專利名稱：酸堿分步催化樟樹籽油制備單癸月桂酸甘油酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及單中碳鏈脂肪酸甘油酯類食品添加劑(單癸
月桂酸甘油酯)的制備方法。
背景技術(shù)：
單中碳鏈脂肪酸甘油酯，水中分散性和親水性好、乳化能力強、對細菌和霉菌具有 較好抑制效果，其乳化能力比單長碳鏈脂肪酸甘油酯強、防腐性能優(yōu)于有機酸及其鹽類防 腐劑和尼泊金酯類防腐劑，是一種性能優(yōu)良的乳化劑和防腐劑，既可用作食品、保健品和藥 品乳化劑，也可用作食品、保健品和藥品防腐劑，還可用作高檔化妝品和洗滌用品的表面活 性劑。 目前，國內(nèi)外市場上銷售的單中碳鏈脂肪酸甘油酯類產(chǎn)品有單辛酸甘油酯、單癸 酸甘油酯、單月桂酸甘油酯、單辛癸酸甘油酯(又稱單辛酸/癸酸甘油酯)、單癸月桂酸甘油 酯(又稱單癸酸/月桂酸甘油酯)，這些產(chǎn)品主要是以椰子油和棕櫚仁油為原料采用水解、 酯化或醇解法制備。 樟樹籽油富含中碳鏈脂肪酸(約為95. 11 % )，其中辛酸含量約為0. 3% 、癸酸含量 約為52. 1%、月桂酸含量約為42. 8% 。而椰子油中中碳鏈脂肪酸含量約為59. 2-63. 1%， (其中辛酸含量約為5. 4-9. 5%、癸酸含量約為5. 2-7. 2% 、月桂酸含量約為44. 0-50. 9% )、 棕櫚仁油中中碳鏈脂肪酸含量約為56. 6-58. 3% (其中辛酸含量約為2. 7_4. 0%、癸酸含量 約為3. 9-7. 0%、月桂酸含量約為46. 9-51. 0% )。樟樹籽油中中碳鏈脂肪酸含量比椰子油 和棕櫚仁油高30%以上，是生產(chǎn)單中碳鏈脂肪酸甘油酯、尤其是單癸月桂酸甘油酯的理想 原料。利用樟樹籽油生產(chǎn)單癸月桂酸甘油酯，經(jīng)濟和社會效益顯著。 酸催化酯化醇解法可催化游離中碳鏈脂肪酸與甘油發(fā)生酯化反應(yīng)生成單中碳鏈 脂肪酸甘油酯、二中碳鏈脂肪酸甘油酯和三中碳鏈脂肪酸甘油酯與甘油發(fā)生醇解反應(yīng)生成 單中碳鏈脂肪酸甘油酯，適用各種酸價原料油脂；但產(chǎn)物中單中碳鏈脂肪酸甘油酯含量只 有40_60%，反應(yīng)速率低、反應(yīng)時間長。堿催化醇解法堿可催化二中碳鏈脂肪酸甘油酯和三 中碳鏈脂肪酸甘油酯與甘油發(fā)生醇解反應(yīng)生成單中碳鏈脂肪酸甘油酯，反應(yīng)速率高、反應(yīng) 時間短；但產(chǎn)物中單中碳鏈脂肪酸甘油酯含量只能達到70-80%，要求原料油脂酸價< 1。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種以樟樹籽油為原料、利用酸堿分
步催化技術(shù)制備單癸月桂酸甘油酯方法。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 1、將樟樹籽毛油脫膠、脫水。 2、酸催化樟樹籽油酯化和部分醇解。 在酯化醇解反應(yīng)器內(nèi)，采用酸催化劑催化樟樹籽油中的游離中碳鏈脂肪酸和部分 中碳鏈脂肪酸甘油酯與甘油進行酯化和部分醇解反應(yīng)。其反應(yīng)條件為溫度130-14(TC、催化劑用量為油重的2-4%、醇油摩爾比2-3 : 1、反應(yīng)至酸價降至0.8以下(相應(yīng)反應(yīng)時間 2.0h以上，單脂肪酸甘油酯含量達15%以上)。之后，離心分離。下層為酸催化劑和甘油， 經(jīng)堿中和、真空脫水后，返回酯化醇解反應(yīng)器重復(fù)使用。上層為被酯化和醇解的樟樹籽油， 進入堿催化醇解反應(yīng)器。 優(yōu)化的反應(yīng)條件為溫度133-135t:、催化劑用量為油重的3%、醇油摩爾比 2.5 : 1、反應(yīng)至酸價降至0.8以下。 本發(fā)明所述的酸催化劑為硫酸、磷酸或?qū)谆交撬帷?
