一種從生物柴油渣油中提取植物甾醇的方法
2023-04-26 05:35:41 1
專利名稱：一種從生物柴油渣油中提取植物甾醇的方法
技術領域：
本發明屬於植物留醇酯製備技術領域，具體涉及一種從生物柴油渣油中提取植物甾醇的方法。
背景技術：
植物留醇是植物細胞的重要組分，具有營養價值高、生理活性強等特點。植物甾醇可通過降低膽固醇減少心血管病的風險。植物留醇對人體具有較強的抗炎作用，具有能夠抑制人體對膽固醇的吸收、促進膽固醇的降解代謝、抑制膽固醇的生化合成等作用；用於預防治療冠狀動脈粥樣硬化類的心臟病，對治療潰瘍、皮膚鱗癌、宮頸癌等有明顯的療效；可促進傷口癒合，使肌肉增生、增強毛細血管循環；還可作為膽結石形成的阻止劑。植物甾醇對皮膚具有很高的滲透性，可以保持皮膚表面水份，促進皮膚新陳代謝、抑制皮膚炎症，可防日曬紅斑、皮膚老化，還有生發、養發之功效。植物留醇通常多以游離態或與高級脂肪酸形成酯的化合態存在。目前市場上的植物留醇主要是從大豆油、玉米油、菜籽油、棉油、葵油等精煉過程中的脫臭餾分中經萃取、冷析結晶而得。生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油月旨、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝製成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。近年來，受原油價格、環保壓力的影響，生物柴油產業受到廣泛重視。2011年世界生物柴油總產量約2050萬噸，其中歐盟佔51%，南美地區(巴西為主)佔24%，亞洲13%，中北美為11%，其他地區1%。我國2011年生物柴油的產能為230萬噸，產量約70萬噸。歐盟生物柴油80%的原料為雙低菜籽油(低硫甙、低芥酸)，美國、巴西主要是大豆，我國主要是以木本油料、廢棄油脂和微藻油脂為原料。生物柴油生產過程中會產生佔主產品約5% 10%的渣油，而這些渣油中含有2% 10%的植物留醇，受目前植物留醇提取工藝的影響，生物柴油渣油中的植物留醇一直未被重視和利用，造成了巨大的浪費。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術的不足，提供一種工藝簡單，操作性強，具有很好的產業化可行性的從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法。該方法採用生物柴油油渣為原料提取植物留醇，是對廢棄資源的回收利用，有重要的經濟價值和社會價值；該方法採用分子蒸餾法去除雜質，保證了留醇的含量，提取的植物留醇質量純度可達95%以上，比傳統結晶提純製備的植物留醇質量純度(80%)提高了 15個百分點，收率可達80%以上。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:一種從生物柴油渣油中提取植物甾醇的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟:步驟一、向反應釜中加入生物柴油渣油和甲醇鈉水溶液，在攪拌條件下加熱至65°C 75°C進行醇解反應；所述甲醇鈉水溶液的加入量為生物柴油渣油質量的60% 70% ；所述甲醇鈉水溶液中甲醇鈉的質量百分含量為10% 12% ；
步驟二、向步驟一中醇解反應後的反應釜中加入脂肪酸甲酯，在攪拌條件下升溫至65°C 75°C，然後向反應釜中加入濃硫酸，在攪拌條件下進行酯化反應；所述脂肪酸甲酯的加入量為生物柴油渣油質量的0.5 I倍，脂肪酸甲酯的酸值不大於5mgK0H/g ;所述濃硫酸的加入量為生物柴油渣油質量的10% 15%，濃硫酸的質量濃度不小於98%;步驟三、將步驟二中酯化反應後的物料用60°C 80°C的熱水洗滌至中性，然後趁熱過濾，得到濾液；步驟四、對步驟三中所述濾液進行四級分子蒸餾，四級分子蒸餾的溫度和真空度依次為:第一級分子蒸餾的溫度為150°C 170°C，真空度< 8000Pa，第二級分子蒸餾的溫度為175°C 185°C，真空度彡70Pa，第三級分子蒸餾的溫度為200°C 215°C，真空度(10Pa，第四級分子蒸餾的溫度為225°C 235°C，真空度<5Pa ;所述四級分子蒸餾的第一級分子蒸餾採用薄膜蒸發器，第二級分子蒸餾、第三級分子蒸餾和第四級分子蒸餾均採用短程蒸餾器；所述四級分子蒸餾的進料量為0.3L/m2加熱面積 0.4L/m2加熱面積，其中加熱面積是指四級分子蒸餾的總加熱面積；步驟五、將步驟四中第三級分子蒸餾的餾份和第四級分子蒸餾的餾份混合，向混合餾分中加入脂肪酸甲酯將混合餾分中留醇的質量百分含量稀釋至8% 12%，然後加熱稀釋後的混合餾分至留醇完全溶解，再冷析至5°C 10°C，壓濾，得到粗甾醇；步驟六、將步驟五中所述粗留醇用酒精洗滌後乾燥，得到精製植物甾醇。