專利名稱：一種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于堿煉動(dòng)植物油脂時(shí)的副產(chǎn)品加工領(lǐng)域，具體涉及ー種采用亞臨界水解皂角提取脂肪酸的エ藝，尤其是亞臨界醋酸和水解條件的選擇。
背景技術(shù)：
皂腳是堿煉動(dòng)植物油脂時(shí)的副產(chǎn)品，按其數(shù)量和含量它在油脂精煉副產(chǎn)品中最有價(jià)值。在皂腳中含有原料油脂的全部脂肪酸，并以肥皂的形式而存在。各種油脂皂腳的脂肪酸組成基本上同油脂脂肪酸。脂肪酸是重要的化工基礎(chǔ)原料，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、紡織、洗滌、造紙醫(yī)藥和食品等エ業(yè)中。低廉的大豆油皂腳中總脂肪酸含量達(dá)到40% 45%，是生產(chǎn)脂肪酸的理想原料，因而從大豆油皂腳中分離提取脂肪酸，逐漸成為脂肪酸生產(chǎn)エ業(yè)中的熱點(diǎn)。
大豆油皂腳中分離提取脂肪酸一般采用酸化水解エ藝，傳統(tǒng)方法水解率低和水解時(shí)間較長(zhǎng)，操作過程繁瑣，提取率低等缺陷，使其應(yīng)用范圍受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種以大豆油精煉過程中產(chǎn)生的皂腳為原料，在亞臨界條件下進(jìn)行水解生產(chǎn)脂肪酸的方法，通過亞臨界水解皂腳提取脂肪酸エ藝，免除了傳統(tǒng)方法酸化處理的過程，簡(jiǎn)化了反應(yīng)過程并縮短了水解時(shí)間，水解過程未添加任何化學(xué)試劑，不需考慮溶劑的回收和殘留問題。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
皂腳與廣5%的醋酸溶液混合，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，沖入氮?dú)?，在一定溫度、料液比、反?yīng)壓カ和反應(yīng)時(shí)間條件下進(jìn)行亞臨界水解，其中水解溫度為18(T280°C，料液比為O. 2:1 2:1，水解時(shí)間為5 30min，水解壓カ為5 20MP。亞臨界醋酸溶液中的[H]已接近強(qiáng)酸，因此自身具有酸催化與功能，可使某些酸堿催化反應(yīng)不必加入酸堿催化劑；亞臨界水具有足夠小的介電常數(shù)，能同時(shí)溶解有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。另外，亞臨界水還具有良好的傳質(zhì)性能及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此在有機(jī)合成反應(yīng)、廢棄物再資源化等領(lǐng)域得到了較廣泛的研究。本發(fā)明的亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的原理及エ藝如下
皂腳在亞臨界水中水解的化學(xué)方程式如下所示，在亞臨界條件下，不僅水自身電離出氫離子，而且亞臨界狀態(tài)促進(jìn)了醋酸的電離，產(chǎn)生更多的氫離子，參與水解反應(yīng)。而反應(yīng)生成的氫氧化鈉又會(huì)被反應(yīng)物的醋酸中和，生成鹽，使得反應(yīng)能夠更加充分的正向進(jìn)行。反應(yīng)方程式中R主要是指Clf C17的烷基鏈。在高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，通過錫浴對(duì)反應(yīng)體系加熱控制反應(yīng)溫度，水浴冷卻。冷卻結(jié)束后，加入兩倍于所得液體積的蒸餾水，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)蒸脫掉醋酸和多余的水，最后通過測(cè)定產(chǎn)物的酸值確定水解率。反應(yīng)中涉及的方程式如下RC OONq + hUO =S==^RC OOH +NqoHRCOONa 十 CH3GOOH ^=^=RCOOH 十ChLGOONa。
NaoH + C H,C OOH H,0 +C H ,C OON a.本發(fā)明的關(guān)鍵是亞臨界醋酸溶液水解條件的確定，包括反應(yīng)溫度、料液比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)壓力，其對(duì)亞臨界水解率的影響見圖1-4，通過條件優(yōu)化最終確定了最佳的反應(yīng)條件，最終水解率可達(dá)95、7%左右。通過H2O在亞臨界狀態(tài)下的性質(zhì)，H2O分子間的氫鍵破壞，使H原子核裸露在外，另外在亞臨界條件下弱酸醋酸的到更加充分的電離，通過因此，溶液中的[H]濃度得了很大程度的増加，增強(qiáng) 了溶液的酸性。因此具有類似質(zhì)子的作用具有極高的能量，攻擊皂腳主要成分脂肪酸鈉，破壞原來(lái)的化學(xué)鍵，生成脂肪酸，并由于亞臨界水的極性較弱，使得脂肪酸溶解在其中。本發(fā)明采用亞臨界醋酸在提取溫度恒定的時(shí)間內(nèi)幾乎沒有能耗，其作用效果迅速且能量消耗較少，無(wú)需催化劑，也不需要加入強(qiáng)酸進(jìn)行酸化，還不會(huì)引入其它雜質(zhì)，為后續(xù)的分離、純化帶來(lái)方便。作為ー種新型提取技術(shù)，其具有提取時(shí)間短、效率高、良好的傳質(zhì)性能及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，為利用亞臨界水的以上特性水解皂腳提取脂肪酸的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了理論和實(shí)踐指導(dǎo)。


