木糖醇亞麻酸酯及其製備方法和應用的製作方法
2023-06-12 07:52:01
專利名稱：木糖醇亞麻酸酯及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種木糖醇的酯類化合物，尤其是涉及木糖醇亞麻酸酯及 其製備方法和應用，屬於化工技術領域。
背景技術：
乳化劑、表面活性劑是石油、化工、輕工、食品、醫藥、紡織等部門 的化學助劑。它用量不大，但對促進反應、改善性能、提高產品質量有極 其重要的作用。
表面活性劑可分為陰離子、陽離子、非離子三種類型。多元醇類非離 子表面活性劑中，最熟知的有山梨醇脂肪酸酯，也就是國際上通用的
Span(司潘)和Tween(吐溫)，是山梨醇脂肪酸酯用環氧乙烷加成而得。據 醇酸酯化原理可知，山梨醇在酯化過程中本身分子內部產生脫水作用，生 成失水山梨醇，同時得到失水山梨醇脂肪酸酯。 一般山梨醇酯適用於做化 學纖維的油劑，失水山梨醇脂肪酸酯適用於做乳化劑。用環氧乙烷加成的 產物，因其有很好的表面活性，適用於做各種乳化劑。由於它是環氧乙烷 加成的產物，用於食品添加劑、乳化劑就有所限制。
木糖醇和山梨醇同屬多元醇，木糖醇比山梨醇少一個碳和一個羥基。 專利號為ZL 971976260、名稱為《作為表面活性劑的脫水山梨醇脂肪酸酯 的生產方法》的中國發明專利公開了一種脫水山梨醇脂肪酸酯的生產方法， 包括在一種催化劑體系存在下，使脂肪酸直接與山梨醇反應，所述催化 劑體系包含包括還原性磷含氧酸在內的磷含氧酸，以及鹼金屬或鹼土金 屬強鹼，酸與鹼的摩爾比為O. 9:1—1. 7:1，以山梨醇重量計，催化劑 體系的濃度為1. 5—30wtX，優選3—12wtX。
木糖醇的安全性已得到證實，人們已經認可木糖醇在食品、藥品中的 安全性。聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)聯合食品規格委 員會也認可木糖醇是一種最安全的甜味劑。如何製備木糖醇的脂肪酸酯，
人們給予了廣泛關注。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術存在的不足，提供一種 木糖醇亞麻酸酯的製備方法，用以製備無毒的木糖醇亞麻酸酯並將其在產 業上應用。
本發明木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其所採取的技術方案，包括下列 內容
A、 將木糖醇或木糖醇濃縮物和亞麻酸(U不飽和脂肪酸)，加入反應 器中，將上述物料升溫到90°C，加入催化劑；
B、 排除反應器內的空氣，然後在30-40min內，在IOO"C溫度下排除 物料中的水分；
C、 升溫到135—165。C，開始酯化；在此溫度保持2—3h，按反應中析 出的水量，判斷酯化程度。
D、 酯化反應完成後，檢測產物的酸值；然後視情況對反應產物進行或 者不進行脫色；反應產物冷卻後，沉降分離其中的樹脂狀副反應產物便得
廣口口 o
上述的木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其步驟A所述木糖醇或木糖醇濃 縮物的純度不低於90%，亞麻酸的純度不低於80%。
上述的木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其步驟A所述催化劑選自磷酸或 氫氧化鈉；其所述各物料的重量比為木糖醇或木糖醇濃縮物/亞麻酸/氫 氧化鈉二1/0. 46 0. 48/0. 016 0. 028;木糖醇或木糖醇濃縮物/亞麻酸/磷 酸=1/0. 46 0. 48/0, 004 0. 008。
上述的木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其所述催化劑為正磷酸。
上述的木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其步驟B所述排除反應器內的空 氣，可以是抽真空，將真空度控制在0. 152-2.45拖；或者在酯化過程中常 壓下通入惰性氣體。
