CN1182148C - 合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺 - Google Patents
合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种合成高酯化度糖脂肪酸多酯的新工艺，该工艺是以脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯为原料，采用薄膜蒸发器或分子蒸馏器多次循环蒸馏，提高酯化反应的效率和产品蔗糖脂肪酸多酯的酯化度，在酯化度达到所需要的水平后，可以直接将多余的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯蒸除，在蒸除多余的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯的过程中酯化反应继续进行，即实现了蒸馏过程和反应过程同时进行的目的。本发明所述的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯是由油脂如红花油或葵花籽油或棉籽油或葡萄籽油或脱水蓖麻油或梓油或豆油或谷油或花生油或老鼠瓜籽油或月见草油通过常规方法制得为16碳到22碳的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺，该工艺采用薄膜蒸发器或分子蒸馏器多次循环蒸馏。
背景技术
蔗糖脂肪酸多酯以其优异的油脂代替物和减肥功能被越来越多的国内外科研和医疗机构关注，并竞相开发在食品、医药和其它领域工业的产品。
在现有的几项专利中都是利用无溶剂法和两步法制备蔗糖脂肪酸多酯(U.S.Pat.No.3,963,699、U.S Pat.No.4,517,360、No.4,517,360、U.S.Pat.No.4,518,772)；
另外，美国专利(U.S.Pat.No.3,558,597、U.S.Pat.No.3,644,333,和U.S.Pat.No.3,792,041)利用水合法制备了酯化度较低的和酯化度较高蔗糖脂肪酸多酯产品；
James利用低酯化度的蔗糖脂肪酸酯合成了蔗糖脂肪酸多酯产品(U.S.Pat.No.4,298,730)；
Galleymore利用脂肪酸皂和相应的催化剂合成了蔗糖脂肪酸多酯产品(U.S.Pat.No.4,334,061)；
Bossier在专利中使用水纯化了蔗糖脂肪酸多酯产品，在反应中使用惰性气体加速了反应进程(U.S.Pat.No.4,877,871)。
在诸多的已有技术中，有些方法步骤比较繁杂，有些方法实施条件苛刻，成本昂贵。而本发明与已有技术相比明显的不同之处在于，使用薄膜蒸发器或分子蒸馏器合成，提高了酯化反应的效率和产品蔗糖脂肪酸多酯的酯化度，在酯化度达到所需要的水平后，可以直接将多余的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯蒸除，在蒸除多余的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯的过程中酯化反应继续进行，即实现了蒸馏过程和反应过程同时进行的目的。
发明内容
本发明目的在于合成高酯化度糖酯肪酸多酯的新工艺，该工艺是以脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯为原料，采用薄膜蒸发器或分子蒸馏器多次循环蒸馏，提高酯化反应的效率和产品蔗糖脂肪酸多酯的酯化度，在酯化度达到所需要的水平后，可以直接将多余的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯蒸除，在蒸除多余的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯的过程中酯化反应继续进行，即实现了蒸馏过程和反应过程同时进行的目的。
本发明所述的合成高酯化度糖酯肪酸多酯的新工艺，是在已有的两步法的基础上，再进行采用薄膜蒸发器或分子蒸馏器多次循环蒸馏合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯，使用该工艺可提高酯化反应的效率和产品蔗糖脂肪酸多酯的酯化度。
本发明所述的一种合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺，该工艺是以脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯为原料，采用薄膜蒸发器或分子蒸馏器合成，按下列步骤进行：
