单癸月桂酸甘油酯的制备及乳化性能研究

论文摘要

本论文以直接压榨樟树籽油为原料,经过脱胶、脱色后,以酸性离子液体和碱为催化剂,采用酯化、连续酯化酯交换、酸碱分步酯化酯交换三种方法制备单癸月桂酸甘油酯。采用红外光谱法和相应产品国家标准中的分析方法,分析测定高纯度单癸月桂酸甘油酯的结构、理化性质和乳化性能。樟树籽油的脱胶工艺条件如下：采用磷酸水化脱胶,磷酸用量3%（油重）、加水量6%（油重）、脱胶时间40min、温度70℃、磷脂含量从9.5mg/g降至1.1mg/g,脱色工艺条件如下：在20mmHg真空条件下,采用活性炭和白土混合脱色剂真空脱色,活性炭和白土比例为1：6（质量比）,用量为油重的5%、脱色温度100℃、时间40min、脱色率可达到86.5%,樟树籽油颜色从紫褐色变为淡黄色。脱胶脱色樟树籽油的理化指标为磷脂为1.1mg/g、酸价12.6mgKOH/g、碘值3.5gI2/100g、皂化值287.8mgKOH/g、比重0.9186g/cm3、熔点为20-22℃、平均分子量620.5。气相色谱分析表明,樟树籽油的脂肪酸组成以癸酸和月桂酸为主,含量分别为54.09%和39.62%。制备三种离子液体催化剂N-甲基咪唑硫酸氢盐（[Hmim]+[HSO4]-）、1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑硫酸氢盐（[HSO3-pmim]+[HSO4]-）和1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑对甲苯磺酸盐（[HSO3-pmim]+[pTSA]-）,对这三种离子液体催化性能研究表明：在转化樟树籽油制备单癸月桂酸甘油中,选用1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑硫酸氢盐作为酯化催化剂,1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑对甲苯磺酸盐作为连续酯化酯交换催化剂。酯化法制备单癸月桂酸甘油酯的工艺条件为：催化剂选用1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑硫酸氢盐,反应温度150℃、催化剂用量3%（脂肪酸重量）、甘油/脂肪酸（mol/mol）为3：1、反应时间2.0h,在此条件下单甘酯的含量73.1%,催化剂重复使用5次未见催化效果有明显下降。樟树籽油连续酯化酯交换法制备单癸月桂酸甘油酯的工艺条件为：催化剂选用1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑对甲苯磺酸盐,甘油/樟树籽油（mol/mol）为5.1：1、催化剂用量5.6%（油重）、反应温度153℃、反应时间5.4h,在此反应条件下单甘酯含量71.5%,催化剂重复使用5次未见催化效果有明显下降。樟树籽油酸碱分步酯化酯交换法制备单癸月桂酸甘油酯的工艺条件为：酯化反应催化剂选用1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑对甲苯磺酸盐,反应温度140℃、催化剂的用量3.5%（油重）、甘油/樟树籽油（mol/mol）2.2：1、反应时间1.9h,酯化率和单甘酯含量分别为96.3%和16.7%；酯交换催化剂为NaOH,反应条件为：反应温度170℃、时间2.0h、甘油/樟树籽油（mol/mol）为6.5：1、催化剂用量为0.5%（油重）,在此反应条件单甘酯含量为90.2%。酯化法制备单癸月桂酸甘油酯适用于原料为脂肪酸,具有工艺简单,应用范围广,采用1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑硫酸氢盐催化反应2h,单甘酯的含量可达到73.1%。连续酯化酯交换法制备单甘酯适用于高酸价、高水分的原料油,采用1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑对甲苯磺酸盐催化反应5.4h,单甘酯含量达71.5%,工艺简单、操作方便、但酸催化速率低、反应时间较长。酸碱分步酯化酯交换法制备单甘酯分别利用了酸、碱催化的优点,反应时间短、产物中单甘酯含量较高,选用1-甲基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑硫酸氢盐催化酯化反应1.9h、然后NaOH催化酯交换反应2h,单甘酯含量达90.2%,是一种制备高纯度单甘酯的非常好的方法。樟树籽油酸碱分步酯化酯交换法制备的单癸月桂酸甘油酯酯经冷盐水洗涤、离心分离和真空干燥得到高纯度单癸月桂酸甘油酯。采用红外光谱法分析单癸月桂酸甘油酯,结果显示其红外谱图在3376cm-1有明显的-OH的伸缩振动峰。参考GB15612-1995分析测定单癸月桂酸甘油酯的理化性质,结果如下：单甘酯含量91.5%、碘值0.8gI2/100g、凝固点40-42℃、游离酸含量1.2%、砷0.000033%、重金属（以Pb）0.000038%。测定不同油水比例的单癸月桂酸甘油酯的乳化力,结果表明在6：4时单癸月桂酸甘油酯的乳化力最强,达到65.1g/g,在此条件下单癸月桂酸甘油酯的离心稳定用量4%、常温稳定用量2.5%,高温稳定用量3.5%。采用国标GB/T11543-2008表面活性剂中、高粘度乳液的特性测试及其乳化能力的评价方法,配制目测稳定性、储藏稳定性、离心稳定性、冷热循环稳定性均为1级的乳液配方为油水比例6：4,此时乳液的类型为水包油（O/W）型乳化液,单癸月桂酸的乳化能力为28.0g/g。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 单脂肪酸甘油酯的定义及性质
