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(yàn)法分析了物物料比、催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等各影響因素。研究結(jié)果表明,使用本工藝制取乙二醇硬脂酸酯在簡化工藝、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(yàn);工藝改進(jìn);催化劑;化學(xué)合成【中圖分類號】TQ423.22【文獻(xiàn)標(biāo)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(yàn)因素水平表見表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(yàn)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(yīng)溫度反應(yīng)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(nèi)在品質(zhì)和外觀質(zhì)量。0.20195乙二醇硬脂酸酯的傳統(tǒng)工藝中采用濃硫酸作為催化劑,1.4實(shí)驗(yàn)步驟由于濃硫酸催化易發(fā)生副反應(yīng),導(dǎo)致產(chǎn)物中含有一定的醚、硫按正交實(shí)驗(yàn)表的實(shí)驗(yàn)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)品的精制帶來了一定的難度同溫裝置、N2導(dǎo)管、溫度計(jì)、蒸餾頭和冷凝管的2000mL反應(yīng)時(shí)反應(yīng)設(shè)備要求高,工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本高。本工藝采用金屬釜中依次加入計(jì)量的硬脂酸、乙二醇和氧化鋅打開攪拌裝置和升溫裝置,升溫至85℃使反應(yīng)釜中物料完全溶解,通入N2氧化物作為反應(yīng)催化劑,開發(fā)出一條清潔高效的乙二醇硬脂氣,繼續(xù)升溫至設(shè)計(jì)反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)。蒸餾出過量的乙二醇、酸酯的合成工藝。二甘醇和反應(yīng)生成的水,達(dá)到設(shè)計(jì)反應(yīng)時(shí)間后,進(jìn)行出料,燒1試驗(yàn)部分盤,冷卻后得產(chǎn)品,取樣進(jìn)行分析檢測。11試驗(yàn)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(jié)果與討論2.1正交試驗(yàn)結(jié)果及分析試劑。正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示:101標(biāo)口玻璃綜合儀器,HH-1數(shù)顯恒溫油浴鍋,高壓氮正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。根據(jù)極差分析,在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)瓶,電動(dòng)恒速攪拌器。4個(gè)試驗(yàn)因子對硬脂酸的轉(zhuǎn)化率影響的主次順序?yàn)?1.2試驗(yàn)原理B>A>D>C,即催化劑氧化鋅的用量最大,反應(yīng)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(yīng)的催化劑合和反應(yīng)時(shí)間的影響次之,反應(yīng)溫度影響最小。因?yàn)楸疚倪x用硬成乙二醇硬脂酸酯。由于傳統(tǒng)工藝中采用濃硫酸作為反應(yīng)催化脂酸的轉(zhuǎn)化率作為正交試驗(yàn)的考核指標(biāo),因此由極差分析結(jié)果劑,使產(chǎn)品純度降低,設(shè)備要求高,工藝復(fù)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(yīng)催化劑,提高反應(yīng)的單一平,由于反應(yīng)溫度在乙二醇硬脂酸酯的合成過程中對硬脂酸的性,避免了由副反應(yīng)所引人的雜質(zhì),反應(yīng)后催化劑不須與產(chǎn)品轉(zhuǎn)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(yīng)設(shè)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(yàn)aC2D3本。其反應(yīng)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(yīng)溫度為185℃,反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)。 :6COOC, H,OH+表2L3正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析1.3實(shí)驗(yàn)方法號根據(jù)乙二醇硬脂酸酯合成工藝研究的實(shí)驗(yàn)室探索試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)物料配比、反應(yīng)催化劑氧化鋅用量、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫4度對合成工藝過程的影響較大。本研究采用定量的硬脂酸中加22人乙二醇的方法來改變反應(yīng)系統(tǒng)中的物料配比采用正交試驗(yàn)貓法對以上4個(gè)參數(shù)對硬脂酸轉(zhuǎn)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【作者簡介】解田(1963-),高工程師,從事精細(xì)化工與磷復(fù)肥方面的研究和開發(fā)工作。