CN103360434A

CN103360434A - 蔗糖酯的制备方法

Info

Publication number: CN103360434A
Application number: CN2013103218403A
Authority: CN
Inventors: 金琼; 常志东; 吴国勇
Original assignee: ADANA FOOD TECH (LIUZHOU) CO LTD
Current assignee: ADANA FOOD TECH (LIUZHOU) CO LTD
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103360434B

Abstract

本发明公开了一种蔗糖酯的制备方法，包括以下步骤：（1）分别将碱土金属氧化物和催化剂灼烧，冷却备用；（2）将脂肪酸甲酯加热融化，加入灼烧后的碱土金属氧化物搅拌过滤；（3）将步骤（2）过滤后的脂肪酸甲酯、蔗糖和灼烧后的催化剂置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应；（4）将步骤（3）所得产物用溶剂进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯.本发明简单易行、反应均匀、转化率高，得到的蔗糖酯产品色泽好，单酯含量高，乳化性能好，适用于工业化生产。

Description

蔗糖酯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种非离子型表面活性剂技术领域种，尤其是一种蔗糖酯的制备方法。

背景技术

蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯（SE），以蔗糖的羟基部分作为亲水基团，以脂肪酸的碳链部分作为疏水基团，是一种非离子型的绿色表面活性剂。作为以天然可再生资源为原料生产的蔗糖脂肪酸酯，由于安全、无毒、无刺激、无污染、可生物降解等特点，广泛应用于食品、药品、化妆品等行业中。

蔗糖酯的最早合成，可以追溯到19世纪。最初是在有毒溶剂的存在下，将蔗糖与脂肪酸酯直接进行酯化反应。由于酯化反应是可逆反应，其反应过程一般比较缓慢，副反应复杂。为了强化羰基碳的正电性，Kea等提出用脂肪酸酰氯代替脂肪酸，得到了单酯含量高的蔗糖酯，但酰氯有毒，限制了蔗糖酯的广泛应用（US:4683299）。于是人们提出了酯交换法，以DMSO或DMF为溶剂，使蔗糖与脂肪酸酯溶为一相，再进行酯交换反应。但是溶剂法带来了溶剂残留问题，不能达到食品、化妆品、药品等行业的标准。

Feuge等提出了一种无溶剂合成蔗糖酯的方法（Preparation of sucrose ester by intersterification, J Am Chen Soc, 1970）。根据这种方法，蔗糖必须在熔融状态下与脂肪酸酯发生酯交换反应，因此反应要在170～190°C的温度下进行。在如此高的温度下，蔗糖很不稳定，极易焦化结块，反应通常在2～20分钟就不得不停止。

蔗糖是由葡萄糖和果糖组合而成，加热到一定温度，蔗糖容易脱水。而在蔗糖酯的合成体系中，如果有水存在，蔗糖极易分解成葡萄糖和果糖，葡萄糖和果糖的热稳定性比蔗糖低，容易在较低温度下发生焦糖化反应，造成产品结焦成块，影响产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种蔗糖酯的制备方法，该方法是在严格的无水条件下进行的，可以解决蔗糖在有水的情况下极易分解成葡萄糖和果糖，葡萄糖和果糖的热稳定性比蔗糖低，容易在较低温度下发生焦糖化反应，造成产品结焦成块，影响产品质量的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种蔗糖酯的制备方法，包括以下步骤：

（1）分别将碱土金属氧化物和催化剂在700℃～900℃灼烧2～4小时，冷却备用；

（2）将脂肪酸甲酯加热融化，加入步骤（1）灼烧后的所述碱土金属氧化物搅拌，搅拌后过滤；

（3）将步骤（2）过滤后的所述脂肪酸甲酯、蔗糖和步骤（1）灼烧后的所述催化剂置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应1～3小时，反应过程中温度为120°C～150°C，搅拌转速为800 rpm～1000rpm，压力为0.005 MPa～0.020MPa；

