CN101045689A - 一种利用废油脂制备单甘酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废油脂制备单甘酯的方法，生产的产品纯度高，单甘酯含量可达99％以上，工艺简单且生产成本低；该方法是以废油脂为原料，先经过机械除杂质和除磷脂预处理步骤得到精制废油脂；将得到的精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行反应，反应混合液经分子蒸馏，获得混合单甘酯；蒸馏余下的混合反应液再循环使用，加入到下一批精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行的反应中，得到的反应混合液经分子蒸馏后获得混合单甘酯。

Description

一种利用废油脂制备单甘酯的方法

技术领域

本发明涉及一种制备单甘酯的方法，更具体地说涉及一种利用废油脂制备单甘酯的方法。

背景技术

单甘酯的全称为单脂肪酸甘油酯(或甘油单脂肪酸酯)，单甘酯的性能随结构中的脂肪酸的种类不同而异。其外观可由白色至黄色的液体或固体不等，单硬脂酸甘油酯或单棕榈酸甘油酯为白色至淡黄色固体(粉末、片状、块状)；单油酸甘油酯或单月桂酸甘油酯为淡黄色液体(分子蒸馏单油酸甘油酯或分子蒸馏单月桂酸甘油酯为白色至淡黄色膏状至蜡状固体)。不溶于水，能溶于乙醇、苯、丙酮中，可与热水经强烈振荡后乳化，为油包水型乳化剂。分子蒸馏单甘酯的HLB值为319～513；普通单甘酯的HLB值为215～319。由于单甘酯具有一个亲油的长链烷基和两个亲水的羟基，以及因油脂成分不同而具有的若干双键。因此，单甘酯不仅具有较好的表面活性，被广泛应用于食品、化妆品、医药、洗涤剂工业中；而且由于不饱和键的存在，可以在酸性条件下氧化成环氧键，即可以应用在环氧树脂等方面，还可以进一步开环成醇或胺，作为多元醇或多元醇的起始剂，应用于聚氨酯树脂。按照单甘酯产品在生产中是否经蒸馏提纯可以将单甘酯进一步分为分子蒸馏单甘酯和普通单甘酯。目前国内生产的普通单甘酯的纯度为单甘酯含量30％～45％。分子蒸馏单甘酯是采用分子蒸馏工艺，经蒸馏提纯的高纯度甘油单脂肪酸酯，其纯度为单甘酯含量高达90％～96％，国外在90年代已开始大规模工业生产。但大部分都是以甘油或天然油脂包括动物油脂和植物油脂为原料的，生产成本高。

另外中国废油脂的产量很大，据估算，废弃油脂的量约占食用油总消费量的20％～30％。以中国年均消费食用油21Mt计，每年产生废油4～8Mt，收集起来能够作为资源利用的废弃油脂有4Mt左右。中国又是世界上制油大国，每年可加工食用油10Mt以上，而且有几千家食用油及肉类、皮革、骨粉、骨胶、明胶等骨产品加工企业，每年可排放动植物油脂下脚料几百万吨。这些废油脂和动植物油下脚料若直接排放，不仅造成环境和水质污染，而且也是一种严重的资源浪费。目前，利用餐饮废油脂和动植物油下脚料的主要工业用途是生产动物饲料用油、肥皂、涂料及洗涤剂等化工产品，用废食用油脂添加的动物饲料存在严重的安全隐患，已经被严令禁止，用于生产化工产品存在工艺复杂、附加值低和废油脂的利用量少等问题。为了彻底杜绝废食用油脂及动植物油下脚料的危害，提高其利用价值，寻找新的利用途径已成为当务之急。动植物油脂经高温烹饪煎炸，饱和脂肪酸越来越多，但且85％成分以上仍为棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸。废油脂作为替代燃料与石化柴油相比，尽管存在黏度大、挥发性差、与空气混合效果不好、易发生热聚合等问题，但经过酯交换能够完全满足柴油代用理想品所具备的性能。目前用回收的废油、野生油料、植物油下脚料及废动植物油脂等为原料生产生物柴油已经是研究的热点，得到的生物柴油产品性能与0#柴油相当。如申请号为200410014887.6、申请日为2004年5月14日的中国专利公开了一种由天然油脂制备生物柴油的方法和申请号为200510013266.0、申请是为2005年4月1日中国专利公开的利用废油脂生产生物柴油的方法，虽然天然油脂或废油脂的利用价值得到一定提高，但其经济效益还有待提高，还可开发附加值更高的产品。因此利用废油脂制备单甘酯则能解决上述问题，进一步提高天然油脂或废油脂的利用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现在技术中存在的不足和问题，提供一种利用废油脂制备单甘酯的方法，生产的产品纯度高，单甘酯含量可达99％以上，生产成本低。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种利用废油脂制备单甘酯的方法，以废油脂为原料，先经过机械除杂质和除磷脂预处理步骤得到精制废油脂；将得到的精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行反应，反应混合液经分子蒸馏，获得混合单甘酯；蒸馏余下的混合反应液再循环使用，加入到下一批精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行的反应中，得到的反应混合液经分子蒸馏后获得混合单甘酯。

本发明所述的利用废油脂制备单甘酯的方法，包括以下优选步骤：

A)将精制废油脂在150～250℃条件下与与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行反应5～10小时，反应混合液经分子蒸馏，获得混合单甘酯；

