[發(fā)明專利]一種由生物柴油和蔗糖直接合成蔗糖脂肪酸酯的方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101805381A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王奎;蔣劍春;應(yīng)浩;李翔宇;吳歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號(hào): C07H13/06
• 分類號(hào): C07H13/06;C07H1/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 馮慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蔗糖脂肪酸酯的合成領(lǐng)域，尤其涉及以生物柴油作為原料合成蔗 糖脂肪酸酯的方法。

背景技術(shù)

蔗糖酯作為一種新型的非離子表面活性劑，對(duì)人體無(wú)毒，無(wú)害，可被人體降 解吸收，具有良好的乳化，分散，增溶，滲透，起泡，黏度調(diào)節(jié)，防止老化，抗 菌等性能，被廣泛應(yīng)用于食品，醫(yī)藥，化工，化妝品，洗滌劑，紡織及農(nóng)牧等行 業(yè)。已相繼被日本、美國(guó)、中國(guó)等國(guó)家和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織，世界衛(wèi)生組織，歐盟 等批準(zhǔn)作為食品添加劑，助溶劑等使用，具有巨大的市場(chǎng)需求量和廣泛的應(yīng)用前 景。傳統(tǒng)的蔗糖酯生產(chǎn)工藝主要有酰氯法，直接脫水法和酯交換法，酯交換法按 照工藝條件又可分為溶劑法，無(wú)溶劑法和微生物法，這些方法有的使用了有毒溶 劑，有的反應(yīng)條件比較苛刻，反應(yīng)溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，成本高，反應(yīng)體系不穩(wěn)定， 產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。目前的生產(chǎn)方法以酯交換法為主，其中又以無(wú)溶劑法在經(jīng) 濟(jì)成本和可操作性上更具有發(fā)展前景。

生物柴油和蔗糖都是我國(guó)豐富的可再生資源，其中，生物柴油作為生物質(zhì)能 源研究的重點(diǎn)之一，在化石資源匱乏的當(dāng)代備受關(guān)注，生物柴油精細(xì)化學(xué)品的研 究也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和市場(chǎng)前景。而蔗糖作為我國(guó)豐富的可再生資源，具有 來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。生物柴油分子鏈末端含有一個(gè)酯基，可以與蔗糖的 三個(gè)伯醇羥基以及五個(gè)仲醇羥基發(fā)生酯交換反應(yīng)，生成既有親油端的脂肪鏈又有 親水端的醇羥基的蔗糖脂肪酸酯。但由于蔗糖和生物柴油均屬于大分子，空間位 阻比較大，發(fā)生酯交換反應(yīng)的條件較苛刻，高溫的反應(yīng)條件又易使得蔗糖焦化， 影響產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此選擇合適的工藝條件以及改進(jìn)產(chǎn)品純化技術(shù)具有重要 的研究意義。

無(wú)溶劑法合成蔗糖酯的研究在國(guó)內(nèi)外已廣泛開(kāi)展，孫庶東在《蔗糖酯的無(wú)溶 劑法合成研究》中指出，棉籽油與乙醇先在堿性催化劑作用下反應(yīng)制備棉籽油乙 酯，再用蔗糖和棉籽油乙酯為原料，在熔融狀態(tài)下，蔗糖∶脂肪酸乙酯＝1∶0.8， 皂用量15％，催化劑用量：2％，反應(yīng)溫度135℃，反應(yīng)時(shí)間3h，控制反應(yīng)壓力 ≤666Pa，合成蔗糖酯。粗產(chǎn)品先用乙醇和氯化鈉的水溶液萃取，然后加入醋酸 調(diào)節(jié)pH值，重復(fù)操作多次后，用乙酸，氯化鈉水溶液洗滌，減壓抽濾后，得精 制產(chǎn)品，產(chǎn)品得率80％。胡建華在蔗糖酯的無(wú)溶劑法合成研究-以油脂為原料的 蔗糖酯的合成中指出，以蔗糖，硬脂酸甲酯為原料，蔗糖∶硬脂酸甲酯＝1∶2， 皂用量15％，催化劑用量3％，反應(yīng)3.5h，控制真空度13kPa～0.667kPa，合成 蔗糖酯。粗產(chǎn)品通過(guò)中和，鹽析，水洗，干燥，最后采取乙醚浸泡24h，得精制 產(chǎn)品，產(chǎn)品得率82％。但包括上述兩個(gè)方法在內(nèi)的絕大多數(shù)的無(wú)溶劑法合成蔗糖 脂肪酸酯的方法都有以下的不足之處：

1.均在真空條件下反應(yīng)，反應(yīng)條件苛刻，工業(yè)可行性不大，且在實(shí)際生產(chǎn) 中，真空且高溫下體系不穩(wěn)定，易產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象，使得硬脂酸鉀量有所損失，蔗 糖易焦化，產(chǎn)品顏色較深，后處理困難，增加了生產(chǎn)成本。

2.產(chǎn)品后處理工藝復(fù)雜，催化劑無(wú)法回收，工業(yè)生產(chǎn)成本較高，且溶劑用 量較大，環(huán)境污染嚴(yán)重，工業(yè)可行性不高。

3.反應(yīng)中產(chǎn)生的甲醇，在真空條件下難以回收，毒性較大，環(huán)境污染嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的需真空、高溫下反應(yīng)，催化劑無(wú)法回收利用等缺點(diǎn)， 本發(fā)明提供了一種由生物柴油和蔗糖直接合成蔗糖脂肪酸酯的方法，常壓、較低 溫度下反應(yīng)，催化劑可回收反復(fù)使用。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種由生物柴油和蔗糖直接合成蔗糖脂肪酸酯的方 法，N₂保護(hù)、1大氣壓下采用無(wú)溶劑法合成蔗糖脂肪酸酯，具體步驟為：

第一步，負(fù)載型固體堿催化劑的制備：按催化劑與載體的摩爾比為1∶4～ 25的比例，分別稱取催化劑與載體，采用等體積浸漬法浸漬，過(guò)濾，濾餅干燥 后煅燒得到負(fù)載型固體堿催化劑；此處所述的等體積浸漬法就是指的浸漬時(shí)所用 的催化劑溶液的體積和載體的體積相等。

所述的載體為活性炭、金屬氧化物、分子篩中的任意一種。其中金屬氧化物 為Al₂0₃，MgO中的任意一種，所述的分子篩為NaY型分子篩，NaX型分子篩 中的任意一種。

所述的催化劑為碳酸鹽、堿、堿土金屬氧化物、氟化物中的任意一種。其中， 碳酸鹽為碳酸鉀、碳酸鈉中的任意一種，堿為KOH、NaOH中的任意一種，堿 土金屬氧化物為氧化鈣，氟化物為氟化鉀。