CN102380375A - 一种油脂氢化催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油脂氢化催化剂及其制备方法和用途，该催化剂由钯和氧化铝或二氧化硅载体组成，固载化催化剂中钯含量为0.1-1.0%（以载体重量为基准），载体粒度100-200目，比表面积100-150m2/g。其制备方法：将钯盐用酸溶解配制成一定浓度和pH值的溶液后与载体等体积浸渍一段时间，用还原剂还原，再经洗涤干燥后制成催化剂。本发明制备的催化剂的突出特点是：该催化剂原料来源丰富、制备工艺简单，反应催化活性高，选择性好，过滤性好，抗毒性强，氢化后油脂色泽浅，反式酸含量低。固载化催化剂用量一般为0.1-15%（以原料油重量为基准），固载化催化剂中Pd含量为0.1-1.0%（以载体重量为基准），可反复回收使用。

Description

一种油脂氢化催化剂及其制备方法和用途
 
技术领域
本发明涉及一种新型的油脂氢化催化剂及其制备方法，该催化剂主要适用于生产低反式酸油脂。
 
背景技术
油脂氢化催化剂是用于动植物油脂催化加氢制取工业氢化油和食用氢化油（包括人造奶油，起酥油，代可可脂等）。经过百年的发展，油脂氢化催化剂的研究取得了很大的进步，但工业上常用的催化剂主要还是以镍系催化剂为主。二十世纪80年代以来，人们对食品安全以及人体健康的要求逐渐提高，这就对食用氢化油脂的生产提出了新的挑战。目前食用氢化油脂工业生产中所采用的催化剂大多都存在一定的缺陷：如镍系催化剂反应温度高，而铜系催化剂活性较低且残留金属会影响氢化油的稳定性，均会产生大量反式酸，增加冠心病等产生的几率。
从氢化油的功能来说，反式酸起着积极作用，可显著提高食用氢化油的熔点，增加塑性。但从健康考虑，无或低反式酸的油脂更受人们青睐。近年来，人们一直都在寻找一种低反式酸的氢化反应。目前，工业上大规模生产的氢化油脂一般都采用镍系和镍-铜催化剂，其反式酸含量一般为50%左右。因而人们转而研究和开发新型催化剂和新型催化体系来解决目前氢化油中高反式酸的问题。如：丘彦明等使用氧化铝负载贵金属钯、铂催化剂对大豆油选择性氢化，发现对于碘值为81左右的氢化油，在反应温度为50℃时其产品反式酸含量为21%左右；Hsu等研究了矾土固载化钯催化菜籽油的氢化，结果表明，在5.17MPa，50ppm钯，70℃条件下，菜籽油碘值达到74时，有9.4%反式异构体生成，但其氢化压力较高。
 
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而研制一种制备工艺简单，生产成本较低，催化活性高，选择性好，金属流失少，易于分离，可反复回收使用的油脂氢化催化剂及其制备方法，该氢化催化剂不仅能用于制造工业硬化油，而且在生产低反式酸食用氢化油方面更具有优势。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的油脂氢化催化剂，由钯和载体组成，固载化催化剂中钯含量为载体重量的0.1-1.0%，载体粒度100-200目，比表面积100-150 m2/g，所述载体为氧化铝。油脂氢化催化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将钯盐在常温下用酸溶解，配制成浓度为4mg/ml和pH值为1～2的溶液；所述钯盐为PdCl2，所述酸为盐酸。
（2）将钯溶液和载体在常温下混合，搅拌均匀后密封，常温下保持等体积浸渍5-20 小时；
（3）使用碱液调节浸渍后混合物的pH值至中性；碱液为NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3或NaHCO3。
（4）加入还原剂，混合均匀，在25-70℃下搅拌还原6-15小时；所述还原剂为甲醛。
（5）过滤步骤（4）中的混合溶液，滤饼用蒸馏水洗至无氯离子，用硝酸银检验终点；
（6）将滤饼置于表面皿上，50-100℃下真空干燥，制成氢化催化剂产品，然后密封包装。
由上述方法制得的催化剂，还原温度低，活性高，生产出的氢化油中反式酸含量较低，特别适用于食用氢化油的生产。使用时固载化催化剂用量为原料油重量的0.1-15%。
本发明制的的催化剂成品规格为：粒度100-200目，BET比表面积100-150 m2/g，平均孔径13-18nm。
本发明制备的催化剂的突出特点是：该催化剂原料来源丰富、制备工艺简单，反应催化活性高，选择性好，过滤性好，抗毒性强，氢化后油脂色泽浅，反式酸含量低（≤15%）。固载化催化剂用量一般为0.1-15%（以原料油重量为基准），固载化催化剂中Pd含量为0.1-1.0%（以载体重量为基准），可反复回收使用。
 