a、将20-50公斤无水甲醇或乙醇和3-7公斤氢氧化钾加入到600升的反应器中搅拌，待在30-40℃氢氧化钾完全溶解后，再加入60-80公斤的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，在60-80℃下反应1-3小时；b、然后加入15-20公斤的蔗糖和1-5公斤碳酸钾，升温至90-110℃，真空蒸馏，回收甲醇或乙醇。
c、在真空和搅拌条件下继续升温至120-140℃反应2-4小时，再加入100-120公斤脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，在120-140℃继续反应1-3小时；
d、将反应后的物料打入薄膜蒸发器或分子蒸馏器或薄膜蒸发器和分子蒸馏器中，在140-170℃下，物料在薄膜蒸发器或分子蒸馏器和重组份罐之间循环2-4小时，流量控制在250-300升/h，真空度为1-10Pa；
e、然后将薄膜蒸发器或分子蒸馏器的温度上升至180-220℃，将未反应的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯蒸馏到轻组份罐中，时间1-3小时；
f、将反应体系冷却至50-60℃后，加入与e步骤中得到的粗产物等体积的盐水和甲醇或盐水和乙醇，其中盐水和甲醇或盐水和乙醇的重量比为：盐水∶甲醇或乙醇为70∶30，搅拌20-50分钟，保持温度在40-70℃，静止分层后，放出下相，洗涤3-8次后，脂肪酸钾盐基本被洗除；
g、在基本洗除脂肪酸钾盐的产物中加入80-150公斤无水甲醇或乙醇，搅拌20-50分钟，保持温度40-60℃，静置分层后，收集下相，弃去上相，洗涤3-8次，可以洗除大多数的酯化度4-6的蔗糖脂肪酸多酯；
h、将蔗糖脂肪酸多酯产品中加入80-150公斤正己烷，升温至40-60℃后，加入2.5-12.5公斤过氧化氢水溶液，进行脱色处理，分出沉淀物后蒸除正己烷，即可得到高酯化度蔗糖脂肪酸多酯115-130公斤产品，酯化度达到6.5-7.5。
所需脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯是由油脂红花油或葵花籽油或棉籽油或葡萄籽油或脱水蓖麻油或梓油或豆油或谷油或花生油或老鼠瓜籽油或月见草油通过常规方法制得为16碳到22碳的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯；
在a、b、c前期反应条件下得到的较低酯化度的蔗糖脂肪酸多酯产物，经薄膜蒸发器或分子蒸馏器多次循环蒸馏，即可得到高酯化度的蔗糖脂肪酸多酯的产品；
在酯化度得到提高后可以继续升高温度，将未反应的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯蒸除的同时酯化反应继续进行。
所制备的蔗糖脂肪酸多酯产品可用于保健营养品、食品添加剂、功能性饲料添加剂、食品润滑剂、食品机械润滑剂、油溶天然产物的提取或萃取剂、医药领域。
具体实施方式
实施例1
a、将20公斤无水甲醇和3公斤氢氧化钾加入到600升的反应器中搅拌，待在30℃氢氧化钾完全溶解后，再加入60公斤的脂肪酸甲酯，在60℃下反应1小时；
b、然后加入15公斤的蔗糖和1公斤碳酸钾，升温至90℃，真空蒸馏，回收甲醇。
c、在真空和搅拌条件下继续升温至120℃反应2小时，再加入100公斤脂肪酸甲酯，在120℃继续反应1小时；
d、将反应后的物料打入薄膜蒸发器中，在140℃下，物料在薄膜蒸发器和重组份罐之间循环2小时，流量控制在250升/h，真空度为1Pa，这时脂肪酸甲酯不被蒸出，只有反应中产生的甲醇被及时蒸出反应体系；
e、然后将薄膜蒸发器的温度上升至180℃，将未反应的脂肪酸甲酯蒸馏到轻组份罐中，时间1小时；
f、将反应体系冷却至50℃后，加入e步骤中得到的粗产物等体积的盐水和甲醇，其中盐水和甲醇的重量比为：盐水∶甲醇为70∶30，搅拌20分钟，保持温度在40℃，静止分层后，放出下相，洗涤3次后，脂肪酸钾盐基本被洗除；
g、在基本洗除脂肪酸钾盐的产物中加入80公斤无水甲醇，搅拌20分钟，保持温度40℃，静置分层后，收集下相，弃去上相，洗涤3次，可以洗除大多数的酯化度4-6的蔗糖脂肪酸多酯；
h、将蔗糖脂肪酸多酯产品中加入80公斤正己烷，升温至40℃后，加入2.5公斤过氧化氢水溶液，进行脱色处理，分出沉淀物后蒸除正己烷，即可得到高酯化度蔗糖脂肪酸多酯115公斤产品，酯化度可以达到6.5-7.5。
实施例2
a、将50公斤无水乙醇和7公斤氢氧化钾加入到600升的反应器中搅拌，待在40℃氢氧化钾完全溶解后，再加入80公斤的脂肪酸乙酯，在80℃下反应3小时；
b、然后加入20公斤的蔗糖和5公斤碳酸钾，升温至110℃，真空蒸馏，回收乙醇。
c、在真空和搅拌条件下继续升温至140℃反应4小时，再加入120公斤脂肪酸乙酯，在140℃继续反应3小时；
