專利名稱：控制甘油三酯脂肪酸鏈組成的方法及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制甘油三酯脂肪酸鏈組成的方法，以便提供甘油三酯混合物中所需的長鏈脂肪酸組成。本發(fā)明還涉及根據(jù)顧客需要生產(chǎn)目標(biāo)甘油三酯方法的用途。
背景甘油三酯的功能性和特性取決于分子中脂肪酸鏈的比例和類型。因此，根據(jù)其特性將甘油三酯以各種方式用于營養(yǎng)物中。脂肪酸分布影響了例如甘油三酯的營養(yǎng)價(jià)值。一些脂肪酸使甘油三酯高熱而其他脂肪酸使甘油三酯低熱。源自植物等的甘油三酯通常是高熱的。含有短鏈和長鏈脂肪酸的甘油三酯是低熱的。低熱甘油三酯的具體類型是“salatrim”，其含有至少一個(gè)長鏈飽和脂肪酸和至少一個(gè)短鏈脂肪酸。Salatrim是短鏈和長鏈酰基甘油三酯分子(Short And Long chainAcyl TRIglyceride Molecules)的縮寫。
甘油三酯的可吸收性和可消化性受到脂肪酸鏈的影響。甘油三酯也是必需脂肪酸的來源且它們的代謝物類似亞油酸和α-亞油酸、DHA(二十二碳六烯酸)和EPA(二十碳五烯酸)。它們存在于油中，尤其是源自向日葵、月見草、亞麻子、魚、單細(xì)胞藻等等的油中。因此，一些甘油三酯在例如用于外科病人的腸內(nèi)和腸外營養(yǎng)物的營養(yǎng)組成中是有益的，而一些甘油三酯用于控制體重的低熱產(chǎn)品中。脂肪酸組成還影響如甘油三酯熔點(diǎn)的物理特性。
具有特定脂肪酸組成的甘油三酯提供了在食品工業(yè)、nutraceutical業(yè)和制藥工業(yè)以及技術(shù)應(yīng)用如包衣和造粒等等中的優(yōu)勢。使用不同種類的甘油三酯用于各種營養(yǎng)目的是現(xiàn)有技術(shù)已知的。
EP0466768涉及合成的甘油三酯家族，其可以用于腸胃外營養(yǎng)物或飲食補(bǔ)充劑中。所述專利的合成甘油三酯具有至少一個(gè)短鏈(2-5個(gè)碳原子)脂肪酸。
WO 01/91587涉及減少體重增加和保持合適體重的方法，該方法包括給動(dòng)物服用含有甘油三酯的油組合物，該甘油三酯帶有衍生自4至14個(gè)碳原子脂肪酸的短鏈和中鏈脂肪酸殘基和衍生自16至22個(gè)碳原子脂肪酸的長鏈脂肪酸殘基。
US5,968,896涉及含有脂肪的營養(yǎng)補(bǔ)充劑和抗氧化劑的治療量，該脂肪包括至少兩種不同脂肪來源，其中之一是富含單不飽和脂肪酸的油而另一種是富含ω-3-脂肪酸的油。所述營養(yǎng)補(bǔ)充劑用于準(zhǔn)備經(jīng)受大外科手術(shù)的個(gè)體的體重保持以便防止或減少手術(shù)后并發(fā)癥。
可以從天然來源獲得或合成制得甘油三酯。為了改變甘油三酯的脂肪酸組成已經(jīng)發(fā)展了不同的方法。
GB791,165涉及脂肪酸酯的酯交換方法。在多個(gè)金屬皂催化劑存在下在至少180℃的溫度下加熱基本上完全酯化的脂肪酸酯混合物進(jìn)行酯交換，因此重排了混合物中的脂肪酸基團(tuán)。根據(jù)該專利的方法可以改變甘油三酯。
US6,124,486涉及低熱甘油三酯的生產(chǎn)方法。該方法包括在催化劑的存在下酯交換帶有C2至C10脂肪酸鏈的短甘油三酯和帶有C16至C24脂肪酸鏈的長甘油三酯。酯交換產(chǎn)物混合物含有未反應(yīng)的短和長甘油三酯以及具有至少一個(gè)長和至少一個(gè)短脂肪酸鏈的單個(gè)甘油三酯。至少相當(dāng)大部分的甘油三酯具有一個(gè)長脂肪酸鏈和兩個(gè)短脂肪酸鏈。然后通過除去未反應(yīng)的短和長甘油三酯從反應(yīng)產(chǎn)物混合物中回收低熱甘油三酯。
在US6,124,486的方法中，三短(trishort)甘油三酯首先從反應(yīng)產(chǎn)物混合物中分離出來，例如通過蒸發(fā)。然后在分離步驟中處理剩余的反應(yīng)產(chǎn)物混合物，從未反應(yīng)的三長(trilong)甘油三酯和任何殘留的三短甘油三酯中分離出含有一個(gè)或兩個(gè)長鏈的低熱甘油三酯。優(yōu)選在短路蒸餾釜、離心分子蒸餾器或高真空轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器中進(jìn)行分離步驟。
US6,369,252涉及新結(jié)構(gòu)的類脂和含有它們的組合物以及形成這些結(jié)構(gòu)類脂和混合物的酶方法。該專利合成的甘油三酯包括至少一個(gè)短鏈脂肪酸和至少一個(gè)不飽和脂肪酸。
