专利名称：处理除味蒸馏物的方法
技术领域：
本发明涉及各类油的除味过程中所得到的蒸馏物的处理方法。更具体而言，本发明涉及从各类油的除味过程中得到的蒸馏物中回收脂肪酸、生育酚和甾醇的方法。
背景技术：
来自植物和动物的油脂是获得脂肪酸、生育酚和甾醇的有利途径。然而在精炼这些油脂的过程中，大量的组分尤其是生育酚和甾醇都在中间副产物和废蒸汽中损失掉，根据采用的精炼方法，这些中间副产物和废蒸汽包括酸化的皂料、除味器蒸馏物或二种组合。因此，人们提出很多方法以便从各种精炼中间体中回收脂肪酸、生育酚和甾醇，这些中间体包括除味器蒸馏物，其为油和脂肪的生产过程中高温蒸馏步骤(除味过程中的常规步骤)的副产物。
除味步骤通常是从植物和动物中生产可食用油和脂肪的最终步骤。植物油诸如大豆油一般包括挥发性杂质，这些杂质带来了不良气味和味道。这些挥发性化合物在生产可食用油时通常需要被除去。除味步骤通常包括水蒸气抽提方法，其中水蒸气与油在蒸馏设备中混合，在低压和足以使挥发性不良杂质挥发的温度下进行操作。该步骤为熟知的真空-蒸汽除味法，该方法根据油和不良杂质的挥发性差异，从相对挥发性弱的油中抽提出挥发性较强的不良杂质。在典型的真空-蒸汽除味方法中，植物油被引入到蒸馏设备中，该设备具有多个竖直排放的拖盘，通常称之为抽提盘。在每个抽提盘中，蒸汽被注入植物油中促使不良挥发性杂质易于被去除。混合的蒸汽和带走的蒸馏蒸发物通常被收集起来并冷凝而形成蒸馏物，其可被进一步处理或加工而回收得到有用的物质。
除味蒸馏物的主要组成为脂肪酸、生育酚和甾醇，其含量根据油的来源和除味前进行的精炼步骤不同而不同。除味器蒸馏物本身具有一定的商用价值。然而，当除味蒸馏物被分离为富含脂肪酸的馏分和富含甾醇和生育酚的馏分后，其价值更高。当富含甾醇和生育酚的馏分随后被分离为富含甾醇馏分和富含生育酚馏分时，其价值甚至更高。
从除味蒸馏物中分离出的脂肪酸应用于一些非食品应用中，尤其用作卵磷脂的液化剂。这些脂肪酸也可被用作分子合成反应中的前体物质。典型地，除味蒸馏物的脂肪酸部分包括C10-C22的饱和与不饱和脂肪酸。大豆除味蒸馏物尤其含有约50％重量的脂肪酸。
除味蒸馏物还包含甾醇，其在生产激素中是有价值的前体物质。豆固醇被用于生产黄体酮和肾上腺皮质类脂醇。谷甾醇被用于制备雌激素、避孕品、利尿剂和雄激素。大豆除味蒸馏物尤其含有约10％至约18％重量的甾醇，其中约50％为谷甾醇，约20％为豆甾醇，约20％为菜油甾醇，约10％为其它少数甾醇。
除味蒸馏物的最后一种主要组分是生育酚。生育酚是有价值的天然抗氧化剂，其有助于防止氧化和变质。生育酚还被用于制备维生素E。从大豆油除味过程中得到的蒸馏物含有α、β、γ和δ生育酚异构体混合物，其比例为约15∶5∶30∶50。α生育酚具有最强的维生素E的生物活性。其它生育酚具有较弱的维生素E活性，但具有较强的抗氧化活性。如果需要最大量的维生素E，则非α生育酚可以通过熟知技术，如甲基化，转化为α生育酚。
从前，从除味蒸馏物以及相关混合物中回收生育酚和甾醇是复杂且昂贵的过程。从除味蒸馏物中分离一种或多种富含脂肪酸、生育酚和/或甾醇的蒸馏物馏分的困难在于甾醇和生育酚的沸点在大致相同的范围内。另一个困难是，在甾醇和生育酚蒸发的温度下处理一定时间除味蒸馏物会被热解，该温度条件会导致脂肪酸被转化成不需要的反式异构体。
已有几种处理除味蒸馏剂以分离并回收一种或多种组分的方法。这些方法中，基本上第一个步骤都包含将脂肪酸进行酯化或皂化反应。例如，U.S.Patent No.3,153,055公开了一种通过脂肪酸与单羟基醇在强酸条件下进行酯化反应而从除味蒸馏物中分离出甾醇和生育酚的方法。然后，从混有极性和非极性溶剂的酯化产物中分离出甾醇和生育酚。
另一种酯化方法是U.S.Patent No.5,487,817公开的将甾醇与脂肪酸进行酯化，然后蒸馏反应混合物而获得含有甾醇酯的残余物和含有生育酚的蒸馏物。然后在酸性条件下裂解甾醇酯，而从残余物中分离得到甾醇。
U.S.Patent No.2,349,270公开了除味蒸馏物可被石灰皂处理使脂肪酸皂化，随后通过丙酮提取非皂化部分(生育酚和甾醇)，其中皂化产物是不可溶的。然后洗涤并浓缩提取物，例如利用溶剂蒸馏，然后冷却使甾醇结晶，过滤除去甾醇，得到高纯度的生育酚。生成的脂肪酸皂可被酸化，然后转化为游离脂肪酸。
提取分离方法还被用于处理除味蒸馏物来分离一种或多种组分。例如，U.S.Patent No.5,138,075描述了一种从除味蒸馏物中回收生育酚的方法，其包括将蒸馏物与液态水在升高的温度和压力下混合，由此得到含有较高浓度生育酚的残余液相流和含有较高浓度脂肪酸的提取相流。然后冷却残余液相流和提取相流至有机组分与液态水不相混融的温度，然后除去水而分别得到富含生育酚的组分和富含脂肪酸的组分。
上述用于从除味蒸馏物中分离一种或多种组分的方法没有一种是令人满意的方法。用于酯化步骤或皂化步骤的方法引入了处理复合物，并需要后处理步骤，这导致使用强矿质酸以将脂或皂转化为游离甾醇和游离脂肪酸。矿质酸的使用带来了危险性，并且会导致脱色或其它蒸馏物组分的降解。需要提取步骤的方法是昂贵的，并且会产生潜在的残余溶剂造成的污染。