3、堿催化部分酯化和醇解的樟樹籽油進一步醇解。 在醇解反應(yīng)器內(nèi)，采用堿催化劑催化酯化和部分醇解后樟樹籽油中的中碳鏈脂肪 酸甘油酯與甘油進行進一步醇解反應(yīng)，其反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度165-175t:、催化劑用量為 油重的0.5-0. 7%、醇油摩爾比4-5 : 1、反應(yīng)至單脂肪酸甘油酯總含量達80.0%以上(相 應(yīng)反應(yīng)時間2.0h以上)。之后，離心分離。下層為堿催化劑和甘油，經(jīng)酸中和、真空脫水后 返回醇解反應(yīng)器重復(fù)使用。上層為單癸月桂酸甘油酯，進入洗滌器進行水洗。
優(yōu)化的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度170-172t:、催化劑用量為油重的0. 6%、醇油摩爾 比4.5 : 1、反應(yīng)至單脂肪酸甘油酯總含量達80.0%以上。
本發(fā)明所述的堿催化劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
4、水洗脫除殘留游離甘油。 在洗滌器內(nèi)，采用15-35t:水噴淋攪拌洗滌單癸月桂酸甘油酯，離心分離，脫除單 癸月桂酸甘油酯中的殘留游離甘油。之后重復(fù)以上步驟2次。
5、真空脫水。 在脫水脫色器內(nèi)，先在80-95 t:溫度范圍及相應(yīng)真空度下脫水20-40min，之后加 入2-5%的活性白土或活性炭脫色30-50min。 與酸催化酯化醇解法工藝和堿催化醇解法工藝比較，本工藝有以下優(yōu)點 (1)酸堿分步催化法可以有效利用原料油脂中的游離中碳鏈脂肪酸并將其轉(zhuǎn)化為
單中碳鏈脂肪酸甘油酯，不需要對原料油脂進行皂化處理脫除游離中碳鏈脂肪酸。 (2)酸堿分步催化法反應(yīng)速率較高，產(chǎn)物中單脂肪酸甘油酯可達80.0%以上(單
癸月桂酸甘油酯含量達75. 0%以上)，工藝合理、節(jié)能、環(huán)保。 本發(fā)明制備的單癸月桂酸甘油酯，具有降血脂血壓、減少體內(nèi)脂肪沉積作用，熔點 較低、水中分散性和親水性好、乳化能力強、抑菌效果好，既可用作食品、保健品和藥品乳化 劑，也可用作食品、保健品和藥品防腐劑，是一種保健型雙功能食品添加劑，可廣泛應(yīng)用于 食品、保健品及藥品生產(chǎn)中。
具體實施例方式
本發(fā)明將通過以下實施例作進一步說明。
實施例l。 (1)將樟樹籽毛油脫膠、脫水。攪拌加熱至65t:后，邊攪拌邊加入油重0. 1 %的磷 酸(濃度為85%)和油重10X的65t:水，繼續(xù)攪拌15min后停止攪拌并靜置10min。之后， 離心分離，減壓脫水。 (2)酸催化樟樹籽油酯化和部分醇解
稱取100g樟樹籽油(酸價為13.6)、甘油30.6g于500mL三口燒瓶內(nèi)(醇油摩 爾比2 : 1)，并按油重3X加入硫酸3g，攪拌加熱升溫，在13(TC下反應(yīng)時間2h，酸價降為 0. 55，之后離心分離。下層為酸催化劑和甘油，經(jīng)堿中和、真空脫水后，返回500mL酯化醇解 三口燒瓶內(nèi)重復(fù)使用。上層為被酯化和醇解的樟樹籽油，其單中碳鏈脂肪酸甘油酯含量為 16. 2%，進入堿催化醇解反應(yīng)器。 (3)堿催化酯化和部分醇解樟樹籽油進一步醇解反應(yīng) 稱取100g上述樟樹籽酯化和部分醇解的油(酸價0. 55，單脂肪酸甘油酯含量 16. 2% )，甘油60. 6g甘油置于500mL三口燒瓶，催化劑氫氧化鈉的用量0. 6% (油重)O. 6g， 攪拌加熱升溫，在反應(yīng)溫度175t:下反應(yīng)2h。之后，離心分離。下層為堿催化劑和甘油，經(jīng) 酸中和、真空脫水后返回500mL醇解三口燒瓶內(nèi)重復(fù)使用。上層為單癸月桂酸甘油酯，其單 脂肪酸甘油酯含量為80. 2%，進入洗滌器進行水洗。
