木糖醇亚麻酸酯及其制备方法和应用的制作方法

专利名称：木糖醇亚麻酸酯及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种木糖醇的酯类化合物，尤其是涉及木糖醇亚麻酸酯及 其制备方法和应用，属于化工技术领域。
背景技术：
乳化剂、表面活性剂是石油、化工、轻工、食品、医药、纺织等部门 的化学助剂。它用量不大，但对促进反应、改善性能、提高产品质量有极 其重要的作用。
表面活性剂可分为阴离子、阳离子、非离子三种类型。多元醇类非离 子表面活性剂中，最熟知的有山梨醇脂肪酸酯，也就是国际上通用的
Span(司潘)和Tween(吐温)，是山梨醇脂肪酸酯用环氧乙烷加成而得。据 醇酸酯化原理可知，山梨醇在酯化过程中本身分子内部产生脱水作用，生 成失水山梨醇，同时得到失水山梨醇脂肪酸酯。 一般山梨醇酯适用于做化 学纤维的油剂，失水山梨醇脂肪酸酯适用于做乳化剂。用环氧乙烷加成的 产物，因其有很好的表面活性，适用于做各种乳化剂。由于它是环氧乙烷 加成的产物，用于食品添加剂、乳化剂就有所限制。
木糖醇和山梨醇同属多元醇，木糖醇比山梨醇少一个碳和一个羟基。 专利号为ZL 971976260、名称为《作为表面活性剂的脱水山梨醇脂肪酸酯 的生产方法》的中国发明专利公开了一种脱水山梨醇脂肪酸酯的生产方法， 包括在一种催化剂体系存在下，使脂肪酸直接与山梨醇反应，所述催化 剂体系包含包括还原性磷含氧酸在内的磷含氧酸，以及碱金属或碱土金 属强碱，酸与碱的摩尔比为O. 9:1—1. 7:1，以山梨醇重量计，催化剂 体系的浓度为1. 5—30wtX，优选3—12wtX。
木糖醇的安全性已得到证实，人们已经认可木糖醇在食品、药品中的 安全性。联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)联合食品规格委 员会也认可木糖醇是一种最安全的甜味剂。如何制备木糖醇的脂肪酸酯，
人们给予了广泛关注。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种 木糖醇亚麻酸酯的制备方法，用以制备无毒的木糖醇亚麻酸酯并将其在产 业上应用。
本发明木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其所采取的技术方案，包括下列 内容
A、 将木糖醇或木糖醇浓縮物和亚麻酸(U不饱和脂肪酸)，加入反应 器中，将上述物料升温到90°C，加入催化剂；
B、 排除反应器内的空气，然后在30-40min内，在IOO"C温度下排除 物料中的水分；
C、 升温到135—165。C，开始酯化；在此温度保持2—3h，按反应中析 出的水量，判断酯化程度。
D、 酯化反应完成后，检测产物的酸值；然后视情况对反应产物进行或 者不进行脱色；反应产物冷却后，沉降分离其中的树脂状副反应产物便得
广口口 o
上述的木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其步骤A所述木糖醇或木糖醇浓 縮物的纯度不低于90%，亚麻酸的纯度不低于80%。
上述的木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其步骤A所述催化剂选自磷酸或 氢氧化钠；其所述各物料的重量比为木糖醇或木糖醇浓縮物/亚麻酸/氢 氧化钠二1/0. 46 0. 48/0. 016 0. 028;木糖醇或木糖醇浓縮物/亚麻酸/磷 酸=1/0. 46 0. 48/0, 004 0. 008。
上述的木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其所述催化剂为正磷酸。
上述的木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其步骤B所述排除反应器内的空 气，可以是抽真空，将真空度控制在0. 152-2.45拖；或者在酯化过程中常 压下通入惰性气体。