从前这些用于从除味蒸馏物中分离一种或多种组分的方法通常处理步骤多且成本高。随后，人们又找到了处理除味蒸馏物方法的进一步改进。本发明涉及改进的方法，其具有优于从前方法的优点。本发明的方法直接、简便地从液态蒸馏物中制备富含脂肪酸的冷凝物。该方法还制备出富含甾醇和生育酚的蒸馏物组分，其可通过多种方法进一步处理分离出甾醇和生育酚。
发明概述本发明的一个方案涉及从对多种油脂除味得到的液态蒸馏物中分离一种或多种组分的方法。
本发明的另一方案涉及从对多种油脂除味得到的液态蒸馏物中制备富含脂肪酸的混合物的方法。
本发明的再一方案涉及从对多种油脂除味得到的液态蒸馏物中制造富含甾醇和生育酚的混合物的方法。
本发明的进一步方案涉及从富含甾醇和生育酚的蒸馏组分中制造富含甾醇的混合物的方法。
本发明的又一方案涉及从富含甾醇和生育酚的蒸馏物馏分中制造富含生育酚混合物的方法。
本发明的一个方案涉及从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括以下步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物导入至加热区中，该加热区在低于约10mm Hg的压力和低于约480°F的温度下工作；蒸发脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；以及冷却蒸汽相从而得到富含脂肪酸的冷凝物。
本发明的另一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物进行预热；将预热后的蒸馏物导入加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力和低于约480°F的温度下工作；蒸发脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；以及冷却蒸汽相从而得到富含脂肪酸的冷凝物。
本发明的再一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物进行预热；将预热后的蒸馏物导入加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；将预热后的蒸馏物与抽提气体混合；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；以及冷却蒸汽相从而得到富含脂肪酸的冷凝物。
本发明的又一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物导入加热区内，在低于约10mm Hg的压力和低于约480°F的温度下工作；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；冷却剩余蒸馏物馏分；将丙酮和剩余馏分混合，得到富含生育酚的溶剂相以及富含甾醇的沉积物；分离沉积物和溶剂相。
本发明的再一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物进行预热；将预热后的蒸馏物导入加热区内，在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；冷却剩余的蒸馏物馏分；将丙酮和剩余馏分混合，得到富含生育酚的溶剂相以及富含甾醇的沉积物；分离沉积物和溶剂相。
本发明的另一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物进行预热；将预热后的蒸馏物导入加热区内，在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；将预热后的蒸馏物与抽提气体混合；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；冷却剩余的蒸馏物馏分；将丙酮和剩余馏分混合，得到富含生育酚的溶剂相以及富含甾醇的沉积物；分离沉积物和溶剂相。
本发明的另一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物进行预热；将预热后的蒸馏物导入加热区内，在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；将预热后的蒸馏物与抽提气体混合；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；冷却第一蒸汽相得到富含脂肪酸的冷凝物；冷却剩余蒸馏物馏分；将丙酮和剩余馏分混合，得到富含生育酚的溶剂相以及富含甾醇的沉积物；分离沉积物和溶剂相。蒸发溶剂相中的大部分丙酮，得到富含丙酮的第二蒸汽相，其余为富含生育酚的残余物。