（4）将步骤（3）所得产物用溶剂进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯；

所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，所述催化剂的用量是所述的脂肪酸甲酯质量的4%～8%；所述脂肪酸甲酯是硬脂酸甲酯，所述脂肪酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述碱土金属氧化物是氧化钙，所述碱土金属氧化物用量是所述脂肪酸甲酯质量的10%～14%；所述溶剂是丁酮、水的一种。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、通过在严格的无水条件下进行蔗糖与脂肪酸甲酯的酯交换反应得到蔗糖酯，能够有效防止焦糖化反应的发生，具有反应均匀、转化率高、产品质量好等特点。

2、操作简单易行、反应均匀，比一般无溶剂法合成的产率高，单酯含量高，乳化性能好，对环境友好，减少能源，降低成本，利于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

实施例1

分别将氧化钙和氢氧化钠在700℃灼烧2小时，冷却备用；将硬脂酸甲酯加热融化，加入步骤（1）灼烧后的所述氧化钙搅拌，搅拌后过滤；步骤（2）过滤后的所述硬脂酸甲酯、蔗糖和步骤（1）灼烧后的所述氢氧化钠置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应1小时，反应过程中温度为120°C，搅拌转速为800rpmm，压力为0.005 MPa；将步骤（3）所得产物用丁酮进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯，产率为74.1%。

所述氢氧化钠的用量是所述硬脂酸甲酯质量的4%；所述硬脂酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述氧化钙的用量是所述硬脂酸甲酯质量的10%。

实施例2

分别将氧化钙和氢氧化钠在800℃灼烧3小时，冷却备用；将硬脂酸甲酯加热融化，加入步骤（1）灼烧后的所述氧化钙搅拌，搅拌后过滤；步骤（2）过滤后的所述硬脂酸甲酯、蔗糖和步骤（1）灼烧后的所述氢氧化钠置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应2小时，反应过程中温度为130°C，搅拌转速为900rpmm，压力为0.010 MPa；将步骤（3）所得产物用丁酮进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯，产率为75.4%。

所述氢氧化钠的用量是所述硬脂酸甲酯质量的6%；所述硬脂酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述氧化钙的用量是所述硬脂酸甲酯质量的12%。

实施例3

分别将氧化钙和氢氧化钠在900℃灼烧4小时，冷却备用；将硬脂酸甲酯加热融化，加入步骤（1）灼烧后的所述氧化钙搅拌，搅拌后过滤；步骤（2）过滤后的所述硬脂酸甲酯、蔗糖和步骤（1）灼烧后的所述氢氧化钠置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应3小时，反应过程中温度为150°C，搅拌转速为1000rpmm，压力为0.020 MPa；将步骤（3）所得产物用丁酮进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯，产率为76.9%。

所述氢氧化钠的用量是所述硬脂酸甲酯质量的8%；所述硬脂酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述氧化钙的用量是所述硬脂酸甲酯质量的14%。

实施例4

分别将氧化钙和氢氧化钾在700℃灼烧2小时，冷却备用；将硬脂酸甲酯加热融化，加入步骤（1）灼烧后的所述氧化钙搅拌，搅拌后过滤；步骤（2）过滤后的所述硬脂酸甲酯、蔗糖和步骤（1）灼烧后的所述氢氧化钾置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应1小时，反应过程中温度为120°C，搅拌转速为800rpmm，压力为0.005 MPa；将步骤（3）所得产物用丁酮进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯，产率为75.2%。

所述氢氧化钾的用量是所述硬脂酸甲酯质量的4%；所述硬脂酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述氧化钙的用量是所述硬脂酸甲酯质量的10%。

实施例5

分别将氧化钙和氢氧化钾在800℃灼烧3小时，冷却备用；将硬脂酸甲酯加热融化，加入步骤（1）灼烧后的所述氧化钙搅拌，搅拌后过滤；步骤（2）过滤后的所述硬脂酸甲酯、蔗糖和步骤（1）灼烧后的所述氢氧化钾置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应2小时，反应过程中温度为130°C，搅拌转速为900rpmm，压力为0.010 MPa；将步骤（3）所得产物用丁酮进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯，产率为74.9%。

所述氢氧化钾的用量是所述硬脂酸甲酯质量的6%；所述硬脂酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述氧化钙的用量是所述硬脂酸甲酯质量的12%。