上述的木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其步骤D所述对反应产物进行脱 色是指，酯化反应完成后，在酯化罐中加入反应产物总量O. 1-0. 5%的活性 炭，在135-15(TC的条件下，搅拌25-35min后过滤。
一种木糖醇亚麻酸酯，用上述的方法制备，其结构式为
<formula>formula see original document page 6</formula>将上述木糖醇亚麻酸酯作为表面活性剂、乳化剂用于化妆品，可大大 增加化妆品的活性，有利于人类肌肤的滋润。
将上述木糖醇亚麻酸酯作为添加剂、乳化剂用于食品。
木糖醇共有五个羟基，若五个羟基全部酯化，称为全酯；只有一个羟 基被酯化，称为单酯；也可按需要合成二酯、三酯、四酯。木糖醇在酯化 过程中产生分子内脱水，成为失水木糖醇酯。木糖醇单酯的的乳化分散性 能大于二酯、三酯，但四酯及全酯甚至在酸性介质中可以得到较稳定的浮 浊，而单酯、二酯只能在碱性溶液中乳化。失水木糖醇经与亚麻酸加成以 后，生成油状木糖醇亚麻酸酯，是一种非常强力的乳化剂，是水-油类乳化 剂中比较有效的乳化剂。
木糖醇和山梨醇同属多元醇，木糖醇比山梨醇少一个碳和一个羟基， 木糖醇与亚麻酸生成的酯，是新型的多元醇型非离子表面活性剂，因木糖 醇亚麻酸酯是无毒的，所以可在食品、化妆品生产中使用，它可以作生产 食品的食品添加剂和食品、化妆品的表面活性剂、乳化剂。实验证实，将 其用作食品添加剂，能改善口感，其添加量可以达到10% 。木糖醇亚麻酸 酯能溶于脂肪，分散于热水。在糕点中加入木糖醇亚麻酸酯后，用油量节 省，透油性减轻，大大减小吸水性，保质期延长。在有些饮料中，如果汁 等，为了使产品均质，不产生沉淀，可加入木糖醇亚麻酸酯作乳化剂。木 糖醇亚麻酸酯用于花生酱罐头的生产过程中，使花生酱液均质，优化反应 条件，产品不吸潮、不产生液固分离，不产生沉淀，可长期保持产品质量。
发明人进行了实验，在低聚木糖、"CM—170"--木糖醇粉、结晶葡萄 糖的生产过程中，在反应溶液中加入可供食用的木糖醇亚麻酸酯作食品添 加剂、乳化剂，可使液体乳化均质，既可改善反应条件如降低反应温度、 反应压力、增强催化剂的活性并延长使用寿命，还可防止木糖液在氢化过 程中、在介质中加热分解，防止焦糖化增加溶液色泽外，还可使木糖醇亚
麻酸酯均衡附着于生产的粉状和结晶产品(低聚木糖、"CM—170"--木糖 醇粉、结晶葡萄糖细粉)的表面，使其曝露于空气中不吸潮、不结块，从 而长期保持产品质量。
木糖醇亚麻酸酯用于化妆品是一种优质理想的表面活性剂、乳化剂， 可大大增加化妆品的活性，有利于人类肌肤的滋润。
本发明所述用亚麻酸和木糖醇进行酯化反应，在催化剂存在时，木糖 醇分子内脱水后与亚麻酸直接进行酯化，是制备木糖醇亚麻酸酯简便有效 的合成方法。
本发明所涉及的原料均为本行业惯常使用的材料及试剂，全部为市场 销售的食品工业产品。
本发明未涉及专用设备，均为本行业惯常使用设备。
本发明所涉及的物料检测方法，除特别说明的外，均为本行业现有的 常用方法。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。 实施例1
将100公斤纯度不低于90%木糖醇浓縮物和46公斤亚麻酸(C,8不饱和 脂肪酸)加入酯化罐中，加热到90"C，再加入0.4公斤正磷酸(H:,POJ催 化剂；然后抽真空，将真空度控制在O. 152-2.45拖，在30-40min内，在 IOO"C排除物料中的水分；再升温到135—165('C进行酯化，在此温度保持 2—3h，根据析出的水量，判断其酯化程度，反应完成后测其酸值。然后对 反应产物进行脱色在酯化罐中加入反应产物总量0. 1%的活性炭，在 135-15(TC的条件下，搅拌25-35min后过滤。反应产物冷却后，沉降分离 其中的树脂状副反应产物便得产品。
反应生成的是脱水木糖醇亚麻酸酯。在反应过程中，木糖醇自身产生 分子内脱水，成为失水木糖醇，并和亚麻酸进行酯化反应。
其反应式示意如下
C<formula>formula see original document page 8</formula>木糖醇 亚麻酸 脱水木糖醇亚麻酸酯 实施例2
