專利名稱：含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著肥胖在工業(yè)化國(guó)家增加，許多疾病如心血管疾病，高血壓和糖尿病也在以令人警醒的速度增加。肥胖是由基因、心理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化等一系列的因素共同作用造成的，但是另一個(gè)更加直接和基本的原因是肥胖是由能量的攝入與能量的消耗不平衡而導(dǎo)致的，即能量攝入超過(guò)能量消耗。
現(xiàn)今人們?cè)絹?lái)越關(guān)注肥胖導(dǎo)致的健康危機(jī)，有越來(lái)越多的人試圖生活得更加健康，其中最為突出的就是吃得更加健康，很多的肥胖和疾病被認(rèn)為是由于油脂造成的。盡管油脂對(duì)于飲食的均衡來(lái)說(shuō)是非常重要的，但是工業(yè)國(guó)家的許多人總是有攝入過(guò)量油脂的傾向。油脂的一個(gè)主要來(lái)源是在烹調(diào)油中煎炸或焙烤過(guò)的食物，中國(guó)式烹調(diào)的菜肴內(nèi)通常含有大量的食用油脂。這些烹調(diào)油滲入食物中并且給予食物一些人們已經(jīng)習(xí)慣的質(zhì)地，顏色，香味和口感特性。如果簡(jiǎn)單地把這些烹調(diào)用油和煎炸食物從飲食中去除常常會(huì)使人們感覺(jué)不滿意，或者對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)會(huì)減少食物的風(fēng)味和口感，所以為了身體健康目的而吃少油食物是非常難以實(shí)現(xiàn)的。目前，低脂的油類替代物總的來(lái)說(shuō)是范圍很有限的，也不能代替中國(guó)式烹調(diào)所用的食用油。社會(huì)大眾也似乎不愿意因?yàn)榻】刀鵂奚羲麄兊拿牢妒称罚袊?guó)每年食用油的人均消耗量在近幾年內(nèi)在不斷增加。更健康、更美味的食用油也許就是控制肥胖和一些疾病發(fā)生的關(guān)鍵，在中國(guó)以具有健康功能的烹調(diào)食用油控制肥胖和一些的疾病發(fā)生是最根本的方法之一。
甘油二酯中1，3-甘油二酯被認(rèn)為是具有控制肥胖的實(shí)際功效的成分。當(dāng)食用油的甘油三酯成份被消化后，它們會(huì)被分解成脂肪的構(gòu)成成分。身體又可重新將這些組分組合堆積成甘油三酯，并且當(dāng)肝臟在處理過(guò)量的甘油三酯后會(huì)把它們運(yùn)送到身體中的組織中。甘油三酯會(huì)被儲(chǔ)存在脂肪組織中，直到身體在以后需要它們時(shí)來(lái)提供能量，如果體內(nèi)貯存脂肪過(guò)多，就會(huì)發(fā)胖，從而引發(fā)肥胖和由肥胖所導(dǎo)致的疾病。但是身體不會(huì)象處理甘油三酯那樣組合堆積1，3-甘油二酯的消化產(chǎn)物。1，3-甘油二酯可在小腸內(nèi)消化吸收，并作為能源消耗掉，不會(huì)再形成脂肪。所以與傳統(tǒng)食用油相比，1，3-甘油二酯可降低血脂，長(zhǎng)期食用還可防止體內(nèi)脂肪，尤其是內(nèi)源性脂肪的積累，堪稱真正的健康油脂。
用酶法或化學(xué)法合成的甘油二酯均含有1，3-甘油二酯和1，2-甘油二酯兩種，由于這兩種甘油二酯會(huì)互相轉(zhuǎn)化而達(dá)到平衡，合成的甘油二酯中，達(dá)到平衡時(shí)，1，3-甘油二酯約占70％，1，2-甘油二酯約占30％。這種混合甘油二酯對(duì)人體也有減肥效果。
花王株式會(huì)社的專利US 6361980揭示了一種酶法生產(chǎn)含甘油二酯的食用油。它是先采用水解或部分水解油脂產(chǎn)生脂肪酸，再分離和分餾這些脂肪酸，然后把分餾后的脂肪酸和甘油采用選擇性酶法酯化反應(yīng)生產(chǎn)出富含甘油二酯的油脂。所得的甘油二酯又會(huì)被進(jìn)一步加工得到顏色和風(fēng)味都比較理想的產(chǎn)品。上述這種方法必須經(jīng)過(guò)脂肪的分裂、脂肪酸的分離、凈化，再進(jìn)行選擇化酶法酯化的步驟，其步驟較多，成本較高，而且由于酶的熱穩(wěn)定性和在高溫下酶法酯交換的?；D(zhuǎn)移，所生產(chǎn)的產(chǎn)品是有限制的，而且由于很多脂肪的溶點(diǎn)很高，實(shí)際上這些脂肪用酶法來(lái)生產(chǎn)甘油二酯是不可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的選擇性酶法酯化反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)甘二酯油脂產(chǎn)品所存在的上所述問(wèn)題， 提供一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，所受限制較小的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將油脂與甘油在催化劑的作用下，在真空或在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行甘油解反應(yīng)，即制得含甘油二酯的油脂；所述油脂與甘油的摩爾比為1∶0.2-1∶10，所述催化劑為堿或堿性化合物或其混合物，催化劑的用量為反應(yīng)物重量的0.01％-10％，所述甘油解的反應(yīng)溫度為120℃-280℃，反應(yīng)時(shí)間為10分鐘-10小時(shí)。
