毕业论文_表面活性剂蔗糖脂肪酸酯的合成与应用(编辑修改稿)

毕业论文_表面活性剂蔗糖脂肪酸酯的合成与应用(编辑修改稿)内容摘要：

，改善香料的乳化和分 10 散，能增进其独特风味。 块糖 SE 3 ～ %以重量计 增大原料的流动性，提高生产效率，使产品光亮。 香料粉状调味品 SE 2– SE～ 3 ～ %以重量计 防山潮湿的粉状食品间的粘结，改善流动性，使食品更容易分散。 肉制品和鱼糜制品 适宜各类 ～ %以重量计 改善香肠和火腿肠的水存储量，防止肝糜和波洛尼亚香肠这类制品的油相的分离，对于其它制品，在改善水的存储量和鱼糜的弹性等方面有效。 ～ %以鱼糜制品计 提高水存储量，增力口鱼糜制品的弹性，延长货架期。 蔗糖脂在日化用品中的应用 制品 规格 应用 特点 化妆品 SE 15– SE～ 16 ～ 2% 对皮肤无刺激，易水洗，滑润光泽，尤其适用于儿 童化妆品。 防止化妆品中油脂析出，使各种配方原料均匀分散，延长产品保存期。 洗品涤 牙膏 11 蔗糖脂在医药制品中的应用 制品 规格 用量 特点 软膏 SE 15～ 16 ～ 5% 使配方原料均匀分散，制品热流动性能好，提高保湿性，耐热，稳定，易水洗。 栓剂 SE 15～ 16 ～ 5% 改善加工性能，防止粘膜、龟裂及空洞，可提高药物的生物利用律，减轻对粘膜的刺激。 片剂 SE 15～ 16 ～ % 防止原料结块，改善流动性，增加粉末的可压缩性，减少粘冲，提高成品率，并 能改善崩解性能，加快药物释放速度。 糖浆 SE 15～ 16 ～ % 使配方原料均匀分散，防止沉淀和结晶，延长保存期。 抗生素制剂 SE 9～ 16 ～ 5% 乳化分散，改善口服吸收剂，提高生物利用度溶剂和吸收促进剂。 其它 SE 11～ 16 ～ 5% 油溶性维生素，抗氧化剂防腐等的乳化分散，增溶剂等。 弹性蛋白酶干扰素、 N4基阿糖胞疳类的稳定剂 12 和吸收促进剂。 八．蔗糖脂肪酸酯的制备 蔗糖脂肪酸酯的合成原理 蔗糖酯的合成采用酯交换法，即蔗糖与脂肪酸低碳醇酯在碱性催化剂作用下 发生酯交换反应，得到蔗糖酯和低碳醇。 蔗糖酯是蔗糖（亲水）和脂肪酸（亲油）的酯化产物。 其中的蔗糖是二糖，含 1个葡萄糖吡喃环、 1个果糖呋喃环和 8个自由羟基。 如图 1所示， 8个自由羟基中位于 6， 6’， 1’位置上的 3 个伯羟基最容易被酯化，然后是 5个仲羟基。 一般认为 3个伯羟基被酯化的难易程度是 l’ 6’ 6 位，即蔗糖单酯一般是 6 位上的羟基被酯化，但它们的差别不大。 5个仲羟基酯化的难易程度基本相同。 蔗糖酯合成一般采用碱催化反应。 反应机理【 4】可解释为：蔗糖与碱作用生成蔗糖化物 (Sucrate)，由它离解成的阴离子 进攻带有阳电荷的脂肪酸酯 (以硬脂酸甲酯为例 )的羧基碳，发生亲核取代反应，从而生成蔗糖酯。 对此可用下列反应式表示： 其中： ROH代表蔗糖； RO代表蔗糖化离子； 代表脂肪酸低碳醇酯； R39。 OH代表甲醇。 【 5】 蔗糖酯的合成方法很多，按反应方式可分为酰氯酯化法、酯交换法、直接脱水法和微生物法。 但工业上仍采用酯交换法，只是在溶剂和酯化剂方面做了改进。 在这里我们主要介绍一下酯交换法和微生物法。 酯交换法 反应式为： 溶剂法 又称 Snell法。 酯交换反应在常温及无催化剂时 , 反应速度极 慢。 通常采用提高温度及加入催化剂的方法来加速反应速度 , 我们所采用的工艺条件是在常温常 13 压下 , 加入碱催化剂 , 使蔗糖粉末和脂肪酸甲酯直接进行酯交换反应。 