本发明的又一实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物导入第一加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分；将第一剩余蒸馏物馏分导入第二加热区中，该加热区在低于约10mmHg的压力，约450°F至约525°F的温度下工作；蒸发大量生育酚而形成第二蒸汽相，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分。
本发明的再一实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物预热；将预热后的蒸馏物导入第一加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分；将第一剩余蒸馏物馏分导入第二加热区中，该加热区在低于约10mm Hg的压力，约450°F至约525°F的温度下工作；蒸发大量生育酚而形成第二蒸汽相，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分。
本发明的另一实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物预热；将预热后的蒸馏物导入第一加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；将预热的蒸馏物与抽提气体混合；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分；将第一剩余蒸馏物馏分导入第二加热区中，该加热区在低于约10mm Hg的压力，约450°F至约525°F的温度下工作；蒸发大量生育酚而形成第二蒸汽相，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分。
本发明的另一实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物预热；将预热后的蒸馏物导入第一加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；将预热的蒸馏物与抽提气体混合；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分；将第一剩余蒸馏物馏分导入第二加热区中，该加热区在低于约10mm Hg的压力，约450°F至约525°F的温度下工作；将第一剩余蒸馏物馏分与抽提气体混合；蒸发大量生育酚而形成第二蒸汽相，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分。
本发明的又一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物预热；将预热后的蒸馏物导入第一加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；将预热的蒸馏物与抽提气体混合；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分；冷却第一蒸汽相得到富含脂肪酸的冷凝物；将第一剩余蒸馏物馏分导入第二加热区中，该加热区在低于约10mm Hg的压力，约450°F至约525°F的温度下工作；将第一剩余蒸馏物馏分与抽提气体混合；蒸发大量生育酚而形成第二蒸汽相，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分。
本发明的又一个实施方案是从蒸馏物中分离各组分的方法，其包括步骤将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物预热；将预热后的蒸馏物导入第一加热区内，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作；将预热的蒸馏物与抽提气体混合；蒸发大量脂肪酸馏分而形成富含脂肪酸的第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分；冷却第一蒸汽相得到富含脂肪酸的冷凝物；将第一剩余蒸馏物馏分导入第二加热区中，该加热区在低于约10mm Hg的压力，约450°F至约525°F的温度下工作；将第一剩余蒸馏物馏分与抽提气体混合；蒸发大量生育酚而形成第二蒸汽相，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分；冷却第二蒸汽相得到富含生育酚的第二冷凝物。
本发明的这些和其它方案通过以下详述显得更清楚。
本发明所用术语“包括”是指包括，但不限于，“包括”之后所描述的内容。因此，使用术语“包括”表示所列举内容是必要的或强制性的，但其它成分是可选用的，且也是可存在的。
