專利名稱：從脫水山梨(糖)醇酯中除去聚山梨糖醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種從脫水山梨(糖)醇酯中除去聚山梨糖醇的改進方法。更具體地說，本發(fā)明涉及使用二氧化硅從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去聚山梨糖醇。
背景技術(shù)：
脫水山梨(糖)醇脂肪酸酯在許多領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，如在形成油包水和水包油兩種乳化液中用作乳化劑。
通常山梨糖醇和脂肪酸或脂肪酸混合物在高于大約200℃的溫度下，在惰性氣流中，在酸性或堿性催化劑存在時，反應(yīng)生成脫水山梨(糖)醇脂肪酸酯。由這種方法生成單、二、三和四脫水山梨(糖)醇酯以及雜質(zhì)如通過脫水山梨(糖)醇分子自縮聚形成的聚醇、未反應(yīng)的脫水山梨(糖)醇和異山梨醇的混合物。這些雜質(zhì)也存在于工業(yè)脫水山梨(糖)醇酯產(chǎn)品中。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些聚山梨糖醇雜質(zhì)在乳化過程中可能會形成不希望的泥狀沉淀。因此在經(jīng)酯化反應(yīng)制備后，為了避免產(chǎn)生不希望的泥狀沉淀，希望從脫水山梨(糖)醇脂肪酸酯中除去這些雜質(zhì)。
已有的從脫水山梨(糖)醇酯混合物中萃取這些雜質(zhì)的方法包括將脫水山梨(糖)醇酯溶于溶劑中，用金屬鹽的水溶液處理，形成分開的相，即有機相和水相，然后使有機相和水相分離。
另一種方法包括經(jīng)過較長的一段時間使這些聚醇雜質(zhì)從脫水山梨(糖)醇酯混合物中沉降出來，然后從酯化反應(yīng)器的底部將其除去。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去聚醇雜質(zhì)的方法，該方法包括(a)形成含有聚醇雜質(zhì)的脫水山梨(糖)醇酯溶液；
(b)以最終粗酯產(chǎn)品的總重量為基準，向溶液中加入大約0.01至大約10％的二氧化硅活性成分；(c)使聚醇雜質(zhì)吸附到二氧化硅成分上，形成含有聚醇的二氧化硅和脫水山梨(糖)醇酯的混合物；(d)從脫水山梨(糖)醇酯溶液中過濾除去含有聚醇的二氧化硅。發(fā)明描述除了在操作實施例中，或其它描述中，所有表示組分量或反應(yīng)條件的數(shù)字在所有例子中均可以理解為由“大約”一詞進行了修飾。
已經(jīng)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，通過加入有效澄清量的二氧化硅成分，可以使脫水山梨(糖)醇酯溶液除去其中所含的聚醇雜質(zhì)，如異山梨醇和聚山梨糖醇，從而使所形成的脫水山梨(糖)醇酯溶液看起來清澈透明。在山梨糖醇和脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)形成脫水山梨(糖)醇酯的過程中，未反應(yīng)的山梨糖醇可能會自縮聚，從而形成糖類聚合物/雜質(zhì)。在脫水山梨(糖)醇酯溶液中存在這些雜質(zhì)會使脫水山梨(糖)醇酯看起來模糊/渾濁。
可以利用本發(fā)明方法澄清的適合的脫水山梨(糖)醇酯對應(yīng)于通式I
其中R＇、R″、R″＇、R″″可以分別為氫、其中x為0-22的整數(shù)的CH3(CH2)XCO-、或不飽和脂肪酸如油酸酯、亞油酸酯、patmitoleate、myristoleate。
可以利用本發(fā)明澄清的適合的脫水山梨(糖)醇酯的例子包括脫水山梨(糖)醇倍半油酸酯、脫水山梨(糖)醇三油酸酯、脫水山梨(糖)醇單油酸酯、脫水山梨(糖)醇單軟脂酸酯、脫水山梨(糖)醇單硬脂酸酯和脫水山梨(糖)醇三硬脂酸酯，但不局限于這些酯。
可以用于本發(fā)明方法的適合的二氧化硅包括晶體、無定形、水合和無水二氧化硅，但不局限這些。
當用于描述二氧化硅時，術(shù)語無定形指的是沒有如X射線衍射所確定的晶體結(jié)構(gòu)?？赡艽嬖谝恍┬》秶慕M織結(jié)構(gòu)，并且由電子衍射來確定，但這種序列沒有嚴格的X射線衍射圖形。二氧化硅可以是水合的，可高達約14％，或者是無水的。在無定形二氧化硅中的化學(xué)鍵有幾種類型，包括硅氧烷(-Si-O-Si)、硅醇(Si-O-H)和位于表面的硅烷(Si-H)或有機硅(-Si-O-R或-Si-C-R)。
