專利名稱：一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品乳化劑制備領(lǐng)域，具體涉及一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法。
背景技術(shù)：
食品乳化劑是食品行業(yè)使用最廣泛的表面活性劑，當(dāng)前世界范圍內(nèi)食品乳化劑的用量超過40萬噸，而我國食品乳化劑的用量在10萬噸左右。脂肪酰單甘油酯(簡稱單甘酯)是食品乳化劑中最大的一類產(chǎn)品，我國單甘酯產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到4 6萬噸，占據(jù)食品乳化劑的40 60%左右。市場占有率最高的分子蒸餾單甘酯產(chǎn)品是硬脂酰單甘油酯。
現(xiàn)有的工業(yè)化生產(chǎn)高純度分子蒸餾單甘酯的工藝如圖I所示(梁振明.分子蒸餾單甘酯生成工藝，現(xiàn)代食品科技，2005，83(1):97-98，102)。工藝簡介如下(1)氫化油和甘油以及堿性催化劑(一般是氫氧化鈉、氫氧化鉀或者氫氧化鈣等水溶性堿)混合后，在220 230°C下氮?dú)獗Ｗo(hù)下和過量甘油解反應(yīng)，生成單甘酯產(chǎn)品以及副產(chǎn)品甘油二酯以及未反應(yīng)的氫化油，由于堿的存在會(huì)生產(chǎn)少量的聚甘油以及聚甘油酯副產(chǎn)品；(2)反應(yīng)結(jié)束后，靜置沉淀，反應(yīng)液分為兩層，極性的甘油層以及非極性的甘油酯層；甘油層作為反應(yīng)原料返回反應(yīng)，甘油酯層加酸中和堿性催化劑，通過刮膜蒸發(fā)對(duì)甘油酯層脫氣和脫水；(3)通過第一次分子蒸餾除去甘油酯中的游離甘油及少量中和生產(chǎn)的脂肪酸；含有單甘酯的甘油酯層再進(jìn)行第二次分子蒸餾，蒸出高純度的分子蒸餾硬脂酸單甘酯；同時(shí)得到蒸余副產(chǎn)品甘油二酯、氫化油以及少量的聚甘油酯；蒸余副產(chǎn)品可以返回反應(yīng)器中循環(huán)使用，直到聚甘油酯的含量超過一定的限度?，F(xiàn)有的分子蒸餾單甘酯的工藝的主要缺點(diǎn)是由于所采用的堿性催化劑不光催化甘油和油脂酯交換，同時(shí)也會(huì)有皂化副反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，由于皂的存在，過量甘油和甘油酯無法分層，需要用磷酸中和堿性催化劑和皂，生成磷酸鹽和少量脂肪酸，然后甘油酯和過量甘油通過靜置分層。由于中和堿性催化劑和皂生產(chǎn)少量的水，需要刮膜蒸發(fā)器進(jìn)行脫水，增加工藝的負(fù)擔(dān)，同時(shí)增加輔料的消耗；同時(shí)靜置分層需要較長的時(shí)間，分離效率較低，造成部分的甘油(溶解了部分磷酸鹽)殘留在甘油酯層，甘油中的磷酸鹽無法通過蒸餾除去，在蒸余副產(chǎn)品中慢慢積累并結(jié)晶，結(jié)晶鹽會(huì)損壞刮膜蒸發(fā)器的刮刀，造成生產(chǎn)事故。申請(qǐng)人:將所做的前期研究申報(bào)了一份中國專利申請(qǐng)，其公開號(hào)為CN201110122225. O的專利)，申請(qǐng)公開了一種以油脂和脂肪酸混合物為原料，采用固體酸制備高純度脂肪酰單甘油酯的方法。這種方法一次反應(yīng)得到的單甘酯含量較高，但是原料必須為油脂和脂肪酸的混合物，甘油采用滴加的方式進(jìn)料，而且需要精確的控制冷凝器的溫度，以確保反應(yīng)中的水能及時(shí)被真空抽走，而甘油能回流，反應(yīng)時(shí)間較長。本發(fā)明人前期比較了多種固體堿催化甘油和油脂酯交換制備脂肪酰單甘油酯的方法，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明采用的K2CO3負(fù)載水滑石(Hydrotalcite)HT型固體堿催化劑,具有催化效率高，易過濾分離，同時(shí)在反應(yīng)過程中不泄漏等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法。本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法制備得到的高純度脂肪酰單甘油酯。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，包括以下操作步驟( I)脂肪酰單甘油酯的合成將油脂、甘油和固體堿催化劑混合后，反應(yīng)體系抽真空至壓力400 lOOOOPa，攪拌升溫至190 230°C，得到油脂混合物；在真空條件下，接冷凝回流管，進(jìn)行酯交換反應(yīng)；將反應(yīng)產(chǎn)物過濾后靜置分層或者離心分層，得到上層為甘油酯層，下層為甘油層； (2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將步驟(I)所得甘油酯層通過第一級(jí)分子蒸餾除去游離脂肪酸和甘油；(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備將步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的甘油酯層進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾，得到蒸餾物和蒸余物；所述蒸餾物為高純度脂肪酰單甘油酯，蒸余物為甘油二酯和甘油三酯。步驟(I)所述油脂為氫化棕櫚油、氫化大豆油、植物油或魚油。所述植物油為大豆油、花生油、葵花籽油、棕櫚油和菜籽油中的一種以上。步驟(I)所述甘油與油脂的質(zhì)量比為20 :100 60 :100 ;所述固體催化劑的添加量為油脂質(zhì)量的O. 2 2% ;所述酯交換反應(yīng)的溫度為170 230°C，反應(yīng)時(shí)間為I 5小時(shí)，反應(yīng)壓力為400 IOOOOPa ;所述靜置分層的時(shí)間為30 60min ;所述尚心分層的尚心速度為3000r/min,時(shí)間為10 15min。步驟(I)所述甘油與油脂的質(zhì)量比為40 :100 ;所述固體堿催化劑的添加量為油脂質(zhì)量的O. 5% ;所述酯交換反應(yīng)的溫度為220°C，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)壓力為2000Pa ;所述靜置分層的時(shí)間為45min ;所述離心分層的時(shí)間為15min。步驟(2)所述第一級(jí)分子蒸餾除去的游離脂肪酸和甘油作為原料返回到步驟(I)的反應(yīng)中去；步驟(3)所述蒸余物作為反應(yīng)原料返回到步驟(I)的反應(yīng)中去。步驟(2)所述第一級(jí)分子蒸餾的溫度為120 160°C，蒸餾壓力為I 20Pa ;步驟
