CN102827699A

CN102827699A - 一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法

Info

Publication number: CN102827699A
Application number: CN2012103402939A
Authority: CN
Inventors: 于殿宇; 马莺; 李琳; 王振宇; 李志平; 刘鑫; 宋云花; 张春艳; 张佳宁; 王雪; 李越; 时敏; 孙贺
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2012-12-19

Abstract

一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，属于碱炼动植物油脂时的副产品加工领域。本发明的目的是提供一种以大豆油精炼过程中产生的皂脚为原料，在亚临界条件下进行水解生产脂肪酸的方法，具体步骤如下：皂脚与醋酸溶液混合，转移到高压磁力搅拌反应釜中，冲入氮气，在一定温度、料液比、反应压力和反应时间条件下进行亚临界水解，其中：水解温度为180~280℃，料液比为0.2:1~2:1，水解时间为5~30min，水解压力为5~20MP。本发明通过亚临界水解皂脚提取脂肪酸工艺，免除了传统方法酸化处理的过程，简化了反应过程并缩短了水解时间，水解过程未添加任何化学试剂，不需考虑溶剂的回收和残留问题。

Description

一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法

技术领域

本发明属于碱炼动植物油脂时的副产品加工领域，具体涉及一种采用亚临界水解皂角提取脂肪酸的工艺，尤其是亚临界醋酸和水解条件的选择。

背景技术

皂脚是碱炼动植物油脂时的副产品，按其数量和含量：它在油脂精炼副产品中最有价值。在皂脚中含有原料油脂的全部脂肪酸，并以肥皂的形式而存在。各种油脂皂脚的脂肪酸组成基本上同油脂脂肪酸。脂肪酸是重要的化工基础原料，广泛应用于橡胶、塑料、纺织、洗涤、造纸医药和食品等工业中。低廉的大豆油皂脚中总脂肪酸含量达到40%～45%，是生产脂肪酸的理想原料，因而从大豆油皂脚中分离提取脂肪酸，逐渐成为脂肪酸生产工业中的热点。

大豆油皂脚中分离提取脂肪酸一般采用酸化水解工艺，传统方法水解率低和水解时间较长，操作过程繁琐，提取率低等缺陷，使其应用范围受到一定限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种以大豆油精炼过程中产生的皂脚为原料，在亚临界条件下进行水解生产脂肪酸的方法，通过亚临界水解皂脚提取脂肪酸工艺，免除了传统方法酸化处理的过程，简化了反应过程并缩短了水解时间，水解过程未添加任何化学试剂，不需考虑溶剂的回收和残留问题。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

皂脚与1~5%的醋酸溶液混合，转移到高压磁力搅拌反应釜中，冲入氮气，在一定温度、料液比、反应压力和反应时间条件下进行亚临界水解，其中：水解温度为180~280℃，料液比为0.2:1~2:1，水解时间为5~30min，水解压力为5~20MP。

亚临界醋酸溶液中的[H]已接近强酸，因此自身具有酸催化与功能，可使某些酸碱催化反应不必加入酸碱催化剂；亚临界水具有足够小的介电常数，能同时溶解有机物和无机物。另外，亚临界水还具有良好的传质性能及绿色环保等优点，因此在有机合成反应、废弃物再资源化等领域得到了较广泛的研究。

本发明的亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的原理及工艺如下：

皂脚在亚临界水中水解的化学方程式如下所示，在亚临界条件下，不仅水自身电离出氢离子，而且亚临界状态促进了醋酸的电离，产生更多的氢离子，参与水解反应。而反应生成的氢氧化钠又会被反应物的醋酸中和，生成盐，使得反应能够更加充分的正向进行。反应方程式中R主要是指C11~ C17的烷基链。在高压磁力搅拌反应釜中进行反应，通过锡浴对反应体系加热控制反应温度，水浴冷却。冷却结束后，加入两倍于所得液体积的蒸馏水，在旋转蒸发仪内蒸脱掉醋酸和多余的水，最后通过测定产物的酸值确定水解率。反应中涉及的方程式如下：

Figure 2012103402939100002DEST_PATH_IMAGE002

。

本发明的关键是亚临界醋酸溶液水解条件的确定，包括反应温度、料液比、反应时间、反应压力，其对亚临界水解率的影响见图1-4，通过条件优化最终确定了最佳的反应条件，最终水解率可达95~97%左右。通过H₂O在亚临界状态下的性质，H₂O分子间的氢键破坏，使H原子核裸露在外，另外在亚临界条件下弱酸醋酸的到更加充分的电离，通过因此，溶液中的[H]浓度得了很大程度的增加，增强了溶液的酸性。因此具有类似质子的作用具有极高的能量，攻击皂脚主要成分脂肪酸钠，破坏原来的化学键，生成脂肪酸，并由于亚临界水的极性较弱，使得脂肪酸溶解在其中。