上述的木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其步驟D所述對反應產物進行脫 色是指，酯化反應完成後，在酯化罐中加入反應產物總量O. 1-0. 5%的活性 炭，在135-15(TC的條件下，攪拌25-35min後過濾。
一種木糖醇亞麻酸酯，用上述的方法製備，其結構式為
formula see original document page 6將上述木糖醇亞麻酸酯作為表面活性劑、乳化劑用於化妝品，可大大 增加化妝品的活性，有利於人類肌膚的滋潤。
將上述木糖醇亞麻酸酯作為添加劑、乳化劑用於食品。
木糖醇共有五個羥基，若五個羥基全部酯化，稱為全酯；只有一個羥 基被酯化，稱為單酯；也可按需要合成二酯、三酯、四酯。木糖醇在酯化 過程中產生分子內脫水，成為失水木糖醇酯。木糖醇單酯的的乳化分散性 能大於二酯、三酯，但四酯及全酯甚至在酸性介質中可以得到較穩定的浮 濁，而單酯、二酯只能在鹼性溶液中乳化。失水木糖醇經與亞麻酸加成以 後，生成油狀木糖醇亞麻酸酯，是一種非常強力的乳化劑，是水-油類乳化 劑中比較有效的乳化劑。
木糖醇和山梨醇同屬多元醇，木糖醇比山梨醇少一個碳和一個羥基， 木糖醇與亞麻酸生成的酯，是新型的多元醇型非離子表面活性劑，因木糖 醇亞麻酸酯是無毒的，所以可在食品、化妝品生產中使用，它可以作生產 食品的食品添加劑和食品、化妝品的表面活性劑、乳化劑。實驗證實，將 其用作食品添加劑，能改善口感，其添加量可以達到10% 。木糖醇亞麻酸 酯能溶於脂肪，分散於熱水。在糕點中加入木糖醇亞麻酸酯後，用油量節 省，透油性減輕，大大減小吸水性，保質期延長。在有些飲料中，如果汁 等，為了使產品均質，不產生沉澱，可加入木糖醇亞麻酸酯作乳化劑。木 糖醇亞麻酸酯用於花生醬罐頭的生產過程中，使花生醬液均質，優化反應 條件，產品不吸潮、不產生液固分離，不產生沉澱，可長期保持產品質量。
發明人進行了實驗，在低聚木糖、"CM—170"--木糖醇粉、結晶葡萄 糖的生產過程中，在反應溶液中加入可供食用的木糖醇亞麻酸酯作食品添 加劑、乳化劑，可使液體乳化均質，既可改善反應條件如降低反應溫度、 反應壓力、增強催化劑的活性並延長使用壽命，還可防止木糖液在氫化過 程中、在介質中加熱分解，防止焦糖化增加溶液色澤外，還可使木糖醇亞
麻酸酯均衡附著於生產的粉狀和結晶產品(低聚木糖、"CM—170"--木糖 醇粉、結晶葡萄糖細粉)的表面，使其曝露於空氣中不吸潮、不結塊，從 而長期保持產品質量。
木糖醇亞麻酸酯用於化妝品是一種優質理想的表面活性劑、乳化劑， 可大大增加化妝品的活性，有利於人類肌膚的滋潤。
本發明所述用亞麻酸和木糖醇進行酯化反應，在催化劑存在時，木糖 醇分子內脫水後與亞麻酸直接進行酯化，是製備木糖醇亞麻酸酯簡便有效 的合成方法。
本發明所涉及的原料均為本行業慣常使用的材料及試劑，全部為市場 銷售的食品工業產品。
本發明未涉及專用設備，均為本行業慣常使用設備。
本發明所涉及的物料檢測方法，除特別說明的外，均為本行業現有的 常用方法。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。 實施例1
將100公斤純度不低於90%木糖醇濃縮物和46公斤亞麻酸(C,8不飽和 脂肪酸)加入酯化罐中，加熱到90"C，再加入0.4公斤正磷酸(H:,POJ催 化劑；然後抽真空，將真空度控制在O. 152-2.45拖，在30-40min內，在 IOO"C排除物料中的水分；再升溫到135—165('C進行酯化，在此溫度保持 2—3h，根據析出的水量，判斷其酯化程度，反應完成後測其酸值。然後對 反應產物進行脫色在酯化罐中加入反應產物總量0. 1%的活性炭，在 135-15(TC的條件下，攪拌25-35min後過濾。反應產物冷卻後，沉降分離 其中的樹脂狀副反應產物便得產品。
反應生成的是脫水木糖醇亞麻酸酯。在反應過程中，木糖醇自身產生 分子內脫水，成為失水木糖醇，並和亞麻酸進行酯化反應。
其反應式示意如下
Cformula see original document page 8木糖醇 亞麻酸 脫水木糖醇亞麻酸酯 實施例2
