，植物甾醇的产率、颜色和纯度受到用于植物油馏出物下游加工工艺以及用于纯化的溶剂的显著影响。因此，用于纯化工艺的工艺条件和溶剂选择各自独立地在改善植物甾醇的颜色和减少杂质的量方面发挥重要作用，同时不影响最终产物的收率。
因此，一方面，当前要求保护的发明总体上涉及植物甾醇的生产，并且更特别地涉及从转酯化油的蒸馏残余物中生产植物甾醇的方法。为了能够获得呈纯形式的甾醇，它们必须从酯化状态转化为游离状态。否则，它们很难与伴随它们的成分分离。可以通过例如水解、皂化或转酯化进行向游离甾醇的转化。当前要求保护的发明涉及转酯化机制的使用。
在一个方面，当前要求保护的发明涉及从植物油酯的蒸馏残余物，优选地从植物油转酯化的蒸馏残余物，特别地从用于生物柴油应用领域的植物油基FME生产中获得植物甾醇和/或生育酚的方法，其中所述方法包括至少以下的步骤：
a)第一碱性转酯化阶段，其中在碱性催化剂和甲醇的存在下进行蒸馏残余物中包含的部分甘油酯的反应，从而形成两个相，其中一个相在很大程度上包含甘油，而第二个相包含碱性催化剂和未反应的甲醇和FME，其后进行另外任选的如下步骤i)、ii)和/或iii)：
i)任选地分离甲醇，
ii)任选地分离FME，
iii)任选地分离碱性催化剂，
b)分离包含甘油的相；
c)第二碱性转酯化阶段，其中进行甾醇酯的反应，
d)在第二转酯化阶段后，向反应混合物中添加水以形成多相体系，从该混合物中结晶甾醇，
优选地其中基于总批料的质量，以15％至25％的量添加水，以设定甾醇:FME:甲醇:水的质量比基本上为1:2.5-3:2.2-2.5:0.8-1.2；
在添加水期间和/或之后，通过混合将反应混合物均质化为乳液/悬浮液，由此产生多相体系；
e)从包含甲基酯相、水相和甾醇的多相体系中结晶甾醇，从而形成甾醇晶体，其中所述结晶是如下实施的：将混合物冷却降至低于第二转酯化温度的温度，特别是在5℃至35℃的范围内，优选地在10℃至30℃的范围内，并且特别优选地在15℃至25℃的范围内的温度；
f)将多相体系分离成基本上含甾醇(晶体)相、基本上含甘油和含甲醇的水相以及含生育酚的FME相；
g)任选地进一步从液相结晶剩余的甾醇；
h)任选地，但优选实施，使用质子极性溶剂和非质子极性溶剂的混合物或共沸物，从含甾醇相纯化甾醇晶体；
i)任选地进一步对甾醇进行干燥；
j)任选地通过熔化干燥进一步纯化甾醇以除去甾醇固体中的痕量溶剂；
k)任选地进一步使甾醇经受颗粒形成过程以获得甾醇颗粒；
l)任选地从含生育酚的相中纯化生育酚；
m)任选地纯化甘油；和/或
n)任选地纯化FME。
在当前要求保护的发明的一个方面中，来自生物柴油生产或其他油的转酯化工艺，优选地来自生物柴油生产的脂FME蒸馏残余物的两阶段碱性催化的转酯化(其中转酯化中产生的甘油相的中间体分离被积累以完成甘油酯反应)在第二反应阶段进行，无需去除甲醇或催化剂，如通过例如闪蒸、蒸馏或洗涤来去除。
在当前要求保护的发明的又另一方面，在第一转酯化阶段之后产生的甘油相可以有利地直接进料到用于获得所需等级和纯度(例如适用于化妆品和药品应用)的甘油的工艺，优选蒸馏工艺中。
在另一方面，当前要求保护的发明涉及一种纯化工艺，其中最终植物甾醇产物的颜色显著改善和/或优选地，并且作为杂质的植物甾醇酯的量显著降低。
在又另一方面，当前要求保护的发明涉及在最终植物甾醇产物中显著降低的溶剂含量。
具体实施方式
尽管将针对特定实施方案描述当前要求保护的发明，但该描述不应被解释为限制性的。
在详细描述当前要求保护的发明的示例性实施方案之前，给出对于理解当前要求保护的发明重要的定义。如在本说明书和所附权利要求中使用的，除非上下文另有明确指示，“一个或一种”的单数形式也包括各自的复数形式。在当前要求保护的发明的上下文中，术语“约”和“大约”表示本领域技术人员将理解以仍然确保所讨论的特征的技术效果的准确度区间。所述术语通常表示与所指示数值的偏差为±20％、优选地±15％、更优选地±10％，并且甚至更优选地±5％。应当理解，术语“包含(包含)”不是限制性的。出于当前要求保护的发明的目的，术语“由……组成”被认为是术语“包括(包含)”的优选的实施方案。如果在下文中一个组被定义为包括至少一定数量的实施方案，这意味着还涵盖优选地仅由这些实施方案组成的组。
除非如上文或下文所述的申请中另外说明，如果术语“第一”、“第二”、“第三”或“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”、“i”、“ii”等涉及对于方法或用途或测定的步骤，所述步骤之间没有时间或时间间隔一致性，即这些步骤可以同时进行，或者在这些步骤之间可以存在几秒、几分钟、几小时、几天、几周、几个月或甚至几年的时间间隔。然而，优选地，这些步骤以其暗示的数字或层次顺序进行，即首先是a，然后是b，然后是c等，首先是i)，然后是ii)，然后是iii)等。应当理解，本发明不旨在限于本文所述的特定方法、方案、试剂等，因为这些可以变化，条件是只要本发明的意图和目的是或可以通过这些来实现。还应理解，本文使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制仅受所附权利要求限制的当前要求保护的发明的范围。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。
除非另外说明，否则提出以下定义以说明和定义用于描述本发明和所附权利要求的各种术语的含义和范围。这些定义不应按字面意义解释，因为它们不是一般定义并且仅与本申请相关。
术语“最终的甾醇产物”表示在纯化步骤之后获得的植物甾醇。
术语“(油)馏出物”涵盖可食用的植物油馏出物(VOD)，其甚至是优选的。
术语“(油)蒸馏残余物”涵盖转酯化的油的蒸馏残余物，其甚至是优选的。所述转酯化的油的蒸馏残余物优选地是脂肪酸烷基酯蒸馏残余物，更优选是脂肪酸甲基酯蒸馏残余物，特别是来自生物柴油生产的残余物。
术语“部分甘油酯”涵盖甘油单酯、甘油二酯和/或甘油三酯的所有组合。在油馏出物作为起始材料的情况下，仅存在或几乎只存在甘油三酯，并且没有甘油单酯和甘油二酯，而在典型的油蒸馏残余物的情况下，主要存在甘油三酯和甘油二酯以及只有少量甘油单酯。
此处未定义的术语的含义通常为本领域技术人员或文献中已知。
当然，还旨在将本文公开的各种工艺步骤的各种实施方案和优选选项在实际的完整工艺中进行组合，从而对于一个工艺步骤的该整体工艺的特定表现，选择一般流程；对于该整个工艺中的另一个工艺步骤，选择优选的实施方案；并且对于再另一个工艺步骤，最优选的选项等。
在一个实施方案中，当前要求保护的发明涉及从植物油酯的蒸馏残余物，优选从来自植物油转酯化、特别是来自植物油基FME生产(具体地针对生物柴油应用领域)的蒸馏残余物中获得植物甾醇和/或生育酚的方法，其中以下实施方案1至4限定了本发明，并且在那些实施方案下面的进一步描述公开了本发明仍涵盖的工艺步骤、优选选项和替代方案的进一步特征和更多细节：
本发明的实施方案1
从植物油酯的蒸馏残余物，优选从来自植物油转酯化、特别是来自植物油基FME生产、更优选来自生物柴油的生产的蒸馏残余物中获得植物甾醇和/或生育酚的方法，其中该方法至少包括以下步骤：
a)提供含有未皂化物的起始材料，该未皂化物是来自植物油后处理的残余物，该残余物含有甾醇，通常还含有生育酚，其中所述起始材料含有至少5重量％、优选至少10重量％、更优选至少15重量％、甚至更优选至少20重量％的甾醇，
b)任选地使起始材料经受浓缩步骤以与初始含量相比将甾醇的含量增加至优选至少25重量％、更优选至少30重量％、甚至更优选至少40重量％和最优选至少50重量％的甾醇在浓缩残余物中的含量，该浓缩步骤是如下进行的：使用甲醇作为溶剂和反应物以及甲醇钠作为催化剂使残余物经受转酯化反应，随后除去至少部分的所形成甘油，任选地重复一次或两次所述转酯化步骤和所述甘油去除步骤，然后任选地随后除去至少部分的过量甲醇，然后任选地进一步除去至少部分的剩余甘油，然后除去甲基酯；
