CN101432409A - 甘油三酯油的脱胶方法 - Google Patents

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Abstract

描述脱胶植物衍生的油的***和方法，其包括：在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流，使所述混合物流通过储留罐，和分离所述混合物流为水性物流和油物流。原料流包含水、任选加入的酸、甘油三酯油如植物衍生的油(具有较高的含磷量)，也可包含金属杂质如钙、镁和/或铁离子。该过程可提供含磷量不超过约10－20ppm，游离脂肪酸不超过约0.5重量％的甘油三酯油物流。在许多情况下，甘油三酯油的含磷量不超过原料流中含磷量的约3％。该过程还提供了湿胶物流，其AI值为75或更高。

Description

甘油三酯油的脱胶方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2006年3月1日提交的美国临时专利申请第60/777,832号的优先权，将其内容纳入本文作为参考。
背景技术
植物衍生的油在食品、燃料和其他应用中具有广泛的用途。然而，植物产品衍生的油一般必须精制，去除不希望的成分，以增加油对于特定用途的适应性。在许多应用中，包括食品、生物柴油燃料以及工业和商业产品，常常希望获得脱胶或精制的油，脱胶或精制油中的磷脂含量可忽略或低于300ppm。脱胶工艺期间，还希望获得含油量低(>65AI，干基)的湿胶以提高油的产率。AI是丙酮不溶物，代表树胶中的磷脂含量。通常，常规水法脱胶的AI值为60-70。如果卵磷脂或液态卵磷脂是脱胶工艺的副产物，希望将原料油中几乎所有的磷脂形式都分离到湿胶相中。脱胶工艺中较有效地去除粗制原料油中的磷可提供较好的精炼，并提高液态卵磷脂或粉末化卵磷脂产物的产率。
过去去除磷脂的方法存在许多缺陷。例如，常规水法脱胶不能有效去除磷脂和矿物杂质如钙、镁和铁，从粗制油构成不可水合的磷脂(NHP)，经脱胶的油中的含磷量为50-300ppm，而湿胶中保留了显著的油份。脱胶油中的含磷量和矿物杂质大部分取决于粗制油中NHP或矿物杂质的水平。对于卵磷脂的制备，不能有效去除磷脂导致生产效率低下。而且，虽然众所周知较高的离心温度可降低湿胶中的含油量，但是因为当离心温度升高到75℃以上时，脱胶油中的含磷量急剧升高，导致对于常规水法脱胶来说，提高产油率是相当困难的任务。
常规酶法脱胶可提供脱胶油中的磷脂含量为5-15ppm，而湿胶中的含油量较低。然而，因为磷脂转化为溶离磷脂和游离脂肪酸而导致脱胶油中的游离脂肪酸含量不令人满意。例如，额外的游离脂肪酸可由粗制油中的磷脂转化百分比产生。所用的酶可能非常昂贵。酶法脱胶工艺的资金要求也比常规水法脱胶和其他脱胶工艺要高得多。而且，酶法工艺要求较高的除臭剂容量并稀释了馏出物流。
在另一报道的方法中，用具有多叶片的叶片型高剪切混合罐(AL公司(AlfaLaval))混合原料油物流。该工艺可提供磷、钙、镁和铁含量较低的脱胶油，但要求对原料油物流施加1:9重量比的含水柠檬酸(3％柠檬酸)。这相当于使用10％水和3333ppm柠檬酸(干基)。相反，大豆粗制油的常规水法脱胶工艺通常使用约2重量％的水。基于使用大量稀的柠檬酸水溶液的方法存在许多主要的缺点。与常规水脱胶方法相比，增加10％的水可导致显著量额外的油损失。此外，去除湿胶副产物物流中的水可能需要极高的蒸发成本和能量输送要求。酸水的再循环要求脱胶工艺具有附加的分离设备。每公吨加工的粗制油中酸的量和成本也非常高。而且，脱胶油中的含磷量和矿物杂质对于有效的漂白操作可能不够低。较高的金属含量可能要求较高的漂白粘土量并导致较高的油损失和操作成本。
因此，一直需要替代的精制方法，该方法能够成本有效地去除磷和金属杂质(例如钙、镁和/或铁)，根据应用，优选含磷量为5-10ppm或更低，并显著减少进入湿胶相的油损失，湿胶相的AI值大于75。脱胶油中的含磷量(低于5-10ppm)(例如，通过常规除臭操作)使得能够物理汽提游离脂肪酸而消除了碱精制的需要。无需碱精制能显著减少废水、节省资金、节省化学品、并进一步减少油损失。即使没有碱精制，脱胶油中低水平的金属杂质也可不会导致漂白操作中的负荷增加。在制备液态卵磷脂或粉末化卵磷脂的情况下，更有效的工艺还可显著提高产率。
发明内容
本发明涉及脱胶甘油三酯油如植物衍生的油品的方法。本文所述的方法利用超高的剪切混合操作来实现甘油三酯油的有效脱胶。一些实施方式涉及脱胶甘油三酯油如植物粗制油的方法，该方法包括在超高剪切条件下，混合含水量相对较低的粗制油物流和任选加入的酸，以提供混合的物流。管线内(inline)超高剪切混合器尤其适用于本发明的工艺。使用管线内超高剪切混合可确保所有的原料流都经受超高剪切条件下的剧烈混合。然后，通常使混合的物流通过储留罐(retention tank)，再分离成湿胶物流(在本文中也称为“水性物流”)和油物流。使混合的物流通过储留罐可使亚微米大小的水相液滴凝集形成较大的液滴。超高剪切混合操作之后，混合的物流可在凝集的液滴不经受显著剪切力的条件下通过储留罐，例如使较大的凝集体分解形成较小的液滴，导致较好的分散和不太有效的离心分离。为此，希望混合的物流在储留罐中时不经受任何动态或垂直混合。可能希望使混合的物流通过一连串两个或多个储留罐以更有效地聚集水相和/或消除混合物流的垂直混合。
原料流通常包括植物衍生的油，其含磷总量至少为200ppm，更常见至少300ppm，常常为500ppm或更高。含磷量约为500-1000ppm的植物粗制油可采用本发明方法非常有效地进行精制。常常希望制备含磷量不超过原料物流含磷量的约3％的产物油物流，通常不超过约10ppm，更优选含磷总量不超过约5ppm。分离操作后制备的油物流通常具有较低水平的游离脂肪酸(FFA)，例如不超过约0.5重量％的游离脂肪酸，更优选不超过约0.3重量％的游离脂肪酸，以减少对精制油的下游加工工艺的需要。常常希望制备总的金属含量不超过约10ppm，优选5ppm或更低的产物油物流，例如钙含量不超过约5ppm、镁含量不超过5ppm、铁含量不超过0.05ppm的油产品流。本发明方法还提供了AI值为75或更高(例如，AI值为75-80)的湿胶副产物。也常常希望制备与原油相比，游离脂肪酸含量和叶绿素含量较低的脱胶油。游离脂肪酸和叶绿素含量的降低能减少对精制油的额外下游加工工艺的需要。
本文也描述了对甘油三酯油，例如植物衍生的油(例如植物粗制油)脱胶的***。该***一般包括与超高剪切混合器流体连通的油原料流管道，与超高剪切混合器下游流体连通的至少一个储留罐，和与储留罐下游流体连通的油相/水相分离装置。例如，该***可包括插在第一储留罐与油相/水相分离装置之间流体连通的一个或多个额外的储留罐。本发明方法的效力在于，该***通常/希望不需要包括碱精制装置或预先除臭工艺。然而，该***一般可包括与油相/水相分离装置下游流体连通的除臭装置和/或漂白装置。该***可任选地包括与超高剪切混合器上游流体连通的一个或多个管线内静态混合器。所述超高剪切混合器优选为管线内超高剪切混合器。该***还可任选地包括一个或多个温度控制装置，例如一个或多个热交换器，以使工艺物流维持在所需的温度范围内。
本发明方法的其他实施方式涉及对甘油三酯油脱胶的方法，该方法包括向甘油三酯油加入螯合酸和/或其盐和水以提供原料流。含甘油三酯油和螯合酸/盐的物流中的磷脂含量约为10,000ppm或更高(或者含磷总量至少约为200ppm，常常至少约为500ppm)。原料流可在超高剪切条件下混合，以提供pH约为4-6.5的具有水性成分的混合物流。超高剪切混合通过产生亚微米大小的含水液滴和提供反应物之间极快的直接接触，可有效促进酸和/或水的作用几倍。将水加入到水合物可水合的磷脂中。加入酸，例如柠檬酸和/或磷酸，以螯合不可水合的磷脂(“NHP”)。根据粗制油中NHP的水平确定所需的酸量。通常根据磷脂水平和酸浓度确定所需的水量。混合的物流可从储留罐通过以提供凝集的物流，该凝集物流可分离提供油物流和湿胶物流。对于特定产品应用，分离操作制备的油物流中优选磷脂含量不超过约300ppm(含磷量不超过约100ppm)，游离脂肪酸含量不超过约0.3重量％。湿胶物流可具有较高的AI值，例如AI值为75或更高。
