TWI386164B

TWI386164B - 油料萃取

Info

Publication number: TWI386164B
Application number: TW95109930A
Authority: TW
Inventors: Chih Chung Chou; Kohsin Chien
Original assignee: Oilseeds Biorefinery Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2013-02-21
Also published as: TW200735783A

Description

油料萃取

本發明係有關於生產三酸甘油酯溶液的方法。更明確而言，係將液態的脂肪酸烷基酯與含有三酸甘油酯的物質接觸，使得該三酸甘油酯溶於該脂肪酸烷基酯而形成三酸甘油酯溶液的方法。

數千年以來，油通常從含油植物中被萃取出來。有許多種植物產生足夠數量的油，這些油可加工成可食用油或工業產品。

通常用溶劑從含油植物中萃取油。溶劑萃取為質量轉移過程，在該過程中，一種或多種物質從混合物中轉移至溶劑相，使該物質從該混合物中分離。已有多種有機溶劑用於商業萃取。然而，現今仍然需要開發出可從含油植物中萃取油的具有成本效益的溶劑以及環保的萃取方法。

本發明是基於以脂肪酸烷基酯為溶劑可從含油種籽中順利地萃取三酸甘油酯的發現，所作之發明。

一方面，本發明特徵在於一種生產三酸甘油酯溶液的方法。該方法包括將液態的脂肪酸烷基酯與含有三酸甘油酯的物質接觸(例如，在15－180℃或25－150℃)，使得該三酸甘油酯溶於該脂肪酸烷基酯從而形成三酸甘油酯溶液。較佳者，在該接觸步驟之前，通過醇(例如，C₁ －C₈ 伯醇或仲醇)與三酸甘油酯的反應可獲得該脂肪酸烷基酯，該三酸甘油酯係萃取自含有相同三酸甘油酯的物質。示例性的醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、新戊醇和正己醇。該脂肪酸烷基酯和該含有三酸甘油酯的物質可以1：2－10：1(例如,1：1－6：1)的重量比混合。

所述含有三酸甘油酯的物質可以是含油種籽。「含油種籽(oil－bearing seed)」一詞指的是任何適合萃取油的植物種籽。含油種籽的例子包括，但不限於大豆、花生、向日葵籽、油菜籽、玉米(例如，玉米胚芽或玉米乾酒糟)、膏桐樹籽(jatropha seed)、水黃皮籽(karanja seed)、印度楝籽(neem seed),刺果藤籽(mahuaseed)、蓖麻籽、橡膠籽、棉花籽、棕櫚仁、橄欖、杏仁、巴西棕櫚樹籽(babassu seed)、山葵樹籽(ben seed)、朝鮮薊籽、亞麻薺籽(camelina seed)、亞麻子、榛子仁、大麻籽、芥菜籽(例如，衣索比亞芥菜籽和印度芥菜籽)、西蒙得木籽、罌粟籽、紅花籽、芝麻、小麥顆粒、婆羅雙樹籽、海甘藍籽、萼距花籽、拿賀籽(音譯nahor seed)和煙草籽。可選擇地，該含有三酸甘油酯的物質可從某些含油植物中除種籽之外的部分中獲得。術語「含油植物」指的是在任何部分中(例如，種籽或果實)含有油且適合用於萃取油脂的任何植物。除上述所列的那些例子外，還包括但不局限於米糠、棕櫚(例如，棕櫚果漿)、香槐和海藻。

上述的脂肪酸烷基酯可包含C₁ －C₈ 一級烷氧基團或二級烷氧基團或C₆ －C₂ ₄ 脂肪酸部分。術語「烷氧基」指的是直鏈的或支鏈的、飽和的或不飽和的、含有氧自由基的非芳烴基團，例如－OCH₃ 或－OCH＝C₂ H₄ 。本發明提及的術語「脂肪酸」指的是直鏈的或支鏈的、飽和的或不飽和的單元有機酸。示例性的脂肪酸包括但不限於己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、山萮酸、二十四烷酸、棕櫚烯酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、順－11－二十碳烯酸以及芥酸。示例性的脂肪酸烷基酯包括但不限於脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯、脂肪酸正丙酯、脂肪酸異丙酯、脂肪酸正丁酯、脂肪酸異丁酯、脂肪酸正戊酯、脂肪酸異戊酯、脂肪酸新戊酯和脂肪酸正己酯。通常，該脂肪酸烷基酯可具有150℃－500℃的沸點。

