專利名稱：一種用超臨界CO₂為溶解劑氫化小麥胚芽油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小麥胚芽油加氫的反應(yīng)方法。
背景技術(shù)：
小麥胚芽富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、微量元素和一些高分子活性物質(zhì)， 集中了小麥的精華，因此被譽(yù)為"人類天然的營(yíng)養(yǎng)寶庫(kù)"。小麥胚芽油是以小麥 胚芽為原料制取的一種谷物胚芽油，它富含維生素E，不飽和脂肪酸(50%亞油 酸)、廿八碳醇、植物甾醇、卵磷脂及一些微量生理活性組份(如維生素Bl、
B2、 B6，鐵，鈣)，其中維生素E的含量高達(dá)350 500mg/100g，被稱為"植物 油之冠"。因此小麥胚芽油對(duì)調(diào)節(jié)人體血壓，降低血液中的低密度脂蛋白及總膽 固醇濃度，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病和高血壓等心腦血管疾病的發(fā)生有明顯 生物學(xué)功效。
然而，小麥胚芽油易氧化，故對(duì)其進(jìn)行氫化，提高其對(duì)氧和熱的穩(wěn)定性， 改變油脂的色、香、風(fēng)味等，還能夠降低油脂的不飽和程度，提高其熔點(diǎn)，增 加固體脂肪的含量。但是傳統(tǒng)氫化過(guò)程時(shí)間太長(zhǎng)，且易產(chǎn)生異構(gòu)體，因此急需 發(fā)明一種新型氫化的方法。該發(fā)明不是用化學(xué)試劑作為溶解劑，而是以超臨界 C02為溶劑進(jìn)行加氫反應(yīng)的，反應(yīng)速度快，沒(méi)有產(chǎn)生異構(gòu)體的時(shí)間，可生產(chǎn)出應(yīng) 用范圍更廣的氫化小麥胚芽油產(chǎn)品。
氫化是小麥胚芽油改性的方法之一，原有的氫化機(jī)理是氣-液-固三相體系 中，氫在油脂中擴(kuò)散，擴(kuò)散到催化劑表面處，被催化劑活性中心吸附，形成表 面吸附態(tài)氫，組成小麥胚芽油的甘油三酯遇到吸附態(tài)氫，發(fā)生氫化反應(yīng)，從而 得到氫化產(chǎn)品。在體系的加成反應(yīng)過(guò)程中，H2供給速度過(guò)慢，少量甘油三酯分 子被催化劑活性中心吸附，形成吸附態(tài)甘油三酯。吸附態(tài)甘油三酯與活化態(tài)氫 相遇，易發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，小麥胚芽油中的脂肪酸易生成反式脂肪酸脂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有氫化方法中易發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成反式脂肪酸脂的
問(wèn)題，而提出了一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方法。 本發(fā)明的步驟如下
步驟一反應(yīng)前的處理在不銹鋼高壓釜中加入15g小麥胚芽油樣品，同 時(shí)加入小麥胚芽油的0.05% 0.1%的Pd/C催化劑，再加入攪拌磁珠；
步驟二試漏向不銹鋼高壓釜中注入3 5MPa的C02氣體，進(jìn)行試漏； 步驟三置換氣體用C02置換不銹鋼高壓釜中的空氣3 5次，其壓力小
于4MPa;步驟四充C02:向不銹鋼高壓釜中充入C02氣體，壓力為4 6MPa，使
其在反應(yīng)溫度下處于超臨界狀態(tài)；
步驟五充Hy再向不銹鋼高壓釜中充入H2，總壓力為7 9MPa;
步驟六二次試漏將充入氣體的不銹鋼高壓釜進(jìn)行二次試漏；
步驟七加熱采用加熱器對(duì)不銹鋼高壓釜進(jìn)行加熱，加熱溫度升至到70
80°C，加熱時(shí)間為1.5 2h;
步驟八進(jìn)行反應(yīng)在恒溫恒壓的條件下開(kāi)動(dòng)磁力攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200
250轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時(shí)間為0.5 lh;
步驟九反應(yīng)結(jié)束反應(yīng)結(jié)束后使不銹鋼高壓釜冷卻至室溫，降溫時(shí)間為 1.5 2h，放出氣體，打開(kāi)不銹鋼高壓釜，取出得到反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)離心分離后得 到產(chǎn)品；
本發(fā)明中的溶解劑是超臨界C02流體，C02在臨界點(diǎn)以上的一定溫度和壓
力下是介于氣體和液體之間的流體。其流體行為與氣體相似，由于H2能與超臨 界C02流體混溶，減弱了從氣相到超臨界相的傳質(zhì)阻力，也就是固-液-氣三相體
在超臨界C02體系里，使H2在超臨界C02體系里擴(kuò)散溶解，氫溶解擴(kuò)散速度加
