專利名稱：一種從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝的制作方法
一種從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于油脂加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是屬于一種從棉籽油中同時提取磷脂、 棉酚和色素的工藝。
背景技術(shù)：
棉籽油是以棉籽為原料，經(jīng)壓榨或浸出得到的植物油，是棉花生產(chǎn)的副產(chǎn)物，我國的大宗植物油品種之一。由于棉籽毛油中含有可導(dǎo)致男性不育的毒素棉酚，因此必須經(jīng)過精煉，將棉酚徹底脫除后，才可供食用。
現(xiàn)行的棉籽油精煉工藝是以棉籽毛油為原料，經(jīng)堿煉、脫色、脫臭等，得到精煉棉籽油。其中的堿煉即加堿水，破壞棉籽毛油中的棉酚，中和棉籽毛油中的游離脂肪酸，使其生成脂肪酸鈉，以皂腳的形式連同毛油中的磷脂一道沉淀出來的過程。所形成的沉淀被稱為皂腳。棉油皂腳非常難以進(jìn)一步進(jìn)行處理和利用，必須添加硫酸，用酸煮的方法將其還原為游離脂肪酸，才能加以利用。這個過程中會產(chǎn)生大量的高含鹽高COD廢水，對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞和污染。事實上，將皂腳加工成酸化油過程中產(chǎn)生的廢水已經(jīng)成為我國油脂加工行業(yè)中最大的污染源之一，每年排放的廢水以千萬噸計。
其中的脫色即用向堿煉后的棉籽油中添加活性白土，將色素吸附在活性白土上的過程。脫色過程中會形成的含色素白土被稱為脫色廢土。脫色廢土為固體廢棄物，如處理不當(dāng)極易腐敗變成，對環(huán)境造成污染。發(fā)明內(nèi)容
本專利涉及一種環(huán)境友好的，以溶劑萃取的方式進(jìn)行的，相對廉價的，高效率的， 棉籽油精煉新工藝。更為獨特的是，它涉及一種經(jīng)過改進(jìn)的工藝，這種工藝以甲醇(或乙醇)水溶液為棉酚、棉籽磷脂和色素的提取溶劑，用溶劑萃取法替代現(xiàn)行棉籽油精煉工藝中的堿煉和脫色，脫除棉籽毛油中所含的棉酚，同時達(dá)到脫膠和脫色的目的，在確保精煉棉籽油品質(zhì)，尤其是安全性，達(dá)標(biāo)的前提下同步實現(xiàn)其他組分作為副產(chǎn)物的回收以及溶劑的循環(huán)回用，聯(lián)產(chǎn)高純度的棉酚、磷脂和色素，而不再產(chǎn)生皂腳和脫色廢土。按照本專利進(jìn)行操作，與此前的傳統(tǒng)方法相比，能夠在不降低精煉棉籽油品質(zhì)的前提下，使精煉棉籽油的得率提聞2-3%,且可聞品質(zhì)聞廣率的獲得棉酌■、憐脂和色素等廣品，使生廣成本大幅度降低， 同時，從源頭上消除酸化油生產(chǎn)廢水和脫色廢土等污染源，這種改進(jìn)對于棉籽這一在國計民生中的地位舉足輕重的大宗油料作物資源的綜合利用而言是至關(guān)重要的。
本發(fā)明的最重要的目的之一，就是要實現(xiàn)棉籽油精煉的連續(xù)化、清潔化、環(huán)境友好化生產(chǎn)，從源頭上解決棉籽油加工行業(yè)的環(huán)境污染問題。
作為一個順帶的結(jié)果，本發(fā)明的另一個目的，是要獲得高純度高品質(zhì)的藥用原料棉酚，降低生產(chǎn)成本，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
具體來說，首先，我們發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)濃度的甲醇(或乙醇)水溶液在適當(dāng)?shù)臏囟认驴梢愿旌嫌?棉籽毛油分層，且棉酚和磷脂等極性成分在醇相中的溶解度大大高于其在混合油/大豆毛油中的溶解度。由此奠定了溶劑萃取法替代堿煉法的棉籽油脫毒脫膠精煉工藝的基礎(chǔ)。
其次，我們發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)濃度的甲醇(或乙醇)水溶液為洗脫劑，采用模擬移動床色譜分離系統(tǒng)，可以有效地將醇相中的棉酚跟磷脂等其他成分徹底分離，得到不含任何其他組分的純度極高的棉酚。由此奠定了以甲醇(或乙醇)為洗脫劑的棉酚分離純化工藝的基礎(chǔ)。
