乙二醇硬脂酸酯的合成新工艺研究

2008年5月广西轻工业第5期(总第114期)GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY化工与材料乙二醇硬脂酸酯的合成新工艺研究解田1,段永华(1贵州宏福实业开发有限公司,贵州福泉550501:2河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳471003)【摘要】本研究以硬脂酸和乙二醇为原料,采用金属氧化物为催化剂制备乙二醇硬脂酸酯的工艺条件用正交实验法分析了物物料比、催化剂用量、反应时间、反应溫度等各影响因素。研究结果表明,使用本工艺制取乙二醇硬脂酸酯在简化工艺、避免污染等方面具有明显优势。【关键词】乙二醇硬脂酸酯;正交实验;工艺改进;催化剂;化学合威【中图分类号】TQ423.22【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(2008)05-12-02乙二醇硬脂酸酯具有良好的乳化性能,在工业上主要用作交试验因素水平表见表1。润滑剂橡胶脱模剂等;在食品行业,乙二醇硬脂酸酯被广泛用表1正交实验因素、水平作食品乳化剂,并且具有一定的防腐抗菌、保鲜抗老化等作用氧化饰反应福度反应时俩在橡胶工业中还可用作橡胶混炼剂能有效降低橡胶的熔融黏度,改善胶料的流动性能提高胶料与炭黑、抗老化剂等配合料的分散性能提高橡胶制品的内在品质和外观质量。乙二醇硬脂酸酯的传统工艺中采用浓硫酸作为催化剂,14实验步骤由于浓硫酸催化易发生副反应,导致产物中含有一定的醚、硫按正交实验表的实验顺序,在装有电动恒速搅拌装置、升酸酯、碳化物等副产物给产品的精制带来了一定的难度,同温装置N2导人管、温度计蒸馏头和冷凝管的2000nL反应时反应设备要求高,工艺复杂,生产成本高。本工艺采用金属釜中依次加入计量的硬脂酸、乙二醇和氧化锌打开搅拌装置氧化物作为反应催化剂,开发出一条清洁高效的乙二醇硬脂和升温装置,升温至85℃使反应釜中物料完全溶解,通入N23酸酯的合成工艺气,继续升温至设计反应温度进行反应。蒸馏出过量的乙二醇、二甘醇和反应生成的水,达到设计反应时间后,进行出料烧盘冷却后得产品取样进行分析检测。1试验部分11试验原料与仪器2结果与讨论硬脂酸(酸值200 mgKOH/g)、乙二醇、氧化锌均为分析纯21正交试验结果及分析试剂。正交试验结果如表2所示:101标口玻璃综合仪器,HH-1数显恒温油浴锅,高压氮正交实验结果如表2所示。根据极差分析,在实验范围内瓶,电动恒速搅拌器。4个试验因子对硬脂酸的转化率影响的主次顺序为12试验原理B>A>D>C,即催化剂氧化锌的用量最大,反应体系的物料配比本文以硬脂酸和乙二醇为原料氧化锌为反应的催化剂合和反应时间的影响次之反应温度影响最小。因为本文选用硬成乙二醇硬脂酸酯。由于传统工艺中采用浓硫酸作为反应催化脂酸的转化率作为正交试验的考核指标因此由极差分析结果剂使产品纯度降低,设备要求高,工艺复杂生产成本较高。本可得:A因子选用3水平;B因子选取3水平D因子选用3水f究采用金属氧化物氧化锌作为反应催化剂,提高反应的单一平,由于反应温度在乙二醇硬脂酸酯的合成过程中对硬脂酸的性,避免了由副反应所引入的杂质反应后催化剂不须与产品转化率影响关系不大KyK2=0003,所以出于能耗和生产成分离降低了产品的精制成本同时降低了反应设备的加工成本方面等因素的考虑C因子选用2水平即为实验A3BC2D1,本。其反应方程式为:CH1CH)4COOH+CEH(OH2=CH1CH即乙二醇的投料量为理论用量的13倍催化剂氧化锌用量为02%,反应温度为185℃,反应时间为4小时。2)h1 COOC, H,OH+H, o表2L3正交实验结果及极差分析13实验方法根据乙二醇硬脂酸酯合成工艺研究的实验室探索试验结果,发现物料配比、反应催化剂氧化锌用量反应时间和反应温度对合成工艺过程的影响较大。本研究采用定量的硬脂酸中加事421人乙二醇的方法来改变反应系统中的物料配比,采用正交试验法对以上4个参数对硬脂酸转化率的影响关系进行研究。选用中国煤化工L③3)交表对乙二醇硬脂酸酯的合成工艺条件进行优化。正CNMHG【作者简介】解田(1963-),男高媛工程师,从事精细化工与碎复肥方面的研究和开发工作。22平行验证实验为185℃,反应时间为4个小时。