d、将反应后的物料打入薄膜蒸发器和分子蒸馏器中，在170℃下，物料在薄膜蒸发器和分子蒸馏器和重组份罐之间循环4小时，流量控制在300升/h，真空度为10Pa，这时脂肪酸乙酯不被蒸出，只有反应中产生的乙醇被及时蒸出反应体系；
e、然后将薄膜蒸发器和分子蒸馏器的温度上升至220℃，将未反应的脂肪酸乙酯蒸馏到轻组份罐中，时间3小时；
f、将反应体系冷却至60℃后，加入e步骤中得到的粗产物等体积的盐水和乙醇，其中盐水和乙醇的重量比为：盐水∶乙醇为70∶30，搅拌50分钟，保持温度在70℃，静止分层后，放出下相，洗涤8次后，脂肪酸钾盐基本被洗除；
g、在基本洗除脂肪酸钾盐的产物中加入150公斤无水乙醇，搅拌50分钟，保持温度60℃，静置分层后，收集下相，弃去上相，洗涤8次，可以洗除大多数的酯化度4-6的蔗糖脂肪酸多酯；
h、将蔗糖脂肪酸多酯产品中加入150公斤正己烷，升温至60℃后，加入12.5公斤过氧化氢水溶液，进行脱色处理，分出沉淀物后蒸除正己烷，即可得到高酯化度蔗糖脂肪酸多酯130公斤产品，酯化度可以达到6.5-7.5。
实施例3
a、将40公斤无水甲醇和5公斤氢氧化钾加入到600升的反应器中搅拌，待在30-40℃氢氧化钾完全溶解后，再加入70公斤的脂肪酸甲酯，在70℃下反应2小时；
b、然后加入17公斤的蔗糖和3公斤碳酸钾，升温至100℃，真空蒸馏，回收甲醇。
c、在真空和搅拌条件下继续升温至130℃反应3小时，再加入110公斤脂肪酸甲酯，在130℃继续反应2小时；
d、将反应后的物料打入分子蒸馏器中，在150℃下，物料在分子蒸馏器和重组份罐之间循环3小时，流量控制在270升/h，真空度为5Pa，这时脂肪酸甲酯不被蒸出，只有反应中产生的甲醇被及时蒸出反应体系；
e、然后将分子蒸馏器的温度上升至200℃，将未反应的脂肪酸甲酯蒸馏到轻组份罐中，时间2小时；
f、将反应体系冷却至55℃后，加入e步骤中得到的粗产物等体积的盐水和甲醇，其中盐水和甲醇的重量比为：盐水∶甲醇为70∶30，搅拌30分钟，保持温度在55℃，静止分层后，放出下相，洗涤5次后，脂肪酸钾盐基本被洗除；
g、在基本洗除脂肪酸钾盐的产物中加入130公斤无水甲醇，搅拌30分钟，保持温度55℃，静置分层后，收集下相，弃去上相，洗涤5次，可以洗除大多数的酯化度4-6的蔗糖脂肪酸多酯；
h、将蔗糖脂肪酸多酯产品中加入100公斤正己烷，升温至50℃后，加入5.0公斤过氧化氢水溶液，进行脱色处理，分出沉淀物后蒸除正己烷，即可得到高酯化度蔗糖脂肪酸多酯129公斤产品，酯化度可以达到6.5-7.5。
实施例4
a、将30公斤无水乙醇和4公斤氢氧化钾加入到600升的反应器中搅拌，待在30-40℃氢氧化钾完全溶解后，再加入75公斤的脂肪酸乙酯，在75℃下反应2.5小时；
b、然后加入16公斤的蔗糖和1.5公斤碳酸钾，升温至95℃，真空蒸馏，回收乙醇。
c、在真空和搅拌条件下继续升温至125℃反应2.5小时，再加入105公斤脂肪酸乙酯，在135℃继续反应2.5小时；
d、将反应后的物料打入薄膜蒸发器和分子蒸馏器中，在155℃下，物料在薄膜蒸发器和分子蒸馏器和重组份罐之间循环3.5小时，流量控制在280升/h，真空度为8Pa，这时脂肪酸乙酯不被蒸出，只有反应中产生的乙醇被及时蒸出反应体系；
e、然后将薄膜蒸发器和分子蒸馏器的温度上升至210℃，将未反应的脂肪酸乙酯蒸馏到轻组份罐中，时间2.5小时；
f、将反应体系冷却至58℃后，加入e步骤中得到的粗产物等体积的盐水和乙醇，其中盐水和乙醇的重量比为：盐水∶乙醇为70∶30，搅拌40分钟，保持温度在60℃，静止分层后，放出下相，洗涤7次后，脂肪酸钾盐基本被洗除；
g、在基本洗除脂肪酸钾盐的产物中加入120公斤无水乙醇，搅拌40分钟，保持温度58℃，静置分层后，收集下相，弃去上相，洗涤7次，可以洗除大多数的酯化度4-6的蔗糖脂肪酸多酯；
h、将蔗糖脂肪酸多酯产品中加入130公斤正己烷，升温至55℃后，加入3.0公斤过氧化氢水溶液，进行脱色处理，分出沉淀物后蒸除正己烷，即可得到高酯化度蔗糖脂肪酸多酯121公斤产品，酯化度可以达到6.5-7.5。
实施例5
a、将45公斤无水甲醇和5公斤氢氧化钾加入到600升的反应器中搅拌，待在30-40℃氢氧化钾完全溶解后，再加入65公斤的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，在65℃下反应1.5小时；
b、然后加入16公斤的蔗糖和1.5公斤碳酸钾，升温至105℃，真空蒸馏，回收甲醇。
c、在真空和搅拌条件下继续升温至135℃反应3.5小时，再加入105公斤脂肪酸甲酯，在135℃继续反应1.5小时；
d、将反应后的物料打入薄膜蒸发器中，在155℃下，物料在薄膜蒸发器和重组份罐之间循环2.5小时，流量控制在260升/h，真空度为3Pa，这时脂肪酸甲酯不被蒸出，只有反应中产生的甲醇被及时蒸出反应体系；
e、然后将薄膜蒸发器的温度上升至190℃，将未反应的脂肪酸甲酯蒸馏到轻组份罐中，时间1.5小时；