上述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，步驟一中所述醇解反應的反應時間為2h 5h。上述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，步驟二中所述酯化反應的反應時間為3h 5h。上述的一種從 生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，步驟二中所述濃硫酸的加入時間不少於40min。上述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，步驟六中所述洗滌的次數為三次，洗滌溫度為30°C 40°C，每次洗滌的時間均為IOmin 60min，每次洗滌的酒精用量均為粗甾醇質量的I 2倍。上述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，步驟六中所述乾燥的方式為真空乾燥，乾燥的溫度為60V 85°C。本發明與現有技術相比具有以下優點:1、本發明工藝簡單，操作性強，具有很好的產業化可行性，採用生物柴油油渣為原料提取植物留醇，是對廢棄資源的回收利用，有重要的經濟價值和社會價值。2、本發明採用分子蒸餾法去除雜質，保證了留醇的含量，提取的植物留醇質量純度可達95%以上，比傳統結晶提純製備的植物留醇質量純度(80%)提高了 15個百分點。3、採用本發明的方法對生物柴油油渣中的植物留醇進行提取，收率可達80%以上。下面通過實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
具體實施例方式實施例1
步驟一、向反應釜中加入生物柴油渣油和甲醇鈉水溶液，在攪拌條件下加熱至65°C進行醇解反應，反應時間為5h;所述甲醇鈉水溶液的加入量為生物柴油渣油質量的60% ;所述甲醇鈉水溶液中甲醇鈉的質量百分含量為12% ；步驟二、向步驟一中醇解反應後的反應釜中加入脂肪酸甲酯，在攪拌條件下升溫至65°C，然後向反應釜中緩慢加入濃硫酸，濃硫酸的加入時間為45min，在攪拌條件下進行酯化反應，反應時間為5h (不包括濃硫酸的加入時間)；所述脂肪酸甲酯的加入量為生物柴油渣油質量的0.5倍，脂肪酸甲酯的酸值為5mgK0H/g ;所述濃硫酸的加入量為生物柴油渣油質量的10%，濃硫酸的質量濃度為98% ；步驟三、將步驟二中酯化反應後的物料用60°C的熱水洗滌至中性，然後趁熱過濾，得到濾液；步驟四、對步驟三中所述濾液進行四級分子蒸餾，四級分子蒸餾的溫度和真空度依次為:第一級分子蒸餾的溫度為150°C，真空度為5000Pa，第二級分子蒸餾的溫度為175°C，真空度為30Pa，第三級分子蒸餾的溫度為200°C，真空度為4Pa，第四級分子蒸餾的溫度為225°C，真空度為2Pa ;所述四級分子蒸餾的第一級分子蒸餾採用薄膜蒸發器，第二級分子蒸餾、第三級分子蒸餾和第四級分子蒸餾均採用短程蒸餾器；所述四級分子蒸餾的進料量為0.3L/m2加熱面積，其中加熱面積是指四級分子蒸餾的總加熱面積；步驟五、將步驟四中第三級分子蒸餾的餾份和第四級分子蒸餾的餾份混合，向混合餾分中加入脂肪酸甲酯將混合餾分中留醇的質量百分含量稀釋至8%，然後加熱稀釋後的混合餾分至留醇完全溶解，再冷析至5°C，壓濾，得到粗甾醇；步驟六、將步驟五中所述粗留醇用酒精洗滌後乾燥，得到精製植物留醇；所述洗滌的次數為三次，洗滌溫度 為30°C，每次洗滌的時間均為30min，每次洗滌的酒精用量均為粗甾醇質量的I倍；所述乾燥的方式為真空乾燥，乾燥的溫度為60°C。本實施例採用生物柴油油渣為原料提取植物甾醇，工藝簡單，操作性強，具有很好的產業化可行性，該工藝路線是對廢棄資源的回收利用，有重要的經濟價值和社會價值。本實施例製備的植物留醇質量純度達95%，收率達80%。