c)任选地使步骤a)的残余物或步骤b)的浓缩残余物经受使用吸附剂(如粘土、土和氧化物)的纯化步骤，以改善颜色、降低皂的含量和/或吸收痕量金属和/或金属离子，优选所有这些改善，所述纯化步骤在环境温度或升高的温度下，优选在环境温度至约100℃、优选60至90℃的升高的温度下，进行合适的处理持续时间，该处理持续时间在75至90℃下为10分钟至几个小时、优选1至10小时、更有选1至3小时、甚至更优选约2小时；
d)第一碱性转酯化阶段，其中所述蒸馏残余物中包含的部分甘油酯的反应在碱性催化剂和甲醇的存在下进行，由此形成两个相，其中一个相在很大程度上包含甘油，而第二个相包含所述碱性催化剂和未反应的甲醇和FME，其后进行以下进一步的任选步骤i)、ii)和/或iii)：
i)任选地从由所述转酯化步骤获得的反应混合物中分离和除去甲醇；
ii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去FME，
iii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去所述碱性催化剂，
e)从由前一步骤获得的反应混合物中至少部分地分离和除去包含甘油的相，
f)第二碱性转酯化阶段，其中进行甾醇酯到游离甾醇的反应，和
i)任选地从由转酯化步骤获得的反应混合物中分离和除去甲醇；
ii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去FME，
iii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去所述碱性催化剂，
iv)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去包含甘油的相，
g)在第二转酯化阶段之后，向反应混合物中加入水以形成多相体系，以从该混合物中结晶甾醇，优选地其中水的添加量基于总批的质量为15％至25％，以将甾醇∶FME∶甲醇∶水的质量比设定为基本上1∶2.5-3∶2.2-2.5∶0.8-1.2；在添加水期间和/或之后，通过混合将反应混合物均化成乳液/悬浮液，由此产生多相体系，
h)使甾醇从包含甲基酯相、水相和甾醇的多相体系中结晶，以形成甾醇晶体，其中所述结晶是如下实施的：将混合物冷却至低于所述第二转酯化的温度的温度，特别是冷却至5℃至35℃、优选10℃至30℃、特别优选15℃至25℃的温度；
i)将多相体系分离成基本上含有甾醇(晶体)的相、基本上含有甘油和含有甲醇的水相和含有生育酚的FME相，
j)任选地按照之前步骤g)的相同措施从液相中进一步结晶剩余的甾醇，随后按照之前步骤i)的相同措施分离晶体；
k)任选地将步骤h)和——如果执行的话——步骤j)(单独的工艺步骤或组合的工艺步骤)中获得的甾醇晶体使用有机溶剂、多于一种有机溶剂的溶剂混合物、或者至少一种质子极性溶剂和至少一种非质子极性溶剂的共沸溶剂混合物进行纯化，
l)任选地进一步干燥甾醇；
m)任选地通过熔化干燥进一步纯化甾醇以除去甾醇固体中的痕量溶剂；
n)任选地进一步使甾醇经受颗粒形成过程以获得甾醇颗粒，
o)任选地从含生育酚的相中纯化生育酚；
p)任选地纯化甘油；和/或
q)任选地纯化FME。
本发明的实施方案2
一种根据实施方案1的从植物油酯的蒸馏残余物中获得植物甾醇和/或生育酚的方法，其中该方法由以下步骤组成：
a)提供含有未皂化物的起始材料，该未皂化物是来自植物油后处理的残余物，这种残余物含有甾醇，通常还含有生育酚，其中该起始材料含有至少5重量％、优选至少10重量％、更优选至少15重量％、甚至更优选至少20重量％的甾醇，其中该残余物优选源自生物柴油的生产，例如被转酯化和后处理的菜籽油的后处理，所述菜籽油的后处理产生菜籽油脂肪酸甲基酯(RME)和蒸馏残余物，
b)(省略实施方案1的步骤b))；
c)(省略实施方案1的步骤c))；
d)第一碱性转酯化阶段，其中所述蒸馏残余物中包含的部分甘油酯的反应在碱性催化剂和甲醇的存在下进行，由此形成两个相，其中一个相包含在很大程度上的甘油，而第二个相包含所述碱性催化剂和未反应的甲醇和FME，其后还有以下进一步的任选步骤i)、ii)和/或iii)：
i)任选地分离甲醇，
ii)任选地分离FME，
iii)任选地分离所述碱性催化剂，优选省略所述步骤i)、ii)和iii)；
e)至少部分地分离和去除包含甘油的相，
f)第二碱性转酯化阶段，其中进行甾醇酯的反应，
g)在第二转酯化阶段之后，向反应混合物中加入水以形成多相体系，以从该混合物中结晶甾醇，优选地其中水的添加量基于总批的质量为15％至25％，以将甾醇∶FME∶甲醇∶水的质量比设定为基本上1∶2.5-3∶2.2-2.5∶0.8-1.2；在添加水期间和/或之后，通过混合将反应混合物均化成乳液/悬浮液，由此产生多相体系，
h)使甾醇从包含甲基酯相、水相和甾醇的多相体系中结晶，以形成甾醇晶体，其中所述结晶是如下实施的：将混合物冷却至低于第二转酯化的温度的温度，特别是冷却至5℃至35℃、优选10℃至30℃、特别优选15℃至25℃的温度；
i)将所述多相体系分离成基本上含有甾醇(晶体)的相、基本上含有甘油和含有甲醇的水相和含有生育酚的FME相，
j)任选地从由步骤h)和/或步骤i)中获得的液相中进一步结晶剩余的甾醇；
k)将步骤h)和——如果执行的话——步骤j)(单独的工艺步骤或组合的工艺步骤)中获得的甾醇晶体使用有机溶剂、多于一种有机溶剂的溶剂混合物、或者至少一种质子极性溶剂和至少一种非质子极性溶剂的共沸溶剂混合物进行纯化，
l)进一步干燥甾醇晶体，
m)任选地进一步纯化甾醇，其是如下进行的：通过熔化干燥以除去甾醇内的痕量溶剂，优选通过在130℃-200℃、优选150℃-170℃的温度下汽提1-3小时以除去所述溶剂，优选进行该进一步纯化甾醇的步骤，
n)任选地进一步使甾醇经受颗粒形成过程以获得甾醇颗粒，优选在液氮下进行造粒，优选进行该步骤；
o)任选地从含生育酚的相中纯化生育酚；
p)任选地纯化甘油；和
q)任选地纯化FME。
本发明的实施方案3
根据实施方案1或2的方法，其中所述植物油酯的蒸馏残余物包括来源于选自大豆油、葵花油、菜籽油、椰子油、棕榈油、棕榈仁油和它们的混合物的油的残余物。
本发明的实施方案4
根据实施方案3的方法，其中所述油蒸馏残余物包括来源于诸如高芥酸菜籽油或CANOLA油的菜籽油的残余物。
各个工艺步骤的描述
在下文中，在以下公开并更详细地解释如上文在实施方案1至4中总体描述的工艺步骤、优选选项和替代方案的进一步特征和更多细节：
步骤a)-起始材料
当前要求保护的方法的起始材料可以使用如上文概述的已知方法，使用已知的现有技术方法获得。
因此，起始材料是来自植物油后处理的残余物，这种残余物含有甾醇，并且通常还含有生育酚。这种残余物通过若干次酯化和转酯化、用酸处理等获得，所有这些都是本领域已知的。一种这样的方法是生产生物柴油(即脂肪酸甲基酯)的已知方法。在下文中，由这种植物油加工和后处理产生的这种残余物，包括来自生物柴油过程的残余物，是指术语“残余物”。
这种作为本方法起始材料的残余物含有“未皂化物”，这种未皂化物含有甾醇，通常还含有生育酚，其中所述起始材料中的甾醇含量至少为5重量％，优选至少10重量％，更优选至少15重量％，甚至更优选至少20重量％，然而通常在下端具有约5至15重量％的甾醇。
可以使用已知的现有技术方法，如上文概述的那样获得此类残余物。特别适合的残余物是来自含有甾醇且通常还有生育酚的植物油的后处理的残余物。这些残余物通过若干次酯化和转酯化、用酸处理等获得，所有这些都是本领域已知的。一种这样的已知方法是生产生物柴油(即脂肪酸甲基酯)的方法。
优选地，所述油蒸馏残余物包含来源于选自以下组的油的残余物：大豆油、葵花油、菜籽油、高芥酸菜籽油(HEAR)、低芥酸菜籽油(CANOLA；低芥酸CANadian油)、椰子油、棕榈油、棕榈仁油及其混合物；更优选地，所述油蒸馏残余物包含来源于大豆油、葵花油、菜籽油(如HEAR或CANOLA)的残余物；甚至更优选地，所述油蒸馏残余物包含来源于葵花油、菜籽油、优选HEAR的残余物。
