油脂酯交换技术
酯交换反应
酯交换反应(transesterification),即酯与醇在酸或碱的催化下生成一个新酯和一个新醇的反应,即酯的醇解反应。
酯化反应为可逆反应,在酯的溶液中,是有少量的游离醇和酸存在的。
酯交换反应正是基于酯化反应的可逆性而进行的。
酯交换反应中的醇能够与酯溶液中少量游离的酸进行酯化反应,新的酯化反应就生成了新的酯和新的醇。
由于酯化反应的可逆性,若想酯交换反应能够进行,至少满足下面两种情况的一种:一,生成的新酯稳定性强于之前的酯。
二,生成的新醇能够在反应过程中不断蒸出。
酸碱催化酯交换的反应机理:脂肪酸甲酯主要是由甘油三酯与甲醇通过酯交换制备,其反应方程式如下:油脂(甘油三酯)先与一个甲醇反应生成甘油二酯和甲酯,甘油二酯和甲醇继续反应生成甘油单酯和甲酯,甘油单酯和甲醇反应最后生成甘油和甲酯。
酯交换催化剂包括碱性催化剂、酸性催化剂、生物酶催化剂等。
其中,碱性催化剂包括易溶于醇的催化剂(如NaOH、KOH、NaHCO3、有机碱等)和各种固体碱催化剂;酸性催化剂包括易溶于醇的催化剂(如硫酸、磺酸等)和各种固体酸催化剂。
碱性催化剂在碱性催化剂催化的酯交换反应中,真正起活性作用的是甲氧阴离子,如下图所示:甲氧阴离子攻击甘油三酯的羰基碳原子,形成一个四面体结构的中间体,然后这个中间体分解成一个脂肪酸甲酯和一个甘油二酯阴离子,这个阴离子与甲醇反应生成一个甲氧阴离子和一个甘油二酯分子,后者会进一步转化成甘油单酯,然后转化成甘油。
所生成的甲氧阴离子又循环进行下一个的催化反应。
碱性催化剂是目前酯交换反应使用最广泛的催化剂。
使用碱性催化剂的优点是反应条件温和、反应速度快。
有学者估计,使用碱催化剂的酯交换反应速度是使用同当量酸催化剂的4000倍。
碱催化的酯交换反应甲醇用量远比酸催化的低,因此工业反应器可以大大缩小。
另外,碱性催化剂的腐蚀性比酸性催化剂弱很多,在工业上可以用价廉的碳钢反应器。
除了上述优点外,使用碱性催化剂还有以下缺点:碱性催化剂对游离脂肪酸比较敏感,因此油脂原料的酸值要求比较高。
04油脂改性解析
成过程和晶体生长的快慢,这两个过程的快慢又直
接影响着结晶产品中晶体的粒度及其分布,因此, 过饱和度是考虑晶体问题的一个极其重要的因素。
2.1 分提原理
晶核的形成速率取决于冷却过饱和的程度
2.1 分提原理
在过饱和溶液中已有晶核或加入晶核后,以过
饱和度为推动力,晶核或晶种将长大。晶体的生长
过程由 3 个步骤组成:待结晶的溶质借扩散穿过晶
二、油脂的分提
分提是一种完全可逆的改性方法,它是基于一
种热力学的分离方法,将多组分的混合物物理分离 成具有不同理化特性的两种或多种组分,这种分离 是以不同组分在凝固性、溶解性和挥发性方面的差 异为依据的。
目前,油脂加工工业越来越多地使用分提来拓
宽脂肪各品种的用途,并且这种方法已全部或部分
替代化学改性的方法。
度的研究和开发。
3.1 化学酯交换
②醇解
6-L-抗坏血酸棕榈酸酯(Ascorbyl Palmitate简称AP)
3.1 化学酯交换 ③酯酯交换 油脂酯交换包括多种酯,如单烃基醇酯,乙二 醇的单酯和二酯,甘油的单酯、二酯和三酯,各种 四羟基或更多羟基醇等分子之间的种种交换结合反 应。甘油三酯之间的酯酯交换反应已广生初级成核现
象,能够产生粒度均匀的晶体。
晶体改良剂,如卵磷脂、单甘酯-甘油二酯、山
梨醇脂肪酸酯和聚甘油醇脂肪酸酯等,可改善晶体 的结构和习性。
2.2 分提方法
①常规(干法)分提法
常规分提法即指油脂在冷却结晶及晶、液分离
过程中,不附加其他措施的一种分提工艺,有时也
称为“干法”分提。干法分提是最简单和最便宜的 分离工艺。 在无有机溶剂存在的情况下,将处于液态的油 脂在受控制条件下冷却,溶化油部分结晶至最终温
酯交换法制备生物柴油反应机理和影响因素分析_李翔宇
文章编号:0254-0096(2011)05-0741-05酯交换法制备生物柴油反应机理和影响因素分析收稿日期:2009-07-02基金项目:国家自然科学基金(30700634);中国林科院科研院所基本科研业务费专项资金(CAFYBB2008028);国家高技术研究发展(863)计划(2007AA100703;2009AA05Z437);林业公益性行业专项(201004001)通讯作者:李翔宇(1977)),女,博士,主要从事生物质能源领域方面的研究。
