一种从植物沥青中提取植物甾醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种从植物沥青中提取植物甾醇的方法，属于能源化工、生物质能源相关技术领域。该方法是将植物沥青进行水解、低级醇酯化，减压蒸馏出脂肪酸酯（即生物柴油），得二次植物沥青，再将二次植物沥青进行皂化，分离出不皂化物，溶剂提取，沉淀过滤得粗甾醇，经溶剂再提取、结晶、干燥得精制植物甾醇。本方法的主要特点是将植物沥青在酯化、蒸馏之前进行水解，以便尽可能彻底地移去植物沥青中脂肪类物质，并使植物沥青内脂肪类物质资源化，利于甾醇分离；大幅度地降低提取过程中的皂化量和降低碱的用量，继而降低处理皂化物的废水和提取成本，减轻环保压力，提高收率。本方法工艺简单、原料易得、产品收率高，适合于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种从植物沥青中提取植物甾醇的方法
本专利技术涉及一种从植物沥青中提取植物甾醇的方法，属于能源化工、生物质能源相关

技术介绍
植物甾醇广泛分存在于植物的根、茎、叶、果实和种子中。其中植物油脂下脚是植物甾醇的重要来源，植物油脂下脚中甾醇含量一般为相应毛油的2～4倍，有的精炼副产物中甚至更高。这些下脚主要是：碱炼皂脚、水化油脚、脱臭馏出物、脂肪酸的蒸馏残留物等。近年来由于国家重视发展生物能源，生物柴油发展迅速，2014年我国生物柴油产量达300多万吨，产生了大量的脂肪酸甲酯（生物柴油）蒸馏残留物——植物沥青。植物沥青中含有60～70%的脂肪类物质（油脂、脂肪酸和脂肪酸甲酯），它们以聚合和游离状态存在于植物沥青中间，除脂肪类物质外，植物沥青中还含有10～15的植物甾醇。植物甾醇作为一类天然活性物质，被确认具有许多生理功能作用，尤其是其降低胆固醇效果特别明显，此外还具有抗炎、抗癌、美容、促进动物生长等作用。因此在医药、食品、化妆品、生长剂、植物生长激素以及化工、纺织等各个领域中都已得到推广应用。植物甾醇在国外的化妆品、食品油脂、保健食品、动物保健品及饲料添加物等行业的应用日益广泛。芬兰、美国、荷兰、澳大利亚、英国等多个国家相关机构已认可植物甾醇的安全性，在食品领域应用趋向主要是作为预防心脑血管疾病的功能性活性成分。目前全世界植物甾醇的需要量10000吨／年左右，而且逐年递增。美国食品和药物管理局已推荐植物甾醇为“降低血脂、预防动脉硬化"的天然保健食品新原料，已经有添加植物甾醇的蛋黄酱、甜品、酸奶、牛奶、食用油和甾醇保健胶囊出现于市场中。添加植物甾醇食品和保健品已经形成一股新兴的健康热。我国有着丰富的油料资源，具有生产植物甾醇的有利条件。目前，国内生产植物甾醇约1000吨／年左右。我国重视发展生物柴油以来，蒸馏生物柴油的下脚料（植物沥青）数量较大，各种来源的植物沥青达120万吨。植物沥青中的甾醇的含量在10～15%左右。当今绝大多数植物沥青用作燃料（重油的原料），没有得到很好的利用。脂肪类物质以酯、脂肪酸的形式，游离和聚合于植物沥青中，其含量在60～70%之间,在提取甾醇时，通常是将脂肪类物质皂化，皂化以水解甾醇酯。再用有机溶剂萃取不皂化物得到粗甾醇，如果在皂化前，能将脂肪类物质尽可能多的分离出来，且资源化，不仅降低皂化步骤碱的用量和提取步骤的溶剂用量，而且还减轻废水处理压力、降低成本，提高收率。公开的植物沥青提取专利文献中，有的专利文献已经公开了利用蒸馏出酯类减少脂肪类物质干扰甾醇的提取，但侧重点不一样，分述如下。专利申请号为200510094457.4（公开号为CN1763068A）所公开的资料表明，将植物沥青加过量的碱（氢氧化钠），脂肪与脂肪酸被变成脂肪酸盐（皂化），然后将含有甾醇乙酸酯的不皂化物分离出来，通过有机溶剂的提取，结晶沉淀的粗品甾醇。该方法工艺简单、便于操作；但缺点是得率不高，工艺中有机溶剂用量过大，大量含有皂的废水处理成本高，溶剂回收困难，脂肪类物质没有得到良好的利用。