(3)所述第二級(jí)分子蒸餾的溫度為180 220°C，蒸餾壓力為O. I 5Pa。步驟(2)所述第一級(jí)分子蒸餾的溫度為150°C，蒸餾壓力為5Pa;步驟(3)所述第二級(jí)分子蒸餾的溫度為200°C，蒸餾壓力為O. 5Pa。步驟(I)所述固體堿催化劑為K2C03/HT固體堿催化劑，其顆粒型基礎(chǔ)載體是Mg-Al水滑石，其前驅(qū)體為K2C03。一種根據(jù)上述方法制備得到的高純度脂肪酰單甘油酯，所述高純度脂肪酰單甘油酯的純度> 90%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(I)本發(fā)明反應(yīng)結(jié)束后，固體催化劑可以通過過濾的方法除去，具有重復(fù)利用的潛力。(2)本發(fā)明沒有皂化副反應(yīng)，無需對(duì)除去催化劑的反應(yīng)液進(jìn)一步磷酸中和處理，使得后續(xù)的純化步驟和傳統(tǒng)的堿催化相比，可以省去刮膜脫氣的步驟，縮短工序，節(jié)省設(shè)備投資；反應(yīng)液過濾后可以靜置或者離心分層，分離效率高，甘油酯層中無甘油殘留；同時(shí)第一級(jí)得到的副產(chǎn)品少量的脂肪酸，可以作為原料全部返回到第(I)步的反應(yīng)中去；而傳統(tǒng)的堿催化反應(yīng)的副產(chǎn)品脂肪酸則無法返回反應(yīng)。(4)和固體酸催化技術(shù)相比，本發(fā)明原料為油脂，無需脂肪酸；無需甘油滴加和冷卻水溫度控制等，反應(yīng)操作更為簡單，而且固體堿催化反應(yīng)速度更快，生產(chǎn)效率高。


圖I為現(xiàn)有工業(yè)化分子蒸餾單甘酯的生產(chǎn)工藝圖。圖2為本發(fā)明高純度單甘酯的合成和純化工藝路線圖。圖3為實(shí)施例5所得高純度脂肪酰單甘酯的氣相色譜圖，其中FFA為游離脂肪酸，MG為單甘酯，DG為甘油二酯。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取大豆油100.(^加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入1(20)3/肌固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)O. 5g，甘油40. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為2000Pa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到220°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)2小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后靜置分層45min，上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為O. 95%，單甘酯質(zhì)量含量46. 80%,甘油二酯質(zhì)量含量32. 25%，甘油三酯質(zhì)量含量20. 00%。甘油層返回步驟(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為150°C，壓力為5. OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為50°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(O. Sg)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為190°C，壓力為l.OPa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為50°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相產(chǎn)品48g，單甘酯純度93. 0%(氣相色譜圖見圖3)。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。圖3產(chǎn)品高純度脂肪酰單甘酯的氣相色譜圖，其中FFA代表游離脂肪酸，MG代表脂肪酰單甘油酯，DG代表甘油二酯。實(shí)施例2本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取氫化棕櫚油100. Og加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入K2C03/HT固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)0. 6g，甘油60. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為400Pa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到190°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)5小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后靜置分層30min，上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為O. 55%，單甘酯質(zhì)量含量43. 03%,甘油二酯質(zhì)量含量34. 11%，甘油三酯質(zhì)量含量22. 31%。甘油層返回步驟(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為120°C，壓力為l.OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為70°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離 脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(O. 4g)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為180°C，壓力為O. IPa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為70°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相產(chǎn)品45g，單甘酯純度94. 