为了使反应能在均相中进行 , 采用了能使反应物蔗糖和脂肪酸甲酯均能溶解的二甲基甲酰胺（ DMF）为溶剂 , 反应结束后采用高真空抽提除去溶剂。 反应溶剂的选择 在合成蔗糖醋的溶剂法中 , 利用溶剂将蔗糖和猪油溶解 , 以实现酯交换反应。 这种反应溶剂的用量较多。 作为反应溶剂 , 一般应具备以下条件 （ 1）由于蔗糖酯可用于食品加工 , 所以要求反应溶剂无异味和不会 使产品变味 （ 2）不应有活泼氢 , 应能溶解蔗糖和猪油 , 而且价格要便宜 （ 3）为提高蔗糖单酯的收率 , 对蔗糖的溶解度要大 （ 4）溶剂本身的毒性要小 （ 5）溶剂的沸点应与蔗糖酯产品及其副产物有较大差异。 沸点低的溶剂便于回收沸点高的溶剂可加速酯交换反应。 综合以上条件我们选用二甲基甲酰胺作溶剂 , 工业上一般也多使用二甲基甲酰胺作溶剂。 美国也用二甲基甲酰胺作为溶剂来生产蔗糖酯。 【 6】 制备方法 取脂肪酸甲酯和无水蔗糖粉末 , 溶于二甲基甲酰胺中 , 再加入无水碳酸钾 , 将上述混和液于 95~100℃下搅拌加热 10~12h进行醋交换反应。 反应结束后 , 于水浴上以真空方式彻底蒸出溶剂二甲基甲酰胺。 蒸馏残渣含 %游离蔗糖 , 其余为同脂肪酸反应的产物。 将此产物在搅拌下溶解于质量分数为 10%的氯化钠溶液和正丁醇中 , 分离丁醇层用水于分液漏斗中将其洗涤两次。 对丁醇提取物搅拌几分钟后过滤。 滤液蒸发至干 , 可获得有如蜡样的粘稠状浅黄色产物。 反应粗产物可以直接用于洗涤剂行业 , 也可在制皂工业中作为钙皂分散剂。 反应粗产物的精制是用盐法除去所含的脂肪皂并收集为副产物用水洗除去无机盐和未反应的蔗糖 , 再经过滤、干燥 , 即可获得白 色或浅黄色的食品级蔗糖酷。 此工艺可以通过调节原料配比制得高比例的单酯或双酯；工艺简单，反应条件温和，蔗糖不会焦化；收率高，脂肪酸甲酯转化率在 95%以上。 但溶剂 DMF昂贵、易燃、有毒，产品难于纯化，影响了此法的经济效益。 微乳化法 此法是在 Snell法基础上发展起来的，不含有有毒溶剂，反应条件温和，但体系不够稳定，工艺要求高。 根据溶剂的不同，又可分为 NebraskaSnell法和NebraskaDKS法。 NebraskaSnell法 它以丙二醇作溶剂，以无水碳酸钾为催化剂，借助脂肪酸皂 的乳化作用，使蔗糖和脂肪酸的低碳烷醇在微乳化状态下进行酯交换反应。 先将蔗糖、乳化剂硬脂酸钠和脂肪的低碳醇酯于丙二醇溶剂中混合，使之在约 100℃下成为微乳状液。 然 14 后，加入催化剂无水碳酸钾，于 150~170℃和 800Pa下进行酯交换反应，生成蔗糖酯。 反应中不断蒸出溶剂丙二醇，蒸馏过程中需保持为乳状液状态和蔗糖的微分散。 此工艺蔗糖过量少，可定量回收溶剂，对蔗糖酯精制简单，产品中若有溶剂丙二醇也不妨碍用于食品；但由于焦糖化，蔗糖损失可达 10%左右，产品间或有着色现 象。 转化率为 98%（以原料酯计算），产品中单酯 85%、二酯 10%、三酯及多酯4%、蔗糖 1%左右。 此种方法由于乳化液极不稳定，反应要求较高的温度和真空度，易发生蔗糖焦化，工业上难以控制。 NebraskaDKS法 又称水乳化法，在 NebraskaSnell法基础上以水代替丙二醇。 首先使蔗糖与乳化剂脂肪酸皂（钠皂、钾皂或钙皂）在水溶剂中成为均一的蔗糖混合溶液 , 随后提高温度 , 同时加入碱性催化剂（如碳酸钾、氢氧化钾）和部分或全部脂肪酸低碳醇酯与蔗糖进行酯交换 , 搅拌呈均后进行减压脱水即可。 