附图说明
图1是用于连续超高剪切油脱胶工艺的一个实施方式的***的示意图。
图2是一个实施方式的管线内连续超高剪切油混合器的示意图。
图3是用于连续超高剪切油脱胶工艺的另一实施方式的***的示意图。
图4是用于连续超高剪切油脱胶工艺的另一实施方式的***的示意图，该***包括用于在分离之前容纳混合的油物流的储留罐。
图5是用于连续超高剪切油脱胶工艺的另一实施方式的***的示意图，该***包括用于在分离之前容纳混合的油物流和用于使一部分混合的油物流再循环到原料油物流中的结构。
图6是用于连续的超高剪切油脱胶工艺的另一实施方式的***的示意图，该***包括用于酶处理湿胶物流的子***，该子***将回收的油再循环到原料油物流中。
图7是用于连续超高剪切油脱胶工艺的另一实施方式的***的示意图，该***包括位于超高剪切管线内混合器上游的螯合罐。
图8是用于连续超高剪切油脱胶工艺的另一实施方式的***的示意图。
图10是连续高剪切油脱胶工艺的结果的示意图。
图11是用于连续超高剪切油脱胶工艺的另一实施方式的***的示意图。
对照图A是常规连续水脱胶工艺的一个例子的示意图。
对照图B是常规连续酶脱胶工艺的一个例子的示意图。
具体实施方式
附图显示了本发明对甘油三酯油如植物衍生的油脱胶的方法的各种实施方式。可采用本文所述的方法进行脱胶的合适的甘油三酯油包括粗制的植物油(例如粗制大豆油)和其他基于植物的油，例如已进行预先精制和/或分馏操作的大豆油，和/或从其他植物来源衍生的类似的油，例如卡诺拉油(canola oil)、玉米油、葵花子油、棉籽油、油菜籽油、红花油、芝麻籽油、花生油、棕榈油、棕榈仁油、椰子油、米糠油、芥菜籽油和/或蓖麻油。本文所述方法通常包括在超高剪切混合操作中混合包含水(例如约1-5重量％)和含磷甘油三酯油的原料流，以提供混合的油物流，该物流包括相对少量的高度分散的水相。管线内超高剪切混合器尤其适用于进行超高剪切混合操作。
参考图1，将水加入到油物流中以形成原料流。油通常是基于植物的油，其含磷量可为200ppm或更高。该工艺值得注意，因为可用于从磷脂含量约为10,000ppm或者甚至更高的油中去除非常高百分比的磷脂。原料流可包含约1-5重量％的水，常常在加水后实现所需的水平。通常，使原料流通过管线内静态混合器，以在超高剪切混合操作之前均匀掺混水/酸与油相。原料流从超高剪切混合器通过提供混合的物流。一种合适的超高剪切混合器是转子-定子型超高剪切混合器。如上所述，管线内超高剪切混合器如管线内转子-定子型超高剪切混合器尤其适用于本发明的脱胶方法。如图1所示，如果***被设计成处理相对大体积的含磷脂的油，则宜采用管线内式转子-定子型超高剪切混合器。这种混合器的一个合适的例子是DISPAX REACTOR，一种管线内超高剪切微量混合器，得自IKA工作有限公司(IKA Works Inc.)，该混合器采用转子-定子设计。市售的管线内超高剪切混合器(例如DISPAXREACTOR)的容量通常约为5-1,750千克/分钟。表1对具有三级转子-定子发电机的IKADISPAX超高剪切混合器的性能特征与常规多叶片剪切混合器(得自ALFA LAVAL)和搅拌罐混合装置的性能特征进行了比较。
表1
市售混合器的性能特征的比较
 
IKA混合器超高剪切 ALFA LAVAL混合器高剪切 罐混合器相对低剪切
类型 管线内转子-定子剪切混合器 多叶片罐剪切混合器 罐混合器
流速 无限制 有限制 无限制
功率 60HP/100GPM 30HP/100GPM 1-3HP/100GPM
剪切效率 接近100％ 经循环存在一些损失 经循环几乎全部损失
停留时间 0.1-0.3秒. 5-30秒 30-60分钟
微量混合效率 接近100％ <100％ ～0％
剪切速率(秒-1) 11500 1400 15
剪切频率(秒-1) 4,800,000 900 60
剪切数(秒-2) 552亿 126万 900
液滴大小 <0.5-1微米 1-5微米 ～20微米
表面积比率 40 4 1
对于IKA混合器，剪切速率是转子的峰速度除以转子和定子间的距离的值。剪切频率是转子的齿数、定子的齿数、和转子旋转速度(以转/秒表示)的乘积。剪切数是剪切速率和剪切频率的乘积。
超高剪切混合操作之后，采用连续离心操作可将混合的物流分离成包含脱胶油的油相和包含湿胶的水相。脱胶油可为该工艺的最终产物。或者，脱胶油可进行漂白和/或除臭以产生精制的油。如果需要，湿胶可脱水，产生干胶或液态卵磷脂，或者可脱水脱油以产生粉状卵磷脂。
在一些实施方式中，混合操作包括使原料流经受剪切频率至少约为100,000秒-1的超高剪切条件。在一些实施方式中，剪切频率约为1,000,000-10,000,000秒-1。在一些实施方式中，混合操作包括使原料流经受剪切速率至少约为5,000秒-1的超高剪切条件。在一些实施方式中，剪切速率至少约为8,000秒-1，常常约为10,000-15,000秒-1。超高剪切混合操作还可以以剪切数表征。混合操作包括使原料流经受剪切数至少约为100,000,000秒-2(108秒-2)的超高剪切条件。超高剪切混合条件的剪切数量可至少约为109秒-2，剪切数约为1010-1011秒-2是非常平常的。在一些典型的实施方式中，原料流在超高剪切混合器中的停留时间(residence time)不超过约1.0秒，停留时间约为0.05-0.5秒，常常约为0.1-0.3秒是非常平常的。超高剪切混合操作期间，通常使原料流的温度维持在约40-90℃，更优选约60-80℃。在许多实施方式中，可在约60-95℃的温度下对混合的物流进行分离操作。
参考图2，原料流通过进口进入转子-定子型管线内超高剪切混合器。所示超高剪切混合器为采用渐进变细的转子和定子齿件的三级超高剪切混合器。该超高剪切管线内微量混合器可配备有一个到三个转子-定子发电机，可选择超细、细、中等和/或粗级别的齿件。图2所示超高剪切管线内微量混合器为采用渐进变细的转子和定子齿件的三级超高剪切混合器。混合的原料流从超高剪切管线内微量混合器的出口流出，该出口通常与储留罐下游流体连通。
将酸，例如柠檬酸和/或磷酸在超高剪切混合器的上游注入粗制油物流中，并采用管线内静态混合器预先掺混所得物流。在一些情况下，工艺物流中的NHP通过以下方式能更有效地水合，在加入酸之前将工艺物流和加入的酸保持在螯合罐中，在超高剪切混合操作之前通过管线内静态混合器进行掺混。或者，超高剪切混合操作之前，可采用管线内静态混合器将稀酸水溶液注入和掺混入原料流中。
混合的工艺流从超高剪切混合器的出口流出，该出口通常与储留罐下游流体连通。罐可被构造成能提供有效停留时间，使混合物流的内容物，尤其是高度分散的水相至少部分地凝集。其他罐进口可用于引入苛性剂、另外的水或酸。罐出口物流例如可通过离心、倾析和/或其他合适的分离技术进行分离，以提供脱胶油物流和湿胶物流。
参考图3，将水加入到油物流中以形成原料流。使“湿”的原料流从超高剪切混合器通过以提供混合的物流。在一些实施方式中，使用螯合罐来混合酸，在螯合步骤之后但在位于超高剪切管线内微量混合器前面的管线内静态混合器之前，加入水。在其他实施方式中，可在超高剪切管线内微量混合器前面的管线内静态混合器之前，单独加入稀酸或水。使用管线内静态混合器以便于在超高剪切混合操作之前均匀地掺混粗制油和水、稀酸和/或水/酸。然后，使“湿”的原料流从超高剪切管线内微量混合器通过以提供混合的物流。