我們發(fā)現(xiàn)，適用的棉籽毛油可以是棉籽浸出后所得到的混合油，可以是混合油脫除溶劑后所得到的棉籽毛油，也可以是棉籽壓榨所得到的壓榨棉籽油。適宜的低碳醇可以是甲醇，也可以是乙醇，或是其濃度為30% 100% (w/w)的水溶液。混合物的制備應(yīng)當(dāng)在30 78°C，最好是45 68°C，0. 01 I. OMPa,的條件下進(jìn)行。混合物的靜置分層應(yīng)當(dāng)在-20 60°C，最好是O 20°C，0. 01 I. OMPa，的條件下進(jìn)行。脫溶處理應(yīng)當(dāng)在30 180°C，最好是50 125°C，0. 01 I. OMPa,的條件下進(jìn)行。脫溶處理所用熱載體可以是間接蒸汽、直接蒸汽或熱氮氣。模擬移動床色譜分離系統(tǒng)所使用的洗脫劑可以是二氯甲烷、三氯甲烷、異丙醚、乙醚、丙酮、甲基叔丁基醚、甲醇、乙醇、水、甲苯以及由它們中的兩種或兩種以上按任意比例所組成的混合溶劑。所使用的吸附劑可以是活性炭、硅膠、變性硅膠、活性氧化鋁、聚丙烯酰胺、離子交換樹脂或其他任何能夠與特定洗脫劑配合將上層中的磷脂酰膽堿與其余組分加以分離的吸附材料。模擬移動床色譜分離應(yīng)當(dāng)在溫度為O 100°C，最好是10 60°C，壓力為O. I 3. 5MPa的條件下進(jìn)行。
本發(fā)明中所提及的所有重要參數(shù)全部最優(yōu)化后成品精煉棉籽油的收率可在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上提高2-3%。所得棉酚產(chǎn)品的純度可達(dá)98%以上，磷脂產(chǎn)品的純度可達(dá)到 80%以上。
具體實施方式
下面的實例將具體說明本發(fā)明的操作方法，但不能作為對本發(fā)明的限定。
實例一
將IOOOml含油量為33%的棉籽浸出混合油用300ml濃度為85% (v/v)的乙醇水溶液在60°C下攪拌混合30min，得到棉籽毛油與乙醇的混合物?；旌衔镏?°C下靜置分層 3h，然后在4°C下用分液漏斗分液，收集下層乙醇相。上層己烷相再用濃度為85% (v/v)溫度為4°C的乙醇水溶液重復(fù)萃取2次(每次300ml)。合并乙醇相。己烷相脫除回收己烷， 得到達(dá)到國家二級棉籽油標(biāo)準(zhǔn)的棉籽油292g。
乙醇相置以硅膠為吸附劑，以無水乙醇和85% (v/v)乙醇水溶液為梯度洗脫劑構(gòu)成的模擬移動床色譜分離系統(tǒng)中分離，洗脫梯度為無水乙醇85% (v/v)乙醇=10 I I 9，得到含棉酚的組分和含磷脂等其余成分的組分。含棉酚的組分置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上回收脫除洗脫劑，然后冷凍干燥，得到高純度棉酚。含磷脂的組分置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上回收脫除洗脫劑，然后置真空烘箱中60°C，IkPa下干燥14h，得到5. Ig色澤為類白色，含量為83%的粉末磷脂。
棉酚經(jīng)高效液相檢驗，產(chǎn)品純度達(dá)到了 98% (光譜純)。
回收得到的己烷、乙醇等溶劑經(jīng)精制后循環(huán)使用。
實例二
將IOOOml棉籽毛油用IOOOml濃度為70% (v/v)的甲醇水溶液在60°C下攪拌混合30min，得到棉籽毛油與甲醇的混合物?；旌衔镏?°C下靜置分層3h，.然后在0°C下用分液漏斗分液，收集上層甲醇相。下層油相再用濃度為70% (v/v)溫度為0°C的甲醇水溶液重復(fù)萃取3次。合并甲醇相。油相脫除回收其中溶解的少量甲醇，得到達(dá)到國家二級棉籽油標(biāo)準(zhǔn)的棉籽油980g。
甲醇相置以聚丙烯酰胺為吸附劑，以70% (v/v)甲醇水溶液為洗脫劑構(gòu)成的模擬移動床色譜分離系統(tǒng)中分離，得到含棉酚的組分和含磷脂等其余成分的組分。含棉酚的組分置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上回收脫除洗脫劑，然后冷凍干燥，得到高純度棉酚。含磷脂的組分置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上回收脫除洗脫劑，然后置真空烘箱中60°C，IkPa下干燥14h，得到17. 5g色澤為類白色，含量為89%的粉末磷脂。
棉酚經(jīng)高效液相檢驗，產(chǎn)品純度達(dá)到了 98% (光譜純)。
回收得到的甲醇經(jīng)精制后循環(huán)使用。
實例三
將IOOOml壓榨棉籽油用IOOOml濃度為70% (v/v)的乙醇水溶液在60°C下攪拌混合30min，得到棉籽毛油與乙醇的混合物?；旌衔镏?°C下靜置分層3h，然后在0°C下用分液漏斗分液，收集上層乙醇相。下層油相再用濃度為70% (v/v)溫度為0°C的乙醇水溶液重復(fù)萃取3次。合并乙醇相。油相脫除回收其中溶解的少量乙醇，得到達(dá)到國家二級棉籽油標(biāo)準(zhǔn)的棉籽油980g。
乙醇相置以活性氧化鋁為吸附劑，以70% (v/v)乙醇水溶液為洗脫劑構(gòu)成的模擬移動床色譜分離系統(tǒng)中分離，得到含棉酚的組分和含磷脂等其余成分的組分。含棉酚的組分置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上回收脫除洗脫劑，然后冷凍干燥，得到高純度棉酚。含磷脂的組分置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上回收脫除洗脫劑，然后置真空烘箱中60°C，IkPa下干燥14h，得到17. Sg色澤為類白色，含量為85%的粉末憐脂。