B)将步骤A)中蒸馏余下的混合反应液加入到下一批精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行反应中，反应混合液经分子蒸馏后获得混合单甘酯，这次蒸馏后再余下的反应混合液可继续进入下批次反应循环使用。

本发明的利用废油脂制备单甘酯的方法中，其所述的反应优选在氮气保护条件下进行；其精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物用量重量配比优选为1000∶80～350。

上述的利用废油脂制备单甘酯的方法中，其所述的醇优选为多元醇，所述的多元醇优选为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷的一种或它们的混合物；所述的胺优选为乙二胺，所述的醇胺优选为二乙醇胺、三乙醇胺或二异丙醇胺。

本发明的有益效果是：

本发明利用废油脂为原料制备单甘酯，生产工艺简单，每次分子蒸馏后的混合反应液可循环使用，进入下批次单甘酯的生产，可重复循环，废油脂的利用率高，生产成本低；同时产物单甘酯的含量可达99％以上，可广泛应用于食品、化妆品、医药、洗涤剂等工业中；另外由于不饱和键的存在，可以在酸性条件下氧化成环氧键，即可以应用在环氧树脂等方面，还可以进一步开环成醇或胺，作为多元醇或多元醇的起始剂，应用于聚氨酯树脂。

具体实施方式

实施例1

精制废油脂500g在200℃氮气保护条件下与95g甘油酯交换反应7小时，反应混合液经分子蒸馏25分钟，获得混合单甘酯375g，经检测单甘酯的含量为99.1％。余下的混合反应液再与精制废油脂250g，甘油48g继续在氮气保护下200℃反应7小时，反应混合液经分子蒸馏30分钟获得混合单甘酯367g，经检测单甘酯的含量为99.05％。

实施例2

精制废油脂500g在212℃氮气保护条件下与68g乙二醇酯交换反应6小时，反应混合液经分子蒸馏30分钟，收集前馏份112g，然后获得混合单甘酯138g，经检测单甘酯的含量为99.08％。余下的混合反应液再与精制废油脂150g、乙二醇20g继续在氮气保护下212℃反应6小时，反应混合液经分子蒸馏30分钟除获得前馏份109g外，还获得混合单甘酯135g，经检测单甘酯的含量为99.04％。

实施例3

精制废油脂500g在210℃氮气保护条件下与52g甘油和40g丙二醇进行酯交换反应6.5小时，反应混合液经分子蒸馏30分钟，获得前馏份95g和混合单甘酯147g，经检测单甘酯的含量为99.12％。余下的混合反应液再与精制废油脂150g、甘油15g、丙二醇12g继续在氮气保护条件下210℃酯交换反应6.5小时，反应混合液经分子蒸馏30分钟共获得前馏份88g和混合单甘酯137g，经检测单甘酯的含量为99.15％。

实施例4

精制反应废油酯500g在220℃氮气保护条件下与68g乙二胺胺解反应6.5小时，反应混合液经分子蒸馏30分钟，共获得前馏份102g和混合单甘酯156g，经检测单甘酯的含量为99.14％。余下的混合反应液再与精制废油脂170g、乙二胺22g继续在氮气保护下220℃胺解反应6.5小时，，反应混合液经分子蒸馏30分钟获得前馏份97g和混合单甘酯143g，经检测单甘酯的含量为99.05％。

实施例5

取实施例3剩余的反应混合液150g再与精制废油脂300g，甘油55g继续在氮气保护下200℃反应7小时，反应混合液经分子蒸馏30分钟获得混合单甘酯285g，经检测单甘酯的含量为99.15％。。

Claims (7)

1、一种利用废油脂制备单甘酯的方法，以废油脂为原料，先经过机械除杂质和除磷脂预处理步骤得到精制废油脂，其特征在于：将得到的精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行反应，反应混合液经分子蒸馏，获得混合单甘酯；蒸馏余下的混合反应液再循环使用，加入到下一批精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行的反应中，得到的反应混合液经分子蒸馏后获得混合单甘酯。

2、根据权利要求1所述的利用废油脂制备单甘酯的方法，其特征在于包括以下步骤：

A)将精制废油脂在150～250℃条件下与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行反应5～10小时，反应混合液经分子蒸馏，获得混合单甘酯；

B)将步骤A)中蒸馏余下的混合反应液加入到下一批精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物进行反应中，反应混合液经分子蒸馏后获得混合单甘酯。

3、根据权利要求2所述的利用废油脂制备单甘酯的方法，其特征在于所述的反应是在氮气保护条件下进行的。

4、根据权利要求2所述的利用废油脂制备单甘酯的方法，其特征在于精制废油脂与醇、胺、醇胺或它们的混合物用量重量配比为1000∶80～350。

5、根据权利要求1、2或4所述的利用废油脂制备单甘酯的方法，其特征在于所述的醇为多元醇，所述的胺为乙二胺，所述的醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺或二异丙醇胺。

6、根据权利要求5所述的利用废油脂制备单甘酯的方法，其特征在于所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷的一种或它们的混合物。

7、根据权利要求2所述的利用废油脂制备单甘酯的方法，其特征在于包括以下步骤：

A)将精制废油脂500g在200℃氮气保护条件下与95g甘油进行酯交换反应7小时，反应混合液经分子蒸馏，获得混合单甘酯375g；

B)蒸馏余下的混合反应液再与精制废油脂250g及甘油48g继续在氮气保护下200℃反应7小时，反应混合液经分子蒸馏获得混合单甘酯367g。