通常将混合的物流从超高剪切混合器输送至下游的储留罐，在储留罐中亚微米大小的水性液滴开始凝集。可缓慢搅动(在较低的剪切条件下)储留罐的内容物以促进凝集，防止凝集的液滴发生不希望的分散，形成较小的液滴，并尽可能减少分散的水性液滴的细分散体。一些储留罐可包括在混合叶片之间的间格分配器(compartment divider)，有助于防止内容物在罐内的垂直混合。在一些实施方式中，将混合的物流通过靠近凝集罐顶部的进口输送至储留罐，从靠近凝集罐底部的出口抽取混合油。或者，也可采用其他的进口/出口构造。或者，储留罐可基本上没有搅动。一些储留罐可包含挡板以防止储留罐的内容物反混。
然后，采用连续离心机、倾析机或其他合适的分离器将混合的油和水分离成脱胶油相和包含湿胶的水相(“湿胶相”或“湿胶物流”)。脱胶油可以是该工艺的最终产物。或者，对脱胶油进一步精制，例如通过漂白和/或除臭以产生精制的油品。如果需要，可以对湿胶物流脱水以产生干胶或液态卵磷脂，或者可脱水脱油以产生粉末化卵磷脂。
图4显示了本发明脱胶***的一个实施方式的示意图，该***包括与超高剪切混合器下游连通的储留罐，以及下游的漂白和除臭装置。图5显示了图4***的一种变化形式。根据一些实施方式，将从储留罐抽取的油和水的混合物一部分再循环并添加到原料流中进入超高剪切混合器。使混合的油和水物流的一部分再循环可提高脱胶工艺的总效率。
图6显示了图1***的一种变化形式。根据一些实施方式，可采用常规酶脱胶操作对包含湿胶的水相(“湿胶物流”)进一步精制。在该操作中，可用磷脂酶处理湿胶。然后分离湿胶以提供回收的油物流和胶馏份。回收的油可用作最终产物，加入到脱胶油物流中，或者如图4所示，再循环并加入到进入超高剪切混合器的原料流中。
参考图4，将酸水溶液加入到油物流中以形成原料流。或者，也可将水性碱物流加入到原料流中。原料流从超高剪切混合器通过以提供混合的物流。然后利用连续离心，将混合的物流分离成包含脱胶油的油相和包含湿胶的水相。脱胶油可为该工艺的最终产物。或者，脱胶油可进行漂白和/或除臭以产生精制的油。
参考图7，可将酸和/或碱的水溶液添加到包含甘油三酯(“TAG”)、磷脂(“PLS”)和游离脂肪酸(“FFA”)的油物流中以提供原料流。酸和/或碱水溶液可分别添加或者以单一的预先混合的物流形式添加。在超高剪切混合条件下混合原料流以提供混合的物流。将混合的物流输送至储留罐，在储留罐中油相和水相开始聚集。可搅拌储留罐以防止油相和水相发生不希望的分离。从储留罐抽取混合的油和水。将从储留罐抽取的油和水的混合物的一部分再循环并添加到进入超高剪切混合器的原料流中。利用连续离心，将油和水的混合物的剩余部分分离成包含脱胶油的油相和包含湿胶的水相。脱胶油可以是该工艺的最终产物。或者，脱胶油可进行漂白和/或除臭以产生精制的油。
参考图7，可采用***10进行超高剪切油脱胶工艺的示例性实施方式，该***10包括混合子***12和分离子***14。混合子***12可包括油储器16、第一酸罐18、第二酸罐20、管线内静态混合器22、螯合罐C2和超高剪切管线内微量混合器24。油物流26从油储器16提供粗制油以进行脱胶工艺。油物流26的流动可通过阀28和正位移计量泵30进行控制。第一酸罐18提供可由阀36控制的第一酸物流32。第二酸罐20提供可由阀38控制的第二酸物流34。酸物流32和34可合并成物流40，它可仅包含第一酸、仅包含第二酸、或是酸的混合物。例如，可利用第一酸罐18来供应磷酸溶液，而利用第二酸罐20来供应柠檬酸溶液。或者，可采用不同的酸或酸的组合。在一些可选的实施方式中，采用两个以上的酸罐并使用多个物流向脱胶工艺提供各种酸。物流40通过泵42和单向阀44并添加到粗制油物流26中。阀C7允许酸和粗制油物流26-1通过管线内静态混合器C1并流入螯合罐C2。阀C4、C8和泵C5允许螯合的油物流26-4通过管线内静态混合器22。阀C6允许酸和粗制油物流26-2通过管线内静态混合器22并流过超高剪切管线内微量混合器24。管线内静态混合器C1可提供酸和粗制油物流26-3的均匀掺混。在典型的实施方式中，均匀掺混的油物流26-3可在螯合罐C2中混合以螯合NHP，停留时间约为5-60分钟，停留时间约15-45分钟，常常约25-35分钟是非常平常的。在其他实施方式中，均匀掺混的油物流26-2可直接流过管线内静态混合器22，提供酸和粗制油物流26-2的均匀掺混。
可通过物流46提供去离子水，而物流46可由阀48和单向阀50所控制。可在物流40添加到油物流26位置的上游或下游将物流46添加到油物流26中。或者，在物流40添加到油物流26中之前，可以将物流46添加到物流40中。油物流26、物流40和物流46可合并以提供原料流52。原料流52可通过管线内静态混合器22形成均匀预混的原料流52，然后原料流52再进入超高剪切混合器24。
原料流52通过超高剪切混合器24以提供物流54。然后将物流54分流以提供再循环的物流56和混合的物流58。在一些实施方式中，可以用超高剪切混合器24使原料流52经历超高剪切条件，该混合器中剪切数至少约为108秒- 2。在一些实施方式中，剪切数至少约为1010秒-2。
分离子***14可包括储留罐60、热交换器62、苛性罐64、管线内静态混合器66和分离器68。混合的物流58通过阀70进入储留罐60。储留罐60可以是任何合适的罐。根据一些实施方式，储留罐60可以是高度与直径之比为4:1的圆柱形罐。在一些实施方式中，储留罐60可具有靠近罐顶部的进口和靠近罐底部的出口。或者，也可使用具有不同进口/出口构造的其他尺寸或类型的储留罐。在一些实施方式中，储留罐60可包括内部挡板以防止储留罐的内容物反混。在一些实施方式中，储留罐60可包括具有一个或多个混合叶片的机械搅拌器，以防止油相和水相发生不希望的分离。在一些实施方式中，凝集罐60可包括一个或多个位于混合叶片之间的间格分配器，以防止凝集罐中内容物的垂直混合。根据一些实施方式，储留罐内的有效停留时间至少约为10分钟。一些示例性的实施方式中，储留罐内的有效停留时间至少约为30分钟。在一些其他的实施方式中，储留罐内的停留时间可至少约为45分钟或更长。储留罐中的停留时间的长短取决于水性液滴的絮凝或分散状态。细小的分散体需要在储留罐中停留较长的时间。在另一些实施方式中，混合物流58可部分地或完全从储留罐60旁路。例如，可关闭阀70，混合的物流58可直接通过旁路管道72和阀74。
凝集的物流76可从储留罐60中流出并通过阀78、80和泵82进行调节。凝集的物流76或者旁路物流72可通过管道84和阀86。管道84中内容物的温度可通过热交换器62进行控制。热交换器62可以是壳热交换器中的管，或者另一种合适类型的热交换器，提供凝集液滴的低剪切分散。管道84中内容物的温度约为60-90℃。物流84的内容物从混合器66通过。混合器66可以是管线内静态混合器或适合在分离之前均匀掺混物流84的内容物的其他混合器。或者，凝集的物流76或者旁路物流72可通过旁路物流88，而旁路物流88又受到阀90的控制。旁路物流88可从热交换器62和混合器66旁路。在另一个实施方式中，提供旁路，以从热交换器62、混合器66或两者旁路。
苛性罐64可供应含苛性剂的物流92。物流92受到阀94和泵96的控制。任选地，也可利用单向阀98、100来防止物流92反流。物流92可与管道84的内容物合并以至少部分地中和管道84的内容物并产生物流102。在一些实施方式中，物流104可包含添加到物流92的水。物流104受阀106的控制。或者，无需向管道84的内容物中添加苛性剂。
可抽取一部分物流102并通过物流108再循环到储留罐60中。物流108的流动受阀110的控制。将一部分物流102再循环可提高脱胶工艺的总效率。物流102未再循环部分可通过管道112，管道112受阀114的调节。在一些实施方式中，管道112的内容物可通过第二储留罐。第二储留罐可被构造成能使管道112的内容物在第二储留罐中的有效停留时间约为1-25分钟。在一些示例性的实施方式，第二储留罐内的有效停留时间至少约为5-10分钟。第一储留罐的容积与第二储留罐的容积之比约为50:1到2:1。在一些示例性的实施方式中，第一储留罐与第二储留罐的容积比约为2:1到5:1.。