lixyv@1261com李翔宇1,2,蒋剑春1,李 科1,聂小安1,2,吴 欢1(11中国林业科学研究院林产化学工业研究所;国家林业局林产化学工程重点开放性实验室,南京210042;21江苏强林生物能源有限公司,溧阳213364)摘 要:阐述了生物柴油的生产制备技术,从生物柴油酯交换合成反应出发,探讨了各种酯交换反应的反应机理;从原料油中的水分、游离脂肪酸、温度、压力、催化剂、反应时间、醇油比和原料混合程度等各个方面分析了对生物柴油制备的影响,得出了最佳的反应工艺条件。
关键词:生物柴油;酯交换;机理;分析中图分类号:TQ641 文献标识码:A0 引 言开发生物柴油与目前石化行业调整油品结构、提高柴汽比的方向相契合,具有广阔的市场前景,是最有前途的替代燃料之一[1]。
我国5生物产业发展/十一五0规划6明确提出要加速我国生物柴油产业化进程。
国外已经工业化的生物柴油生产技术主要是间歇式或连续化醇解工艺,生产规模均达到10万t P a 以上。
目前我国生物柴油生产主要采用间歇式传统酯交换技术,单套装置实际生产规模1万~2万t P a 。
目前制备生物柴油的生产方法可采用物理法、化学法及生物酶法。
其中物理法包括直接混合法和微乳法;化学法包括高温热裂解法和酯交换法;生物酶法主要指生物酶催化酯交换反应。
使用物理法能够降低动植物油的粘度,但积炭及润滑油污染等问题难以解决。
棕榈硬脂与豆油酯-酯交换制备起酥油的研究
称取一定量棕榈硬脂 : 大豆油 一1: ( m) 1 m/ 混合油置于三 口烧瓶中, 用恒温磁力搅拌器搅拌并
加热 , 同时抽真 空 。在 10C条 件下 脱水 3 n脱 2" 0mi,
甘油 、 氧化钾、 氢 薄层 层 析硅 胶 G( 岛 产) 甲 青 、
粮油检测与加工
棕榈硬脂与豆油酯一酯交换制备起酥油的研究
・4 1・
棕榈硬脂 与豆油酯 一酯交换制备起酥油 的研究
金 宁 何 蓉 李浩杰
613) 1 44 ( 中央储备粮 四川新 津直属 库 1
( 中储粮 成都粮食储藏科 学研 究所 2
摘 要
609) 10 1
研 究 了棕榈硬 脂 与 豆油 酯一酯 交换制备 起 酥 油的 工艺条件 。 实验 选择 催 化 活性
15 ( - O 以油重计 ) 。在 最佳反 应 条件 下 , 酯交换程 度 可达 9 , 三酯含 量为 8 , 应 产物 5 甘 1 反
中的脂肪酸能够达到随机化分布 。实验表明由于甘油的引入 带来 了甘油解副反 应 , 导致部分
甘 油酯组 分含 量的增 加 。在 保证 酯 交换 达到 完全随机 化 的前提 下 , 当地调 整催 化 剂 配比 , 适 减
十 lJ l帆 lI 4 J —J
X0 2 1%( 0 )
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量。
仪器 : g et80 检测器 : A i n79 A l 氢火焰离子化检
油脂酯交换技术
• 生成的肥皂用离心机分离,再用水进一步洗 去猪油中残留的肥皂,经真空脱水、脱气后, 最终产品的Sn值在33.3c下约为14.这种 产品不需要和其他油脂配合,就是质量良好 的起酥油。
连续式随机酯交换工艺
• 以使用甲醇钠催化对猪油进行随机酯交换 为例,工艺流程如下
1、将脱过酸的猪油在150-180℃.2KPa绝对 压力下进行真空干燥。 2、然后冷却到50℃,进入中间罐,将其中的 一部分用泵送到催化剂浆液罐中与粉末状 的甲醇钠混合成浆料.并按一定比例注入 猪油里。 3、在反应器中的滞留时间约10min。 4、反应结束后,加水并在混合机混合,使催 化剂钝化、送到离心机将生成的油脚分离。
六、油脂酯交换工艺
• 油脂酯交换按工艺分为间歇式和连续式两种。 • 间歇式随机酯交换工艺过程:
原料油 精制除杂 成品油 真空下脱水干燥 终止反应 冷却到反应温度
进行酯交换反应 催化剂
水或酸
工艺说明
• 真空下脱水干燥:真空下加热到100℃左右, 使油脂充分干燥至水分达到0.01%以下 • 冷却:至50℃左右 • 酯交换反应:在氮气流下快速添加油重 0.1%的甲醇钠。反应时间与温度有关。 • 反应到达终点后,发生催化剂失活终止反 应,最后进行精制,除去催化剂等杂质。
二. 何为酯-酯交换?
