CN104611141A - 一种新型磁性复合催化剂用于氢化大豆油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用新型磁性复合催化剂氢化大豆油的方法。利用本催化剂磁性载体的超顺磁性可以轻易将氢化油与催化剂分离，克服了传统的油脂氢化方法给氢化油带来的污染问题，保证了氢化油良好的品质。同时，提高了催化剂的回收率，节约了油脂氢化生产成本。进而，催化剂重复使用10次后显示出更稳定的活性，且催化剂的使用寿命也得到了延长。本发明优化了催化剂用量、氢气压力、反应时间以及反应温度等氢化工艺参数。在最优条件下，用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4对大豆油氢化，最终得到的氢化大豆油碘值为69g I2/100g，反式脂肪酸（TFA）含量为18.81%，对油脂的氢化具有重要意义。

Description

一种新型磁性复合催化剂用于氢化大豆油的方法
技术领域
本发明涉及一种油脂加工工艺领域，具体涉及一种新型磁性复合催化剂用于氢化大豆油的方法，即用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法。
背景技术
目前我国食品工业主要是以大豆油、棕榈油、菜籽油等为原料，但获得的植物油脂易氧化，故需改变油脂的性质，从而改善植物油脂的贮藏特性。油脂改性的主要方法包括分提、酯交换和氢化，而油脂氢化应用的最为广泛。食用油脂氢化是指在催化剂的作用下，氢气与油脂中的不饱和脂肪酸反应而使其双键饱和，以获得可供食用的特殊油制品的过程。
 油脂氢化在没有催化剂存在时反应极其缓慢，因此催化剂几乎被视为油脂氢化工业生产的必要条件。金属催化剂Ni作为加氢催化剂被广泛使用，但传统的油脂氢化工艺是在以单纯的镍作为催化剂，将氢原子加成到脂肪酸的不饱和位点处，但油脂氢化完成后，将面临着镍与氢化油脂的分离问题，由于分离难度大，势必会给氢化后的油脂带来污染，本专利的创新点在于本专利将一种新型磁性复合催化剂Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4应用于油脂氢化，利用新型催化剂的超顺磁性的特点，反应后，利用外加磁场可以轻易将氢化油与催化剂分离，克服了传统油脂氢化方法带来的污染问题，且催化剂回收率高，节约生产成本。
采用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油，对大豆油的氢化条件进行研究，最终确定出用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的最佳工艺参数。
发明内容
本发明是针对氢化后的大豆油中残留催化剂且不易分离回收的难题，提出了用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油。这样不仅解决催化剂残留问题，而且提高了催化剂的回收率，减少了不必要的成本。磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法通过以下步骤实现：一、Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4催化剂的制备；二、将催化剂用于氢化大豆油；三、油脂与催化剂的分离；                                                、油脂样品的碘值测定；五、氢化油中反式脂肪酸的测定；六、催化剂活性研究。
利用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法，使得磁性固定化催化剂重复使用性好，回收率高，大大降低了油脂氢化的成本。最终得到的氢化大豆油碘值为69g I2/100g，反式脂肪酸（TFA）含量为18.81%，对油脂的氢化具有重要意义。
 具体实施方式
 具体实施方式一：用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法通过以下步骤实现：一、催化剂的制备：采用化学共沉淀法来制备Fe3O4磁性微粒，作为最基本的载体，在其基础上用正硅酸乙酯（TEOS）改性，得到SiO2/Fe3O4核壳粒子；进而继续用聚乙烯吡咯烷酮-乙烯基三甲氧基硅烷(PVP-DB-171)包覆SiO2/Fe3O4核壳粒子，得到磁性复合载体PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4；在其基础上负载金属镍，得到磁性复合Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4催化剂；二、将催化剂用于氢化大豆油：准确称取100g油脂，精确称取一定质量的磁性催化剂（催化剂用量约为0.05～0.25%），将两者依次加入到洁净干燥的高压反应釜中，并密封反应釜，调整氢气压力（0.1～0.3MPa），调整搅拌转速为1000 r/min，反应温度（140～220℃），并开始计时，控制反应时间（40～80 min）。反应停止后，及时关闭高纯氢气钢瓶和进气阀，停止搅拌、关冷凝水和停止加热。自然冷却至75℃左右，将反应釜的放气口对着窗外慢慢泄压，直至压力为0，拧开反应釜；三、油脂与催化剂的分离：在外加磁场的作用下，将所得氢化油与磁性催化剂磁分离，得到氢化油产品；四、油脂样品的碘值测定：本专利中油脂样品碘值的测定均采用国家标准（GB5532-85）方法进行；五、反式脂肪酸的测定：气相色谱法；六、催化剂活性研究：将新型磁性复合催化剂进行重复使用10次，以碘值为目标考察催化剂使用寿命。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤二中催化剂用量0.1～0.2%,再用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油。其它步骤与具体实施方式一相同。
 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤二中催化剂用量0.1～0.2%、反应温度为160～200℃，再用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤二中催化剂用量0.1～0.2%、反应温度为160～200℃、氢气压力为0.15～0.25MPa，再用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤二中催化剂用量0.1～0.2%、反应温度为160～200℃、氢气压力为0.15～0.25MPa、反应时间为50～70min，再用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油。其它步骤与具体实施方式一相同。

