[发明专利]一种具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器及利用其生产脂肪酸甲酯的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器及利用其生产脂肪酸甲酯的方法，属于化工生产工艺的技术领域。

 背景技术

酯交换法根据其使用的催化剂不同，可以分为碱催化酯交换法、酸催化酯交换法和生物催化酯交换法。其中，碱性催化剂包括NaOH、KOH、碳酸盐、钠和钾的醇盐，还包括有机碱；常用的酸性催化剂有硫酸、磷酸或盐酸；生物催化酯交换法是以各种脂肪酶为催化剂。目前脂肪酸甲酯的生产中，一般以碱、酸、固体酸、固体碱、离子液体等为催化剂。

化学法制备脂肪酸甲酯的酯交换率高达99%。尽管化学法有这么高的产率，但是用化学法制备脂肪酸甲酯具有以下缺点：化学法一般以精炼的植物油脂为原料；副产物甘油、皂、色素等不容易分离会影响脂肪酸甲酯的质量；反应温度较高、工艺复杂；反应过程中使用过量的甲醇，需要先用一级甚至多级薄膜蒸发器进行去除，处理过程繁杂、能耗高；油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响脂肪酸甲酯产率及质量；产品纯化复杂，酯化产物难以回收，而且使用酸碱催化剂会产生大量的废水、废碱（酸）液，其排放容易对环境造成二次污染等。

但化学法具有生产工艺简单，易实现，如果能有效地解决上述问题，化学法不失为一种适宜的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器。

本发明的另一目的在于提供一种效率高、制备简便快捷、具有较好品质的脂肪酸酯的生产方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器，包括刮膜分子蒸馏器1、微波发生器2和电机3，所述刮膜分子蒸馏器1内配有外部覆盖加热油加热器15的蒸发筒体16和刮膜器13；所述蒸发筒体16顶部设有进料口4与真空抽气口5；所述蒸发筒体16的中心设有冷凝器14；所述蒸发筒体16底部设有高分子量馏分出口8和低分子量馏分出口9；所述电机3与刮膜器13相连；所述刮膜器13上设有进料分布器12，且与蒸发筒体16之间有间隙；所述刮膜分子蒸馏器1一侧设有加热油进口6和加热油出口7，另一侧设置有微波发生器2。

所述蒸发筒体的材料为微波透明材料。

所述的刮膜器为多分段滚筒刮膜器。

所述冷凝器为圆柱型冷凝器。

一种利用上述具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器生产脂肪酸甲酯的方法，包括如下步骤： 

1）在100质量份植物油中加入到400~600质量份甲醇、2.0~3.5质量份氢氧化钠催化剂配成溶液，加热至60~100℃，醇解4~8小时，得到脂肪酸甲酯混合液；

2）将步骤1）得到的脂肪酸甲酯混合液加入到具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器中进行分离，得到脂肪酸甲酯。

所述植物油为菜籽油、大豆油、棕榈油或花生油。

所述具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器的蒸发面温度为120~180℃，真空度在为0.01~10KPa。

本发明提供的具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器，在使用时，液体混合物从加料口4加入，经液体物料分布器12分散到刮膜器13，刮膜器将物料在蒸发筒体16内表面上快速分散成膜。微波发生器2辅助加热油加热器15对蒸发筒体16进行加热，促使物料中低分子量组分逸出液面，其中挥发性较差的液体蒸汽在冷凝器14凝结后，向下流动，从低分子量馏分出口9流出；而易挥发的分子量低液体蒸汽通过真空抽气口5抽离微波刮膜分子蒸馏器主体。物料中未溢出的馏分顺着蒸发面向下流动从高分子量馏分出口10流出。

具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器中的多分段滚筒刮膜器可以实现液体物料的多层次多次数的分散。也可以利用滚筒刮膜器适应性高，顺从性强的特点，对粘性较低的液态物料进行分散，粘性高的液体可通过预加热体系加热降低粘性。微波加热系统还可以对混合体系中介电常数高的组分进行选择性加热，有利于这些组分（如甲醇、水分和甘油）快速逸出液面。

本发明提供的具有薄膜蒸发器功能的微波刮膜分子蒸馏器具有薄膜蒸发器和刮膜分子蒸馏两种功能，且正在脂肪酸甲酯的生产中可以实现一步法分离脂肪酸甲酯。此外本发明在保留导热油加热器加热的基础上添加了微波辅助分离系统，大大提高了分离效率。导热油加热器蒸发筒体顶部设置的真空抽气口可以实现易挥发物料的分离。