• 仅通过改变甘三酯中脂肪酸的分布 使油脂的性质尤其油脂的结晶及熔 化特性发生变化的方法,称为酯酯交换。
三、油脂酯交换反应的种类
• 油脂酯交换是指甘油三酸酯与脂肪 酸、醇、自身或其他酯类作用,引 起酰基交换而产生新酯的一类反应。 • 根据酯交换反应中的酰基供体的种 类不同,可将其分为酸解、醇解、 酯-酯交换。
酯-酯交换
• 定义 • 发生:分子内酯交换 分子间酯交换
油脂的化学性质
教学目标:了解油脂的化学性质教学重点:掌握有关化学反应。
教学安排:K—>P3—>P4; 30min9,P2油脂的官能团是酯基,具有酯的共性。
一、油脂的水解皂化、酯交换反应1.水解反应在催化剂存在下,在高温和高压下,油脂可水解成脂肪酸和甘油,这是可逆反应:在解脂酶存在下,油酯可在常温下进行部分水解:这是油酯贮藏过程中发生酸败的主要原因之一。
2.皂化反应油脂在碱性条件下发生彻底水解,生成甘油和脂肪酸盐的反应称为皂化反应。
工业上制造肥皂就是利用这个反应,因此称为皂化反应。
工业上测定油脂的皂化值也是依据这个反应。
皂化值:1g油脂完全皂化所需氢氧化钾的毫克(mg)数称为皂化值。
皂化反应是逐步进行的,三个脂肪酸逐步水解下来,反应速度与碱的浓度、温度、油脂的结构有关。
3.酯交换反应工业上用油脂的酯交换反应制备高纯度的高碳脂肪酸的甲酯或乙酯,还可以进一步还原得到高碳脂肪醇:二、油脂的硬化油脂的氢化:在适当的反应条件下,油脂中碳碳双键发生加氢反应,称为油脂的氢化。
油脂的硬化:油脂氢化过程又称油脂的硬化硬化油(氢化油):油氢化后变成固体或半固体的油脂称为“硬化油”或“氢化油”。
油脂氢化反应进行的程度不同,硬化油的熔点范围也不同。
硬化油可以代替牛、羊油脂做为制肥皂的原料,完全硬化的油脂可以用来制备饱和脂肪酸。
选择氢化制得的硬化油可以用于配制酥油,人造奶油,黄油等。
油脂彻底氢化,可以得到高碳醇和甘油:2.油脂的干燥油脂的干燥:含有不饱和脂肪酸的油脂涂成薄膜,曝露于空气中,会变稠进而变成坚韧的薄膜,这种现象叫油脂的干燥。
例如桐油刷在木制品的表面上,逐渐形成一层干硬有光泽、有弹性的薄膜。
干性油:放在空气中,能够发生干燥现象的油脂称为干性油。
半干性油:油脂不易干燥,但与氧化铅一起加热,可以大大提高其干燥性能,这种油脂称为半干性油。
不干性油:油脂经氧化铅处理后也不具备干燥的性能,这种油脂就称为不干性油。
油脂的干燥过程是不饱和脂肪酸链上的碳碳双键氧化,聚合和缩合等化学反应过程,使油脂形成高分子化合物的过程。
酯交换技术及其在油脂工业中的应用
目前 , 出的化学 酯交 换机 制有两 种 : 基加合 提 羰
机制和烯醇 中问体机制 ( C in浓缩 机制) 即 ls ae 。应 该指出, 此两种机制不是两种不同的酯交换机制, 这
两种 途径基 本上 与产 生甘油 盐 阴离子 的两种 不 同途
般在 高 于混合 物 中各组 分 的最 高 熔点 下进 行 , 结
tn 、 i )氢化 以及酯交换等 。其中, o 酯交换重构甘油三
酯 (G) 1 的脂 肪酸组 成 , 作 为 一种 可 改 善油 脂 物理 可 性 质的技 术 。 酯交换 ( tetictn用 于改性猪 油的延展 性 ie sr ao) n r ef i i 以及焙烤性 质 已有 很多 年 的历史 采 用该 技术 也 可 生产一些价 格便宜 的油脂 , 来替代 价格 昂贵的糖 果油 脂, 如可可脂 。它的最新应用 是生产具 有特 定脂肪 酸 结构的 TG ( A s 即构造 脂 质 )或者 在 T G 内部重 排脂 , A 肪酸顺序 目前 , 用 的 酯交换 主要 有两 类 : 采 化学 法 和酶法 。酶 法改 性 需要 随机或 立 体 异构 ( , 13或 23 特异 ) 或脂 肪酸特 异 的脂 肪酶 作为 催 化 剂 , 而对 于 化
果导 致脂 肪 酸 完 全随 机 地 分 布 于 T G 导 向 型酯 As
径相符合。严格地说 , 实际机制是相同的。但是 , 人
们往 往把此 两 种途径 称 为两种不 同 的机制 。在碱酯 交换反 应 中 , 化剂 ( 催 甲醇钠 ) 是一 种很 强亲核 试剂 , 它会 攻击 一 种 脂 肪 酸一 甘 油 酯键 的羰 基 , 成一 种 形 四面体 中 间体 。然后 , 释放 出脂肪 酸 甲酯 , 留下一 个 甘 油盐 阴离子 。新形 成 的甘油 盐阴 离子 是此 7 期
