專利名稱：利用雙酯循環(huán)酯化反應分子蒸餾制備單甘酯的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明食品乳化穩(wěn)定劑的分離提純方法；具體涉及一種利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸 餾單甘酯的方法。
背景技術(shù)：
單甘酯是一種重要的食品添加劑的工業(yè)原料。中國發(fā)明專利申請200710028897. 9 公開了一種從分子蒸餾單甘酯的下腳料中提取甘油二酯的方法，包括如下步驟首先，將一 定量的下腳料放入反應釜中，并用分別占下腳料重量O. 1 10%的還原劑和脫色劑作還原 脫色處理，然后進行過濾；再用三級分子蒸餾的方法提取過濾液所得到的甘油二酯。該方法 利用了目前分子蒸餾單甘酯的下腳料，使其變廢為寶，并提出了采用低分子還原劑(如雙 氧水、臭氧化合物)和脫色劑(如活性炭和硅藻土)相結(jié)合的方法進行化學和物理的全方 位脫色處理。而且采用三級分子蒸餾的方法使通過下腳料提純得到的甘油二酯的含量大于 90%。該方法是利用分子蒸餾單甘酯的下腳料中提取甘油二酯，其分子蒸餾如圖l所示，是 目前常用的單甘酯提純方法。該方法酯化反應所得的粗酯直接進入蒸餾設備(短程蒸餾) 中進行蒸餾提純，溫度為120 25(TC，真空度為1000 0. 1Pa分別得到單甘酯、甘油和副 產(chǎn)品雙酯；但是該方法沒有考慮到雙酯循環(huán)應用或不能連續(xù)循環(huán)酯化，使得雙酯積累越來 越多，無疑影響了單甘酯產(chǎn)品的成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的提供一種能耗小、損耗低、實現(xiàn)雙酯循環(huán) 應用且連續(xù)循環(huán)酯化的雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸餾單甘酯的方法。 本發(fā)明原理利用分子蒸餾出來的雙酯循環(huán)到酯化反應釜中進行連續(xù)酯化，其比 例雙酯^氫化油。雙酯循環(huán)酯化的溫度180 25(TC，真空度-0. 8 -0. 95Mpa ;催化劑為 堿性催化劑氫氧化鈉，反應時間連續(xù)30 60分鐘。 酯化反應后的粗酯進入分子蒸餾系統(tǒng)中進行分離提純溫度為100 25(TC，真空 度1000 0. 1Pa。第一級薄膜蒸餾脫氣、脫水，第二分子蒸餾脫低沸點物、第三級分離甘油、 第四級分子蒸餾把單甘酯與雙甘酯分開。 第四級分子蒸餾出來的雙酯回到原處酯化反應形成半閉環(huán)系統(tǒng)，在酯化時只是外 加氫化油或硬脂酸和甘油重新酯化反應。 所述的分子蒸餾系統(tǒng)應包括；第一級薄膜蒸餾脫水、脫氣，還包括第二級分子蒸餾 的分離低沸點物和第三級分子蒸餾的分離甘油及第四級分子蒸餾的單甘酯與雙酯的分離。
雙酯返回酯化反應再加這四級蒸餾結(jié)合才能完成雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸餾單 甘酯的方法過程。 本發(fā)明單酯為單甘酯，全稱是單硬脂酸甘油酯，含量在95%以上的叫蒸餾單硬脂 酸甘油酯或蒸餾單甘酯。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果
(1)本發(fā)明利用雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，是連續(xù)進行的，循環(huán) 酯化反應后的粗酯連續(xù)進入四級分子蒸餾，產(chǎn)品能達到單甘酯的含量^99%，游離酸 《1. 5%，游離甘油《0. 5X，技術(shù)指標遠高于國標GB1986-89和GB15612-1995的技術(shù)參 數(shù)。氫化油或硬脂酸利用率>99%。該方法優(yōu)于傳統(tǒng)蒸餾的不循環(huán)連續(xù)酯化的方法。
