專利名稱：一種高純度分子蒸餾單甘脂的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品乳化劑制備領(lǐng)域，具體涉及一種新型節(jié)能、降耗的分子蒸餾單甘脂(fatty monoacylglycerol)的制備工藝。
背景技術(shù)：
單甘酯是一種用途廣泛的非離子型乳化劑，作為優(yōu)良的W/0型乳化劑，它具有良好的乳化、柔軟、抗靜電、潤滑作用，廣泛應(yīng)用于日用化工/食品/醫(yī)藥/紡織/高分子材料等領(lǐng)域。在食品行業(yè)中，單甘酯是重要的食品乳化劑，其用量占食品乳化劑總用量的2/3。在其它非食品行業(yè)中也有廣泛使用。譬如在高分子行業(yè)，單甘酯可用于切割油乳化劑，紡織品軟化劑、潤滑劑、EPS、PE、PP、熱固性樹脂塑料、印刷油墨中。由于其在PVC中溶解性能極好，在PVC加工中作為內(nèi)潤滑劑，還在用作聚乙烯、聚丙烯、泡沫聚苯乙烯的抗靜電劑。 分子蒸餾單甘酯是使用分子蒸餾裝置將含量為45%左右的普通單甘酯進(jìn)一步純化，含量可達(dá)到95%以上的高純產(chǎn)品，其具有效能高、純度高、顏色淺等特點，是各行各業(yè)提高其產(chǎn)品質(zhì)量的發(fā)展趨勢。據(jù)文獻(xiàn)報道(李健，分子蒸餾單硬脂酸甘油酯的應(yīng)用，表面活性劑工業(yè)，1998，3:40-41.)，以甘油三酯為原料，在堿性催化劑的作用下，與甘油發(fā)生醇解反應(yīng)，得到單甘酯和二甘酯的混合物，是工業(yè)上常用的生產(chǎn)方法。其反應(yīng)方程式如下
CH2OHCH2OORCH2OOR
CHOH + CHOOR ;==士 3 CHOH (R=C16-C13)
CH2OHCH2OORCH2OH
單甘酯的生產(chǎn)，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家，都采用間歇法生產(chǎn)，一般的酯化工藝原料配比為甘油三酯/甘油摩爾比=1 Γ3 多采用酸、堿或者金屬氧化物做催化劑，在氮氣保護(hù)下加熱至19(T200°C，反應(yīng)時間為廣3小時，然后加磷酸中和，冷卻至90°C，排渣，除去游離脂肪酸后再在150°C下做短時間加熱除去不純物和揮發(fā)性物質(zhì)，再將酯化反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行分子蒸餾提純，最后單甘酯的含量根據(jù)工藝的不同，可達(dá)到95%或以上?，F(xiàn)有的分子蒸餾單甘脂生產(chǎn)工藝的主要缺點為(1)酯交換反應(yīng)為平衡反應(yīng)，且由于甘油在氫化油溶解性差，粗產(chǎn)物中，單甘酯含量僅為35 40%，很難突破60%。在此基礎(chǔ)上，用分子蒸餾的方法來獲得高純度(>95%)的單甘酯，一般需要3噸40%含量的甘油單酯原料才能獲得I噸高純度的單甘酯成品，由于分子蒸餾裝置需要超高真空度(I、. 5Pa)，耗能大(約200°C)，且設(shè)備刮膜易磨損，因此，傳統(tǒng)工藝下，設(shè)備損耗嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益差。(2)為了提高粗酯中總單酯的含量，原有工藝往往增加體系中甘油的比例，但過量的甘油在堿性催化劑存在條件下，容易發(fā)生聚合，后續(xù)蒸餾工藝中難以蒸餾出來，會殘余在二甘酯和三甘酯中，無法重新返回反應(yīng)體系中去，利用率低，降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種新型節(jié)能、降耗的高純度分子蒸餾單甘酯制備工藝；
本發(fā)明包括以下工藝步驟
(O分子蒸餾單甘脂的合成按氫化油和甘油的摩爾數(shù)之比I: f 1:3稱取氫化油和甘油，在甘油中加入甘油質(zhì)量O. Γ0. 3%的催化劑Α，混合均勻后，減壓至3000Pa，加熱到19(T250°C，再將加有催化劑B的氫化油分三批加入到反應(yīng)體系中去進(jìn)行酯交換反應(yīng)；反應(yīng)的溫度為19(T250°C，反應(yīng)時間為2 4小時，反應(yīng)壓力為3000Pa ;催化劑B的加入量為總物料質(zhì)量的1 5% ；
所述催化劑A是堿金屬、堿土金屬氫氧化物和其氧化物中的一種；所述催化劑B是季銨鹽、季磷鹽、聚醚和冠醚中的一種；
(2)酷交換反應(yīng)結(jié)束后，加入濃憐Ife中和到體系pH值為中性，冷卻，靜直30min后體系分層，上層為粗甘油酯層，下層為未反應(yīng)完全的物料及反應(yīng)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，下層作為渣料放出后，剩余物即為粗甘油酯層；
(3)將步驟(2)所得的粗甘油酯進(jìn)行第一級蒸餾，蒸餾溫度為140°C，壓力為500Pa，進(jìn)行脫水、脫氣處理；所得物料再進(jìn)行二級蒸餾，蒸餾溫度為175°C，壓力為75Pa，去除體系中的游離脂肪酸和甘油；
(4)將步驟(3)所得的粗甘油酯進(jìn)行第三級分子蒸餾，蒸餾溫度為210°C，壓力為
0.5Pa，得到蒸餾物和蒸余物；所述蒸餾物即為高純度分子蒸餾單甘酯，蒸余物為脂肪酰二甘酯和脂肪酰三甘酯。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果