这些残余物优选地是来自以下的残余物：来自椰子油、来自棕榈仁油、来自棕榈油、来自大豆油、来自葵花油、来自菜籽油(如来自HEAR和/或CANOLA)；更优选地来自大豆油、葵花油、菜籽油(如HEAR)；甚至更优选地来自葵花油和/或菜籽油，并且尤其是HEAR，其中酸值为0至10、优选地0至6，并且包含甘油二酯和甘油三酯、FME、甾醇酯、蜡酯和游离甾醇的混合物，优选包含1至7重量％的甘油三酯、3至15重量％的甘油二酯、15至40重量％的FME、40至50重量％(特别是42至47重量％)的甾醇酯、3至4重量％的蜡酯和3至15重量％的游离甾醇以及少量的甘油单酯。
在当前要求保护的发明的另一个实施方案中，将油馏出物用作用于生产甾醇的原料。这些馏出物优选地是以下油的馏出物：椰子油、棕榈仁油、棕榈油、大豆油、葵花油、菜籽油(如来自HEAR和/或CANOLA)；更优选大豆油、葵花油、菜籽油(如来自HEAR)；甚至更优选葵花油和/或来自HEAR的菜籽油，含有45至65重量％的甘油三酯和35至55重量％的甾醇酯，总计100％。
步骤b)-残余物的浓缩
为了改进本发明的方法，可以进一步浓缩所述残余物。如前所概述的残余物可以浓缩至相对于浓缩残余物(下文中称为“浓缩残余物”)的总重量，“未皂化物”含量为约大于20重量％，如35至60重量％，优选40至55重量％，更优选45至50重量％。
这种浓缩可以通过使用甲醇作为溶剂和反应物以及甲醇钠作为催化剂将所得残余物进行转酯化反应来实现。目的是将残余物中剩余的甘油酯转化为优选甲基酯。在转酯化后，将所形成的甘油通过标准方法(例如倾析)去除。这种转酯化过程和随后的甘油去除可以重复一次或两次或更多次，但通常重复一次就足够了，因此是优选的实施方案。然后去除过量的甲醇，随后任选地进一步去除剩余的甘油，所述甘油可以在去除甲醇的过程中或之后作为单独的相再次形成。然后，可以通过例如蒸馏将所形成的甲基酯去除。这也因此增加了脂肪酸甲基酯，即生物柴油的产率。
这种浓缩过程是任选的工艺步骤，其可以在“第一转酯化”之前使用，第一转酯化之后是将残余物或经浓缩的残余物中“未皂化物”中存在的甾醇转化为纯化的甾醇，该甾醇然后可以结晶并进一步纯化。
步骤c)通过吸附的初始纯化步骤
作为进一步的任选工艺步骤，可以使用吸附剂(如粘土、土和氧化物)对残余物进行纯化，或者如果进行任选的浓缩步骤，则对经浓缩的残余物进行纯化。适合的吸附剂是众所周知的，例如Trisyl级(例如，来自Grace公司)。通过选择合适的吸附剂，这种处理允许改善颜色、降低皂的含量和/或吸附痕量金属和/或金属离子，优选所有这些都得到改善。这种处理可以在环境温度或升高的温度下进行。考虑到残余物或经浓缩的残余物的高粘度，优选在高温下处理。适合的温度为环境温度至约100℃，其中优选约60℃至90℃的温度，主要是为了获得所需的粘度和能量成本的良好组合。合适的处理持续时间可以是从10分钟到几个小时，例如甚至5至10个小时的任何时间。持续时间主要取决于所需的去除程度以及在残余物或经浓缩的残余物中存在的污染物的量。在75℃至90℃下，持续时间优选为约1至10小时，更优选1至5小时，甚至更优选1至3小时，最优选约2小时。
这种通过吸附的初始纯化过程是任选的工艺步骤，其可以在“第一转酯化”之前使用，第一转酯化之后是将残余物或经浓缩的残余物中“未皂化物”中存在的甾醇转化为纯化的甾醇，该甾醇然后可以结晶并进一步纯化。
步骤(d)-第一转酯化
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，利用含量在0.1％至0.3％的范围内、优选在0.18％至0.22％的范围内的碱性催化剂(优选甲醇钠，但例如也可以使用氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)代替或将它们一起使用)，以及含量在12％至18％的范围内、优选在14％至16％的范围内的甲醇进行第一转酯化阶段，并且利用含量在0.5％至1％的范围内、优选在0.6％至0.8％的范围内的催化剂的，以及含量在20％至38％的范围内、优选在34％至36％的范围内甲醇进行第二转酯化阶段，其中所述碱性催化剂的添加量标准化为添加甲醇钠，并且如果合适，应适应其他碱性催化剂的使用。基于这些对各个转酯化阶段必要地添加对于已知方法而言非常低的催化剂和甲醇，根据当前要求保护的发明的方法可以以特别成本有效和回收友好的方式操作，因为例如只需要提供少量甲醇用于甲醇回收。
根据当前要求保护的发明的另外的实施方案，在第一转酯化阶段期间，在混合甲醇和催化剂之后，以在0.2％至7.2％的范围内，优选在0.5％至6.0％的范围内，特别优选在1.0％至5.5％的范围内的量添加甘油，在每种情况下均基于总批的质量。通过向总批中添加甘油，改善了后期的相分离，并且污染物以有利的方式更好地排放到重质甘油相中。
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，取决于压力和时间条件，第二转酯化反应在25℃至150℃的温度范围内进行。
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，第一转酯化阶段在室温(例如25℃)至100℃，优选至95℃，更优选至90℃，甚至更优选至88℃的温度范围内进行，优选在40℃至75℃的范围内，特别优选在55℃至70℃的范围内，如在60至65℃的温度下，并且另外特别是在常压下进行。可以根据所选择的温度和压力在回流或不回流下进行反应。当选择甲醇(其是所使用的最有利的醇)时，这意味着在环境压力下操作时，在甲醇的沸腾温度下或略低于沸腾温度下进行反应。由此可以实现良好的温度控制。本发明的该实施方案能够实现所述方法的节能和成本有效的性能，因为避免了高的加热成本，并且各个转酯化反应尤其可以优选在常压下进行，从而可以省略昂贵的加压反应器以及对如在现有技术中是必需的温度和压力的复杂且昂贵的产生和维持。因此，对于该工艺步骤，该实施方案优于以下两个实施方案。
然而，当然，取决于用于转酯化的持续时间，在较低温度下，与高温相比，反应持续时间必须延长，否则无法获得令人满意的产率。因此，在节能方面的净效益取决于整个工艺流程、所使用的设备以及反应的温度和持续时间，因为对时间的简单缩短会导致更高的反应温度(如果产率应该保持不变)或更低的收益率(如果持续时间保持不变)。
在当前要求保护的发明的备选实施方案中，所述部分甘油酯的转酯化反应优选在110-160℃，更优选115-145℃的温度下，最优选在120-130℃的温度下，在2-10巴的压力下进行5-20分钟，更特别是8-15分钟的时间段。
在以下部分中描述步骤d)的步骤i)、ii)和iii)。
步骤d)的步骤i)、ii)和iii)和步骤e)——分离含有甘油、甲醇、FME和催化剂的相
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，可以优选在没有预先分离FME、甲醇和/或催化剂的情况下除去甘油相，更优选可以在没有预先分离FME、甲醇和催化剂的情况下除去甘油相。
在一个实施方案中，在不预先除去甲醇、脂肪酸酯和催化剂的情况下从转酯化反应的反应混合物中除去甘油相。
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，根据当前要求保护的发明使用的碱性催化剂可以在没有任何环境或食品相关问题的情况下使用和再循环，其中以与例如上述美国专利号5,424,457不同的有利方式，不应该担心生产的产品(在该情况下是植物甾醇和/或生育酚)中的重金属污染。
在当前要求保护的发明的又一个实施方案中，所述碱性催化剂任选地从由第一转酯化过程产生的反应混合物中分离。
在另一个或经济原因是优选的实施方案中，由第一转酯化反应产生的反应混合物经受以下附加工艺步骤：