現(xiàn)有技術(shù)的方法不適于制備純的單長(monolong)或二長(dilong)的甘油三酯。僅僅獲得單長和二長的甘油三酯混合物。在一步分離法中高產(chǎn)量地生產(chǎn)純單長甘油三酯是不容易的。也不可能在一步中生產(chǎn)出純二長甘油三酯。用現(xiàn)有技術(shù)的方法來生產(chǎn)特定長度脂肪酸組成的純甘油三酯也是不可能的，特定長度脂肪酸組成對任何所需的預(yù)期使用都是最佳的?，F(xiàn)有技術(shù)的分餾通常在低于270℃的溫度下進(jìn)行。通常避免較高的溫度，因?yàn)樵邗ソ粨Q催化劑存在下進(jìn)行分離步驟時(shí)，分餾的液體同時(shí)經(jīng)歷不斷改變產(chǎn)物的酯交換反應(yīng)。
通過現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)方法獲得的甘油三酯產(chǎn)物具有隨機(jī)的脂肪酸鏈分布且它們含有雜質(zhì)如三長的甘油三酯，其在一些營養(yǎng)應(yīng)用中不是有益的。提供帶有特定種類脂肪酸鏈以及特定長鏈、中鏈和短鏈分布的甘油三酯是非常困難的。即使是酶方法提供的也只是甘油三酯分子的混合物。
理想的是能夠根據(jù)預(yù)定的模式生產(chǎn)具有各種物理和化學(xué)特性的甘油三酯。然而，現(xiàn)有技術(shù)對于大多數(shù)目的還不夠精確。因此，需要一個(gè)方法能夠生產(chǎn)比較純的和更精確設(shè)計(jì)的甘油三酯。尤其是需要提供一個(gè)方法能夠生產(chǎn)具有所需脂肪酸鏈長度和組成的甘油三酯，以致可以商業(yè)規(guī)模地獲得任何短、中鏈和/或長鏈的組合。本發(fā)明的目的在于滿足該需要。主要的關(guān)注在于工業(yè)中的甘油三酯和期望研發(fā)具有特定特性的新甘油三酯。然而，現(xiàn)有技術(shù)的方法不能使從業(yè)者以足以實(shí)踐使用的水平獲得任何目標(biāo)甘油三酯。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及控制甘油三酯脂肪酸鏈組成的方法。該方法適于以商業(yè)規(guī)模操作。在所附權(quán)利要求中限定了該方法。本發(fā)明還涉及所述方法的商業(yè)用途，以技術(shù)上可行的方式給消費(fèi)者供應(yīng)他們所需的目標(biāo)甘油三酯。在所附權(quán)利要求中限定了該用途。權(quán)利要求的內(nèi)容被認(rèn)作該說明書的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在至少兩步步驟中處理含有甘油三酯混合物的原料流，甘油三酯含有至少一個(gè)長鏈，所述混合物基本上沒有三短甘油三酯，以連續(xù)分餾方式在高于200℃的溫度和0.01至10Pa的壓力下分餾含有一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)長鏈的長鏈甘油三酯。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，至少一個(gè)分餾步驟是在高于270℃的溫度下進(jìn)行的，以便改善各自含有1和2或3個(gè)長鏈的甘油三酯的分餾。從所述兩步分餾方法中可分別回收具有不同長鏈組成的目標(biāo)甘油三酯作為終產(chǎn)物。
優(yōu)選實(shí)施方案中，至少一個(gè)所述分餾步驟是在分餾設(shè)備如蒸餾裝置，如短路蒸餾塔、離心蒸餾器和/或高真空轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器中進(jìn)行，優(yōu)選短路蒸餾塔。優(yōu)選在一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)分開的短路蒸餾塔中進(jìn)行分餾步驟。優(yōu)選實(shí)施方案中，將來自一個(gè)塔的流體在另一個(gè)溫度高于200℃的分餾設(shè)備中處理。從在高于270℃溫度下操作的蒸餾裝置中去除各基本上純的三長甘油三酯餾分。