為了保證催化劑的活性最大，油脂在加入甘油和催化劑之前，先在真空下加熱去除水分。
本發(fā)明中油脂為普通的食用油，選自天然動(dòng)物油、植物油、脂肪及由其通過(guò)酯交換反應(yīng)、加氫、分餾等方法得到的精煉脂肪，以及它們的混合物，優(yōu)選大豆油、菜油、卡諾拉菜籽油、棉籽油，可可脂，玉米油、亞麻籽油、紅花籽油，棕櫚油、椰子油、葵花籽油、茶籽油、棕櫚固體油、棕櫚液體油、亞麻籽油、米糠油、棕櫚仁油、花生油、乳脂、牛油、豬油等動(dòng)植物油以及由其得到的精煉脂肪及其混合物。
因?yàn)楫a(chǎn)物中甘油二酯的含量與反應(yīng)物油脂與甘油的比例有關(guān)，為了得到較高甘油二酯含量的產(chǎn)物，油脂與甘油的摩爾比優(yōu)選1∶0.5-1∶1。
本發(fā)明中催化劑選自鋰、鈉、鉀、鈣、鎂、鋇等堿金屬或堿土金屬的強(qiáng)堿，或由這些堿金屬或堿土金屬形成的呈強(qiáng)堿性的鹽，或它們的混合物，優(yōu)選氫氧化鈉。
本發(fā)明中催化劑的用量與反應(yīng)產(chǎn)物的顏色及成本有關(guān)，用量太少增加了反應(yīng)時(shí)間，從而使產(chǎn)物顏色變黑，用量太多使反應(yīng)的成本過(guò)高，所以本發(fā)明確定催化劑的用量為反應(yīng)物重量的0.01％到10％，優(yōu)選0.1％到0.3％。
顏色是食用油的一個(gè)重要指標(biāo)。所以本發(fā)明的反應(yīng)在真空下進(jìn)行，或在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，惰性氣體可選二氧化碳、氮?dú)狻⒑?。同時(shí)本發(fā)明的反應(yīng)溫度優(yōu)選為140℃-200℃，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為20分鐘到1小時(shí)。
本發(fā)明在甘油解反應(yīng)結(jié)束后可進(jìn)一步分離純化，以得到甘油二酯含量更高的油脂產(chǎn)品，具體分離純化的步驟如下添加酸對(duì)堿性催化劑進(jìn)行鈍化，酸選自檸檬酸、磷酸等，優(yōu)選磷酸，然后過(guò)濾或離心除去沉淀物。在除去沉淀物后可選擇吸附劑如硅膠或白土或活性碳或硅澡土除去皂類物質(zhì)。
在鈍化催化劑及除去沉淀物后，并用吸附劑除去皂類物質(zhì)后，應(yīng)用分子蒸餾或水蒸汽蒸餾從混合物中分離出殘余的甘油和副產(chǎn)物單甘酯，并可將回收的甘油和單甘酯重復(fù)用于反應(yīng)。
把分離出甘油和單甘酯后的混合物，應(yīng)用分子蒸餾除去部分或全部甘油三酯，并可將甘油三酯作為原料重復(fù)用于反應(yīng)。
經(jīng)過(guò)上述的分離純化后，可得到甘油二酯含量在80％以上的油脂產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有的選擇性酶法酯化反應(yīng)生產(chǎn)方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.發(fā)明的化學(xué)生產(chǎn)方法避免了脂肪的分裂，脂肪酸的分離、純化，以及選擇性酶法酯化的復(fù)雜步驟，所以本發(fā)明的方法更簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)，而且未反應(yīng)的甘油及油脂，反應(yīng)副產(chǎn)物單甘酯均可重復(fù)反應(yīng)，可以很容易地大規(guī)模生產(chǎn)。
2.通過(guò)本發(fā)明的化學(xué)生產(chǎn)方法可以生產(chǎn)出一大批種類多樣的具有不同的物理性質(zhì)的甘油二酯產(chǎn)品作為不同的使用，酥油、奶油等，給生產(chǎn)廠家增加了用酶法不能生產(chǎn)的多種甘油二酯的機(jī)會(huì)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式
