一种色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯及其工艺简单的制备方法技术

本发明专利技术属于精细化工技术领域，公开了一种色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯及其工艺简单的制备方法。本发明专利技术制备方法采用两步法先合成低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再合成高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯；具体为先将蔗糖和部分脂肪酸甲酯反应Ⅰ得到低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再与剩余的脂肪酸甲酯反应Ⅱ得到高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯。本发明专利技术制备方法反应条件温和、工艺简单，且产物色泽浅；通过将溶剂合成法与无溶剂合成法结合，首先在较温和的反应条件下合成低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，酯化度达3～4；无溶剂合成阶段催化剂采用分批加入的方式，制备得到的高酯化度蔗糖聚酯的酯化度达6～7，产物呈白色蜡状固体粉末，色泽浅，气味低，满足其在日化行业的需要。

A high esterification sucrose fatty acid polyester with good color and simple preparation method

The invention belongs to the technical field of fine chemical industry, and discloses a high esterification sucrose fatty acid polyester with good color and a simple preparation method. The preparation method of the invention adopts a two-step method to synthesize sucrose fatty acid polyester with low esterification degree first, then sucrose fatty acid polyester with high esterification degree; specifically, sucrose fatty acid polyester with low esterification degree is obtained by reacting sucrose with partial fatty acid methyl ester I, and then reacting with residual fatty acid methyl ester II to obtain high esterification degree sucrose fatty acid polyester. The preparation method of the invention has mild reaction conditions, simple process and light color of the product; by combining the solvent synthesis method with the solvent-free synthesis method, the sucrose fatty acid polyester with low esterification degree is synthesized under mild reaction conditions, and the esterification degree reaches 3-4; in the solvent-free synthesis stage, the catalyst is added in batches, and the esterification degree of the high esterification degree sucrose polyester is 6-7. The product is white waxy solid powder with light color and low odor, which meets the needs of daily chemical industry.