管道112的内容物可通过分离器68进行分离。分离器可以是离心机或其他合适的分离器。分离器68产生底部副产物物流116和产物物流118。底部物流116可包含含有水和磷脂组分的胶馏份。产物物流118可包含脱胶油，它可以是最终产物，或者用作进一步加工的原料。
参考图7，用于超高剪切脱胶工艺的***一般包括用于容纳需要加工的油的处理水合罐(Process hydration Tank)(也称为“螯合罐”)。油可以是压榨和提取的大豆油。或者，处理水合罐可容纳油、酸和/或水的混合物。可将处理水合罐的内容物加热或冷却至合适的处理温度并在一个或多个超高剪切混合器中混合。在一些实施方式中，处理水合罐的内容物的温度约为45-60℃。在一个示例性的实施方式中，油混合物的温度最高到约80℃。在一些实施方式中，在油刚进入超高剪切混合器之前向油中加入水和/或酸。宜对所得原料流进行预先混合的步骤，例如用静态混合器和/或搅拌罐混合器，然后进行超高剪切混合操作。
超高剪切混合操作之后，将混合的油物流输送到储留罐中。在一些实施方式中，储留罐可包括任选的活动搅拌器(例如多叶片搅拌器)和/或挡板。可选择储留罐以提供约10-120分钟的停留时间。在一些实施方式中，选择储留罐以提供约45-75分钟的停留时间。在一个示例性的实施方式中，储留罐的高度与直径之比约为2:1到6:1，最常用的储留罐的高度与直径之比约为4:1。
也可与第一储留罐串联使用任选的第二储留罐。第一储留罐的高度与直径之比约为2:1到6:1，例如可采用高度与直径之比约为4:1的储留罐。在一些实施方式中，选择第二储留罐以提供约2-50分钟的停留时间。在一个示例性的实施方式中，选择第二储留罐以提供约5-25分钟，或约5-10分钟的有效停留时间。例如通过离心机对混合的油物流进行分离，以产生脱胶油和水性物流(“湿胶”)。然后，在分离之前将油混合物加热或冷却至所需的温度。在一些实施方式中，将油混合物的温度控制在约为50-90℃，尤其优选温度约70-85℃以便于油相和湿胶相的分离。
在一些实施方式中，可在离心之前将苛性剂如NaOH加入到油混合物中以中和混合物中的酸。在其他实施方式中，可以在不添加苛性剂条件下进行离心。利用阀和泵可以多种方式构建图9的***。例如，可使用所示超高剪切混合器中的一个或两者。混合的油物流可以从储留罐或各种其他操作装置旁路。
参考图3，对植物衍生的油进行超高剪切脱胶的***可包括酸罐以提供与油混合的酸。在一些实施方式中，也可将水添加到油物流中。可在添加酸和/或水之前或之后，将油加热或冷却至所需的温度。在一些实施方式中，油的温度约为30-60℃。油/酸混合物可在静态混合器中预先混合，然后通过超高剪切混合器以提供混合的油物流。
在超高剪切混合操作之后，将油混合物输送到储留罐中。在一些实施方式中，储留罐可包括任选的活动搅拌器和/或挡板。可选择储留罐以提供约30-120分钟的停留时间。在一些实施方式中，选择储留罐以提供约45-75分钟的停留时间。在一个示例性的实施方式中，凝集罐的高度与直径之比约为4:1。
任选的第二储留罐也可与第一储留罐串联使用。第一储留罐的高度与直径之比约为4:1。在一些实施方式中，选择第一储留罐以提供约5-30分钟的有效停留时间。在一个示例性的实施方式中，选择储留罐以提供约10-25分钟的有效停留时间。油混合物可在分离之前加热或冷却至所需的温度。在一些实施方式中，温度约为50-90℃。通过离心对混合的油物流进行分离，以产生脱胶油和胶。
在本发明一个示例性的实施方式中，每天将包含900公吨粗制油(组成为883.35吨甘油三酯、3.14吨游离脂肪酸(FFA)和13.5吨磷脂(Pls))的原料流投料到超高剪切酸脱胶工艺(HSAD)中，与0.72吨50重量％的柠檬酸溶液和0.36吨75重量％的磷酸溶液混合。超高剪切酸脱胶工艺每天产生882.18吨脱胶油(包含878.76吨甘油三酯、3.15吨游离脂肪酸和0.27吨磷脂)和18.36吨湿胶(组成为4.59吨甘油三酯、13.23吨磷脂和0.54吨盐)。
可将脱胶油输送至漂白操作以去除脱胶油中的游离脂肪酸和残余的磷脂。例如，脱胶油可用7.5吨漂白粘土(为脱胶油的0.85％)进行漂白。漂白操作每天可产生878.97吨漂白的油，该油品包括875.82吨甘油三酯和3.14吨游离脂肪酸。漂白操作每天还产生11.97吨废粘土，其中包含2.94吨甘油三酯、7.5吨漂白粘土和0.27吨磷脂。整个工艺每天损失7.53公吨甘油三酯。
参考对照图A，常规水脱胶工艺可包括水脱胶、碱精制、漂白和除臭操作。对包含甘油三酯(“TAG”)、磷脂(“PLS”)和游离脂肪酸(“FFA”)、水和杂质(“IP”)的原料油进行常规水脱胶操作。然后，对所得脱胶油物流进行碱精制以提供包含TAG、皂、PLS和水的皂料，以及包含TAG、杂质、FFA和水的一次精制油。然后，对一次精制油进行粘土漂白，产生漂白的油。然后漂白的油经过除臭去除FFA和杂质，形成完全精制的油。
参考对照图B，常规酶脱胶工艺可包括酶脱胶操作，以及任选地漂白操作、预除臭操作、除臭操作和/或酶回收和再循环操作。
实施例
提供下面的实施例是为了阐述本发明和帮助普通技术人员制备和使用本发明。这些实施例不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
表2提供了北美大豆油常规水脱胶法的典型数据与根据图4所示工艺进行超高剪切脱胶工艺的比较结果。该工艺中采用高度与直径之比为1.4:1的搅拌混合罐作为储留罐，且不包括螯合罐。于76℃，将柠檬酸(基于干重为600ppm)添加到粗制原料油物流中。在注入酸的粗制原料油物流中加入去离子水(2重量％)。整个脱胶过程在市售***中，76℃，进料速度为160-320千克/分钟条件下操作。所得脱胶油中的含磷量在12ppm以下。表2所示结果还表明，图4所示方法节油并且脱胶油中游离脂肪酸和叶绿素含量降低。
表2
 
常规水脱胶 高剪切酸脱胶
脱胶油中的P 50-100(65)ppm <12ppm
胶体中的TAG 20-30％ 15.0％
脱胶过程中的油损耗 0.60-0.86％ 0.45％
碱精制过程中的油损耗 0.15-0.3％ -
漂白之前总的油损耗 0.75-1.16％ 0.45％
0.3％粗制油中的FFA 0.25％ 0.15-0.2％
叶绿素 400-450ppb 150-200ppb
实施例2
表3示出了各种酸和水浓度下，根据图10所示工艺制备的脱胶大豆油的含磷量(以总含磷量的ppm测定)。在如图10所示的***中，在工艺过程的超高剪切混合之前加入柠檬酸和水。表3
脱胶油中的含磷量随酸/水浓度的变化
 
酸 2％水 2.5％水 3％水
970ppm柠檬酸 16.4 18.2 13.5
786ppm柠檬酸 12.8
600ppm柠檬酸 76.9 22.1
400ppm柠檬酸 32.4 17.4
实施例3
表7示出了根据图6，在离心之前加入苛性碱(NaOH)对脱胶的大拿大卡诺拉油组成的影响。进入螯合罐的原料油由2/3压榨的粗制卡诺拉油和1/3溶剂提取的卡诺拉油组成。市售***中原料油的加工速率为500-700千克/分钟。于62℃，将以干基计400ppm的柠檬酸和300ppm的磷酸的混合物添加到粗制原料油物流中。向酸螯合的粗制原料油物流中加入1.8％去离子水。将超高剪切管线内微量混合和凝集的温度设定为62℃，储留罐中的停留时间为45分钟。离心机温度设定为75℃。