添加催化剂的时 机是蔗糖、乳化剂和水三种成分形成混合物后至实现均一混合物之间的时间范围。 实现酯交换反应最重要的条件是控制熔融系统中的压力和温度 , 使脂肪酸酯不发生水解。 熔融系统温度和压力与反应物中水含量间存在一定关系。 故可根据水含量确定反应温度及压力。 【 7】 原料酯转化率为 85~95%，产品 HLB值 6~9，其中单酯：二酯：三酯及多酯 =55： 30：15. 影响蔗糖酯合成反应的因素有蔗糖与硬脂酸单甘酯的摩尔比、乳化剂用量、催化剂用量、反应时间、水含量以及反应温度和压力。 反应温度与压力的变化与水含量存在一定关系。 试验中根据水含量 对反应温度和压力进行控制。 为综合考虑各因素对合成反应的影响 , 以得到最佳合成工艺条件 , 采用正交试验法设计实验方案。 各因素水平选择如表 1。 【 8】 蔗糖酯的精制分离采用共沉淀法 , 在粗产品中加入有机溶剂乙酸丁酯和水 , 搅 15 拌使粗产品溶解 , 静置分层 , 水层弃去。 在有机层中加入水溶性共沉淀剂氯化钠 , 使与蔗糖酯产生共沉淀物 , 将沉淀物减压过滤得到固体物 , 再加入乙酸丁酯和水 , 搅拌溶解 , 静置分层 ,将有机层馏去溶剂 , 干燥 , 得到蔗糖酯。 整个分离过程应注意 pH 值的变化、温度的控制及有机溶剂、共沉淀剂氯化钠 的用量。 实验结果表明，影响合成反应的最大因素是反应时间 , 其次是水含量、乳化剂用量、蔗糖与硬脂酸单甘酯摩尔比 , 影响最小的因素是催化剂用量。 由正交结果分析得到的最佳合成工艺条件为 : A4B4C3D3E2。 得到的蔗糖酯的重量产率在 105%～ 107% 之间 , 与正交表中其他试验结果相比 , 并不是最高的。 水溶剂法合成蔗糖酯的最佳工艺条件为 : 蔗糖与硬脂酸单甘酯摩尔比为 1: 乳化剂用量 5%、催化剂用量 1%、水含量 5%、反应时间 215 小时、反应温度 150℃、压力 0107～ 0114Pa。 在反应中应严格控制 反应温度和压力 , 避免出现蔗糖焦化现象及添加催化剂和硬脂酸单甘酯时产生泡沫等现象。 无溶剂法 即不使用任何溶剂 ,直接用蔗糖、脂肪酸甲酯和钠皂进行酯交换反应，而后蒸馏 , 冷却回收蔗糖脂肪酸酯混合物。 国内江苏省金湖县油脂厂实现了工业化生产。 【 9】 为了消除溶剂弊端， 1970年 ，后经各国科学家的不懈努力，逐渐形成了下列几种方法。 丙二醇酯法 将丙二醇酯与脂肪酸钠在 150～ 190 ℃下加热熔融 ,然后将催化剂和蔗糖加入 ,减压至 13133～ 13313 Pa ,并于上述 温度下搅拌反应即可。 为防止产品着色 ,可通惰性气体保护。 本法可连续生产 ,也可间歇生产。 【 10】 熔融法 将蔗糖、催化剂中性皂 (常为油酸钠、棕酸钾或油酸锂 ) 和脂肪酸酯混合进行搅拌 ,在惰性气体存在下加热到 170 ℃～ 185 ℃ ,经短时间就可溶解或熔融成流动的均态物质 ,然后加酸 (常为柠檬酸 ) 使催化剂钝化 ,冷却提纯得到产品蔗糖酯。 该法反应速度极快 (4～ 20min) ,收率好 (蔗糖酯占反应后混合物重量的 45 %左右 )。 【 11】 相溶法 该法是借助一种亲和促进剂 (如蔗糖酯、肥皂等 ) 使蔗糖和 脂肪酸甲酯产生相溶性 ,从而实现酯交换。 此法反应速度快 , 着色小 , 原料酯转化率 90 %以上。 据报道将氢化葵花油脂。