CN103789065B - 一种食品级润滑脂的组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种润滑脂组合物及其制备方法，尤其是一种食品及润滑脂的组合物及其制备方法，属于化学技术领域。本发明的组合物包括以下重量百分比的组分：基础油：75～86%，苯甲酸：1.0～3.0%，硬脂酸：3.5～6.5%，异丙醇铝三聚体：3.5～7.0%，硅油：0.5～1.5%，碳酸钙：1～5%，抗氧剂：0.2～1.0%，防锈剂：0.5～2.0%。本发明的产品不仅具有优良的耐高温性、抗水性以及优异的防锈性，而且抗水喷雾性和机械稳定性有较大的提高，工艺简单，便于大规模工业化生产。本发明的润滑脂能够满足食品行业如肉类加工、罐头加工、饮料加工等过程中的机械设备的润滑需求，符合食品级润滑剂的安全卫生要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种润滑脂组合物及其制备方法，尤其是一种食品及润滑脂的组合物及其制备方法，属于化学技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，食品安全问题成为人们较为关注的热点问题。在食品加工过程中需要广泛使用机械装置设备，进行产品的输送、包装、烘干、膨化、压缩等工作，如压榨机、搅拌机、食品饮料灌装机等设备，这些设备的内部、外部的机械装置和传动部分在运转和工作过程中，为防止机械部件的磨损、腐蚀或降低摩擦产生的热量，以及提供良好的密封功能等都要使用润滑油脂。在使用这些润滑油脂的过程中，无法避免润滑脂和食品接触，因此，润滑油脂在满足设备润滑的基础上是否无毒无害显得尤为重要。由于普通润滑脂的基础油精制深度不够，含有较多的致癌物质——稠环芳烃，尤其是3,4-苯并芘。这种物质的致癌率仅次于黄曲霉素，严重危害人体健康。有些食品加工企业使用天然的食用油或医用凡士林或白油作为替代品，但是这些天然的润滑剂不仅满足不了润滑的需求，而且容易滋生细菌，不能承受高温、高湿以及频繁的清洗。在欧美等经济发国家，对食品级润滑剂拥有完善的评价和认定体系。美国农业部/美国国家卫生基金（USDA/NSF）、美国食品药品监督管理局(FDA)对食品加工过程中采用的润滑油脂进行了规定：NSFH-1类食品级润滑剂为偶然或不可避免与食品发生接触。随着我国《食品安全法》、GB23820-2009《机械安全偶然与产品接触的润滑剂卫生要求》的实施，食品级润滑脂在食品行业的应用将会成为一种必然趋势。目前，国外食品级润滑脂产品采用的稠化剂主要有复合铝、无水钙和复合磺酸钙。其中，复合铝基润滑脂因其具有优良的热稳定性、高温可逆性、抗水性和机械稳定性等特性，因而被广泛用于食品加工行业。据申请人了解，专利US3345291、US3574111\US3511781和US3591505均提供一种复合铝基润滑脂及其制备方法，产品具备良好的耐高温性和滚筒稳定性。专利CN102268320A也提供了食品级润滑脂及其制备方法和应用，产品应用于饮用水管或阀门。这些专利都是以异丙醇铝作为铝源，制备过程中需要加水置换，且每批产品的稳定性差，质量难以控制。专利CN102492552A提供一种复合铝基润滑脂及其制备方法，该专利是在一定量的基础油中以偏铝酸钠皂化高级脂肪酸和芳香酸混合羧酸制备复合铝基脂，所制备的产品具有高滴点、良好的机械稳定性和防锈性，但该制备方法较为复杂，且制备周期较长，生产效率低。专利CN1900244A提供的复合铝基润滑脂及其方法则是将高碱值磺酸钙引入复合铝中，以满足冶金行业设备的润滑需求。而专利CN103013628A是将纳米WS2与油溶性有机钨加入到复合铝基润滑脂，产品表现出优良的极压抗磨性能。这两个专利所用原料均为普通原料，不能应用于食品机械设备的润滑，且产品制备工艺与产品性能描述颇为简单。专利CN1113940A提供了一种食品机械润滑脂及其制备方法，该专利以12-羟基硬脂酸钙皂为稠化剂，最高使用温度只能达100℃左右，不能满足食品加工中高温设备的润滑需求。专利CN102899134A提供了食品级复合磺酸钙基润滑脂的组合物及制备，产品具有优良的耐高温性、机械稳定性和抗水性等，但复合磺酸钙基润滑脂的制备工艺较为复杂，产品质量不易控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提出一种食品级润滑脂的组合物及其制备方法，满足食品安全生产的需要。