2.2平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為185℃,反應(yīng)時(shí)間為4個(gè)小時(shí)。在此工藝條件下硬脂酸的轉(zhuǎn)在乙二醇硬脂酸酯合成工藝研究的基礎(chǔ)上對優(yōu)化出的最化率達(dá)到99.98%,所得產(chǎn)品性能優(yōu)越。佳工藝條件進(jìn)行平行驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)控制指標(biāo)為乙二醇的投料由于乙二醇硬脂酸酯合成過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(yīng)溫度應(yīng)的催化劑,提高了生產(chǎn)原料的轉(zhuǎn)化率和原料的利用率,降低為185℃,反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yàn)表金屬氧化物作為酯化催化劑,催化活性高,反應(yīng)結(jié)束后以脂肪酸鹽形式進(jìn)入產(chǎn)品,實(shí)際應(yīng)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(tǒng)工藝中濃硫酸催化劑帶來的工業(yè)污誠0.010.010.00.02染,解決了催化劑回收困難的問題,簡化了乙二醇硬脂酸酯的平均對0.01合成工藝路線,降低了對生產(chǎn)設(shè)備的要求,具有很高的應(yīng)用和由表3可以看出在乙二醇硬脂酸酯的合成工藝研究優(yōu)化推廣價(jià)值。出的最佳工藝條件下,硬脂酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.98%,平行實(shí)驗(yàn)平均相對誤差僅為0.01%,且最大絕對誤差為0.02。反應(yīng)過程參考文獻(xiàn)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(yīng)用精細(xì)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)明專利《多元醇脂肪酸酯的生產(chǎn)方法》已獲授權(quán)【3張萬福食品乳化劑M北京中國輕工業(yè)出版社1993ZL000可見,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)科技究優(yōu)化出的最佳工藝條件非常穩(wěn)定,所得產(chǎn)品性能優(yōu)越,工藝94144-446路線簡單可行設(shè)備要求低,具有很高的推廣價(jià)值和應(yīng)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(jié)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(yīng)溫度1923(1)2.(上接第3頁)見表2。后與市售的焙烤花生奶進(jìn)行外觀和口感的比較,見表3表2復(fù)配穩(wěn)定劑優(yōu)化師選實(shí)驗(yàn)表3水煮花生奶和烤花生奶綜合比較實(shí)驗(yàn)號aAA口感恒培養(yǎng)結(jié)果類別12412香氣飽口感放置13天后出現(xiàn)素狀物■色口好有感有加右的油212411香口感較放5天后出現(xiàn)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(xiàn)狀物好,濃厚感不強(qiáng):有1.m左右的油4結(jié)論41410香氣飽,口感放25后出狀物通過實(shí)驗(yàn)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(qiáng)有1m左右的油層4249香氣滿口感細(xì)放8天后出現(xiàn)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(xiàn)素狀物為6%,穩(wěn)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(xiàn)素狀物厚,組織細(xì)膩第23天有15mm左右的油層30min即可進(jìn)行加工生產(chǎn),穩(wěn)定效果好,55℃恒溫下破壞性培養(yǎng),28天不變質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),最終所得花生奶香氣飽滿,口感好。從培養(yǎng)的結(jié)果來看,隨著A1、A3添加量的增大,花生奶組織的穩(wěn)定性會不同程度的變化,雖然絮狀物即蛋白變性時(shí)間會參考文獻(xiàn)推遲,但是有兩個(gè)弊端,一是成本會增加,二是體系脂肪穩(wěn)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,通過分析來看,第6組的結(jié)果比較滿意,因?yàn)樵?1-9255℃恒溫下破壞性培養(yǎng)根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),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.月不會變質(zhì),并且成本低,整個(gè)組織體系穩(wěn)定效果較好,其原因3]陳復(fù)生顧芯花生奶及穩(wěn)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(wěn)定效果較好。14]呂莉植物蛋白飲料穩(wěn)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(fù)合飲料的研究食品研究與開采用第6組的穩(wěn)定劑配方,加工高蛋白花生奶,均質(zhì)滅菌20728293-97.