专利申请号为200610038172.3（公开号为CN1807444A）所公开的方法认为，将植物沥青直接酯化、水洗，静置分离得油相和水相，收集油相，以活性炭脱色过滤后，静置结晶沉淀的粗品甾醇。本方法工艺简明，易于操作，但缺点是由于酯化前没有进行水解，体系中聚合的油脂、脂肪酸在酯化时没有完全释放出来，酯化产物中间还含有大量的聚合脂肪和脂肪酸，运动粘度大，密度高，不利于甾醇的分离，同样脂肪、脂肪酸没有得到很好的利用。专利申请号为200810020358.5（公开号为CN101525367A）所公开的资料中表明，是将植物沥青置于高温高压在甲醇存在的环境中进行酯化，将脂肪、脂肪酸转化为脂肪酸甲酯，在负压的条件下蒸馏出脂肪酸甲酯，余下的植物沥青（二次植物沥青）以有机溶剂提取，放入低温环境下结晶沉淀，得甾醇。此方法工艺先进，溶剂消耗量少，沥青中的脂肪与脂肪酸得到了良好的利用，但缺点是设备昂贵，生产中需要高温高压，同时没有考虑到蒸馏的时候，脂肪酸与甾醇重新形成甾醇酯以及脂肪和脂肪酸重新聚合等问题，干扰甾醇的分离，降低了甾醇的提取率。专利申请号为200910100787.8（公开号为CN101643495A）所公开的方法是，将沥青用过量碱皂化，脂肪、脂肪酸与甲酯变成脂肪酸盐，所得的皂化液再加入氯化钙为钙皂，经洗涤烘干后萃取、分离脱溶后得粗品甾醇。此方法的缺点是产生大量皂液物，处理皂化物成本高，且污染严重。不易形成工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种将植物沥青在酯化、蒸馏之前进行水解，以便尽可能彻底地移去植物沥青中脂肪类物质，并使植物沥青内脂肪类物质资源化，利于甾醇分离的从植物沥青中提取植物甾醇的方法。本专利技术较大幅度地降低了提取过程中的皂化量，从而降低碱的用量，继而降低处理皂化物的废水和提取成本，适于工业化生产。本专利技术是通过如下的技术方案来实现上述目的的：一种从植物沥青中提取植物甾醇的方法，其特征在于，它由以下步骤构成：（1）水解：将植物沥青移入水解釜内，加入硫酸、十二烷基苯磺酸和水，105～110℃回流2～6小时；（2）静置沉淀：水解产物静置0.5～2小时，去除下层物，将上层物移入酯化釜；（3）酯化：加入植物沥青重的1～3%的硫酸铁，加温到100～110℃，以低碳醇气相酯化，酯化时间以酸值下降到1.0mgKOH/g为准；酯化期间，每半小时测定酸值一次，酸值降至。1.0mgKOH/g以下时，停止通入低碳醇，停止加温、继续搅拌30分钟；（4）沉淀：沉淀0.5～1小时，移去底层的硫酸铁和沉淀物；（5）减压蒸馏：将酯化产物在减压蒸馏，终点温度230℃，负压为0.09～0.1MPa（表压），蒸馏出脂肪酸酯（生物柴油），蒸馏剩余物为二次植物沥青；（6）皂化：取二次植物沥青，加温到90℃，加入所取二次植物沥青重量的5%～15%的碱和与二次植物沥青同等重量的60～80℃的热水，搅拌2～5小时；再加入3～5倍所取二次植物沥青重量的60～80℃的热水继续搅拌2～3小时；静置沉淀1～2小时，移去下层的皂化物，收集上层的不皂化物；（7）溶剂提取：将收集的不皂化物加入2～6倍的二次植物沥青重量的有机溶剂，加温到80℃时加入5～8%的二次植物沥青重量的碱，在80℃温度下搅拌回流4～6小时；（8）沉淀过滤：温度降至室温后，静置24小时，过滤去除溶剂，干燥得植物甾醇粗制品；（9）将植物甾醇粗制品中加入植物甾醇粗制品重量的8～15倍的有机溶剂，在80℃温度回流1～5小时后，置于0℃～－10℃温度下结晶24小时，过滤干燥得精制植物甾醇；所述的步骤（1）中的硫酸加入量是植物沥青重量的3～10‰，十二烷基苯磺酸加入量是植物沥青重量的5～10‰，水的加入量是植物沥青重量的8～15%；所述的步骤（3）中的低碳醇为甲醇或乙醇，硫酸铁为催化剂