国内外废弃油脂处理、利用情况简介
1、日本废油脂的利用情况 以前,日本企业单位所产生的废食用油经回收再利用,作为工业用途如制造肥皂粉的原 料或饲料用油,现在这个回收通道,正被转化为制造生物柴油的来源,有的肥皂粉工厂兼设 了生物柴油工厂。 最典型的是经营了 50 年废食油回收工作的染谷商店和 LONFORD 有限公司。该公司的 所有车辆都是用自己生产的生物柴油燃料,而且在全国大约有 280 辆车使用生物柴油燃料在 运行。LONFORD 公司生产的生物柴油已在京都市和滋贺县得以推广应用,己有 220 辆垃圾 收集车使用了这种柴油,而且从 2000 年 4 月在京都市的 81 辆公共汽车上开始使用了添加 20%生物柴油的燃料。 除此之外,利用废食用油生产生物柴油己成燎原之势,正如火如茶地在日本全国各地展 开。 2、欧洲废油脂的利用情况 生物柴油运用最多的是欧洲,而废食用油脂在欧盟各国通常作为饲料用油,现在也正转 向发展生物柴油。 在奥地利,每年从 135 个餐馆收集的废食用油脂可生产生物柴油 100 多吨,其生物柴油 的主要市场在于农业及林业设施及湖泊与河川的休闲游艇之用,以利于清洁空气。
国内废油脂处理常用的方法一般为采用简易加热提炼回收处理。
将废油脂脱水、除臭后加热处理,分离得到油脂和杂质,油脂直接卖给化工厂作为再生
脂肪酸原料。
这种简单的处理思路就给“地沟油”返回食物链埋下了伏笔。该类处理企业多为零散或
小作坊。
废油脂
脱水
除臭
加热
外卖
油脂
杂质
图 1 废油脂简易加热提炼回收工艺流程图
3、制取生物柴油工艺
Guo Xu, Hao Linbo, Zhang Bo, Zhang Chao, Wu Chengwu, Liu Qilin China Urban Construction Design & Research Institute
油脂加热固化的原理
油脂加热固化的原理油脂加热固化是指通过加热和冷却过程,将液体的油脂转变为固体的过程。
这个过程是由于油脂中的脂肪酸在高温下发生了化学反应,形成了饱和脂肪酸的结晶,从而使油脂固化。
油脂加热固化的原理主要涉及两个化学反应,即酸化反应和酯交换反应。
首先是酸化反应。
油脂中存在着大量的不饱和脂肪酸,这些不饱和脂肪酸容易受到氧气的氧化作用,从而引发酸化反应。
在这个反应过程中,不饱和脂肪酸会和氧气结合,形成氧化脂肪酸和自由基。
自由基进一步接受氧气,形成过氧自由基。
过氧自由基在高温下会引发链反应,继续氧化油脂中的不饱和脂肪酸。
这个酸化反应会使油脂中的酸值增加,同时也会造成油脂的质量下降。
为了改善油脂的质量,需要进行酯交换反应。
酯交换反应是指在液体脂肪酸与酒精的作用下,通过加热形成酯键,并通过酯化反应生成新的酯。
这个反应过程主要是通过高温催化剂的作用进行的。
在高温下,酸化产生的过氧自由基会与酸催化剂反应,形成自由基催化剂。
这个催化剂会引发酯交换反应,并在酯交换反应中催化饱和脂肪酸结晶的形成。
在加热固化过程中,酯交换反应是油脂固化的关键步骤。
通过加热,催化剂会促使油脂中的饱和脂肪酸结晶成为固体。
这个过程是因为饱和脂肪酸在低温下具有较高的结晶性,而液体脂肪酸则具有较低的结晶性。
当加热固化过程中,液体脂肪酸和饱和脂肪酸的比例改变时,会发生固态晶体和液态晶体之间的相互转化。
固态晶体的形成是由于脂肪酸链之间的相互作用而导致的,当脂肪酸链之间的相互作用增强时,固态晶体的形成会更加容易。
当油脂加热固化过程结束后,冷却过程的进行将会固化油脂并定型。
这个过程需要在适当的温度下进行,以防止油脂结晶过快或过慢。
固化的油脂在冷却后会形成一种类似于蜡状的物质,具有较高的熔点和硬度,适用于多种工业应用。
需要注意的是,油脂加热固化的过程是一个复杂而细致的过程,需要考虑到多个因素,如加热温度、加热时间、催化剂选择等。
不同的油脂在加热固化过程中会表现出不同的特性和效果。
预酯化-酯交换法利用餐饮废油脂制备生物柴油
( D e p a r t me n t o f C h e mi c l a E n in g e e r i n g S h u n h u a E n e r g y C o l l e g e o f L i a o n i n g P e t r o c h e mi c l a U n i v e r s i t y , F u s h u n 1 1 3 0 0 1 , C h i n a )
化
学
工
程
师
C h e m i c a l E n g i n e e r
文章编号 : 1 0 0 2 — 1 1 2 4 ( 2 0 1 4) 0 2 — 0 0 5 5 — 0 4
2 0 1 4 年第 O 2 期
置
麟 师 园 弛
预 酯化 一酯交换 法利 用餐饮 废 油脂制备 生物柴 油
中图分类号 : T Q 6 4 5 文献标志码 : A
油脂的化学性质
教学目标:了解油脂的化学性质教学重点:掌握有关化学反应。
教学安排:K9,P2—>P3—>P4; 30min油脂的官能团是酯基,具有酯的共性。
一、油脂的水解皂化、酯交换反应1.水解反应在催化剂存在下,在高温和高压下,油脂可水解成脂肪酸和甘油,这是可逆反应:在解脂酶存在下,油酯可在常温下进行部分水解:这是油酯贮藏过程中发生酸败的主要原因之一。
2.皂化反应油脂在碱性条件下发生彻底水解,生成甘油和脂肪酸盐的反应称为皂化反应。
工业上制造肥皂就是利用这个反应,因此称为皂化反应。
工业上测定油脂的皂化值也是依据这个反应。
皂化值:1g油脂完全皂化所需氢氧化钾的毫克(mg)数称为皂化值。
皂化反应是逐步进行的,三个脂肪酸逐步水解下来,反应速度与碱的浓度、温度、油脂的结构有关。
3.酯交换反应工业上用油脂的酯交换反应制备高纯度的高碳脂肪酸的甲酯或乙酯,还可以进一步还原得到高碳脂肪醇:二、油脂的硬化油脂的氢化:在适当的反应条件下,油脂中碳碳双键发生加氢反应,称为油脂的氢化。
油脂的硬化:油脂氢化过程又称油脂的硬化硬化油(氢化油):油氢化后变成固体或半固体的油脂称为“硬化油”或“氢化油”。
油脂氢化反应进行的程度不同,硬化油的熔点范围也不同。
硬化油可以代替牛、羊油脂做为制肥皂的原料,完全硬化的油脂可以用来制备饱和脂肪酸。
选择氢化制得的硬化油可以用于配制酥油,人造奶油,黄油等。
油脂彻底氢化,可以得到高碳醇和甘油:2.油脂的干燥油脂的干燥:含有不饱和脂肪酸的油脂涂成薄膜,曝露于空气中,会变稠进而变成坚韧的薄膜,这种现象叫油脂的干燥。
例如桐油刷在木制品的表面上,逐渐形成一层干硬有光泽、有弹性的薄膜。
干性油:放在空气中,能够发生干燥现象的油脂称为干性油。
半干性油:油脂不易干燥,但与氧化铅一起加热,可以大大提高其干燥性能,这种油脂称为半干性油。
油脂酯交换的技术
六、油脂酯交换工艺
• 油脂酯交换按工艺分为间歇式和连续式两种。 • 间歇式随机酯交换工艺过程:
原料油 精制除杂 成品油 真空下脱水干燥 终止反应 冷却到反
• 真空下脱水干燥:真空下加热到100℃左右, 使油脂充分干燥至水分达到0.01%以下 • 冷却:至50℃左右 • 酯交换反应:在氮气流下快速添加油重 0.1%的甲醇钠。反应时间与温度有关。 • 反应到达终点后,发生催化剂失活终止反 应,最后进行精制,除去催化剂等杂质。
五、影响酯交换的因素
酯-酯交换反应的发生及反应进行的程度与下 列因素密切相关: • 酯交换的催化剂 • 酯交换的反应温度 • 原料油品质
酯交换的催化剂
• 油脂酯交换必须使用催化剂 • 目前在食用油脂生产中,化学酯交换常用的催 化剂是甲醇钠,其次是钠、钾、钠钾合金以及 氢氧化钠。 • 脂肪酶既可用于油脂的水解,也可应用于酯交 换反应。
• 生成的肥皂用离心机分离,再用水进一步洗 去猪油中残留的肥皂,经真空脱水、脱气后, 最终产品的Sn值在33.3c下约为14.这种 产品不需要和其他油脂配合,就是质量良好 的起酥油。
四、 酯-酯交换的反应机理 (指化学法)
• 一.反应机理 • 二.反应工艺过程
一、反应机理
• 一、催化酯• 1)催化剂与甘三酯分子中的酰基作用,先 生成中间产物——二酰甘油阴离子, • 2)二酰甘油阴离子再与另一活化的甘三酯 分子进行酯交换,生成中间复合物,中间复 合物再分解出二酰甘油阴离子和新生成的甘 三酯分子。 • 3)分解出二酰甘油阴离子又和另一甘三酯 分子反应,不断重复,直至所有脂肪酸酰基 改变位置位置。
二. 何为酯-酯交换?
