专利名称：一种油脂共轭反应的方法
技术领域：
本发明涉及油脂共轭反应技术。
背景技术：
人们通过大量研究已经证实,共轭亚油酸(Conjugated linoleic acid, CLA)具有抑制癌症和肿瘤的形成、抗动脉粥样硬化、改善免疫功能、改善骨组织代谢、降低胆固醇、 促进生长、抑制脂肪积聚等多种生物活性。因此，共轭亚油酸在医药、保健品及食品等领域都有着广泛的应用前景，CLA人工合成方法中主要通过油脂发生共轭反应制得。此外，油脂共轭反应可以大大提高油脂的聚合与干燥性能，从而代替价格高昂且有强烈刺激性气味的桐油，用于化工、机械、造船、织网等工业以及木制家具和木制农具油漆方面，这些因素激起了世界各国对油脂共轭反应研究的热情。目前在工业上进行油脂共轭反应方法大体分为两类生物法和化学法。生物法反应时间长、得率低、分离困难。化学法绝大多数以强酸强碱(如H2S04、Na0H等)作为均相催化剂，在高温条件下进行反应，该工艺虽反应速率快、产率高，但后期需中和洗涤，会产生大量的废酸和废碱液，造成环境污染，溶剂回收难等问题，并且需要在高温下反应，导致能耗高。 在油脂氢化中，常以过渡金属作为催化剂，吸附于催化剂表面的不饱和双键首先发生位置异构，多烯烃类中具有二双键中夹一单键之结构者，形成共轭双键，然后再与H2发生加成反应，如果在这过程中，以惰性气体作为保护气，共轭双键无法加成反应，无疑可以直接得到共轭油脂。不但反应条件温和、产物易于分离而且催化剂可循环使用，并能减少环境污染。但由于采用固体催化剂催化进行非均相反应，反应过程慢，得率低。超声波是频率高于20kHz的声波，在媒质中传播时，会产生机械、热和空化等系列效应，有着很好的乳化作用，可以促进反应的进行。现有专利号为“02145196. 6”的发明专利公开了一种共轭亚油酸的制造方法，它以含亚油酸75%以上的红花籽油为原料，采用金属镍为催化剂，充入惰性气体氮气作为保护气，进行搅拌，但该方法要求温度比较高(250-300°C)，反应时间比较长(2. 5-3小时)。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种油脂共轭反应的方法，反应条件温和、产物易于分离，而且催化剂可循环使用，减少环境污染。另外，由于超声场的存在， 在媒质中传播时，会产生机械、热和空化等系列效应，有着很好的乳化作用，可以促进反应的进行，因此采用超声强化可大大提高其反应速率。实现本发明目的的技术方案如下
一种油脂共轭反应的方法，其特征在于超声协同固体催化剂共同作用于植物油脂进行共轭反应。进一步的，所述油脂共轭反应的方法包括下述步骤
a.用磁力搅拌器搅拌加热植物油脂；b.将固体催化剂加入到植物油脂中，通入高纯氮气作保护气，同时采用变幅杆式超声作用于油脂，反应O. 5 3小时后过滤，从反应物中分离固体催化剂。进一步的，植物油脂为廉价的大豆油。进一步的，固体催化剂为镍粉、雷尼镍、镍/铝、镍/硅或镍/铜等，其中镍/铝、镍 /娃或镍/铜为二元催化剂。进一步的，反应温度为60 200°C，固体催化剂用量为植物油脂重量的2 12%。进一步的，超声频率为20 100kHz，超声功率密度为O. 2 50W/cm3。超声功率密度是指作用于每单位体积植物油脂的超声功率。进一步的，超声作用方式为工作3 7s再间隔3 7s，交替作用。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果
1.产物易于分离，固体催化剂可循环使用，形成了环境友好的工艺过程；
2.采用超声强化可大大提高植物油脂共轭反应速率。
图I是超声强化固体催化剂催化油脂共轭反应装置示意图中示出，I :超声发生器；2 :超声换能器；3 :氮气瓶；4 :氮气入口 ； 5 :植物油脂；6 固体催化剂；7 :电热丝；8 :集热式恒温加热磁力搅拌器；9 :三口烧瓶反应器；10 :温度传感器；11 :导热油；12磁搅拌子；13 :磁搅拌电机。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。如图I所示为超声强化固体催化剂催化油脂共轭反应装置，包括集热式恒温加热磁力搅拌器8，三口烧瓶反应器9，超声波发生器I和超声换能器2，氮气瓶3等，先将集热式恒温加热磁力搅拌器8中集热锅加入导热油11，三口烧瓶反应器9加入植物油脂5，放到集热锅油浴，磁搅拌子12放到三口烧瓶反应器9中，温度传感器10插入三口烧瓶反应器9 的其中一个小口，引出线连接集热式恒温加热磁力搅拌器8进行恒温控制，选定反应所需的温度，磁搅拌电机13由低速逐步调至高速开始边搅拌边加热，当升温至目标温度，称取固体催化剂6，置于三口烧瓶反应器9中与植物油脂混合，从三口烧瓶反应器9的氮气入口 4通入高纯氮气于油脂表面作保护气，超声换能器2 (变幅杆)从三口烧瓶反应器9中间大口插入到植物油脂中，开启超声工作，计时开始，反应后过滤，从反应物中分离催化剂，测定滤液共轭亚油酸浓度。实施例I