i)通过例如闪蒸和/或蒸馏来消耗甲醇，
ii)通过例如闪蒸和/或蒸馏来消耗FME，
其中步骤i)和ii)是先执行步骤i)然后执行步骤ii)或两个步骤i)和ii)一起执行或有一些重叠地执行，即步骤ii)在步骤i)完成之前开始，并且
iii)通过例如在合适的吸收剂如合适的Trisyl等级(例如来自Grace)等上的吸收，任选地通过在添加吸附剂期间或之前添加合适的酸来去除所述催化剂。
在作为当前要求保护的发明的一部分的步骤3)中，来自第一转酯化阶段的甘油相，优选由在已经进行了先前步骤d)的进一步的工艺步骤i)、ii)和iii)并且然后已经将甘油相从第一转酯化阶段分离而产生的甘油相，可以有利地直接进料到用于获得任何所需等级和纯度的甘油的工艺，这种工艺优选地是使用通常已知的设备和条件的多级蒸馏工艺。
步骤(f)第二转酯化
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，取决于压力和时间条件，第二转酯化反应在25℃至150℃的温度范围内进行。
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，第二转酯化阶段在室温(例如25℃)至100℃，优选至95℃，更优选至90℃，甚至更优选至88℃的温度范围内进行，优选在40℃至75℃的范围内，特别优选在55℃至70℃的范围内，例如在60或65℃下，并且另外特别是在常压下进行。可以根据所选择的温度和压力在回流或不回流下进行反应。当选择甲醇(其是所使用的最有利的醇)时，这意味着在环境压力下操作时，在甲醇的沸腾温度下或略低于沸腾温度下进行反应。由此可以实现良好的温度控制。本发明的该实施方案能够实现所述方法的节能和成本有效的性能，因为避免了高的加热成本，并且各个转酯化反应尤其可以优选在常压下进行，从而可以省略昂贵的加压反应器以及对如在现有技术中是必需的温度和压力的复杂且昂贵的产生和维持。因此，对于需要其他温度和压力以及因此持续时间的第二转酯化步骤，该实施方案优于其他实施方案。
此外，第一和/或第二转酯化阶段期间的低反应温度有助于降低相对于已知方法的操作成本，并因此相对于先前的常规方法也提高了该方法的经济性。然而，当然，取决于用于转酯化的持续时间，在较低温度下，与高温相比，反应持续时间必须延长，否则无法获得令人满意的产率。因此，在节能方面的净效益取决于整个工艺流程、所使用的设备以及反应的温度和持续时间，因为对时间的简单缩短会导致更高的反应温度(如果产率应该保持不变)或更低的收益率(如果持续时间保持不变)。
可以在没有压力的情况下根据当前要求保护的发明进行的转酯化的另一个优点还在于以下事实：当使用该方法时，可以省略在使用压力容器的情况下必需的昂贵的安全措施，因为所有操作都是在常压或大气压下进行的，并且由于反应温度低，因此以节能的方式快速进行。尤其是在用于转酯化反应的溶剂/反应物(即醇，如甲醇、乙醇等)的沸点附近进行反应允许良好的温度控制，因为可以避免温度过高，因为醇组分然后会沸腾并因此将反应混合物再次冷却至所需温度。因此，在环境压力和较低温度下进行的明显优势是省去了(更昂贵的)加压设备，但缺点是通常需要更长的反应时间才能获得相同的转化率。
在当前要求保护的发明的备选实施方案中，所述第二转酯化反应是在90至145℃，更特别地在120至130℃的温度下和2至10巴的压力下，在约2至10小时，优选4至10小时，更特别是5至8小时的时间段内进行。该实施方案的明显优点是在相对较短的时间内实现了非常高的转化率。
转酯化之后的其他任选步骤是：
i)任选地从由转酯化步骤获得的反应混合物中分离和除去甲醇；
ii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去FME，
iii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去碱性催化剂，和/或
iv)从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去包含甘油的相。
应用与上文关于第一转酯化的段落中已经描述的相同的原理、措施等，以获得与那里所描述的原则上相同的结果和/或实现相同的优点，从而在下一工艺步骤之前进一步纯化混合物。
步骤(g)-添加水
在当前要求保护的发明的实施方案中，当在步骤(g)中添加水时，水的添加量在每种情况下均基于总批的质量为在15％至25％、优选18％至22％、特别优选19.5％至20.5％范围内，以特别地将甾醇∶FME∶甲醇∶水的质量比设定为基本上1∶2.5-3∶2.2-2.5∶0.8-1.2。
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，可以在步骤g)结束后再次应用如针对前一步骤f)描述的以下步骤：
任选地从由添加水步骤获得的混合物中分离和除去甲醇；
任选地从由前一步骤获得的混合物中分离和除去FME，
任选地从由前一步骤获得的混合物中分离和除去碱性催化剂，和/或
从由前一步骤获得的混合物中分离和除去包含甘油的相。
应用与上文关于第一次转酯化的段落中针对这种措施已经描述的相同的原理、措施等，以获得与那里所描述的相同的结果，从而在下一工艺步骤之前进一步纯化混合物。
在第二转酯化阶段之后向反应混合物中添加水使得能够以特别简单的方式特别是从转酯化批料的含甾醇的相中去除阻碍甾醇结晶的物质。因此，通过添加水，将存在于反应混合物中的甘油、催化剂和污染物从蒸馏残余物中分离出来，其中所述物质进入水相。此外，添加的水大量提取可能仍存在于反应混合物中的甲醇，从而甾醇在甲基酯相中的溶解度显著降低，并且它们结晶出或至少开始结晶。
此外，在向反应混合物中添加水的过程中，令人惊讶地确定，当达到特定的水浓度时，在反应温度下已经可以观察到甾醇自发的、非常完全的结晶，其中由FME相、水相和甾醇晶体组成的三相体系同时形成，其中所述三相各自的密度按上述顺序增加。因此已经表明，特别是按照前述甾醇∶FME∶甲醇∶水基本上为1∶2.5-3∶2.2-2.5∶0.9-1.1的量比添加是特别有效的，以实现三相的清晰分离，从而大大简化了反应混合物的进一步处理，这反过来对程序的经济性具有非常积极的影响，特别是关于起始产物的节能和省时反应并获得所需的植物甾醇和生育酚方面。
此外，已证明将均质化的乳液或悬浮液冷却至在5℃至35℃范围内，优选在10℃至30°范围内，特别优选在15℃至25℃范围内的温度是有利的，从而显著简化随后的相分离。此外，所需植物甾醇晶体的晶体结构可以通过符合成熟阶段而显著改善，这反过来对改善晶体的过滤性能以及晶体的产率具有明显的积极作用。根据本发明，成熟阶段特别是在1小时至48小时的范围内，优选在2小时至36小时的范围内，特别优选在4小时至12小时的范围内。
步骤(h)-甾醇的结晶
成功的结晶通常需要至少20至25％的游离甾醇浓度。可以根据当前要求保护的发明的方法实现>40重量％的甾醇浓度。如果该浓度仍然低于不允许合理结晶的值，可以通过蒸馏掉在“甾醇酯的转酯化”工艺步骤中产生的脂肪酸酯来提高。该程序对应于“脂肪酸烷基酯的蒸馏”步骤。如果在压力下进行甾醇酯的转酯化，并且通过吸附去除沉淀的金属皂，则添加FME作为溶剂。在这种情况下，基于甾醇酯的转酯化中使用的产物的量，FME的量再次为30至200重量％，且优选50至100重量％。
在一个实施方案中，当前要求保护的发明涉及甾醇馏分的纯化，所述馏分除了低级醇，主要包含甲基酯，所述纯化按已知的方法发生，即、将热混合物(约50℃-70℃)缓慢冷却，以形成植物甾醇晶体，所述晶体在结晶机中在15℃至50℃、优选20℃至45℃、更优选25℃至35℃、甚至更优选20℃至30℃的温度下形成。如有必要，可预先将存在于混合物中的来自转酯化的碱性催化剂中和，例如通过添加柠檬酸或其他也适用于稍后的甾醇的预期用途或者为稍后的甾醇的预期用途所接受的有机酸或无机酸；优选地，如果允许用于结晶的进料，则省去这种中和。