本发明所用术语“非冷凝惰性气体”是指在中作温度和压力下不发生冷凝的一种或多种混合的惰性气体。非冷凝惰性气体包括，但不限于，氮气、二氧化碳、氩气、氦气、氢气和所述气体的各种组合。
本发明所用术语“自由蒸汽”是指不直接与油类或蒸发后的蒸馏物混合的蒸气。蒸汽也可用于间接提供热量，如通过使用热交换器。
本发明所用术语“可食用油”是指从蔬菜和/或动物中得到的任意一种或多种混合的油和/或脂肪。术语“蔬菜”包括，但不限于，大豆、玉米、棉籽、棕榈、花生、油菜籽、红花、向日葵、芝麻、米糠、椰子、双低油菜和上述蔬菜的各种组合。术语“动物”包括，但不限于鱼类、哺乳动物、爬行类动物、及所述动物的各种组合。
图1为本发明方法的一个步骤图。
图2为本发明方法的另一个步骤图。
图3为本发明方法的又一个步骤图。
优选实施方式本发明的所有方法能够以成批的、半连续的、连续的步骤进行。本发明的改进步骤是用来从各种油的除味蒸馏物中分离出各成分。有很多种此类蒸馏物都适用于本发明，其包括，但不限于，从大豆油、玉米油、棉籽油、棕榈油、花生油、油菜籽油、红花油、向日葵油、芝麻油、米糠油、椰子油、双低油菜油和上述油的各种组合。尤其适用的蒸馏物为大豆除味蒸馏物。
除味蒸馏物的组成随油的种类和除味前精炼过程的不同而不同。碱精炼的大豆油除味得到的蒸馏物通常包含约50％重量的脂肪酸，约15％重量的生育酚和约18％重量的甾醇。物理方法精炼的大豆油除味得到的蒸馏物通常包含约70％重量的脂肪酸，约9％重量的生育酚，约11％重量的甾醇。通过有机酸精炼的大豆油除味得到的蒸馏物，参见美国专利U.S.Patent No.6,172,248中所公开的技术，该蒸馏物中通常包含约55％重量的脂肪酸，约12％重量的生育酚，和约14％重量的甾醇。上述除味蒸馏物中的任何一种、其浓缩物或其混合物都适用于本发明。
图1为本发明方法的一个步骤图。本领域普通技术人员可以理解图1、2和3可以省略某些设备、仪器、阀门的详细图示，这些省略设备可用于本发明的方法中，在蒸馏物处理和相关处理技术中这样的省略对于技术人员而言是显而易见的。如图1所示，本发明的一种用于分离除味蒸馏物中各成分的方法通常必须将包含甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物10导入至加热区40中，该加热区在低于约10mm Hg的压力，低于约480°F的温度下工作。
加热区40可包括具有充足容量且能在减压和升温下工作的任意设备。优选的加热区40包含自蒸发罐(flash tank)。减压方式可以是任意的简便方式。蒸汽喷射系统是常用装置。另外还适宜单独使用或与蒸汽喷射系统联合使用一种或多种非蒸汽真空源如真空泵。真空泵的实例包括，但不限于，多级离心泵、水或油密封的旋转泵、液体环式真空泵、或干式真空往复泵。最优选通过Nash-Kinema三阶段真空系统或二阶段真空系统再加上一真空泵进行减压。用三阶段喷射系统，在加热区40中形成的真空通常低于约10mm Hg。优选地，加热区40在压力低于约6mm Hg下工作。最优选地，加热区40在压力低于约4mm Hg下工作。
任选地，但是优选地，蒸馏物10在被导入加热区40之前通过预热器30。优选的，蒸馏物10被预热的温度与加热区40的工作温度相近。蒸馏物10可被直接预热，如与加热后的蒸馏物分离流相混合，也可被间接预热，如通过简便的方法如热交换器进行预热。
在加热区40内，蒸馏物10中的主要成分脂肪酸被蒸发形成富含脂肪酸的蒸汽相60，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分70。为了降低高温下导致的热降解风险，加热区40中的蒸馏物10停留时间少于约60分钟，优选少于约30分钟。任选地，但是优选地，蒸馏物10与抽提气体混合以促进蒸发和/或除去蒸发后的脂肪酸。蒸汽通常被用作抽提气体。其它适宜的抽提气体包括，但不限于，非冷凝惰性气体。
抽提气体使用比率根据蒸馏物的类型和流速、蒸馏物除味之前的处理以及加热区的体积不同而不同。当抽提气体为蒸汽时，工作压力低于约5mmHg，抽提气体通常使用量为约0.1-约5％的蒸馏物重量。当抽提气体为非冷凝惰性气体时，优选为无水氮气，纯度大于约98％。一种适宜氮气源包括，但不限于，Praxair PSA氮气系统、其可从Praxair Technology，Inc.Danbury，Conn购得。当抽提气体是氮气，工作压力低于约5mm Hg时，通常氮气导入速率为约0.1-约10升/分钟。更优选的，氮气导入速率为约0.5-约3升/分钟，该速率相当于约0.2-约20磅/100磅蒸馏物。
加热区40的工作温度低于该工作压力下的生育酚和甾醇的沸点，但高于脂肪酸沸点。表1列出了生育酚和甾醇在各种减压下的沸点。
表1
通常，加热区40的工作温度为约375至约480°F，优选为约400至约465°F，最优选为约425至约450°F。
