一種利用廢油脂製備單甘酯的方法
2023-04-26 10:24:51 2
專利名稱：一種利用廢油脂製備單甘酯的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備單甘酯的方法，更具體地說涉及一種利用廢油脂製備單甘酯的方法。
背景技術：
單甘酯的全稱為單脂肪酸甘油酯(或甘油單脂肪酸酯)，單甘酯的性能隨結構中的脂肪酸的種類不同而異。其外觀可由白色至黃色的液體或固體不等，單硬脂酸甘油酯或單棕櫚酸甘油酯為白色至淡黃色固體(粉末、片狀、塊狀)；單油酸甘油酯或單月桂酸甘油酯為淡黃色液體(分子蒸餾單油酸甘油酯或分子蒸餾單月桂酸甘油酯為白色至淡黃色膏狀至蠟狀固體)。不溶於水，能溶於乙醇、苯、丙酮中，可與熱水經強烈振蕩後乳化，為油包水型乳化劑。分子蒸餾單甘酯的HLB值為319～513；普通單甘酯的HLB值為215～319。由於單甘酯具有一個親油的長鏈烷基和兩個親水的羥基，以及因油脂成分不同而具有的若干雙鍵。因此，單甘酯不僅具有較好的表面活性，被廣泛應用於食品、化妝品、醫藥、洗滌劑工業中；而且由於不飽和鍵的存在，可以在酸性條件下氧化成環氧鍵，即可以應用在環氧樹脂等方面，還可以進一步開環成醇或胺，作為多元醇或多元醇的起始劑，應用於聚氨酯樹脂。按照單甘酯產品在生產中是否經蒸餾提純可以將單甘酯進一步分為分子蒸餾單甘酯和普通單甘酯。目前國內生產的普通單甘酯的純度為單甘酯含量30％～45％。分子蒸餾單甘酯是採用分子蒸餾工藝，經蒸餾提純的高純度甘油單脂肪酸酯，其純度為單甘酯含量高達90％～96％，國外在90年代已開始大規模工業生產。但大部分都是以甘油或天然油脂包括動物油脂和植物油脂為原料的，生產成本高。
另外中國廢油脂的產量很大，據估算，廢棄油脂的量約佔食用油總消費量的20％～30％。以中國年均消費食用油21Mt計，每年產生廢油4～8Mt，收集起來能夠作為資源利用的廢棄油脂有4Mt左右。中國又是世界上制油大國，每年可加工食用油10Mt以上，而且有幾千家食用油及肉類、皮革、骨粉、骨膠、明膠等骨產品加工企業，每年可排放動植物油脂下腳料幾百萬噸。這些廢油脂和動植物油下腳料若直接排放，不僅造成環境和水質汙染，而且也是一種嚴重的資源浪費。目前，利用餐飲廢油脂和動植物油下腳料的主要工業用途是生產動物飼料用油、肥皂、塗料及洗滌劑等化工產品，用廢食用油脂添加的動物飼料存在嚴重的安全隱患，已經被嚴令禁止，用於生產化工產品存在工藝複雜、附加值低和廢油脂的利用量少等問題。為了徹底杜絕廢食用油脂及動植物油下腳料的危害，提高其利用價值，尋找新的利用途徑已成為當務之急。動植物油脂經高溫烹飪煎炸，飽和脂肪酸越來越多，但且85％成分以上仍為棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞油酸。廢油脂作為替代燃料與石化柴油相比，儘管存在黏度大、揮發性差、與空氣混合效果不好、易發生熱聚合等問題，但經過酯交換能夠完全滿足柴油代用理想品所具備的性能。目前用回收的廢油、野生油料、植物油下腳料及廢動植物油脂等為原料生產生物柴油已經是研究的熱點，得到的生物柴油產品性能與0#柴油相當。如申請號為200410014887.6、申請日為2004年5月14日的中國專利公開了一種由天然油脂製備生物柴油的方法和申請號為200510013266.0、申請是為2005年4月1日中國專利公開的利用廢油脂生產生物柴油的方法，雖然天然油脂或廢油脂的利用價值得到一定提高，但其經濟效益還有待提高，還可開發附加值更高的產品。因此利用廢油脂製備單甘酯則能解決上述問題，進一步提高天然油脂或廢油脂的利用價值。
發明內容
本發明的目的在於解決上述現在技術中存在的不足和問題，提供一種利用廢油脂製備單甘酯的方法，生產的產品純度高，單甘酯含量可達99％以上，生產成本低。