菜籽油，大豆油，玉米油，花生油，卡諾拉菜籽油，棉籽油，亞麻籽油，棕櫚油，棕櫚固體油，棕櫚液體油，紅花籽油，米糠油，葵花籽油，茶籽油，牛油，豬油，乳脂，可可脂，其構(gòu)成脂肪酸以十八碳為主，其甘油三酯的分子量以884g/mol計(jì)。
椰子油，棕櫚仁油，其構(gòu)成脂肪酸以十二碳為主，其甘油三酯的分子量以638g/mol計(jì)。
甘油的分子量以92g/mol計(jì)。
精煉油脂中近99％以上的成分為甘油三酯，其它成分很微量，不參與反應(yīng)，可以不計(jì)，可以把精煉油脂看成為純的甘油三酯來(lái)計(jì)算。
下面實(shí)施例中的油脂均采用精煉油脂。
實(shí)施例一906g菜籽油，94g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶1)，2g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌條件下升溫至180℃，保持此溫度反應(yīng)20分鐘。
實(shí)施例二776.2g大豆油與190.5g單甘酯，33.3g甘油和2g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至180℃，保持此溫度反應(yīng)60分鐘。此實(shí)施例為使用回收的單甘酯。
實(shí)施例三906g玉米油，94g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶1)，2g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至120℃，保持此溫度反應(yīng)6小時(shí)。
實(shí)施例四906g茶籽油，94g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶1)，10g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至140℃，保持此溫度反應(yīng)5小時(shí)。
實(shí)施例五950g葵花籽油，50g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶0.5)，1g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至160℃，反應(yīng)保持此溫度反應(yīng)4小時(shí)。
實(shí)施例六490g花生油，510g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶10)，0.1g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至280℃，反應(yīng)保持此溫度反應(yīng)10小時(shí)。
實(shí)施例七980g棕櫚油，20g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶0.2)，3g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至200℃，反應(yīng)保持此溫度反應(yīng)10分鐘。
實(shí)施例八657g牛油，343g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶5)，100g氫氧化鈉，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至120℃，反應(yīng)保持此溫度反應(yīng)4小時(shí)。
實(shí)施例九897g椰子油，103g甘油(油脂與甘油的摩爾比為1∶0.8)，3g氫氧化鉀，于平底玻璃三頸瓶?jī)?nèi)，在真空條件下于電磁攪拌加熱板上加熱至105℃，脫水，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。攪拌條件下升溫至170℃，反應(yīng)保持此溫度反應(yīng)40分鐘。
上述各實(shí)施例反應(yīng)產(chǎn)物中甘二酯的含量如下表

以上實(shí)施例的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)如下所述、如圖1所示的分離處理，可以得到甘油二酯含量在80％以上的油脂產(chǎn)品反應(yīng)產(chǎn)物中加入催化劑重量2.5倍的磷酸攪拌20分鐘，離心分離去掉小量的不溶物，再加入物料重量1％的白土，在真空條件下于105℃，攪拌20分鐘并過(guò)濾分離掉白土。將油溶性物質(zhì)進(jìn)行分子蒸餾，在5pa和180℃條件下分子蒸餾得餾出物I，和餾余物II，將餾余物II在5pa和240℃條件下分子蒸餾得餾出物III和餾余物IV。餾出物I即為單甘酯與甘油的混合物，餾余物II和餾出物III即為含1，3-甘油二酯的油脂，餾出物III的甘油二酯含量大于80％，餾余物IV的主要成分為油脂。
