一种脂肪酸连续分离系统

本发明属于脂肪酸提纯分离领域，具体涉及一种脂肪酸连续分离系统。

背景技术：

1、脂肪酸，是指一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链。脂肪酸的种类繁多，可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸，其中饱和脂肪酸主要用于制造清洁剂、医药、食品等行业；单不饱和脂肪酸主要用于肥皂、涂料、塑料、橡胶等行业；多不饱和脂肪酸主要用于保健品、化妆品、医药、食品等行业。以橡胶树籽油、光皮树籽油、沉香籽油、山苍籽油为代表的木本工业油料植物籽油除含有棕榈酸、硬脂酸等饱和脂肪酸外，还富含油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸。若将以其为原料制备的混合脂肪酸进行分离，甚至更进一步对单不饱和脂肪酸(例如，油酸)、多不饱和脂肪酸(例如，亚油酸、亚麻酸)进行分离纯化是木本工业油料开发高附加值化学品、保健品的关键。

2、当前研究人员已开发了诸如尿素包合、低温结晶、溶剂萃取、分子蒸馏、超临界萃取等众多脂肪酸的分离技术。目前，各分离技术只能实现了脂肪酸的部分分离，无法将饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸进行分级分离。例如，尿素包合法只能将多不饱和脂肪酸分离出来，无法将饱和脂肪酸与单不饱和脂肪酸分离；低温结晶法常用来分离饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸，无法将单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸分级分离；此外，分子蒸馏法操作时间长，温度高易使脂肪酸发生热敏反应，影响产品质量和效率；超临界萃取因其设备为间歇性萃取设备，生产工艺复杂，效率低；采用上上述分离技术时，不仅损耗了大部分脂肪酸，使得脂肪酸分离效率低，且无法实现脂肪酸连续分离，更无法实现脂肪酸的连续分级分离，使得生产效率低，不利于工业化推广。

3、例如，发明专利申请cn102811781a公开了一种用于纯化多不饱和脂肪酸的模拟移动床色谱分离方法，该方法包括将所述进料混合物引入到模拟的或实际的移动床色谱设备中，所述色谱设备具有多个相连的色谱柱，所述色谱柱包含作为洗脱液的含水醇，其中所述设备具有包括至少第一区和第二区的多个区，每一个区具有抽取液流和提余液流，能够从所述抽取液流和所述提余液流收集来自所述多个相连的色谱柱的液体，且其中(a)从所述第一区中的柱中收集包含pufa产物连同较强极性的组分的提余液流并将该提余液流引入到所述第二区中的不相邻的柱中，和/或(b)从所述第二区中的柱中收集包含pufa产物连同较弱极性的组分的抽取液流并将该抽取液流引入到所述第一区中的不相邻的柱中，在每一个区中使所述pufa产物与所述进料混合物的不同组分分离。

4、该方案中仅适用于分离二元混合物，即将极性强的脂肪酸与极性弱的脂肪酸分离，无法将饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸进行分离，分离范围有限，而且抽取液流或提余液流收集的液体需循环回第一区或第二区继续重复进行分离，多次循环分离，操作较为繁琐。

5、与上述分离技术相比，以π键络合为理论基础的离子络合技术因操作工艺简单、操作条件温和、易于实现连续分离等优点，成为有望实现工业化应用的脂肪酸分离技术。因此，根据脂肪酸中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的结构、性能、及不饱和脂肪酸的不饱和度等特点，开发连续分离工艺，具有潜在的市场需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有的脂肪酸连续分离存在的问题，提供一种脂肪酸连续分离系统，该系统根据不同脂肪酸与吸附剂具有不同吸附分离性能的特征，进行色谱柱的分段级配后，从而实现脂肪酸连续耦合分离，有利于脂肪酸分级分离的工业化推广。