以下將對本發明的一個或多個實施例進行詳細說明。本發明的其他特徵、目的和優點可明白見於該說明書和申請專利範圍中。

本發明涉及在某溫度中(例如15℃－180℃)，以脂肪酸烷基酯為溶劑從含油植物中萃取三酸甘油酯以獲得萃取溶液。當該含油植物含有高含量的油時，在萃取前，該植物可任選地被壓榨或擠榨以除去一部分油。如果需要，該含油植物也可被研磨成粉以促進萃取。

可通過本領域內公知的方法完成所述萃取方法。例如，該萃取方法可通過將研磨成粉的含油植物與脂肪酸烷基酯在連續攪拌釜反應器中混合預定的時段來完成。又如，該萃取方法可在無需混合的條件下，在栓流式反應器或固定床反應器中，通過逆流流動、同向流動、或兩種流動的組合，使研磨成粉的含油植物與脂肪酸烷基酯接觸來完成。所述萃取方法可通過分批法或流動法完成。通常，可用流動法以協助維持合理的生產成本。

可在不同溫度中實施所述萃取。通常，在較高溫度(例如，35℃以上)下可萃取更多的油。但是，高溫萃取也可能產生更多雜質(例如，磷和水分)。所述萃取方法中使用的溶劑和含油植物之間的重量比取決於多種因素，例如，含油植物的種類以及該含油植物中的油含量。例如，可使用低重量比來對預先經過壓榨的含油植物進行萃取，在該預壓榨後的含油植物中已除去了一部分該植物中的油。通常，該重量比介於1：2－10：1之間。其他萃取條件(例如，萃取時間)可根據經驗來確定。

用於所述萃取方法的脂肪酸烷基酯可通過公知的方法來製備。例如，可藉由醇(例如，乙醇)與脂肪酸(例如，硬脂酸)之間的酯化反應來製備出脂肪酸烷基酯。又如，可通過醇與三酸甘油酯之間的酯交換反應來製備出脂肪酸烷基酯，例如美國專利申請案第10/945,339號(公開號：20060063241)中公開的酯交換反應。較佳者，該脂肪酸烷基酯是從C₁ －C₄ 醇製備而得。應用此類脂肪酸烷基酯來進行萃取，通常產生含有較少雜質(例如，磷和水分)的三酸甘油酯溶液。用於製備所述脂肪酸烷基酯的三酸甘油酯可得自植物，該植物可與欲被萃取的植物不同。較佳者，該三酸甘油酯得自和欲被萃取的植物相同的植物。在該種情況下，萃取自該植物的該三酸甘油酯與用於製備所述萃取溶劑(即所述的脂肪酸烷基酯)的三酸甘油酯是相同的。因此，如果所萃取的三酸甘油酯隨後通過酯交換反應，用於製備所述脂肪酸烷基酯，則萃取溶液中的該脂肪酸烷基酯可作為溶劑用於該反應，因此其無需從所萃取的三酸甘油酯中分離出來。

在所述萃取過程後，可選擇將該脂肪酸烷基酯可通過部分地或完全地從萃取溶液中除去，而從萃取的三酸甘油酯中分離出來。可應用真空蒸餾塔、短程真空蒸餾單元或本領域內任何其他的合適設備，利用蒸餾來達成該除去步驟。可視多種因素來決定是否從萃取溶液中部分地或完全地除去該脂肪酸烷基酯，還是根本不除去它，例如該脂肪酸烷基酯與所萃取的三酸甘油酯間的比例，以及所萃取的三酸甘油酯的最終用途。

該萃取出的三酸甘油酯可進一步處理從而用於食品和制藥工業。其也可作為原料用於製備脂肪酸烷基酯或脂肪醇。脂肪酸烷基酯可用作柴油燃料、潤滑油或化學中間體。脂肪醇可用作清潔劑工業中的界面活性劑。

以下僅以說明的目的對特定的實施例進行教示，而並非以任意的方式對本公開內容的其餘部分進行限制。無需額外說明，本領域所屬技術人員即可根據本說明書對本發明作出最大範圍的應用。在此將本發明引用的全部出版物(包括專利)全文納入參考。

實施例1

首先將大豆磨成粉末，然後以孔徑為40網目(大約425－520μm)的濾網過篩。將平均粒度小於40網目且類似於脫殼粉的大豆粉收集起來，並用於油的萃取。

將得自上述過程的大豆粉乾燥至其含水量小於6%重量比。隨後以基於大豆的脂肪酸甲酯(FAMEs)為溶劑，在攪拌的條件下，於燒杯中萃取該粉末。該基於大豆的脂肪酸甲酯是先前藉由甲醇與得自大豆的三酸甘油酯之間的酯交換反應所製備而得的。