6%。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。實(shí)施例3本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取氫化大豆油100.(^加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入1(20)3/肌固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)1. Og,甘油25. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為lOOOOPa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到230°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)I小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后靜置分層30min，上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為I. 14%，單甘酯質(zhì)量含量46. 71%，甘油二酯質(zhì)量含量32. 16%，甘油三酯質(zhì)量含量19. 99%。甘油層返回步驟(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為160°C，壓力為20. OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為70°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(0. 9g)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為220°C，壓力為5Pa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為70°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相產(chǎn)品48g，單甘酯純度93. 2%。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。實(shí)施例4本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取菜籽油100.(^加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入1(20)3/肌固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)2. 0g，甘油30. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為5000Pa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到210°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)3小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后靜置分層60min，上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為O. 74%，單甘酯質(zhì)量含量44. 82%，甘油二酯質(zhì)量含量36. 13%，甘油三酯質(zhì)量含量18. 31%。甘油層返回步驟(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為140°C，壓力為10. OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為50°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(O. 6g)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為200°C，壓力為O. 5Pa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為50°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷 凝后收集為輕相產(chǎn)品45g，單甘酯純度95. 6%。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。實(shí)施例5本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取葵花籽油100.(^加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入1(20)3/肌固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)O. 8g，甘油50. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為lOOOPa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到200°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)I. 5小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后靜置分層50min，上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為0. 87%，單甘酯質(zhì)量含量43. 03%,甘油二酯質(zhì)量含量40. 59%，甘油三酯質(zhì)量含量15. 51%。甘油層返回步驟(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為140°C，壓力為15. OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為45°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(0. 