【技术实现步骤摘要】
一种色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯及其工艺简单的制备方法
本专利技术属于精细化工
，特别涉及一种色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯及其工艺简单的制备方法。
技术介绍
高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯(SPE)，又称蔗糖聚酯或蔗糖多酯，是一类源于天然可再生资源的非离子表面活性剂，具有良好的生物降解性能和毒理学性质，对皮肤和眼睛温和无刺激作用，易于生物降解，是由蔗糖分子上5个以上羟基被脂肪酸或脂肪酸衍生物取代而得到的一类极性较小的油溶性表面活性剂。高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯具有亲水和疏水特性，是一类优良的油包水型乳化剂，因其良好的乳化性能而广泛应用于食品、医药、化妆品和纺织等行业中。目前，高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的合成方法有酸酐酯化法及酯交换法，其中酯交换法为最常见的合成方法，且以无溶剂合成法居多。日本专利JP1017588中提出的两步法合成SPE工艺，在一定链长的脂肪酸钾皂存在下，加热蔗糖与脂肪酸甲酯于150℃、1066Pa下与之互溶，待混合物成为均质状态，再加入剩余的脂肪酸甲酯，并将温度提高至180℃，所得产品收率51％，且高温导致蔗糖分解，产品颜色较深，给产品精制带来一定困难；美国的Rizzi和Taylor(JAOCS，1978，55:398-401)采用的无溶剂两步合成法以碱Na-K合金或NaH为催化剂反应，同样以脂肪酸皂为助熔剂，产物中蔗糖脂肪酸聚酯含量达90％，但脂肪酸甲酯过量较多，与蔗糖的摩尔比率高达16:1，且使用的催化剂Na-K合金或NaH不易存放。英国专利GB1332190中提出的无溶剂合成法，蔗糖在熔融状态下与脂肪酸甲酯进行反应，反应温度高达170～190℃，但高温下蔗糖很不稳定，极易结块焦化，反应在2～20分钟就不得不停止。沈金玉等人以碱性较强的KOH为催化剂合成蔗糖聚酯，棉油脂肪酸乙酯为酰基供体，第一步加入大量的脂肪酸钾皂，抽空缓慢升温至130℃，第二阶段在相同温度下加入过量的甲酯继续反应，反应过程中皂化严重，工艺处理繁琐。Corrigan和Patrick等人采用相转移催化剂四甲基硬脂酸铵一步合成法，在110℃下进行合成蔗糖聚酯的酯交换反应，该法有效缓解了蔗糖的焦化反应，得到的聚酯色泽良好且产率达78％，但相转移催化剂在反应过程中不稳定，且难以除去。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备得到的色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，采用两步法先合成低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再合成高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯；具体为先将蔗糖和部分脂肪酸甲酯反应Ⅰ得到低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再与剩余的脂肪酸甲酯反应Ⅱ得到高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯。本专利技术制备方法中，所用蔗糖与脂肪酸甲酯总量的摩尔比优选为1:6～1:12，更优选为1:8～1:11，最优选为1:10。本专利技术制备方法中，所述部分脂肪酸甲酯占脂肪酸甲酯总摩尔量的10～50％；优选为20～40％，更优选为35％。本专利技术制备方法中，所述反应Ⅰ的工艺优选为85～105℃，压力为10～30KPa，反应5～10h。本专利技术制备方法中，所述反应Ⅱ的工艺优选为110～140℃，压力为1～5KPa，搅拌5～9h。本专利技术制备方法中，反应Ⅰ和反应Ⅱ均在催化剂催化下进行。所述的催化剂为碱性催化剂，可为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾等中的至少一种，更优选为碳酸钾。所用催化剂的量为催化量即可；反应Ⅰ中，所用催化剂的量优选为反应物总重量的1～5％；反应Ⅱ中，所用催化剂的量优选为反应物总重量的1～8％。所述反应Ⅱ的反应过程中，催化剂优选分开2次加入。所述催化剂首次加入量为反应物总重量的1～5％；所述催化剂第二次加入量为反应物总重量的0.5～2.5％。本专利技术制备方法中，所述反应Ⅱ的工艺优选为加入部分催化剂在110～140℃，压力为1～5KPa，搅拌反应2～4h，降温至70～90℃，再加入剩余的催化剂，110～140℃，压力为1～5KPa，搅拌反应3～5h。本专利技术制备方法中，所述反应Ⅱ优选先将低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯加热溶解，再加入剩余的脂肪酸甲酯及催化剂进行反应。本专利技术制备方法中，所述的脂肪酸甲酯优选为含8～22个碳原子的饱和或不饱和的脂肪酸甲酯中的至少一种；更优选为硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯、大豆油甲酯中的至少一种；最优选为棕榈酸甲酯。本专利技术制备方法中，所述反应Ⅰ优选在溶液环境下进行，可使用二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种作为溶剂，更优选为N,N-二甲基甲酰胺。以体积计，上述溶剂的用量优选为蔗糖质量的3～8倍，更优选为3～6倍，最优选为5倍。更优选为先将蔗糖加入溶剂中，压力20～40KPa，升温到50～80℃至完全溶解后，再加入部分脂肪酸甲酯和催化剂进行反应Ⅰ。本专利技术制备方法中，所述反应Ⅰ完成后，可通过分离获得纯化的低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，包括减压蒸馏除去溶剂，有机溶剂和氯化钠溶液两相萃取分离。具体为，反应Ⅰ完成后，减压蒸馏除去体系中的反应溶剂，再加入有机溶剂和氯化钠溶液，于50～80℃下搅拌30min，静置5min至完全分层，除去痕量反应溶剂、蔗糖、催化剂、反应生成的有色体及其他水溶性易着色杂质，重复该步骤至水相呈无色澄清溶液，分离出低酯化度蔗糖聚酯。本专利技术制备方法中，所述反应Ⅱ完成后，可通过分离获得纯化的产物，包括混合溶剂和水两相萃取分离，醇析。具体为，将反应后体系冷却至60℃，加入混合溶剂A和B及蒸馏水，搅拌40min后，静置10min至完全分层，分离出水相，除去体系中的催化剂、脂肪酸皂及其他水溶性杂质，用蒸馏水重复萃取，至有机相呈无色至浅黄色溶液；将得到的水相合并后继续用溶剂A萃取，分离出有机相并与上述得到的有机相合并，将合并后的有机相用氯化钠溶液热溶萃取，分离出水相，重复萃取至水相呈无色透明溶液，除去混合溶剂，得到蔗糖聚酯和脂肪酸甲酯的混合物；向上述体系中加入乙醇，控制温度为65℃，搅拌40min，静置冷却至蔗糖聚酯从乙醇中析出，减压抽滤，得到含有部分乙醇的聚酯粗品，除去乙醇，得到纯化的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯。上述分离过程中，所述的氯化钠用量优选为水溶液总重量的1～20％，更优选为1～10％，最优选为5％。所述的有机溶剂为正丁醇，以体积计，上述正丁醇的用量优选为产物总量的1～3倍，更优选为产物总量的2倍。所述的混合溶剂A优选为乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或两种的混合，更优选为正丁醇，混合溶剂B为正己烷；以体积计，上述混合溶剂总量占产物总量优选为1～4倍，更优选为2.5倍，混合溶剂A和B的质量比为2:1。本专利技术的工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，包括以下具体步骤：(1)将蔗糖溶于溶剂中，压力20～40KPa，升温到50～80℃至完全溶解后，再加入部分脂肪酸甲酯和催化剂，85～105℃，压力为10～30KPa，反应5～10h，分离，得到低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯；(2)将低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯加热溶解，再加入剩余的脂肪酸甲酯和部分催化剂，升温至110～140℃，压力为1～5KPa，搅拌反应2～4h，降温至70～90℃，再加入剩余的催化剂，110～140℃，压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，其特征在于采用两步法先合成低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再合成高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯；具体为先将蔗糖和部分脂肪酸甲酯反应Ⅰ得到低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再与剩余的脂肪酸甲酯反应Ⅱ得到高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯。

