[發(fā)明專利]一種固體催化劑、其制備方法及利用其制備甘油二酯的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710798321.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107626323B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉士濤;胡蘭;吳聰萍;劉建國(guó);鄒志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): B01J23/888
• 分類號(hào): B01J23/888;C11C3/02
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王玉;董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種固體催化劑，包括以下組分及各組分的摩爾比為：nZr：nW：nTi：nFe：nAl：nYi：nSi=1.5～2.0:0.2～0.5:0.5～0.9:0.3～0.4:1～2:0.2～0.5:0.1～0.5。本發(fā)明還公開(kāi)了一種固體催化劑的制備方法和一種利用固體催化劑制備甘油二酯的方法，包括稱取脂肪酸、甘油和固體催化劑置于圓底燒瓶中，攪拌連續(xù)反應(yīng)2～6h，然后離心，靜置分液；將分液后得到的油層進(jìn)行一級(jí)分子蒸餾脫除未反應(yīng)的游離酸和甘油一酯，然后進(jìn)行二級(jí)分子蒸餾脫除甘油三酯，即得甘油二酯。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、原料范圍廣、轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)成本低、符合清潔生產(chǎn)要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體催化劑、其制備方法及利用其制備甘油二酯的方法，屬于油脂合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甘油二酯存在1,3-甘油二酯和1,2-甘油二酯兩種異構(gòu)體，是油脂天然組分之一，為甘油分子中的兩個(gè)羥基與脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)后得到的一類結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。其中1,3-甘油二酯進(jìn)入人體代謝為甘油和游離脂肪酸，并最終轉(zhuǎn)化為能量而不是甘油三脂儲(chǔ)存在體內(nèi)，從而在避免肥胖，抑制高血脂，減少身體內(nèi)脂肪積累等方面發(fā)揮作用。加之其為人體脂肪代謝內(nèi)源中間產(chǎn)物，因而被歐美等國(guó)家公認(rèn)為安全食品，在減肥食品、保健油脂和替代食用油方面獲得廣泛應(yīng)用。另外，甘油二酯還是一種重要的多元醇型非離子表面活性劑和化工中間體，具有乳化、潤(rùn)滑和抗靜電等特性，并且對(duì)重構(gòu)脂質(zhì)、糖脂、磷脂、樹(shù)脂、酯蛋白等多種類型的化合物合成起作用，同時(shí)還可用于制造除臭劑、消泡劑等。另有研究發(fā)現(xiàn)，甘油二酯還可以抑制膽汁酸的分泌治療腹瀉，通過(guò)減少體內(nèi)甘三脂積累，預(yù)防和治療高血脂癥及各種與高血脂相關(guān)的心血管疾病，如冠心病、脂肪肝、腦血栓等。而且甘油二酯還可以作為合成多種藥物的中間體，并在生物相容性、藥物吸收、負(fù)面效應(yīng)等方面表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。

目前，主要通過(guò)酶法和化學(xué)法進(jìn)行甘油二酯的制備，其中酶法使用的主要為脂肪酶，多為已經(jīng)商品化的固定化脂肪酶，如Lipozyme RM IM和Novozyme 435 等。酶法生產(chǎn)的好處是反應(yīng)條件溫和、催化專一性強(qiáng)、副反應(yīng)少、組分單一，容易獲得高純度產(chǎn)品等，但該方法使用的酶制劑價(jià)格較高，不利于降低生產(chǎn)成本，而且酶催化不僅對(duì)反應(yīng)位置存在專一性，對(duì)反應(yīng)底物也有專一性，從而限制了能夠用于生產(chǎn)的油脂種類，尤其是高溫下酶易失活，導(dǎo)致很多高熔點(diǎn)油脂無(wú)法用于生產(chǎn)。另外，較低的反應(yīng)溫度會(huì)增加反應(yīng)體系粘度而不利于攪拌混合，強(qiáng)化攪拌又會(huì)產(chǎn)生高剪切力而損傷固定化酶，加之酶具有親水性，反應(yīng)過(guò)程中很容易出現(xiàn)疏水油相、親水甘油相和固體酶相而降低生產(chǎn)效率。

相比之下，化學(xué)法生產(chǎn)甘油二酯則不受反應(yīng)溫度限制，能夠利用高熔點(diǎn)油脂進(jìn)行甘油二酯制備，而且化學(xué)法生產(chǎn)成本低，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。但現(xiàn)有的化學(xué)法普遍存在轉(zhuǎn)化效率低、催化專一性不強(qiáng)，產(chǎn)物組分復(fù)雜，分離純化困難、反應(yīng)步驟多等問(wèn)題，并且反應(yīng)過(guò)程中普遍使用無(wú)機(jī)酸、堿作為催化劑，生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重。

如CN1635068公開(kāi)了一種含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，該方法以堿或堿性化合物或混合物作為催化劑，反應(yīng)過(guò)程需要酸來(lái)中和過(guò)量的堿催化劑，不僅腐蝕設(shè)備，產(chǎn)生的皂化物造成原料損失，而且還有廢棄物產(chǎn)生，不符合清潔、環(huán)保生產(chǎn)要求，也不利于降低生產(chǎn)成本。但該方法可以生產(chǎn)出具有不同物理性質(zhì)的甘油二酯產(chǎn)品，這一點(diǎn)是酶法所不具備的。而CN1585814A所公開(kāi)的方法則主要改變了反應(yīng)的催化劑種類，但仍為堿性催化劑，且沒(méi)有解決設(shè)備腐蝕、皂化帶來(lái)的物料損失。“硅藻土負(fù)載SO₄^2-/TiO₂固體超強(qiáng)酸催化油酸酯化制備甘油二酯的研究”（2013年廣東省食品學(xué)會(huì)年會(huì)論文集）采用硅藻土負(fù)載SO₄^2-/TiO₂固體超強(qiáng)酸催化油酸酯化制備甘油二酯，與均相酸堿催化劑相比，該方法對(duì)設(shè)備腐蝕較小，催化劑易分離，并可重復(fù)使用。但負(fù)載型催化劑活性組分隨著反應(yīng)的進(jìn)行極易流失到產(chǎn)品中，進(jìn)而導(dǎo)致催化劑失去活性，且催化劑制備過(guò)程中需要進(jìn)行大量的水洗去離子操作，易造成水資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，同時(shí)該文章也沒(méi)有給出生成的甘油二酯中1,3-甘油二酯的含量。

發(fā)明內(nèi)容