表7表明采用超高剪切管线内微量混合器的酸脱胶工艺，由大豆粗制油制备了含磷量为5.9ppm的脱胶大豆油，尽管该粗制油中总的金属含量为230.8ppm。即分别去除了98.9％和98.9％的磷脂和总的金属。未经苛性碱处理的脱胶油中的杂质足够低，可以进行有效的漂白操作，然后直接除臭，而这些操作中几乎没有负荷增加。由于超高剪切管线内微量混合脱胶工艺的结果，对于仅用酸的超高剪切管线内微量混合脱胶来说碱精制不是必需的。
一般，向混合的油物流中加入苛性碱可降低游离脂肪酸含量，从而降低下游工艺如除臭过程中的负荷。具体说，表6表明碱处理的脱胶油的品质在生物柴油原料油的规定范围内(<10ppm的P和<0.1％游离脂肪酸)。然而，加入碱常常导致脱胶的油物流中含磷总量一定程度的增加，并且脱胶油中的皂含量高于30ppm。通常，30ppm是进行有效漂白操作的规定范围。
表7
离心之前加碱的作用
Figure A200780015214D00201
实施例4
根据图1所示的工艺，对通过己烷提取工艺一般制备的粗制大豆油物流进行脱胶。通常，粗制大豆油物流中的含磷量至少约为300ppm，磷脂(“PLS”)含量至少约为10,000ppm(即大约1.0重量％“PLS”或更高)。将水(以所得总的原料流的重量计，通常为2-3重量％)添加到维持在约45-60℃的粗制大豆油中。常常需要加入螯合酸(例如柠檬酸和/或磷酸)作为添加的水性物流的一部分。“湿“的原料流通过超高剪切混合器(例如得自IKA公司的DISPAX型超高剪切混合器(“UHS混合器”))，停留时间约为0.1-0.3秒。通过该混合器的流速通常约为50-100gpm。通过离心可将所得混合物流分离成水性物流和油物流。离心优选用温度维持在约60-80℃的混合物流进行。通常对通过该分离操作制备的脱胶的油物流进行漂白和除臭操作，以提供进一步精制的脱胶的大豆油。分离操作制备的脱胶油物流的磷和脂肪酸含量使得无需对油物流进行碱精制和/或预先除臭操作(为最终精制操作的一部分)。
实施例5
根据图4所示工艺，对粗制大原油物流(例如实施例4所述的油)进行脱胶。将水(以所得总的原料流的重量计，通常为2-3重量％)，任选地含有螯合酸(例如，100-400ppm磷酸和100-400ppm柠檬酸)添加到温度维持在约45-60℃的粗制大豆油中。所得“湿”原料流用静态混合器混合，然后通过IKADISPAX型超高剪切混合器，在UHS混合器中的停留时间约为0.1-0.3秒。然后，所得混合物流通过储留罐，以提供凝集物流。通常，储留罐的高度约为其直径的2-5倍，可包括挡板和/或混合装置，这些装置构造成能够显著抑制或防止储留罐内的反流。对于50-100gpm流速通过UHS混合器的***来说，通常储留罐的容积约为3,000-6,000加仑。从储留罐中流出的凝集物流可加热至约60-80℃，然后通过离心分离，形成水性物流和油物流。通常对通过该分离操作制备的脱胶的油物流进行漂白和除臭操作，以提供最终精制的脱胶的大豆油。
实施例6
根据图5所示工艺，对粗制大豆油物流(每天大约100公吨粗制大豆油，例如实施例4所述的油(例如包含约96.5重量％甘油三酯、2.4重量％磷脂和0.7重量％游离脂肪酸)进行脱胶。将含有螯合酸(例如，以总的原料流为基准计算，约600ppm柠檬酸)和碱(例如约2摩尔当量的NaOH)的水(约2.5公吨/天)添加到温度保持在约45-60℃的粗制大豆油中。所得“湿”原料流用管线内静态混合器混合，然后通过IKADISPAX型超高剪切混合器，在UHS混合器中的停留时间约为0.1-0.3秒。然后，所得混合物流通过储留罐，以提供凝集物流。通常，储留罐的高度约为其直径的2-5倍，可包括挡板和/或混合装置，这些装置构造成能够显著抑制或防止储留罐内的反流。对于50-100gpm流速通过UHS混合器的***来说，通常主储留罐的容积约为3,000-6,000加仑，所得有效停留时间约为0.5-2小时。从储留罐流出的凝集物流可粗略地分流形成两个相等的物流，一个物流再循环至超高剪切混合器的上游位置。或者，可根据需要改变再循环物流的比例。凝集物流的其余部分可加热至如约60-80℃，然后通过离心分离，形成水性物流和油物流。所得含胶水性物流可包含约0.25公吨/天的甘油三酯、2.5公吨/天的磷脂、0.3公吨/天的游离脂肪酸和2.5公吨/天的水。脱胶的油物流可包含约96-96.5公吨/天的甘油三酯、不超过约300ppm的磷脂、和不超过约0.4公吨/天的游离脂肪酸。通常对通过该分离操作制备的脱胶的油物流进行漂白和除臭操作，以提供最终精制的脱胶的大豆油。
实施例7
根据图6所示工艺，对粗制大豆油物流(例如实施例4所述的油)进行脱胶。将任选地含有螯合酸(例如，100-200ppm磷酸和100-200ppm柠檬酸)的水(以所得总的原料流的重量计，通常为2-3重量％)添加到温度保持在约45-60℃的粗制大豆油中。所得“湿”原料物流用静态混合器混合，然后通过IKADISPAX型超高剪切混合器，停留时间约为0.1-0.3秒。所得混合物流可加热至如约60-80℃，然后通过离心分离，形成水性物流(“湿胶”)和油物流。然后通过常规酶脱胶，例如采用类似于对照图B所示的操作处理含胶的水性物流，以提供胶馏份和回收的油物流。回收的油物流可再循环添加到超高剪切混合器上游的“湿”油物流中。通常对通过该分离操作制备的脱胶的油物流进行漂白和除臭操作，以提供最终精制的脱胶的大豆油。
实施例8
根据图1所示工艺，每天对包含100公吨粗制大豆油，例如实施例4所述的油(例如包含约97重量％甘油三酯、1000重量％磷脂和0.7重量％游离脂肪酸)的粗制大豆油物流进行脱胶。将含有螯合酸(例如，约400ppm磷酸)和碱(例如约2摩尔当量的NaOH)的水(约2.5公吨/天)添加到温度保持在约45-60℃的大豆原油中。所得“湿”原料流用静态混合器混合，然后通过超高剪切混合器，在UHS混合器中的停留时间约为0.1-0.3秒。然后，所得混合物流通过储留罐，以提供凝集物流。通常，储留罐的高度约为其直径的2-5倍，可包括挡板和/或混合装置，这些装置构造成能够显著抑制或防止储留罐内的反流。对以50-100gpm流速通过UHS混合器的***来说，通常储留罐的容积约为3,000-6,000加仑。在一些实施方式中，从主储留罐中流出的加工物流可通过第二储留罐，例如容积约是主储留罐的25-50％的罐，以在分离之前进一步使加工物流的水性部分凝集。将从储留罐中流出的凝集物流加热至约60-80℃，然后通过离心分离，形成水性物流和油物流。所得含胶水性物流可包含约0.25公吨/天的甘油三酯、2.4公吨/天的磷脂、0.3公吨/天的游离脂肪酸和2.5公吨/天的水。脱胶油物流可包含约96.7公吨/天的甘油三酯、100-200ppm的磷脂、和0.4公吨/天的游离脂肪酸。通常对通过该分离操作制备的脱胶的油物流进行漂白和除臭操作，以提供最终精制的脱胶的大豆油。
实施例9
根据图10所示工艺，每天对包含900公吨粗制大豆油，例如实施例4所述的油(例如包含约885公吨/天的甘油三酯、13-14公吨/天的磷脂和3-4公吨/天的游离脂肪酸)的粗制大豆油物流进行脱胶。将含有螯合酸(例如，约0.36公吨/天的磷酸和0.72公吨/天的柠檬酸)和碱(例如约2摩尔当量的NaOH)的水(约2.5公吨/天)添加到温度保持在约45-60℃的粗制大豆油中。所得“湿”原料物流用静态混合器混合，然后通过超高剪切混合器，停留时间约为0.1-0.3秒。然后，所得混合物流通过储留罐，产生凝集物流。通常，储留罐的高度约为其直径的2-6倍，可包括挡板和/或混合装置，这些装置构造成能够显著抑制或防止储留罐内的反流。对于50-100gpm流速通过UHS混合器的***，通常储留罐的容积约为3,000-6,000加仑。然后，从主储留罐流出的凝集物流通过第二储留罐。通常，第二储留罐的高度约为其直径的2-5倍，可包括挡板和/或混合装置，这些装置构造成能够显著抑制或防止储留罐内的反流。对以50-100gpm流速通过UHS混合器的***，第二储留罐的适宜容积约为1,000-2,000加仑。
