乙二醇硬脂酸酯的合成新工藝研究

2008年5月廣西輕工業(yè)第5期(總第114期)GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY化工與材料乙二醇硬脂酸酯的合成新工藝研究解田1,段永華(1貴州宏福實(shí)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司,貴州福泉550501:2河南科技大學(xué)化工與制藥學(xué)院,河南洛陽(yáng)471003)【摘要】本研究以硬脂酸和乙二醇為原料,采用金屬氧化物為催化劑制備乙二醇硬脂酸酯的工藝條件用正交實(shí)驗法分析了物物料比、催化劑用量、反應時(shí)間、反應溫度等各影響因素。研究結果表明,使用本工藝制取乙二醇硬脂酸酯在簡(jiǎn)化工藝、避免污染等方面具有明顯優(yōu)勢?！娟P(guān)鍵詞】乙二醇硬脂酸酯;正交實(shí)驗;工藝改進(jìn);催化劑;化學(xué)合威【中圖分類(lèi)號】TQ423.22【文獻標識碼】A【文章編號】1003-2673(2008)05-12-02乙二醇硬脂酸酯具有良好的乳化性能,在工業(yè)上主要用作交試驗因素水平表見(jiàn)表1。潤滑劑橡膠脫模劑等;在食品行業(yè),乙二醇硬脂酸酯被廣泛用表1正交實(shí)驗因素、水平作食品乳化劑,并且具有一定的防腐抗菌、保鮮抗老化等作用氧化飾反應福度反應時(shí)倆在橡膠工業(yè)中還可用作橡膠混煉劑能有效降低橡膠的熔融黏度,改善膠料的流動(dòng)性能提高膠料與炭黑、抗老化劑等配合料的分散性能提高橡膠制品的內在品質(zhì)和外觀(guān)質(zhì)量。乙二醇硬脂酸酯的傳統工藝中采用濃硫酸作為催化劑,14實(shí)驗步驟由于濃硫酸催化易發(fā)生副反應,導致產(chǎn)物中含有一定的醚、硫按正交實(shí)驗表的實(shí)驗順序,在裝有電動(dòng)恒速攪拌裝置、升酸酯、碳化物等副產(chǎn)物給產(chǎn)品的精制帶來(lái)了一定的難度,同溫裝置N2導人管、溫度計蒸餾頭和冷凝管的2000nL反應時(shí)反應設備要求高,工藝復雜,生產(chǎn)成本高。本工藝采用金屬釜中依次加入計量的硬脂酸、乙二醇和氧化鋅打開(kāi)攪拌裝置氧化物作為反應催化劑,開(kāi)發(fā)出一條清潔高效的乙二醇硬脂和升溫裝置,升溫至85℃使反應釜中物料完全溶解,通入N23酸酯的合成工藝氣,繼續升溫至設計反應溫度進(jìn)行反應。蒸餾出過(guò)量的乙二醇、二甘醇和反應生成的水,達到設計反應時(shí)間后,進(jìn)行出料燒盤(pán)冷卻后得產(chǎn)品取樣進(jìn)行分析檢測。1試驗部分11試驗原料與儀器2結果與討論硬脂酸(酸值200 mgKOH/g)、乙二醇、氧化鋅均為分析純21正交試驗結果及分析試劑。正交試驗結果如表2所示:101標口玻璃綜合儀器,HH-1數顯恒溫油浴鍋,高壓氮正交實(shí)驗結果如表2所示。根據極差分析,在實(shí)驗范圍內瓶,電動(dòng)恒速攪拌器。4個(gè)試驗因子對硬脂酸的轉化率影響的主次順序為12試驗原理B>A>D>C,即催化劑氧化鋅的用量最大,反應體系的物料配比本文以硬脂酸和乙二醇為原料氧化鋅為反應的催化劑合和反應時(shí)間的影響次之反應溫度影響最小。因為本文選用硬成乙二醇硬脂酸酯。由于傳統工藝中采用濃硫酸作為反應催化脂酸的轉化率作為正交試驗的考核指標因此由極差分析結果劑使產(chǎn)品純度降低,設備要求高,工藝復雜生產(chǎn)成本較高。