基于對進(jìn)料混合物中的甘油三酯、分餾設(shè)備的溫度和液體的流程的控制，獲得高純度的目標(biāo)甘油三酯。分離過程沒有影響進(jìn)料混合物中甘油三酯的脂肪酸組成。為了獲得所需的目標(biāo)甘油三酯，優(yōu)選設(shè)計(jì)進(jìn)料混合物的脂肪酸分布來提供含有所需單長或二長甘油三酯分子的甘油三酯混合物。本發(fā)明的特定分餾方法提供了用于所確定用途的最終甘油三酯組合物，如用于營養(yǎng)用途、nutraceutical和用于藥物用途以及用于其它用途。本發(fā)明的方法可以以純化形式生產(chǎn)新的甘油三酯，以用于感興趣的產(chǎn)業(yè)去測試。這樣，本發(fā)明能夠提供具有潛在用途和驚人特性的全新甘油三酯。
根據(jù)本發(fā)明的方法，分餾甘油三酯混合物以便獲得所需的長鏈脂肪酸組成。用作本發(fā)明原料流的甘油三酯混合物可以以任何常規(guī)方法制得。因此，通過使用常規(guī)化學(xué)和/或酶方法在反應(yīng)系統(tǒng)中使三短和三長甘油三酯發(fā)生酯交換，通過酶或化學(xué)酯化甘油和短鏈或長鏈脂肪酸，或通過長鏈脂肪酸的單酸甘油酯和短鏈脂肪酸酯化來提供所述混合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道其他方法來提供用于進(jìn)料混合物的甘油三酯混合物。
因此，例如可以通過含有所需產(chǎn)物甘油三酯所需脂肪酸鏈的三短、三中和/或三長鏈甘油三酯的酯交換來提供包含原料流的甘油三酯。常規(guī)酯交換方法獲得的混合物含有甘油三酯混合物，根據(jù)用于加工的進(jìn)料以及自身所用的方法，甘油三酯含有不同數(shù)量的短鏈、中鏈和長鏈脂肪酸。
如果通過酯交換制得原料流，可通過選擇反應(yīng)中的三短和/或三中和三長的比例來優(yōu)化原料流的組成，以在本發(fā)明的分餾中以kg/hr為單位提供最高產(chǎn)量的所需產(chǎn)物。通過三短和三長鏈甘油三酯酯交換，或通過其他方法生產(chǎn)三短鏈甘油酯來提供原料流時(shí)，本發(fā)明方法需要在長鏈甘油三酯實(shí)際分餾之前除去三短化合物。
通過酶技術(shù)提供所需的原料流混合物也是可能的。例如，通過酶技術(shù)可以獲得含有多不飽和脂肪酸的甘油三酯。酶技術(shù)還可以提供所需鏈的更精確分布。酶技術(shù)可以產(chǎn)生長、短和/或中鏈脂肪酸的甘油三酯混合物，其中長鏈必需脂肪酸例如多不飽和脂肪酸，如亞油酸、α-亞麻酸、DHA和EPA的濃度比來自化學(xué)酯交換或酯化反應(yīng)的甘油三酯混合物中的要高。
本發(fā)明中，終產(chǎn)物的脂肪酸組成主要受到分餾步驟中所用溫度的控制。單長、二長和三長鏈甘油三酯以一定的順序和餾分從混合物中分離，其取決于所述分餾步驟中所用的溫度。如果三長鏈甘油三酯作為殘余物在第一個(gè)分餾步驟中從混合物中去除，則混合物中殘留的任何催化劑將和三長化合物一起被去除。然后所需的帶有一個(gè)或兩個(gè)長鏈脂肪酸的甘油三酯在進(jìn)一步的分餾步驟中得到回收。根據(jù)甘油三酯終產(chǎn)物所需的純度來選擇分餾步驟的數(shù)量。
本發(fā)明的短鏈脂肪酸是乙酸(C2)至丁酸(C4)的脂肪酸。中鏈脂肪酸是已酸(C6)至癸酸(C10)的脂肪酸。長鏈脂肪酸是具有16至24個(gè)碳原子的酸，而C12至C14脂肪酸在中間，有時(shí)候被包括于長鏈脂肪酸的定義中。
本發(fā)明的長鏈脂肪酸優(yōu)選C16至C24飽和或不飽和脂肪酸。根據(jù)產(chǎn)物所需的已知特性來選擇酸，產(chǎn)物可以是低熱的或其他營養(yǎng)用途、藥物用途，等等。還可以根據(jù)獲得具有未知特性的目標(biāo)甘油三酯的模式來選擇酸，所述未知特性在任何工業(yè)領(lǐng)域被證明是有益的。
飽和長鏈脂肪酸包括例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、二十二碳烷酸、二十四烷酸，等等。不飽和長鏈脂肪酸包括棕櫚油酸、油酸、順式9-二十碳烯酸、花生四烯酸，等等。還可以包括來自油的甘油三酯，所述油含有大量多不飽和脂肪酸(PUFA)如亞油酸、α-亞麻酸、DHA(C226ω3)和EPA(C205ω3)，如亞麻子油、向日葵油、魚油、海藻油，尤其是單細(xì)胞海藻油。
如果原料流甘油三酯混合物中沒有長鏈脂肪酸，則可以與長鏈脂肪酸甘油三酯相同的方式分餾中鏈脂肪酸甘油三酯。在這樣的情況下，中鏈脂肪酸必須被認(rèn)為等同于權(quán)利要求中所限定的長鏈脂肪酸。
如果甘油三酯混合物中不含有短鏈脂肪酸，則三中甘油三酯可以與三短甘油三酯相同的方式去除。
說明書和權(quán)利要求中所用的單長(甘油三酯)意指具有一個(gè)長鏈脂肪酸的甘油三酯。兩種其他的脂肪酸是短鏈和/或中鏈脂肪酸。二長(甘油三酯)含有兩個(gè)長鏈脂肪酸和一個(gè)短鏈或中鏈脂肪酸。三長(甘油三酯)具有三個(gè)長鏈脂肪酸。說明書和權(quán)利要求中所用的術(shù)語三短(甘油三酯)意指只含有短鏈脂肪酸的甘油三酯。三短和三長甘油三酯通常在產(chǎn)物中是不期望的。
