[发明专利]一种超临界CO2添加H2条件下电氢化大豆油脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及油脂技术领域，是一种在超临界CO₂条件下，通过添加H₂进行电化学氢化大豆油脂的方法。 

背景技术

大豆油脂是不溶于水的疏水性物质，主要是由多不饱和脂肪酸的甘油三酸酯组成，所谓大豆油脂氢化就是用还原性催化剂，使氢附加到甘油三酯的不饱和脂肪酸双键上的过程，从而改变大豆油脂的各种理化性质，所得到的大豆油脂即为氢化大豆油脂。 

大豆油脂氢化后饱和度增加，致使其氧化稳定性提高; 同时，食用大豆油脂氢化后，在色泽、气味、口感上往往得到显著的改善。经氢化的大豆油脂可作为起酥油、人造奶油或代可可脂的原料，具有较高的经济价值。 

氢化是油脂改性方法之一，传统的大豆油脂氢化工艺是将油脂、催化剂和氢气均匀的混合，在反应釜内实现氢化的过程，是一个典型的多项催化反应体系，反应进行的缓慢，氢化机理是固-液-气三相体系中，氢气在三相体系中扩散到催化剂表面处，被催化剂活性中心吸附，形成表面吸附态氢，组成油脂的不饱和脂肪酸链遇到吸附态氢，发生氢化反应，从而得到氢化产品。在体系的加成反应过程中，H₂供给速度过慢，少量油脂分子被催化剂活化中心吸附，形成吸附态油脂。吸附态油脂与活化态氢相遇，发生加成反应，但是由于溶解氢传质阻力较大，跟进速度较慢，吸附态油脂易发生异构化反应，形成油脂中的反式脂肪酸。 

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界CO₂添加H₂条件下电氢化大豆油脂的方法，以解决现有技术溶解氢传质阻力较大，跟进速度较慢，吸附态油脂易发生异构化反应，形成油脂中的反式脂肪酸的缺陷。本发明的方法基于超临界反应装置实现： 

所述超临界反应装置由质子交换膜（1）固定在反应池中间将反应池分隔成油槽池（1-1）和溶液池（1-2）两部分，所述反应池为不锈钢反应釜（3）内衬不导电的电极纸（4）所形成，油槽池（1-1）中插有阴极电极（5），溶液池（1-2）中插有阳极电极（6）。

本方法的步骤如下：步骤一：向油槽池（1-1）中加入一定量的大豆油脂、甲酸钠溶液和十二烷基乙基二甲基溴化铵溶液，三者的体积百分比为6:2:1，向溶液池（1-2）中加入0.05mol/L硫酸溶液，同时向油槽池（1-1）中添加与大豆油脂质量比0.5～1.5%的Pd/C催化剂，再加入搅拌磁珠； 

步骤二：向不锈钢反应釜（3）中注入2～6MPa的CO₂气体，进行试漏；

步骤三：用CO₂置换不锈钢反应釜（3）中的空气3～5次，其压力小于5MPa；

步骤四：向不锈钢反应釜（3）中充入CO₂气体，压力为7.5～11.5MPa，使其在反应温度下处于超临界状态；

步骤五：再向不锈钢反应釜（3）中充入H₂，使不锈钢反应釜3内的总压力为12～15MPa；

步骤六：对油槽池（1-1）的阴极电极（5）和溶液池（1-2）的阳极电极（6）通电，电流强度350mA~750mA；

步骤七：采用油浴对不锈钢反应釜（3）进行加热，加热温度为60℃~100℃；

步骤八：在恒温恒压的条件下开动磁力搅拌，搅拌转速为从45 r/min ~85r/min，然后持续搅拌，反应时间为10～50min；

步骤九：反应结束后使不锈钢反应釜（3）冷却至室温，降温时间为1.5～2h，放出气体，打开不锈钢反应釜，取出反应混合液，向其中加入正己烷，超声15min取出，然后通过离心方式分离，移出上清液，清液经微孔过滤膜过滤后氮吹除去正己烷溶剂,收集氢化油脂。

本发明在超临界条件下，用电化学方法的电解水，使水电离成氢离子，并在超临界体系内通过质子交换膜进入油相池，被催化剂表面活性点吸附，使催化剂表面既有溶解于油中的氢分子又有电解的氢离子，快速形成氢-催化剂-双键的不稳定复合物，油脂双键快速被饱和，油脂中的反式脂肪酸含量低。 

附图说明

图1是本发明方法所使用的装置的结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是质子交换膜的结构示意图，图4是不同电流强度对氢化油脂碘值的影响，图5是不同温度对氢化油脂碘值的影响，图6是不同搅拌速度对氢化油脂碘值的影响，图7是不同时间对氢化油脂碘值的影响。 

具体实施方式

具体实施方式一：