具体实施方式
本发明以下结合实施例做进一步说明：
实施例1
催化剂制备条件：称取1g氯化钯固体，加入浓盐酸溶解后用蒸馏水定容于50mL棕色容量瓶中配制成母液；取20mL母液定容于100mL容量瓶中，此时PdCl2溶液浓度为4mg/ml，将此PdCl2溶液的pH值调为1，以备后面试验所用。按照0.6g钯溶液对应1g氧化铝载体来称取氧化铝载体，等体积浸渍时间8h，调节pH值至中性后，加入还原剂甲醛（加入量为还原钯所需理论量的10倍），还原时间9h，还原温度60℃，过滤洗涤至无氯离子，真空干燥后制得氢化催化剂产品，固载化催化剂中Pd含量为0.14±0.05%（以载体重量为基准）。
氢化工艺条件：25g葵花籽油，氢化温度为52℃、搅拌速度为500r/min，氢气压力为1.87 MPa，固载化催化剂用量为11%（以原料油重量为基准）。在此条件下反应1.3小时得到碘值为75的氢化葵花籽油，其反式酸含量为10.0±2.5%。
实施例2
催化剂制备条件：称取1g氯化钯固体，加入浓盐酸溶解后用蒸馏水定容于50mL棕色容量瓶中配制成母液；取20mL母液定容于100mL容量瓶中，此时PdCl2溶液浓度为4mg/ml，将此PdCl2溶液的pH值调为1.2，以备后面试验所用。按照0.6g钯溶液对应1g氧化铝载体来称取氧化铝载体，等体积浸渍时间12h，调节pH值至中性后，加入还原剂甲醛（加入量为还原钯所需理论量的10倍），还原时间9h，还原温度60℃，过滤洗涤至无氯离子，真空干燥后制得氢化催化剂产品，固载化催化剂中Pd含量为0.15±0.03%（以载体重量为基准）。
氢化工艺条件：25g花生油，氢化温度为52℃、搅拌速度为500r/min，氢气压力为1.87 MPa，固载化催化剂用量为11%（以原料油重量为基准）。在此条件下反应4.1小时得到碘值为75的氢化花生油，其反式酸含量为11.5 ± 2.5%。
实施例3
催化剂制备条件：称取1g氯化钯固体，加入浓盐酸溶解后用蒸馏水定容于50mL棕色容量瓶中配制成母液；取20mL母液定容于100mL容量瓶中，此时PdCl2溶液浓度为4mg/ml，将此PdCl2溶液的pH值调为1.5，以备后面试验所用。按照0.6g钯溶液对应1g氧化铝载体来称取氧化铝载体，等体积浸渍时间16h，调节pH值至中性后，加入还原剂甲醛（加入量为还原钯所需理论量的10倍），还原时间15h，还原温度40℃，过滤洗涤至无氯离子，真空干燥后制得氢化催化剂产品，固载化催化剂中Pd含量为0.12±0.04%（以载体重量为基准）。
氢化工艺条件：25g玉米油，氢化温度为52℃、搅拌速度为500r/min，氢气压力为1.87 MPa，固载化催化剂用量为11%（以原料油重量为基准）。在此条件下反应3.1小时得到碘值为75的氢化玉米油，其反式酸含量为8.0±2.5%。
实施例4
催化剂制备条件：称取1g氯化钯固体，加入浓盐酸溶解后用蒸馏水定容于50mL棕色容量瓶中配制成母液；取20mL母液定容于100mL容量瓶中，此时PdCl2溶液浓度为4mg/ml，将此PdCl2溶液的pH值调为1.7，以备后面试验所用。按照0.6g钯溶液对应1g氧化铝载体来称取氧化铝载体，等体积浸渍时间8h，调节pH值至中性后，加入还原剂甲醛（加入量为还原钯所需理论量的10倍），还原时间10h，还原温度30℃，过滤洗涤至无氯离子，真空干燥后制得氢化催化剂产品，固载化催化剂中Pd含量为0.11±0.04%（以载体重量为基准）。
氢化工艺条件：25g大豆油，氢化温度为52℃、搅拌速度为500r/min，氢气压力为1.87 MPa，固载化催化剂用量为11%（以原料油重量为基准）。在此条件下反应2.4小时得到碘值为75的氢化大豆油，其反式酸含量为5.5 ± 2.5%。
实施例5
催化剂制备条件：称取1g氯化钯固体，加入浓盐酸溶解后用蒸馏水定容于50mL棕色容量瓶中配制成母液；取20mL母液定容于100mL容量瓶中，此时PdCl2溶液浓度为4mg/ml，将此PdCl2溶液的pH值调为1，以备后面试验所用。按照0.6g钯溶液对应1g氧化铝载体来称取氧化铝载体，等体积浸渍时间8h，调节pH值至中性后，加入还原剂甲醛（加入量为还原钯所需理论量的10倍），还原时间14h，还原温度50℃，过滤洗涤至无氯离子，真空干燥后制得氢化催化剂产品，固载化催化剂中Pd含量为0.14±0.05%（以载体重量为基准）。
氢化工艺条件：25g大豆油，氢化温度为70℃、搅拌速度为500r/min，氢气压力为1.87 MPa，固载化催化剂用量为11%（以原料油重量为基准）。在此条件下反应1.1小时得到碘值为75的氢化大豆油，其反式酸含量为5.2± 2.5%。