快，H2供給量充足，會(huì)被催化劑活性中心活化，從而快速形成活化態(tài)氫，不易 發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，與組成小麥胚芽油的甘油三酯分別發(fā)生氫化反應(yīng)，也就是三 烯酸(酯)氫化后變成二烯酸(酯)；同時(shí)二烯酸(酯)(包括新生成的)氫化 變成單烯酸(酯)，單烯酸(酯)(包括新生成的)氫化后變成飽和酸(酯)，使 反應(yīng)的時(shí)間縮短。在整個(gè)氫化過(guò)程中沒(méi)有有害溶劑加入，從而避免了有害溶劑 殘留的問(wèn)題。本發(fā)明使氫化后的小麥胚芽油氧化穩(wěn)定性得以提高，改變油脂的 色、香、風(fēng)味等，降低油脂的不飽和程度，提高其熔點(diǎn)，增加固體脂肪的含量。 氫化后的小麥胚芽油制成人造奶油，是非常高檔的食品，不但不易氧化，滿足 了人們營(yíng)養(yǎng)上的需要，有保健功能，而且在口味上讓人們易于接受，人們?cè)谑?用時(shí)不知不覺(jué)就獲得了所需的營(yíng)養(yǎng)。以冷榨法制取的小麥胚芽油為原料，實(shí)驗(yàn) 過(guò)程中無(wú)任何有機(jī)溶劑的加入，為"綠色、環(huán)保"的方法，在此工藝條件下， 維生素E含量基本沒(méi)有發(fā)生變化，故營(yíng)養(yǎng)損失較小。采用本發(fā)明的方法來(lái)進(jìn)行 氫化碘值為120 130的小麥胚芽油，最終得到氫化小麥胚芽油的碘值為70 80。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的步驟如下
步驟一反應(yīng)前的處理在不銹鋼高壓釜中加入15g小麥胚芽油樣品，同 時(shí)加入小麥胚芽油的0.05% 0.1%的Pd/C催化劑，再加入攪拌磁珠；
步驟二試漏向不銹鋼高壓釜中注入3 5MPa的C02氣體，進(jìn)行試漏； 步驟三置換氣體用C02置換不銹鋼高壓釜中的空氣3 5次，其壓力小
于4MPa;步驟四充C02:向不銹鋼高壓釜中充入C02氣體，壓力為4 6MPa，使
其在反應(yīng)溫度下處于超臨界狀態(tài)；
步驟五充H2:再向不銹鋼高壓釜中充入H2，總壓力為7 9MPa;
步驟六二次試漏將充入氣體的不銹鋼高壓釜進(jìn)行二次試漏；
步驟七加熱采用加熱器對(duì)不銹鋼高壓釜進(jìn)行加熱，加熱溫度升至到70
80°C，加熱時(shí)間為1.5 2h;
步驟八進(jìn)行反應(yīng)在恒溫恒壓的條件下開(kāi)動(dòng)磁力攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200
250轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時(shí)間為0.5 1.5h;
步驟九反應(yīng)結(jié)束反應(yīng)結(jié)束后使不銹鋼高壓釜冷卻至室溫，降溫時(shí)間為 1.5 2h，放出氣體，打開(kāi)不銹鋼高壓釜，取出反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)離心分離后得到產(chǎn)
叩5
本實(shí)施方式中采用的設(shè)備為DF-101s集熱式恒溫加熱磁力攪拌器， LD4-2A低速離心機(jī)，150mL高壓反應(yīng)釜。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于Pd/C催化劑 含5。/。的Pd，其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟四中充
入C02氣體的壓力為4.5 5.5MPa。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟四中充 入C02氣體的壓力為5MPa。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟五中C02 和H2的總壓力為7.5 8.5MPa。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟五中C02 和H2的總壓力為8MPa。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟七中的 加熱溫度升至到70 8(TC，加熱時(shí)間為2h。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一 相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟七中的
加熱溫度升至到75"C，加熱時(shí)間為1.5h。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相 同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟八中的
反應(yīng)時(shí)間0.5 lh。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于步驟八中的