(2)本發(fā)明利用雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，由于能耗少、損耗低， 副產(chǎn)品非常少所以大大地降低產(chǎn)品的成本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)分子蒸餾單甘酯的流程框圖； 圖2是本發(fā)明利用雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸餾單甘酯的方法的流程框圖；
圖3是本發(fā)明本發(fā)明利用雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸餾單甘酯設備組成線路圖。
具體實施例方式
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但是本發(fā) 明要求保護的范圍并不局限于實例表示的范圍。 單硬脂酸甘油酯的工業(yè)生產(chǎn)中最普遍采用脂肪酸與甘油直接酯化反應工藝生產(chǎn)，
其反應式為
<formula>formula see original document page 4</formula> 由于反應為可逆平衡反應，所以，無論采用酯交換法或直接酯化法生產(chǎn)的產(chǎn)物都 是單、雙、三脂肪酸甘油酯和過量甘油的混合物，這種產(chǎn)品稱為單、雙甘油酯(粗酯)。要從 單、雙酯分離提純單酯的方法有多種，目前工業(yè)化生產(chǎn)普遍采用分子蒸餾法。用分子蒸餾法 提純的單甘油酯含量在百分之九十以上。目前分子蒸餾單甘油酯生產(chǎn)工藝流程如圖l示， 酯化反應后的粗酯(單、雙、三脂肪酸甘油酯和過量甘油的混合物)進行分子蒸餾，溫度為 120-250。C，真空度為1000-0. 1Pa。 本發(fā)明雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸餾單甘酯則利用反應系統(tǒng)中的雙酯部分使氫化
油或硬脂酸直接轉(zhuǎn)化為單酯，其中雙酯指的是包含雙酯、三酯或多酯的混合物。 如圖2、3所示，本發(fā)明利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸餾單甘酯的設備包括通過管道依
次連接的反應罐1、緩沖罐2、薄膜蒸發(fā)器3、第一分子蒸餾器4、第二分子蒸餾器5和第三分
子蒸餾器6，儲罐7分別連接反應罐1和第三分子蒸餾器6。利用雙酯循環(huán)連續(xù)酯化分子蒸
餾單甘酯的方法無需進行預處理，雙酯循環(huán)連續(xù)酯化的粗酯直接進入薄膜蒸發(fā)器3進行第
一級薄膜蒸餾器脫水、脫氣；第二級第一分子蒸餾器4脫除脫低沸點物，第三級第二分子蒸餾器5的脫甘油和第四級第三分子蒸餾器6的分離單酯和雙酯。具體步驟如下
(1)第一次酯化時把氫化油(植物油和/或動物油加氫反應后得到，又稱硬化 油)、甘油和催化劑氫氧化鈉加入反應罐中直接反應，其中按各反應物占反應體系重量計算 (反應物總重量)，甘油占25-35%，催化劑占0. 1_1%，剩余為氫化油；反應罐溫度為180 25(TC，真空度為-0. 8 -0. 95Mpa，然后進入分子蒸餾系統(tǒng)中進行分離提純，得到雙酯后， 把雙酯經(jīng)儲罐7返回到酯化反應系統(tǒng)(反應罐1)中，除第一次投料外，在連續(xù)運行中始終 保持雙酯摩爾比大于氫化油的進行酯化反應，具體措施是每次新加的氫化油重量小于由儲 罐7加入到反應罐1的雙酯的重量。 (2)酯化反應后的粗酯直接進入到分子蒸餾系統(tǒng)中進行各級分離提純其蒸餾條 件為；溫度120 25(TC，真空度1000 0. 1Pa。能得到單甘酯的含量^ 99%，游離酸 《1. 5%，游離甘油《0. 5%的產(chǎn)品。 第一分子蒸餾器4、第二分子蒸餾器5和第三分子蒸餾器6為常用分子蒸餾器。下 面實施例是在杭州油脂化工有限公司的分子蒸餾單甘酯的生產(chǎn)線根據(jù)圖3調(diào)整進行，設備 保持原有設備基本不變，主要是增加第三分子蒸餾器6的產(chǎn)物雙酯到反應罐1的儲罐、泵和 管路。 實施例1 —種利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，包括如下步驟
