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2(1.貴州宏福實(shí)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司,貴州福泉55050:2.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)合成【中圖分類(lèi)號】TQ423.22【文獻標識碼】A【文章編號】1003-267(200805-12-02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。素AB9乙二氧化反應溫度反應時(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按料量與理論用量比值℃1753.0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0.100.151853.5的分散性能,提高橡膠制品的內在品質(zhì)和外觀(guān)質(zhì)量。0.20195乙二醇硬脂酸酯的傳統工藝中采用濃硫酸作為催化劑,1.4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導管、溫度計、蒸餾頭和冷凝管的2000mL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)攪拌裝置和升溫裝置,升溫至85℃使反應釜中物料完全溶解,通入N2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、酸酯的合成工藝。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1試驗部分盤(pán),冷卻后得產(chǎn)品,取樣進(jìn)行分析檢測。11試驗原料與儀器硬脂酸(酸值200 mgK0H/g)、乙二醇、氧化鋅均為分析純2結果與討論2.1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:1.2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水研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人的雜質(zhì),反應后催化劑不須與產(chǎn)品轉化率影響關(guān)系不大KK0.00所以于能耗和生產(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aC2D3本。其反應方程式為:CH,(CH)COOH+CH(OH2=CH,(CH即乙二醇的投料量為理論用量的1.3倍,催化劑氧化鋅用量為0.2%,反應溫度為185℃,反應時(shí)間為4小時(shí)。 :6COOC, H,OH+表2L3正交實(shí)驗結果及極差分析1.3實(shí)驗方法號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4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22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貓法對以上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20L(3)正交表對乙二醇硬脂酸酯的合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。正1320【作者簡(jiǎn)介】解田(1963-),高工程師,從事精細化工與磷復肥方面的研究和開(kāi)發(fā)工作。2.2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99.98%,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)絕對00.010.1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)污誠0.010.010.00.02染,解決了催化劑回收困難的問(wèn)題,簡(jiǎn)化了乙二醇硬脂酸酯的平均對0.01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。出的最佳工藝條件下,硬脂酸的轉化率達到99.98%,平行實(shí)驗平均相對誤差僅為0.01%,且最大絕對誤差為0.02。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1.55mgKOH/g經(jīng)橡膠展20012(9:32-36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[2寧正祥.食品防腐荊研究進(jìn)展述評食品與發(fā)工業(yè)1995.6)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1993ZL000可見(jiàn),乙二醇硬脂酸酯合工藝研邵麗文食品防腐劑月酸單甘酯的合成廣州食品工業(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94144-446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]韓國油脂化學(xué)M鄭州河南科學(xué)技術(shù)出版社1995.[6]授杉,彭喜春,彭志英新型食品防腐劑中國食品添加劑2002.():62-65.3結論]Nakayama A.,Sano.Bul1. Japan Sci. Fish].1990,56 ():Il-17.乙二醇硬脂酸酯的合成最佳工藝條件為:乙二醇的投料Sonobe. Nakayama. Shinya. Food Hyg Soc. Japan量為理論用量的1.3倍,催化劑氧化鋅用量為0.2%,反應溫度1923(1)2.(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復配穩定劑優(yōu)化師選實(shí)驗表3水煮花生奶和烤花生奶綜合比較實(shí)驗號aAA口感恒培養結果類(lèi)別12412香氣飽口感放置13天后出現素狀物■色口好有感有加右的油212411香口感較放5天后出現素狀物水花生奶白色帶點(diǎn)灰色花生頭香進(jìn)烤感有明品的好,有水質(zhì)感左右的層法感焙花生奶乳白色黃花生頭香濃體香好,口感亮滑,有點(diǎn)水質(zhì)香氣口感校放0天后出素狀物好有水質(zhì)感有左右的油層312410香氣口感放天后出現狀物好,濃厚感不強:有1.m左右的油4結論41410香氣飽,口感放25后出狀物通過(guò)實(shí)驗研究,得出了蛋白含量大于等于2.9%的高蛋白好,濃厚感不強有1m左右的油層4249香氣滿(mǎn)口感細放8天后出現狀物水煮花生奶的基本生產(chǎn)工藝,確定的料液比為2:25,奶粉含量有79有一定濃厚感第25天有左右的油香氣飽浦口感放2天后出現素狀物為6%,穩定劑選擇酪蛋白酸鈉:卡拉膠:海藻酸鈉:ss1:蔗糖脂潤有一定濃感第25天有mm左右的油層為4:1:2:4:9,用量為0.35%。該方法具有水煮時(shí)間短,只需51248香氣飽口感濃放3天后出現素狀物厚,組織細膩第23天有15mm左右的油層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,二是體系脂肪穩定效【1]陳根洪,程超,汪興單花生奶的研制食品工業(yè)科2046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91-9255℃恒溫下破壞性培養根據生產(chǎn)經(jīng)驗,可以保證產(chǎn)品在8個(gè)[2]周中凱花生奶生產(chǎn)新工藝的研究軟飲料工藝,,3:15-18.月不會(huì )變質(zhì),并且成本低,整個(gè)組織體系穩定效果較好,其原因3]陳復生顧芯花生奶及穩定性的研究食品工業(yè)200028-9可能是A對水煮花生蛋白的穩定效果較好。14]呂莉植物蛋白飲料穩定性的探討江西食品工業(yè)2004,(322-233.4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20728293-97.