CN106281723A - 一种高酸价牡丹籽油乙酯化工艺 - Google Patents

一种高酸价牡丹籽油乙酯化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及劣质油脂的利用技术领域。具体涉及一种高酸价牡丹籽油的乙酯化技术，高酸价牡丹籽油在一定温度和催化作用下与水蒸气发生水解反应，生成脂肪酸和甘油，分离出其中的脂肪酸，该脂肪酸在一定温度和硫酸作催化剂作用下与无水乙醇发生乙酯化反应，生成脂肪酸乙酯，即粗粗脂肪酸乙酯，将所得粗脂肪酸乙酯进行分子蒸馏。得到精制的脂肪酸乙酯。本发明的有益效果在于，将高酸价的甚至废弃牡丹籽油转化为高附加值的脂肪酸乙酯。利用该工艺，经济环保，废物少，易实现工业化生产。该工艺不仅适用于处理高酸价牡丹籽油，同样适用于处理其它高酸价植物油脂。

Description

一种高酸价牡丹籽油乙酯化工艺
技术领域
本发明涉劣质油脂开发利用领域，具体涉及一种高酸价牡丹籽油乙酯化工艺。
背景技术
牡丹籽油属于珍贵的木本油脂，含有丰富的营养成分，不饱和脂肪酸含量超过90%，其中α-亚麻酸含量超过38%，另外还含有丰富的甾醇、VE等营养成分，属于珍贵高档健康油脂。
由于牡丹种植区域分布广，有些区域收获季节阴雨天气多发摘的牡丹籽不能及时晾晒或晒后因储存不当，均会造成坏籽和霉变籽，这些霉变籽提取出的牡丹籽毛油往往颜色较深、酸价和过氧化值等指标严重超标，采用常规精炼技术精炼这样的高酸价毛油，炼耗高、污染严重，成品油收率低，企业也不收购收购这样的牡丹籽，但握在农户手里又白白废弃；另外，牡丹籽油生产企业由于牡丹籽油储存条件不当或超出保质期时间过长也会造成其酸价过高，为保证农民增收和企业产生的高酸价牡丹籽油的有效利用，开发研究了高酸价牡丹籽油乙酯化工艺。通过本工艺可将颜色深的高酸价牡丹籽油转变为脂肪酸乙酯产品，本产品具有良好的渗透性，可作为高档护肤品的优良基质油或开发成保健食品胶囊。该工艺技术不仅可将高酸价牡丹籽油转化为高附加值的乙酯化产品，同样适用于其它高酸价植物油脂的乙酯化转化。
CN104928020A公开了一种亚临界提取牡丹籽油的生产方法，将牡丹籽去皮粉碎后进行亚临界萃取，萃取温度在40～45℃，压力为0.3～0.7Mpa，浸泡萃取时间为120～150min；浸泡萃取的同时进行超声处理，每次处理1～7min，间歇2～10分钟，启动超声设备后，每隔10分钟正反各搅拌1/6周，如此反复循环；萃取完成后，关闭超声，分离固、液相，将液相混合液输送进入暂存罐；固相废渣中添加溶剂重复上述浸泡萃取、超声以及分离固、液相步骤，重复萃取3～6次，每次浸泡萃取的时间为30～60min；暂存罐内的液相混合液经两级解析回收溶剂，二级解析釜提取液输送至离心机中进行两次离心，离心速度以6700r/min，离心时间为10～20min，离心后打开真空泵，将上清液压入储存罐中，得到牡丹籽毛油；该毛油再经常规精炼，得成品油。此工艺仅涉及牡丹籽油的亚临界提取方法以及毛油常规精炼，但该工艺繁琐，萃取时间长，未涉及高酸价牡丹籽油的转化利用技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高酸价牡丹籽油乙酯化工艺。通过该工艺将酸价高、颜色深等理化指标不合格或严重超标甚至无利用价值的劣质牡丹籽油转变为脂肪酸乙酯。
高酸价牡丹籽油酸水解转化成脂肪酸，所得脂肪酸在硫酸作催化剂条件下与乙醇进行乙酯化反应生成脂肪酸乙酯，此为粗脂肪酸乙酯，将所得粗脂肪酸乙酯进行分子蒸馏得到精制的脂肪酸乙酯产品。一种高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，具体步骤为（1）高酸价牡丹籽油酸水解、（2）脂肪酸乙酯化、（3）粗脂肪酸乙酯减压脱水、（4）精制脂肪酸乙酯。
所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，具体步骤为：采用水蒸气酸水解法将高酸价牡丹籽油中的油脂进一步彻底水解为脂肪酸，再将水解后的脂肪酸在酸性条件下进行乙酯化得到粗脂肪酸乙酯，所得粗脂肪酸乙酯进入短程分子蒸馏得到精制脂肪酸乙酯产品。
