PL215434B1

PL215434B1 - Sposób wydzielania kwasu linolowego z odpadów z przemysłu tłuszczowego

Info

Publication number: PL215434B1
Application number: PL393350A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Gaca; Grażyna Wejnerowska
Original assignee: Univ T Przyrodniczy Im Jana I Jedrzeja Sniadeckich
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2013-12-31
Also published as: PL393350A1

Description

Opis wynalazku

Sposób wydzielania kwasu linolowego z odpadów z przemysłu tłuszczowego.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania kwasu linolowego z odpadów z przemysłu tłuszczowego powstałych w trakcie dezodoryzacji (rafinacji) oleju słonecznikowego. Olej słonecznikowy charakteryzuje się wysoką zawartością kwasu linolowego (C18:2), który należy do niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Zawartość kwasu linolowego w oleju słonecznikowym uzależniona jest od gatunku, jakości oraz kraju pochodzenia ziarna i waha się w granicach 60 - 70% ogólnej zawartości kwasów tłuszczowych. W trakcie dezodoryzacji oleju słonecznikowego powstaje odpad, który posiada podobną, zawartość kwasu linolowego. Odpad ten zgodnie z opracowaną metodą może być wykorzystany jako surowiec do ekonomicznej i ekologicznej produkcji kwasu linolowego.

Znane są metody wykorzystania mocznika do wydzielania/zatężania nienasyconych kwasów tłuszczowych, jak również zastosowanie mocznika do wydzielenia nienasyconych kwasów tłuszczowych z oleju otrzymanego z tłuszczu wielorybiego.

Opracowana metoda pozwala na zatężenie mieszaniny kwasów z grupy omega-3 z 20,1% do 88%). Zastosowanie tej metody pozwala na otrzymanie jedynie mieszaniny nienasyconych kwasów, o nie najwyższym stopniu czystości. Do wad tego sposobu zaliczyć trzeba również wykorzystanie trudnodostępnego surowca o niskiej zawartości tych kwasów.

Znana jest również z opisu patentowego PL 195040 metoda wydzielania kwasu linolowego z tłuszczu mleka przeżuwaczy, metodą krystalizacji z roztworu rozpuszczalnika organicznego, zawierającego mocznik. Metoda wymaga stosowania krystalizacji oraz ekstrakcji dwutlenkiem węgla w stanie nadkrytycznym, co implikuje zastosowanie specjalistycznej aparatury.

Znane jest również wydzielenie kwasu linolowego (C18:2) z oleju słonecznikowego metodą krystalizacji z roztworu z dodatkiem mocznika, metoda ta przed przeprowadzeniem operacji krystalizacji z mocznikiem, wymaga zastosowania procesu alkalicznej hydrolizy glicerydów i wydzielenia frakcji zawierającej kwasy. Dopiero po tym procesie wydzielone kwasy poddawane są operacji krystalizacji z roztworu rozpuszczalnika organicznego zawierającego mocznik w stosunku wagowym kwasów do mocznika i etanolu odpowiednio 0,94:1:5, przy temperaturze krystalizacji 18°C w czasie 5 godzin. Przeprowadzone doświadczenia i obliczenia statystyczne wykazały, że zastosowanie tej metody pozwala na otrzymanie w filtracie 87,8% kwasu linolowego, przy odzysku 83,4%).

Nasze badania pokazały, Ze kwas linolowy można otrzymać w znacznie prostszy, efektywniejszy, tańszy sposób, z większą wydajnością i czystością jeżeli wykorzysta się odpady powstające podczas dezodoryzacji oleju słonecznikowego, zawierającego około 60% wolnych kwasów tłuszczowych, w których ponad 64% stanowi kwas linolowy.

W sposobie według wynalazku, powszechnie dostępne odpady z produkcji oleju słonecznikowego poddaje się destylacji molekularnej w temperaturze 150-180°C, korzystnie 160°C, przy ciśnieniu 1,33*10 Pa. W otrzymanym destylacie zawartość kwasów tłuszczowych wzrasta do 95%>, przy zawartości kwasu linolowego 65% w ogólnej zawartości kwasów. Otrzymany destylat według wynalazku podaje się jednostopniowej krystalizacji z roztworu metanolu z dodatkiem mocznika w proporcjach od 1:1,5:20 do 1:2,5:20 (destylat : mocznik : metanol (masa/masa/objetość)). Odpad z produkcji oleju słonecznikowego, poddany destylacji molekularnej pozwala na otrzymanie destylatu wzbogaconego w kwasy tłuszczowe, a zwłaszcza w kwas linolowy. Stwierdzono, że najkorzystniej jest zastosować proporcje reagentów 1:2,5:20 (destylat : mocznik : metanol (masa/masa/objetość)), przy prowadzeniu krystalizacji w temperaturze -10°C w czasie 24 godzin. Powstały krystalizat oddziela się, a do otrzymanego filtratu dodaje się ciepłej wody, roztwór zakwasza się do pH 2-4 i z roztworu wydziela się kwas linolowy według wynalazku na dwa sposoby.

Pierwszy sposób w wyniku którego otrzymuje się bardziej zanieczyszczony produkt z wyższą wydajnością polega na ekstrakcji rozpuszczalnikiem (heksan lub eter naftowy) kwasu linolowego z wodnego, zakwaszonego roztworu. Z oddzielonego ekstraktu odparowuje się rozpuszczalnik, który zawraca się do ekstrakcji.

