辛癸酸甘油酯常温下是无色透明液体,无刺激性气味,凝固点低,粘度是普通植物油的一半,有非常好的氧化稳定性,不溶于水,极易溶于乙醇、异丙醇、三氯甲烷、甘油等溶剂"

辛癸酸甘油酯作为新型功能性油脂,以其独特的性能和代谢方式成为酯类的研究热点,其乳化稳定性、润滑性、溶解性、延伸性优于普通油脂。具有黏度低、表面张力小、凝固点低、透明度高、氧化稳定性强等优点,目前广泛应用于食品、医药、日化用品等领域。

辛癸酸甘油酯一般采用水解酯化法合成,由椰子油、棕榈仁油、山苍子油等水解、分馏得到辛癸酸,再在催化剂存在下与甘油进行酯化反应,酯化反应生成甘油一酯、甘油二酯、甘油三酯的混合物。

辛癸酸甘油酯巾廿油三酯的含量直接影响产品的质量与应用,通常要求在90%以上,.而这取决于反应原料比、反应温度、反应时间、催化剂等反应因素。因此控制合适的反应条件是得到高品质的辛癸酸甘油酯的关键,本文就催化剂对甘油三酯含量的影响进行研究。

1、不同催化体系对甘油三酯含量的影响

酯化反应是一种可逆反应,反应过程中需要加入催化剂以提高反应速率和酯化效率回,近年来,对于酯化反应催化剂的研究获得了较大的进展,酯化反应的催化剂有酸性催化剂、碱性催化剂、路易斯酸类催化剂、特种催化剂等"。

酸性催化剂研究比较多的有浓硫酸、固体超强酸、对甲苯磺酸、杂多酸等;碱性催化剂有氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠等;无机盐类催化剂有硫酸盐类和氯化物等;特种催化剂有树脂、沸石分子筛、离子液体等。但是目前固体超强酸以及特种催化剂等很少应用于工业生产中,因为这些催化剂存在活性不高、不稳定、使用寿命短或成本高等问题因此

本文中选用了最常用的浓硫酸、氢氧化钠、氯化亚锡及自制的复合催化剂作催化剂进行实验,分别代表酸性、碱性、路易斯酸类催化体系。实验中催化剂用量是相对于辛癸酸的质量。

在辛癸酸与甘油的摩尔比3:1,反应温度200 ℃,反应时间3 h,催化剂加入量0.3%的条件下,用不同催化剂实验,实验结果如下:

从表1可以看出，上述催化剂对脂化率的影响不大,用氢氧化钠作催化剂反应,产品甘油三酯含量较低;氯化亚锡和浓硫酸作催化剂,产品甘油三酯接近90%,但是氯化亚锡在食品中被限制使用,用硫酸作催化剂产品的色泽较深且气味重,产品后续处理较困难,而使用复合催化剂实验的产品甘油三酯含量、酯化率均达到了较高的水平,因此可以确定复合催化剂为反应最佳催化剂。

2、催化剂用量对甘油三酯含量的影响

在辛癸酸与甘油的摩尔比为3:1,反应温度200 ℃,反应时间3h条件下,改变复合催化剂用量进行实验,实验结果如表2:

从理论上讲,催化剂量越多,所能提供的催化活性中心数也越多,可以提高反应的速率和产品的转化率,但催化剂用量过大,会产生不必要的浪费,造成生产成本的提高。

从表2看出,在一定范围内,甘油三酯含量随着催化剂用量增加而增大,催化剂用量太少,催化效果不好,催化剂太多,对甘油三酯含量提高不明显,因此催化剂用量控制为辛癸酸质量的0.3%为宜。

结论

实验证明复合催化剂对辛癸酸甘油酯合成具有较好的催化效果,产品纯度较高,产品也不易着色,后处理比较容易,是一种优良的催化剂。在辛癸酸与甘油的摩尔比3:1,反应温度200 ℃,反应时间3 h,复合催化剂0.3%的条件下,可以得到高质量的辛癸酸甘油酯,甘油三酯含量达到97.116%,气相色谱-质谱检测产品的组成见表3: