Удаление нежелательных пропаноловых компонентов
Изобретение относится к масложировой промышленности. Применение выпаривания с выбором кратчайшего пути для уменьшения в дезодорированных триглицеридных маслах содержания пропаноловых компонент, выбранных из хлоропропанолов, эфиров хлоропропаноловых жирных кислот, эпоксипропанолов, эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот и комбинаций из двух или более из них. При этом испарение на кратчайшем пути проводят при давлении менее 1 мбар. Способ удаления компонентов пропанола, выбранных из хлоропропанолов, эфиров хлоропропаноловых жирных кислот, эпоксипропанолов, эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот и комбинаций из двух или более из них, включающий стадии: очистку триглицеридного масла, обесцвечивание очищенного триглицеридного масла, дезодорирование очищенного обесцвеченного триглицеридного масла, испарение на кратчайшем пути очищенного, обесцвеченного и дезодорированного масла при давлении менее 1 мбар. Изобретение позволяет получить простой, мягкий, но эффективный способ для удаления нежелательных пропаноловых эфиров жирных кислот. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к удалению нежелательных пропаноловых компонентов из дезодорированных триглицеридов.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сырые масла, извлеченные из первоначального источника, не подходят для употребления в пищу человеком из-за присутствия высокого уровня загрязнителей, таких, как свободные жирные кислоты, фосфатиды, мыла и пигменты, которые могут быть токсичными или могут придавать нежелательный цвет, запах или вкус. Сырые масла, по этой причине, очищаются перед использованием. Процесс очистки обычно состоит из трех основных стадий: рафинирование, обесцвечивание и дезодорирование. Масло, полученное после завершения процесса очистки (называемое «рафинированное масло»), как правило, считается пригодным для употребления человеком и может, таким образом, быть использовано в производстве любого количества продуктов питания и напитков.
В настоящее время установлено, что процесс очистки сырого масла сам по себе сопряжен с внедрением различных уровней эфиров жирных кислот 3-монохлоропропан-1,2-диола (3-МХПД эфиров) и глицидиловых эфиров. Количества 3-МХПД эфира и глицидилового эфира зависит от типа масла и процесса очистки. Большинство растительных масел содержат 3-МХПД эфир в количестве в промежутке 200-800 частей на миллиард и глицидилового эфира ниже 500 частей на миллиард, но для пальмового масла или для специальных условий процесса могут быть получены даже значения, превышающие 5000 частей на миллиард.
Свободный 3-монохлорпропан-1,2-диол (3-МХПД) долгое время идентифицировали как загрязнитель в различных продуктах питания. Недавние исследования обнаружили эфиры жирных кислот 3-МХПД в рафинированных пищевых жирах и жиросодержащей пище. Эфиры 3-МХПД образуются при высоких температурах, в частности, во время дезодорации. Также 2,3-эпокси-1-пропанол (глицидол) образуется на стадии дезодорации. Как глицидиловые эфиры, так и эфиры 3-МХПД связаны с возможным канцерогенным действием.
ЕР 2 449 070 описывает способ удаления нежелательных пропаноловых компонентов из неиспользованного триглицерида масла, включая контакт загрязненного масла с адсорбентом.
Еще одно предложение для снижения содержания 3-МХПД эфира приводится в WO2010/036450 (Süd- Chemie). Оно основано на модификации процесса очистки, который использует очень интенсивное обесцвечивание (с высоким содержанием отбеливающих глин).
WO2012/107230 описывает альтернативный способ снижения содержания 3-МХПД и глицидилового эфиров, причем процесс включает воздействие на масла следующих стадий в следующем порядке: а) стадии обесцвечиванич, б) стадии дезодорации, в) конечной стадии обесцвечивания и г) конечной стадии дезодорации, причем конечная стадия дезодорации г) проводится при температуре по меньшей мере на 40°С ниже, чем стадия дезодорации б).
Было бы желательно иметь простой, мягкий, но эффективный способ удаления нежелательных пропаноловых эфиров жирных кислот.
Настоящее изобретение включает такой способ.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к применению выпаривания с выбором кратчайшего пути для уменьшения в дезодорированных триглицеридовых маслах содержания пропаноловых компонентов, выбранных из хлоропропаноловых эфиров жирных кислот, эпоксипропаноловых эфиров жирных кислот (=глицидиловых эфиров) и комбинаций из двух или более из них, при котором выпаривание с выбором кратчайшего пути проводится при давлении ниже 1 мбар, предпочтительно, ниже 0,05 мбар, более предпочтительно, ниже 0,01 мбар, наиболее предпочтительно, ниже 0,0001 мбар.
Более того, в зависимости от условий, применяемых в выпаривании с выбором кратчайшего пути, помимо удаления 3-МХПД эфиров и глицидиловых эфиров, также на состав масла в отношении различных глицердов, может влиять, как, например, уменьшение моноацил-глицеридов и/или диацил-глицеридов, и/или уменьшение триглициридов с низкой молекулярной массой (например, трилаурин), таким образом, имеющих молекулярную массу в диапазоне ниже 730.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к применению выпаривания с выбором кратчайшего пути для снижения из дезодорированных триглицеридных масел содержания пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров хлоропропанолов жирных кислот, эфиров эпоксипропанолов жирных кислот и комбинаций из двух и более их них, где выпаривание с выбором кратчайшего пути осуществляется при давлении ниже 1 мбар, предпочтительно при давлении 0,05 мбар, более предпочтительно ниже 0,01 мбар, более предпочтительно ниже 0,001 мбар.
Настоящее изобретение относится к применению, при котором содержание пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот, уменьшается до содержания ниже 500 частей на миллиард, предпочтительно ниже 300 частей на миллиард, даже более предпочтительно, ниже 150 частей на миллиард.
Кроме того, настоящее изобретение относится к применению, в котором содержание эфиров хлоропропаноловых жирных кислот уменьшается до содержания ниже 500 частей на миллиард, предпочтительно ниже 300 частей на миллиард, даже более предпочтительно, ниже 150 частей на миллиард.
В предпочтительном варианте осуществления эти пропаноловые компоненты полностью удаляются (т. е. ниже предела количественного определения).
Выпаривание с выбором кратчайшего пути
Выпаривание с выбором кратчайшего пути является методом дистилляции, который включает в себя прохождение дистиллятом короткого расстояния, часто всего в несколько сантиметров, и обычно проводится при сниженном давлении. Этот метод часто используется для соединений, которые являются нестабильными при высоких температурах или для очищения небольшого количества соединения. Преимущество заключается в том, что температура нагрева может быть значительно ниже (при сниженном давлении), чем точка кипения жидкости при стандартном давлении, и дистилляту необходимо пройти короткую дистанцию до того, как сконденсироваться. Короткий путь гарантирует, что практически не происходит потери соединения на стенках аппарата.
Выпаривание с выбором кратчайшего пути, как описано в настоящем изобретении, осуществляется при температуре от 90 до 270°С, предпочтительно из 140°С до 240°С.
Настоящее изобретение относится к применению, в котором выпаривание с выбором кратчайшего пути проводят при температуре в диапазоне от 150 до 210°С для снижения содержания пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот в рафинировании, обесцвечивании, дезодорировании пальмового масла или при температуре от 180 до 270°С для снижения содержания пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров хлоропропаноловых жирных кислот в рафинировании, обесцвечивании, дезодорировании пальмового масла.
Настоящее изобретение относится к применению, в котором выпаривание с выбором кратчайшего пути проводится при температуре от 150 до 200°С для снижения содержания пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот в рафинировании, обесцвечивании, дезодорировании кокосового масла или при температуре от 150 до 240°С для снижения содержания пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров хлоропропаноловых жирных кислот в рафинировании, обесцвечивании, дезодорировании кокосового масла.
Кроме того, выпаривание с выбором кратчайшего пути проводят при давлении ниже 1 мбар, предпочтительно ниже 0,05 мбар, более предпочтительно ниже 0,01 мбар, наиболее предпочтительно ниже 0,001 мбар.
Использование выпаривания с выбором кратчайшего пути позволяет с одной стороны уменьшить содержание и/или полностью удалить эфиры 3-МХПД и/или глицидиловые эфирные компоненты и комбинации из двух или более из них, и с другой стороны, в дальнейшем уменьшить содержание ацил-глицерольных компонент, выбранных из моно-ацил глицеридов и диацил-глицеридов, и триглицеридов с низкой молекулярной массой, таким образом, триглицеридов, имеющих молекулярную массу в диапазоне ниже 730, как, например, трилаурин.
Настоящее изобретение относится к применению, в котором дальнейшее содержание ацил глицерольных компонент, выбранных из моно-ацил глицеридов и диацил-глицеридов, и триглицеридов с молекулярной массой в диапазоне ниже 730 и смеси из двух или более из них, снижается по крайней мере на 60%, более предпочтительно на 80%.
Если не указано иное, содержание эфиров 3-МХПД или глицидиловых эфиров по отдельности или в комбинации будет определяться с использованием метода DGF, стандартных методов раздела С (жиры) C-VI 18(10) или C-VI 17(10).
Триацилглицеридное масло, которое входит в испаритель с выбором кратчайшего пути, может быть получено из дезодорированного масла любого типа, источника или происхождения. Они могут быть получены, например, из одного или более растительного и/или животного источника и могут включать масла и/или жиры из одного исходного или смеси из двух и более масел и/или жиров из различных источников или с различными характеристиками. Они могут быть получены из стандартных масел или из специальных масел, таких, как масла с низким содержанием 3-МХПД, из модифицированных или немодифицированных масел и/или жирв (например, из масел в их природном состоянии или масел, которые подвергнуты химической или ферментативной модификации или фракционированию) и так далее. Предпочтительно, они будут получены из растительных масел или смесей растительных масел. Примеры подходящих растительных масел включают: соевое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, пальмовое масло, пальмоядровое масло, арахисовое масло, рапсовое масло, сафлоровое масло, подсолнечное масло, кунжутное масло, масло из рисовых отрубей, кокосовое масло, масло канолы и их любую фракцию или производные. В соответствие с особенно предпочтительным вариантом осуществления, рафинированные масла по настоящему изобретению будут получены из кокосового масла, более предпочтительно из пальмового масла.
Переработка масел включает гидратацию и/или нейтрализацию. Гидратация является первым этапом процесса очистки. Она используется для разделения камели, фосфолипидов, белков и т. д., которые являются нерастворимыми в масле при гидратации.
Обесцвечивание
Обесцвечивание представляет собой процесс, при котором примеси удаляются, чтобы улучшить цвет масла. Оно, как правило, выполняется перед дезодорацией. Характер стадии обесцвечивания будет зависеть, по крайней мере, частично, от природы или качества обесцвечиваемого масла. Как правило, сырое или частично рафинированное масло будет смешиваться с обесцвечивающим агентом, который содержит в себе продукты окисления (например, пероксиды), следовые количества фосфатидов, следовые количества мыла, пигменты и другие соединения для их удаления. Природа обесцвечивающего агента может быть выбрана в соответствие с природой сырого или частично рафинированного масла для получения желаемого обесцвеченного масла. Обесцвечивающие агенты обычно включают природные или «активированные» обесцвечивающие глины, также называемые «обесцвечивающие земли», активированный уголь и различные силикаты. Специалисты в данной области будут способны выбрать подходящий обесцвечивающий агент из тех, которые коммерчески доступны, на основании очищаемого масла и желаемого конечного применения этого масла.
Дезодорация
Дезодорация представляет собой процесс, в котором свободные жирные кислоты (СЖК) и другие летучие примеси удаляются путем обработки (или «зачистки») сырого или частично рафинированного масла паром, азотом или другими инертными газами. Процесс дезодорации и его многочисленные вариации и манипуляции хорошо известны в данной области техники и стадии дезодорации настоящего изобретения могут быть основаны на одной его вариации или нескольких вариациях.
Дезодорация обычно проводится при повышенных температурах и при сниженном давлении, чтобы СЖК и другие примеси лучше улетучивались. Точная температура и давление может изменяться в зависимости от природы и качества масла на стадии обработки. Давление, например, предпочтительно, не будет превышать 10 мм ртутного столба, но определенные аспекты настоящего изобретения могут идти лучше при давлении ниже или равному 5 мм ртутного столба, например, 1-4 мм ртутного столба. Температура в дезодорации может варьироваться, как описано, для оптимизации выхода и качества дезодорированного масла. При более высоких температурах реакции, которые могут снизить качество масла, будут протекать быстрее. Например, при более высоких температурах, цис-жирные кислоты могут превращаться в их менее желательные транс-формы. Эксплуатируя дезодоратор при более низких температурах, можно минимизировать цис-транс преобразования, но такой процесс займет больше времени и потребует больше осушительной среды или более низкого давления для удаления необходимого процесса летучих примесей. Таким образом, дезодорация, как правило, осуществляется при температуре в диапазоне от 180 до 280°С, при этом температура около 220-270°С используется для многих масел (примечание: температура отражает температуру, достигаемую маслами в дезодоранте, а не, например, температуру пара, используемую в процессе). В то время, как дезодорация используется для удаления свободных жирных кислот (СЖК) и других летучих примесей, также хорошо известно, что на стадии дезодорации, а именно, при высокой температуре, пропаноловые компоненты, таких как эфиры хлоропропаноловых жирных кислот и эфиры эпоксипропаноловых жирных кислот могут быть образованы.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу удаления пропаноловых компонент, выбранных из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот, эфиров хлоропропаноловых жирных кислот и смесей из двух или более из них, где процесс включает следующие шаги:
а. рафинирование триглицеридного масла
б. обесцвечивание рацинированного триглицеридного масла
в. дезодорация рафинированного обесцвеченного масла,
г. выпаривание с выбором кратчайшего пути рафинированного, обесцвеченного и дезодорированного масла при давлении ниже 1 мбар, предпочтительно, ниже 0,05 мбар, более предпочтительно, ниже 0,01 мбар, наиболее предпочтительно, ниже 0,001 мбар, и при температуре от 120 до 270°С, предпочтительно от 150°С до 200°С.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к процессу, в котором пропаноловые компоненты выбраны из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот, и выпаривание с выбором кратчайшего пути рафинированного, обесцвеченного и дезодорированного масла проводится при температуре от 120 до 210°С, предпочтительно от 150°С до 200°С.
В дальнейшем настоящее изобретение относится к процессу, в котором пропаноловые компоненты выбраны из эфиров хлоропропаноловых жирных кислот, и выпаривание с выбором кратчайшего пути рафинированного, обесцвеченного и дезодорированного масла проводится при температуре от 150 до 270°С, предпочтительно от 180°С до 240°С.
Настоящее изобретение здесь и далее будет проиллюстрировано на следующих примерах.
Примеры
Аналитические методы
Определение 3-МХПД
Анализ 3-МХПД и ГЭ как отдельно, так и в комбинации был проведен согласно DGF-C-VI 17(10) или DGF-C-VI 18(10).
Композиция масла
ГПХ использовали для анализа свободных жирных кислот (=СЖК), моно-амино глицеридов (=МАГ), ди-ацил глицеридов (=ДАГ) и триглицеридов (=ТАГ).
Пример 1 -
Исходный материал - рафинированное, обесцвеченное и дезодорированное пальмовое масло (+РОД пальмовое масло) производства Cargill. Аппарат для выпаривания с выбором кратчайшего пути KDL-5 производства ОИК использовался для выпаривания с выбором кратчайшего пути.
Были применены следующие условия:
| Температура питания | 70°С |
| Темп. конденсатора | 90°С |
| Темп. дистиллята | 70°С |
| Скорость распределительного устройства | 366 оборотов в минуту |
| Давление | ниже 10-3 мбар (в пределах лимита обнаружения) |
| Время стабилизации для индивидуальной установки | 10 мин для изменения темп., 5 мин для изменения потока |
Скорость питания и температура испарения были отрегулированы согласно приведенной ниже таблице.
