[发明专利]基于部分酰基甘油酯的生物蜡、由其制得的生物蜡烛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种生物蜡(biowax)，其主要成份为部分酰基甘油酯(PAG)，本发明也包含一种由该生物蜡所制成的生物蜡烛，及制造该蜡烛的方法。

背景技术

目前在市场上已发展出许多种类的蜡烛，传统上这些蜡烛是由石蜡和/或天然蜡所制成。这些典型蜡烛按其形状和用途可分为：杯型蜡烛(container candle)、祈祷用蜡烛(votive candle)、柱状蜡烛(pillarcandle)、锥形蜡烛(taper candle)、电子蜡烛(tea-light candle)和旋风式蜡烛(hurricane candle)。

长久以来，由自然界所取得的蜡，如蜂蜡(棕榈酸蜂花酯)和鲸蜡(棕榈酸鲸蜡酯)等，一直是作为制造蜡烛的主要原料蜡。近期，随着石油精炼工业的发展，石油蜡，如石蜡等，逐渐成为制造蜡烛的基本原料。当今，基于石蜡的蜡已成为制造蜡烛的最主要原料，该石蜡是由石油精炼后所留下的残余物制得，制成蜡烛时可完全燃烧，只是在燃烧时，通常会释放出黑烟和产生令人不悦的气味。

棕榈硬脂(palm stearin)是棕榈油精制工业的副产物，每年棕榈硬脂的产量非常庞大，且其价格远比石蜡便宜，目前已有人尝试使用棕榈硬脂作为蜡烛蜡的成分。然而，由于棕榈硬脂的较低熔点性质，使其在蜡烛蜡中的掺合百分比受到限制，且难以控制。虽然棕榈硬脂可被氢化成较高熔点的棕榈硬脂，但由其制得的蜡烛反而变得易脆且缺乏延展性(malleability)。因此，以棕榈硬脂作为蜡烛蜡的应用仍然受到许多限制。

为提供具有更干净燃烧特性的蜡烛，已有许多人对含有低石蜡含量的蜡烛蜡进行广泛的研究，例如美国专利案号6,503,285、6,645,261、6,770,104、6,773,469、6,797,020和6,824,572所揭示的基于三酰基甘油酯的蜡烛蜡，特别是由各种动物和/或植物来源(如植物油源)所衍生的蜡烛蜡。

然而，由基于植物油材料所调配得的蜡烛蜡，经常会产生许多问题。与基于石蜡的蜡烛相比较，用基于植物油的蜡烛有下列许多缺点，例如龟裂、形成气穴(air pocket)，和伴随原始材料的天然产物气味，例如黄豆味。此外，基于黄豆油的蜡也具有下述性能相关的问题：火焰大小、蜡和烛芯的匹配问题、最大燃烧时间、产品颜色整合性和/或产品储存寿命等。因此，为使产品的外观和功能均能符合消费者所要求的质量，就需再开发更新颖的基于植物油的替代蜡。

因此，在开发新一代的蜡烛材料时，该替代的蜡材料除具有干净的燃烧性质外，也希望该蜡烛基质材料具有特定的物理特性：例如容易形成具有令人愉悦的外观和/或触感、以及合适的熔点、硬度和/或延展性等。同时为符合当今环保意识，也希望该类材料为可生物分解和衍生自可再生原料。

另外，近年来许多国家都已相继签署京都协议书，其目的为“稳定大气中温室气体的浓度，以防止人为因素危险的干扰气候系统(anthropogenic)”。为遵守该协议，势必限制石化燃料的使用量；而化石燃料最近也出现来源短缺，油价持续飙涨的现象，这种因素加重了生物燃料(biomass fuel)在再生能源供给链中所扮演的角色，进而促成生物柴油的快速发展。在快速发展的生物柴油(biodiesel)供给链中，副产品甘油的过剩反而变成亟需解决的迫切问题。

发明内容

本发明的一方面是提供一种基于部分酰基甘油酯(PAG)的生物蜡，该基于PAG的生物蜡可由生物柴油供给链中过剩的甘油来制得，其有助于解决甘油过量生产的问题。本发明的具体实施例中，消耗甘油用以制造基于PAG的生物蜡，和使用该生物蜡制成环保蜡烛，这均有助于地球上碳循环系统的正常发展。

本发明的另一方面是用基于PAG的生物蜡制造生物蜡烛。以火焰长度而言，基于PAG的生物蜡烛，其燃烧特性与石蜡制成的商业蜡烛相似，且不会有令人不悦的气味。与石蜡相比，该生物蜡具有较优异的特性，包括低黑烟排放和高的添加剂兼容性，因此基于PAG的生物蜡将可有效地替代石蜡。

本发明的再一方面是提供一种生物蜡烛，其包含生物蜡和烛芯，其中该生物蜡包含部分酰基甘油酯。而且，该蜡烛也由基于PAG的生物蜡制成，该生物蜡可含有石蜡和/或硬脂作为额外的成分。由其制得的蜡烛通常表现出均匀的组成、半透明和细晶粒结晶构造，该蜡烛通常可干净燃烧和释放出极少量的黑烟。由于低黑烟排放性与生物可分解性的组合，再加上是由再生原料所制造的蜡烛，使得本发明蜡烛将成为特别有利于环保的产品。