• 仅通过改变甘三酯中脂肪酸的分布 使油脂的性质尤其油脂的结晶及熔 化特性发生变化的方法,称为酯酯交换。
植物油脂的酶法酯交换技术考核试卷
3.提高酶的稳定性和重复使用率的方法有固定化酶和优化反应条件。固定化酶可以通过吸附、交联等方式实现,使酶易于回收和重复使用;优化反应条件如温度、pH值等,可以提高酶的稳定性和活性。
3.酶法酯交换反应的副产物中包括甘油和游离脂肪酸。()
4.酶法酯交换技术中,使用固定化酶可以提高酶的重复使用率。()
5.酶法酯交换反应的转化率与原料油的种类无关。()
6.酶法酯交换过程中,所有的酶都可以在极端的pH值下保持活性。()
7.酶法酯交换技术可以用于生产生物柴油和高级脂肪酸甘油酯。()
8.在酶法酯交换过程中,提高反应温度可以减少副产物的生成。()
A.温度过高
B.温度过低
C.酶浓度过高
D.酶浓度过低
12.下列哪种植物油脂在进行酶法酯交换时,可以得到较高的转化率?()
A.棕榈油
B.花生油
C.椰子油
D.大豆油
13.酶法酯交换技术中,以下哪个条件有利于提高产物的纯度?()
A.延长反应时间
B.提高反应温度
C.增加酶的用量
D.降低反应压力
14.下列哪种方法可以用于分离酶法酯交换反应产物?()
11. A
12. D
13. C
14. A
15. D
16. D
17. D
18. A
19. A
20. D
二、多选题
1. ABCD
2. ABCD
3. ABCD
4. ABCD
5. ABCD
6. AB
油脂中脂肪酸分析前处理酯交换法的研究
1 材料与方法
1.1 原料与试剂 福临门大豆油、异辛烷(色谱纯)、硫酸氢钠(分
析纯)、氢氧化钾(优级纯)和甲醇(色谱纯)。 1.2 检测设备
电 子 分 析 天 平( 梅 特 勒· 托 利 多 PL3002 型); 气相色谱 仪:Agilent7890A 具 有 氢 火 焰 离 子 检 测 器 (FID);旋转蒸发仪。 1.3 实验方法 1.3.1 水解提取法
国家标准《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测 定》(GB 5009.168—2016)规定的 3 种前处理方法为 水解 - 提取法、酯交换法、乙酰氯 - 甲醇法 [1],其中 水解 - 提取法中脂肪的皂化和脂肪酸的甲酯化过程比 较繁琐,耗时较长,不利于车间生产服务,三氟化硼 甲醇试剂有毒,长期使用会对检测人员造成潜在危害。 而酯交换法方便快捷、节省试剂、降低检测成本、减 少试剂危害,适用于游离脂肪酸含量不大于 2% 的油 脂样品 [2]。但国标酯交换法在实际操作中月桂酸、豆 蔻酸及反式脂肪酸含量太小,不易出峰,必须采取手 动积分出峰,容易造成误差。因此,通过大量实验对 酯交换法加以优化,经试验表明,该法误差小、具有 可行性、精确性。
烷,振摇 2 min,再加入饱和氯化钠水溶液,静置分层。
吸取上层正庚烷提取溶液约 5 mL,至 25 mL 试管中,
加入 3 ~ 5 g 无水硫酸钠,振摇 1 min,静置 5 min,
吸取上层溶液到进样瓶中待测定。
1.3.2 国标酯交换法
称取试样 60.0 mg 至具塞试管中,精确至 0.1 mg,
甲醇溶液改为 0.8 mL,硫酸氢钠改为 2 g。
1.4 脂肪酸计算公式
试 样 中 某 个 脂 肪 酸 占 总 脂 肪 酸 的 百 分 比 Yi 按 式(1)计算,通过测定相应峰面积对所有成分峰面积
酯交换工艺
酯交换工艺我今天要和大家唠唠这个超有趣的酯交换工艺。
你可别一听“化学工艺”就觉得头疼,这酯交换工艺就像一场奇妙的魔法表演呢。
我有个朋友叫小李,他在一家油脂厂工作。
有一次我去他厂里参观,就看到了酯交换工艺在大显身手。
你看那些油脂原料,就像是一群性格各异的小伙伴。
酯交换工艺呢,就像是一个超级厉害的魔法师,把这些小伙伴重新组合排列。