(4)常溫水洗、真空脫水及脫色 在25t:溫度下，用25t:水噴淋攪拌洗滌單脂肪酸甘油酯含量為80. 2%的單癸月 桂酸甘油酯(用量為單脂肪酸甘油酯12%)，離心分離，脫除單癸月桂酸甘油酯中的殘留游 離甘油。之后重復(fù)洗滌分離2次。 在溫度8(TC及相應(yīng)真空度下，將洗滌后的單癸月桂酸甘油酯脫水30min，之后加 入3.5X活性白土脫色50min，過濾除去活性白土后即得單脂肪酸甘油酯含量82. 1% (其中 單癸月桂酸甘油酯含量77.2% )的高純度單癸月桂酸甘油酯產(chǎn)品。
實施例2。 (1)將樟樹籽毛油脫膠、脫水。攪拌加熱至65t:后，邊攪拌邊加入油重0. 1 %的磷 酸(濃度為85%)和油重10X的65t:水，繼續(xù)攪拌15min后停止攪拌并靜置10min。之后， 離心分離，減壓脫水。 (2)酸催化樟樹籽油酯化和部分醇解 稱取100g樟樹籽油(酸價為13. 6)、甘油45. 6g于500mL三口燒瓶內(nèi)(醇油摩爾 比3 : 1)，并按油重4X加入磷酸4g，攪拌加熱升溫，在135t:下反應(yīng)時間2.5h，酸價降為 0. 48，之后離心分離。下層為酸催化劑和甘油，經(jīng)堿中和、真空脫水后，返回500mL酯化醇解 三口燒瓶內(nèi)重復(fù)使用。上層為被酯化和醇解的樟樹籽油，其單中碳鏈脂肪酸甘油酯含量為 20. 5%，進入堿催化醇解反應(yīng)器。 (3)堿催化酯化和部分醇解樟樹籽油進一步醇解反應(yīng) 稱取100g上述樟樹籽酯化和部分醇解的油(酸價0.48，單脂肪酸甘油酯含 量20. 5 % )，甘油75. 7g甘油置于500mL三口燒瓶，催化劑氫氧化鉀的用量0. 65 % (油 重)0.65g，攪拌加熱升溫，在反應(yīng)溫度172t:下反應(yīng)2h。之后，離心分離。下層為堿催化劑 和甘油，經(jīng)酸中和、真空脫水后返回500mL醇解三口燒瓶內(nèi)重復(fù)使用。上層為單癸月桂酸甘 油酯，其單脂肪酸甘油酯含量為82. 6%，進入洗滌器進行水洗。
(4)常溫水洗、真空脫水及脫色 在2(TC溫度下，用2(TC水噴淋攪拌洗滌單脂肪酸甘油酯含量為82. 6%的單癸月 桂酸甘油酯(用量為單脂肪酸甘油酯14%)，離心分離，脫除單癸月桂酸甘油酯中的殘留游 離甘油。之后重復(fù)洗滌分離2次。 在溫度85t:及相應(yīng)真空度下，將洗滌后的單癸月桂酸甘油酯脫水25min，之后加入4X活性白土脫色45min，過濾除去活性白土后即得單脂肪酸甘油酯含量83.8X (其中單 癸月桂酸甘油酯含量78.8% )的高純度單癸月桂酸甘油酯產(chǎn)品。
實施例3。 (1)將樟樹籽毛油脫膠、脫水。攪拌加熱至65t:后，邊攪拌邊加入油重0. 1 %的磷 酸(濃度為85%)和油重10X的65t:水，繼續(xù)攪拌15min后停止攪拌并靜置10min。之后， 離心分離，減壓脫水。 (2)酸性催化劑催化樟樹籽油酯化和部分醇解 稱取100g樟樹籽油(酸價為13. 6)、甘油37. 5g于500mL三口燒瓶內(nèi)(醇油摩爾 比2. 5 : 1)，并按油重4. 5%加入對甲基苯磺酸4. 5g，攪拌加熱升溫，在14(TC下反應(yīng)時間 2.5h，酸價降為0.35。之后離心分離。下層為酸催化劑和甘油，經(jīng)堿中和、真空脫水后，返 回500mL酯化醇解三口燒瓶內(nèi)重復(fù)使用。上層為被酯化和醇解的樟樹籽油，其單中碳鏈脂 肪酸甘油酯含量為21. 6%，進入堿催化醇解反應(yīng)器。
(3)堿性催化酯化和部分醇解樟樹籽油進一步醇解反應(yīng) 稱取100g上述樟樹籽酯化和部分醇解的油(酸價0. 35，單脂肪酸甘油酯含量 21. 6% )，甘油50. 4g甘油置于500mL三口燒瓶，催化劑氫氧化鈉的用量0. 7% (油重)O. 7g， 攪拌加熱升溫，在反應(yīng)溫度17(TC下反應(yīng)2h。之后，離心分離。下層為堿催化劑和甘油，經(jīng) 酸中和、真空脫水后返回500mL醇解三口燒瓶內(nèi)重復(fù)使用。上層為單癸月桂酸甘油酯，其單 脂肪酸甘油酯含量為83. 5%，進入洗滌器進行水洗。