實施例2步驟一、向反應釜中加入生物柴油渣油和甲醇鈉水溶液，在攪拌條件下加熱至75°C進行醇解反應，反應時間為2h;所述甲醇鈉水溶液的加入量為生物柴油渣油質量的70% ;所述甲醇鈉水溶液中甲醇鈉的質量百分含量為10% ；步驟二、向步驟一中醇解反應後的反應釜中加入脂肪酸甲酯，在攪拌條件下升溫至70°C，然後向反應釜中緩慢加入濃硫酸，濃硫酸的加入時間為50min，在攪拌條件下進行酯化反應，反應時間為4h (不包括濃硫酸的加入時間)；所述脂肪酸甲酯的加入量為生物柴油渣油質量的I倍，脂肪酸甲酯的酸值為4mgK0H/g ;所述濃硫酸的加入量為生物柴油渣油質量的15%，濃硫酸的質量濃度為98.3% ；步驟三、將步驟二中酯化反應後的物料用80°C的熱水洗滌至中性，然後趁熱過濾，得到濾液；步驟四、對步驟三中所述濾液進行四級分子蒸餾，四級分子蒸餾的溫度和真空度依次為:第一級分子蒸餾的溫度為170°C，真空度為8000Pa，第二級分子蒸餾的溫度為185°C，真空度為70Pa，第三級分子蒸餾的溫度為215°C，真空度為10Pa，第四級分子蒸餾的溫度為235°C，真空度為5Pa ;所述四級分子蒸餾的第一級分子蒸餾採用薄膜蒸發器，第二級分子蒸餾、第三級分子蒸餾和第四級分子蒸餾均採用短程蒸餾器；所述四級分子蒸餾的進料量為0.4L/m2加熱面積，其中加熱面積是指四級分子蒸餾的總加熱面積；步驟五、將步驟四中第三級分子蒸餾的餾份和第四級分子蒸餾的餾份混合，向混合餾分中加入脂肪酸甲酯將混合餾分中留醇的質量百分含量稀釋至12%，然後加熱稀釋後的混合餾分至留醇完全溶解，再冷析至10°C，壓濾，得到粗甾醇；步驟六、將步驟五中所述粗留醇用酒精洗滌後乾燥，得到精製植物留醇；所述洗滌的次數為三次，洗滌溫度為40°C，每次洗滌的時間均為lOmin，每次洗滌的酒精用量均為粗甾醇質量的2倍；所述乾燥的方式為真空乾燥，乾燥的溫度為85°C。本實施例採用生物柴油油渣為原料提取植物甾醇，工藝簡單，操作性強，具有很好的產業化可行性，該工藝路線是對廢棄資源的回收利用，有重要的經濟價值和社會價值。本實施例製備的植物留醇質量純度達98%，收率達82%。實施例3步驟一、向反應釜中加入生物柴油渣油和甲醇鈉水溶液，在攪拌條件下加熱至70°C進行醇解反應，反應時間為3h;所述甲醇鈉水溶液的加入量為生物柴油渣油質量的65% ;所述甲醇鈉水溶液中甲醇鈉的質量百分含量為11% ；步驟二、向步驟一中醇解反應後的反應釜中加入脂肪酸甲酯，在攪拌條件下升溫至75°C，然後向反應釜中緩慢加入濃硫酸，濃硫酸的加入時間為40min，在攪拌條件下進行酯化反應，反應時間為3h (不包括濃硫酸的加入時間)；所述脂肪酸甲酯的加入量為生物柴油渣油質量的0.8倍，脂肪酸甲酯的酸值為3mgK0H/g ;所述濃硫酸的加入量為生物柴油渣油質量的12%，濃硫酸的質量濃度為98.27% ；步驟三、將步驟二中酯化反應後的物料用70°C的熱水洗滌至中性，然後趁熱過濾，得到濾液；步驟四、對步驟三中所述濾液進行四級分子蒸餾，四級分子蒸餾的溫度和真空度依次為:第一級分子蒸餾的溫度為160°C，真空度為7000Pa，第二級分子蒸餾的溫度為180°C，真空度為50Pa，第三級分子蒸餾的溫度為210°C，真空度為5Pa，第四級分子蒸餾的溫度為230°C，真空度為IPa;所述四級分子蒸餾的第一級分子蒸餾採用薄膜蒸發器，第二級分子蒸餾、第三級分子蒸餾和第四級分子蒸餾均採用短程蒸餾器；所述四級分子蒸餾的進料量為0.35L/m2加熱面積，其中加熱面積是指四級分子蒸餾的總加熱面積；步驟五、將步驟四中第三級分子蒸餾的餾份和第四級分子蒸餾的餾份混合，向混合餾分中加入脂肪酸甲酯將混合餾分中留醇的質量百分含量稀釋至10%，然後加熱稀釋後的混合餾分至留醇完全溶解，再冷析至8°c，壓濾，得到粗甾醇；步驟六、將步驟五中所述粗留醇用酒精洗滌後乾燥，得到精製植物留醇；所述洗滌的次數為三次，洗滌溫度為35°C，每次洗滌的時間均為60min，每次洗滌的酒精用量均為粗甾醇質量的1.5倍；所述乾燥的方式為真空乾燥，乾燥的溫度為70°C。本實施例採用生物柴油油渣為原料提取植物甾醇，工藝簡單，操作性強，具有很好的產業化可行性，該工藝路線是對廢棄資源的回收利用，有重要的經濟價值和社會價值。本實施例製備的植物留醇質量純度達97%，收率達85%。以上所述， 僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何限制，凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍 內。