将100公斤纯度不低于90%木糖醇和46公斤纯度不低于80%亚麻酸加 入酯化罐中，加热到90"C，再加入1.6公斤氢氧化钠催化剂；然后常压下 通入惰性气体，在30-40min内，在100°C排除物料中的水分；再升温到 135—165"C进行酯化，在此温度保持2—3h，酯化过程中继续常压下通入 惰性气体，以带出反应过程中产生的水分，使酯化反应顺利进行，根据析 出的水量，判断其酯化程度，反应完成后测其酸值。然后对反应产物进行 脱色在酯化罐中加入反应产物总量O. 1%的活性炭，在135-15(TC的条件 下，搅拌25-35min后过滤。反应产物冷却后，沉降分离其中的树脂状副反 应产物便得产品。其反应式如下 CH20H H2C
<formula>formula see original document page 8</formula>
木糖醇 亚麻酸 脱水木糖醇亚麻酸酯
反应生成的是脱水木糖醇亚麻酸酯。在反应过程中，木糖醇自身产生 分子内脱水，成为失水木糖醇，并和亚麻酸进行酯化反应。
实施例3
将100公斤纯度不低于90%木糖醇和48公斤纯度不低于80%亚麻酸加 入酯化罐中，加热到90"C，再加入O. 8公斤正磷酸(H:,PCU催化剂；然后 抽真空，将真空度控制在0. 152-2.45拖，在30-40min内，在100°C排除 物料中的水分；再升温到135—165"C进行酯化，在此温度保持2—3h，根 据析出的水量，判断其酯化程度，反应完成后测其酸值。然后对反应产物 进行脱色在酯化罐中加入反应产物总量O. 5%的活性炭，在135-15(TC的 条件下，搅拌25-35min后过滤。反应产物冷却后，沉降分离其中的树脂状 副反应产物便得产品。其反应式如实施例l所示，反应生成的是脱水木糖 醇亚麻酸酯。
实施例4
将100公斤纯度不低于90%木糖醇和47公斤纯度不低于80。/。亚麻酸(d8 不饱和脂肪酸加入酯化罐中，加热到90"C，再加入0.6公斤正磷酸(H3P0J 催化剂；然后抽真空，将真空度控制在O. 152-2.45拖，在30-40min内， 在100"C排除物料中的水分；再升温到135—165。C进行酯化，在此温度保 持2—3h，根据析出的水量，判断其酯化程度，反应完成后测其酸值。然 后对反应产物进行脱色在酯化罐中加入反应产物总量0.3%的活性炭，在 135-150。C的条件下，搅拌25-35min后过滤。反应产物冷却后，沉降分离 其中的树脂状副反应产物便得产品。其反应式如实施例l所示，反应生成 的是脱水木糖醇亚麻酸酯。
实施例5
将100公斤纯度不低于90%木糖醇和48公斤纯度不低于80%亚麻酸 (C,8不饱和脂肪酸加入酯化罐中，加热到90QC，再加入2.8公斤氢氧化
钠(NaOH)催化剂；然后常压下通入惰性气体，在30-40min内，在100°C 排除物料中的水分；再升温到135—165。C进行酯化，在此温度保持2—3h， 根据析出的水量，判断其酯化程度，反应完成后测其酸值。然后对反应产 物进行脱色在酯化罐中加入反应产物总量0.5%的活性炭，在135-15(TC 的条件下，搅拌25-35min后过滤。反应产物冷却后，沉降分离其中的树脂 状副反应产物便得产品。其反应式如实施例2所示。
实施例6
将100公斤纯度不低于90%木糖醇和47公斤纯度不低于80%亚麻酸 (Cw不饱和脂肪酸加入酯化罐中，加热到9(^C，再加入2.2公斤氢氧化钠 (NaOH)催化剂；然后常压下通入惰性气体，在30-40min内，在100QC 排除物料中的水分；再升温到135—165^进行酯化，在此温度保持2—3h， 根据析出的水量，判断其酯化程度，反应完成后测其酸值。然后对反应产 物进行脱色在酯化罐中加入反应产物总量0.3%的活性炭，在135-150°C 的条件下，搅拌25-35min后过滤。反应产物冷却后，沉降分离其中的树脂 状副反应产物便得产品。其反应式如实施例2所示。
实施例7
将本发明的木糖醇亚麻酸酯作为表面活性剂、乳化剂用于化妆品，可 大大增加化妆品的活性，有利于人类肌肤的滋润。