餾出物I(單甘酯和甘油的混合物)和餾余物IV(油脂)可以作為原料重復(fù)使用，用來(lái)生產(chǎn)含甘油二酯的油脂。
權(quán)利要求
1.一種含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于將油脂與甘油在催化劑的作用下，在真空或在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行甘油解反應(yīng)，即制得含甘油二酯的油脂；所述油脂與甘油的摩爾比為1∶0.2-1∶10，所述催化劑為堿或堿性化合物或其混合物，催化劑的用量為反應(yīng)物重量的0.01％-10％，所述甘油解的反應(yīng)溫度為120℃-280℃，反應(yīng)時(shí)間為10分鐘-10小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于所述油脂與甘油的摩爾比為1∶0.5-1∶1，催化劑的用量為反應(yīng)物重量的0.1％-0.3％，反應(yīng)溫度為140℃-200℃，反應(yīng)時(shí)間為20分鐘-1小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于所述油脂為普通的食用油，選自天然動(dòng)物油、植物油、脂肪及由其通過(guò)酯交換反應(yīng)、加氫、分餾等方法得到的精煉脂肪，以及它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于所述油脂選自大豆油、菜油、卡諾拉菜籽油、棉籽油，可可脂，玉米油、亞麻籽油、紅花籽油，棕櫚油、棕櫚固體油、棕櫚液體油、亞麻籽油、米糠油、棕櫚仁油、椰子油、葵花籽油、茶籽油、花生油、乳脂、牛油、豬油等動(dòng)植物油以及由其得到的精煉脂肪及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于所述催化劑選自鋰、鈉、鉀、鈣、鎂、鋇等堿金屬或堿土金屬的強(qiáng)堿，或由這些堿金屬或堿土金屬形成的呈強(qiáng)堿性的鹽，或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于所述催化劑采用氫氧化鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于在所述甘油解反應(yīng)結(jié)束后添加酸對(duì)催化劑進(jìn)行鈍化，酸選自檸檬酸、磷酸，然后過(guò)濾或離心除去沉淀物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于在除去沉淀物后用吸附劑硅膠或白土或活性碳或硅澡土除去除皂類物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于然后應(yīng)用分子蒸餾或水蒸汽蒸餾從混合物中分離出殘余的甘油和副產(chǎn)物單甘酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于把分離出甘油和單甘酯后的混合物，應(yīng)用分子蒸餾除去部分或全部甘油三酯。
全文摘要
本發(fā)明為一種含有甘油二酯的油脂的化學(xué)生產(chǎn)方法，是將油脂與甘油在催化劑的作用下，在真空或在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行甘油解反應(yīng)，即制得含甘油二酯的油脂，油脂與甘油的摩爾比為1∶0.2－1∶10，催化劑為堿或堿性化合物或其混合物，催化劑的用量為反應(yīng)物重量的0.01％－10％，甘油解的反應(yīng)溫度為120℃－280℃，反應(yīng)時(shí)間為10分鐘－10小時(shí)。本發(fā)明的化學(xué)生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)，很容易大規(guī)模生產(chǎn)，通過(guò)本發(fā)明的方法可以生產(chǎn)出一大批種類多樣的具有不同的物理性質(zhì)的甘油二酯產(chǎn)品作為不同的使用，給生產(chǎn)廠家增加了用酶法不能生產(chǎn)的多種甘油二酯的機(jī)會(huì)。
文檔編號(hào)C11C3/00GK1635068SQ20031011768
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2003年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者謝黔嶺, 胡鵬, 楊波濤, 何平, 歸曉慶 申請(qǐng)人:南海油脂工業(yè)(赤灣)有限公司