本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种食品级润滑脂的组合物，包括以下重量百分比的组分：
基础油：75～86%
苯甲酸：1.0～3.0%
硬脂酸：3.5～6.5%
异丙醇铝三聚体：3.5～7.0%
硅油：0.5～1.5%
碳酸钙：1～5%
抗氧剂：0.2～1.0%
防锈剂：0.5～2.0%。
以上组分中，所述基础油为食品级白油、合成油PAO或者两者的调合油，均通过NSFHX-1认证，且基础油40℃运动粘度在100～500mm2/s。
所述苯甲酸为符合FDA21CFR178-3570规范要求的食品级苯甲酸。
所述硬脂酸为符合FDA21CFR178-3570规范要求的一级硬脂酸或者二级硬脂酸。
所述异丙醇铝三聚体符合NSFHX-1要求，且铝含量≥11%。
所述硅油为符合NSFHX-1要求的食品级二甲基硅油或者苯甲基硅油。
所述碳酸钙为食品级碳酸钙微粉，碳酸钙的最大粒径为20μm。
所述抗氧剂为通过NSFHX-1认证的食品级硫代二丙酸双月桂酯或硫代二丙酸双十二醇酯。
所述防锈剂为符合FDA21CFR178-3570规范要求的食品级司盘-80。
本发明进一步提供食品级润滑脂的组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将占基础油总量2/3的基础油、按所述比例的硬脂酸、苯甲酸以及硅油依次投入炼制釜，搅拌混合加热至75～85℃，以5.0～8.5g/min的速率加入所述比例的异丙醇三聚体，继续升温至85～95℃进行复合反应，反应时间为45～90min；
步骤二、加入基础油总量1/6的基础油，继续升温至185～200℃后保温0.5～1.5h；
步骤三、加入余下的基础油进行降温，冷却至85～100℃时，依次加入所述比例的碳酸钙、抗氧化剂和防锈剂，搅拌混合均匀后研磨三遍即得成品。
本发明的产品不仅具有优良的耐高温性、抗水性以及优异的防锈性，而且抗水喷雾性和机械稳定性有较大的提高，工艺简单，便于大规模工业化生产。本发明的润滑脂能够满足食品行业如肉类加工、罐头加工、饮料加工等过程中的机械设备的润滑需求，符合食品级润滑剂的安全卫生要求。与现有技术相比，本发明的食品级润滑脂具有以下优点：
1、所有原材料均通过NSFHX-1认证或符合FDA21CFR178-3570规范要求，确保产品符合NSFH-1规格要求；
2、采用异丙醇铝三聚体作为铝源来制备复合铝基脂，省去了选用异丙醇铝作为铝源时需要淋水置换的工序，从而使工艺简单，易于操作，且生产的产品质量更加稳定；
3、采用复合铝皂制备食品级润滑脂时，要求选用精制白矿油或者合成油如PAO等，而复合铝皂对类基础油的稠化能力较差，表现出的产品性能缺陷主要体现在抗水喷雾性和机械稳定性差，在使用过程中抗水冲刷能力不好，且使用一段时间后容易变稀而流失。本发明通过在皂化反应阶段加入硅油，使复合铝皂的纤维结构更加致密，增强复合铝皂对基础油的相容性，从而提高产品的结构稳定性和耐水冲刷性能，解决了以往技术中产品机械稳定性和耐水冲刷性不好的问题；
4、加入微米级碳酸钙，不仅提高了产品的高温结构稳定性，而且产品具有较好的抗负荷能力和抗磨性能。
具体实施方式
以下实施例中所用各原料均为市售，且要求通过NSFHX-1认证或符合FDA21CFR178-3570规范要求，所用异丙醇铝三聚体中的铝含量为11.5%。
实施例一
将2200g、40℃粘度为105mm2/s的食品级白油、235.3g一级硬脂酸、71g苯甲酸以及40g二甲基硅油依次投入到5L炼制反应釜中，搅拌加热至80℃，然后以6.0g/min的速率加入182.7g异丙醇铝三聚体，在90℃下复合反应75min后，加入500g上述食品级白油，继续升温至195℃，并在195℃下保温搅拌60min，再加入600g食品级白油降温冷却，当温度降低至95℃时，依次加入85g碳酸钙微粉、12g硫代二丙酸双十二醇酯和40g司盘-80，搅拌混合均匀后用三辊研磨机研磨三遍后得成品。本实施例制得的润滑脂性能列于表1。
对比实施例
制备过程与实施例一相同，但在复合反应阶段未加入二甲基硅油。本实施例制得的润滑脂性能列于表1。
实施例二