根據(jù)本發(fā)明的的方法可以以高純度生產(chǎn)單長和二長甘油三酯?？梢匀缦潞唵蔚孛枋鲈摲椒?提供含有所需甘油三酯混合物的甘油三酯原料流；-任選從所述原料流中汽提出三短鏈甘油三酯；-使無三短的原料流在溫度高于200℃的第一分餾設(shè)備中進(jìn)行第一個(gè)長鏈甘油三酯分餾步驟；-使來自所述第一分餾設(shè)備的流體在溫度高于200℃的第二分餾設(shè)備中進(jìn)行第二個(gè)長鏈甘油三酯分餾步驟，其中所述流體是所述第一個(gè)分餾步驟的餾出物或殘余物；-從所述第一和所述第二分餾設(shè)備的至少一個(gè)中回收所需長鏈組成的目標(biāo)甘油三酯。
至少一個(gè)分餾步驟優(yōu)選在高于270℃的溫度下進(jìn)行，因此提高了單長和二長餾分的產(chǎn)量，并因此提高了二長餾分的二長濃度。
降低分餾步驟的壓力，優(yōu)選降低至0.01至10Pa的值，更優(yōu)選0.05至5Pa的值，最優(yōu)選0.1至1Pa的值。
蒸餾甘油三酸混合物時(shí)首先蒸餾出單長?，F(xiàn)有技術(shù)的一步蒸餾中，餾出物中單長的量通常是高的，如果在最高溫度為270℃下進(jìn)行蒸餾至少65％為單長，例如如上述美國專利6,124,486中提及的。將溫度升高超過270℃提供了產(chǎn)物中較高的二長比例。一些情況中這樣的單長和二長的混合物作為產(chǎn)物是可接受的。然而，任何殘余物通常含有大量有顏色的雜質(zhì)。
本發(fā)明中分餾是以兩步進(jìn)行的，其提高了產(chǎn)物的純度并能以高產(chǎn)量獲得具有低于65％單長和高于35％二長的蒸餾產(chǎn)物。盡管依照甘油三酯含有的各個(gè)脂肪酸以及它們在分子中的相對分布(即在位置1、2或3)可以改變甘油三酯混合物，但分餾不能在分布水平區(qū)分甘油三酯。因此，首先將蒸餾出單長，然后二長，最后三長。為了提供所需的目標(biāo)單長或二長產(chǎn)物，因此處理進(jìn)料甘油三酯混合物以在分餾后提供合適的終產(chǎn)物。
本發(fā)明能夠獲得純度高于現(xiàn)有技術(shù)可獲得純度的產(chǎn)物。本發(fā)明的單長和/或二長產(chǎn)物的純度優(yōu)選為至少約75％，更優(yōu)選至少約90％，最優(yōu)選至少約95％。
從最常規(guī)甘油三酯生產(chǎn)方法中獲得的甘油三酯混合物適于在根據(jù)本發(fā)明的方法中處理。然而，如果混合物含有三短甘油三酯，則在混合物經(jīng)歷本發(fā)明方法之前必須基本上將這些去除。以一定的次序從混合物中各自分離出單長、二長和三長甘油三酯，該次序取決于方法的流程設(shè)計(jì)以及方法中所用的溫度?？梢詫⒈景l(fā)明的方法設(shè)計(jì)成使用常規(guī)分離和分餾設(shè)備，如蒸餾設(shè)備和蒸發(fā)器。優(yōu)選短路蒸餾設(shè)備用作分離設(shè)備。該方法還優(yōu)選包括用于進(jìn)一步純化產(chǎn)物的汽提塔。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，在兩個(gè)分開的分餾設(shè)備中進(jìn)行兩個(gè)分餾步驟。然而，在一個(gè)和相同的物理設(shè)備中提供兩個(gè)分餾裝置也是可能的。因此提供一個(gè)短路蒸餾塔是可能的，其具有兩個(gè)或多個(gè)分開的加熱部分。在不同溫度下運(yùn)行各分開的部分，因此提供了不同的分餾步驟。各塔和/或各部分可以提供分開的蒸餾殘余物收集點(diǎn)用于不同甘油三酯的回收。
最優(yōu)選在至少兩個(gè)分開的短路蒸餾塔中進(jìn)行分餾。根據(jù)所需的產(chǎn)物組成，在選定的溫度和給予所需組成的流程設(shè)計(jì)下進(jìn)行蒸餾。如果短路蒸餾塔用于本發(fā)明的方法中，通常根據(jù)兩個(gè)主要原則中的一個(gè)來操作分餾。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方法中，在溫度高于約270℃的第一個(gè)塔中同時(shí)蒸餾出單長和二長，然后在溫度約為210℃至270℃的第二個(gè)塔中從餾出物中去除單長。獲得的單長和二長優(yōu)選在分餾后的分離步驟中各自進(jìn)一步純化。