(4)常溫水洗、真空脫水及脫色 在15t:溫度下，用15t:水噴淋攪拌洗滌單脂肪酸甘油酯含量為83. 5%的單癸月 桂酸甘油酯(用量為單脂肪酸甘油酯16%)，離心分離，脫除單癸月桂酸甘油酯中的殘留游 離甘油。之后重復(fù)洗滌分離2次。 在溫度9(TC及相應(yīng)真空度下，將洗滌后的單癸月桂酸甘油酯脫水20min，之后加 入4.5X活性白土脫色40min，過濾除去活性白土后即得單脂肪酸甘油酯含量84.4XX (其 中單癸月桂酸甘油酯含量79.3% )的高純度單癸月桂酸甘油酯產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種酸堿分步催化樟樹籽油制備單癸月桂酸甘油酯的方法，先將樟樹籽毛油脫膠、脫水，其特征是(1)將脫膠、脫水后的樟樹籽油加入酯化醇解反應(yīng)器內(nèi)，加入酸催化劑，其反應(yīng)條件為溫度130-140℃、催化劑用量為油重的2-4％、醇油摩爾比2-3∶1、反應(yīng)至酸價降至0.8以下，之后離心分離，所述的酸催化劑為硫酸、磷酸或?qū)谆交撬幔?2)將上述處理后的樟樹籽油加入醇解反應(yīng)器內(nèi)，加入堿催化劑，其反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度165-175℃、催化劑用量為油重的0.5-0.7％、醇油摩爾比4-5∶1、反應(yīng)至單脂肪酸甘油酯總含量達80.0％以上，之后離心分離，所述的堿催化劑為堿氫氧化鈉或氫氧化鉀；(4)在洗滌器內(nèi)，采用15-35℃冷水噴淋攪拌洗滌單癸月桂酸甘油酯，離心分離，脫除單癸月桂酸甘油酯中的殘留游離甘油，重復(fù)2次以上，真空脫水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征是步驟(1)所述的反應(yīng)條件為溫度 133-135°〇、催化劑用量為油重的3%、醇油摩爾比2. 5 : 1、反應(yīng)至酸價降至0. 8以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征是步驟(2)所述的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度 170-172°〇、催化劑用量為油重的0.6%、醇油摩爾比4.5 : 1、反應(yīng)至單脂肪酸甘油酯總含 量達80. 0%以上。
全文摘要
一種酸堿分步催化樟樹籽油制備單癸月桂酸甘油酯的方法，將樟樹籽毛油脫膠、脫水，加入酯化醇解反應(yīng)器內(nèi)，加入酸催化劑，其反應(yīng)條件為溫度130-140℃、催化劑用量為油重的2-4％、醇油摩爾比2-3∶1、反應(yīng)至酸價降至0.8以下，之后離心分離；然后加入到醇解反應(yīng)器內(nèi)，加入堿催化劑，其反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度165-175℃、催化劑用量為油重的0.5-0.7％、醇油摩爾比4-5∶1、反應(yīng)至單脂肪酸甘油酯總含量達80.0％以上，之后離心分離；采用15-35℃冷水噴淋攪拌洗滌，離心分離，重復(fù)2次以上，真空脫水。本發(fā)明可有效利用原料中的游離中碳鏈脂肪酸，反應(yīng)速率較高，產(chǎn)物中單脂肪酸甘油酯可達80.0％以上，單癸月桂酸甘油酯含量達75.0％以上，工藝合理、節(jié)能、環(huán)保。
文檔編號C07C67/03GK101747188SQ20101010064
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者萬冬滿, 彭超, 曾哲靈, 羅春燕 申請人:南昌大學(xué)