本發(fā)明采用相轉(zhuǎn)移催化劑來增加甘油在氫化油中的溶解度，通過提高反應(yīng)體系中甘油的有效含量來促進(jìn)酯交換反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動，以此來提高粗酯中總單酯的含量。(I)本發(fā)明所采用的工藝制備得到的粗酯中總單酯的含量達(dá)到了 80%左右。只需
1.5噸左右的粗酯即可通過分子蒸餾得到I噸純度> 95%的高純分子蒸餾單甘脂，其對設(shè)備的損耗及能源消耗降低到了現(xiàn)有工藝條件的50%以下，極大的提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。(2)本發(fā)明所采用的工藝，排放的渣料為原料總質(zhì)量的20%左右，與現(xiàn)有工藝比較而言，廢棄物的排放降低了 50%左右，減少了企業(yè)的環(huán)保成本。


圖I為本發(fā)明高純度分子蒸餾單甘酯的制備工藝路線圖。
具體實施例方式實施例I
(I)脂肪酰單甘油酯的合成取甘油1kg, NaOH IOg加入反應(yīng)爸中，混合均勻，減壓至3000Pa，加熱至200°C，30min后。在混料釜中加入I. 5kg氫化油與30g芐基三乙基氯化銨混合均勻，并加熱至200°C，分三次加入到反應(yīng)釜中，每次間隔30min。所有反應(yīng)物料全部加入到反應(yīng)圣中后，繼續(xù)反應(yīng)30min?？峄磻?yīng)結(jié)束后，加入憐Ife中和，并靜直30min,反應(yīng)物分層。上層為甘油酯層，下層為未反應(yīng)的物料和反應(yīng)過程中生成的雜質(zhì)。依次放出甘油酯層和渣料層。甘油酯層使用國標(biāo)GB15612-1995所述方法測定其中的單甘酯含量，結(jié)果表明粗酯中單甘酯含量達(dá)到75. 89%。
(2)將步驟(I)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入蒸餾裝置中，將第一級蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為140°C，壓力為500Pa，第一級蒸餾裝置內(nèi)的冷凝器溫度為50°C ;連續(xù)進(jìn)料，進(jìn)行脫水、脫氣操作。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級分子蒸餾。(3)將步驟(2)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入第二級分子蒸餾裝置中，設(shè)定蒸餾溫度為175°C，壓力為75Pa，將未其中的游離脂肪酸和甘油蒸出。甘油酯做為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第三級分子蒸餾。(4)將步驟(3)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入第三級分子蒸餾裝置中，設(shè)定蒸餾溫度為201°C，壓力為0.5Pa。脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器中收集到的輕相產(chǎn) 品I. 7kg，單甘酯純度通過氣相色譜檢測，其純度達(dá)到95. 07%。實施例2
(I)脂肪酰單甘油酯的合成取甘油1kg, NaOH IOg加入反應(yīng)爸中，混合均勻，減壓至3000Pa，加熱至200°C，30min后。在混料釜中加入I. 5kg氫化油與20g芐基三乙基氯化銨和18g聚乙二醇二烷基醚混合均勻，并加熱至200°C，分三次加入到反應(yīng)釜中，每次間隔30min。所有反應(yīng)物料全部加入到反應(yīng)釜中后，繼續(xù)反應(yīng)30min。酯化反應(yīng)結(jié)束后，加入磷酸中和，并靜置30min，反應(yīng)物分層。上層為甘油酯層，下層為未反應(yīng)的物料和反應(yīng)過程中生成的雜質(zhì)。依次放出甘油酯層和渣料層。甘油酯層使用國標(biāo)GB15612-1995所述方法測定其中的單甘酯含量，結(jié)果表明粗酯中單甘酯含量達(dá)到81. 27%。(2)將步驟(I)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入蒸餾裝置中，將第一級蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為140°C，壓力為500Pa，第一級蒸餾裝置內(nèi)的冷凝器溫度為50°C ;連續(xù)進(jìn)料，進(jìn)行脫水、脫氣操作。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級分子蒸餾。(3)將步驟(2)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入第二級分子蒸餾裝置中，設(shè)定蒸餾溫度為175°C，壓力為75Pa，將未其中的游離脂肪酸和甘油蒸出。甘油酯做為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第三級分子蒸餾。(4)將步驟(3)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入第三級分子蒸餾裝置中，設(shè)定蒸餾溫度為201°C，壓力為O. 5Pa。脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器中收集到的輕相產(chǎn)品I. 83kg，單甘酯純度通過氣相色譜檢測，其純度達(dá)到95. 30%。實施例3