Результаты показаны в Таблице 1.
| Таблица 1 Остаточный состав образцов из НПП для РОД пальмового масла |
|||||||
| Темп. испарения °C |
Настройки потока |
ТАГ | ДАГ | МАГ | СЖК | 3-МХПД (об. в мин) |
ГЭ (об. в миг) |
| РОД | Начало | 89,93 | 8,91 | 0,17 | 0,60 | 3,5 | 6,28 |
| 120 | 800 | 90,10 | 8,84 | 0,57 | 0,33 | 3,12 | 6,73 |
| 120 | 200 | 90,06 | 8,82 | 0,68 | 0,31 | 3,23 | 5,35 |
| 150 | 800 | 90,14 | 8,86 | 0,52 | 0,35 | 3,46 | 5,8 |
| 150 | 200 | 90,06 | 8,84 | 0,62 | 0,48 | 3,2 | 2,64 |
| 180 | 800 | 87,89 | 8,97 | 0,11 | 0,41 | 3,38 | 1,03 |
| 180 | 800 | 90,26 | 8,81 | 0,51 | 0,42 | 2,96 | 1,65 |
| 180 | 200 | 88,09 | 9,02 | 0,00 | 0,31 | 3,45 | 0,48 |
| 180 | 200 | 90,36 | 8,77 | 0,41 | 0,45 | 2,59 | 1,65 |
| 210 | 800 | 88,10 | 8,98 | 0,00 | 0,31 | 3,1 | 0,00 |
| 210 | 800 | 90,59 | 8,63 | 0,38 | 0,40 | 2,82 | 0,36 |
| 210 | 200 | 89,20 | 8,06 | 0,00 | 0,18 | 2,5 | 0,23 |
| 210 | 200 | 91,78 | 7,51 | 0,30 | 0,41 | 2,15 | 0,68 |
| 240 | 800 | 88,16 | 8,93 | 0,00 | 0,30 | 3,2 | 0,85 |
| 240 | 800 | 91,49 | 7,80 | 0,30 | 0,41 | 2,19 | 1,13 |
| 240 | 200 | 96,54 | 2,88 | 0,21 | 0,37 | 0,55 | 0,23 |
| 240 | 100 | 95,27 | 2,01 | 0,00 | 0,23 | 0,47 | 0,16 |
| 240 | 40 | 97,14 | 0,00 | 0,00 | 0,26 | 0,31 | 0,09 |
Пример 2
Исходный материал - рафинированное, обесцвеченное и дезодорированное кокосовое масло (+РОД КоМ) производства Cargill.
Следующие условия были применены:
| Температура питания | 70°С |
| Темп. конденсатора | 90°С |
| Темп. дистиллята | 70°С |
| Скорость распределительного устройства | 366 оборотов в минуту |
| Давление | ниже 10-3 мбар |
| Время стабилизации для индивидуальной установки | 10 мин для изменения темп., 5 мин для изменения потока |
Скорость питания и температура испарения были отрегулированы согласно приведенной ниже таблице.
Результаты показаны в Таблице 2.
| Таблица 2 Остаточный состав образцов из НПП для РОД КоМ |
|||
| Темп. | Поток | 3-МХПД (об. в мин) | ГЭ (об. в мин) |
| КоМ | начало | 0,85 | 0,35 |
| 120 | 200 | 0,87 | 1,70 |
| 150 | 200 | 0,67 | 0,37 |
| 180 | 200 | 0,39 | 0,01 |
| 190 | 200 | 0,14 | 0,09 |
| 200 | 200 | 0,19 | -0,02 |
| 210 | 200 | 0,12 | -0,04 |
| 240 | 200 | 0,02 | 0,05 |
1. Применение выпаривания с выбором кратчайшего пути для уменьшения в дезодорированных триглицеридных маслах содержания пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров хлоропропаноловых жирных кислот, эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот и их комбинаций, где выпаривание с выбором кратчайшего пути выполняется при давлении ниже 1 мбар, предпочтительно ниже 0,05 мбар, более предпочтительно ниже 0,01 мбар, наиболее предпочтительно ниже 0,001 мбар.
