[发明专利]一种由生物柴油和蔗糖直接合成蔗糖脂肪酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及蔗糖脂肪酸酯的合成领域，尤其涉及以生物柴油作为原料合成蔗 糖脂肪酸酯的方法。

背景技术

蔗糖酯作为一种新型的非离子表面活性剂，对人体无毒，无害，可被人体降 解吸收，具有良好的乳化，分散，增溶，渗透，起泡，黏度调节，防止老化，抗 菌等性能，被广泛应用于食品，医药，化工，化妆品，洗涤剂，纺织及农牧等行 业。已相继被日本、美国、中国等国家和联合国粮农组织，世界卫生组织，欧盟 等批准作为食品添加剂，助溶剂等使用，具有巨大的市场需求量和广泛的应用前 景。传统的蔗糖酯生产工艺主要有酰氯法，直接脱水法和酯交换法，酯交换法按 照工艺条件又可分为溶剂法，无溶剂法和微生物法，这些方法有的使用了有毒溶 剂，有的反应条件比较苛刻，反应温度高，时间长，成本高，反应体系不稳定， 产品质量得不到保证。目前的生产方法以酯交换法为主，其中又以无溶剂法在经 济成本和可操作性上更具有发展前景。

生物柴油和蔗糖都是我国丰富的可再生资源，其中，生物柴油作为生物质能 源研究的重点之一，在化石资源匮乏的当代备受关注，生物柴油精细化学品的研 究也具有重要的现实意义和市场前景。而蔗糖作为我国丰富的可再生资源，具有 来源广泛，价格低廉的优点。生物柴油分子链末端含有一个酯基，可以与蔗糖的 三个伯醇羟基以及五个仲醇羟基发生酯交换反应，生成既有亲油端的脂肪链又有 亲水端的醇羟基的蔗糖脂肪酸酯。但由于蔗糖和生物柴油均属于大分子，空间位 阻比较大，发生酯交换反应的条件较苛刻，高温的反应条件又易使得蔗糖焦化， 影响产率和产品质量，因此选择合适的工艺条件以及改进产品纯化技术具有重要 的研究意义。

无溶剂法合成蔗糖酯的研究在国内外已广泛开展，孙庶东在《蔗糖酯的无溶 剂法合成研究》中指出，棉籽油与乙醇先在碱性催化剂作用下反应制备棉籽油乙 酯，再用蔗糖和棉籽油乙酯为原料，在熔融状态下，蔗糖∶脂肪酸乙酯＝1∶0.8， 皂用量15％，催化剂用量：2％，反应温度135℃，反应时间3h，控制反应压力 ≤666Pa，合成蔗糖酯。粗产品先用乙醇和氯化钠的水溶液萃取，然后加入醋酸 调节pH值，重复操作多次后，用乙酸，氯化钠水溶液洗涤，减压抽滤后，得精 制产品，产品得率80％。胡建华在蔗糖酯的无溶剂法合成研究-以油脂为原料的 蔗糖酯的合成中指出，以蔗糖，硬脂酸甲酯为原料，蔗糖∶硬脂酸甲酯＝1∶2， 皂用量15％，催化剂用量3％，反应3.5h，控制真空度13kPa～0.667kPa，合成 蔗糖酯。粗产品通过中和，盐析，水洗，干燥，最后采取乙醚浸泡24h，得精制 产品，产品得率82％。但包括上述两个方法在内的绝大多数的无溶剂法合成蔗糖 脂肪酸酯的方法都有以下的不足之处：

1.均在真空条件下反应，反应条件苛刻，工业可行性不大，且在实际生产 中，真空且高温下体系不稳定，易产生发泡现象，使得硬脂酸钾量有所损失，蔗 糖易焦化，产品颜色较深，后处理困难，增加了生产成本。

2.产品后处理工艺复杂，催化剂无法回收，工业生产成本较高，且溶剂用 量较大，环境污染严重，工业可行性不高。

3.反应中产生的甲醇，在真空条件下难以回收，毒性较大，环境污染严重。

发明内容

为了解决现有技术存在的需真空、高温下反应，催化剂无法回收利用等缺点， 本发明提供了一种由生物柴油和蔗糖直接合成蔗糖脂肪酸酯的方法，常压、较低 温度下反应，催化剂可回收反复使用。

本发明的技术方案为：一种由生物柴油和蔗糖直接合成蔗糖脂肪酸酯的方 法，N₂保护、1大气压下采用无溶剂法合成蔗糖脂肪酸酯，具体步骤为：

第一步，负载型固体碱催化剂的制备：按催化剂与载体的摩尔比为1∶4～ 25的比例，分别称取催化剂与载体，采用等体积浸渍法浸渍，过滤，滤饼干燥 后煅烧得到负载型固体碱催化剂；此处所述的等体积浸渍法就是指的浸渍时所用 的催化剂溶液的体积和载体的体积相等。

所述的载体为活性炭、金属氧化物、分子筛中的任意一种。其中金属氧化物 为Al₂0₃，MgO中的任意一种，所述的分子筛为NaY型分子筛，NaX型分子筛 中的任意一种。

所述的催化剂为碳酸盐、碱、碱土金属氧化物、氟化物中的任意一种。其中， 碳酸盐为碳酸钾、碳酸钠中的任意一种，碱为KOH、NaOH中的任意一种，碱 土金属氧化物为氧化钙，氟化物为氟化钾。