• 1.2.1 一般化学性质
• 1.2.2 物理化学性质
• 1.2.3 单癸月桂酸甘油酯的特殊性质
• 1.3 单甘酯的制备方法
• 1.3.1 酯化法
• 1.3.2 酯交换法
• 1.3.3 羟基保护法
• 1.3.4 缩水甘油法
• 1.3.5 环氧氯丙烷法
• 1.3.6 酶法
• 1.4 单甘酯制备中催化剂的研究
• 1.5 离子液体催化剂的研究进展
• 1.6 单甘酯的分离纯化方法
• 1.6.1 溶剂结晶法
• 1.6.2 分子蒸馏法
• 1.7 单甘酯的检测方法
• 1.7.1 直接法
• 1.7.2 薄层色谱法
• 1.7.3 气相色谱法
• 1.7.4 高效液相色谱法
• 1.8 以樟树籽油为原料制备单癸月桂酸甘油酯的意义
• 1.9 研究的主要内容
• 1.10 特色及创新之处
• 第2章 樟树籽油的脱胶脱色及理化性质测定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料及试剂
• 2.1.2 主要仪器及设备
• 2.1.3 樟树籽油的压榨法提取
• 2.1.4 樟树籽油的脱胶脱色
• 2.1.5 樟树籽油理化性质的测定
• 2.1.6 樟树籽油脂肪酸组成的测定
• 2.2 结果及讨论
• 2.2.1 樟树籽油脱胶工艺条件
• 2.2.2 樟树籽油脱色工艺条件
• 2.2.3 脱胶脱色前后樟树籽油理化性质的测定
• 2.2.4 樟树籽油脂肪酸组成分析
• 2.3 本章小结
• 2.3.1 樟树籽油脱胶脱色工艺条件的确定
• 2.3.2 脱胶脱色前后樟树籽油理化特性分析结果
• 2.3.3 樟树籽油脂肪酸组成
• 第3章 酸性离子液体催化剂的制备及催化性能研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料及试剂
• 3.1.2 主要仪器及设备
• 3.1.3 酸性离子液体催化剂的合成
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 离子液体酯化催化剂的确定
• 3.2.2 离子液体连续酯化酯交换催化剂的确定
• 3.3 本章小结
• 第4章 单癸月桂酸甘油酯的制备
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料及试剂
• 4.1.2 主要仪器及设备
• 4.1.3 樟树籽油制备单癸月桂酸甘油酯工艺流程
• 4.1.4 酸性离子液体催化樟树籽油脂肪酸酯化制备单癸月桂酸甘油酯
• 4.1.5 酸性离子液体连续催化樟树籽油酯化酯交换制备单癸月桂酸甘油酯
• 4.1.6 酸碱分步催化樟树籽油酯化酯交换制备单癸月桂酸甘油酯
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 酸性离子液体催化樟树籽油脂肪酸酯化制备单癸月桂酸甘油酯
• 4.2.2 酸性离子液体连续催化樟树籽油酯化酯交换制备单癸月桂酸甘油酯
• 4.2.3 酸碱分步催化樟树籽油酯化酯交换制备单癸月桂酸甘油酯
• 4.2.4 转化樟树籽油制备单癸月桂酸甘油酯工艺的比较
• 4.2.5 单癸月桂酸甘油酯的制备
• 4.3 本章小结
• 第5章 单癸月桂酸甘油酯的理化特性及乳化性能研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料和试剂
• 5.1.2 主要仪器和设备
• 5.1.3 单癸月桂酸甘油酯甘油酯结构测定分析
• 5.1.4 单癸月桂酸甘油酯甘油酯主要理化性质的测定
• 5.1.5 单癸月桂酸甘油酯的乳化力测定
• 5.1.6 单癸月桂酸甘油酯乳液稳定性的测定
• 5.1.7 单癸月桂酸甘油酯乳化能力的测定
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 单癸月桂酸甘油酯甘油酯红外结构分析
• 5.2.2 单癸月桂酸甘油酯的理化特性检测结果与分析
• 5.2.3 单癸月桂酸甘油酯的乳化性能测定
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 建议和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果