温度为180°C，植物油脂选用大豆油，固体催化剂选用镍粉，固体催化剂用量为植物油脂重量的8%，超声频率为20kHz，超声功率密度为6W/cm3，超声作用方式为5s/7s (即工作 5s,间隙7s)，反应时间为60分钟，油脂反应后共轭亚油酸得率为4. 38mg/mL。实施例2
温度为120°C，植物油脂选用大豆油，固体催化剂选用雷尼镍，固体催化剂用量为植物油脂重量的10%，超声频率为20kHz，超声功率密度为4W/cm3，超声作用方式为5s/5s (即工作5s，间隙5s)，反应时间为60分钟，油脂共轭反应后共轭亚油酸得率为2. 27 mg/mL。实施例3
温度为140°C，植物油脂选用大豆油，固体催化剂选用镍/铝二元催化剂，固体催化剂用量为植物油脂重量的10%，超声频率为20kHz，超声功率密度为4W/cm3，超声作用方式为3s/5s (即工作5s，间隙5s)，反应时间为40分钟，油脂共轭反应后共轭亚油酸得率为
2.04mg/mLo实施例4
温度为60°C，植物油脂选用大豆油，固体催化剂选用镍/硅二元催化剂，固体催化剂用量为植物油脂重量的12%，超声频率为IOOkHz，超声功率密度为O. 2ff/cm3,超声作用方式为 3s/5s(即工作3s，间隙5s)，反应时间为180分钟，油脂共轭反应后共轭亚油酸得率为I. 89 mg/mL。实施例5
温度为200°C，植物油脂选用大豆油，固体催化剂选用镍/铜二元催化剂，固体催化剂用量为植物油脂重量的2%，超声频率为40kHz，超声功率密度为12W/cm3，超声作用方式为 7s/3s(即工作7s，间隙3s)，反应时间为120分钟，油脂共轭反应后共轭亚油酸得率为5. 36 mg/mL。对比实施例
应用超声强化和无超声作用固体催化剂催化油脂共轭反应对比。植物油脂选用大豆油，固体催化剂选用镍粉，温度为120°C。超声频率为20kHz，超声功率密度为4W/cm3，超声作用方式为5s/7s (即工作5s，间隙7s)，反应时间为40分钟，分别考察催化剂用量为植物油脂重量的4%、6%、8%、10%、12%对油脂共轭反应的影响。表I有、无超声作用亚油酸得率对比
共轭亚油酸'得率(mg/mL)樓化柄(%)无超声有超芦4O- 23O. 726O, 51I. 10O OO. 89I. 7110I. 41!,Si12O. 72I. 48
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种油脂共轭反应的方法，其特征在于超声协同固体催化剂共同作用于植物油脂进行共轭反应。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于包括下述步骤a.用磁力搅拌器搅拌加热植物油脂；b.将固体催化剂加入到植物油脂中，通入高纯氮气作保护气，同时采用变幅杆式超声作用于油脂，反应O. 5 3小时后过滤，从反应物中分离固体催化剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于植物油脂为大豆油。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于固体催化剂为镍粉、雷尼镍、镍/铝、镍/硅或镍/铜。
5.根据权利要求2 4任一项所述的方法,其特征在于反应温度为60 200°C,固体催化剂用量为植物油脂重量的2 12%。
6.根据权利要求2 4任一项所述的方法，其特征在于超声频率为20 100kHz，超声功率密度为O. 2 50W/cm3。
7.根据权利要求2 4任一项所述的方法，其特征在于超声作用方式为工作3 7s， 再间隔3 7s，交替作用。
全文摘要
本发明公开了一种油脂共轭反应的方法，其特征在于超声协同固体催化剂共同作用于植物油脂进行共轭反应。具体方法是将油脂移入反应器中，置于磁力搅拌器上边搅拌边加热，温度恒定至目标温度后，加入固体催化剂，通入高纯氮气作保护气，采用变幅杆式超声强化油脂反应，反应后抽滤，从反应物中分离催化剂。本发明采用超声强化可大大提高其反应速率，产物易于分离，固体催化剂可循环使用，形成了环境友好的工艺过程。
文档编号C11C3/00GK102604748SQ20121007733
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者杨日福, 邓琪琦, 阎杰 申请人:华南理工大学