蒸汽相60通过冷却器130得到富含脂肪酸的冷凝物140。蒸汽相60可被直接冷却，如与冷却了的富含脂肪酸的冷凝物分离流相混合，也可被间接冷凝，如通过便捷方式如热交换器进行。分别收集富含脂肪酸的冷凝物140和富含生育酚和甾醇的蒸馏物剩余馏分70，可将收集物出售或作进一步处理。通常，冷凝物140包含大于约70％重量的脂肪酸。通常，蒸馏物剩余馏分70包含至少约20％重量的甾醇和至少20％重量的生育酚。
图2为本发明方法的另一个步骤图。图2表示的方法再次从将包含甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物10导入至加热区40开始，该加热区的压力低于约10mm Hg，温度低于约480°F。如上所述，加热区40可包括具有充足容量且能在减压和升温下工作的任意设备。如上所述，减压方式可以是任意的简便方式。通常，加热区40在低于约10mm Hg的压力下工作。优选地，加热区40在压力低于约6mm Hg下工作。最优选地，加热区40在压力低于约4mmHg下工作。
任选地，但是优选地，蒸馏物10在被导入加热区40之前通过预热器30。优选的，蒸馏物被预热的温度与加热区40的工作温度相近。蒸馏物10可被直接预热，如与加热后的蒸馏物分离流相混合，也可被间接预热，如通过便捷方式如热交换器。
在加热区40内，蒸馏物10中的主要成分脂肪酸被蒸发形成富含脂肪酸的第一蒸汽相60，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分70。为了降低高温下导致的热降解风险，加热区40中的蒸馏物10停留时间少于约60分钟，优选少于约30分钟。任选地，但是优选地，蒸馏物10与抽提气体混合以促进蒸发和/或除去蒸发后的脂肪酸。蒸汽或氮气是通常使用的抽提气体。如上所述，抽提气体使用比率根据蒸馏物的类型和流速、蒸馏物除味之前的处理以及加热区的体积不同而不同。当抽提气体为蒸汽，工作压力低于约5mm Hg时，抽提气体通常使用量为约0.1-约5％的蒸馏物重量。当抽提气体是氮气，工作压力低于约5mm Hg时，通常氮气导入速率为约0.5-约3升/分钟，该速率相当于约0.2-约20磅/100磅蒸馏物。
加热区40的工作温度低于该工作压力下的生育酚和甾醇的沸点，但高于脂肪酸沸点。通常，加热区40的工作温度为约375至约480°F。优选为约400至约465°F，最优选为约425至约450°F。
蒸馏物剩余馏分70通过冷却器80而被冷却到低于丙酮沸点的温度。蒸馏物剩余馏分70可被直接冷却，如与冷却的蒸馏物剩余馏分70的分离流相混合，也可被间接冷凝，如通过便捷方式如热交换器进行。
冷却了的剩余蒸馏物馏分70再与丙酮90相混合，其混合比率为约1.5∶1至0.5∶1。由于剩余蒸馏物馏分70含有低于5％重量的脂肪酸，用丙酮提取将导致易与丙酮混合的生育酚进入溶剂相，而不与丙酮相混合的甾醇被沉淀下来。富含生育酚的溶剂相120和含有甾醇的沉积物110在分离器100处被分离。这种分离可以通过简便方法，如重力或离心分离。优选地，分离器100是一种离心器。通常，富含生育酚的溶剂相120所包含的生育酚至少是蒸馏物10中原始存在的生育酚重量的约80％。含有甾醇的沉积物110包含至少70％重量的甾醇。
富含生育酚的溶剂相120可以被进一步处理以回收利用提取步骤中的丙酮。特别的，富含生育酚120的溶剂相可通过加热器150，其工作温度高于所选用工作压力下的丙酮沸点。在加热区150内，主要成分丙酮被蒸发而形成富含丙酮的第二蒸汽相160以及富含生育酚的残余物170。第二蒸汽相160可被依次通过冷却器180，被直接冷却或间接冷却而得到富含丙酮的冷凝物190，该丙酮可在提取步骤中被重复利用。
第一蒸汽相60可通过冷却器130而得到富含脂肪酸的冷凝物140。第一蒸汽相60可被直接冷却，如与富含脂肪酸的冷却了的冷凝物分离流相混合，也可被间接冷却，如通过便捷方式如热交换器。通常，富含脂肪酸的冷凝物140至少包含70％重量的脂肪酸。
图3仍为本发明方法的一个步骤图。图3图示的方法再次从将包含甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物10导入至第一加热区40开始，该加热区的压力低于约10mm Hg，温度低于约480°F。如上所述，第一加热区40可包括具有充足容量且能在减压和升温下工作的任意设备。如上所述，减压方式可以是任意的简便方式。通常，第一加热区40在低于约10mm Hg的压力下工作。优选地，加热区40在压力低于约6mm Hg下工作。最优选地，加热区40在压力低于约4mm Hg下工作。
任选地，但是优选地，蒸馏物10在被导入第一加热区40之前通过预热器30。优选的，蒸馏物10被预热的温度与第一加热区40的工作温度相近。蒸馏物10可被直接预热，如与加热后的蒸馏物分离流相混合，也可被间接预热，如通过便捷方式如热交换器。