另一個(gè)運(yùn)行本發(fā)明方法中塔的優(yōu)選方式是在第一個(gè)塔蒸餾出大部分的單長。然后在第二個(gè)塔從殘留的混合物中蒸餾出二長。獲得的二長含量高于約50％，優(yōu)選高于75％，更優(yōu)選高于約90％，剩余的為單長和/或三長。第二個(gè)塔的溫度優(yōu)選為270℃至300℃。如果使用第三個(gè)分餾步驟可以獲得更高含量的二長。
來自分餾設(shè)備的相應(yīng)單長和二長產(chǎn)物優(yōu)選在填充塔中用水蒸氣汽提，以便確保好的感官質(zhì)量并除去任何痕量的三短。
本發(fā)明可以設(shè)計(jì)用于任何需要以及用于測試潛在有益特性的甘油三酯。因此本發(fā)明的方法用于提供具有受控脂肪酸鏈分布和組成的目標(biāo)甘油三酯，所述應(yīng)用包括以下步驟-確定目標(biāo)甘油三酯的至少一個(gè)目標(biāo)長鏈脂肪酸；-任選確定所述長鏈脂肪酸的目標(biāo)位置；-提供甘油三酯原料，該原料含有大量的具有所需脂肪酸分布的目標(biāo)甘油三酯；-需要時(shí)，從所述原料中除去三短鏈甘油三酯來提供基本上沒有三短鏈甘油三酯的原料流；-在高于200℃的溫度和0.01至10Pa的壓力下在至少兩個(gè)分餾步驟中處理所述原料流，以便分餾各長鏈甘油三酯；和-回收目標(biāo)甘油三酯，其含有至少一個(gè)具有所需脂肪酸分布的所述目標(biāo)長鏈脂肪酸。
通過本發(fā)明的方法獲得的甘油三酯可以用于例如營養(yǎng)組合物、營養(yǎng)藥物(nutraceuticals)和藥物等等中。甘油三酯還可以用于各種食品工業(yè)應(yīng)用中，如低熱食品、焙烤制品、烹調(diào)油、包衣和快餐食品中，以及用于乳化劑、增塑劑等等。還有許多本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的其他應(yīng)用。此外，本發(fā)明可以生產(chǎn)具有未知特性的新化合物。因?yàn)楸景l(fā)明提供了獲得具有所需脂肪酸分布的純甘油三酯的新的可能性，可以生產(chǎn)具有新和驚人特性的至今未知的新甘油三酯。因此，本發(fā)明可以制備甘油三酯，其對降低膽固醇吸收，減少脂肪組織，降低腫瘤生長速率，增強(qiáng)腎臟、肝臟或結(jié)腸功能或減少感染風(fēng)險(xiǎn)等等是有益的。
發(fā)明詳述現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1顯示了用于本發(fā)明方法的分餾系統(tǒng)。
圖2顯示了用于本發(fā)明方法的另一個(gè)分餾系統(tǒng)。
圖1所示方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，將常規(guī)反應(yīng)系統(tǒng)獲得的甘油三酯混合物1提供給第一汽提塔2，其中根據(jù)反應(yīng)混合物1中的三短量在約180-260℃的溫度和約20-1000Pa的壓力下從反應(yīng)混合物1中基本上除去所有的三短。在該階段，汽提出約5-40％重量，優(yōu)選約10-30％的混合物。優(yōu)選盡可能多地除去三短，進(jìn)入下一步驟的進(jìn)料通常含有少于0.5％重量的三短?？梢詫⑵岢龅娜?反向循環(huán)至制備甘油三酯混合物1的工藝中。
根據(jù)本發(fā)明，來自第一汽提塔2的汽提出三短的甘油三酯混合物用作進(jìn)料混合物4。首先將進(jìn)料混合物注入第一短路蒸餾設(shè)備5中。優(yōu)選在進(jìn)入短路蒸餾之前將進(jìn)料的溫度調(diào)節(jié)至約140-200℃。在高于270℃的溫度下進(jìn)行第一短路蒸餾，以便同時(shí)蒸餾出單長和二長。蒸餾設(shè)備中的壓力約為0.01-10Pa。在這些條件下沒有蒸餾出三長甘油三酯，除去含有三長甘油三酯的殘余物6，并可將其作為進(jìn)料循環(huán)至制備甘油三酯混合物1的反應(yīng)中。
然后將同時(shí)含有單長和二長甘油三酯的餾出物7提供給第二短路蒸餾設(shè)備8。第二短路蒸餾設(shè)備中所用的溫度約為210-270℃，以便蒸餾出單長。該蒸餾設(shè)備中的壓力約為0.01-10Pa。
來自第二短路蒸餾設(shè)備8的殘余物10作為含有大部分二長甘油三酯的產(chǎn)物回收。其優(yōu)選通過熱交換器進(jìn)入第二汽提塔14。該汽提設(shè)備純化了二長甘油三酯并除去了氣味。該塔的溫度約為180-240℃，壓力約為20-1000Pa。殘余物15含有高產(chǎn)量的包括二長甘油三酯的成品。