将2300g、40℃粘度为220mm2/s的食品级合成油PAO、227.5g二级硬脂酸、78.5g苯甲酸以及32g二甲基硅油依次投入到5L炼制反应釜中，搅拌加热至85℃，然后以5.5g/min的速率加入178g异丙醇铝三聚体，在95℃下复合反应60min后，加入400g上述食品级PAO，继续升温至190℃，并在190℃下保温搅拌90min，再加入600g上述食品级合成油PAO。当温度降低至85℃时，依次加入120g碳酸钙微粉、15g硫代二丙酸双月桂酯和50g司盘-80，搅拌混合均匀后用三辊研磨机研磨三遍后得成品。本实施例制得的润滑脂性能列于表1。
实施例三
将2200g、40℃粘度为320mm2/s混合基础油（70#食品级白油与PAO40以15%：85%比例混合）、233g一级硬脂酸、75g苯甲酸以及60g苯甲基硅油依次投入到5L炼制反应釜中，搅拌加热至80℃，然后以8.0g/min的速率加入168g异丙醇铝三聚体，在90℃下复合反应90min后，加入上述混合油500g，继续升温至185℃，并在185℃下保温搅拌60min，再加入700g上述混合油。当温度降低至90℃时，依次加入100g碳酸钙微粉、12g硫代二丙酸双十二醇酯和45g司盘-80，搅拌混合均匀后用三辊研磨机研磨三遍后得成品。本实施例制得的润滑脂性能列于表1。
表1各实施例润滑脂的性能指标数据
从上述实施例及对比实施例的数据分析结果可以看出，本发明在制备过程中加入少量的硅油，对产品的延长工作锥入度和水喷雾损失率有较大的提高，而且在制备过程中发现，硅油的加入使得产品的外观更加细腻。因此，本发明制备的食品级润滑脂具有较高滴点、良好的机械稳定性、耐水冲刷性和极压抗磨性，能满足各类食品加工设备的润滑要求。
除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种食品级润滑脂的组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将占基础油总量2/3的基础油、按下述比例的硬脂酸、苯甲酸以及硅油依次投入炼制釜，搅拌混合加热至75～85℃，以5.0～8.5g/min的速率加入下述比例的异丙醇铝三聚体，继续升温至85～95℃进行复合反应，反应时间为45～90min；
步骤二、加入基础油总量1/6的基础油，继续升温至185～200℃后保温0.5～1.5h；
步骤三、加入余下的基础油进行降温，冷却至85～100℃时，依次加入下述比例的碳酸钙、抗氧剂和防锈剂，搅拌混合均匀后研磨三遍即得成品；所述组合物，包括以下重量百分比的组分，
基础油：75～86%
苯甲酸：1.0～3.0%
硬脂酸：3.5～6.5%
异丙醇铝三聚体：3.5～7.0%
硅油：0.5～1.5%
碳酸钙：1～5%
抗氧剂：0.2～1.0%
防锈剂：0.5～2.0%。
2.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述基础油为食品级白油、合成油PAO或者两者的调和油，均通过NSFHX-1认证，且基础油40℃运动粘度在100～500mm2/s。
3.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述苯甲酸为符合FDA21CFR178-3570规范要求的食品级苯甲酸。
4.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述硬脂酸为符合FDA21CFR178-3570规范要求的一级硬脂酸或者二级硬脂酸。
5.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述异丙醇铝三聚体符合NSFHX-1要求，且铝含量≥11%。
6.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述硅油为符合NSFHX-1要求的食品级二甲基硅油或者苯甲基硅油。
7.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述碳酸钙为食品级碳酸钙微粉，碳酸钙的最大粒径为20μm。
8.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为通过NSFHX-1认证的食品级硫代二丙酸双月桂酯或硫代二丙酸双十二醇酯。
9.根据权利要求1所述食品级润滑脂的组合物的制备方法，其特征在于：所述防锈剂为符合FDA21CFR178-3570规范要求的食品级司盘-80。
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