在第一加热区40内，蒸馏物10中的主要成分脂肪酸被蒸发形成富含脂肪酸的第一蒸汽相60，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分70。为了降低高温下导致的热降解风险，加热区40中的蒸馏物10停留时间少于约60分钟，优选少于约30分钟。任选地，但是优选地，蒸馏物10与抽提气体混合以促进蒸发和/或除去蒸发后的脂肪酸。蒸汽或氮气是通常使用的抽提气体。如上所述，抽提气体使用比率根据蒸馏物的类型和流速、蒸馏物除味之前的处理以及加热区的体积不同而不同。当抽提气体为蒸汽，工作压力低于约5mm Hg时，抽提气体通常使用量为约0.1-约5％的蒸馏物重量。当抽提气体是氮气，工作压力低于约5mm Hg时，通常氮气导入速率为约0.5-约3升/分钟，该速率相当于约0.2-约20磅/100磅蒸馏物。
第一加热区40的工作温度低于该工作压力下的生育酚和甾醇的沸点，但高于脂肪酸沸点。通常，第一加热区40的工作温度为约375至约480°F。优选为约400至约465°F，最优选为约425至约450°F。
蒸汽相60可通过冷凝器120而得到富含脂肪酸的冷凝物130。蒸汽相60可被直接冷却，如与冷却了的富含脂肪酸的冷凝物分离流相混合，也可被间接冷却，如通过便捷方式如热交换器进行。通常，冷凝物130包含至少约70％重量的脂肪酸。
第一蒸馏物剩余馏分70被导入第二加热区80内，该加热区的压力低于约10mm Hg，温度为约450至525°F。第二加热区80可包括具有充足容量且能在减压和升温下工作的任意设备。如上所述，减压方式可以是任意的简便方式。通常，第二加热区80在低于约10mm Hg的压力下工作。优选地，第二加热区80在压力低于约6mm Hg下工作。最优选地，在压力低于约4mmHg下工作。
第一剩余蒸馏物馏分70通常在加热区80内停留时间少于约60分钟，优选少于约30分钟。任选地，但是优选地，第一蒸馏物剩余馏分70与抽提气体混合以促进蒸发和/或去除被挥发的组分。蒸汽或氮气是通常使用的抽提气体。如上所述，抽提气体使用比率根据第一剩余蒸馏物馏分70的特性的不同而不同。当抽提气体为蒸汽，工作压力低于约5mm Hg时，抽提气体通常使用量为第一剩余蒸馏物馏分70重量的约0.1-约5％。当抽提气体是氮气，工作压力低于约5mm Hg时，通常氮气导入速率为约0.5-约3升/分钟，该速率相当于约0.2-约20磅/100磅第一剩余蒸馏物馏分70。
第二加热区80的工作温度低于该工作压力下甾醇的沸点，但高于生育酚沸点。通常，第二加热区80的工作温度为约450至约525°F，优选为约455至约515°F，最优选为约460至约505°F。
在第二加热区80内，第一剩余蒸馏物馏分70中的主要成分生育酚被蒸发而形成富含生育酚的第二蒸汽相100，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分110。第二剩余蒸馏物馏分110包含至少约20％重量的甾醇。
第二蒸汽相100可通过冷凝器140而得到富含生育酚的冷凝物150。第二蒸汽相100可被直接冷却，如与冷却了的富含生育酚的冷凝物分离流相混合，也可被间接冷却，如通过便捷方式如热交换器进行。通常，冷凝物150包含至少约20％重量的生育酚。
所有如上或以下所引用的文献，如专利、期刊文章和教科书的全文都在此被引用为参考文献。
本领域技术人员在不背离本发明精神或范围下，能够认识到本发明内容的一些改变。本发明通过以下实施例进一步举例说明，但这些实施例并无意于将本发明的精神或范围限制到所描述的具体步骤或组成中。
实施例1将大豆油除味后得到的含有约30.2％重量的游离脂肪酸，16.6％重量的生育酚和17.6％重量的甾醇，温度为约150°F的蒸馏物以60加仑/小时的速度导入到加热区中，温度升至450°F，得到蒸汽相和蒸馏物剩余馏分。收集并冷却蒸汽相，该蒸汽相的冷凝物生成量为约20加仑/小时，其含有约75％重量的脂肪酸，5％重量的生育酚和2％重量的甾醇。蒸馏物剩余馏分的生成量为40加仑/小时，其含有约4.1％重量的脂肪酸，21.5％重量的生育酚和20.1％重量的甾醇。
实施例2将大豆油除味后得到的含有约30.2％重量的游离脂肪酸，16.6％重量的生育酚和17.6％重量的甾醇，温度为约150°F的蒸馏物以60加仑/小时的速度导入到加热区中，使其温度升至450°F，得到蒸汽相和蒸馏物剩余馏分。收集并冷却蒸汽相，该蒸汽相的冷凝物生成率为约20加仑/小时，其含有约77.7％重量的脂肪酸，4.9％重量的生育酚和1.7％重量的甾醇。蒸馏物剩余馏分的生成量为40加仑/小时，其含有约0.8％重量的脂肪酸，20.7％重量的生育酚和17.1％重量的甾醇。
实施例3将实施例2的蒸馏物剩余馏分冷却至环境温度，然后与丙酮以1∶1的比例混合，离心混合物，得到含有甾醇的沉积物和含有生育酚的溶剂相。蒸发除去溶剂相中的丙酮，得到富含生育酚的残余物。含有甾醇的沉积物包括约1.57％重量的脂肪酸，6.29％重量的生育酚和76.46％重量的甾醇。富含生育酚的残余物包含11.31％重量的脂肪酸，42.97％重量的生育酚和18.87％重量的甾醇。
