CN105111083A - 一种硬脂酰乳酸钙的制备方法及应用 - Google Patents

一种硬脂酰乳酸钙的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硬脂酰乳酸钙的制备方法，包括以下步骤：将乳酸加入水中，搅拌均匀，再加入碳酸钙，在55~65℃下搅拌1~1.5h，然后加入硬脂酸和聚乙二醇-400，在温度160~180℃，真空度0.07~0.09MPa下反应2~3h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙。该制备方法产率高，反应条件温和，生产周期短，耗能低，生产成本少。同时，本发明还提供了一种乳化组合物，包括上述方法制得的硬脂酰乳酸钙，以及丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，该乳化组合物可应用于牛乳饮料，并有效提高牛乳饮料的稳定性。

Description

一种硬脂酰乳酸钙的制备方法及应用
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种硬脂酰乳酸钙的制备方法及应用。
背景技术
硬脂酰乳酸钙[CSL]乳白色粉末或片状固体，能很好地分散于热水中，可溶于乙醇及热的油脂，具有宜人的焦糖气味，属阴离子型乳化剂。硬脂酰乳酸钙与硬脂酰乳酸钠的结构相似、性质相近，然而目前针对硬脂酰乳酸钙合成的研究较小，张亚丽对硬脂酰乳酸钙的制备工艺进行了研究，其研究的工艺为：在反应釜中，按一定配比加入L-乳酸、硬脂酸及催化剂，加热搅拌，反应温度控制在110℃左右，直至无水分挥发，反应结束后降温，缓慢加入氢氧化钙中和，制得产品。然而其未公开其催化剂的种类，本领域技术人员无法实施该技术方案。
相转移催化剂是20世纪70年代以来在有机合成中应用日趋广泛的一种新的合成技术。在有机合成中常遇到非均相有机反应，反应存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中，两相相互隔离，反应物无法接触，反应进行得很慢，收率低。相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合，并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，加速反应进行。常用的相转移催化剂有链状聚乙二醇、季铵盐等，然而这类催化剂在脂肪酸及其衍生物的相关研究中的应用很少。经检索，尚未发现有相转移催化剂聚乙二醇-400在硬脂酰乳酸钙中的应用。
硬脂酰乳酸钙具有良好的乳化、防老化、增筋、保鲜等作用，主要应用于麻辣膨化食品、植脂末（奶精）、面包、馒头、面条、方便面、饺子、牛奶等食品中。硬脂酰乳酸钙与直链淀粉复合力强，与蛋白相互作用强，可防止淀粉老化，强化面团的网络结构、改善质构。但是硬脂酰乳酸钙在饮料中应用的研究相对较少。
牛乳饮料一般是由蛋白质、脂肪、糖类、食用纤维、淀粉类、维生素及矿物质等组成的营养性饮料。它是一种客观不稳定的分散体系，既有蛋白质微粒形成的悬浮液，又有脂肪类物质形成的乳浊液，还有糖类、盐类形成的真溶液。这一复杂体系即使采用最先进的加工机械和加工工艺，也很难达到饮料的质量要求，会发生不同程度油层上浮、蛋白沉淀、色素凝集等问题，要解决这一问题，需加入适量的乳化剂、增稠剂等，使得产品稳定。唐民民等对不同乳化剂对牛乳饮料稳定性的影响进行研究，其具体对单甘酯、蔗糖酯、大豆磷脂、三聚甘油酯、Span-60的复配效果进行研究。经检索，尚未发现有硬脂酰乳酸钙、丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的组合物在牛乳饮料中的应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种硬脂酰乳酸钙的制备方法，该制备方法产率高，反应条件温和，生产周期短，耗能低，生产成本少。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种硬脂酰乳酸钙的制备方法，包括以下步骤：将乳酸加入水中，搅拌均匀，再加入碳酸钙，在55~65℃下搅拌1~1.5h，然后加入硬脂酸和聚乙二醇-400，在温度160~180℃，真空度0.07~0.09MPa下反应2~3h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙。
进一步的，所述乳酸、碳酸钙和硬脂酸的摩尔比为（2.5~4）:1:（1~2）。
再进一步的，所述乳酸、碳酸钙和硬脂酸的摩尔比为3:1:1.5。
进一步的，所述乳酸与水的重量比为1:（1~2）。
进一步的，所述聚乙二醇-400加入的摩尔数为硬脂酸摩尔数的8~10%。