(I)脂肪酰單甘油酯的合成取甘油1kg, NaOH IOg加入反應(yīng)爸中，混合均勻，減壓至3000Pa，加熱至200°C，30min后。在混料釜中加入I. 5kg氫化油與28g氯化十六烷基三丁基鱗混合均勻，并加熱至200°C，分三次加入到反應(yīng)釜中，每次間隔30min。所有反應(yīng)物料全部加入到反應(yīng)釜中后，繼續(xù)反應(yīng)30min。酯化反應(yīng)結(jié)束后，加入磷酸中和，并靜置30min，反應(yīng)物分層。上層為甘油酯層，下層為未反應(yīng)的物料和反應(yīng)過程中生成的雜質(zhì)。依次放出甘油酯層和渣料層。甘油酯層使用國標(biāo)GB15612-1995所述方法測定其中的單甘酯含量，結(jié)果表明粗酯中單甘酯含量達(dá)到80. 65%。(2)將步驟(I)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入蒸餾裝置中，將第一級蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為140°C，壓力為500Pa，第一級蒸餾裝置內(nèi)的冷凝器溫度為50°C ;連續(xù)進(jìn)料，進(jìn)行脫水、脫氣操作。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級分子蒸餾。(3)將步驟(2)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入第二級分子蒸餾裝置中，設(shè)定蒸餾溫度為175°C，壓力為75Pa，將未其中的游離脂肪酸和甘油蒸出。甘油酯做為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第三級分子蒸餾。(4)將步驟(3)中得到的甘油酯層轉(zhuǎn)入第三級分子蒸餾裝置中，設(shè)定蒸餾溫度為 201°C，壓力為O. 5Pa。脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器中收集到的輕相產(chǎn)品I. 81kg，單甘酯純度通過氣相色譜檢測，其純度達(dá)到95. 87%。
權(quán)利要求
1.一種高純度分子蒸餾單甘脂的合成工藝，其特征在于 (O分子蒸餾單甘脂的合成按氫化油和甘油的摩爾數(shù)之比I: f 1:3稱取氫化油和甘油，在甘油中加入甘油質(zhì)量O. Γ0. 3%的催化劑Α，混合均勻后，減壓至3000Pa，加熱到19(T250°C，再將加有催化劑B的氫化油分三批加入到反應(yīng)體系中去進(jìn)行酯交換反應(yīng)；反應(yīng)的溫度為19(T250°C，反應(yīng)時間為2 4小時，反應(yīng)壓力為3000Pa ;催化劑B的加入量為總物料質(zhì)量的1 5% ； 所述催化劑A是堿金屬、堿土金屬氫氧化物和其氧化物中的一種；所述催化劑B是季銨鹽、季磷鹽、聚醚和冠醚中的一種； (2)酷交換反應(yīng)結(jié)束后，加入濃憐Ife中和到體系pH值為中性，冷卻，靜直30min后體系分層，上層為粗甘油酯層，下層為未反應(yīng)完全的物料及反應(yīng)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，下層作為渣料放出后，剩余物即為粗甘油酯層； (3)將步驟(2)所得的粗甘油酯進(jìn)行第一級蒸餾，蒸餾溫度為140°C，壓力為500Pa，進(jìn)行脫水、脫氣處理；所得物料再進(jìn)行二級蒸餾，蒸餾溫度為175°C，壓力為75Pa，去除體系中的游離脂肪酸和甘油； (4)將步驟(3)所得的粗甘油酯進(jìn)行第三級分子蒸餾，蒸餾溫度為210°C，壓力為O.5Pa，得到蒸餾物和蒸余物；所述蒸餾物即為高純度分子蒸餾單甘酯，蒸余物為脂肪酰二甘酯和脂肪酰三甘酯。
全文摘要
一種高純度分子蒸餾單甘脂的合成工藝，包括(1)將甘油與催化劑A混合后，抽真空，攪拌加熱，再將加有催化劑B的氫化油分批加入到反應(yīng)體系中去進(jìn)行酯交換反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，保溫，加入磷酸中和，冷卻后，靜置反應(yīng)物分層，上層為粗甘油酯層，下層為未反應(yīng)完全的物料及反應(yīng)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)；(2)粗甘油酯層通過第一級蒸餾脫水、脫氣；(3)上述產(chǎn)物進(jìn)入第二級蒸餾，去除游離脂肪酸和過剩甘油；(3)上述產(chǎn)物進(jìn)入第三級分子蒸餾，得到蒸餾物和蒸余物；所述蒸餾物為高純度分子蒸餾單甘脂，蒸余物為二甘酯和三甘酯；本發(fā)明能顯著提高粗酯中的總單酯含量，減少后續(xù)分子蒸餾工序中設(shè)備的磨損，降低蒸餾能耗，明顯提高經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C11C3/06GK102876464SQ20121032420
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者劉停, 李旭 申請人:南昌大學(xué)