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，所述低级醇选自甲醇、乙醇和异丙醇。优选地，所述低级醇是甲醇。该醇可含有少量水，但优选基本上不含水。
在当前要求保护的发明的实施方案中，仅应使用从它们的生产中已经具有100∶25至100∶75的甾醇与甲醇的重量比的那些混合物。否则必须添加或蒸馏出甲醇。在这些条件下，结晶在60-65℃的温度下开始，但如果在高压下进行结晶和/或如果使用的溶剂混合物的沸点高于本文优选公开的沸点，也可以在升高的温度下进行。
在当前要求保护的发明的另一个实施方案中，甾醇∶甲醇的比率在1∶0.1至1∶5，优选1∶0.5至1∶3，更优选1∶0.5至1∶2.5的范围内。
在当前要求保护的发明的实施方案中，可以随后将包含甾醇的相(主要包含甾醇晶体)用甲醇洗涤，其中甲醇的量在20％至800％的范围内、优选125％至600％的范围内、更优选在200％至400％的范围内，在每种情况下均基于甾醇晶相的质量。
在当前要求保护的发明的实施方案中，可以随后将包含甾醇的相(主要包含甾醇晶体)用甲醇洗涤，其中甲醇的量在50％至800％的范围内、优选125％至700％的范围内、更优选在200％至550％的范围内，在每种情况下均基于甾醇晶相的质量，其中在该甲醇洗涤之前任选地用甲基酯，特别是植物油甲基酯(例如菜籽油和/或大豆油和/或葵花油和/或椰子油和/或棕榈油和/或棉籽油和/或玉米胚芽油的甲基酯)，以50％至500％，优选75％至400％，并且特别优选100％至350％的比例对甾醇晶体进行替代洗涤，所述比例在每种情况下都是相对于甾醇晶体相的质量。
在当前要求保护的发明的实施方案中，植物甾醇晶体在15℃至50℃、优选地20℃至45℃、更优选地25℃至35℃、甚至更优选地20℃至30℃，如20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃或35℃的温度下形成。
在当前要求保护的发明的实施方案中，植物甾醇晶体在15℃至50℃的温度下，并且更优选地在15℃和50℃之间的每个温度下形成。
在当前要求保护的发明的实施方案中，为了提高甾醇产率，在过滤晶体悬浮液之后，将部分母液再循环至例如结晶工艺。在“催化剂去除(II)”工艺步骤中，可以将返回流与脂肪酸酯一起供入系统。再循环母液的另一种方法是将其引入第一(a)或第二(c)转酯化步骤中。
母液的循环率在很大程度上取决于起始材料，因此也取决于母液的组成。它可以在0.1至5.0的范围内。优选建立0.2至3.0的循环比。
步骤(i)-相分离
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，相的分离通过过滤器、筛网或倾析式离心机或者适合于分离液体/固体(或含固体)相混合物的类似设备进行，其中优选使用过滤式离心机或倾析器，更优选过滤式离心机。与例如使用压差过滤或其他过滤技术可能获得的滤饼相比，通过在实践中使用过滤器或倾析式离心机可以获得具有显著更低的残余水分(“水分，意指所用一种或多种溶剂的含量)的滤饼。
此外，三相倾析器也非常适用于分离由含甾醇相、含甘油和含甲醇的相以及含生育酚相组成的多相体系，其中含甾醇晶体的相或甾醇晶体本身形成最重的相，并且可以通过三相倾析器很好地分离或预稠化，同时可以分别获得FME相和含有甘油和甲醇的水相。
在这种情况下，通过不连续运行的过滤式离心机分离甾醇晶体也提供了在过滤后立即进行滤饼洗涤的可能性。
步骤(j)甾醇的任选结晶
在当前要求保护的发明的一个实施方案中，从结晶(在步骤(h)中)和步骤i)中的相分离获得的游离甾醇可以通过再溶解到用于第一次结晶的相同溶剂/溶剂混合物中而进一步(再)结晶以获得更高纯度的甾醇晶体。然后，再次，所获得的晶体必须如之前对步骤i)所公开的那样进行分离。
步骤(k)-甾醇的纯化
在当前要求保护的发明的实施方案中，对分离的甾醇晶体进行进一步纯化。
在当前要求保护的发明的实施方案中，使用溶剂或溶剂体系对甾醇晶体进一步纯化。将步骤h)和——如果执行的话——步骤j)(单独的工艺步骤或组合的工艺步骤)中获得的甾醇晶体使用有机溶剂、多于一种有机溶剂且任选地但不优选地还包含水的溶剂混合物、或者——更优选——至少一种质子极性溶剂和至少一种非质子极性溶剂的共沸溶剂混合物。
在当前要求保护的发明的实施方案中，甾醇馏分的纯化在包含至少一种极性非质子溶剂的溶剂体系的存在下发生。
在当前要求保护的发明的实施方案中，甾醇馏分的纯化步骤k)在至少一种极性非质子溶剂的存在下发生，所述溶剂是乙酸乙酯、甲基乙基酮和乙酸甲酯、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺、乙腈、二甲基亚砜、庚烷和/或己烷，其中乙酸乙酯、甲基乙基酮、乙酸甲酯、丙酮、庚烷和/或己烷是优选的，并且其中乙酸乙酯、甲基乙基酮和/或乙酸甲酯是甚至更优选的，其中乙酸甲酯是最优选的。
在当前要求保护的发明的实施方案中，甾醇馏的纯化在至少一种极性非质子溶剂的存在下发生，该溶剂是乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮和/或乙酸甲酯。
在特别优选的实施方案中，将乙酸甲酯用作唯一的极性非质子溶剂。
在当前要求保护的发明的优选的实施方案中，甾醇馏分的纯化在至少一种极性非质子溶剂和至少一种极性质子溶剂的存在下发生，这些溶剂在溶剂体系中混合在一起和/或形成共沸物。
在当前要求保护的发明的实施方案中，所述极性质子溶剂是水、乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇和/或乙酸。
在当前要求保护的发明的实施方案中，所述极性质子溶剂是水、乙醇、甲醇和/或异丙醇。
在特别优选的实施方案中，将甲醇用作唯一的极性质子溶剂。
在当前要求保护的发明的实施方案中，所述极性非质子溶剂的存在量基于植物甾醇的量为25至75重量％的范围，更优选地基于植物甾醇的量为30至50重量％的范围，并且基于植物甾醇的量每个值在30％至50％之间，其中乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮和/或乙酸甲酯是优选的极性非质子溶剂，并且乙酸甲酯作为唯一的极性非质子溶剂是更优选的。
在当前要求保护的发明的实施方案中，所述极性质子溶剂的存在量基于植物甾醇的量为5至50重量％的范围，优选地基于植物甾醇的量为10至30重量％的范围内，并且基于植物甾醇的量每个值在10％至30％之间，其中甲醇是优选的极性质子溶剂。
在当前要求保护的发明的实施方案中，为了测量加德纳(Gardner)色数，植物甾醇以10重量％吡啶溶液的形式提供。
在当前要求保护的发明的实施方案中，当以吡啶中10重量％的甾醇测量时，最终的甾醇产物的加德纳色数小于4.0。
在当前要求保护的发明的实施方案中，当以吡啶中10重量％的甾醇测量时，最终的甾醇产物的加德纳色数为小于3.0、优选地小于2.0、更优选地小于1.5。
在当前要求保护的发明的实施方案中，基于经纯化的植物甾醇的总重量，经纯化的植物甾醇中的溶剂含量低于100ppm、更优选地低于50ppm、更优选地低于20ppm、并且甚至更优选地低于10ppm，如5ppm或1ppm，以及在100和1ppm之间的每个值。
在当前要求保护的发明的实施方案中，基于经纯化的植物甾醇的总重量，经纯化的植物甾醇中的甾醇酯含量小于10重量％、优选小于5重量％、更优选小于2重量％、甚至更优选小于1重量％、最优选小于0.5重量％，如0.1重量％、0.05重量％，以及在5至0.05重量％之间的每个值。
步骤l)-任选地进一步干燥甾醇
可以使用所有类型的常规干燥机将经洗涤的甾醇晶体进行干燥，以去除剩余的溶剂。应用减压有助于增加溶剂痕迹的去除。该步骤用于干燥或“预干燥”，这取决于所采用的方法和要获得的最终甾醇产物中残余溶剂的所需含量。后者当然主要取决于甾醇的预期用途。