本发明采用亚临界醋酸在提取温度恒定的时间内几乎没有能耗，其作用效果迅速且能量消耗较少，无需催化剂，也不需要加入强酸进行酸化，还不会引入其它杂质，为后续的分离、纯化带来方便。作为一种新型提取技术，其具有提取时间短、效率高、良好的传质性能及绿色环保等优点，为利用亚临界水的以上特性水解皂脚提取脂肪酸的产业化生产提供了理论和实践指导。

附图说明

图1为反应温度对亚临界水解率的影响；

图2为反应压力对亚临界水解率的影响；

图3为反应时间对亚临界水解率的影响；

图4为料液比对亚临界水解率的影响。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式按照如下步骤采用亚临界醋酸水解皂角提取脂肪酸：大豆脱胶油→过量碱皂化→离心分离→皂脚→温水水洗→亚临界水解→冷却→旋转蒸发→脂肪酸溶液，具体要求如下：

步骤一：准确称取10g已经过干燥粉碎处理的皂脚，转移到高压磁力搅拌反应釜中，在一定温度、料液比和反应时间条件下冲入氮气，进行亚临界水解，测定水解率；

步骤二：选择水解过程中锡锅的温度为180~280℃，过程同步骤一，确定亚临界水解的温度；

步骤三：选择亚临界水解过程中料液比（g/ml ）为0.2:1~2:1，过程同步骤一，确定亚临界水解的料液比；

步骤四：选择亚临界水解的时间为5~30min，过程同步骤一，确定亚临界水解的时间；

步骤五：选择亚临界水解的压力为5~20MPa，过程同步骤一，确定亚临界水解的压力。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于，步骤二中将反应温度控制在200~280℃，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同点在于，步骤二中反应温度控制在180~220℃，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同点在于，步骤二反应温度控制在200~250℃，其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一~四不同点在于，步骤三中料液比控制在0.4:1~1:1，其它组成和步骤与具体实施方式一~四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一~四不同点在于，步骤三中料液比控制在1:1~2:1，其它组成和步骤与具体实施方式一~四相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一~六不同点在于，步骤四中水解时间控制在15~25min，其它组成和步骤与具体实施方式一~六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一~六不同点在于，步骤四中将水解时间控制在10~20min，其它组成和步骤与具体实施方式一~六相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一~八不同点在于，步骤五中反应压力控制在10~20MPa，其它组成和步骤与具体实施方式一~八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一~八不同点在于，步骤五中反应压力控制在5~15MPa，其它组成和步骤与具体实施方式一~八相同。

具体实施方式十一：准确称取10g已经过干燥粉碎处理的皂脚，混入22mL醋酸溶液，转移到高压磁力搅拌反应釜中，冲入氮气，使反应压力为14Mpa，放在已加热至240℃的锡浴锅上加热26min，反应完毕待水浴冷却后放出氮气，打开装置取出反应液，经水洗分离干燥后得到粗脂肪酸，水解率为96.5%。

具体实施方式十二：准确称取10g已经过干燥粉碎处理的皂脚，混入22mL醋酸溶液后，转移到高压磁力搅拌反应釜中，冲入氮气，反应压力为11MPa，放在已加热至239℃的锡浴锅上加热26min，反应完毕待水浴冷却后放出氮气，打开装置取出反应液，经水洗分离干燥后得到粗脂肪酸，水解率为90.1%。

具体实施方式十三：准确称取10g已经过干燥粉碎处理的皂脚，混入22mL醋酸溶液后反应压力为14MPa，转移到高压磁力搅拌反应釜中，冲入氮气，放在已加热至200℃的锡浴锅上加热26min，反应完毕待水浴冷却后放出氮气，打开装置取出反应液，经水洗分离干燥后得到粗脂肪酸，水解率为92.2%。

具体实施方式十四：准确称取10g已经过干燥粉碎处理的皂脚，混入22mL醋酸溶液后反应压力为14MPa，转移到高压磁力搅拌反应釜中，冲入氮气，放在已加热至240℃的锡浴锅上加热20min，反应完毕待水浴冷却后放出氮气，打开装置取出反应液，经水洗分离干燥后得到粗脂肪酸，水解率为89.2%。

Claims

1.一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：皂脚与醋酸溶液混合，转移到高压磁力搅拌反应釜中，冲入氮气，在一定温度、料液比、反应压力和反应时间条件下进行亚临界水解，其中：水解温度为180~280℃，料液比为0.2:1~2:1，水解时间为5~30min，水解压力为5~20MP。

2.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反应温度控制在200~280℃。

3.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反应温度控制在180~220℃。

4.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反应温度控制在200~250℃。

5.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述料液比控制在0.4:1~1:1。

6.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述料液比控制在1:1~2:1。

7.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述水解时间控制在15~25min。

8.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述水解时间控制在10~20min。

9.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反应压力控制在10~20MPa。

10.根据权利要求1所述的一种采用亚临界醋酸法水解皂脚提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反应压力控制在5~15MPa。