在35℃中，以6：1溶劑對粉末的重量比，使用脂肪酸甲酯進行該萃取方法。以每分鐘300轉(rpm)的速度攪拌該燒杯。萃取30分鐘後，測定該油水混合物(即，含有萃取的油的溶液)的含量。用HPLC測定該油水混合物中的油含量(JASCO1580型；層析管柱：Luna Su C18,2 μm,250*4.6 mm,Phenomenex,托蘭斯,加利福尼亞：流動相：甲醇，以及己烷/異丙醇(4：5)；UV檢測器：UV－2075,JASCO Inc.,東京，日本)。根據操作手冊(MKC－500 KF水分滴定儀，京都電子製造有限公司，Ver.04,#595－0006)，用Karl－Fisher方法測定該油水混合物中的含水量。根據美國石油化學家學會認定方法Ca 12－55來測定該油水混合物中的含磷量。結果顯示該油水混合物中的含水量為818 ppm、含磷量為14.4 ppm以及含油量為3.60%重量比。所萃取出的油重量為該大豆粉中之油重量的20%。

在燒杯中，以較低的溶劑對粉末比例，使用脂肪酸甲酯連續萃取該大豆粉。更明確而言，在該燒杯中，當溶劑對粉末的比例為1：1時，以1,000 rpm攪拌15分鐘對所述粉末進行兩次萃取。第一次萃取後，該油水混合物的含水量為989 ppm、含磷量為23.4 ppm以及含油量為14.08%重量比。在第二次萃取後，該油水混合物的含水量為1,428.3 ppm、含磷量為14.23 ppm以及含油量為6.13%重量比。在兩次萃取後，所萃取出的油總重量為該大豆粉中之油總重量的21.59%。

最後，利用習知方法對上述大豆粉進行萃取。更明確而言，在65℃，以8：1溶劑對粉末的比例，以己烷為溶劑通過Gerhardt’s Soxtherm自動化的soxlet系統萃取該粉末。該方法公開于美國石油化學家學會、認定和試行方法、第一卷、AOCS Champaign II(1980)Method Am 2－93。結果顯示該油的含磷量為265 ppm。所萃取的油重量為該大豆粉中之油重量的18.8%。

實施例2

使用由相對應油來源之三酸甘油酯所製備出的脂肪酸甲酯對兩種含油種籽進行萃取。明確而言，用基於向日葵籽的脂肪酸甲酯萃取向日葵籽，用基於花生的脂肪酸甲酯萃取花生(花生)。

將向日葵籽脫殼並磨成平均顆粒大小小於40網目的粉末。將該粉末乾燥至其含水量小於6%重量比。隨後在燒杯中，以1：1溶劑對粉末的比例，用基於向日葵籽的脂肪酸甲酯對該粉末進行兩次萃取。每次萃取都是在35℃下，在燒杯中，以1,000rpm攪拌15分鐘來進行的。第一次和第二次萃取後，該等油水混合物的含水量分別為794和831 ppm，含磷量分別為49.6和47.8 ppm且含油量分別為35.65和12.30%重量比。在兩次萃取後，所萃取的油總重量為該向日葵籽中之油總重量的54.83%。

將花生磨成平均顆粒大小小於25網目(即，大約425－710 μm)的粉末，隨後乾燥至其含水量低於6%重量比。在燒杯中，以1：1溶劑對粉末的比例，用基於花生的脂肪酸甲酯對該粉末進行四次萃取。每次萃取都是在35℃，在燒杯中，以1,000rpm攪拌15分鐘來進行的。在第一次、第二次、第三次及第四次萃取後，該等油水混合物的含水量分別為701、690、661和661 ppm，含磷量分別為23.5、16.4、0和0 ppm，以及含油量分別為31.4、10.9、，2.63和0.78%重量比。在三次萃取後，所萃取的油總重量為該花生中之油總重量的45.83%。在四次萃取後，所萃取的油總重量為該花生中之油總重量的47.48%。

