一种单硬脂酸甘油酯乳化剂的制备方法及其产品与流程

本发明属于乳化剂制备，具体涉及一种单硬脂酸甘油酯乳化剂的制备方法及其产品。

背景技术：

1、单硬脂酸甘油酯（简称“单甘酯”）是一种重要的非离子型表面活性剂，具有一个亲油的长链烷基和两个亲水的羟基，因而具有良好的表面活性，在食品工业中常用作乳化剂、抗黏剂、分散剂等，在日化工业中主要用作乳化剂、润滑剂，在医药领域中常作为药用辅料用作乳化剂、稳定剂、润滑剂等。随着食品、日化、医药等行业的快速发展，市场对单硬脂酸甘油酯乳化剂的品质要求不断提高，尤其是在色泽稳定性（耐黄变性）和热稳定性（耐高温性）方面的要求日益严格。

2、目前，工业上合成单硬脂酸甘油酯主要采用化学法，包括直接酯化法、甘油解法和油脂水解法等。例如，中国发明专利申请cn102964245a公开了一种高质量单硬脂酸甘油酯的制备方法，以氢化棕榈油与甘油为原料，在强碱催化下反应成酯，然后经四级蒸馏得到产品。中国发明专利申请cn111548270a公开了一种分子蒸馏单硬脂酸甘油酯乳化剂及其制备方法，通过脱酸分子蒸馏降低酸价以提高品质。此外，现有技术中还公开了利用分子蒸馏制备单硬脂酸甘油酯乳化剂的工艺，通过催化剂单丁基三异辛酸锡的催化作用以及脱酸填料的辅助作用，经分子蒸馏得到纯化单硬脂酸甘油酯，再与蔗糖脂肪酸酯、抗老化剂混合制备乳化剂。

3、然而，上述现有技术仍存在以下不足：

4、（1）耐黄变性能不足：单硬脂酸甘油酯在储存和使用过程中容易发生黄变。虽然分子蒸馏技术能够在一定程度上提升产品的色泽纯度，但现有技术中缺乏对产品长期储存和高温使用过程中耐黄变性能的系统性改进方案。

5、（2）耐高温性能不足：单硬脂酸甘油酯在高温加工条件下（如食品焙烤、塑料加工等）易发生热氧化降解和水解反应，导致酸值升高、有效成分损失、乳化性能下降。现有技术主要关注产品的酸值和单甘酯含量指标，对产品在高温环境下的热稳定性能缺乏系统研究和有效改善手段。

6、（3）反应效率有待提升：现有技术中单硬脂酸甘油酯的酯化反应多采用单一催化剂，单一催化剂体系在反应活性、选择性和反应效率方面存在局限，难以同时兼顾高酯化率、高选择性和低副反应的要求。

7、综上所述，现有单硬脂酸甘油酯乳化剂的制备方法在耐黄变性能、耐高温性能和催化剂效率等方面仍存在诸多不足，难以满足日益严苛的应用需求。因此，亟需开发一种具有优异耐黄变性能和耐高温性能的单硬脂酸甘油酯乳化剂的制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种单硬脂酸甘油酯乳化剂的制备方法及其产品。本发明通过优化复合催化剂体系提高酯化反应效率，并在分子蒸馏纯化后复配特定组成的协同抗氧化稳定剂体系，避免了抗氧剂在分子蒸馏过程中的挥发损失，制备得到具有优异耐黄变性能和耐高温性能的单硬脂酸甘油酯乳化剂产品。

2、术语说明：

3、除非另有定义，否则本文所有科技术语具有的涵义与本发明主题所属领域技术人员通常理解的涵义相同。除非另有说明，本文全文引用的所有专利、专利发明、公开材料通过引用方式整体并入本文。如果本文对术语有多个定义，以本章的定义为准。

4、应理解，上述简述和下文的详述为示例性且仅用于解释，而不对本发明的主题作任何限制。在本发明中，除非另有具体说明，否则使用单数时也包括复数。还应注意，除非另有说明，否则所用“或”、“或者”表示“和/或”。此外，所用术语“包括”以及其它形式，例如“包含”、“含”和“含有”并非限制性。