反應(yīng)時(shí)間0.6h。其它組成和步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
權(quán)利要求
1、一種用超臨界CO2為溶解劑氫化小麥胚芽油的方法，其特征在于它的步驟如下步驟一反應(yīng)前的處理在不銹鋼高壓釜中加入15g小麥胚芽油樣品，同時(shí)加入小麥胚芽油的0.05％～0.1％的Pd/C催化劑，再加入攪拌磁珠；步驟二試漏向不銹鋼高壓釜中注入3～5MPa的CO2氣體，進(jìn)行試漏；步驟三置換氣體用CO2置換不銹鋼高壓釜中的空氣3～5次，其壓力小于4MPa；步驟四充CO2向不銹鋼高壓釜中充入CO2氣體，壓力為4～6MPa，使其在反應(yīng)溫度下處于超臨界狀態(tài)；步驟五充H2再向不銹鋼高壓釜中充入H2，總壓力為7～9MPa；步驟六二次試漏將充入氣體的不銹鋼高壓釜進(jìn)行二次試漏；步驟七加熱采用加熱器對(duì)不銹鋼高壓釜進(jìn)行加熱，加熱溫度升至到70～80℃，加熱時(shí)間為1.5～2h；步驟八進(jìn)行反應(yīng)在恒溫恒壓的條件下開(kāi)動(dòng)磁力攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200～250轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時(shí)間為0.5～1.5h；步驟九反應(yīng)結(jié)束反應(yīng)結(jié)束后使不銹鋼高壓釜冷卻至室溫，降溫時(shí)間為1.5～2h，放出氣體，打開(kāi)不銹鋼高壓釜，取出反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)離心分離后得到產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于Pd/C催化劑含5%的Pd。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于步驟四中充入C02氣體的壓力為4.5 5.5MPa。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于步驟四中充入C02氣體的壓力為5MPa。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于步驟五中C02和H2的總壓力為7.5 8.5MPa。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于步驟五中002和H2的總壓力為8MPa。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于步驟七中的加熱溫度升至到75'C 85"C，加熱時(shí)間為2h。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于步驟七中的加熱溫度升至到75。C，加熱時(shí)間為1.5h。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的方 法，其特征在于步驟八中的反應(yīng)時(shí)間0.5 lh。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超臨界C02為溶解劑氫化小麥胚芽油的 方法，其特征在于步驟八中的反應(yīng)時(shí)間0.6h。
全文摘要
一種用超臨界CO₂為溶解劑氫化小麥胚芽油的方法。本發(fā)明涉及小麥胚芽油加氫的反應(yīng)方法。它解決了現(xiàn)有氫化方法中易發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成反式脂肪酸脂的問(wèn)題以及殘留有害溶劑的弊端。本發(fā)明的步驟如下將小麥胚芽油樣品放入釜中并加磁珠和一定量的催化劑，之后試漏；向釜中充入CO₂達(dá)到超臨界狀態(tài)后再通入H₂直至7.5～8.5MPa；加熱升溫，反應(yīng)結(jié)束后使不銹鋼高壓釜冷卻至室溫，放出氣體，打開(kāi)不銹鋼高壓釜，取出得到反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)離心分離后得到產(chǎn)品。本發(fā)明采用超臨界流體CO₂為溶劑進(jìn)行加氫反應(yīng)，由于H₂溶解于超臨界CO₂流體中，傳質(zhì)速率提高，在超臨界條件下，催化劑表面H₂濃度增加，提高了氫化反應(yīng)速率，使反應(yīng)時(shí)間縮短。
文檔編號(hào)A23L1/185GK101422199SQ20081013705
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者于殿宇, 李紅玲, 李默馨, 梁少華, 王世讓, 王騰宇, 馬傳國(guó) 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)