所述的步骤（1）高酸价牡丹籽油酸水解：将高酸价牡丹籽油打入反应釜，加热至90~100℃，在搅拌下加入高酸价牡丹籽油重量的2~3%的浓硫酸作催化剂，从反应釜底部通入直接水蒸气，高酸价牡丹籽油迅速发生水解反应，反应过程中，每隔2h测定反应体系中油脂的酸价，直到酸价≥190mgKOH/g,水解反应结束，在搅拌下通过计量罐加入油重10%~20%的85~90℃热水洗涤杂质（洗涤热水10分钟内加完），继续搅拌20min,静置2h,放出底部的水，再取样测酸价，记下酸价值，得到粗脂肪酸。
所述的步骤（2）脂肪酸乙酯化：将步骤（1）所得脂肪酸用硫酸调节其PH在1.5~2.5范围，用计量罐流加脂肪酸重量15%~25%的无水乙醇，反应过程中根据蒸出生成的水夹带的乙醇量补足乙醇，反应过程中控制温度90~120℃，反应后期每隔2h取样测定反应液酸价，直至酸价≤5KOHmg/g即可停止反应。静置分层，从底部放出下层的水醇相得到粗脂肪酸乙酯。
所述的步骤（3）粗脂肪酸乙酯减压脱水：将步骤（2）粗品脂肪酸乙酯投入减压蒸发容器脱除残余水醇，真空度-0.08~0.1MPa,温度70~100℃。
所述的步骤（4）精制脂肪酸乙酯：将步骤（3）中脱水醇后的粗品脂肪酸乙酯再经短程分子蒸馏，真空度1~10Pa,蒸馏温度：140~180℃，放料速度100~200ml/min,刮膜转速200~400r/min；收集的淡黄色蒸出物即为精制脂肪酸乙酯。
所述的高酸价牡丹籽油：主要指利用霉变籽、坏籽等严重超标原料提取的牡丹籽油或运输储存不当等因素造成理化指标严重超标的不能食用的牡丹籽油，其经验酸价值10~100 mgKOH/g；
所述的高酸价牡丹籽油酸水解所加入的浓硫酸需稀释为浓度为30%~50%；
所述的脂肪酸乙酯化所加入的乙醇为无水乙醇；所加入的硫酸需用无水乙醇稀释至浓度为10%~30%。
采用本发明的有益效果，将各种原因造成的含游离脂肪酸高、颜色深等理化指标超标的无食用价值的高酸价牡丹籽油转化为高附加值的脂肪酸乙酯。与现有技术CN104928020A公开的的一种亚临界提取牡丹籽油的生产方法相比较，具有巨大的优越性：本工艺技术通过水解、乙酯化反应，将高酸价牡丹籽油特别是理化指标严重超标的无食用价值的劣质牡丹籽油完全转化为优质脂肪酸乙酯，一般收率在85~90%，且废水废渣产生量少，每吨高酸价牡丹籽油产生300kg废渣废水；而CN104928020A公开常规精炼技术，对于酸价高的牡丹籽油造成的炼耗高，其炼耗高低取决于油脂的酸价，一般经验数据是每个酸价增加两个炼耗即降低成品油收率2个百分点，但实际上当油脂酸价高于20KOHmg/g以上时，精炼收率会大大低于该经验值，以至于失去精炼价值；但通过本技术方案，将原酸价高的劣质牡丹籽油彻底转化为新产品脂肪酸乙酯，增加了高酸价牡丹籽油的附加值，也有利于环保；本方案通过乙酯化和分子蒸馏技术最终得到各项指标均达标的优质脂肪酸乙酯，其色泽淡黄、纯度为99.85%，经气相-质谱分析其中重要成分ɑ-亚麻酸乙酯含量达到42.0%，符合牡丹籽油行业标准ɑ-亚麻酸≥38.0%，该技术方案为劣质高酸价牡丹籽油的开发利用开辟了新途径。
具体实施方式
本发明的工艺流程以及结合具体实例说明的实施方式：
具体步骤：将加热至90~100℃的高酸价牡丹籽油在搅拌下加入硫酸（调节PH1.5~2.5）作催化剂，同时在反应釜底部通入水蒸气，每隔2h从取样口取样（取样前停蒸气、停搅拌、静置十分钟），测定反应体系中油脂的酸价，直到酸价≥190mgKOH/g,关闭蒸气，通过计量罐加入油重10%~20%的85~90℃热水（10分钟内加完）洗涤杂质，继续搅拌20min,静置2h,放出底部的水，再取样测酸价，记下酸价数值，得到粗脂肪酸液体。