將來自第二短路蒸餾設(shè)備8的餾出物9提供給第三汽提塔11用于純化產(chǎn)物。該塔的溫度約為180-240℃，壓力約為20-1000Pa。殘余物13含有高產(chǎn)量的包括單長甘油三酯的成品。
本發(fā)明的另一個(gè)方法顯示于圖2中，將常規(guī)反應(yīng)系統(tǒng)獲得的甘油三酯混合物1提供給第一汽提塔2，其中根據(jù)反應(yīng)混合物中三短的量在約180-200℃的溫度下從反應(yīng)混合物1中除去未反應(yīng)的三短。
將汽提出三短的甘油三酯混合物用作進(jìn)料混合物4引入第一短路蒸餾設(shè)備5中。將進(jìn)料的溫度調(diào)節(jié)至約140-200℃。在高于200℃的溫度下進(jìn)行第一短路蒸餾。蒸餾設(shè)備中的壓力約為0.01-10Pa。在該階段從混合物中蒸餾出單長甘油三酯。
可以將來自第一短路蒸餾的溫度約為40-100℃的餾出物7提供給第二汽提塔14用于純化。該塔的溫度約為180-240℃，壓力約為20-1000Pa。去除餾出物且殘余物15含有包括純化的單長甘油三酯的成品。
將來自第一短路蒸餾設(shè)備5的殘余物6加熱至約140-200℃的溫度。然后提供給第二短路蒸餾設(shè)備8。第二短路蒸餾設(shè)備所用的溫度約為270-300℃。該蒸餾設(shè)備中的壓力約為0.01-10Pa。殘余物含有可以丟棄或再循環(huán)至酯交換的三長甘油三酯。
將來自第二短路蒸餾設(shè)備8的溫度約為40-100℃的餾出物9提供給第三汽提塔11用于純化。該塔的溫度約為180-240℃，壓力約為20-1000Pa。去除汽提的部分12，殘余物13含有包括二長甘油三酯的成品。
根據(jù)所需產(chǎn)品的組成選擇蒸餾的溫度和/或流量。這通過定義為餾出物流速(kg/hr)除進(jìn)料流速(kg/hr)的餾分來控制。用作進(jìn)入分餾過程進(jìn)料的甘油三酯混合物還影響了所獲得的不同長甘油三酯的量。
本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)進(jìn)料流的組成以及本發(fā)明的方法可以確定對于每個(gè)所需產(chǎn)品的合適溫度和流量。
以下通過一些描述了本發(fā)明一些實(shí)施方案的實(shí)施例來說明本發(fā)明。實(shí)施例中的百分比是通過重量計(jì)算的，除非另外指出。
實(shí)施例1根據(jù)本發(fā)明對基本上沒有三短甘油三酯的甘油三酯混合物進(jìn)行兩步分餾。長鏈脂肪酸是C18(硬脂酸)，短鏈脂肪酸是C4(丁酸)。第一次分餾中甘油三酯混合物具有以下組成(重量％)單長 31二長 46三長 23將其根據(jù)圖1所示的原理在280℃和0.3Pa壓力的短路蒸餾塔中進(jìn)行分餾，66％的進(jìn)料作為餾出物被除去，其組成為(％)單長 49.3二長 48.6三長 2.1剩余的是具有以下組成的殘余物(％)單長 0.0二長 39.2
三長 60.8來自第一步蒸餾的餾出物在220℃和0.1Pa壓力的短路蒸餾塔中進(jìn)行第二次分餾，53％的進(jìn)料作為餾出物被除去，其組成為(％)單長 91.4二長 8.6三長 0.0該產(chǎn)物作為單長甘油三酯產(chǎn)物回收。
來自第二次蒸餾的殘余物具有以下組成(％)單長 2.1二長 93.4三長 4.5該產(chǎn)物作為二長甘油三酯產(chǎn)物回收。其具有比現(xiàn)有技術(shù)方法可獲得的高得多的二長純度。
實(shí)施例2具有以下組成的甘油三酯混合物(％)三短11.33游離脂肪酸 0.43單長38.71二長38.11三長11.43其中短鏈衍生自丁酸，長鏈衍生自硬脂酸，將其在根據(jù)圖2的方法中分餾。在246℃和700Pa壓力下在連續(xù)汽提塔中從甘油三酯混合物中除去三短，因此13％的進(jìn)料作為含有三短的蒸氣被去除。所得到的液體進(jìn)料混合物具有以下組成(％)三短0.01游離脂肪酸 0.25單長41.20二長44.55三長13.99殘留的液體在212℃和0.1Pa壓力的短路蒸餾塔的第一次分餾中進(jìn)行分離，36.5％的進(jìn)料作為餾出物被去除，其組成為(％)