本可得:A因子選用3水平;B因子選取3水平D因子選用3水f究采用金屬氧化物氧化鋅作為反應催化劑,提高反應的單一平,由于反應溫度在乙二醇硬脂酸酯的合成過(guò)程中對硬脂酸的性,避免了由副反應所引入的雜質(zhì)反應后催化劑不須與產(chǎn)品轉化率影響關(guān)系不大KyK2=0003,所以出于能耗和生產(chǎn)成分離降低了產(chǎn)品的精制成本同時(shí)降低了反應設備的加工成本方面等因素的考慮C因子選用2水平即為實(shí)驗A3BC2D1,本。其反應方程式為:CH1CH)4COOH+CEH(OH2=CH1CH即乙二醇的投料量為理論用量的13倍催化劑氧化鋅用量為02%,反應溫度為185℃,反應時(shí)間為4小時(shí)。2)h1 COOC, H,OH+H, o表2L3正交實(shí)驗結果及極差分析13實(shí)驗方法根據乙二醇硬脂酸酯合成工藝研究的實(shí)驗室探索試驗結果,發(fā)現物料配比、反應催化劑氧化鋅用量反應時(shí)間和反應溫度對合成工藝過(guò)程的影響較大。本研究采用定量的硬脂酸中加事421人乙二醇的方法來(lái)改變反應系統中的物料配比,采用正交試驗法對以上4個(gè)參數對硬脂酸轉化率的影響關(guān)系進(jìn)行研究。選用中國煤化工L③3)交表對乙二醇硬脂酸酯的合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。正CNMHG【作者簡(jiǎn)介】解田(1963-),男高媛工程師,從事精細化工與碎復肥方面的研究和開(kāi)發(fā)工作。22平行驗證實(shí)驗為185℃,反應時(shí)間為4個(gè)小時(shí)。在此工藝條件下硬脂酸的轉在乙二醇硬脂酸酯合成工藝研究的基礎上,對優(yōu)化出的最化率達到9998%,所得產(chǎn)品性能優(yōu)越。佳工藝條件進(jìn)行平行驗證試驗。實(shí)驗控制指標為乙二醇的投料由于乙二醇硬脂酸酯合成過(guò)程中選用氧化鋅作為合成反量為理論用量的13倍催化劑氧化鋅用量為02%,反應溫度應的催化劑,提高了生產(chǎn)原料的轉化率和原料的利用率降低為185℃,反應時(shí)間為4小時(shí)。實(shí)驗結果如表3所示。了乙二醇硬脂酸酯的生產(chǎn)成本。表3平行實(shí)驗表金屬氧化物作為酯化催化劑,催化活性高,反應結束后以脂肪酸鹽形式進(jìn)入產(chǎn)品,實(shí)際應用表明:金屬氧化物不影響產(chǎn)品綜合性能,避免了傳統工藝中濃硫酸催化劑帶來(lái)的工業(yè)污染,解決了催化劑回收困難的問(wèn)題,簡(jiǎn)化了乙二醉硬脂酸酯的合成工藝路線(xiàn),降低了對生產(chǎn)設備的要求,具有很高的應用和由表3可以看出在乙二醇硬脂酸酯的合成工藝研究?jì)?yōu)化推廣價(jià)值。的最佳工藝條件下,硬脂酸的轉化率達到9998%,平行實(shí)驗平均相對誤差僅為001%,且最大絕對誤差為002。反應過(guò)程參考文獻中所用金屬氧化物催化劑不須分離最終以脂肪酸鹽形式進(jìn)入*朝暉乳化劑硬脂酸單甘酯的特性、制備和應用精細石油化工進(jìn)產(chǎn)品中所得產(chǎn)品為乳白色蠟狀酸值為15mgK0Hg,經(jīng)橡膠展20012()32-36加工行業(yè)使用,分散性能優(yōu)異。用同樣的方法我們也用其它多閃2寧正科.食品防腐荊研究進(jìn)展邇評食品與發(fā)罅工業(yè),19956)元醇與脂肪酸為原料合成了相應的脂肪酸酯,以此為基礎申報72-75.