將100公斤純度不低於90%木糖醇和46公斤純度不低於80%亞麻酸加 入酯化罐中，加熱到90"C，再加入1.6公斤氫氧化鈉催化劑；然後常壓下 通入惰性氣體，在30-40min內，在100°C排除物料中的水分；再升溫到 135—165"C進行酯化，在此溫度保持2—3h，酯化過程中繼續常壓下通入 惰性氣體，以帶出反應過程中產生的水分，使酯化反應順利進行，根據析 出的水量，判斷其酯化程度，反應完成後測其酸值。然後對反應產物進行 脫色在酯化罐中加入反應產物總量O. 1%的活性炭，在135-15(TC的條件 下，攪拌25-35min後過濾。反應產物冷卻後，沉降分離其中的樹脂狀副反 應產物便得產品。其反應式如下 CH20H H2C
formula see original document page 8
木糖醇 亞麻酸 脫水木糖醇亞麻酸酯
反應生成的是脫水木糖醇亞麻酸酯。在反應過程中，木糖醇自身產生 分子內脫水，成為失水木糖醇，並和亞麻酸進行酯化反應。
實施例3
將100公斤純度不低於90%木糖醇和48公斤純度不低於80%亞麻酸加 入酯化罐中，加熱到90"C，再加入O. 8公斤正磷酸(H:,PCU催化劑；然後 抽真空，將真空度控制在0. 152-2.45拖，在30-40min內，在100°C排除 物料中的水分；再升溫到135—165"C進行酯化，在此溫度保持2—3h，根 據析出的水量，判斷其酯化程度，反應完成後測其酸值。然後對反應產物 進行脫色在酯化罐中加入反應產物總量O. 5%的活性炭，在135-15(TC的 條件下，攪拌25-35min後過濾。反應產物冷卻後，沉降分離其中的樹脂狀 副反應產物便得產品。其反應式如實施例l所示，反應生成的是脫水木糖 醇亞麻酸酯。
實施例4
將100公斤純度不低於90%木糖醇和47公斤純度不低於80。/。亞麻酸(d8 不飽和脂肪酸加入酯化罐中，加熱到90"C，再加入0.6公斤正磷酸(H3P0J 催化劑；然後抽真空，將真空度控制在O. 152-2.45拖，在30-40min內， 在100"C排除物料中的水分；再升溫到135—165。C進行酯化，在此溫度保 持2—3h，根據析出的水量，判斷其酯化程度，反應完成後測其酸值。然 後對反應產物進行脫色在酯化罐中加入反應產物總量0.3%的活性炭，在 135-150。C的條件下，攪拌25-35min後過濾。反應產物冷卻後，沉降分離 其中的樹脂狀副反應產物便得產品。其反應式如實施例l所示，反應生成 的是脫水木糖醇亞麻酸酯。
實施例5
將100公斤純度不低於90%木糖醇和48公斤純度不低於80%亞麻酸 (C,8不飽和脂肪酸加入酯化罐中，加熱到90QC，再加入2.8公斤氫氧化
鈉(NaOH)催化劑；然後常壓下通入惰性氣體，在30-40min內，在100°C 排除物料中的水分；再升溫到135—165。C進行酯化，在此溫度保持2—3h， 根據析出的水量，判斷其酯化程度，反應完成後測其酸值。然後對反應產 物進行脫色在酯化罐中加入反應產物總量0.5%的活性炭，在135-15(TC 的條件下，攪拌25-35min後過濾。反應產物冷卻後，沉降分離其中的樹脂 狀副反應產物便得產品。其反應式如實施例2所示。
實施例6
將100公斤純度不低於90%木糖醇和47公斤純度不低於80%亞麻酸 (Cw不飽和脂肪酸加入酯化罐中，加熱到9(^C，再加入2.2公斤氫氧化鈉 (NaOH)催化劑；然後常壓下通入惰性氣體，在30-40min內，在100QC 排除物料中的水分；再升溫到135—165^進行酯化，在此溫度保持2—3h， 根據析出的水量，判斷其酯化程度，反應完成後測其酸值。然後對反應產 物進行脫色在酯化罐中加入反應產物總量0.3%的活性炭，在135-150°C 的條件下，攪拌25-35min後過濾。反應產物冷卻後，沉降分離其中的樹脂 狀副反應產物便得產品。其反應式如實施例2所示。
實施例7
將本發明的木糖醇亞麻酸酯作為表面活性劑、乳化劑用於化妝品，可 大大增加化妝品的活性，有利於人類肌膚的滋潤。