三短 0.00游離脂肪酸 0.30單長 96.50二長 3.20三長 0.00該餾出物作為基本上純的單長產(chǎn)物回收。剩余的是具有以下組成的殘余物(％)三短 0.00游離脂肪酸 0.23單長 7.99二長 69.20三長 22.60將殘余物在218℃和0.8Pa壓力的短路蒸餾塔中進(jìn)一步進(jìn)行第二次蒸餾處理。10％的殘余物作為餾出物被去除，其組成為(％)三短 0.0游離脂肪酸 0.8單長 54.4二長 44.8三長 0.0殘余物的組成為三短 0.0游離脂肪酸 0.2單長 2.8二長 71.9三長 25.1在259℃和0.1Pa壓力的短路蒸餾塔中進(jìn)行第三次蒸餾處理殘余物，43％的殘余物作為餾出物被去除，其組成為(％)三短 0.00游離脂肪酸 0.40單長 6.60二長 91.70三長 1.30
該餾出物作為基本上純的二長產(chǎn)物回收。
通過上述實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)地說明了本發(fā)明。以多種不同的方式和在多種不同的應(yīng)用中來使用本發(fā)明對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.控制甘油三酯的脂肪酸鏈組成的方法，其中原料流包括含有至少一個(gè)長脂肪酸鏈的甘油三酯混合物，所述混合物基本上沒有三短鏈甘油三酯，在高于200℃的溫度和0.01至10Pa的壓力下在至少兩個(gè)分餾步驟中處理原料流來分餾各長鏈甘油三酯，其中所述步驟之一將三長鏈甘油三酯和單長與二長鏈甘油三酯分餾，而另一個(gè)所述步驟將單長鏈甘油三酯和二長鏈甘油三酯分餾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)所述分餾步驟是在高于270℃的溫度下進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中至少一個(gè)所述分餾步驟是在分餾裝置中進(jìn)行的，所述分餾裝置選自蒸餾設(shè)備、短路蒸餾塔、離心蒸餾器和高真空轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器，優(yōu)選短路蒸餾塔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述分餾步驟是在一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)分開的短路蒸餾塔中進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在另一個(gè)溫度高于200℃的分餾裝置中處理來自一個(gè)所述塔的流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法，其中組成原料流的甘油三酯混合物源自含有所需終產(chǎn)物甘油三酯的所需脂肪酸鏈的三短、三中和/或三長鏈甘油三酯的酯交換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)的方法，其中在所述分餾步驟之前原料流已經(jīng)在汽提塔中汽提三短鏈甘油三酯，以從所述甘油三酯中除去三短鏈甘油三酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中汽提的三短鏈甘油三酯在汽提之前占甘油三酯的約5-40％，優(yōu)選10-30％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法，其中組成原料流的甘油三酯源自使用了含有所需終產(chǎn)物甘油三酯的所需脂肪酸鏈的短和/或長脂肪酸鏈化合物的酶技術(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的方法，其中在所述分餾步驟后進(jìn)行三短鏈汽提，優(yōu)選用水蒸氣，優(yōu)選在約180-250℃的溫度和優(yōu)選在約10-2000Pa的壓力下進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)的方法，其中在溫度高于270℃的第一分餾步驟中同時(shí)蒸餾出單長和二長鏈甘油三酯，以從三長鏈甘油三酯中分餾。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中將來自所述第一分餾步驟的同時(shí)含有單長和二長鏈甘油三酯的餾出物提供給第二分餾步驟，以便在約210至270℃的溫度下回收作為餾出物的單長鏈甘油三酯和作為殘余物的二長鏈甘油三酯。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中在汽提步驟中純化單長和/或二長鏈甘油三酯。