将上述木糖醇亚麻酸酯作为添加剂、乳化剂用于食品。木糖醇亚麻酸 酯能溶于脂肪，分散于热水。在糕点中加入木糖醇亚麻酸酯后，用油量节 省，透油性减轻，大大减小吸水性，保质期延长。在有些饮料中，如果汁 等，为了使产品均质，不产生沉淀，须加入少量乳化剂。木糖醇亚麻酸酯 用于花生酱罐头的生产过程中，使花生酱液均质，优化反应条件，产品不 吸潮、不产生液固分离，不产生沉淀，可长期保持产品质量。
发明人进行了实验，在低聚木糖、"CM—170" —木糖醇粉、结晶葡萄 糖的生产过程中，在反应溶液中加入可供食用的木糖醇亚麻酸酯作食品添 加剂、乳化剂，可使液体乳化均质，既可改善反应条件如降低反应温度、 反应压力、增强催化剂的活性并延长使用寿命，还可防止木糖液在氢化过
程中、在介质中加热分解，防止焦糖化增加溶液色泽外，还可使木糖醇亚 麻酸酯均衡附着于生产的粉状和结晶产品(低聚木糖、"CM—170"—木糖 醇粉、结晶葡萄糖细粉)的表面，使其曝露于空气中不吸潮、结块，从而 长期保持产品质量。
权利要求
1、一种木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其包括下列内容A、将木糖醇或木糖醇浓缩物和亚麻酸加入反应器中，将上述物料升温到90℃，加入催化剂；B、排除反应器内的空气，然后在30-40min内，在1000C温度下排除物料中的水分；C、升温到135—165℃，开始酯化；在此温度保持2—3h，按反应中析出的水量，判断酯化程度；D、酯化反应完成后，检测产物的酸值；然后视情况对反应产物进行或者不进行脱色；反应产物冷却后，沉降分离其中的树脂状副反应产物便得产品。
2、 根据权利要求l所述的制备方法，其特征在于其步骤A所述木糖醇或木糖醇浓縮物的纯度不低于90%，亚麻酸的纯度不低于80%。
3、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于其步骤A所述催化剂选自磷酸或氢氧化钠；其所述各物料的重量比为木糖醇或木糖醇浓縮物/亚麻酸/氢氧化钠=1/0. 46 0. 48/0. 016 0. 028;木糖醇或木糖醇浓縮 物/亚麻酸/磷酸=1/0. 46 0. 48/0. 004 0. 008。
4、 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤A所述催化剂 为正磷酸。
5、 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于其步骤B所述排除 反应器内的空气，可以是抽真空，将真空度控制在0.152-2. 45拖；或者在 酯化过程中常压下通入惰性气体。
6、 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于其步骤D所述对反 应产物进行脱色是指，酯化反应完成后，在酯化罐中加入反应产物总量 0. 1-0. 5%的活性炭，在135-15(TC的条件下，搅拌25-35min后过滤。
7、 一种木糖醇亚麻酸酯，用权利要求1至6任一项所述的制备方法制 备，其结构式为 <formula>formula see original document page 3</formula>
8、 将权利要求7所述的木糖醇亚麻酸酯作为表面活性剂、乳化剂用 于化妆品。
9、 将权利要求7所述的木糖醇亚麻酸酯作为添加剂、乳化剂用于食品。
全文摘要
本发明公开了一种木糖醇亚麻酸酯，其分子式为C₂₄H₄₂O₅，还公开了一种木糖醇亚麻酸酯的制备方法，其包括将木糖醇或木糖醇浓缩物和亚麻酸加入反应器中，升温到90℃加入催化剂；抽真空后在30-40min内，在100℃温度下排除物料分子中的水分；升温到135-165℃进行酯化，在此温度保持2-3h；酯化反应完成后，检测产物的酸值；然后视情况对反应产物进行或者不进行脱色；反应产物冷却后，沉降分离其中的树脂状副反应产物便得产品。本发明还公开了木糖醇亚麻酸酯的用途。
文档编号B01F17/32GK101376649SQ200810139340
公开日2009年3月4日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者周世英, 崔建国, 苏本庆 申请人:青岛世纪龙力国际贸易有限公司