因此，在一个实施方案中，可以将获得为甾醇晶体的甾醇通过例如在130至200℃、优选150℃至170℃的温度下汽提1至3小时进一步干燥，以去除溶剂。
步骤m)-任选地通过熔化干燥进一步纯化甾醇，以去除甾醇内的痕量溶剂
在先前步骤l)的“常规”干燥之后，可以将(预)干燥的晶体优选在减压下熔化，以去除晶体内包封的痕量溶剂。这样，溶剂的残余含量可以进一步降低，从而获得某些更高的产品质量，即也可用于关键应用，例如在营养产品或医药产品中直接应用于人类。步骤n)－任选地使甾醇经受颗粒形成过程以获得甾醇颗粒
来自先前步骤m)的熔化的甾醇需要固化。这可以通过简单的冷却与任何形式的搅拌来完成，例如在挤出机、桨式干燥机等中。其他已知的用于熔化物凝固的方法是造粒，在诸如造粒机(包括喷射造粒机)的设备中，它可以形成接近球形的液滴，或者简单地在滴水塔中，其中熔化材料被滴入较冷的空气或气体中，所有此类方法最终获得微粒状的固体甾醇，其优选为不显示粉尘但显示良好流动性和优选高密度的形式，以获得具有易于处理特性的甾醇微粒。
因此，在另外的实施方案中，将获得的并且优选地(预)干燥的甾醇进行颗粒形成工艺，如进行造粒，优选进行喷射造粒，其优选在液氮下进行，以获得具有非常低有机溶剂含量的、接近球形、低至无粉尘的固体甾醇颗粒，其适合直接使用(包括人类口服)。
步骤(o)-生育酚分离和纯化
在当前要求保护的发明的实施方案中，从含生育酚的相——多相体系的FME相(其含有溶解形式的生育酚)中获得生育酚的另一阶段优选经受蒸馏以分离出甲基酯，由此可以将FME相中的生育酚含量浓缩到基于FME的量超过10重量％，以便能够以已知方式简单地进一步制备生育酚。
在当前要求保护的发明的实施方案中，生育酚是通过已知方法分离。
在当前要求保护的发明的另外的实施方案中，生育酚是通过已知方法纯化。
步骤(p)和(q)
在当前要求保护的发明的实施方案中，步骤(p)和(q)可以任选地通过已知的工艺步骤进行，以获得具有所需纯度的纯形式的物质。
优点：
当前要求保护的发明与以下优点中的至少一个相关联：
1.根据当前要求保护的发明的方法，其核心是两阶段碱性催化的转酯化，其中在第一转酯化阶段之后沉淀甘油相，然后通过添加水从反应混合物中结晶出甾醇晶体，其中省去插入的方法步骤(例如中和、蒸馏出试剂或溶剂以及洗涤出催化剂)，并且其中此外通过甲基酯替代洗涤，随后用本说明书中公开的共沸物洗涤甾醇结晶滤饼的组合，同时遵守特定的上述工艺参数，使得从植物油转酯化的蒸馏残余物，特别是从用于生物柴油的使用领域的植物油基FME生产中获得植物甾醇和生育酚成为可能，其中的纯度和产率水平迄今未达到。
2.此外，根据当前要求保护的发明的前述方法可以在用于FAME(生物柴油)生产的工厂中完全实施，或者作为此等工厂的下游工艺处理单元，其中以有利的方式，可以将通常在FAME工厂中使用的物质以最佳方式用作试剂，这就是无论是从经济角度还是从物流方面来看，该方法都特别有效和经济的原因。
3.所述方法适用于各种起始混合物，并且不涉及使用毒理学和生态学上不安全的溶剂。
4.蒸馏残余物的更好利用导致经济学、生态学上安全的方法，易于在工业规模上实施。
5.获得加德纳色数小于4的植物甾醇。
6.通过使用上述纯化方法，以高产率获得甾醇酯含量非常低(即小于10％)的植物甾醇。
7.终产物的溶剂含量很低(低于100ppm)。
在下文中，提供了实施方案的列表以进一步说明本公开，而不旨在将本公开限制于以下列出的具体实施方案。
实施例
当前要求保护的发明通过以下非限制性工作实施例详细说明。更具体地，下文指定的测试方法是本申请的一般公开内容的一部分并且不限于具体的工作实施例。
实施例1和2是如EP 2 635 592 B1中公开的。
实施例1
根据当前要求保护的发明，将3850g来自油菜籽甲基酯(“RME”)的蒸馏残余物与1782g RME混合。对该批料的分析给出了21.73％甾醇酯、6.21％游离甾醇、1.68％生育酚、9.8％甘油酯和44.17％甲基酯的含量。
将该批料的温度控制在65℃，并且在第一转酯化阶段中，添加37.5g甲醇钠(30％的甲醇溶液)和818g甲醇，然后混合。在50分钟的沉降时间后，排出301.2g含甘油的底部相。部分甘油酯中的反应超过95％。
对于将甾醇酯转化为游离甾醇的第二转酯化阶段，添加150.2g甲醇钠(30％的甲醇溶液)和1865.6g甲醇。反应在65℃下进行超过90分钟。
在搅拌的同时将1126g水添加至该批料，并形成甾醇晶体。将悬浮液冷却至20℃，同时搅拌，然后在该温度下进行成熟。
接着将悬浮液通过过滤式离心机进行过滤，并且将形成的滤饼仍在离心机中时用3.5升RME馏出物进行第一次洗涤，然后用10.4升甲醇进行第二次洗涤。在将用甲醇润湿的滤饼进行干燥后，得到908g白色甾醇粉末，其中甾醇含量超过98％，对应的产率超过82％(基于蒸馏残余物的总甾醇含量)。
来自悬浮液过滤的滤液自动分离成含有FME、甾醇和生育酚的轻相以及含有甲醇和催化剂的水相。还将甾醇和生育酚溶解在洗涤RME相中，而在洗涤甲醇相中未检测到生育酚。
在合并的FME相中，最初在RME蒸馏残余物中检测到了87％的生育酚。在甲基酯相的蒸馏之后，可以获得生育酚含量为11％的残余物，其适用于生育酚的进一步后处理。
实施例2
根据当前要求保护的发明，将3119g来自油菜籽甲基酯的蒸馏残余物与2324g RME混合。对批料的分析给出了27.2％甾醇酯、5.17％游离甾醇、1.12％生育酚、8.14％甘油酯和42.74％脂肪酸甲基酯的含量。
将该批料的温度控制在65℃，并且在第一转酯化阶段中，添加36.3g甲醇钠(30％的甲醇溶液)和873.5g甲醇，然后混合。在50分钟的沉降时间后，排出319.2g含甘油的底部相。部分甘油酯中的反应超过95％。
对于将甾醇酯转化为游离甾醇的第二转酯化阶段，添加145.1g甲醇钠(30％的甲醇溶液)和1995.7g甲醇。反应在65℃下进行超过90分钟。
在搅拌的同时将1208g水添加至批料，并形成甾醇晶体。将悬浮液冷却至20℃，同时搅拌，然后在该温度下进行成熟。
接着将悬浮液通过过滤式离心机进行过滤，并且将形成的滤饼仍在离心机中时用2.4升RME进行第一次洗涤，然后用10.4升甲醇进行第二次洗涤。在将用甲醇润湿的滤饼进行干燥后，得到956g白色甾醇粉末，其中甾醇含量超过98％，对应的产率为80％(基于蒸馏残余物的总甾醇含量)。
实施例3–甾醇晶体的纯化
在结晶完成后，滤出晶体，用甲醇洗涤掉FME，并进一步用以下溶剂洗涤：
-乙酸乙酯及其与甲醇的共沸物
-甲基乙基酮及其与甲醇的共沸物
-乙酸甲酯及其与甲醇的共沸物，
随后纯甲醇洗涤。
进一步将晶体熔化干燥至恒重，然后通过造粒进行颗粒形成。
将所得结果与其中用FME和随后纯甲醇洗涤晶体的实验进行比较。
将获得的结果总结在表1-3(实验室规模)以及表1a-3a(工业规模，例如工厂级)中。在每个表中，实施例C1和T1是指来自相同油菜籽甲基酯蒸馏残余物的同一批甾醇。这同样适用于C2和T2、C3和T3以及C4和T4(如果适用)。因此，必须将实施例C1与实例T1进行比较，依此类推。
表1-使用的溶剂是乙酸乙酯与甲醇的共沸物(实验室规模)
实验编号 用于洗涤的溶剂 颜色 纯度 产率
C1 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 2.1 98.8 73.7
C2 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 2.4 96.8 65.6
C3 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 4 98.4 58.1
C4 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 1 99.6 72
T1 2次乙酸乙酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 1.2 99.5 74.6