实施例4将30磅大豆油除味后得到的含有约38.4％重量的游离脂肪酸，15.5％重量的生育酚和17.5％重量的甾醇的蒸馏物加热至437°F，然后导入到温度为440°F，压力为约3mm Hg的除味器中。在该除味器中以速率约1升/分钟的速率连续通入氮气抽提气体。在440°F下除味蒸馏物达45分钟，得到11磅的第一蒸汽相，收集并冷却该蒸汽相得到第一冷凝物和19磅的第一蒸馏物剩余馏分。第一冷凝物含有73.2％重量的脂肪酸，4.6％重量的生育酚和2.1％重量的甾醇。第一蒸馏物剩余馏分含有6.3％重量的脂肪酸，20.2％重量的生育酚和12.9％重量的甾醇。
将除味器中的第一蒸馏物剩余馏分加热至475°F，然后在2mm Hg压力和氮气存在下除味120分钟，得到4.5磅的第二蒸汽相，收集并冷却该蒸汽相得到第二冷凝物和14磅的第二蒸馏物剩余馏分。第二冷凝物含有31.1％重量的脂肪酸，32.5％重量的生育酚和10.4％重量的甾醇。第二蒸馏物剩余馏分含有0.15％重量的脂肪酸，35.5％重量的生育酚和27.1％重量的甾醇。
将除味器中的第二蒸馏物剩余馏分加热至500°F，然后在3mm Hg压力和氮气存在下除味200分钟，得到4.2磅的第三蒸汽相，收集并冷却该蒸汽相得到第三冷凝物和8.5磅的第三蒸馏物剩余馏分。第三冷凝物含有10.5％重量的脂肪酸，41.3％重量的生育酚和22.7％重量的甾醇。第三蒸馏物剩余馏分含有0.11％重量的脂肪酸，2.9％重量的生育酚和5.7％重量的甾醇。
实施例5将43磅实施例4使用的相同蒸馏物加热至423°F，然后导入到温度为430°F，压力为约2.3mm Hg的除味器中。在该除味器中以速率约1升/分钟的速率连续通入氮气抽提气体。在430°F温度下除味蒸馏物达240分钟，得到15磅的第一蒸汽相，收集并冷却该蒸汽相得到第一冷凝物和28磅的第一蒸馏物剩余馏分。第一冷凝物含有74％重量的脂肪酸，4.7％重量的生育酚和1.9％重量的甾醇。第一蒸馏物剩余馏分含有3.5％重量的脂肪酸，20.7％重量的生育酚和9.1％重量的甾醇。
将除味器中的第一蒸馏物剩余馏分加热至485°F，然后在3mm Hg压力和氮气存在下除味180分钟(防止在工作温度下接近甾醇蒸发压力，即防止甾醇挥发)，得到5.0磅的第二蒸汽相，收集并冷却该蒸汽相得到第二冷凝物和21.5磅的第二蒸馏物剩余馏分。第二冷凝物含有26.4％重量的脂肪酸，37.4％重量的生育酚和7.7％重量的甾醇。第二蒸馏物剩余馏分含有0.15％重量的脂肪酸，16.4％重量的生育酚和8.1％重量的甾醇。
将除味器中的第二蒸馏物剩余馏分加热至500°F，然后在3mm Hg压力和氮气存在下除味180分钟，得到2.5磅的第三蒸汽相，收集并冷却该蒸汽相得到第三冷凝物和18.5磅的第三蒸馏物剩余馏分。第三冷凝物含有14％重量的脂肪酸，48.3％重量的生育酚和12.4％重量的甾醇。第三蒸馏物剩余馏分含有0.07％重量的脂肪酸，11.6％重量的生育酚和6.9％重量的甾醇。
对本发明方法及其使用方式和步骤已给予充分、清晰的描述，使用的术语简洁并准确足以使本领域技术人员进行理解与使用。尽管前面描述了优选实施例，但在不背离本发明权利要求的精神和范围的前提下可对其进行一些改变。为了尤其指出并突出所要求的本发明主题内容，以下的权利要求书对本说明书给予了总结。
权利要求
1.一种从蒸馏物中分离组分的方法，其包括(a)将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物导入加热区内，该加热区在低于约10mmHg的压力，低于约480°F的温度下工作；(b)蒸发富含脂肪酸的馏分而形成蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；以及(c)冷却蒸汽相从而得到富含脂肪酸的冷凝物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)的蒸发是在抽提气体的存在下进行的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中抽提气体选自水蒸汽、氮气及其混合气。
4.根据权利要求1所述的方法，其中蒸馏物在被导入加热区之前先进行预热。
5.根据权利要求1所述的方法，其中加热区在温度为约375至约475°F下进行工作。
6.一种从蒸馏物中分离组分的方法，其包括(a)将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物导入加热区内，在低于约10mmHg的压力，低于约480°F的温度下工作；(b)蒸发大量脂肪酸馏分而形成第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的剩余蒸馏物馏分；(c)冷却剩余蒸馏物馏分；(d)将丙酮和剩余馏分混合，得到富含生育酚的溶剂相以及富含甾醇的沉积物。(e)分离溶剂相和沉积物。
7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(b)的蒸发是在抽提气体的存在下进行的。