【技术特征摘要】
1.一种工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，其特征在于采用两步法先合成低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再合成高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯；具体为先将蔗糖和部分脂肪酸甲酯反应Ⅰ得到低酯化度蔗糖脂肪酸聚酯，再与剩余的脂肪酸甲酯反应Ⅱ得到高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯。2.根据权利要求1所述的工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，其特征在于：所用蔗糖与脂肪酸甲酯总量的摩尔比为1:6～1:12；所述部分脂肪酸甲酯占脂肪酸甲酯总摩尔量的10～50％。3.根据权利要求1所述的工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，其特征在于：所述反应Ⅰ的工艺为85～105℃，压力为10～30KPa，反应5～10h；所述反应Ⅱ的工艺为110～140℃，压力为1～5KPa，搅拌5～9h。4.根据权利要求1所述的工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，其特征在于：所述反应Ⅰ和反应Ⅱ均在催化剂催化下进行；所述的催化剂为碱性催化剂，包括氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钾中的至少一种；反应Ⅰ中，所用催化剂的量为反应物总重量的1～5％；反应Ⅱ中，所用催化剂的量为反应物总重量的1～8％。5.根据权利要求1所述的工艺简单、色泽良好的高酯化度蔗糖脂肪酸聚酯的制备方法，其特征在于：所述反应Ⅱ的工艺为加入部分催化剂在110～140℃，压力为1～5KPa，搅拌反应2～4h，降温至70～90℃，再加入剩余的催化剂，110～140℃，压力为1～5KPa，搅拌反应3～5h。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：章莉娟，王焕焕，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44