一种高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化方法。该方法包括以下步骤：(1)将油脂、游离脂肪酸和固体催化剂混合后，抽真空，搅拌升温得到油脂混合物；将甘油滴加入油脂混合物中，进行回流酯化和酯交换反应；控制回流冷凝器中的冷却水温度，使得酯化生成的水被真空抽走，甘油冷凝回流；将反应产物分层，上层为甘油酯层；(2)将甘油酯层通过第一级分子蒸馏除去未反应的游离脂肪酸和甘油；(3)将去除游离脂肪酸和甘油的甘油酯层进入第二级分子蒸馏，得到蒸馏物和蒸余物；所述蒸馏物为高纯度脂肪酰单甘油酯，蒸余物为甘油二酯或甘油三酯。本发明专利技术缩短工序，节省设备投资，大大提高了产品的一次得率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于食品乳化剂制备领域，具体涉及一种脂肪酰单甘油酯(fatty acid monoacylglycerol)的合成禾口纯化方法。
技术介绍
食品乳化剂是食品行业使用最广泛的表面活性剂，当前世界范围内食品乳化剂的用量超过40万吨，而我国食品乳化剂的用量在3 5万吨左右。脂肪酰单甘油酯(简称单甘酯)是食品乳化剂中最大的一类产品，我国单甘酯产量已经达到2. 5 3万吨，占据食品乳化剂的40 60%左右。市场占有率最高的分子蒸馏单甘酯产品是硬脂酰单甘油酯。现有的工业化生产高纯度分子蒸馏单甘酯的工艺如图1所示(梁振明.分子蒸馏单甘酯生成工艺，现代食品科技，2005，83(1) :97-98，102)。工艺简介如下(1)氢化油和甘油以及碱性催化剂混合后，在220 230°C下氮气保护下和过量甘油解反应，生成单甘酯产品以及副产品甘油二酯以及未反应的氢化油，由于碱的存在会生产少量的聚甘油以及聚甘油酯副产品。(2)反应结束后，静置沉淀，反应液分为两层，极性的甘油层以及非极性的甘油酯层。甘油层作为反应原料返回反应，甘油酯层加酸中和碱性催化剂，通过刮膜蒸发对甘油酯层脱气和脱水。( 通过第一次分子蒸馏除去甘油酯中的游离甘油及少量中和生产的脂肪酸。含有单甘酯的甘油酯层再进行第二次分子蒸馏，蒸出高纯度的分子蒸馏硬脂酸单甘酯。同时得到蒸余副产品甘油二酯、氢化油以及少量的聚甘油酯。蒸余副产品可以返回反应器中循环使用，直到聚甘油酯的含量超过一定的限度。现有的分子蒸馏单甘酯的工艺的主要缺点是(1)甘油解反应一次得到的甘油酯层中的单甘酯含量一般在40 50%，很难突破60%。造成一次产率较低。( 采用碱性催化剂，高温下反应容易使得甘油聚合，形成二聚甚至多聚甘油，生产聚甘油酯副产品。影响产品的组成及后续的分离。(3)由于中和碱性催化生产少量的水，需要刮膜蒸发器进行脱水，增加工艺的复杂性。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术的首要目的在于提供。本专利技术的再一目的在于提供上述方法制备得到的高纯度脂肪酰单甘油酯。本专利技术的目的通过下述技术方案实现，包括以下操作步骤(1)脂肪酰单甘油酯的合成将油脂、游离脂肪酸和固体催化剂混合后，反应体系抽真空至压力400 lOOOOPa，搅拌升温至170 230°C，得到油脂混合物；将甘油采用滴加方式加入油脂混合物中，在真空条件下进行回流酯化和酯交换反应；控制回流冷凝器中的冷却水温度，使得酯化生成的水被真空抽走，甘油冷凝回流；将反应产物分层，上层为甘油酯层；(2)甘油酯层的脱游离脂肪酸和甘油将步骤(1)所得甘油酯层通过第一级分子蒸馏除去未反应的游离脂肪酸和甘油；(3)高纯度脂肪酰单甘油酯的制备将步骤( 所得去除脂肪酸和甘油的甘油酯层进入第二级分子蒸馏，得到蒸馏物和蒸余物；所述蒸馏物为高纯度脂肪酰单甘油酯，蒸余物为甘油二酯和甘油三酯。步骤(1)所述油脂为氢化油、植物油或鱼油；所述游离脂肪酸为硬脂酸、油酸、棕榈酸、亚油酸和亚麻酸等饱和脂肪酸和油酸等不饱和脂肪酸的一种或者其混合物。所述植物油为大豆油、花生油、葵花籽油、棕榈油和菜籽油中的一种或者其混合物。步骤(1)所述分层为离心分层、静置分层或过滤后静置分层；若采用离心分层或静置分层，得到的下层为固体催化剂和甘油层；若采用过滤后静置分层，得到的下层为甘油层。步骤(1)所述游离脂肪酸占油脂和游离脂肪酸总质量的20 100% ；所述油脂和游离脂肪酸中的脂肪酸摩尔数，与甘油的摩尔数之比为1 1 1 3;所述固体催化剂的添加量为油脂和游离脂肪酸总质量的0. 1 0. 5% ；所述将甘油采用滴加方式加入的时间为20 45min ；所述酯化和酯交换反应的温度为170 230°C，反应时间为1 5小时，反应压力为400 10000 ；所述回流冷凝器中的冷却水的温度为30 80°C ；所述静置分层的时间为30 60min ；所述离心分层的离心速度为3000r/min，时间为10 15min。