8.根据权利要求7所述的方法，其中抽提气体选自水蒸汽、氮气及其混合气。
9.根据权利要求6所述的方法，其中蒸馏物在被导入加热区之前先进行预热。
10.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(e)是采用离心法进行分离的。
11.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括步骤(f)，冷却第一蒸汽相而得到富含脂肪酸的冷凝物。
12.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括步骤(f)，从溶剂相中蒸发富含丙酮的馏分而得到第二蒸汽相，残余物富含生育酚。
13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括步骤(g)，从溶剂相中蒸发富含丙酮的馏分而得到第二蒸汽相，残余物富含生育酚。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括步骤(g)，冷却第二蒸汽相而得到富含丙酮的冷凝物。
15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括步骤(h)，冷却第二蒸汽相而得到富含丙酮的冷凝物。
16.根据权利要求6所述的方法，其中加热区在约375至约480°F的温度下工作。
17.根据权利要求11所述的方法，其中加热区在约375至约480°F的温度下工作。
18.根据权利要求12所述的方法，加热区在约375至约480°F的温度下工作。
19.根据权利要求13所述的方法，加热区在约375至约480°F的温度下工作。
20.一种从蒸馏物中分离组分的方法，其包括(a)将含有甾醇、生育酚和脂肪酸的蒸馏物导入第一加热区内，该加热区在低于约10mmHg的压力，低于约480°F的温度下工作；(b)蒸发富含脂肪酸的馏分而形成第一蒸汽相，其余为富含甾醇和生育酚的第一剩余蒸馏物馏分；(c)将第一剩余蒸馏物馏分导入第二加热区内，该加热区在低于约10mmHg的压力，约450°F至约525°F的温度下工作；以及(d)蒸发富含生育酚的馏分而形成第二蒸汽相，其余为富含甾醇的第二剩余蒸馏物馏分。
21.根据权利要求20所述的方法，其中步骤(b)是在抽提气体的存在下进行的。
22.根据权利要求21所述的方法，其中抽提气体选自水蒸汽、氮气及其混合气。
23.根据权利要求20所述的方法，其中蒸馏物在被导入第一加热区之前先进行预热。
24.根据权利要求20所述的方法，其中步骤(d)的蒸发是在抽提气体的存在下进行的。
25.根据权利要求24所述的方法，其中抽提气体选自水蒸汽、氮气及其混合气。
26.根据权利要求21所述的方法，其中步骤(d)的蒸发是在抽提气体的存在下进行的。
27.根据权利要求26所述的方法，其中抽提气体选自水蒸汽、氮气及其混合气。
28.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括步骤(e)，冷却第一蒸汽相以得到富含脂肪酸的冷凝物。
29.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括步骤(e)，冷却第二蒸汽相以得到富含生育酚的冷凝物。
30.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括(e)冷却第一蒸汽相而得到富含脂肪酸的第一冷凝物；(f)冷却第二蒸汽相而得到富含生育酚的第二冷凝物。
31.根据权利要求20所述的方法，其中第一加热区在约375至约480°F的温度下工作，第二加热区在约470至约510°F的温度下工作。
32.根据权利要求28所述的方法，其中第一加热区在约375至约480°F的温度下工作，第二加热区在约470至约510°F的温度下工作。
33.根据权利要求29所述的方法，其中第一加热区在约375至约480°F的温度下工作，第二加热区在约470至约510°F的温度下工作。
34.根据权利要求30所述的方法，其中第一加热区在约375至约480°F的温度下工作，第二加热区在约470至约510°F的温度下工作。
35.根据权利要求20所述的方法，其中第一加热区和第二加热区被安置在至少含有两个加热区的容器中。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述容器为除臭器。
全文摘要
本发明涉及对各类油的除臭处理过程中得到的蒸馏物进行处理的方法。尤其涉及对各类油的除臭而得到的蒸馏物中回收脂肪酸、生育酚和甾醇的方法。
文档编号C07D311/72GK1649653SQ03809511
公开日2005年8月3日 申请日期2003年3月18日 优先权日2002年3月18日
发明者迪克·科普兰, 莫里斯·W·贝尔彻 申请人:Ip控股有限公司