Claims (5)

1.一种新型磁性复合催化剂用于氢化大豆油的方法，其特征在于采用新型磁性复合催化剂Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油通过以下步骤实现：
步骤一：采用化学共沉淀法来制备Fe3O4磁性微粒，作为最基本的载体，在其基础上用正硅酸乙酯（TEOS）改性，得到SiO2/Fe3O4核壳粒子；进而继续用聚乙烯吡咯烷酮-乙烯基三甲氧基硅烷(PVP-DB-171)包覆SiO2/Fe3O4核壳粒子，得到磁性复合载体PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4；在其基础上负载金属镍，得到磁性复合Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4催化剂，准确称取100g油脂，精确称取一定质量的磁性催化剂用量约为0.05～0.25%，将两者依次加入到洁净干燥的高压反应釜中，并密封反应釜，调整氢气压力为一定值，调整搅拌转速为1000r/min，反应温度为一定值，并开始计时，控制反应时间为一定值，反应停止后，及时关闭高纯氢气钢瓶和进气阀，停止搅拌、关冷凝水和停止加热，自然冷却至75℃左右，将反应釜的放气口对着窗外慢慢泄压，直至压力为零，拧开反应釜，在外加磁场的作用下，将所得氢化油与磁性催化剂磁分离，得到氢化油产品，采用国家标准（GB5532-85）方法进行测定碘值，利用气相色谱法测定反式脂肪酸的含量，记录结果；
步骤二：选择调整氢气压力为0.1～0.3MPa，过程同步骤一，确定氢化时氢气压力；
步骤三：选择反应温度为140～220℃，过程同步骤一，确定氢化反应温度；
步骤四：控制反应时间为40～80 min，过程同步骤一，确定氢化反应时间。
2.根据权利要求1所述的一种用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法，其特征在于步骤一中催化剂用量为0.1～0.2%。
3.根据权利要求1所述的一种用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法，其特征在于步骤一中催化剂用量为0.1～0.2%，步骤二中氢气压力为0.15～0.25MPa。
4.根据权利要求1所述的一种用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法，其特征在于步骤一中催化剂用量为0.1～0.2%，步骤二中氢气压力为0.15～0.25MPa，步骤三中反应温度为160～200℃。
5.根据权利要求1所述的一种用磁性固定化Ni/PVP-DB-171/SiO2/Fe3O4氢化大豆油的方法，其特征在于步骤一中催化剂用量为0.1～0.2%，步骤二中氢气压力为0.15～0.25MPa，步骤三中反应温度为160～200℃，步骤四中氢化反应时间为50～70min。
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