本发明硬脂酰乳酸钙的制备方法以摩尔比（2.5~4）:1:（1~2）的乳酸、碳酸钙和硬脂酸投料反应，再加入硬脂酸摩尔数8~10%的聚乙二醇-400，在160~180℃，0.07~0.09MPa下反应2~3h，制得硬脂酰乳酸钙，整个反应周期短，产率高，成本低；所述聚乙二醇-400作为反应体系的相转移催化剂，促进反应物接触，加速反应进行，同时聚乙二醇-400低毒、易除去。
本发明的另一个目的在于提供一种乳化组合物及该乳化组合物在牛乳饮料中的应用。所述乳化组合物包括上述制备方法所制得的硬脂酰乳酸钙、丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
进一步的，所述硬脂酰乳酸钙、丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的重量比为1:（0.2~0.6）:（0.5~1）。
做为本发明优选的实施方式，所述硬脂酰乳酸钙、丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的重量比为1:0.4:0.8。
本发明乳化组合物应用于牛乳饮料，其添加量为饮料重量的0.1~0.3%，其可有效提高牛乳饮料的稳定性，同时不但不会对饮料的风味产生不良影响，还能使饮料色泽纯正，风味协调，口感细腻柔滑。
因此，与现有技术相比，本发明的优势在于：
（1）本发明硬脂酰乳酸钙制备方法制得的硬脂酰乳酸钙各指标均符合国家卫生部指定标准，酯化反应最完全，产率高，同时反应条件温和，生产周期短，耗能低，生产成本少。
（2）本发明乳化组合物能有效提高牛乳饮料的稳定性，同时不但不会对饮料的风味产生不良影响，还能使饮料风味协调、口感细腻柔滑，为牛乳饮料的生产制备提供了一种高效的复配型乳化组合物。
具体实施方式
以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明所述硬脂酰乳酸钙的制备方法及应用进行适当改进、替换功效相同的组分，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的范围内。
实施例1、本发明硬脂酰乳酸钙的制备方法
将400mol乳酸加入水中，乳酸与水的重量比为1:1.5，搅拌均匀，再加入133mol碳酸钙，在60℃下搅拌1h，然后加入200mol硬脂酸和18mol聚乙二醇-400，在温度165℃，真空度0.08MPa下反应2h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙，制得的硬脂酰乳酸钙为乳白色片状固体。
实施例2、本发明硬脂酰乳酸钙的制备方法
将250mol乳酸加入水中，乳酸与水的重量比为1:1，搅拌均匀，再加入100mol碳酸钙，在55℃下搅拌1.5h，然后加入200mol硬脂酸和20mol聚乙二醇-400，在温度160℃，真空度0.09MPa下反应3h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙，制得的硬脂酰乳酸钙为乳白色片状固体。
实施例3、本发明硬脂酰乳酸钙的制备方法
将400mol乳酸加入水中，乳酸与水的重量比为1:2，搅拌均匀，再加入100mol碳酸钙，在65℃下搅拌1h，然后加入100mol硬脂酸和8mol聚乙二醇-400，在温度180℃，真空度0.07MPa下反应2.5h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙，制得的硬脂酰乳酸钙为乳白色片状固体。
对比例1
将400mol乳酸加入水中，乳酸与水的重量比为1:1.5，搅拌均匀，再加入133mol碳酸钙，在60℃下搅拌1h，然后加入200mol硬脂酸，在温度165℃，真空度0.08MPa下反应2h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙。
对比例2
将400mol乳酸加入水中，乳酸与水的重量比为1:1.5，搅拌均匀，再加入133mol碳酸钙，在60℃下搅拌1h，然后加入200mol硬脂酸和18mol苄基三乙基氯化铵，在温度165℃，真空度0.08MPa下反应2h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙。
实施例4、本发明乳化组合物
取实施例1制得的硬脂酰乳酸钙1kg、丙二醇单硬脂酸酯0.4kg和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯0.8kg混合均匀即得乳化组合物。
实施例5、本发明乳化组合物
取实施例1制得的硬脂酰乳酸钙1kg、丙二醇单硬脂酸酯0.2kg和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯0.5kg混合均匀即得乳化组合物。
实施例6、本发明乳化组合物
取实施例1制得的硬脂酰乳酸钙1kg、丙二醇单硬脂酸酯0.6kg和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯1kg混合均匀即得乳化组合物。
