[发明专利]天然维生素E和植物甾醇生产过程中一种连续酯交换反应方法及反应器

说明书

技术领域

本发明属于天然生物质提取技术领域，涉及天然维生素E和植物甾醇生产过程的一种连续酯交换反应工艺方法及反应器。

背景技术

天然维生素E和植物甾醇都是具有重要医药和保健功能的有机物质，广泛存在于植物种子（如大豆、花生、油菜籽等）和果肉的油脂中。目前其生产方法主要是从油脂碱炼分出的下脚料（即油脚）脱臭后的馏出物（即DD油）中提取。传统方法是先在硫酸催化条件下令DD油中的游离脂肪酸与甲醇进行酯化反应使其转化为脂肪酸甲酯，然后减压脱除水及其他轻组分得到中性油，为了提高维生素E、植物甾醇的回收率及脂肪酸甲酯的产率，中性油在碱催化条件下与甲醇在间歇操作的反应釜内进行酯交换反应将其含有的甘油酯转化为脂肪酸甲酯，然后经中和、水洗、结晶、过滤操作分离出固相的粗植物甾醇，粗植物甾醇再经重结晶和干燥操作得到足够纯净的植物甾醇；过滤母液再经分子蒸馏分离得到脂肪酸甲酯和天然维生素E。传统工艺的弊病是间歇操作，效率低下；污水量大，破坏环境；设备腐蚀严重。

CN101774997B提出一种全连续提取天然维生素E和植物甾醇的方法，它用强酸性树脂替代硫酸来催化游离脂肪酸与甲醇间的酯化反应，实现了过程的连续化，并且减少了环境污染。但其中在碱催化条件下用一元醇与中性油进行的酯交换反应仍然是在多级层流反应器或反应釜中完成，设备流程操作较复杂，设备效率也较低。

发明内容

本发明提出由植物油脚脱臭后的馏出物中提取植物甾醇和天然维生素E过程中一种新的酯交换反应工艺方法与设备，其关键特征是在一种管式反应器内进行酯交换反应。

本发明的技术方案如下：

一种天然维生素E和植物甾醇生产过程中一种连续酯交换反应方法，先将含甲醇钠的甲醇溶液与中性油充分混合，加热至50～85℃，然后连续进入管式反应器进行酯交换反应，物料在管式反应器内的停留时间为0.72～1.88h；将中性油转化为脂肪酸甲酯。

本发明的天然维生素E和植物甾醇生产过程中一种连续酯交换管式反应器，是空心圆管的管式反应器，反应器内无运动件及任何静态填充物。

管式反应器的圆管直径为500mm～150mm。

上述管式反应器的排出物再经闪蒸、中和、水洗、结晶、过滤操作，分离出固相粗植物甾醇，再经重结晶和干燥操作得到纯净的植物甾醇；过滤母液经分子蒸馏得到脂肪酸甲酯和天然维生素E。该反应器由园直空管连接而成，反应器内无运动部件及任何静态填充物，从而显著简化设备流程，节省能源，减少维修，且使该过程得以连续稳定运行。同时，由于管式反应器内的流型接近于活塞流，远远优于搅拌釜内的全混流，从而使得酯交换反应器的操作效率大大提高，产品质量优良稳定。

附图说明

图1：天然维生素E和植物甾醇生产过程中一种连续酯交换反应工艺流程。

具体实施方式

根据附图对本发明做进一步的详细说明：

将DD油与甲醇在50～85℃下充分混合，经过强酸性树脂催化剂进行酯化反应，得反应产物再经蒸发及闪蒸脱除甲醇及水后所得液体即中性油。中性油与甲醇混合后进入预热器进行预热，然后进入圆管直径50mm～150mm管式反应器中，反应器内无运动件及任何静态填充物；物料在管式反应器内的停留时间为0.72～1.88h；反应产物再经闪蒸脱甲醇、中和、水洗、结晶、过滤操作，分离出固相粗植物甾醇，再经重结晶和干燥操作得到纯净的植物甾醇；过滤母液经分子蒸馏得到脂肪酸甲酯和天然维生素E。

实施例1：

将DD油在70℃下充分混合，然后通过强酸性树脂柱进行酯化反应。出口液体再经蒸发及闪蒸脱除甲醇后所得液体即中性油（其主要成分如下：甘油三酯31.04%、甾醇5.52%、V_E6.73%）。

将上述中性油10m3/h,按体积比1:3加入甲醇，中性油与甲醇钠甲醇溶液按体积比55：1充分混合,成为酯交换反应进料混合物。将该混合物预热到70℃下经泵以0.25MPa的压强连续送入DN100mm,长度168m的管式反应器,反应混合物停留时间1.5h。

对管式反应器排出的酯交换反应产物进行分析，酯交换反应的甘油三酯转化率为94.9%。脂肪酸甲酯的收率为94.8%。

实施例2：改变管径，不同停留时间,反应温度及中性油与甲醇的物料配比，得到以下的反应结果：

比较例1:

将成分同实施例1的中性油1m³，与甲醇,3m³，中性油与甲醇钠甲醇溶液按体积比55：1投入到5m³的间歇操作的搅拌反应釜，在80℃温度下反应1h，该酯交换反应的甘油三酯转化率为93.7%，脂肪酸甲酯的收率为93.2%。