f、将反应体系冷却至52℃后，加入e步骤中得到的粗产物等体积的盐水和甲醇，其中盐水和甲醇的重量比为：盐水∶甲醇为70∶30，搅拌30分钟，保持温度在60℃，静止分层后，放出下相，洗涤6次后，脂肪酸钾盐基本被洗除；
g、在基本洗除脂肪酸钾盐的产物中加入100公斤无水甲醇，搅拌30分钟，保持温度55℃，静置分层后，收集下相，弃去上相，洗涤6次，可以洗除大多数的酯化度4-6的蔗糖脂肪酸多酯；
h、将蔗糖脂肪酸多酯产品中加入125公斤正己烷，升温至45℃后，加入7.5公斤过氧化氢水溶液，进行脱色处理，分出沉淀物后蒸除正己烷，即可得到高酯化度蔗糖脂肪酸多酯118公斤产品，酯化度可以达到6.5-7.5。
Claims (5)
1、一种合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺，其特征在于该工艺是以脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯为原料，采用薄膜蒸发器或分子蒸馏器合成，按下列步骤进行：
a、将20-50公斤无水甲醇或乙醇和3-7公斤氢氧化钾加入到600升的反应器中搅拌，待在30-40℃氢氧化钾完全溶解后，再加入60-80公斤的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，在60-80℃下反应1-3小时；
b、然后加入15-20公斤的蔗糖和1-5公斤碳酸钾，升温至90-110℃，真空蒸馏，回收甲醇或乙醇。
c、在真空和搅拌条件下继续升温至120-140℃反应2-4小时，再加入100-120公斤脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，在120-140℃继续反应1-3小时；
d、将反应后的物料打入薄膜蒸发器或分子蒸馏器或薄膜蒸发器和分子蒸馏器中，在140-170℃下，物料在薄膜蒸发器或分子蒸馏器和重组份罐之间循环2-4小时，流量控制在250-300升/h，真空度为1-10Pa；
e、然后将薄膜蒸发器或分子蒸馏器的温度上升至180-220℃，将未反应的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯蒸馏到轻组份罐中，时间1-3小时；
f、将反应体系冷却至50-60℃后，加入与e步骤中得到的粗产物等体积的盐水和甲醇或盐水和乙醇，其中盐水和甲醇或盐水和乙醇的重量比为：盐水∶甲醇或乙醇为70∶30，搅拌20-50分钟，保持温度在40-70℃，静止分层后，放出下相，洗涤3-8次后，脂肪酸钾盐基本被洗除；
g、在基本洗除脂肪酸钾盐的产物中加入80-150公斤无水甲醇或乙醇，搅拌20-50分钟，保持温度40-60℃，静置分层后，收集下相，弃去上相，洗涤3-8次，可以洗除大多数的酯化度4-6的蔗糖脂肪酸多酯；
h、将蔗糖脂肪酸多酯产品中加入80-150公斤正己烷，升温至40-60℃后，加入2.5-12.5公斤过氧化氢水溶液，进行脱色处理，分出沉淀物后蒸除正己烷，即可得到高酯化度蔗糖脂肪酸多酯115-130公斤产品，酯化度达到6.5-7.5。
2、根据权利要求1所述的合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺，其特征在于所需脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯是由油脂红花油或葵花籽油或棉籽油或葡萄籽油或脱水蓖麻油或梓油或豆油或谷油或花生油或老鼠瓜籽油或月见草油通过常规方法制得为16碳到22碳的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯；
3、根据权利要求1所述的合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺，其特征在于在a、b、c前期反应条件下得到的较低酯化度的蔗糖脂肪酸多酯产物，经薄膜蒸发器或分子蒸馏器多次循环蒸馏，即可得到高酯化度的蔗糖脂肪酸多酯的产品；
4、根据权利要求1所述的合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺，其特征在于在酯化度得到提高后可以继续升高温度，将未反应的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯蒸除的同时酯化反应继续进行；
5、根据权利要求1所述的合成高酯化度蔗糖脂肪酸多酯的新工艺，其特征在于所制备的蔗糖脂肪酸多酯产品可用于保健营养品、食品添加剂、功能性饲料添加剂、食品润滑剂、食品机械润滑剂、油溶天然产物的提取或萃取剂、医药领域。
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