；所述的步骤（6）中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所述的步骤（7）中的有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯或乙酸甲酯中的一种；碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；所述的步骤（9）中的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯或石油醚中的一种。本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：1、植物沥青在酯化之前进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从植物沥青中提取植物甾醇的方法，其特征在于，它由以下步骤构成：（1）水解：将植物沥青移入水解釜内，加入硫酸、十二烷基苯磺酸和水，105～110℃回流2～6小时，（2）静置沉淀：水解产物静置0.5～2小时，去除下层物，将上层物移入酯化釜，（3）酯化：加入植物沥青重的1～3%的硫酸铁，加温到100～110℃，以低碳醇气相酯化，酯化时间以酸值下降到1.0 mgKOH/g为准；酯化期间，每半小时测定酸值一次，酸值降至1.0 mgKOH/g以下时，停止通入低碳醇，停止加温、继续搅拌30分钟，（4）沉淀：沉淀0.5～1小时，移去底层的硫酸铁和沉淀物，（5）减压蒸馏：将酯化产物在减压蒸馏，终点温度230℃，负压为0.09～0.1MPa，蒸馏出脂肪酸酯，蒸馏剩余物为二次植物沥青，（6）皂化：取二次植物沥青，加温到90℃，加入所取二次植物沥青重量的5%～15%的碱和与二次植物沥青同等重量的60～80℃的热水，搅拌2～5小时；再加入3～5倍所取二次植物沥青重量的60～80℃的热水继续搅拌2～3小时；静置沉淀1～2小时，移去下层的皂化物，收集上层的不皂化物，（7）溶剂提取：将收集的不皂化物加入2～6倍的二次植物沥青重量的有机溶剂，加温到80℃时加入5～8%的二次植物沥青重量的碱，在80℃温度下搅拌回流4～6小时，（8）沉淀过滤：温度降至室温后，静置24小时，过滤去除溶剂，干燥得植物甾醇粗制品，（9）将植物甾醇粗制品中加入植物甾醇粗制品重量的8～15倍的有机溶剂，在80℃温度回流1～5小时后，置于0℃～－10℃温度下结晶24小时，过滤干燥得精制植物甾醇。...

【技术特征摘要】
1.一种从植物沥青中提取植物甾醇的方法，其特征在于，它由以下步骤构成：（1）水解：将植物沥青移入水解釜内，加入硫酸、十二烷基苯磺酸和水，105～110℃回流2～6小时，（2）静置沉淀：水解产物静置0.5～2小时，去除下层物，将上层物移入酯化釜，（3）酯化：加入植物沥青重的1～3%的硫酸铁，加温到100～110℃，以低碳醇气相酯化，酯化时间以酸值下降到1.0mgKOH/g为准；酯化期间，每半小时测定酸值一次，酸值降至1.0mgKOH/g以下时，停止通入低碳醇，停止加温、继续搅拌30分钟，所述的低碳醇为甲醇或乙醇，（4）沉淀：沉淀0.5～1小时，移去底层的硫酸铁和沉淀物，（5）减压蒸馏：将酯化产物再减压蒸馏，终点温度230℃，负压为0.09～0.1MPa，蒸馏出脂肪酸酯，蒸馏剩余物为二次植物沥青，（6）皂化：取二次植物沥青，加温到90℃，加入所取二次植物沥青重量的5%～15%的碱和与二次植物沥青同等重量的60～80℃的热水，搅拌2～5小时；再加入3～5倍所取二次植物沥青重量的60～80℃的热水继续搅拌2～3小时；静置沉淀1～2小...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘火成，
申请(专利权)人：刘火成，
类型：发明
国别省市：广东;44