油脂酯交换的技术

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。
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。
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。
原料油品质
• 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。
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Leabharlann Baidu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。
一．反应过程
（i）活化或诱导期
O O C CH2R O O C CH2R
OCH3 OCH3
O O C CH2R
Tetrahedral reaction intermediate
O O
OCH3
+
C OCH3
CH2R
glycerylate anion
（ii）交换期
O O C CH2R O O O C O CH2R
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 R
2
1
R R
1
2
R1 R3
R
3
R
3
R2
2．分子间酯-酯交换
R1 R1 R1 + R2 R2 R2 R2 R1 R1 R1 R2 + R2 R1 R1 + R1 R2 R2 R2
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
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：
原料油的前处理，与上述一样，干燥并冷却到 50℃后，加入o．2％的钠／钾合金并很好 混合，进入交酯反应器，6min内完成随机 交酯，然后将反应物通入急冷机，冷却至 21C．再进入成晶机，在搅拌下促进结晶的 形成。由于结晶热、温度上升至28C，再送 入急冷机冷却到21℃后移至结晶槽，慢慢搅 拌，保持约1．5h。若用猪油作为起酥油， 三饱和甘油酯约为14％即达到反应终点。离 开结晶槽的猪油温度为30一32C，用二氧化 碳和水处理．使催化剂钝化并洗去催化剂
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。
• 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。
O O C O CH2R
O O C O
R
H2 C

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 U3 + S2ONa
U2ONa + UOCH3 SU2 + 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。
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 • 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。
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。
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。
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 。 • 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。