實施例3

用基於大豆的脂肪酸乙酯(FAEEs)萃取大豆。基於大豆的脂肪酸乙酯是通過乙醇與得自大豆的三酸甘油酯之間的酯交換反應所製備而得的。

首先將大豆磨成平均顆粒大小小於40網目的粉末，然後乾燥至其含水量低於6%重量比。隨後在燒杯中，以1：1溶劑對粉末的比例，用基於大豆的脂肪酸乙酯對該粉末進行三次萃取。每次萃取都是在35℃溫度下，在燒杯中，以1,000rpm攪拌15分鐘來進行的。在第一次、第二次和第三次萃取後，該等油水混合物的含水量分別為650、652和694 ppm，含磷量分別為39.4、23.3和16.0 ppm，以及含油量分別為14.09、5.93和1.05%重量比。在三次萃取後，所萃取出的油總重量為該大豆粉中之油總重量的20.1%。

實施例4

除了改以基於大豆的脂肪酸丁酯(FABEs)為溶劑之外，利用與實施例3所述的相似方法對大豆進行萃取。基於大豆的脂肪酸丁酯是通過正丁醇與得自大豆的三酸甘油酯之間的酯交換反應所製備而得。

經第一次、第二次和第三次萃取後，該油水混合物的含水量分別為576、519和479 ppm，含磷量分別為27.32、13.49和0.96 ppm，以及含油量分別為15.93、5.10和1.60%重量比。在三次萃取後，所萃取的油總重量為該大豆粉中之油總重量的21.6%。

實施例5

除了改以降低的攪拌速度，即以500rpm的速度進行所述萃取之外，係利用與實施例4所述的相似方法對大豆進行萃取。此外，該萃取是在四種不同溫度下進行，即35℃、60℃、100℃和150℃。

結果顯示在較高溫度中，所萃取出的油總重量增加。特別地，在35℃、60℃、100℃和150℃下，所萃取出的油總重量分別為大豆粉中之油總重量的21.42、23.25、28.4和32.8%。所得結果也說明在35℃、60℃、100℃和150℃的條件下，在每次萃取後獲得的油水混合物組合中的含磷量分別為16.2、18.64、48.32和91.12 ppm。

實施例6

用脂肪酸甲酯萃取兩種含油種籽，該脂肪酸甲酯是從取自其相應油來源的三酸甘油酯和取自另一油來源的三酸甘油酯所製備而得的。更明確而言，使用基於向日葵籽的脂肪酸甲酯和基於大豆的脂肪酸甲酯來萃取向日葵籽，並且用基於花生的脂肪酸甲酯和基於大豆的脂肪酸甲酯來萃取花生(落花生)。

除了將溶劑對粉末的比例改為6：1以及僅進行一次萃取之外，係使用類似於實施例2所敘述的方法，以基於向日葵籽的脂肪酸甲酯和基於大豆的脂肪酸甲酯來萃取向日葵籽。在用基於向日葵籽的脂肪酸甲酯以及用基於大豆的脂肪酸甲酯進行萃取後，該油水混合物的含水量分別為466和856 ppm，含磷量分別為10.6和12.78 ppm，以及含油量分別為6.33和4.06%重量比。當以基於向日葵籽的脂肪酸甲酯為溶劑時，所萃取出的油總重量為向日葵籽中之油總重量的39.0%，當以取自大豆的脂肪酸甲酯為溶劑時，所萃取出的油總重量為向日葵籽中油總重量的24.71%。

除了將溶劑對粉末的比例改為6：1以及僅進行一次萃取之外，係利用與實施例2所述相似方法，用基於花生的脂肪酸甲酯和基於大豆的脂肪酸甲酯來萃取花生。在用基於花生的脂肪酸甲酯以及用基於大豆的脂肪酸甲酯萃取後，該等油水混合物的含水量分別為470和718 ppm，含磷量分別為19.36和10.0 ppm，以及含油量分別為6.23和6.83%重量比。當以基於花生的脂肪酸甲酯為溶劑時，所萃取出的油總重量為花生中之油總重量的39.1%，當以基於大豆的脂肪酸甲酯為溶劑時，所萃取出的油總重量為花生中之油總重量的39.8%。

上述結果說明可使用製備自同種植物籽油的脂肪酸甲酯，以及製備自不同種植物籽油的脂肪酸甲酯從植物籽中萃取油。

其他實施例

本說明書中公開的全部特徵可以任意的組合形式進行組合。可採用可執行相同、均等或相似目的其他特徵取代本說明書中公開的每個特徵。因此，除非特別說明，否則所公開的每個特徵通常僅為一系列均等或相似特徵中的一個例子。