Drugi sposób wydzielania kwasu linolowego z filtratu polega na oddzieleniu z wodnego, zakwaszonego roztworu warstwy tłuszczowej, przepuszczeniu przez warstwę sorbenta (tlenek krzemu) co pozwala na zwiększenie czystości produktu o ponad 20% kosztem wydajności.

PL 215 434 B1

Sposób wydzielania według wynalazku kwasu linolowego z odpadów uzyskiwanych w wyniku dezodoryzacji oleju słonecznikowego w zależności wydajności i czystości produktów od warunków prowadzenia procesu zilustrowano w przykładach, a uzyskane wyniki zestawiono w tabeli.

P r z y k ł a d I

Do badań zastosowano odpad z rafinacji oleju słonecznikowego, który poddano destylacji ₃ molekularnej (T = 160°C, p = 1,33*10³ Pa). Destylat zawierał 90% kwasów tłuszczowych, w tym kwasu linolowego 65,1%, oleinowego 24,3%, palmitynowego 8,1%), stearynowego 2,1% oraz linolenowego 0,2%.

Do otrzymanego destylatu dodawano 7,5%> roztwór mocznika w metanolu. Całość mieszając podgrzewano do ok. 60°C do momentu otrzymania jednorodnego roztworu. Następnie roztwór pozostawiono do wykrystalizowania w temperaturze -10°C na 24 godziny. Wydzielone kryształy oddzielono od filtratu. Do filtratu dodano 20 krotny nadmiar wody (w stosunku do filtratu) o temperaturze ok. 60°C, roztwór zakwaszono HCl do pH 2-3. Kwasy z roztworu ekstrahowano n-heksanem. Oddzielony ekstrakt odparowano pod próżnią. Otrzymano produkt z wydajnością 48%, który zawierał 89% kwasów tłuszczowych, w tym 97,9% kwasu linolowego oraz 2,1% kwasu oleinowego.

W poniższej tabeli przedstawiono również inne zależności wydajności i czystości produktów od proporcji stosowanych substratów. Pozostałe warunki prowadzenia procesu były identyczne jak podane powyżej.

Nr doświadczenia	I	II	III	IV	V
A	1 : 1: 20	1 : 1,5: 20	1 : 2: 20	1 : 2,5: 20	1 : 3,8: 20
B	82	72	67	48	16
C	88	87	89	89	87
D	77,5	82,5	93,9	97,9	98,1

A - stosunek - destylat: mocznik : metanol (masa/masa/objętość);

B - wydajność %>;

C - % kwasów tłuszczowych w produkcie;

D - % kwasu linolowego w sumie kwasach tłuszczowych.

P r z y k ł a d II

Postępowano dokładnie tak jak w przykładzie I z tym, że po dodaniu ciepłej wody do filtratu i zakwaszeniu roztworu oddzielono górną warstwę organiczną, którą rozpuszczono w n-heksanie. W przykładzie tym zastosowano dodatkowo etap oczyszczania produktu stosując sorpcję zanieczyszczeń z zastosowaniem tlenku krzemu.

Przygotowanie złoża tlenku krzemu do sorpcji - wysuszony tlenek krzemu w ilości ½ masy użytego destylatu, umieszczono w kolumnie sorpcyjnej i kondycjonowano przez jego zalanie n-heksanem w czasie ok. 10 min.

Następnie przez kolumnę powoli przepuszczano roztwór zbierając oczyszczony filtrat, który odparowano pod próżnią. Otrzymano produkt z wydajnością 35%, który zawierał 97,8%) kwasów tłuszczowych, w tym 98,2% kwasu linolowego oraz 1,5% kwasu oleinowego i 0,3% kwasu linolenowego.

Regenerację złoża najkorzystniej jest przeprowadzić porcjami mieszaniny n-heksan/2- propanol w stosunkach objętościowych 9:1.

Claims

1. Sposób wydzielania kwasu linolowego z odpadów z przemysłu tłuszczowego, znamienny tym, że odpady po dezodoryzacji oleju słonecznikowego poddaje się destylacji molekularnej, a otrzymany destylat poddaje się krystalizacji z mocznikiem w obecności alkoholu metylowego a następnie wydzielony krystalizat oddziela się, zaś kwas linolowy z filtratu wydziela się przez ekstrakcję n-heksanem, który odparowuje się pod próżnią lub oczyszcza na złożu sorpcyjnym.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że odpad po dezodoryzacji oleju sło-3 necznikowego poddaje się destylacji molekularnej w temperaturze 160°C i ciśnieniu 1,33* 10^-3 Pa.

3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że otrzymany destylat poddaje się krystalizacji z roztworu metanolowego, zawierającego mocznik w proporcjach 1:2,5:20 destylat : mocznik : metanol (masa/masa/objętość), zaś krystalizacja przebiega w temperaturze -10°C i w czasie 24h.

PL 215 434 B1

4. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że otrzymany produkt wydziela się przez ekstrakcję n-heksanem, który następnie odparowuje się pod próżnią.

5. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że otrzymany produkt oczyszcza się poprzez sorpcję zanieczyszczeń na tlenku krzemu, zaś ilość użytego tlenku krzemu w stosunku do ilości wyjściowego destylatu wynosi 0,5 : 1 (masa/masa).

6. Sposób według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że kondycjonowanie złoża przeprowadza się n-heksanem, zaś regenerację złoża mieszaniną n-heksanu i 2-propanolu w stosunku obję-