將上述木糖醇亞麻酸酯作為添加劑、乳化劑用於食品。木糖醇亞麻酸 酯能溶於脂肪，分散於熱水。在糕點中加入木糖醇亞麻酸酯後，用油量節 省，透油性減輕，大大減小吸水性，保質期延長。在有些飲料中，如果汁 等，為了使產品均質，不產生沉澱，須加入少量乳化劑。木糖醇亞麻酸酯 用於花生醬罐頭的生產過程中，使花生醬液均質，優化反應條件，產品不 吸潮、不產生液固分離，不產生沉澱，可長期保持產品質量。
發明人進行了實驗，在低聚木糖、"CM—170" —木糖醇粉、結晶葡萄 糖的生產過程中，在反應溶液中加入可供食用的木糖醇亞麻酸酯作食品添 加劑、乳化劑，可使液體乳化均質，既可改善反應條件如降低反應溫度、 反應壓力、增強催化劑的活性並延長使用壽命，還可防止木糖液在氫化過
程中、在介質中加熱分解，防止焦糖化增加溶液色澤外，還可使木糖醇亞 麻酸酯均衡附著於生產的粉狀和結晶產品(低聚木糖、"CM—170"—木糖 醇粉、結晶葡萄糖細粉)的表面，使其曝露於空氣中不吸潮、結塊，從而 長期保持產品質量。
權利要求
1、一種木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其包括下列內容A、將木糖醇或木糖醇濃縮物和亞麻酸加入反應器中，將上述物料升溫到90℃，加入催化劑；B、排除反應器內的空氣，然後在30-40min內，在1000C溫度下排除物料中的水分；C、升溫到135—165℃，開始酯化；在此溫度保持2—3h，按反應中析出的水量，判斷酯化程度；D、酯化反應完成後，檢測產物的酸值；然後視情況對反應產物進行或者不進行脫色；反應產物冷卻後，沉降分離其中的樹脂狀副反應產物便得產品。
2、 根據權利要求l所述的製備方法，其特徵在於其步驟A所述木糖醇或木糖醇濃縮物的純度不低於90%，亞麻酸的純度不低於80%。
3、 根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於其步驟A所述催化劑選自磷酸或氫氧化鈉；其所述各物料的重量比為木糖醇或木糖醇濃縮物/亞麻酸/氫氧化鈉=1/0. 46 0. 48/0. 016 0. 028;木糖醇或木糖醇濃縮 物/亞麻酸/磷酸=1/0. 46 0. 48/0. 004 0. 008。
4、 根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於步驟A所述催化劑 為正磷酸。
5、 根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於其步驟B所述排除 反應器內的空氣，可以是抽真空，將真空度控制在0.152-2. 45拖；或者在 酯化過程中常壓下通入惰性氣體。
6、 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於其步驟D所述對反 應產物進行脫色是指，酯化反應完成後，在酯化罐中加入反應產物總量 0. 1-0. 5%的活性炭，在135-15(TC的條件下，攪拌25-35min後過濾。
7、 一種木糖醇亞麻酸酯，用權利要求1至6任一項所述的製備方法制 備，其結構式為 formula see original document page 3
8、 將權利要求7所述的木糖醇亞麻酸酯作為表面活性劑、乳化劑用 於化妝品。
9、 將權利要求7所述的木糖醇亞麻酸酯作為添加劑、乳化劑用於食品。
全文摘要
本發明公開了一種木糖醇亞麻酸酯，其分子式為C24H42O5，還公開了一種木糖醇亞麻酸酯的製備方法，其包括將木糖醇或木糖醇濃縮物和亞麻酸加入反應器中，升溫到90℃加入催化劑；抽真空後在30-40min內，在100℃溫度下排除物料分子中的水分；升溫到135-165℃進行酯化，在此溫度保持2-3h；酯化反應完成後，檢測產物的酸值；然後視情況對反應產物進行或者不進行脫色；反應產物冷卻後，沉降分離其中的樹脂狀副反應產物便得產品。本發明還公開了木糖醇亞麻酸酯的用途。
文檔編號B01F17/32GK101376649SQ200810139340
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月1日 優先權日2008年9月1日
發明者周世英, 崔建國, 蘇本慶 申請人:青島世紀龍力國際貿易有限公司