(1)將棕櫚油加氫后的氫化油、甘油和催化劑氫氧化鈉加入到反應罐中，催化劑氫 氧化鈉加入量為反應物總重量的0. 6%，甘油為反應物總重量的25% ;經(jīng)檢測，反應罐的溫 度220°C ，真空度-0. 85Mpa，反應時間45分鐘，系統(tǒng)中單酯重量含量42. 3% 。反應產(chǎn)物粗酯 經(jīng)緩沖罐2進入薄膜蒸發(fā)器3中蒸餾。除第一次投料外，在連續(xù)運行中始終保持雙酯摩爾 比大于氫化油的進行酯化反應，具體措施是每次新加的氫化油重量小于由儲罐7加入到反 應罐l的雙酯的重量(雙酯與氫化油的分子量相當)，甘油和催化劑的用量重量比例保持不 變。儲罐7可加入反應產(chǎn)物相應的新的雙酯。 (2)分子蒸餾系統(tǒng)處理；先在第一級薄膜蒸餾器3進行脫水和脫氣，溫度為IO(TC， 真空度為1000Pa ;脫完水、氣的粗酯經(jīng)過泵輸入到第二級第一分子蒸餾器4進行除低沸點 物，溫度為12(TC，真空度100Pa;然后再經(jīng)過泵輸入到第三級第二分子蒸餾器5分離甘油， 溫度為16(TC，真空度50Pa;分離甘油的物料再經(jīng)過泵輸入到第四級第三分子蒸餾器6，把 單酯和雙酯分離，溫度為22(TC，真空度1Pa ;分離的產(chǎn)物雙酯返經(jīng)過儲罐7泵送回到酯化 反應的反應罐中重新反應，單酯就是所得產(chǎn)品。經(jīng)檢測，單酯重量含量為99. 21 % ，游離酸 0. 57%，游離甘油0. 22%。
實施例2 —種利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，包括如下步驟
(1)將大豆油加氫后的氫化油、甘油和催化劑氫氧化鈉加入到反應罐中，催化劑氫 氧化鈉加入量為反應物總重量的1%，甘油為反應物總重量的35% ;經(jīng)檢測，反應罐的溫度 185t:，真空度-0. 9Mpa，反應時間60分鐘，系統(tǒng)中單酯重量含量40. 8% 。反應產(chǎn)物粗酯經(jīng) 緩沖罐2進入薄膜蒸發(fā)器3中蒸餾。除第一次投料外，在連續(xù)運行中始終保持雙酯摩爾比 大于氫化油的進行酯化反應，具體措施是每次新加的氫化油重量小于由儲罐7加入到反應 罐1的雙酯的重量(雙酯與氫化油的分子量相當)，甘油和催化劑的用量重量比例保持不變。 (2)分子蒸餾系統(tǒng)處理；先在第一級薄膜蒸餾器3進行脫水和脫氣，溫度為80°C， 真空度為2000Pa ;脫完水、氣的粗酯經(jīng)過泵輸入到第二級第一分子蒸餾器4進行除低沸點 物，溫度為150°C ，真空度lOOOPa ;然后再經(jīng)過泵輸入到第三級第二分子蒸餾器5分離甘油， 溫度為18(TC，真空度200Pa;分離甘油的物料再經(jīng)過泵輸入到第四級第三分子蒸餾器6， 把單酯和雙酯分離，溫度為25(TC，真空度50Pa ;分離的產(chǎn)物雙酯返經(jīng)過儲罐7泵送回到酯 化反應的反應罐中重新反應，單酯就是所得產(chǎn)品。經(jīng)檢測，單酯重量含量為99. 3%，游離酸 0. 55%，游離甘油0. 15% ;
實施例3 —種利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，包括如下步驟