将从储留罐中流出的凝集物流加热至约60-80℃，然后通过离心分离，形成水性物流和油物流。所得含胶水性物流可包含约4.6公吨/天的甘油三酯、13.2公吨/天的磷脂、0.5公吨/天的游离脂肪酸和2.5公吨/天的水。脱胶油物流可包含约879公吨/天的甘油三酯、不超过约0.3公吨/天的磷脂、和不超过约3.5公吨/天的游离脂肪酸。对通过该分离操作制备的AI值为75或更高的脱胶油物流进行漂白以提供最终精制的脱胶大豆油，该大豆油包含875-877公吨/天的甘油三酯、3-3.25公吨/天的游离脂肪酸和不超过约300ppm的磷脂。
实施例10
表4提供了采用常规水脱胶工艺和应用图3所示超高剪切脱胶工艺对北美大豆油进行脱胶的数据比较。UHS工艺在无添加酸或螯合步骤下进行。在半试验装置中粗制油原料的处理速率约为5千克/分钟。55℃下将去离子水(2重量％)添加到粗制原料油物流中。超高剪切混合以及后续储留罐中进行水合的温度设定在55℃，储留罐中的停留时间为30分钟。离心机温度设定为85℃。
表4表明，应用超高剪切管线内微量混合器的水脱胶工艺，由粗制大豆油制备了含磷量11.7ppm的脱胶大豆油，但是粗制油中总的金属含量为142.6ppm。即分别去除了98.6％和94.5％的磷脂和总的金属。与常规水脱胶油中150ppm的磷相比，磷脂(卵磷脂)回收的产率提高20.3％。
表4
UHS脱胶的结果
 
北美粗制大豆油 超高剪切水脱胶的北美大豆油
P，ppm 833.0 11.7
FFA，％ 0.43 0.35
Na，ppm 0.3 <0.3
钙 68.9 6.0
镁 72.6 2.2
铁 1.13 0.07
实施例11
表5提供了应用图3的超高剪切管线内微量混合脱胶工艺的北美大豆油的酸脱胶油的数据。半试验规模的装置中粗制原料油的加工速率约为5千克/分钟。于55℃，将以干基计的200ppm的柠檬酸和100ppm的磷酸的混合物添加到粗制原料油物流中。向酸掺混的粗制原料油物流中加入2％去离子水。将超高剪切管线内微量混合和凝集的温度设定为55℃，储留罐中的停留时间为30分钟。离心机温度设定为85℃。
表5表明采用超高剪切管线内微量混合器的酸脱胶工艺，由粗制大豆油制备了含磷量4.2ppm的脱胶大豆油，虽然粗制油中总的金属含量为136.31ppm。即分别去除了99.5％和99.4％的磷脂和总的金属。根据超高剪切管线内微量混合器脱胶工艺的结果，碱精制过程不是必需的。与常规水脱胶油中150ppm的磷相比，磷脂(卵磷脂)回收的产率提高20.0％。
表5
UHS脱胶的结果
 
北美粗制大豆油 超高剪切酸脱胶的北美大豆油
P，ppm 880.5 4.2
FFA，％ 0.43 0.25
Na，ppm <0.3 <0.3
钙 63.6 0.4
镁 71.9 0.3
铁 0.81 <0.06
实施例12
表5提供了应用图6的超高剪切管线内微量混合脱胶工艺的大拿大卡诺拉油的酸脱胶油的数据。进入螯合罐的原料油由2/3粗制压榨的卡诺拉油和1/3溶剂提取的卡诺拉油组成。市售***中粗制原料油的处理速率为500-700千克/分钟。58℃下，将按干基计的200ppm的柠檬酸和150ppm的磷酸的混合物添加到粗制原料油物流中。向酸螯合的粗制原料油物流中加入1.8％去离子水。将超高剪切管线内微量混合和凝集的温度设定为58℃，储留罐中的停留时间为45分钟。离心机温度设定为85℃。
表6表明采用超高剪切管线内微量混合器的酸脱胶工艺，可以由粗制卡诺拉油制备含磷量4.2ppm的脱胶卡诺拉油，虽然粗制油中总的金属含量为213ppm而含磷量为518ppm。即分别去除了99.2％和99.1％的磷脂和总的金属。由于超高剪切管线内微量混合器脱胶工艺的优异结果，碱精制过程不是必需的。在以下工艺条件下运行时，分离的湿胶物流的AI值约为80(干基)，所述工艺条件为2.0％水，加入200ppm柠檬酸和300ppm磷酸的酸混合物，58℃下进行螯合和超高剪切管线内微量混合和凝集，90℃的离心机温度。
表6
UHS脱胶结果
 
大拿大粗制卡诺拉油 超高剪切酸脱胶的卡诺拉油
P，ppm 518.4 4.15
FFA，％ 0.43 0.35
Na，ppm 0.32 <0.3
钙 144.8 1.18
镁 84.4 0.95
铁 1.6 0.05
示例性实施方式
一些实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流，其中所述原料流包含水和一定磷脂含量的植物基油；和将该混合物流分离成湿胶物流和油物流，其中所述油物流的磷脂含量不超过原料流磷脂含量的3％，更优选不超过约2％，并且含有不超过约0.5重量％的游离脂肪酸。油物流的磷脂含量通常不超过约500ppm，更优选不超过约300ppm。在一些实施方式中，原料流还可包含螯合酸和/或其盐。混合物流可具有pH约为4-6.5的水性成分。原料流也可包含约1-6重量％的水。原料流可包含至少约25ppm的磷。在一些实施方式中，原料流可包含约10,000ppm或者甚至更高含量的磷脂。这种原料流中含磷总量至少约为300ppm。
该方法还可包括在进行分离操作之前使混合物流通过储留罐。在一些实施方式中，混合物流在储留罐中的有效停留时间至少约为5分钟。或者，储留罐中的有效停留时间可为30-100分钟。
在一些实施方式中，混合操作包括使原料流经受剪切频率至少约为100,000秒-1，更优选至少约1,000,000秒-1的超高剪切条件。在一些实施方式中，混合操作包括使原料流经受剪切频率至少约为5,000秒-1，通常约10,000秒-1或更高的超高剪切条件。并且，混合操作可包括使原料流经受剪切数至少约为100,000,000秒-2或更高，通常至少约109秒-2或更高的超高剪切条件。在一些实施方式中，原料流在超高剪切条件下不超过约0.5分钟。原料流的温度约为30-90℃，原料流温度约40-80℃是非常平常的。在一些实施方式中，分离操作可在约60-95℃的温度下进行。
在一些实施方式中，油相可包含至少约为99重量％的甘油三酯。油物流的叶绿素含量不超过原料流叶绿素含量的约50重量％。在一些实施方式中，油物流的磷脂含量不超过约300ppm。油物流中含磷总量不超过约10ppm，在一些实施方式中，不超过约5ppm。在一些实施方式中，油物流的磷脂含量不超过约100ppm。油物流中Ca++、Mg++和/或Fe+++金属离子的合并总量不超过约10ppm。本发明方法制备的湿胶物流磷脂含量通常约70-82AI，AI至少约为75的湿胶物流是非常平常的。
一些实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：在超过剪切条件下混合原料流以提供混合物流，其中所述原料流包含植物衍生的油、水、磷脂，其磷脂酶的活性不超过相当于约5ppm磷脂酶的活性；和分离所述混合物流以提供水性物流和油物流。
在一些实施方式中，原料流还可包含螯合羧酸和/或其盐。螯合酸可包括α-羟基羧酸。在一些实施方式中，螯合酸可包括磷酸、柠檬酸或其混合物。原料流可包含至少约100ppm的螯合酸和/或其盐。原料流可包含不超过约1,000ppm的螯合酸和/或其盐。在一些实施方式中，原料流可包含不超过约100-600ppm的螯合酸和/或其盐。
在一些实施方式中，原料流可包含有机酸。有机酸可以是柠檬酸、乳酸、葡糖酸、乙醇酸、丙酸、乙酸、草酸、酒石酸或其混合物。有机酸可包括α-羟基羧酸。
其他实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：在超高剪切条件下混合原料流，所述原料流包含水和具有一定磷脂含量的植物衍生的油，以提供混合物流；和分离该混合物流以形成水性物流和油物流。