5、除非另有说明，否则采用本领域技术范围内的常规方法。

6、除非提出具体定义，本文中使用的各类市售产品的使用，均采用标准技术。例如，可利用厂商对试剂盒的使用说明，或者按照本领域公知的方式或本发明的说明来进行实施。通常可根据本说明书中引用和讨论的多个概要性和较具体的文献中的描述，按照本领域熟知的常规方法实施上述技术和方法。

7、术语“任选/任意”或“任选地/任意地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，该描述包括发生所述事件或情况和不发生所述事件或情况。

8、第一方面，本发明提供了一种单硬脂酸甘油酯乳化剂的制备方法，包括以下步骤：

9、（1）将硬脂酸、甘油和复合催化剂混合，进行酯化反应，得到酯化粗品；

10、（2）将酯化粗品进行分子蒸馏，收集轻组分；

11、（3）将轻组分降温，加入抗氧化稳定剂，混合均匀后，冷却成型，得到单硬脂酸甘油酯乳化剂产品；

12、其中，所述复合催化剂由2-乙基己酸锆和l-脯氨酸组成；

13、所述抗氧化稳定剂由抗坏血酸棕榈酸酯和柠檬酸单硬脂酸甘油酯组成。

14、本发明将2-乙基己酸锆与l-脯氨酸复配使用，形成“路易斯酸-有机小分子碱”双功能协同催化体系，其协同机理如下：

15、2-乙基己酸锆中的锆离子作为lewis酸中心，与硬脂酸羰基氧配位，增强羰基碳的亲电性，使其更易受甘油的亲核攻击；l-脯氨酸的羧基通过氢键活化硬脂酸，亚胺基通过氢键活化甘油的羟基，同时其弱碱性可促进甘油的去质子化，增强其亲核性。

16、2-乙基己酸锆的lewis酸性中心活化亲电试剂（硬脂酸），l-脯氨酸的氢键/碱性位点活化亲核试剂（甘油），两者分别从“亲电活化”和“亲核活化”两个方向协同加速酯化反应，实现了“双活化”协同催化。

17、其中，步骤（1）中所述硬脂酸与甘油的摩尔比为1:1.2-2，所述复合催化剂的添加量为硬脂酸质量的0.1%-1.5%。

18、其中，步骤（1）中所述酯化反应的条件包括：惰性气体保护，反应的温度为180-250℃，反应的时间为4-10h。

19、进一步优选地，所述惰性气体为氮气，所述酯化反应的温度为200-240℃，所述酯化反应的时间为5-8h。

20、其中，所述2-乙基己酸锆与l-脯氨酸的质量比为2-4:1-2。

21、其中，所述抗坏血酸棕榈酸酯和柠檬酸单硬脂酸甘油酯的质量比为1-2:0.5-1.5。

22、其中，步骤（2）中所述分子蒸馏的真空度为-0.100~-0.105mpa，温度为230-245℃。

23、其中，步骤（3）中所述降温的温度为80-120℃，所述抗氧化稳定剂的添加量为所述轻组分质量的0.05%-2.0%。

24、其中，步骤（3）中所述冷却成型选自喷雾冷却造粒、冷却粉碎过筛或切片成型中的一种。

25、第二方面，本发明提供了上述制备方法制得的单硬脂酸甘油酯乳化剂产品。

26、其中，所述单硬脂酸甘油酯乳化剂的单硬脂酸甘油酯含量≥95%。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、（1）本发明将2-乙基己酸锆与l-脯氨酸复配作为单硬脂酸甘油酯酯化反应的复合催化剂，两者通过“路易斯酸-有机小分子碱”双功能协同催化，实现了对酯化反应的双活化协同增效。

29、（2）本发明将抗氧化稳定剂在分子蒸馏后添加，避免了助剂在高温高真空条件下的挥发损失；抗氧化稳定剂通过多重循环协同机制发挥作用，产品在60℃恒温放置7天的色差值δe≤2.0，在180℃加热2小时的酸值升高值≤0.6mg koh/g，单甘酯保留率≥90%。