圖I為反應(yīng)溫度對(duì)亞臨界水解率的影響；
圖2為反應(yīng)壓カ對(duì)亞臨界水解率的影響；
圖3為反應(yīng)時(shí)間對(duì)亞臨界水解率的影響；
圖4為料液比對(duì)亞臨界水解率的影響。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式按照如下步驟采用亞臨界醋酸水解皂角提取脂肪酸大豆脫膠油一過量堿皂化一離心分離一皂腳一溫水水洗一亞臨界水解一冷卻一旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)一脂肪酸溶液，具體要求如下
步驟ー準(zhǔn)確稱取IOg已經(jīng)過干燥粉碎處理的皂腳，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，在一定溫度、料液比和反應(yīng)時(shí)間條件下沖入氮?dú)猓M(jìn)行亞臨界水解，測(cè)定水解率；
步驟ニ 選擇水解過程中錫鍋的溫度為18(T280°C，過程同步驟一，確定亞臨界水解的溫度;
步驟三選擇亞臨界水解過程中料液比(g/ml )為O. 2:廣2:1，過程同步驟一，確定亞臨界水解的料液比；
步驟四選擇亞臨界水解的時(shí)間為5 30min，過程同步驟一，確定亞臨界水解的時(shí)間；步驟五選擇亞臨界水解的壓カ為5 20MPa，過程同步驟一，確定亞臨界水解的壓力。
具體實(shí)施方式
ニ 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于，步驟ニ中將反應(yīng)溫度控制在20(T280°C，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于，步驟ニ中反應(yīng)溫度控制在18(T220°C，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于，步驟ニ反應(yīng)溫度控制在20(T250°C，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 四不同點(diǎn)在于，步驟三中料液比控制在O. 4: f I: I，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一 四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 四不同點(diǎn)在于，步驟三中料液比控制在I: f 2:1，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一 四相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 六不同點(diǎn)在于，步驟四中水解時(shí)間控制在15 25min，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一 六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 六不同點(diǎn)在于，步驟四中將水解時(shí)間控制在l(T20min，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一 六相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 八不同點(diǎn)在于，步驟五中反應(yīng)壓カ控制在l(T20MPa，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一 八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 八不同點(diǎn)在于，步驟五中反應(yīng)壓カ控制在5 15MPa，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一 八相同。
具體實(shí)施方式
i^一 準(zhǔn)確稱取IOg已經(jīng)過干燥粉碎處理的皂腳，混入22mL醋酸溶液，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，沖入氮?dú)?，使反?yīng)壓カ為14Mpa，放在已加熱至240°C的錫浴鍋上加熱26min，反應(yīng)完畢待水浴冷卻后放出氮?dú)猓蜷_裝置取出反應(yīng)液，經(jīng)水洗分離干燥后得到粗脂肪酸，水解率為96. 5%。