T2 2次乙酸乙酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 1.2 98.4 72.6
T3 2次乙酸乙酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 3 100 69.5
T4 2次乙酸乙酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 0.6 99.7 72
n.d.＝未测定
表1a-使用的溶剂是乙酸乙酯与甲醇的共沸物(工业规模)
实验编号 用于洗涤的溶剂 颜色 纯度 产率
C1 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 2.7 n.d. 62.5
T1 2次乙酸乙酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 0.7 n.d. 61.2
n.d.＝未测定
表2-使用的溶剂是甲基乙基酮与甲醇的共沸物(实验室规模)
Figure BDA0003567289400000211
Figure BDA0003567289400000221
n.d.＝未测定
表2a-使用的溶剂是甲基乙基酮与甲醇的共沸物(工业规模)
实验编号 用于洗涤的溶剂 颜色 纯度 产率
C1 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 1.9 n.d. 59.2
T1 2次甲基乙基酮/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 1.2 n.d. 64.9
n.d.＝未测定
表3-使用的溶剂是乙酸甲酯与甲醇的共沸物(实验室规模)
实验编号 用于洗涤的溶剂 颜色 纯度 产率
C1 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 4 98.4 58.4
C2 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 2.7 99.1 62.6
C3 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 3.6 99.1 62.6
C4 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 3.0 100 75.1
T1 2次乙酸甲酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 3.2 99.3 71.8
T2 2次乙酸甲酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 1.2 99.1 74.7
T3 2次乙酸甲酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 1.6 99.1 74.7
T4 3次乙酸甲酯/甲醇共沸物洗涤 0.5 100 77
n.d.＝未测定
表3a-使用的溶剂是乙酸甲酯与甲醇的共沸物(工业规模)
实验编号 用于洗涤的溶剂 颜色 纯度 产率
C1 1次FME洗涤+3次甲醇洗涤 2.2 n.d. 62.7
T1 2次乙酸甲酯/甲醇共沸物洗涤+1次甲醇洗涤 1.0 n.d. 67.7
n.d.＝未测定
结论：
根据表1(实验室规模)，与在C1至C4的情况下相比，在T1至T4的情况下，最终甾醇产物的颜色明显更好。与前者相比，纯度至少稍好一些，而对于T1至T4，产率至少相同或甚至更好。从表1a(工厂级)可以看出，与C1相比，T1的颜色显著改善，而产率或多或少保持不变。
根据表2(实验室规模)，最终甾醇产品的颜色，并且尤其是产率，与在C1至C3的情况下相比，在T1至T3的情况下明显更好。与前者相比，T1至T3的纯度略好。从表2a(工厂级)可以看出，与C1相比，T1的颜色和产率有所提高。
根据表3(实验室规模)，与在C1至C4的情况下相比，在T1至T4的情况下，最终甾醇产物的产率并且尤其是颜色明显更好。与前者相比，对于T1至T4，纯度至少相同或甚至稍好。从表3a(工厂级)可以看出，与C1相比，T1的颜色和产率有所提高。
本领域技术人员将理解，可以对上述实施方案进行改变而不背离其广泛的发明概念。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施方案，而是旨在涵盖在由所附权利要求限定的当前要求保护的发明的精神和范围内的修改。

Claims (13)

1.从植物油酯的蒸馏残余物，优选从来自植物油转酯化、特别是来自植物油基FME生产、更优选来自生物柴油的生产的蒸馏残余物中获得植物甾醇和/或生育酚的方法，其中所述方法至少包括以下步骤：
a)提供含有未皂化物的起始材料，该未皂化物是来自植物油后处理的残余物，该残余物含有甾醇并通常还含有生育酚，其中所述起始材料含有至少5重量％、优选至少10重量％、更优选至少15重量％、甚至更优选至少20重量％的甾醇，
b)任选地使所述起始材料经受浓缩步骤以与初始含量相比将甾醇的含量增加至优选至少25重量％、更优选至少30重量％、甚至更优选至少40重量％和最优选至少50重量％的甾醇在浓缩残余物中的含量，该浓缩步骤是如下进行的：使用甲醇作为溶剂和反应物以及甲醇钠作为催化剂使所述残余物进行转酯化反应，随后除去至少部分的所形成甘油，任选地重复一次或两次所述转酯化步骤和所述甘油去除步骤，然后任选地随后除去至少部分的过量甲醇，然后任选地进一步除去至少部分的剩余甘油，然后接着除去甲基酯；
c)任选地使步骤a)的残余物或步骤b)的浓缩残余物经受使用诸如粘土、土和氧化物的吸附剂的纯化步骤，以改善颜色、降低皂的含量和/或吸收痕量金属和/或金属离子，优选所有这些都得到改善，所述纯化步骤在环境温度或升高的温度下，优选在环境温度至约100℃、优选60至90℃的升高的温度下，进行合适的处理持续时间，该处理持续时间在75至90℃下为10分钟至几个小时、优选1至10小时、更有选1至3小时、甚至更优选约2小时；
d)第一碱性转酯化阶段，其中所述蒸馏残余物中包含的部分甘油酯的反应在碱性催化剂和甲醇的存在下进行，由此形成两个相，其中一个相在很大程度上包含甘油，而第二个相包含所述碱性催化剂和未反应的甲醇和FME，其后进行以下进一步的任选步骤i)、ii)和/或iii)：
i)任选地从由所述转酯化步骤获得的反应混合物中分离和除去甲醇；
ii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去FME，
iii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去所述碱性催化剂，
e)从由前一步骤获得的反应混合物中至少部分地分离和除去包含甘油的相，
f)第二碱性转酯化阶段，其中进行甾醇酯到游离甾醇的反应，和
v)任选地从由所述转酯化步骤获得的反应混合物中分离和除去甲醇；
vi)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去FME，
vii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去所述碱性催化剂，
viii)任选地从由前一步骤获得的反应混合物中分离和除去包含甘油的相，
g)在所述第二转酯化阶段之后，向反应混合物中加入水以形成多相体系，以从该混合物中结晶甾醇，优选地其中水的添加量基于总批的质量为15％至25％，以将甾醇∶FME∶甲醇∶水的质量比设定为基本上1∶2.5-3∶2.2-2.5∶0.8-1.2；在添加水期间和/或之后，通过混合将反应混合物均化成乳液/悬浮液，由此产生多相体系，