本發明的技術方案如下本發明的一種利用廢油脂製備單甘酯的方法，以廢油脂為原料，先經過機械除雜質和除磷脂預處理步驟得到精製廢油脂；將得到的精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行反應，反應混合液經分子蒸餾，獲得混合單甘酯；蒸餾餘下的混合反應液再循環使用，加入到下一批精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行的反應中，得到的反應混合液經分子蒸餾後獲得混合單甘酯。
本發明所述的利用廢油脂製備單甘酯的方法，包括以下優選步驟A)將精製廢油脂在150～250℃條件下與與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行反應5～10小時，反應混合液經分子蒸餾，獲得混合單甘酯；B)將步驟A)中蒸餾餘下的混合反應液加入到下一批精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行反應中，反應混合液經分子蒸餾後獲得混合單甘酯，這次蒸餾後再餘下的反應混合液可繼續進入下批次反應循環使用。
本發明的利用廢油脂製備單甘酯的方法中，其所述的反應優選在氮氣保護條件下進行；其精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物用量重量配比優選為1000∶80～350。
上述的利用廢油脂製備單甘酯的方法中，其所述的醇優選為多元醇，所述的多元醇優選為乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷的一種或它們的混合物；所述的胺優選為乙二胺，所述的醇胺優選為二乙醇胺、三乙醇胺或二異丙醇胺。
本發明的有益效果是本發明利用廢油脂為原料製備單甘酯，生產工藝簡單，每次分子蒸餾後的混合反應液可循環使用，進入下批次單甘酯的生產，可重複循環，廢油脂的利用率高，生產成本低；同時產物單甘酯的含量可達99％以上，可廣泛應用於食品、化妝品、醫藥、洗滌劑等工業中；另外由於不飽和鍵的存在，可以在酸性條件下氧化成環氧鍵，即可以應用在環氧樹脂等方面，還可以進一步開環成醇或胺，作為多元醇或多元醇的起始劑，應用於聚氨酯樹脂。
具體實施例方式
實施例1精製廢油脂500g在200℃氮氣保護條件下與95g甘油酯交換反應7小時，反應混合液經分子蒸餾25分鐘，獲得混合單甘酯375g，經檢測單甘酯的含量為99.1％。餘下的混合反應液再與精製廢油脂250g，甘油48g繼續在氮氣保護下200℃反應7小時，反應混合液經分子蒸餾30分鐘獲得混合單甘酯367g，經檢測單甘酯的含量為99.05％。
實施例2精製廢油脂500g在212℃氮氣保護條件下與68g乙二醇酯交換反應6小時，反應混合液經分子蒸餾30分鐘，收集前餾份112g，然後獲得混合單甘酯138g，經檢測單甘酯的含量為99.08％。餘下的混合反應液再與精製廢油脂150g、乙二醇20g繼續在氮氣保護下212℃反應6小時，反應混合液經分子蒸餾30分鐘除獲得前餾份109g外，還獲得混合單甘酯135g，經檢測單甘酯的含量為99.04％。
實施例3精製廢油脂500g在210℃氮氣保護條件下與52g甘油和40g丙二醇進行酯交換反應6.5小時，反應混合液經分子蒸餾30分鐘，獲得前餾份95g和混合單甘酯147g，經檢測單甘酯的含量為99.12％。餘下的混合反應液再與精製廢油脂150g、甘油15g、丙二醇12g繼續在氮氣保護條件下210℃酯交換反應6.5小時，反應混合液經分子蒸餾30分鐘共獲得前餾份88g和混合單甘酯137g，經檢測單甘酯的含量為99.15％。