2. Применение по п. 1, в котором содержание пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот, уменьшается до содержания ниже 500 частей на миллиард, предпочтительно ниже 300 частей на миллиард, даже более предпочтительно ниже 150 частей на миллиард.
3. Применение по п. 1 или 2, в котором содержание пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров хлоропропаноловых жирных кислот, уменьшается до содержания ниже 500 частей на миллиард, предпочтительно ниже 300 частей на миллиард, даже более предпочтительно ниже 150 частей на миллиард.
4. Применение по любому из пп. 1 - 3, где дальнейшее содержание ацил глицерольных компонентов уменьшается и эти ацил глицерольные компоненты выбраны из моноацил глицеридов, диацил глицеридов и/или триглицеридов с молекулярной массой в области ниже 730 и смеси из двух или более из них.
5. Применение по любому из пп. 1 - 4, где дальнейшее содержание ацил глицерольных компонентов, выбранных из моноацил глицеридов, ди-ацил глицеридов и/или триглицеридов с молекулярной массой в области ниже 730 и смеси из двух или более из них, уменьшается на по крайней мере 60%, более предпочтительно на более чем 80%.
6. Применение по любому из пп. 1 - 5, где выпаривание с выбором кратчайшего пути проводится при температуре от 150 до 210°С для уменьшения содержания пропаноловых компонентов, выбранных их эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот в рафинированном, обесцвеченном, дезодорированном пальмовом масле.
7. Применение по любому из пп. 1 - 5, где выпаривание с выбором кратчайшего пути проводится при температуре от 180 до 270°С для уменьшения содержания пропаноловых компонентов, выбранных их эфиров хлоропропаноловых жирных кислот в рафинированном, обесцвеченном, дезодорированном пальмовом масле.
8. Применение по любому из пп. 1 - 5, где выпаривание с выбором кратчайшего пути проводится при температуре от 150 до 200°С для уменьшения содержания пропаноловых компонентов, выбранных их эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот в рафинированном, обесцвеченном, дезодорированном кокосовом масле.
9. Применение по любому из пп. 1 - 5, где выпаривание с выбором кратчайшего пути проводится при температуре от 150 до 240°С для уменьшения содержания пропаноловых компонентов, выбранных их эфиров хлоропропаноловых жирных кислот в рафинированном, обесцвеченном, дезодорированном кокосовом масле.
10. Способ удаления пропаноловых компонентов, выбранных из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот, эфиров хлоропропаноловых жирных кислот и смеси из двух и более из них, где процесс включает в себя следующие шаги:
а. рафинирование триглицеридного масла,
б. обесцвечивание рафинированного триглицеридного масла,
в. дезодорирование рафинированного обесцвеченного масла,
г. выпаривание с выбором кратчайшего пути рафинированного, обесцвеченного и дезодорированного масла при давлении ниже 1 мбар, предпочтительно ниже 0,05 мбар, более предпочтительно ниже 0,01 мбар, наиболее предпочтительно ниже 0,001 мбар, и при температуре от 120 до 270°С, предпочтительно от 150 до 200°С.
11. Способ по п. 10, в котором пропаноловые компоненты выбраны из эфиров эпоксипропаноловых жирных кислот и выпаривание с выбором кратчайшего пути рафинированного, обесцвеченного и дезодорированного масла проводилось при температуре от 120 до 210°С, предпочтительно от 150 до 200°С.
12. Способ по п. 10, в котором пропаноловые компоненты выбраны из эфиров хлоропропаноловых жирных кислот и выпаривание с выбором кратчайшего пути рафинированного, обесцвеченного и дезодорированного масла проводилось при температуре от 150 до 270°С, предпочтительно от 180 до 240°С.