2、具体方案如下：

3、一种脂肪酸连续分离系统，包括分离装置，所述分离装置包括动力装置和与其中心相连的传动轴，动力装置固定连接机架，通过动力装置驱动传动轴转动，进而带动与所述传动轴相连的分离柱做圆周运动；所述转盘的中心套设在传动轴上，沿所述转盘的外周有与分离柱数量和尺寸相应的圆孔，多根所述分离柱依次穿设于所述转盘的圆孔，从而在所述传动轴带动所述转盘时，随着所述转盘一起转动；

4、所述分离柱设有上料口和下料口，所述上料口与安装在所述分离柱顶部的配流盘连接，所述配流盘与数显控制装置电连接，同时与配管面板相连通，所述配管面板上设有多个进料口和多个出料口，用于物料的输入和输出，与所述分离柱一一对应；所述配流盘与所述配管面板的进料口通过软管连接，所述分离柱的下料口通过软管与所述配管面板的出料口连接，工作时通过所述配管面板根据分离工艺连接不同所述分离柱的上料口或下料口；所述配管面板还设置泵口，所述泵口与蠕动泵相连接，通过所述蠕动泵控制物料的流动速度；

5、将待分离物料送入所述分离装置，将所述分离装置的所述分离柱按照排列顺序分为至少2个分离系统，每个分离系统均包括：吸附分离区、洗脱区和清洗区；其中，所述吸附分离区用于对输入的物料进行吸附分离，经过所述吸附分离区之后流出的液体为不饱和脂肪酸产品；

6、所述不饱和脂肪酸产品进入洗脱区，经过所述洗脱区的洗脱处理后流出的液体为饱和脂肪酸产品，所述饱和脂肪酸产品进入所述清洗区经过清洁处理后流出系统，以此实现单系统连续分离；或者，所述不饱和脂肪酸产品作为原料进入下一个分离系统，分别经过所述吸附分离区、所述洗脱区和所述清洗区处理后流出系统，以此实现连续耦合分离。

7、进一步的，所述分离系统由分离系统1和分离系统2组成，将所述分离柱、所述进料口、所述出料口分别按照排列顺序依次编号为1，2，……2n-1，2n，其中n为正整数，优选地10＜n＜20；

8、所述分离系统1由编号为单号的分离柱组成，所述分离系统2由编号为双号的分离柱组成，所述分离装置运行前，1号分离柱与1号进料口对应，所述配流盘每转动1次，分离柱将与同系统的下一个料口相连；待所述分离系统1的第一个分离柱到达n号出料口时，所述分离系统2开始工作；

9、所述分离系统2开始工作时，此时n-1号分离柱与2号进料口相连，2号进料口在所述分离系统2运行前，与n号出料口相连，这样物料经过分离系统1后，未被吸附的不饱和脂肪酸流入分离系统2，分离系统1中吸附饱和脂肪酸的分离柱进入分离系统1中的洗脱区，至此饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸分离，实现级配连续耦合分离；

10、饱和脂肪酸经分离系统1中的洗脱区洗出，不饱和脂肪酸进入分离系统2分离区后，当分离系统2的第1个分离柱到达分离区最后1个料口n+1号出料口时，未被吸附的单不饱和脂肪酸流出，分离系统2中吸附多不饱和脂肪酸的分离柱进入分离系统2中的洗脱区，至此单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸分离，单饱和脂肪酸经分离系统2中的洗脱区洗脱后流出系统。

11、进一步的，所述分离系统1的所述吸附分离区中串联连接3-8个固定端阀口，用于物料的输入和输出，分离柱填充三聚氰胺与聚二甲基硅氧烷的复合分离材料，所述洗脱区的洗脱液体为乙酸乙酯或正已烷，流速为5-10ml/min。

12、进一步的，所述分离系统2的所述吸附分离区中串联连接的2-5个固定端阀口，用于物料的输入和输出，分离柱填充金属络合吸附分离材料，优选为银和铝络合的双金属络合吸附分离材料，所述洗脱区的洗脱液体为丙酮或1-己烯，流速为5-10ml/min。

