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2(1.贵州宏福实业开发有限公司,贵州福泉55050:2.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、反应温度等各影响因素。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;化学合成【中图分类号】TQ423.22【文献标识码】A【文章编号】1003-267(200805-12-02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。素AB9乙二氧化反应温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按料量与理论用量比值℃1753.0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0.100.151853.5的分散性能,提高橡胶制品的内在品质和外观质量。0.20195乙二醇硬脂酸酯的传统工艺中采用浓硫酸作为催化剂,1.4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导管、温度计、蒸馏头和冷凝管的2000mL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和升温装置,升温至85℃使反应釜中物料完全溶解,通入N2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、酸酯的合成工艺。二甘醇和反应生成的水,达到设计反应时间后,进行出料,烧1试验部分盘,冷却后得产品,取样进行分析检测。11试验原料与仪器硬脂酸(酸值200 mgK0H/g)、乙二醇、氧化锌均为分析纯2结果与讨论2.1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:1.2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水研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人的杂质,反应后催化剂不须与产品转化率影响关系不大KK0.00所以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aC2D3本。其反应方程式为:CH,(CH)COOH+CH(OH2=CH,(CH即乙二醇的投料量为理论用量的1.3倍,催化剂氧化锌用量为0.2%,反应温度为185℃,反应时间为4小时。 :6COOC, H,OH+表2L3正交实验结果及极差分析1.3实验方法号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4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22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猫法对以上4个参数对硬脂酸转化率的影响关系进行研究。选用20L(3)正交表对乙二醇硬脂酸酯的合成工艺条件进行优化。正1320【作者简介】解田(1963-),高工程师,从事精细化工与磷复肥方面的研究和开发工作。2.2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99.98%,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绝对00.010.1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诚0.010.010.00.02染,解决了催化剂回收困难的问题,简化了乙二醇硬脂酸酯的平均对0.01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。出的最佳工艺条件下,硬脂酸的转化率达到99.98%,平行实验平均相对误差仅为0.01%,且最大绝对误差为0.02。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1.55mgKOH/g经橡胶展20012(9:32-36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[2宁正祥.食品防腐荆研究进展述评食品与发工业1995.6)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1993ZL000可见,乙二醇硬脂酸酯合工艺研邵丽文食品防腐剂月酸单甘酯的合成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94144-446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]韩国油脂化学M郑州河南科学技术出版社1995.[6]授杉,彭喜春,彭志英新型食品防腐剂中国食品添加剂2002.():62-65.3结论]Nakayama A.,Sano.Bul1. Japan Sci. Fish].1990,56 ():Il-17.乙二醇硬脂酸酯的合成最佳工艺条件为:乙二醇的投料Sonobe. Nakayama. Shinya. Food Hyg Soc. Japan量为理论用量的1.3倍,催化剂氧化锌用量为0.2%,反应温度1923(1)2.(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复配稳定剂优化师选实验表3水煮花生奶和烤花生奶综合比较实验号aAA口感恒培养结果类别12412香气饱口感放置13天后出现素状物■色口好有感有加右的油212411香口感较放5天后出现素状物水花生奶白色带点灰色花生头香进烤感有明品的好,有水质感左右的层法感焙花生奶乳白色黄花生头香浓体香好,口感亮滑,有点水质香气口感校放0天后出素状物好有水质感有左右的油层312410香气口感放天后出现状物好,浓厚感不强:有1.m左右的油4结论41410香气饱,口感放25后出状物通过实验研究,得出了蛋白含量大于等于2.9%的高蛋白好,浓厚感不强有1m左右的油层4249香气满口感细放8天后出现状物水煮花生奶的基本生产工艺,确定的料液比为2:25,奶粉含量有79有一定浓厚感第25天有左右的油香气饱浦口感放2天后出现素状物为6%,稳定剂选择酪蛋白酸钠:卡拉胶:海藻酸钠:ss1:蔗糖脂润有一定浓感第25天有mm左右的油层为4:1:2:4:9,用量为0.35%。该方法具有水煮时间短,只需51248香气饱口感浓放3天后出现素状物厚,组织细腻第23天有15mm左右的油层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,二是体系脂肪稳定效【1]陈根洪,程超,汪兴单花生奶的研制食品工业科2046果就差很多,通过分析来看,第6组的结果比较满意,因为在91-9255℃恒温下破坏性培养根据生产经验,可以保证产品在8个[2]周中凯花生奶生产新工艺的研究软饮料工艺,,3:15-18.月不会变质,并且成本低,整个组织体系稳定效果较好,其原因3]陈复生顾芯花生奶及稳定性的研究食品工业200028-9可能是A对水煮花生蛋白的稳定效果较好。14]吕莉植物蛋白饮料稳定性的探讨江西食品工业2004,(322-233.4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20728293-97.