那什么是酯交换工艺呢?简单来说,就是在一定的条件下,让酯类化合物中的酯基重新进行分布的过程。
这就好比是在一个大家庭里,孩子们(原子或者基团)重新分配房间(化学键)。
我在小李厂里看到的是油脂的酯交换。
那些油脂原本有着自己的结构和特性。
如果把油脂比作是一支有着固定阵容的球队,那酯交换工艺就是重新调整了球员的位置。
厂里的老师傅告诉我:“嘿,这酯交换可不得了,它能让油脂的性质发生很大的变化呢。
”我当时就特别好奇,像个好奇宝宝一样追问:“咋变呢?”老师傅笑着说:“就拿熔点来说吧,经过酯交换后的油脂,熔点可能就和原来的不一样啦。
这就好比把一群习惯在冷地方生活的动物,变成了能适应热地方生活的动物一样神奇。
”酯交换工艺需要一些特殊的条件,就像一场演出需要舞台和道具一样。
催化剂就是这场魔法表演的关键道具。
没有这个催化剂啊,那些酯类就像是一群懒家伙,根本不会主动去重新组合。
不同的酯交换反应可能需要不同的催化剂,有的是碱催化剂,有的是酸催化剂。
这就像不同的锁需要不同的钥匙一样。
我当时就想,这化学还真是讲究啊,差一点儿都不行。
在酯交换的过程中,温度和压力也是重要的因素。
这就好比是一场演唱会,温度和压力就像是灯光和音响的效果。
合适的温度和压力能够让这个魔法表演更加精彩。
如果温度不合适,就像灯光太暗或者太亮,会影响演员(分子)们的发挥。
压力也是一样,不合适的话,就像音响声音太大或者太小,都会让整个表演大打折扣。
酯交换工艺在很多地方都有着非常重要的应用。
比如说在生物柴油的生产中。
现在全球都在提倡环保,生物柴油那可是个好东西。
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O O
H2 RC C O
例如:三饱和甘三酯和三不饱和甘三酯 的催化酯-酯交换反应
S3 + U3
U3 + NaOCH3 S3 + U2ONa
U2ONa + UOCH3 SU2 + S2ONa
U3 + S2ONa
S2U+U2ONa
酯交换反应后油脂性质的变化
油脂进行酯交换后,脂肪酸组成未变,但分布发 生了改变,使甘三酯的构成在种类和数量上 都发生了变化,引起油脂的多种性质:熔点、 固态脂肪数(SFI)、结晶特性等也相应发 生改变。
生成中间产物——二酰甘油阴离子, • 2)二酰甘油阴离子再与另一活化的甘三酯
分子进行酯交换,生成中间复合物,中间复 合物再分解出二酰甘油阴离子和新生成的甘 三酯分子。 • 3)分解出二酰甘油阴离子又和另一甘三酯 分子反应,不断重复,直至所有脂肪酸酰基 改变位置位置。
一.反应过程
(i)活化或诱导期 O O C CH 2R
OCH 3
O O C CH 2R
OCH 3
O O C CH 2R
OCH 3
Tetrahedral reaction interm ediate
O
+
O C
OCH 3
CH 2R
glycerylate anion
(ii)交换期
O O C CH 2 R
O
O O C CH 2 R
O
O O C CH 2 R
O
R2
R1
+ R2
R2
R1
酯-酯交换分类
• 1.按酯-酯交换的反应结果化学酯交换 分为: ①随机酯-酯交换 ②定向酯-酯交换
• 2.按酯-酯交换反应的催化剂不同分为: ①化学酯-酯交换 ②酶法酯-酯交换
四、 酯-酯交换的反应机理 (指化学法)
• 一.反应机理
• 二.反应工艺过程
一、反应机理
• 一、催化酯• 1)催化剂与甘三酯分子中的酰基作用,先
五、影响酯交换的因素
酯-酯交换反应的发生及反应进行的程度与下 列因素密切相关:
• 酯交换的催化剂 • 酯交换的反应温度 • 原料油品质
酯交换的催化剂
• 油脂酯交换必须使用催化剂
• 目前在食用油脂生产中,化学酯交换常用的催 化剂是甲醇钠,其次是钠、钾、钠钾合金以及 氢氧化钠。
• 脂肪酶既可用于油脂的水解,也可应用于酯交 换反应。
二. 何为酯-酯交换?