7g)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為200°C，壓力為l.OPa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為45°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相產(chǎn)品44g，單甘酯純度94. 8%。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。實(shí)施例6本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取100. Og植物調(diào)和油(豆油、棕櫚油、菜籽油、葵花籽油等的混合油脂)加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入k2co3/ht固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)0. 2g，甘油20. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為lOOOPa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到200°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)4小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后采用3000r/min的離心速度離心分層IOmin,上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為O. 61%，單甘酯質(zhì)量含量43. 97%，甘油二酯質(zhì)量含量35. 45%，甘油三酯質(zhì)量含量19. 97%。甘油層返回步驟(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為150°C，壓力為2. OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為50°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(O. 4g)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為210°C，壓力為5. OPa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為45°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷 凝后收集為輕相產(chǎn)品45g，單甘酯純度94. 3%。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。實(shí)施例7本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取花生油100.(^加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入1(20)3/肌固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)O. 4g，甘油30. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為800Pa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到220°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)3小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后采用3000r/min的離心速度離心分層12min，，上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為O. 77%，單甘酯質(zhì)量含量44. 70%,甘油二酯質(zhì)量含量35. 82%，甘油三酯質(zhì)量含量18. 71%。甘油層返回步驟(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為130°C，壓力為5. OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為55°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(0.6g)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為190°C，壓力為0. 2Pa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為55°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相產(chǎn)品45g，單甘酯純度95. 2%。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。實(shí)施例8本實(shí)施例高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化工藝路線圖如圖2所示(I)脂肪酰單甘油酯的合成取魚油100.(^加入反應(yīng)釜內(nèi)，加入1(20)3/肌固體堿催化劑(制備方法參照蔡靜，《固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究》，合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文(第三章)，2009年)I. 2g，甘油35. Og反應(yīng)釜抽真空到壓力為3000Pa，同時(shí)不斷攪拌，待溫度達(dá)到200°C溫度時(shí)開始計(jì)時(shí)，酯交換反應(yīng)2小時(shí)后。反應(yīng)液抽濾過濾后采用3000r/min的離心速度離心分層15min，上層為甘油酯層，下層為甘油層；依次放出甘油層和甘油酯層。甘油酯層通過氣相色譜分析，其組成為游離脂肪酸質(zhì)量含量為O. 31%，單甘酯質(zhì)量含量43. 36%，甘油二酯質(zhì)量含量33. 24%，甘油三酯質(zhì)量含量23. 09%。甘油層返回步驟