在一些实施方式中，该方法可包括在混合操作之前将酸添加到原料物流中。分离操作可包括采用离心机。在一些实施方式中，停留操作可包括在低剪切条件下搅拌储留罐中的混合物流，例如在剪切数不超过约1,000秒-2的条件下，更普遍地在剪切数不超过约500秒-2的条件下搅拌。任选地，该方法可还包括对油物流进行漂白。
该方法可任选地包括对油物流进行除臭。
在一些实施方式中，该方法不包括预先除臭操作。在一些实施方式中，该方法不包括碱精制操作。
一些实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：将水添加到植物衍生的油物流中，将螯合酸和/或其盐添加到植物衍生的油物流中，在超高剪切条件下混合水、螯合酸和/或其盐、和植物衍生的油，以提供混合物流，分离该混合物流以提供油物流和水性物流。
水和螯合酸和/或其盐可作为单独的输入物流添加，或者螯合酸和/或其盐可作为含水物流添加到植物衍生的油物流中。
该方法可还包括在分离操作之前将酸中和剂添加到混合油物流中。在一些实施方式中，酸中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾或它们的混合物。
一些实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的***，该***包括：与超高剪切混合器流体连通的原料油物流管道，与超高剪切混合器流体连通的储留罐，和/或与储留罐流体连通的油相/水相分离装置。
油相/水相分离装置可包括油物流输出管和水性物流输出管，该***还包括与油物流输出管流体连通的除臭装置和/或漂白装置。
该***可还包括与储留罐和原料油物流管道流体连通的混合物流再循环管道。
任选地，该***可还包括与水性物流输出管道流体连通的酶处理装置，以助于从含胶水相回收油。在一些实施方式中，该***可还包括与油原料流管道流体连通的至少一个输入管道。
在一些实施方式中，该***可不包括碱精制装置、预除臭装置或者这两种装置。
在一些实施方式中，储留罐的高度至少是其直径的约3倍。该***可还包括串联在储留罐和油相/水相分离装置之间的第二储留罐。在一些实施方式中，主储留罐的容积是第二储留罐容积的至少25倍。在一些实施方式中，主储留罐的容积是第二储留罐容积的至少50倍。更平常地，主储留罐的容积是第二储留罐容积的约2-5倍。
该***可还包括位于储留罐和分离装置之间的加热器。
一些实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流，其中，所述原料流包含水和具有磷脂组分的植物衍生的油，和将所述混合物流分离形成水性物流和油物流，其中，所述油物流包含不超过约500ppm的磷脂和不超过约1.0重量％的游离脂肪酸。
油物流可包含不超过约300ppm的磷脂。在一些实施方式中，油物流可包含不超过约200ppm的磷脂。
湿胶物流的AI(“丙酮不溶物”)是胶体中磷脂部分的粗略指标(干基)。1-AI表示油(TAG、DAG、MAG和其他次要油组分)和游离脂肪酸的部分。油损失可记录为(干胶)×(1/AI-1)。处理含磷量1000ppm的粗制油，干胶占粗制油约3％。65AI的油损失为粗制油的1.61％。对75、80和82AI的油损失分别为粗制油的1.00％、0.75％和0.66％。如果需要，湿胶物流可进行进一步的处理(例如脱水和脱水/脱油)，形成干胶或液态卵磷脂或粉末化卵磷脂。脱水过程产生干胶或液态卵磷脂。液态卵磷脂脱油产生粉末化卵磷脂。
其他的实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流，其中所述原料流包含水和具有磷脂组分的植物衍生的油，和将所述混合物流分离形成水性物流和油物流，其中所述油物流包含不超过约20ppm，更优选不超过约15ppm的磷脂和不超过约1.0重量％的游离脂肪酸。
一些实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：将螯合酸和/或其盐和水添加到植物衍生的油中以提供原料流，其中所述植物衍生的油物流的磷脂含量至少约为1,000ppm，在超过剪切条件下混合原料流以提供混合物流，混合物流具有pH约为3-7的水性成分，使混合物流通过储留罐以提供第二混合物流，以及分离凝集的混合物流以提供油物流和水性物流，其中，所述油物流包含不超过约25ppm的磷脂和不超过约0.3重量％的游离脂肪酸。
油物流的钙含量不超过约5ppm。
油物流的镁含量不超过约5ppm。
一些实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流，分离该混合物流以提供水性物流和油物流。原料流可包含植物衍生的油、水、磷脂，并且基本上不具有磷脂酶活性(例如，相当于不超过约5ppm的磷脂酶)。原料流还可包含螯合羧酸和/或其盐。螯合酸可包括α-羟基羧酸。在一些实施方式中，螯合酸可包括磷酸、柠檬酸或它们的混合物。
原料流可包含至少约100ppm的螯合酸和/或其盐。在其他实施方式中，原料流可包含不超过约1,000ppm的螯合酸和/或其盐。通常，原料流可包含约100-600ppm的螯合酸和/或其盐。
在一些实施方式中，原料流可还包含有机酸。有机酸可包括柠檬酸、乳酸、葡糖酸、乙醇酸、丙酸、乙酸或它们的混合物。通常，有机酸可包括α-羟基羧酸，例如柠檬酸、乳酸、葡糖酸、乙醇酸或它们的混合物。
其他实施方式涉及对植物衍生的油进行脱胶的方法，该方法包括：在超高剪切条件下混合原料流，所述原料流包含水和具有一定磷脂含量的植物衍生的油，以提供混合物流；和分离该混合物流以形成水性物流和油物流。该方法可还包括在混合操作之前将酸添加到原料流中。这些方法中的一些方法不包括预除臭操作、碱精制操作或这两种操作。
本领域技术人员容易明白，可对本文所述的本发明进行各种替换和改良而不背离本发明的范围和精神。本文示意性描述的本发明可在缺少本文没有明确指出的任何元件、限制条件的情况下适当实施。采用的术语和表达用于描述而不是限制性的，这些术语和表达的使用过程中不排除已显示或描述的特征的任何等价形式或其一部分，但应明白，各种改进形式可能落在本发明的范围内。因此，应理解，虽然通过具体的实施方式和可选特征描述了本发明，但本文所述概念的改进和/或改变形式是本领域技术人员所明白的，认为这些改进和改变形式落在本发明的范围内。
此外，用马库氏(Markush)基团和其他可替代基团描述的本发明的特征或方面，本领域技术人员将理解，本发明也可以马库氏基团或其他基团的任何单独成员或成员亚组的形式描述。
并且，除非相反指出，实施方式中提供的各个数值，其他实施方式取2个不同的值作为范围的端点。这些范围也包括的本发明的范围内。

Claims (43)

1.一种对甘油三酯油脱胶的方法，所述方法包括：
在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流；其中所述原料流包含水和含磷总量至少为200ppm的甘油三酯油；
使所述混合物流通过储留罐；和
分离所述混合物流以形成油物流和湿胶物流；