• 仅通过改变甘三酯中脂肪酸的分布 使油脂的性质尤其油脂的结晶及熔 化特性发生变化的方法,称为酯酯交换。
三、油脂酯交换反应的种类
• 油脂酯交换是指甘油三酸酯与脂肪 酸、醇、自身或其他酯类作用,引 起酰基交换而产生新酯的一类反应。
• 根据酯交换反应中的酰基供体的种 类不同,可将其分为酸解、醇解、 酯-酯交换。
六、油脂酯交换工艺
• 油脂酯交换按工艺分为间歇式和连续式两种。 • 间歇式随机酯交换工艺过程:
原料油 真空下脱水干燥 冷却到反应温度
精制除杂 终止反应
进行酯交换反应
成品油
水或酸
催化剂
工艺说明
• 真空下脱水干燥:真空下加热到100℃左右, 使油脂充分干燥至水分达到0.01%以下
• 冷却:至50℃左右 • 酯交换反应:在氮气流下快速添加油重
0.1%的甲醇钠。反应时间与温度有关。 • 反应到达终点后,发生催化剂失活终止反
应,最后进行精制,除去催化剂等杂质。
间歇式定向酯交换工艺过程
• 使用金属钠进行定向酯交换时,对原料油 的前处理与随机酯交换一样。
• 油脂在冷却到50℃时,加入0.2%的钠钾合 金,充分搅拌,反应时间约需3~6min
• 将此反应物移入冷却罐中冷却到21℃,使 形成晶核,搅拌促进晶体成长,然后移至 结晶槽
3、在反应器中的滞留时间约10min。
4、反应结束后,加水并在混合机混合,使催 化剂钝化、送到离心机将生成的油脚分离。
连续式定向酯交换
用钠/钾合金作催化剂对猪油定向酯交换的 工艺流程:
酸解
• 油脂与脂肪酸作用,酯中酰基与脂肪 酸酰基互换,生成新酯的反应成为酸 解;
• 反应方程式 例:
• 特点: 1、反应十分缓慢,反应有更多副反应; 2、可以将低(高)分子量的酸引入到
由较高(低)分子量脂肪酸构成的油 脂中去;
3、很少用于食用油的加工;
醇解
• 油脂或其他酯类在催化剂的作用下与醇作 用,交换酰基生成新酯的反应叫醇解 。
酯交换的反应温度
• 温度不仅影响酯交换反应速率,而且影响 酯交换反应平衡的方向。
• 可以将酯交换反应看作是一个可逆反应: UUU + SSS ≒ SUU + SSU + UUU + SSS 反应温度与熔点的关系 在工艺上,酯交换分为随机酯交换和定向酯
交换两种方式。原料油Fra bibliotek质• 用于酯交换反应的油脂应符合下列基本要 求:水分不大于0.01%,游离脂肪酸含量不 大于0.05%,过氧化物含量极少。且最好在 充氮的环境中进行。
油脂酯交换技术
Interesterification
主要内容 油脂酯交换反应的种类
油脂酯交换的机理 影响酯交换的因素
油脂酯交换工艺
一、发展过程
• 1. 本世纪五十年代开始的酯交换技术 E.W.Eckey等人利用酯交换技术制备塑性脂肪, 并取得了成功,它成功克服了氢化产生反式酸的 缺点; 2. 后来,随着人们发现亚油酸等必须脂肪酸的 生理用途后。Y.L.Lo,G.R.List和B.Screenivasan 等人以富含SFA的牛脂、羊脂等与富含亚油酸的 玉米油、葵花油、红花油等进行酯交换,生产具 有起酥油延展性的塑性脂肪。 3. 韩国麒等以羊脂与红花油反应制备塑性脂肪; 4. 目前类可可脂的生产,采用酶促酯交换技术。
• 缓慢搅拌,保持约1.5h,当三饱和甘油三 酯的含量达到14%时,反应结束。
连续式随机酯交换工艺
• 以使用甲醇钠催化对猪油进行随机酯交换 为例,工艺流程如下
1、将脱过酸的猪油在150-180℃.2KPa绝对 压力下进行真空干燥。
2、然后冷却到50℃,进入中间罐,将其中的 一部分用泵送到催化剂浆液罐中与粉末状 的甲醇钠混合成浆料.并按一定比例注入 猪油里。
• 反应方程式 • 醇解反应常用于合成单甘酯、山梨糖脂肪
酸酯等食品加工用的乳化剂。
酯-酯交换
• 定义 • 发生:分子内酯交换
分子间酯交换
1.分子内酯-酯交换
R 2
R 1 R 3
R 1
R 2 R 3
R 3
R 1 R 2
2.分子间酯-酯交换
R1
R2
R1
R2
R1
+ R2
R2
+ R1
R1
R2
R1
R2
R1