h)使甾醇从包含甲基酯相、水相和甾醇的多相体系中结晶，以形成甾醇晶体，其中所述结晶是如下实施的：将混合物冷却至低于所述第二转酯化的温度的温度，特别是冷却至5℃至35℃、优选10℃至30℃、特别优选15℃至25℃的温度；
i)将所述多相体系分离成基本上含有甾醇(晶体)的相、基本上含有甘油和含有甲醇的水相和含有生育酚的FME相，
j)任选地按照之前步骤g)的相同措施从液相中进一步结晶剩余的甾醇，随后按照之前步骤i)的相同措施分离所述晶体；
k)任选地将步骤h)和——如果执行的话——步骤j)(单独的工艺步骤或组合的工艺步骤)中获得的甾醇晶体使用有机溶剂、多于一种有机溶剂的溶剂混合物、或者至少一种质子极性溶剂和至少一种非质子极性溶剂的共沸溶剂混合物进行纯化，
l)任选地进一步干燥甾醇；
m)任选地通过熔化干燥进一步纯化甾醇以除去所述甾醇固体中的痕量溶剂；
n)任选地进一步使甾醇经受颗粒形成过程以获得甾醇颗粒，
o)任选地从含生育酚的相中纯化生育酚；
p)任选地纯化甘油；和/或
q)任选地纯化FME。
2.根据权利要求1的从植物油酯的蒸馏残余物中获得植物甾醇和/或生育酚的方法，其中该方法由以下步骤组成：
a)提供含有未皂化物的起始材料，该未皂化物是来自植物油后处理的残余物，该残余物含有甾醇并通常还含有生育酚，其中所述起始材料含有至少5重量％、优选至少10重量％、更优选至少15重量％、甚至更优选至少20重量％的甾醇，其中所述残余物优选源自生物柴油的生产，例如被转酯化和后处理的菜籽油的后处理，所述菜籽油的后处理产生菜籽油脂肪酸甲基酯(FME)和蒸馏残余物，
b)(省略权利要求1的步骤b))；
c)(省略权利要求1的步骤c))；
d)第一碱性转酯化阶段，其中所述蒸馏残余物中包含的部分甘油酯的反应在碱性催化剂和甲醇的存在下进行，由此形成两个相，其中一个相在很大程度上包含甘油，而第二个相包含所述碱性催化剂和未反应的甲醇和FME，其后进行以下进一步的任选步骤i)、ii)和/或iii)：
i)任选地分离甲醇，
ii)任选地分离FME，
iii)任选地分离所述碱性催化剂，
优选省略所述步骤i)、ii)和iii)；
e)至少部分地分离和去除包含甘油的相，
f)第二碱性转酯化阶段，其中进行甾醇酯的反应，
g)在第二转酯化阶段之后，向反应混合物中加入水以形成多相体系，以从该混合物中结晶甾醇，优选地其中水的添加量基于总批的质量为15％至25％，以将甾醇∶FME∶甲醇∶水的质量比设定为基本上1∶2.5-3∶2.2-2.5∶0.8-1.2；在添加水期间和/或之后，通过混合将反应混合物均化成乳液/悬浮液，由此产生多相体系，
h)使甾醇从包含甲基酯相、水相和甾醇的多相体系中结晶，以形成甾醇晶体，其中所述结晶是如下实施的：将混合物冷却至低于第二转酯化的温度的温度，特别是冷却至5℃至35℃、优选10℃至30℃、特别优选15℃至25℃的温度；
i)将所述多相体系分离成基本上含有甾醇(晶体)的相、基本上含有甘油和含有甲醇的水相和含有生育酚的FME相，
j)任选地从由步骤h)和/或步骤i)中获得的液相中进一步结晶剩余的甾醇；
k)将步骤h)和——如果执行的话——步骤j)(单独的工艺步骤或组合的工艺步骤)中获得的甾醇晶体使用有机溶剂、多于一种有机溶剂的溶剂混合物、或者至少一种质子极性溶剂和至少一种非质子极性溶剂的共沸溶剂混合物进行纯化，
l)进一步干燥甾醇晶体，
m)任选地进一步纯化甾醇，其是如下进行的：通过熔化干燥以除去甾醇内的痕量溶剂，优选通过在150℃-170℃的温度下汽提1-3小时以除去所述溶剂，优选进行该进一步纯化甾醇的步骤，
n)任选地进一步使甾醇经受颗粒形成过程以获得甾醇颗粒，优选在液氮下进行造粒，优选进行该步骤；
o)任选地从含生育酚的相中纯化生育酚；
p)任选地纯化甘油；和
q)任选地纯化FME。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述植物油酯的蒸馏残余物包括来源于选自大豆油、葵花油、菜籽油、椰子油、棕榈油、棕榈仁油和它们的混合物的油的残余物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述油蒸馏残余物包括来源于菜籽油的残余物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在步骤(d)中，在温和条件下的所述部分甘油酯的第一碱性转酯化在115℃至145℃、优选120℃至130℃的温度和2至10巴、优选2至8巴的压力下进行5至60分钟、优选5至30分钟、更优选8至20分钟的一段时间。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在步骤(d)中，所述部分甘油酯的第一碱性转酯化在25℃至100℃的温度和常压下进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在步骤(a)中，所述部分甘油酯的转酯化在40℃至75℃的温度和常压下进行优选3-8小时、更优选5-8小时，和/或优选使用甲醇。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中在步骤(d)i)中，如果使用该步骤，过量甲醇的去除是通过允许膨胀(闪蒸)，直到反应温度已经冷却到65℃至85℃的温度来完成的。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述碱性催化剂选自以下组中：甲醇钠、氢氧化钠和/或氢氧化钾。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中在步骤(d)ii)中，如果使用该步骤，去除所述碱性催化剂包括添加酸的水溶液，以沉淀所述催化剂，然后分离沉淀物。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中在步骤(g)中，水的添加量在每种情况均基于总批的质量为18％至22％，并且特别优选地为19.5％至20.5％，特别是将甾醇酯:FME:甲醇:水的质量比基本上调整为1:2.5-3:2.2-2.5:0.8-1.2。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中在工艺步骤(k)之前，在步骤h)和在步骤j)(如果使用该步骤)中获得的晶体用甲醇洗涤，所述甲醇的量为50％至800％，优选地为125％至700％，并且特别优选地为200％至550％，在每种情况下均基于甾醇晶体相的质量，其中在该甲醇洗涤之前任选地用FME、特别是植物油甲基酯，例如菜籽油和/或大豆油和/或葵花油和/或椰子油和/或棕榈油和/或棉籽油和/或玉米胚芽油的甲基酯，以50％至500％，优选75％至400％，并且特别优选100％至350％的比例对甾醇晶体进行替代洗涤，所述比例在每种情况下都是相对于甾醇晶体相的质量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(k)中，在步骤h)和在步骤j)(如果使用该步骤)中获得的甾醇晶体用溶剂洗涤，或者根据权利要求12，在至少一个其他步骤中进一步用溶剂洗涤，其中所述溶剂
i)对于第一(任选的)洗涤，是醇，优选甲醇，所述第一洗涤可重复一次、二次或三次，优选仅一次或二次，更优选仅一次；
ii)对于第二洗涤(或者实际上是“第一”洗涤，如果之前第一任选的洗涤i)不使用)，使用甲基酯型溶剂，优选FME或乙酸甲酯，所述第二洗涤可重复一次、二次或三次，优选仅一次或二次，更优选仅一次；
iii)对于第三洗涤(或者实际上是“第二”洗涤，如果之前第一任选的洗涤i)不使用)，是至少一种质子极性溶剂和至少一种非质子极性溶剂的共沸物或混合物，其中所述至少一种质子极性溶剂选自水、乙醇、甲醇和异丙醇，而所述至少一种非质子极性溶剂选自乙酸乙酯、甲基乙基酮、丙酮和乙酸甲酯。
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