棉酚經(jīng)高效液相檢驗，產(chǎn)品純度達(dá)到了 98% (光譜純)。
回收得到的乙醇經(jīng)精制后循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝。該工藝由下列步驟組成1)制備一個含棉籽油、棉酚和磷脂的混合物。該混合物由α)棉籽毛油和(ii)低碳醇按照I : O. I 30(v/v)的配比組成；2)讓混合物靜置分層，得到醇層(以磷脂、棉酚的低碳醇溶液為主)和油層(以棉籽油為主)；3)油層經(jīng)脫溶處理，得到脫毒的精煉棉籽油；4)醇層用模擬移動床進(jìn)行色譜分離，得到洗脫液(僅含棉酚)和洗余液(含有醇層中除棉酚外的其余所有成分)。洗余液經(jīng)脫溶處理，得到脫毒的棉籽磷脂，作為產(chǎn)品銷售。洗脫劑回收，循環(huán)使用。洗脫液經(jīng)脫溶處理，得到含量達(dá)到98%以上的高純度棉酚。洗脫劑回收，循環(huán)使用。
2.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的棉籽毛油可以是棉籽浸出后所得到的混合油，可以是混合油脫除溶劑后所得到的棉籽毛油，也可以是棉籽壓榨所得到的壓榨棉籽油。
3.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的低碳醇可以是甲醇，也可以是乙醇，或是其濃度為30% 100% (w/w)的水溶液。
4.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的混合物的制備在30 78°C，最好是45 68°C，0. 01 I. OMPa,的條件下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的混合物的靜置分層在-20 60°C，最好是O 20°C，0. 01 I. OMPa,的條件下進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求8所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的脫溶處理系指加熱使溶劑蒸發(fā)，然后冷凝回收的過程，所用熱載體可以是間接蒸汽、直接蒸汽或熱氮氣。
7.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的脫溶處理在30 180°C，最好是50 125°C，0. 01 I. OMPa,的條件下進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的模擬移動床色譜分離系統(tǒng)所使用的洗脫劑可以是二氯甲烷、三氯甲烷、異丙醚、乙醚、 丙酮、甲基叔丁基醚、甲醇、乙醇、水、甲苯以及由它們中的兩種或兩種以上按任意比例所組成的混合溶劑。
9.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于所述的模擬移動床色譜分離系統(tǒng)所使用的吸附劑可以是活性炭、硅膠、變性硅膠、活性氧化鋁、聚丙烯酰胺、離子交換樹脂或其他任何能夠與特定洗脫劑配合將上層中的磷脂酰膽堿與其余組分加以分離的吸附材料。
10.如權(quán)利要求I所述的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，其特征在于模擬移動床色譜分離在溫度為O 100°C，最好是10 60°C，壓力為O. I 3. 5MPa的條件下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明屬油料作物的加工技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝。它提供了一種簡便、高效、成本低、易于操控的棉籽油精煉加工清潔生產(chǎn)工藝，可利用現(xiàn)有棉籽油精煉設(shè)備，稍加改造，工業(yè)化大規(guī)模的從棉籽油中同時提取磷脂、棉酚和色素的工藝，聯(lián)產(chǎn)磷脂和棉酚及棉籽油中所含的其他色素。與現(xiàn)有的工藝相比，本工藝通過溶劑萃取技術(shù)的運用，可使棉籽油不經(jīng)堿煉即可達(dá)到脫毒的要求，在不產(chǎn)生精煉皂腳和脫色廢土的前提下獲得高品質(zhì)的棉籽精煉油、磷脂和棉酚，使棉籽精煉油、磷脂和棉酚的得率提高2-3％，使生產(chǎn)成本大幅度降低，在棉籽油加工領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C07F9/10GK102936534SQ20121052064
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者湯魯宏, 卞世雄, 曹雅晴, 趙繪繪, 滕霏, 錢晨, 金春平, 倪東宇 申請人:江南大學(xué), 湯寧