[發明專利]一種C16～C22系列脂肪酸精密分離的塔內泵吸式高真空精餾方法以及裝置

有效

• 申請號: 201610187103.2
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105695104B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 丁輝;齊金龍;施民育;徐世民
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C11C1/10
• 分類號: C11C1/10;B01D3/10;B01D3/14;B01D3/32;B01D3/42;C07C69/003;C07C67/54
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗英

本發明公開了一種C16～C22系列脂肪酸精密分離的塔內泵吸式高真空精餾方法及裝置，它包括以下步驟：首先，以富含高附加值的熱敏性物料為原料，如動植物油脂，采用離子液體等作為酯化與轉酯化催化劑，一步便可以得到高收率的多種脂肪酸甲酯混合物，其次，在幾乎無壓降的精餾塔中，對已經催化形成的多種脂肪酸甲酯進行高真空精餾操作，最終分離提純分別得到質量分數均在98％以上的二十碳五烯酸甲酯、二十二碳六烯酸甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯與亞油酸甲酯等單一脂肪酸甲酯；整體工藝方法簡明、操作簡單、設備成本低，節能且易于放大。

技術領域

本發明涉及化工傳質與分離領域，特別是涉及一種C16～C22系列脂肪酸精密分離的塔內泵吸式高真空精餾方法以及裝置。

背景技術

我國海洋資源豐富，其中淡水魚的產量更是位居世界前列，因此在各項生產活動中所產生的魚油數量龐大，而魚油中仍含有大量的高附加值脂肪酸，即二十碳五烯酸(EPA)與二十二碳六烯酸(DHA)，二兩者均是人體不可缺少的重要營養元素，其中二十碳五烯酸可以有效的幫助降低膽固醇和甘油三酯的含量，促進人體內飽和脂肪酸代謝，從而起到降低血液粘稠度，增進血液循環，提高組織供氧而消除疲勞；對于二十二碳六烯酸，它對腦神經生長發育、嬰兒視覺發育、兒童智能發育起到很重要的作用，同時其還具有抗過敏、增強免疫等作用。除魚油之外，海藻油、植物種子、果肉、玉米胚芽等細胞中都含有豐富的油脂，含量隨原料而不同，例如米糠的含油率約為12％～20％，干椰子果肉的含油率約為63％～70％。一般用壓榨法或溶劑提取法取得。一些植物油脂如花生油、蓖麻油中三甘油酯的脂肪酸除一般的棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等以外，有時還有特殊的芥酸、花生酸、桐酸、蓖麻酸等。這些脂肪酸廣泛應用于助劑、油品添加劑、表面活性劑、潤滑劑和其他有機化學品的制備等諸多領域，與人民生產生活密切相關。

因此綜合我國資源優勢、拓寬動植物產品深加工價值空間、減少資源浪費并根據魚油以及玉米油等油脂所含成分特點，利用魚油等動植物油脂制備分離提純得到其中的高附加值的脂肪酸，不僅可以提升原料的經濟價值，所提純的高附值脂肪酸可滿足醫藥和保健品市場，符合全面可持續發展的重要戰略。

對于分離提純方面，常見的手段有尿素包合、超臨界萃取、分子蒸餾、低溫結晶、色譜分離、溶劑萃取、銀離子絡合以及金屬鹽沉淀等方法，但是以上方法一方面分離純度并不高，通常只能獲取較高純度的飽和脂肪酸甲酯類與不飽和脂肪酸甲酯類產品，而幾乎無法獲取單一高純度脂肪酸甲酯，尤其對于硬脂酸甲酯、油酸甲酯與亞油酸甲酯，另一方面，這些方法目前也都存在不穩定、分離困難、溶劑回收以及環境污染等問題。圖1中(a)為棕櫚酸甲酯(C16:0)；(b)為硬脂酸甲酯(C18:0)；(c)為油酸甲酯(C18:1)；(d)為亞油酸甲酯(C18:2),圖2中(a)為二十碳五烯酸甲酯(C20:5)；(b)為二十二碳六烯酸(C22:6)。通過圖1可知，后三者在結構上的差異僅為一到兩個雙鍵，這就造成了后三者之間物理化學性質上的差別很小，常規的分離手段鮮有能夠將此三種物質完全分離開；對于圖2中的二十碳五烯酸甲酯與二十二碳六烯酸甲酯而言，又因為其含有大量的雙鍵結構，因此二者空間結構復雜，對高溫敏感、易變質，前述所提到的分離手段均無法將兩者有效分離得到大量的單質純品。

作為目前化工領域中廣泛使用的物質間分離技術—精餾，同樣可以作為分離提純動植物油脂中高附加值脂肪酸的手段。但動植物油脂以及從其中分離得到的高附加值脂肪酸都屬于熱敏性物質，熱敏性物質是指對溫度敏感的物質，當其受熱到一定程度時，該物質就會發生變質，即通過分解、聚合等反應生成其他化學物質。而要分離提純得到這些熱敏性物料，傳統精餾方式難以做到。因此，一般解決傳統精餾上的問題有兩種辦法，一種是通過添加抑制劑，減緩熱敏物料分解或聚合的速率；另一種辦法則是提高塔頂、塔釜的真空度，一方面提高真空度可以增大物性相似的熱敏性物質間的相對揮發度，易于得到高純度產量大的單一熱敏性物質，另一方面，提高真空度可以降低熱敏性物質的沸點，使其沸點盡可能低于易變質時的溫度，從而保證熱敏性物質不被破壞。對于很多熱敏性物料的提純方法，實際應用中還可采用薄膜蒸餾的方法進行提純，薄膜蒸餾由于真空阻力小，使物質之間能在極高的真空條件下實現分離。這對于熱敏性物料的處理很有優勢。