從以上描述中，本領域所屬技術人員可容易地確定本發明的基本特徵，並且在不脫離其精神和範圍的前提下，對本發明進行多種改變和修飾從而適用於多種用途和條件。因此，其他實施例也包括在所附的申請專利範圍之內。

Claims

一種生產三酸甘油酯溶液的方法，所述方法包括：將一含有三酸甘油酯的含油植物之部分與萃取自該含油植物中含三酸甘油酯之部分的三酸甘油酯所衍生的液態脂肪酸烷基酯接觸，使得該三酸甘油酯溶於該述脂肪酸烷基酯中從而形成三酸甘油酯溶液，其中該接觸步驟係在攝氏15-180度下進行，且該脂肪酸烷基酯和該含有三酸甘油酯的含油植物之部分以1：2到10：1的重量比接觸。
如申請專利範圍第1項所述方法，其中該含油植物為米糠、棕櫚果漿、香槐或海藻。
如申請專利範圍第1項所述方法，其中該含有三酸甘油酯的含油植物之部分為含油種籽。
如申請專利範圍第3項所述方法，其中所述含油種籽為大豆、花生、向日葵籽、油菜籽、玉米、膏桐樹籽、水黃皮籽、印度楝籽、刺果藤籽、蓖麻籽、橡膠籽、棉花籽、棕櫚仁、橄欖、杏仁、巴西棕櫚樹籽、山葵樹籽、朝鮮薊籽、亞麻薺籽、亞麻子、榛子仁、大麻籽、芥菜籽、西蒙得木籽、罌粟籽、紅花籽、芝麻、小麥顆粒、婆羅雙樹籽、海甘藍籽、萼距花籽、拿賀籽(nahor seed)或煙草籽。
如申請專利範圍第1項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯包含C₆ -C₂₄ 脂肪酸基團。
如申請專利範圍第1項所述方法，其中所述脂肪酸烷基酯包含C₁ -C₈ 一級或二級烷氧基團。
如申請專利範圍第1項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯為脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯、脂肪酸正丙酯、脂肪酸異丙酯、脂肪酸正丁酯、脂肪酸異丁酯、脂肪酸正戊酯、脂肪酸異戊酯、脂肪酸新戊酯或脂肪酸正己酯。
如申請專利範圍第1項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯具有150℃-500℃的沸點。
如申請專利範圍第1項所述方法，其中在該接觸步驟之前，該脂肪酸烷基酯得自醇與該三酸甘油酯的反應，該三酸甘油酯係萃取自相同之該含有三酸甘油酯的含油植物之部分。
如申請專利範圍第9項所述方法，其中該含油植物為米糠、棕櫚果漿、香槐或海藻。
如申請專利範圍第9項所述方法，其中該含有三酸甘油酯的含油植物之部分為含油種籽。
如申請專利範圍第11項所述方法，其中該含油種籽為大豆、花生、向日葵籽、油菜籽、玉米、膏桐樹籽、水黃皮籽、印度楝籽，刺果藤籽、蓖麻籽、橡膠籽、棉花籽、棕櫚仁、橄欖、杏仁、巴西棕櫚樹籽、山葵樹籽、朝鮮薊籽、亞麻薺籽、亞麻子、榛子仁、大麻籽、芥菜籽、西蒙得木籽、罌粟籽、紅花籽、芝麻、小麥顆粒、婆羅雙樹籽、海甘藍籽、萼距花籽、拿賀籽或煙草籽。
如申請專利範圍第12項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯包含一C₆ -C₂₄ 脂肪酸基團。
如申請專利範圍第13項所述方法，其中該醇為C₁ -C₈ 一級醇或二級醇。
如申請專利範圍第14項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯為脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯、脂肪酸正丙酯、脂肪酸異丙酯、脂肪酸正丁酯、脂肪酸異丁酯、脂肪酸正戊酯、脂肪酸異戊酯、脂肪酸新戊酯或脂肪酸正己酯。
如申請專利範圍第9項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯包含C₆ -C₂₄ 脂肪酸基團。
如申請專利範圍第9項所述方法，其中該醇為C₁ -C₈ 一級醇或二級醇。
如申請專利範圍第9項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯為脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯、脂肪酸正丙酯、脂肪酸異丙酯、脂肪酸正丁酯、脂肪酸異丁酯、脂肪酸正戊酯、脂肪酸異戊酯、脂肪酸新戊酯或脂肪酸正己酯。
如申請專利範圍第9項所述方法，其中該脂肪酸烷基酯具有介於150℃-500℃之沸點。