使得所述油物流的含磷量不超过约20ppm；游离脂肪酸含量小于原料流中的游离脂肪酸含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料流包含约1.0-5.0重量％的水，优选1.5-3.0重量％的水。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料流还包含螯合羧酸和/或其盐。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原料流包含至少约100ppm的螯合羧酸和/或其盐。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原料流还包含磷酸和/或其盐。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述混合操作之前将磷酸和柠檬酸按照约1:3到3:1的重量比添加到所述原料流中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原料流包含约100-400ppm磷酸和约100-800ppm柠檬酸。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述超高剪切混合操作之前在螯合罐中混合所述酸化的原料流，例如持续约10-60分钟。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述超高剪切混合操作之前用管线内静态混合器混合所述酸化的原料流。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物流的具有pH约为4-6.5的水性组分。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料流包含至少约10,000ppm的磷脂。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物流在储留罐中的有效停留时间至少约为5分钟，通常至少约30分钟。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料流基本上没有磷脂酶活性。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合操作包括使所述原料流经受剪切频率至少约100,000秒-1的超高剪切条件。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合操作包括使所述原料流经受剪切速率至少约5,000秒-1的超高剪切条件。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合操作包括使所述原料流经受剪切数至少约100,000,000秒-2的超高剪切条件。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对原料流的混合操作用在约40-90℃的温度下进行。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合操作包括使所述原料流通过超高剪切混合器，停留时间不超高约0.5秒。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油物流的磷脂含量不超过约300ppm。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油物流的含磷总量不超过约10ppm。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对混合物流的分离操作在约60-95℃下进行。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述超过剪切混合操作之前用管线内静态混合器混合所述原料流。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油物流总的金属含量不超过约10ppm。
24.一种用于对甘油三酯油脱胶的***，所述***包括：
与管线内超高剪切混合器流体连通的原料油物流输送管道；
与所述超高剪切混合器下游流体连通的储留罐；和
与所述储留罐下游流体连通的油相/水相分离装置。
25.如权利要求24所述的***，其特征在于，所述***不包括碱精制装置。
26.如权利要求24所述的***，其特征在于，所述原料油物流输送管道包括管线内静态混合器。
27.如权利要求24所述的***，其特征在于，所述***还包括与所述超高剪切混合器上游流体连通的螯合罐。
28.如权利要求24所述的***，其特征在于，所述超高剪切混合器是管线内超高剪切混合器。
29.一种对甘油三酯进行脱胶的方法，所述方法包括：
将螯合酸和/或其盐以及水添加到植物衍生的油中以提供原料流，其中所述甘油三酯的含磷总量至少约为200ppm，更优选至少约为500ppm；在超高剪切条件下混合所述原料流以提供具有pH约4-6.5的水性组分的混合物流；使所述混合物流通过储留罐以提供凝集的物流；和分离所述凝集的物流以提供油物流和水性物流；其中所述油物流的含磷总量不超过约20ppm，游离脂肪酸含量小于原料流中的游离脂肪酸含量。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述原料流包含磷酸和柠檬酸和/或其盐，以游离酸计，磷酸:柠檬酸的质量比约为1:3到3:1。
31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述超高剪切条件下混合时所述原料流约为40-80℃。
32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述原料流包含约1.0-5.0重量％水。
33.一种对植物衍生的油进行脱胶的方法，所述方法包括：
约40-80℃在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流；其中所述原料流包含约1-5重量％水和具有第一磷脂含量的基于植物的油；所述混合物流具有pH约为4-6.5的分散水相；分离所述混合物流为油物流和湿胶物流；其中所述油物流包含不超过约0.5重量％的游离脂肪酸并且具有第二磷脂含量，该第二磷脂含量不超过所述第一磷脂含量的约3％，更优选不超过约2％。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述基于植物的油是含磷总量至少为300ppm的大豆油。
35.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述油物流包含不超过约0.3重量％的游离脂肪酸，并且含磷总量不超过约10ppm。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述原料流还包含磷酸和柠檬酸。
37.一种对甘油三酯油进行脱胶的方法，所述方法包括：
在超高剪切条件下混合原料流以提供混合物流；其中所述原料流包含水和含磷总量至少约为500ppm的甘油三酯油；使所述混合物流通过储留罐；和分离所述混合物流为油物流和湿胶物流；使得所述油物流的第二磷脂含量不超过所述原料流中含磷总量的约3％，并且包含不超过约0.5重量％的游离脂肪酸。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述湿胶物流的AI至少约为75。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述原料流还包含螯合酸和/或其盐。
40.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述超过剪切混合操作之前在螯合罐中混合所述原料流。
41.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述超高剪切混合操作之前用管线内静态混合器混合所述原料流。
42.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二含磷量不超过约10ppm。
43.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油物流包含不超过约0.5重量％的游离脂肪酸。
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