[发明专利]超临界CO2条件下制备单甘酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及单甘酯的制备方法，特别是一种超临界CO₂条件中甘油解植物油、离心分离、分子蒸馏制备单甘酯的方法。

背景技术

单脂肪酸甘油酯（MG）是一种多醇类非离子型表面活性剂。结构式为RCOOCH₂CHOHCH₂OH，R为C₁₁-C₁₇的脂肪烃基。单甘酯有两种构型，即1-MG和2-MG，熔点58-59℃。

单甘酯作为一种重要的食品乳化剂和添加剂，在制药、食品、化妆品等行业有着很广的应用。制药行业中，单甘酯用于药片粘合剂和增透剂，药物缓释剂。食品行业中，单甘酯用于沙司和焙烤食品的乳化稳定剂。

超临界CO₂流体是指处于临界温度与临界压力（称临界点）以上的CO₂，它具有介于气体和液体之间的气液两重性质。超临界CO₂的临界压力7.39MPa，临界温度31.06℃，具有无毒、无害、不燃烧、无污染、容易回收和循环利用等特点，是环境友好型绿色溶剂。

超临界CO₂做为反应介质，由于其高溶解性，大大降低了反应体系的粘度，使反应底物混合更充分，从而提高反应速度。超临界CO₂的这些优良性能使其在食品与发酵行业上的应用具有广阔的发展前景。

目前常用的制备方法以直接酯化法、甘油解法应用广泛。

直接酯化法：利用甘油与脂肪酯在碱催化下（如：NaOH），温度190-240℃，反应时间2-4小时，得到单甘酯含量约为40-50%的混合物。

甘油解法：利用甘油与甘三酯在200-260℃温度下，以碱作催化剂发生酯交换反应，得到单甘酯含量40-50%的混合物。

浙江皇马化工集团有限公司发明专利CN1283608公开了以环氧氯丙烷和脂肪酸为原料，先在碱性催化剂作用下进行开环脱水反应，再加水搅拌进行水解反应，然后在真空条件下脱水后过滤制得脂肪酸单甘酯。

华南理工大学发明专利CN101724508A公开了一种利用双酯循环酯化分子蒸馏单甘酯的方法，其中反应罐中甘油占反应物总质量的25-35％，催化剂占反应物总重量的0.1-1％，剩余为氢化油；保持反应罐温度为180～250℃，真空度为-0.8～-0.95MPa，除第一次投料外，在每次新加的氢化油重量小于由储罐加入到反应罐的双酯的重量，甘油和催化剂的用量重量比例保持不变，分子蒸馏分四级进行。

天津大学发明专利CN101555500公开了一种超临界体系中酶催化制备甘油二酯的方法。将摩尔比为0.2∶1～6∶1 的脂肪酸与甘油或摩尔比为0.5∶1～5∶1的短链醇和油脂，与占反应物总重0.5～10％的固定化脂肪酶酶置于反应釜；加入反应介质，升温至20～90℃，控制反应压力为5～40MPa，使体系处于超临界状态或近临界状态，反应时间2～15小时，过滤后得产物甘油二酯。

东北农业大学发明专利CN101870989A公开了一种超临界状态下酶法制备富含共轭亚油酸甘油酯的方法。1.反应前处理；2.酶促酸解；3.终止反应；4.分离纯化，即得到富含共轭亚油酸的甘油酯。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术所存在的问题，提供的一种在CO₂条件下甘油解植物油、离心分离、分子蒸馏制备单甘酯的方法，该方法利用超临界CO₂作为反应介质，由于其高溶解性，大大降低了反应体系的粘度，使反应底物混合更充分，从而提高反应速度。不但可保证油脂充分得到反应，而且无废酸、废碱水产生，不污染环境，而且在CO₂的保护下，产物色泽变浅，单甘酯的得率有所提高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：超临界CO₂中甘油解植物油制备单甘酯的方法，是将植物油与甘油在超临界CO₂中高温下搅拌反应，产物经离心分离、分子蒸馏、制备出单甘酯，具体步骤如下：

（1）、植物油与甘油在高温、超临界CO₂条件下反应

将植物油与甘油以一定比例放入高压釜中搅拌反应，通入CO₂，压力5MPa-20MPa，油与甘油摩尔比1∶1-100，加水量为甘油重量的1%-8%，温度230℃-280℃，反应时间1-6小时，搅拌速率250-1000转/分钟，使油与甘油进行水解和酯交换反应；

（2）分离