實施例4精製反應廢油酯500g在220℃氮氣保護條件下與68g乙二胺胺解反應6.5小時，反應混合液經分子蒸餾30分鐘，共獲得前餾份102g和混合單甘酯156g，經檢測單甘酯的含量為99.14％。餘下的混合反應液再與精製廢油脂170g、乙二胺22g繼續在氮氣保護下220℃胺解反應6.5小時，，反應混合液經分子蒸餾30分鐘獲得前餾份97g和混合單甘酯143g，經檢測單甘酯的含量為99.05％。
實施例5取實施例3剩餘的反應混合液150g再與精製廢油脂300g，甘油55g繼續在氮氣保護下200℃反應7小時，反應混合液經分子蒸餾30分鐘獲得混合單甘酯285g，經檢測單甘酯的含量為99.15％。。
權利要求
1.一種利用廢油脂製備單甘酯的方法，以廢油脂為原料，先經過機械除雜質和除磷脂預處理步驟得到精製廢油脂，其特徵在於將得到的精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行反應，反應混合液經分子蒸餾，獲得混合單甘酯；蒸餾餘下的混合反應液再循環使用，加入到下一批精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行的反應中，得到的反應混合液經分子蒸餾後獲得混合單甘酯。
2.根據權利要求1所述的利用廢油脂製備單甘酯的方法，其特徵在於包括以下步驟A)將精製廢油脂在150～250℃條件下與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行反應5～10小時，反應混合液經分子蒸餾，獲得混合單甘酯；B)將步驟A)中蒸餾餘下的混合反應液加入到下一批精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行反應中，反應混合液經分子蒸餾後獲得混合單甘酯。
3.根據權利要求2所述的利用廢油脂製備單甘酯的方法，其特徵在於所述的反應是在氮氣保護條件下進行的。
4.根據權利要求2所述的利用廢油脂製備單甘酯的方法，其特徵在於精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物用量重量配比為1000∶80～350。
5.根據權利要求1、2或4所述的利用廢油脂製備單甘酯的方法，其特徵在於所述的醇為多元醇，所述的胺為乙二胺，所述的醇胺為二乙醇胺、三乙醇胺或二異丙醇胺。
6.根據權利要求5所述的利用廢油脂製備單甘酯的方法，其特徵在於所述的多元醇為乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷的一種或它們的混合物。
7.根據權利要求2所述的利用廢油脂製備單甘酯的方法，其特徵在於包括以下步驟A)將精製廢油脂500g在200℃氮氣保護條件下與95g甘油進行酯交換反應7小時，反應混合液經分子蒸餾，獲得混合單甘酯375g；B)蒸餾餘下的混合反應液再與精製廢油脂250g及甘油48g繼續在氮氣保護下200℃反應7小時，反應混合液經分子蒸餾獲得混合單甘酯367g。
全文摘要
本發明公開了一種利用廢油脂製備單甘酯的方法，生產的產品純度高，單甘酯含量可達99％以上，工藝簡單且生產成本低；該方法是以廢油脂為原料，先經過機械除雜質和除磷脂預處理步驟得到精製廢油脂；將得到的精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行反應，反應混合液經分子蒸餾，獲得混合單甘酯；蒸餾餘下的混合反應液再循環使用，加入到下一批精製廢油脂與醇、胺、醇胺或它們的混合物進行的反應中，得到的反應混合液經分子蒸餾後獲得混合單甘酯。
文檔編號C11C3/04GK101045689SQ20071002179
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月29日 優先權日2007年4月29日
發明者蔣劍春, 周永紅, 聶小安, 李書龍 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所