13、进一步的，所述分离系统1和/或分离系统2的所述清洗区串联连接的1-2个固定端阀口，用于物料的输入和输出，清洗液体为甲醇，液体流速为5-10ml/min。

14、进一步的，所述分离系统1和/或分离系统2的所述吸附分离区含有3-5个分离柱，所述洗脱区含有2-4个分离柱，所述清洗区含有1-2个分离柱，每个分离柱填充吸附分离材料50-150g。

15、进一步的，所述分离装置运行是，所述配流盘为顺时针转动，所述分离柱按照逆时针转动，每次转动移动2-5步，一步对应一个分离柱，每20-60min转动1次，即相邻分离柱之间完成相同工艺节点相隔时间为20-60min。

16、进一步的，待分离物料经分离系统1后，分离出饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，饱和脂肪酸的分离率为85-95％，不饱和脂肪酸的分离率为90-95％。

17、进一步的，不饱和脂肪酸经分离系统2后，分离出单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸的分离率为85-90％，多不饱和脂肪酸的分离率为85-94％。

18、有益效果：与传统方法相比，本发明的脂肪酸连续分离系统，创新地利用不同分离材料对脂肪酸具有不同的吸附分离性能进行装配，实现了脂肪酸连续、耦合吸附分离，饱和脂肪酸的分离效率达85％以上，不饱和脂肪酸分离率高达90％以上，其中单不饱和脂肪酸分离率高达85％以上，多不饱和脂肪酸吸附分离效率达85％以上。

19、更重要的是，该系统实现了饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸、单不饱脂肪酸和与多饱和脂肪酸的连续分级分离，采用不同洗脱剂，可以达到不同碳链长度的c12-c24脂肪酸、不同双键数目脂肪酸的精准分离，从而提升脂肪酸的价值和运用空间。

20、现有的脂肪酸分离，如cn102811781a中分离的理论依据是，脂肪酸组分极性影响固体吸附剂对其吸附性能，即脂肪酸极性越强吸附性越弱，反之极性越弱吸附性越强，从而在脂肪酸流经色谱柱时实现分离；同时调节经由每一个区中的抽取液流和提余液流所收集的液体再循环回到相同的区的速度，使得在每一个区中pufa产物可与进料混合物的不同组分分离。

21、而本发明实现脂肪酸分离的理论依据是，脂肪酸不饱和度影响固体吸附剂对其吸附性能，本发明中的第一循环系统中的分离区色谱柱填充三聚氰胺复合聚二甲基硅氧烷吸附分离材料，该分离材料吸附饱和脂肪酸，经第一循环系统实现饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸分离，本发明中的第二循环系统中的分离区色谱柱填充ag+-al3+/sca-de双金属络合吸附分离材料，该分离材料吸附多不饱和脂肪酸，经第二循环系统实现单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸分离。

22、进一步地，本发明对具体分离方法进行创新，本发明将色谱柱依需分为不同的循环系统，各系统分离出来的分离液或洗脱液(即发明专利cn102811781a中提到的抽取液流或提余液流收集的液体)，无需循环回本系统继续重复分离，实现一次分离或分级分离。发明专利cn102811781a中第一区与第二区的抽取液流或提余液流收集的液体需循环回第一区或第二区继续重复进行分离，多次循环分离，使用不简便。

23、再则，本发明对分离区(或系统)的设计进行创新，例如，本发明具体实施例中分离设备具有30个色谱柱(可不限于30)，各柱根据分离工艺与步数要求随机划归各分离系统，各分离系统的柱数不固定，各柱不为相邻柱，各分离系统包括了分离、洗脱、清洗功能。而发明专利cn102811781a中，移动床色谱设备具有15个色谱柱(或更多色谱柱)，第一区和第二区的柱数固定且相近，各柱为相邻柱；各区包括了分离、洗脱功能。

24、最后，从分离适用性的角度来看，现有技术中通常仅适用于分离二元混合物，即将极性强的脂肪酸与极性弱的脂肪酸分离，无法将饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸进行分离，例如发明专利cn102811781a。

25、而本发明适用于混合脂肪酸(含有饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸)分级分离，可实现饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的分级分离，分离程度更高，适用性更广。