乙酯化反应：先用硫酸（用乙醇稀释浓度为10%~25%）调节脂肪酸液体的PH在1.5~2.5范围，用计量罐流加占脂肪酸重量15%~25%的无水乙醇，反应过程中根据蒸出生成的水夹带的乙醇量补足乙醇，反应过程中控制温度90~120℃，反应后期每隔2h取样测定反应液酸价，直至酸价≤5KOHmg/g即可停止反应。静置分层，从底部放出下层的水醇相即得粗脂肪酸乙酯。将所得粗脂肪酸乙酯先进行减压（真空度-0.08~0.1MPa,温度70~100℃）脱水，再进行短程分子蒸馏，设置各参数，真空度1~10Pa,蒸馏温度：140~180℃，放料速度100~200ml/min,刮膜转速200~400r/min；分子蒸馏的馏出物即是脂肪酸乙酯成品。
实施例1:
将测得酸价为9.80KOHmg/g的100kg高酸价牡丹籽油抽入反应釜中，加热至90℃，在搅拌下加入30%硫酸作催化剂（调节PH为2），同时在反应釜底部通入水蒸气，牡丹籽油在酸催化作用下与水蒸气的水分子充分接触，迅速发生水解反应，反应过程中，每2h从取样口取样（取样前停搅拌、停蒸气、静置十分钟），测定反应液油脂的酸价为190mgKOH/g，此时停止水解反应；在搅拌下，通过计量罐加入油重10%的85℃热水洗涤杂质，该热水10分钟内加完，继续搅拌20min,静置2h,放出底部的水，即得粗脂肪酸乙酯，再取样测其酸价，记下粗脂肪酸的酸价数值，进行下步乙酯化反应。用硫酸（所用硫酸用乙醇稀释至10%）调节所得粗脂肪酸的PH在1.5范围，用计量罐流加无水乙醇20kg，反应过程中补充乙醇12kg，整个过程中控制温度90℃，反应后期定时取样测定反应液酸价，直至测得酸价为4 KOHmg/g，停止乙酯化反应。静置分层，从底部放出下层的水醇相即得粗脂肪酸乙酯。所得粗脂肪酸乙酯减压蒸发脱水，真空度-0.1MPa温度70℃，脱水后的粗脂肪酸乙酯转入分子蒸馏装置，设定真空度1Pa,蒸馏温度140℃，放料速度100ml/min,刮膜转速200r/min；收集馏出物即得淡黄色透明液体脂肪酸乙酯精品。
实施例2:
将测得酸价为52.6KOHmg/g的100kg高酸价牡丹籽油抽入反应釜中，加热至90℃，在搅拌下加入30%硫酸作催化剂（调节PH为3），同时在反应釜底部通入水蒸气，牡丹籽油在酸催化作用下与水蒸气的水分子充分接触，迅速发生水解反应，反应过程中，每隔2h从取样口取样（取样前停搅拌、停蒸气、静置十分钟），测定反应液油脂的酸价为192mgKOH/g，此时停止水解反应；在搅拌下，通过计量罐加入油重15%左右的88℃热水洗涤杂质，该热水10分钟内加完，继续搅拌20min,静置2h,放出底部的水，即得粗脂肪酸乙酯，再取样测其酸价，记下粗脂肪酸的酸价数值，进行下步乙酯化反应。用硫酸（所用硫酸用乙醇稀释至20%）调节所得粗脂肪酸的PH为2.0，用计量罐流加无水乙醇20kg，反应过程中补充乙醇15kg，整个过程中控制温度105℃，反应后期定时取样测定反应液酸价，直至测得酸价为4.5KOHmg/g，停止乙酯化反应。静置分层，从底部放出下层的水醇相即得粗脂肪酸乙酯。所得粗脂肪酸乙酯减压蒸发脱水，真空度-0.09MPa温度85℃，脱水后的粗脂肪酸乙酯转入分子蒸馏装置，设定真空度5Pa,蒸馏温度160℃，放料速度150ml/min,刮膜转速300r/min；收集馏出物即得淡黄色透明液体脂肪酸乙酯精品。
实施例3:
将测得酸价为100.5KOHmg/g的100kg高酸价牡丹籽油抽入反应釜中，加热至90℃，在搅拌下加入30%硫酸作催化剂（调节PH为4），同时在反应釜底部通入水蒸气，牡丹籽油在酸催化作用下与水蒸气的水分子充分接触，迅速发生水解反应，反应过程中，每隔2h从取样口取样（取样前停搅拌、停蒸气、静置十分钟），测定反应液油脂的酸价为195mgKOH/g，此时停止水解反应；在搅拌下，通过计量罐加入油重20%左右的90℃热水洗涤杂质，该热水10分钟内加完，继续搅拌20min,静置2h,放出底部的水，即得粗脂肪酸乙酯，再取样测其酸价，记下粗脂肪酸的酸价数值，进行下步乙酯化反应。用硫酸（所用硫酸用乙醇稀释至30%）调节所得粗脂肪酸的PH为2.5，用计量罐流加无水乙醇20kg，反应过程中补充乙醇5kg，整个过程中控制温度120℃，反应后期定时取样测定反应液酸价，直至测得酸价为5.0KOHmg/g，停止乙酯化反应。静置分层，从底部放出下层的水醇相即得粗脂肪酸乙酯。所得粗脂肪酸乙酯减压蒸发脱水，真空度-0.08MPa温度100℃，脱水后的粗脂肪酸乙酯转入分子蒸馏装置，设定真空度10Pa,蒸馏温度180℃，放料速度200ml/min,刮膜转速400r/min；收集馏出物即得淡黄色透明液体脂肪酸乙酯精品。