更加优选地，步骤(1)所述游离脂肪酸占油脂和游离脂肪酸总混合物质量的40%; 所述油脂和游离脂肪酸中的脂肪酸摩尔数，与甘油的摩尔数之比为1 1.5;所述固体催化剂的添加量为游离脂肪酸和油脂总质量的0. 2% ；所述将甘油采用滴加方式加入的时间为 30min ；所述酯化和酯交换反应的温度为200°C，反应时间为4小时，反应压力为5000 ；所述回流冷凝器中的冷却水的温度为50°C ；所述静置分层时间为45min ；所述离心分层的离心速度为3000r/min，时间为15min。步骤(2)所述第一级分子蒸馏除去的未反应的游离脂肪酸和甘油分子，可以作为原料返回到步骤(1)的反应中去。步骤(3)所述蒸余物也可以作为反应原料返回到步骤(1)的反应中去。步骤(2)所述第一级分子蒸馏的温度为120 160°C，蒸馏压力为1 20 ；步骤 (3)所述第二级分子蒸馏的温度为180 220°C，蒸馏压力为0. 1 5Pa。更加优选地，步骤( 所述第一级分子蒸馏的温度为150°C，蒸馏压力为5Pa ；步骤 (3)所述第二级分子蒸馏的温度为200°C，蒸馏压力为0. 5Pa。步骤(1)所述固体催化剂为颗粒型S0427Mx0y型固体超强酸催化剂，其颗粒型基础载体是A1203、SiO2或Al2O3-SiA复合氧化物，其活性载体为&02、TiO2、SnO2、ZrO2-TiA复合氧化物、ZrO2-SnO2复合氧化物或TiO2-Sr^2复合氧化物。一种根据上述方法制备得到的高纯度脂肪酰单甘油酯，所述高纯度脂肪酰单甘油酯的纯度> 90%。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1)本专利技术采用固体酸催化甘油和油脂及脂肪酸的混合物进行酯化和酯交换反应；一次反应的初单甘酯的含量可以达到60%以上，相比于传统的碱催化反应而言，大大5提高了产品的一次得率。(2)酯化采用的固体催化剂用量少、催化效率高，是传统碱催化剂用量的20 40% ；反应结束后，固体催化剂可以通过过滤或者离心的方法除去，具有重复利用的潜力。(3)由于无需对除去催化剂的反应液进一步中和处理，使得后续的纯化步骤和传统的碱催化相比，可以省去刮膜脱气的步骤，缩短工序，节省设备投资；同时第一级得到的副产品未反应的脂肪酸和甘油，可以作为原料全部返回到第(1)步的反应中去；而传统的碱催化反应的副产品脂肪酸则无法返回反应。(4)由于采用固体酸催化剂，甘油不会发生催化聚合的副反应，所以没有副产品聚甘油酯产生，从而进一步提高了原料的利用率。附图说明图1为现有工业化分子蒸馏单甘酯的生产工艺图。图2为本专利技术高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化工艺路线图。图3为实施例5所得高纯度脂肪酰单甘酯的气相色谱图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化工艺路线图如图2所示(1)脂肪酰单甘油酯的合成取大豆油60g、豆油脂肪酸40g加入反应釜内，加入 SO42VZrO2-Al2O3固体酸催化剂(制备方法参照公开号为CN02151526. 3，名称为《一种颗粒型固体超强酸催化剂及制备方法》的中国专利)0. 3g，反应釜抽真空到压力为2000Pa，同时不断搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化方法，其特征在于包括以下操作步骤：（１）脂肪酰单甘油酯的合成：将油脂、游离脂肪酸和固体催化剂混合后，反应体系抽真空至压力４００～１００００Ｐａ，搅拌升温至１７０～２３０℃，得到油脂混合物；将甘油采用滴加方式加入油脂混合物中，在真空条件下进行回流酯化和酯交换反应；控制回流冷凝器中的冷却水温度，使得酯化生成的水被真空抽走，甘油冷凝回流；将反应产物分层，上层为甘油酯层；（２）甘油酯层的脱游离脂肪酸和甘油：将步骤（１）所得甘油酯层通过第一级分子蒸馏除去未反应的游离脂肪酸和甘油；（３）高纯度脂肪酰单甘油酯的制备：将步骤（２）所得去除游离脂肪酸和甘油的甘油酯层进入第二级分子蒸馏，得到蒸馏物和蒸余物；所述蒸馏物为高纯度脂肪酰单甘油酯，蒸余物为甘油二酯和甘油三酯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪勇，曹茜，欧仕益，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81