在此工艺条件下硬脂酸的转在乙二醇硬脂酸酯合成工艺研究的基础上,对优化出的最化率达到9998%,所得产品性能优越。佳工艺条件进行平行验证试验。实验控制指标为乙二醇的投料由于乙二醇硬脂酸酯合成过程中选用氧化锌作为合成反量为理论用量的13倍催化剂氧化锌用量为02%,反应温度应的催化剂,提高了生产原料的转化率和原料的利用率降低为185℃,反应时间为4小时。实验结果如表3所示。了乙二醇硬脂酸酯的生产成本。表3平行实验表金属氧化物作为酯化催化剂,催化活性高,反应结束后以脂肪酸盐形式进入产品,实际应用表明:金属氧化物不影响产品综合性能,避免了传统工艺中浓硫酸催化剂带来的工业污染,解决了催化剂回收困难的问题,简化了乙二醉硬脂酸酯的合成工艺路线,降低了对生产设备的要求,具有很高的应用和由表3可以看出在乙二醇硬脂酸酯的合成工艺研究优化推广价值。的最佳工艺条件下,硬脂酸的转化率达到9998%,平行实验平均相对误差仅为001%,且最大绝对误差为002。反应过程参考文献中所用金属氧化物催化剂不须分离最终以脂肪酸盐形式进入*朝晖乳化剂硬脂酸单甘酯的特性、制备和应用精细石油化工进产品中所得产品为乳白色蜡状酸值为15mgK0Hg,经橡胶展20012()32-36加工行业使用,分散性能优异。用同样的方法我们也用其它多闪2宁正科.食品防腐荆研究进展迩评食品与发罅工业,19956)元醇与脂肪酸为原料合成了相应的脂肪酸酯,以此为基础申报72-75.的国家发明专利《多元醇脂肪酸酯的生产方法》已获授权3张万福食品乳化剂M北京:中国轻工业出版社199(ZL200500205由此可见乙二醇硬脂酸酯合成工艺研事丽文食品防腐剂月桂酸单甘酯的合威团广州食品工业科技究优化出的最佳工艺条件非常稳定,所得产品性能优越,工艺19941)44-46路线简单可行,设备要求低,具有很高的推广价值和应用前景5韩国麒油脂化学]郑州河南科学技水出版社1995间6]段杉彭喜春彭志英新型食品防腐剂中国食品添加剂2002,4)62-65.3结论[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艺条件为:乙二醇的投料8 Sonobe ], Nakayama A Shinya R!. Food Hyg Soc.Jpan量为理论用量的13倍,催化剂氧化锌用量为02%,反应温度1992.3(1)25(上接第3页见表2。后与市售的焙烤花生奶进行外观和口感的比较,见表3表2复配穗定剂优化筛选实验表3水煮花生奶和焙烤花生奶综合比较昏气憾满口感校放置3天后出现素状物好,荆有感}和7mm左右的油层香气满口感较放5天后出现素状物水花奶乳点色带点英高头于燃:c感有明显法比好,有水质形和9m左右的溶层燃花药乳色市1生头整体好感角,有点水s33 I Ii 4ll香气满口感校放天后出现解状德好,有水质感有09mm左右的油层413;l;2410香气口酸较放2天后出现状物好,浓厚感不强:有13m左右的油4结论5:4ltls鼎h10气口感校放5天后出现都机物通过实验研究,得出了蛋白含量大于等于29%的高蛋白6l249修高口感放8天后出状物水煮花生奶的基本生产工艺确定的料液比为2:25奶粉含量瓢有一定浓厚感第天有14左右的油星7:5ll副9香气饱满口感圆放2天后出现絮状物,为6%,稳定剂选择酪蛋白酸钠:卡拉胶海藻酸钠:sl:糖脂祸有一定浓厚感,第天有如m左右的油层为4:1:2:4:9,用量为035%。该方法具有水煮时间短,只需香气饱口感浓放置3天后出现素状物厚细织细腻!第2天有5mm左右的油要30min即可进行加工生产,稳定效果好55℃恒温下破坏性培养28天不变质的优点最终所得花生奶香气饱满,口感好。从培养的结果来看随着A1、A3添加量的增大花生奶组织的稳定性会不同程度的变化虽然絮状物即蛋白变性时间会参考文献推迟但是有两个弊端,一是成本会增加,二是体系脂眆稳定效]陈根洪,程超,汪兴平.花生奶的研制叨食品工业科技20046果就差很多,通过分析来看第6组的结果比较满意,因为在91-923下坏性培,根据生产经验可以保证产品在8个周山中国煤化工x10681:16系稳定效果较好可能是A1对水煮花生蛋白的稳定效果较好。CNMHG品工业2004)22-234综合比较5]王灵昭杜云建徐俊姜汁花生奶复合饮料的研究U食品研究与开采用第6组的稳定剂配方加工高蛋白花生奶,均质灭菌2012802939