(I)作為原料使用。(2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將從步驟(I)所得的甘油酯層轉(zhuǎn)入分子蒸餾裝置的進(jìn)料罐中，將第一級(jí)分子蒸餾的蒸餾溫度設(shè)定為160°C，壓力為5. OPa，第一級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為60°C ;連續(xù)進(jìn)料，游離脂肪酸被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相副產(chǎn)品(O. 2g)，返回步驟(I)作為原料使用。甘油酯作為未被蒸出的重相，繼續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾。(3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的重相 甘油酯連續(xù)進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾中，將第二級(jí)分子蒸餾的溫度設(shè)定為200°C，壓力為IOPa第二級(jí)分子蒸餾的內(nèi)冷凝器溫度為60°C。連續(xù)進(jìn)料，脂肪酰單甘油酯被蒸出，在內(nèi)冷凝器冷凝后收集為輕相產(chǎn)品44g，單甘酯純度95. 4%。重相為甘油二酯以及甘油三酯，返回步驟(I)作為原料繼續(xù)使用。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于包括以下操作步驟 (1)脂肪酰單甘油酯的合成將油脂、甘油和固體堿催化劑混合后，反應(yīng)體系抽真空至壓力400 lOOOOPa，攪拌升溫至190 230°C，得到油脂混合物；在真空條件下，接冷凝回流管，進(jìn)行酯交換反應(yīng)；將反應(yīng)產(chǎn)物過濾后靜置分層或者離心分層，得到上層為甘油酯層，下層為甘油層； (2)甘油酯層的脫游離脂肪酸和甘油將步驟(I)所得甘油酯層通過第一級(jí)分子蒸餾除去游離脂肪酸和甘油； (3)高純度脂肪酰單甘油酯的制備將步驟(2)所得去除游離脂肪酸和甘油的甘油酯層進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾，得到蒸餾物和蒸余物；所述蒸餾物為高純度脂肪酰單甘油酯，蒸余物為甘油二酯和甘油三酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于步驟(I)所述油脂為氫化棕櫚油、氫化大豆油、植物油或魚油。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于所述植物油為大豆油、花生油、葵花籽油、棕櫚油和菜籽油中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于步驟(I)所述甘油與油脂的質(zhì)量比為20 :100 60 :100 ;所述固體催化劑的添加量為油脂質(zhì)量的O. 2 2% ;所述酯交換反應(yīng)的溫度為170 230°C，反應(yīng)時(shí)間為I 5小時(shí)，反應(yīng)壓力為400 IOOOOPa ;所述靜置分層的時(shí)間為30 60min ;所述離心分層的離心速度為3000r/min，時(shí)間為 10 15min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于步驟(I)所述甘油與油脂的質(zhì)量比為40 :100 ;所述固體堿催化劑的添加量為油脂質(zhì)量的O. 5% ;所述酯交換反應(yīng)的溫度為220°C，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)壓力為2000Pa ;所述靜置分層的時(shí)間為45min ;所述離心分層的時(shí)間為15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于步驟(2)所述第一級(jí)分子蒸餾除去的游離脂肪酸和甘油作為原料返回到步驟(I)的反應(yīng)中去；步驟(3)所述蒸余物作為反應(yīng)原料返回到步驟(I)的反應(yīng)中去。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于步驟(2)所述第一級(jí)分子蒸餾的溫度為120 160°C，蒸餾壓力為I 20Pa ;步驟(3)所述第二級(jí)分子蒸餾的溫度為180 220°C，蒸餾壓力為O. I 5Pa。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于步驟(2)所述第一級(jí)分子蒸餾的溫度為150°C，蒸餾壓力為5Pa ;步驟(3)所述第二級(jí)分子蒸餾的溫度為200°C，蒸餾壓力為O. 5Pa。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法，其特征在于步驟(I)所述固體堿催化劑為K2C03/HT固體堿催化劑，其顆粒型基礎(chǔ)載體是Mg-Al水滑石，前驅(qū)體為K2C03。
10.一種根據(jù)上述方法制備得到的高純度脂肪酰單甘油酯，其特征在于所述高純度脂肪酰單甘油酯的純度> 90%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純度脂肪酰單甘油酯的合成和純化方法。該方法包括步驟將油脂、甘油和固體堿催化劑混合后抽真空，攪拌升溫，得到油脂混合物；在真空條件下，接冷凝回流管進(jìn)行酯交換反應(yīng)；將反應(yīng)產(chǎn)物過濾后靜置或者離心分層，得到上層為甘油酯層，下層為甘油層；將甘油酯層通過第一級(jí)分子蒸餾除去游離脂肪酸和甘油；將去除游離脂肪酸和甘油的甘油酯層進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾，得到蒸餾物和蒸余物；所述蒸餾物為高純度脂肪酰單甘油酯，蒸余物為甘油二酯和甘油三酯。本發(fā)明縮短工序，節(jié)省設(shè)備投資；和固體酸催化技術(shù)相比，原料為油脂，無需脂肪酸；無需甘油滴加和冷卻水溫度控制等，反應(yīng)操作更為簡單，而且固體堿催化反應(yīng)速度更快，生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)C11C3/10GK102864023SQ20121034284
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者汪勇, 張震, 李愛軍, 晏日安 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)