權利要求
1.一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟: 步驟一、向反應釜中加入生物柴油渣油和甲醇鈉水溶液，在攪拌條件下加熱至65°c 75°C進行醇解反應；所述甲醇鈉水溶液的加入量為生物柴油渣油質量的60% 70% ;所述甲醇鈉水溶液中甲醇鈉的質量百分含量為10% 12% ； 步驟二、向步驟一中醇解反應後的反應釜中加入脂肪酸甲酯，在攪拌條件下升溫至65°C 75°C，然後向反應釜中加入濃硫酸，在攪拌條件下進行酯化反應；所述脂肪酸甲酯的加入量為生物柴油渣油質量的0.5 I倍，脂肪酸甲酯的酸值不大於5mgKOH/g ;所述濃硫酸的加入量為生物柴油渣油質量的10% 15%，濃硫酸的質量濃度不小於98% ； 步驟三、將步驟二中酯化反應後的物料用60°C 80°C的熱水洗滌至中性，然後趁熱過濾，得到濾液； 步驟四、對步驟三中所述濾液進行四級分子蒸餾，四級分子蒸餾的溫度和真空度依次為:第一級分子蒸餾的溫度為150°C 170°C，真空度< 8000Pa，第二級分子蒸餾的溫度為175°C 185°C，真空度彡70Pa,第三級分子蒸餾的溫度為200°C 215°C，真空度彡IOPa,第四級分子蒸餾的溫度為225°C 235°C，真空度< 5Pa ;所述四級分子蒸餾的第一級分子蒸餾採用薄膜蒸發器，第二級分子蒸餾、第三級分子蒸餾和第四級分子蒸餾均採用短程蒸餾器；所述四級分子蒸餾的進料量為0.3L/m2加熱面積 0.4L/m2加熱面積，其中加熱面積是指四級分子蒸餾的總加熱面積； 步驟五、將步驟四中第三級分子蒸餾的餾份和第四級分子蒸餾的餾份混合，向混合餾分中加入脂肪酸甲酯將混合餾分中留醇的質量百分含量稀釋至8% 12%，然後加熱稀釋後的混合餾分至留醇完全溶解，再冷析至5°C 10°C，壓濾，得到粗甾醇； 步驟六、將步驟五中所述粗留醇用 酒精洗滌後乾燥，得到精製植物甾醇。
2.根據權利要求1所述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，其特徵在於，步驟一中所述醇解反應的反應時間為2h 5h。
3.根據權利要求1所述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，其特徵在於，步驟二中所述酯化反應的反應時間為3h 5h。
4.根據權利要求1所述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，其特徵在於，步驟二中所述濃硫酸的加入時間不少於40min。
5.根據權利要求1所述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，其特徵在於，步驟六中所述洗滌的次數為三次，洗滌溫度為30°C 40°C，每次洗滌的時間均為IOmin 60min，每次洗滌的酒精用量均為粗留醇質量的I 2倍。
6.根據權利要求1所述的一種從生物柴油渣油中提取植物留醇的方法，其特徵在於，步驟六中所述乾燥的方式為真空乾燥，乾燥的溫度為60°C 85°C。
全文摘要
本發明公開了一種從生物柴油渣油中提取植物甾醇的方法，該方法為一、向反應釜中加入生物柴油渣油和甲醇鈉水溶液進行醇解反應；二、向醇解反應後的反應釜中加入脂肪酸甲酯和濃硫酸進行酯化反應；三、將酯化反應後的物料用60℃～80℃的熱水洗滌至中性，然後趁熱過濾，得到濾液；四、對濾液進行四級分子蒸餾；五、將四級分子蒸餾的第三級蒸餾餾份和第四級蒸餾餾份混合，向混合餾分中加入脂肪酸甲酯，然後加熱至甾醇完全溶解，再冷析，壓濾，得到粗甾醇；六、將粗甾醇用酒精洗滌後乾燥，得到精製植物甾醇。本發明採用分子蒸餾法去除雜質，保證了甾醇的含量，提取的植物甾醇質量純度可達95%以上，收率可達80%以上。
文檔編號C07J9/00GK103214537SQ201310132738
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月16日 優先權日2013年4月16日
發明者餘竹煥 申請人:西安科技大學