的國家發(fā)明專(zhuān)利《多元醇脂肪酸酯的生產(chǎn)方法》已獲授權3張萬(wàn)福食品乳化劑M北京:中國輕工業(yè)出版社199(ZL200500205由此可見(jiàn)乙二醇硬脂酸酯合成工藝研事麗文食品防腐劑月桂酸單甘酯的合威團廣州食品工業(yè)科技究?jì)?yōu)化出的最佳工藝條件非常穩定,所得產(chǎn)品性能優(yōu)越,工藝19941)44-46路線(xiàn)簡(jiǎn)單可行,設備要求低,具有很高的推廣價(jià)值和應用前景5韓國麒油脂化學(xué)]鄭州河南科學(xué)技水出版社1995間6]段杉彭喜春彭志英新型食品防腐劑中國食品添加劑2002,4)62-65.3結論[7 Nakayama A, Sano S, Bull. Japan Sci. Fish.1990.56(9): 1-17.二醇硬脂酸酯的合成最佳工藝條件為:乙二醇的投料8 Sonobe ], Nakayama A Shinya R!. Food Hyg Soc.Jpan量為理論用量的13倍,催化劑氧化鋅用量為02%,反應溫度1992.3(1)25(上接第3頁(yè)見(jiàn)表2。后與市售的焙烤花生奶進(jìn)行外觀(guān)和口感的比較,見(jiàn)表3表2復配穗定劑優(yōu)化篩選實(shí)驗表3水煮花生奶和焙烤花生奶綜合比較昏氣憾滿(mǎn)口感校放置3天后出現素狀物好,荊有感}和7mm左右的油層香氣滿(mǎn)口感較放5天后出現素狀物水花奶乳點(diǎn)色帶點(diǎn)英高頭于燃:c感有明顯法比好,有水質(zhì)形和9m左右的溶層燃花藥乳色市1生頭整體好感角,有點(diǎn)水s33 I Ii 4ll香氣滿(mǎn)口感校放天后出現解狀德好,有水質(zhì)感有09mm左右的油層413;l;2410香氣口酸較放2天后出現狀物好,濃厚感不強:有13m左右的油4結論5:4ltls鼎h10氣口感校放5天后出現都機物通過(guò)實(shí)驗研究,得出了蛋白含量大于等于29%的高蛋白6l249修高口感放8天后出狀物水煮花生奶的基本生產(chǎn)工藝確定的料液比為2:25奶粉含量瓢有一定濃厚感第天有14左右的油星7:5ll副9香氣飽滿(mǎn)口感圓放2天后出現絮狀物,為6%,穩定劑選擇酪蛋白酸鈉:卡拉膠海藻酸鈉:sl:糖脂禍有一定濃厚感,第天有如m左右的油層為4:1:2:4:9,用量為035%。該方法具有水煮時(shí)間短,只需香氣飽口感濃放置3天后出現素狀物厚細織細膩!第2天有5mm左右的油要30min即可進(jìn)行加工生產(chǎn),穩定效果好55℃恒溫下破壞性培養28天不變質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)最終所得花生奶香氣飽滿(mǎn),口感好。從培養的結果來(lái)看隨著(zhù)A1、A3添加量的增大花生奶組織的穩定性會(huì )不同程度的變化雖然絮狀物即蛋白變性時(shí)間會(huì )參考文獻推遲但是有兩個(gè)弊端,一是成本會(huì )增加,二是體系脂眆穩定效]陳根洪,程超,汪興平.花生奶的研制叨食品工業(yè)科技20046果就差很多,通過(guò)分析來(lái)看第6組的結果比較滿(mǎn)意,因為在91-923下壞性培,根據生產(chǎn)經(jīng)驗可以保證產(chǎn)品在8個(gè)周山中國煤化工x10681:16系穩定效果較好可能是A1對水煮花生蛋白的穩定效果較好。CNMHG品工業(yè)2004)22-234綜合比較5]王靈昭杜云建徐俊姜汁花生奶復合飲料的研究U食品研究與開(kāi)采用第6組的穩定劑配方加工高蛋白花生奶,均質(zhì)滅菌2012802939