具體實(shí)施方式
十二 準(zhǔn)確稱取IOg已經(jīng)過干燥粉碎處理的皂腳，混入22mL醋酸溶液后，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，沖入氮?dú)?，反?yīng)壓カ為llMPa，放在已加熱至239°C的錫浴鍋上加熱26min，反應(yīng)完畢待水浴冷卻后放出氮?dú)?，打開裝置取出反應(yīng)液，經(jīng)水洗分離干燥后得到粗脂肪酸，水解率為90. 1%。
具體實(shí)施方式
十三準(zhǔn)確稱取IOg已經(jīng)過干燥粉碎處理的皂腳，混入22mL醋酸溶液后反應(yīng)壓カ為14MPa，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，沖入氮?dú)?，放在已加熱?00°C的錫浴鍋上加熱26min，反應(yīng)完畢待水浴冷卻后放出氮?dú)?，打開裝置取出反應(yīng)液，經(jīng)水洗分離干燥后得到粗脂肪酸，水解率為92. 2%。
具體實(shí)施方式
十四準(zhǔn)確稱取IOg已經(jīng)過干燥粉碎處理的皂腳，混入22mL醋酸溶液后反應(yīng)壓カ為14MPa，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，沖入氮?dú)猓旁谝鸭訜嶂?40°C的錫浴鍋上加熱20min，反應(yīng)完畢待水浴冷卻后放出氮?dú)猓蜷_裝置取出反應(yīng)液，經(jīng)水洗分離干燥后得到粗脂肪酸，水解率為89. 2%。
權(quán)利要求
1.一種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟皂腳與醋酸溶液混合，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，沖入氮?dú)猓谝欢囟?、料液比、反?yīng)壓カ和反應(yīng)時(shí)間條件下進(jìn)行亞臨界水解，其中水解溫度為18(T280°C，料液比為O.2:廣2:1，水解時(shí)間為5 30min，水解壓カ為5 20MP。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度控制在20(T280°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度控制在18(T220°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度控制在20(T250°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述料液比控制在O. 4: f I: I。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述料液比控制在I: f 2: I。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述水解時(shí)間控制在15 25min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述水解時(shí)間控制在l(T20min。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反應(yīng)壓カ控制在l(T20MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，其特征在于所述反應(yīng)壓カ控制在5 15MPa。
全文摘要
一種采用亞臨界醋酸法水解皂腳提取脂肪酸的方法，屬于堿煉動(dòng)植物油脂時(shí)的副產(chǎn)品加工領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是提供一種以大豆油精煉過程中產(chǎn)生的皂腳為原料，在亞臨界條件下進(jìn)行水解生產(chǎn)脂肪酸的方法，具體步驟如下皂腳與醋酸溶液混合，轉(zhuǎn)移到高壓磁力攪拌反應(yīng)釜中，沖入氮?dú)猓谝欢囟?、料液比、反?yīng)壓力和反應(yīng)時(shí)間條件下進(jìn)行亞臨界水解，其中水解溫度為180~280℃，料液比為0.2:1~2:1，水解時(shí)間為5~30min，水解壓力為5~20MP。本發(fā)明通過亞臨界水解皂腳提取脂肪酸工藝，免除了傳統(tǒng)方法酸化處理的過程，簡(jiǎn)化了反應(yīng)過程并縮短了水解時(shí)間，水解過程未添加任何化學(xué)試劑，不需考慮溶劑的回收和殘留問題。
文檔編號(hào)C11B13/02GK102827699SQ20121034029
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者于殿宇, 馬鶯, 李琳, 王振宇, 李志平, 劉鑫, 宋云花, 張春艷, 張佳寧, 王雪, 李越, 時(shí)敏, 孫賀 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)