Claims (8)

1.一种油脂氢化催化剂，其特征在于：由钯和载体组成，固载化催化剂中钯含量为载体重量的0.1~1.0%，载体粒度100-200目，比表面积100~150 m2/g，所述载体为氧化铝。
2.一种权利要求1所述的油脂氢化催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将钯盐在常温下用酸溶解，配制成浓度为4mg/ml和pH值为1～2的溶液；
（2）将钯溶液和载体在常温下混合，搅拌均匀后密封，常温下保持等体积浸渍5-20 小时；
（3）使用碱液调节浸渍后混合物的pH值至中性；
（4）加入还原剂，混合均匀，保持25-70℃，适当搅拌还原6-15小时；
（5）过滤步骤（4）中的混合溶液，滤饼用蒸馏水洗至无氯离子，用硝酸银检验终点；
（6）将滤饼置于表面皿上，50-100℃下真空干燥，制成氢化催化剂产品，然后密封包装。
3.根据权利要求2所述的油脂氢化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的钯盐为PdCl2。
4.根据权利要求2所述的油脂氢化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的酸为盐酸。
5.根据权利要求2所述的油脂氢化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的碱液为NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3或NaHCO3。
6.根据权利要求2所述的油脂氢化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的还原剂为甲醛，加入量为还原钯所需理论量的10倍。
7.一种权利要求1所述的油脂氢化催化剂的用途，其特征在于：用于生产含低反式酸的食用氢化油，也可用于制造工业硬化油。
8.根据权利要求7所述的油脂氢化催化剂的用途，其特征在于：固载化催化剂用量为原料油重量的0.1-15%。
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