实施例6

分别将氧化钙和氢氧化钾在900℃灼烧4小时，冷却备用；将硬脂酸甲酯加热融化，加入步骤（1）灼烧后的所述氧化钙搅拌，搅拌后过滤；步骤（2）过滤后的所述硬脂酸甲酯、蔗糖和步骤（1）灼烧后的所述氢氧化钾置于反应容器中，充分混匀，在油浴中搅拌反应3小时，反应过程中温度为150°C，搅拌转速为1000rpmm，压力为0.020 MPa；将步骤（3）所得产物用水进行多次洗涤，真空干燥后即得本蔗糖酯，产率为76.5%。

所述氢氧化钾的用量是所述的脂肪酸甲酯质量的8%；所述脂肪酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述氧化钙的用量是所述脂肪酸甲酯质量的14%。

上述实施例中制得的蔗糖酯产品，我们考察了其溶解性能。具体步骤为：取6支试管，分别标记为1、2、3、4、5、6，分别加入4ml水、正丁醇、乙酸乙酯、乙醇、正丁烷，再分别加入等质量的蔗糖酯，在25°C的水浴上加热，观察溶解情况。再在40°C的水浴上加热，观察溶解情况。结果如表1所示，产物在极性溶剂中溶解性大；在非极性溶剂中溶解性差。根据相似相容原理，表明合成的蔗糖酯的极性较大，即分子中羟基的含量较高，这结果表明了产物的高单酯率。

表1 蔗糖酯的溶解性

±：部分溶解；+：易溶；-：不溶

上述实施例中制得的蔗糖酯产品，我们考察了其乳化性能。具体步骤为：取40ml制得的蔗糖酯，用蒸馏水配成0.15%的水溶液和40ml液体石蜡于100ml具塞量筒中，上下摇动5次，停放1min后再上下摇动5次，然后将乳液倒入另一个具塞量筒中，开启秒表记录乳液分出油、水共10ml时所需的时间。本发明制备的蔗糖酯通过上述方法测定出所需时间约为：3.5～4.2min。

上述实施例中制得的蔗糖酯产品，我们测定了其亲水亲油平衡值（HLB）。根据亲水亲油平衡值原理和亲水亲油平衡值的加和性特点，利用已知HLB值的非离子表面活性剂与水数的关系（水数法）求得蔗糖酯的HLB值。具体步骤为：用Tween80和Span85按质量比配成各种HLB值的混合物(100%Tween80的HLB值为15；100% Spans85 的HLB值为1.8；100%Tween40的HLB值为15.6)。分别称取各种HLB值的混合物0.5g于50ml比色管中,加入N,N-二甲基甲酰胺苯混合液25ml,振摇溶解,控制温度25±1°C,将比色管置于电磁搅拌器上,管内放一转子,管后附一3^#字体的纸,开动搅拌器,由滴定管缓缓滴入蒸馏水(因滴定时放热,故必须慢慢滴定控制恒温)，滴定至从比色管侧面看3^#字体模糊时为终点，记录所耗用蒸馏水的体积毫升数。用各种不同的HLB值为横坐标,所消耗蒸馏水体积毫升数为纵坐标，作标准曲线。重复以上步骤，记录蔗糖酯产品所耗用蒸馏水的体积毫升数，最后由标准曲线查得蔗糖酯产品的HLB值。本发明制备的蔗糖酯的HLB值约为：10.6～11.8。表明合成的蔗糖酯亲水性较强，蔗糖上的羟基酯化度低，即蔗糖酯的单酯的含量高，与上述结果一致。该产物适合于作水包油型（O/W）乳化剂。

Claims

1.一种蔗糖酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，所述催化剂的用量是所述的脂肪酸甲酯质量的4%～8%；所述脂肪酸甲酯与蔗糖的摩尔比是3:1；所述的碱土金属氧化物用量是所述脂肪酸甲酯质量的10%～14%；所述溶剂是丁酮、水的一种。

2.根据权利要求1所述的一种蔗糖酯的制备方法，其特征在于：所述碱土金属氧化物是氧化钙；所述脂肪酸甲酯是硬脂酸甲酯。