对比例3
取实施例1制得的硬脂酰乳酸钙1kg和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯0.8kg混合均匀得到乳化剂。
对比例4
取实施例1制得的硬脂酰乳酸钙1kg和丙二醇单硬脂酸酯0.2kg混合均匀得到乳化剂。
对比例5
将聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯0.8kg和丙二醇单硬脂酸酯0.2kg混合均匀得到乳化剂。
试验例一、硬脂酰乳酸钙的指标测定
对实施例1~3和对比例1~2制得的硬脂酰乳酸钙进行测定，采用国家卫生部指定标准《食品添加剂硬脂酰乳酸钙》，具体指标和分析方法见下表1。检测结果见下表2。
表1硬脂酰乳酸钙的指标
表2硬脂酰乳酸钙的检测结果
由上表2可知，本发明硬脂酰乳酸钙制备方法制得的硬脂酰乳酸钙各指标均符合国家卫生部指定标准，其中以实施例1各指标最佳、酯值最高，说明实施例1酯化反应最完全，产率高，因此，实施例1为最佳实施例；对比例1没有使用相转移催化剂聚乙二醇-400，对比例2使用苄基三乙基氯化铵作为相转移催化剂，其酯值均显著低于实施例1~3，说明聚乙二醇-400能很好地促进反应的进行，提高产率。
试验例二、本发明乳化组合物在牛乳饮料中的应用
1、牛乳饮料的制备：糖、添加剂干混后溶解+奶粉→调配→均质→杀菌冷却→检验→成品。牛乳饮料基本配方见下表3。
表3牛乳饮料基本配方
2、牛乳饮料的稳定性及感官评价
将用不同乳化剂配制的牛乳饮料稀释80倍，用721分光光度计在540nm波长下测定样品吸光度值A1；然后用台式高速离心机4000r/min离心5min，在相同波长下测定离心后样品的吸光度值A2。用吸光值来衡量乳化剂乳化效果好坏的原理，主要是利用蛋白质颗粒和脂肪球的双折射现象。蛋白质颗粒和脂肪球越小，分布越均匀，吸光度值就越大；蛋白质颗粒和脂肪球越大，发生附聚的越多，分布越不均匀，吸光度值就越小。设R（稳定性系数）=A2/A1（R≦1），R值越大，说明乳化剂的乳化性能越好，同时进行感官评价。
结果见下表4。
表4牛乳饮料综合评价结果
由上表4可知，添加了本发明实施例4~6乳化组合物的牛乳饮料的稳定性系数R值大，稳定性好，同时感官评价好，说明本发明乳化组合物可有效提高牛乳饮料体系的稳定性，同时不但不会对饮料的风味产生不良影响，还能使饮料风味协调、口感细腻柔滑，为牛乳饮料的生产制备提供了一种高效的复配型乳化剂。实施例4~6中以实施例4的稳定性系数R值最大，感官评价亦佳，说明实施例4的各组分配比最佳。
对比例3~5与实施例4相比均缺少某一组分，其稳定性系数R值明显低于实施例4~6，感官评价也不佳，说明本发明各组分协同，缺乏某一组分均会影响其效果。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种硬脂酰乳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将乳酸加入水中，搅拌均匀，再加入碳酸钙，在55~65℃下搅拌1~1.5h，然后加入硬脂酸和聚乙二醇-400，在温度160~180℃，真空度0.07~0.09MPa下反应2~3h，反应结束出料，产物使用无水乙醇重结晶，真空干燥后即得硬脂酰乳酸钙。
2.如权利要求1所述的硬脂酰乳酸钙的制备方法，其特征在于，所述乳酸、碳酸钙和硬脂酸的摩尔比为（2.5~4）:1:（1~2）。
3.如权利要求2所述的硬脂酰乳酸钙的制备方法，其特征在于，所述乳酸、碳酸钙和硬脂酸的摩尔比为3:1:1.5。
4.如权利要求1所述的硬脂酰乳酸钙的制备方法，其特征在于，所述乳酸与水的重量比为1:（1~2）。
5.如权利要求1所述的硬脂酰乳酸钙的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇-400的加入的摩尔数为硬脂酸摩尔数的8~10%。
6.一种乳化组合物，其特征在于，包括权利要求1~5任一所述的硬脂酰乳酸钙的制备方法所制得的硬脂酰乳酸钙、丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
7.如权利要求6所述的乳化组合物，其特征在于，所述硬脂酰乳酸钙、丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的重量比为1:（0.2~0.6）:（0.5~1）。
8.如权利要求7所述的乳化组合物，其特征在于，所述硬脂酰乳酸钙、丙二醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的重量比为1:0.4:0.8。
9.如权利要求6~8任一所述的乳化组合物在牛乳饮料中的应用。
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