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)的方法，其中在第一分餾步驟中蒸餾出大部分的單長鏈甘油三酯。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中在進(jìn)一步的步驟中純化單長鏈甘油三酯。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的方法，其中在溫度高于270℃的第二分餾步驟中處理來自第一分餾步驟的殘余物，優(yōu)選壓力約為0.01-10Pa，以便回收二長鏈甘油三酯。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中分餾后餾出物中二長鏈甘油三酯的含量高于50％，優(yōu)選高于75％，更優(yōu)選高于90％，剩余的為單長和三長鏈甘油三酯。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的方法，其中將來自第二分餾步驟的餾出物提供給汽提步驟，以便純化二長鏈甘油三酯。
19.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中進(jìn)入蒸餾塔的原料流是從酶或化學(xué)方法獲得的。
20.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中為了獲得較純的產(chǎn)品進(jìn)行第三次長鏈甘油三酯分餾。
21.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中單長和/或二長鏈甘油三酯產(chǎn)物的純度至少約為75％，優(yōu)選至少約90％，更優(yōu)選至少約95％。
22.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中甘油三酯中的長鏈脂肪酸含有12至24個(gè)碳原子并選自月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、二十二碳烷酸、二十四烷酸、棕櫚油酸、油酸、順式9-二十碳烯酸、花生四烯酸、亞油酸、α-亞麻酸、DHA和EPA。
23.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中甘油三酯中的短鏈脂肪酸含有2至4個(gè)碳原子并選自乙酸、丙酸和丁酸。
24.權(quán)利要求1的方法的用途，用于提供具有受控脂肪酸鏈分布和組成的目標(biāo)甘油三酯，所述用途包括步驟-確定目標(biāo)甘油三酯的至少一個(gè)目標(biāo)長鏈脂肪酸；-任選確定所述長鏈脂肪酸的目標(biāo)位置；-提供甘油三酯原料，該原料含有大量的具有所需脂肪酸分布的目標(biāo)甘油三酯；-需要時(shí)，從所述原料中除去三短鏈甘油三酯來提供基本上沒有三短鏈甘油三酯的原料流；-在高于200℃的溫度和0.01至10Pa的壓力下在至少兩個(gè)分餾步驟中處理所述原料流，以便分餾各長鏈甘油三酯；和-回收目標(biāo)甘油三酯，該目標(biāo)甘油三酯含有至少一個(gè)具有所需脂肪酸分布的所述目標(biāo)長鏈脂肪酸。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的用途，其中目標(biāo)甘油三酯是以高于75％優(yōu)選高于90％的純度回收的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的用途，其中所述目標(biāo)長鏈脂肪酸和/或位置的限定是根據(jù)顧客的需要來進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制甘油三酯的脂肪酸鏈組成的方法，其中原料流包括含有至少一個(gè)長鏈的甘油三酯混合物。所述混合物基本上沒有三短鏈甘油三酯，并將其在高于200℃的溫度和0.01至10Pa的壓力下在至少兩個(gè)分餾步驟中進(jìn)行處理，來分餾各長鏈甘油三酯，其中所述步驟之一將三長鏈甘油三酯和單長與二長鏈甘油三酯分餾，而另一個(gè)所述步驟將單長鏈甘油三酯和二長鏈甘油三酯分餾。該方法可以用于提供具有受控脂肪酸鏈分布的目標(biāo)甘油三酯。
文檔編號(hào)C11B3/14GK1735681SQ200380107826
公開日2006年2月15日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者F·方斯帕索, U·恩格爾魯?shù)?申請人:丹尼斯科有限公司