Claims (9)

1.一种高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：具体步骤为（1）高酸价牡丹籽油酸水解、（2）脂肪酸乙酯化、（3）粗脂肪酸乙酯减压脱水、（4）精制脂肪酸乙酯。
2.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：具体步骤为：采用水蒸气酸水解法将高酸价牡丹籽油中的油脂进一步彻底水解为脂肪酸，再将水解后的脂肪酸在酸性条件下进行乙酯化得到粗脂肪酸乙酯，所得粗脂肪酸乙酯进入短程分子蒸馏得到精制脂肪酸乙酯产品。
3.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：所述的步骤（1）高酸价牡丹籽油酸水解：将高酸价牡丹籽油打入反应釜，加热至90~100℃，在搅拌下加入高酸价牡丹籽油重量的2~3%的浓硫酸作催化剂，从反应釜底部通入直接水蒸气，高酸价牡丹籽油迅速发生水解反应，反应过程中，每隔2h测定反应体系中油脂的酸价，直到酸价≥190mgKOH/g,水解反应结束，在搅拌下通过计量罐加入油重10%~20%的85~90℃热水洗涤杂质（洗涤热水10分钟内加完），继续搅拌20min,静置2h,放出底部的水，再取样测酸价，记下酸价值，得到粗脂肪酸。
4.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：所述的步骤（2）脂肪酸乙酯化：将步骤（1）所得脂肪酸用硫酸调节其PH在1.5~2.5范围，用计量罐流加脂肪酸重量15%~25%的无水乙醇，反应过程中根据蒸出生成的水夹带的乙醇量补足乙醇，反应过程中控制温度90~120℃，反应后期每隔2h取样测定反应液酸价，直至酸价≤5KOHmg/g即可停止反应；静置分层，从底部放出下层的水醇相得到粗脂肪酸乙酯。
5.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：所述的步骤（3）粗脂肪酸乙酯减压脱水：将步骤（2）粗品脂肪酸乙酯投入减压蒸发容器脱除残余水醇，真空度-0.08~0.1MPa,温度70~100℃。
6.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：所述的步骤（4）精制脂肪酸乙酯：将步骤（3）中脱水醇后的粗品脂肪酸乙酯再经短程分子蒸馏，真空度1~10Pa,蒸馏温度：140~180℃，放料速度100~200ml/min,刮膜转速200~400r/min；收集的淡黄色蒸出物即为精制脂肪酸乙酯。
7.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：所述的高酸价牡丹籽油：主要指利用霉变籽、坏籽等严重超标原料提取的牡丹籽油或运输储存不当等因素造成理化指标严重超标的不能食用的牡丹籽油，其经验酸价值10~100 mgKOH/g。
8.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：所述的高酸价牡丹籽油酸水解所加入的浓硫酸需稀释为浓度为30%~50%。
9.如权利要求1所述的高酸价牡丹籽油乙酯化工艺，其特征在于：所述的脂肪酸乙酯化所加入的乙醇为无水乙醇；所加入的硫酸需用无水乙醇稀释至浓度为10%~30%。
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