硅膠是粘滯的、剛性的、連續(xù)的膠體二氧化硅球形顆粒的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。硅膠被分成三種類型常規(guī)密度膠、中等密度膠和低密度膠?？梢酝ㄟ^研磨干膠或使之微粉化來形成二氧化硅粉末，這樣即減小了膠體碎末的尺寸，并且使最終的膠體結(jié)構(gòu)保持不變。膠體和粉末的特征在于顆粒密度、尺寸和形狀、顆粒分布以及聚集或聚并強度。
當二氧化硅用作吸附劑時，其孔結(jié)構(gòu)決定膠體吸附能力?？子帽缺砻娣e、比孔體積(每克固體的總孔體積)、平均孔徑、孔尺寸分布以及進入較大孔時受較小孔限制的程度來表征。
盡管上述所有類型的二氧化硅均具有一定的除去聚醇的能力，但特別優(yōu)選的二氧化硅為水合無定形二氧化硅，優(yōu)選為粉末形式。優(yōu)選二氧化硅的工業(yè)例子為由PQ Corp.得到的BRITESORBPM 5108水合二氧化硅為了方便起見，將從優(yōu)選實施方案的角度來描述本發(fā)明方法，其中使用的是水合無定形二氧化硅。在典型過程中，在催化劑存在時，山梨糖醇和脂肪酸酯在反應(yīng)器中進行酯化。由于形成脫水山梨(糖)醇酯的方法在本領(lǐng)域中是公知的，因此這里不需要描述有關(guān)其形成的具體細節(jié)。一旦酯化反應(yīng)完成，即形成含有脫水山梨(糖)醇酯和聚醇雜質(zhì)的溶液。然后在攪拌條件下，在大約30℃至大約80℃、優(yōu)選為大約50℃至大約70℃的溫度下，以所形成的最終粗酯產(chǎn)物的總重量為基準，向溶液中加入大約0.01至大約10％，優(yōu)選為大約1％的水合無定形二氧化硅活性成分。在攪拌條件下，使水合無定形二氧化硅吸附脫水山梨(糖)醇酯溶液中的聚醇雜質(zhì)，持續(xù)大約20至大約60分鐘，優(yōu)選為大約30分鐘，致使形成分散在脫水山梨(糖)醇酯溶液中的含有聚醇的二氧化硅。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)二氧化硅可以迅速吸附脫水山梨(糖)醇酯溶液中的聚醇雜質(zhì)，使純化后的脫水山梨(糖)醇酯溶液在過濾之后看起來清澈透明。通過使用水合無定形二氧化硅除去反應(yīng)混合物中的聚醇雜質(zhì)，與包括等待這些雜質(zhì)從反應(yīng)混合物中沉降出來的已有方法相關(guān)的停工時間(downtime)大大縮短，從大約8小時縮短到大約30分鐘。
然后利用傳統(tǒng)的過濾方法，從脫水山梨(糖)醇酯反應(yīng)溶液中除去含有聚醇的二氧化硅。其中一個例子包括使含有分散在其中的含聚醇的二氧化硅的脫水山梨(糖)醇酯反應(yīng)溶液通過過濾裝置，該裝置在使澄清的脫水山梨(糖)醇酯溶液從中通過的同時，收集含有聚醇的二氧化硅。任何已知的、能夠收集固體顆粒的過濾裝置均可以使用，例如板框式壓濾機。
板框式壓濾裝置按下列方式過濾產(chǎn)品。在含聚醇的二氧化硅與脫水山梨(糖)醇酯的混合物的情況下，粗產(chǎn)品進入附在受壓一端的過濾介質(zhì)層罐內(nèi)。在過濾介質(zhì)層罐的底部是一根管子，該管子通入設(shè)在壓濾機下方的泵內(nèi)。該泵從過濾介質(zhì)層罐內(nèi)吸出粗產(chǎn)品，并且迫使粗產(chǎn)品進入壓濾機的板框部分。板的兩側(cè)均覆蓋有濾紙。產(chǎn)品被迫通過板底部的孔進入板的內(nèi)部。然后迫使物質(zhì)通過濾紙到達框上，該框上具有引導(dǎo)澄清產(chǎn)品流出到達板的另一側(cè)的流道。板上有兩個孔，一個位于底部右側(cè)(粗產(chǎn)品)，另一個位于頂部左側(cè)(澄清產(chǎn)品)。一個板框式壓濾裝置可以有1-20個板和框。
另一種可以用于從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去聚醇雜質(zhì)的常用的過濾裝置為離心分離機。離心分離是一種將離心力用于物質(zhì)混合物或懸浮液的基礎(chǔ)上的分離技術(shù)。
通過以下實施例可以更好地理解本發(fā)明，所有這些例子只是說明性的，不會以任何方式不適當?shù)叵拗票景l(fā)明的范圍。
