[发明专利]一种高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化方法

说明书

技术领域

本发明属于食品乳化剂制备领域，具体涉及一种高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化方法。

背景技术

食品乳化剂是食品行业使用最广泛的表面活性剂，当前世界范围内食品乳化剂的用量超过40万吨，而我国食品乳化剂的用量在10万吨左右。脂肪酰单甘油酯（简称单甘酯）是食品乳化剂中最大的一类产品，我国单甘酯产量已经达到4～6万吨，占据食品乳化剂的40～60%左右。市场占有率最高的分子蒸馏单甘酯产品是硬脂酰单甘油酯。

现有的工业化生产高纯度分子蒸馏单甘酯的工艺如图1所示（梁振明.分子蒸馏单甘酯生成工艺，现代食品科技，2005，83（1）：97-98,102）。工艺简介如下：（1）氢化油和甘油以及碱性催化剂（一般是氢氧化钠、氢氧化钾或者氢氧化钙等水溶性碱）混合后，在220～230℃下氮气保护下和过量甘油解反应，生成单甘酯产品以及副产品甘油二酯以及未反应的氢化油，由于碱的存在会生产少量的聚甘油以及聚甘油酯副产品；（2）反应结束后，静置沉淀，反应液分为两层，极性的甘油层以及非极性的甘油酯层；甘油层作为反应原料返回反应，甘油酯层加酸中和碱性催化剂，通过刮膜蒸发对甘油酯层脱气和脱水；（3）通过第一次分子蒸馏除去甘油酯中的游离甘油及少量中和生产的脂肪酸；含有单甘酯的甘油酯层再进行第二次分子蒸馏，蒸出高纯度的分子蒸馏硬脂酸单甘酯；同时得到蒸余副产品甘油二酯、氢化油以及少量的聚甘油酯；蒸余副产品可以返回反应器中循环使用，直到聚甘油酯的含量超过一定的限度。

现有的分子蒸馏单甘酯的工艺的主要缺点是：由于所采用的碱性催化剂不光催化甘油和油脂酯交换，同时也会有皂化副反应；反应结束后，由于皂的存在，过量甘油和甘油酯无法分层，需要用磷酸中和碱性催化剂和皂，生成磷酸盐和少量脂肪酸，然后甘油酯和过量甘油通过静置分层。由于中和碱性催化剂和皂生产少量的水，需要刮膜蒸发器进行脱水，增加工艺的负担，同时增加辅料的消耗；同时静置分层需要较长的时间，分离效率较低，造成部分的甘油（溶解了部分磷酸盐）残留在甘油酯层，甘油中的磷酸盐无法通过蒸馏除去，在蒸余副产品中慢慢积累并结晶，结晶盐会损坏刮膜蒸发器的刮刀，造成生产事故。

申请人将所做的前期研究申报了一份中国专利申请，其公开号为CN201110122225.0的专利），申请公开了一种以油脂和脂肪酸混合物为原料，采用固体酸制备高纯度脂肪酰单甘油酯的方法。这种方法一次反应得到的单甘酯含量较高，但是原料必须为油脂和脂肪酸的混合物，甘油采用滴加的方式进料，而且需要精确的控制冷凝器的温度，以确保反应中的水能及时被真空抽走，而甘油能回流，反应时间较长。

本发明人前期比较了多种固体碱催化甘油和油脂酯交换制备脂肪酰单甘油酯的方法，发现本发明采用的K₂CO₃负载水滑石（Hydrotalcite）HT型固体碱催化剂，具有催化效率高，易过滤分离，同时在反应过程中不泄漏等优点。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备得到的高纯度脂肪酰单甘油酯。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高纯度脂肪酰单甘油酯的合成和纯化方法，包括以下操作步骤：

（1）脂肪酰单甘油酯的合成：将油脂、甘油和固体碱催化剂混合后，反应体系抽真空至压力400～10000Pa，搅拌升温至190～230℃，得到油脂混合物；在真空条件下，接冷凝回流管，进行酯交换反应；将反应产物过滤后静置分层或者离心分层，得到上层为甘油酯层，下层为甘油层；

（2）甘油酯层的脱游离脂肪酸和甘油：将步骤（1）所得甘油酯层通过第一级分子蒸馏除去游离脂肪酸和甘油；

（3）高纯度脂肪酰单甘油酯的制备：将步骤（2）所得去除游离脂肪酸和甘油的甘油酯层进入第二级分子蒸馏，得到蒸馏物和蒸余物；所述蒸馏物为高纯度脂肪酰单甘油酯，蒸余物为甘油二酯和甘油三酯。

步骤（1）所述油脂为氢化棕榈油、氢化大豆油、植物油或鱼油。所述植物油为大豆油、花生油、葵花籽油、棕榈油和菜籽油中的一种以上。

步骤（1）所述甘油与油脂的质量比为20：100～60：100；所述固体催化剂的添加量为油脂质量的0.2～2%；所述酯交换反应的温度为170～230℃，反应时间为1～5小时，反应压力为400～10000Pa；所述静置分层的时间为30～60min；所述离心分层的离心速度为3000r/min，时间为10～15min。