(1)將豬油加氫后的氫化油、甘油和催化劑氫氧化鈉加入到反應罐中，催化劑氫氧 化鈉加入量為反應物總重量的0. 1%，甘油為反應物總重量的30% ;經(jīng)檢測，反應罐的溫度 25(TC，真空度-0. 8Mpa，反應時間40分鐘，系統(tǒng)中單酯重量含量43. 1%。反應產(chǎn)物粗酯經(jīng) 緩沖罐2進入薄膜蒸發(fā)器3中蒸餾。除第一次投料外，在連續(xù)運行中始終保持雙酯摩爾比 大于氫化油的進行酯化反應，具體措施是每次新加的氫化油重量小于由儲罐7加入到反應 罐1的雙酯的重量，甘油和催化劑的用量重量比例保持不變。 (2)分子蒸餾系統(tǒng)處理；先在第一級薄膜蒸餾器3進行脫水和脫氣，溫度為120°C， 真空度為1500Pa ;脫完水、氣的粗酯經(jīng)過泵輸入到第二級第一分子蒸餾器4進行除低沸點 物，溫度為14(TC，真空度600Pa ;然后再經(jīng)過泵輸入到第三級第二分子蒸餾器5分離甘油， 溫度為16(TC，真空度100Pa;分離甘油的物料再經(jīng)過泵輸入到第四級第三分子蒸餾器6， 把單酯和雙酯分離，溫度為20(TC，真空度10Pa ;分離的產(chǎn)物雙酯返經(jīng)過儲罐7泵送回到酯 化反應的反應罐中重新反應，單酯就是所得產(chǎn)品。經(jīng)檢測，單酯重量含量為99. 1%，游離酸 0. 54%，游離甘油0. 36%。
權(quán)利要求
一種利用雙酯循環(huán)酯化反應分子蒸餾制備單甘酯的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)把氫化油、甘油和催化劑氫氧化鈉加入反應罐中，其中甘油占反應物總質(zhì)量的25-35％，催化劑占反應物總重量的0.1-1％，剩余為氫化油；保持反應罐溫度為180～250℃，真空度為-0.8～-0.95Mpa，反應產(chǎn)物粗酯經(jīng)緩沖罐進入薄膜蒸發(fā)器中蒸餾；除第一次投料外，在每次新加的氫化油重量小于由儲罐加入到反應罐的雙酯的重量，甘油和催化劑的用量重量比例保持不變；(2)分子蒸餾系統(tǒng)處理；先在薄膜蒸餾器進行脫水和脫氣，溫度為80～120℃，真空度為1000～2000Pa；脫完水、氣的粗酯經(jīng)過泵輸入到第一分子蒸餾器進行除低沸點物，溫度為120～150℃，真空度100～1000Pa；然后再經(jīng)過泵輸入到第二分子蒸餾器分離甘油，溫度為150～180℃，真空度50～200Pa；分離甘油的物料再經(jīng)過泵輸入到第三分子蒸餾器，把單酯和雙酯分離，溫度為150～200℃，真空度1～50Pa；分離的產(chǎn)物雙酯返經(jīng)過儲罐泵送回到酯化反應的反應罐中重新反應，單酯為所得產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，其特征在于所述反應罐溫度為200 25(TC，真空度為-0. 85 -0. 9Mpa。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，其特征在于薄膜蒸餾器進行脫水和脫氣的溫度為100 12(TC，真空度為1000 1500Pa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用雙酯循環(huán)酯化分子蒸餾單甘酯的方法，其中反應罐中甘油占反應物總質(zhì)量的25-35％，催化劑占反應物總重量的0.1-1％，剩余為氫化油；保持反應罐溫度為180～250℃，真空度為-0.8～-0.95MPa，除第一次投料外，在每次新加的氫化油重量小于由儲罐加入到反應罐的雙酯的重量，甘油和催化劑的用量重量比例保持不變，分子蒸餾分四級進行。本發(fā)明產(chǎn)品高純蒸餾單甘酯的含量≥99％，游離酸≤1.5％，游離甘油≤0.5％，技術(shù)指標遠高于國標GB1986-89和GB15612-1995的技術(shù)參數(shù)。
文檔編號C11B3/12GK101724508SQ20091019353
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者馮志豪, 朱寶璋 申請人:華南理工大學