實施例向反應(yīng)器中加入40％重量的山梨糖醇、60％重量的油酸和0.25％重量的氫氧化鈉催化劑，制備脫水山梨(糖)醇單油酸酯。一旦反應(yīng)過程完成，則將所形成的脫水山梨(糖)醇單油酸酯溶液冷卻到大約65℃。然后在酸值達到2之后，以反應(yīng)器中的溶液總重量為基準，向冷卻的脫水山梨(糖)醇單油酸酯溶液中加入1％重量的水合二氧化硅，即工業(yè)上可以得到的商品名為BRITESORB的水合二氧化硅。然后使脫水山梨(糖)醇單油酸酯和水合二氧化硅的混合物混合30分鐘，使聚醇雜質(zhì)被二氧化硅吸附，然后立刻壓濾除去雜質(zhì)。最終的脫水山梨(糖)醇單油酸酯產(chǎn)品看起來是清澈透明的。
對比例按照上述過程制備脫水山梨(糖)醇單油酸酯。一旦所形成的脫水山梨(糖)醇單油酸酯溶液的酸值被調(diào)節(jié)到所希望的值后，則使其中所含的聚醇雜質(zhì)經(jīng)10小時從溶液中沉降出來而被除去。
從上述數(shù)據(jù)中可以看出，通過使用本發(fā)明方法除去脫水山梨(糖)醇酯中的聚醇雜質(zhì)，與雜質(zhì)去除相關(guān)的停工時間(downtime)大大縮短。
權(quán)利要求
1.一種用于從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去聚醇雜質(zhì)的方法，該方法包括(a)形成含有聚醇雜質(zhì)的脫水山梨(糖)醇酯溶液；(b)向脫水山梨(糖)醇酯溶液中加入有效澄清量的二氧化硅成分；(c)使脫水山梨(糖)醇酯溶液中的聚醇雜質(zhì)吸附到二氧化硅上，形成脫水山梨(糖)醇酯和含有聚醇的二氧化硅的混合物；(d)從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去含有聚醇的二氧化硅。
2.權(quán)利要求1的方法，其中以最終粗酯產(chǎn)品的總重量為基準，向脫水山梨(糖)醇酯溶液中加入大約0.01至大約10％的二氧化硅活性成分。
3.權(quán)利要求2的方法，其中以最終粗酯產(chǎn)品的總重量為基準，向脫水山梨(糖)醇酯溶液中加入大約1％的二氧化硅活性成分。
4.權(quán)利要求1的方法，其中二氧化硅成分為水合無定形二氧化硅粉末。
5.權(quán)利要求1的方法，其中是在攪拌條件下，在大約30℃至大約80℃的溫度下，將二氧化硅加入到脫水山梨(糖)醇酯溶液中。
6.權(quán)利要求1的方法，其中脫水山梨(糖)醇酯選自脫水山梨(糖)醇倍半油酸酯、脫水山梨(糖)醇三油酸酯、脫水山梨(糖)醇單油酸酯、脫水山梨(糖)醇單軟脂酸酯、脫水山梨(糖)醇單硬脂酸酯和脫水山梨(糖)醇三硬脂酸酯。
7.權(quán)利要求1的方法，其中聚醇雜質(zhì)在大約20至大約60分鐘的時間內(nèi)被吸附到二氧化硅上。
8.權(quán)利要求1的方法，其中利用過濾裝置從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去含有聚醇的二氧化硅。
9.權(quán)利要求8的方法，其中的過濾裝置為板框式壓濾機。
10.權(quán)利要求7的方法，其中聚醇雜質(zhì)在大約30分鐘的時間內(nèi)被吸附到二氧化硅上。
11.權(quán)利要求6的方法，其中脫水山梨(糖)醇酯為脫水山梨(糖)醇單油酸酯。
12.權(quán)利要求2的方法的產(chǎn)品。
13.權(quán)利要求3的方法的產(chǎn)品。
14.權(quán)利要求4的方法的產(chǎn)品。
15.權(quán)利要求5的方法的產(chǎn)品。
16.權(quán)利要求6的方法的產(chǎn)品。
17.權(quán)利要求7的方法的產(chǎn)品。
18.權(quán)利要求8的方法的產(chǎn)品。
19.權(quán)利要求9的方法的產(chǎn)品。
20.權(quán)利要求10的方法的產(chǎn)品。
21.權(quán)利要求11的方法的產(chǎn)品。
全文摘要
一種用于從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去聚醇雜質(zhì)的方法,該方法包括:(a)形成含有聚醇雜質(zhì)的脫水山梨(糖)醇酯溶液;(b)向脫水山梨(糖)醇酯溶液中加入有效澄清量的二氧化硅成分;(c)使脫水山梨(糖)醇酯溶液中的聚醇雜質(zhì)吸附到二氧化硅上,形成脫水山梨(糖)醇酯和含有聚醇的二氧化硅的混合物;(d)從脫水山梨(糖)醇酯溶液中除去含有聚醇的二氧化硅。
文檔編號C07D307/20GK1274351SQ9880997
公開日2000年11月22日 申請日期1998年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月7日
發(fā)明者J·A·巴恩霍斯特, D·A·歐伊斯特 申請人:亨凱爾公司