堿性離子液體催化油脂改性的研究.pdf

1、甘油二酯（DAG）和蔗糖多酯（SPE）廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和日用化工行業(yè)，目前DAG主要通過高溫堿催化醇解反應(yīng)獲得，SPE主要通過無溶劑法獲得。然而這兩種反應(yīng)體系均存在反應(yīng)物傳質(zhì)阻力大的問題，所以均需在高溫條件下或溶劑體系下進(jìn)行，以增加反應(yīng)物之間的接觸促使反應(yīng)能有效發(fā)生。但傳統(tǒng)的制備方法不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且能耗高、產(chǎn)率較低，對環(huán)境有一定的污染。離子液體作為一類環(huán)境友好的反應(yīng)媒介，具有綠色無污染、不揮發(fā)性和耐熱性等特點；此外，部分離子液

2、體還能同時作為某些反應(yīng)的催化劑。因此，選擇合適的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)且同時催化反應(yīng)，可使反應(yīng)在無溶劑低溫條件下發(fā)生。本課題研究了堿性離子液體催化合成 DAG和SPE，為綠色催化油脂改性提供了一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。課題的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）研究了5種堿性離子液體（[Bmim]Im、[Bmim]OH、[Bmim]OAc、[Emim]OAc和[Bmim]DCN）催化甘油解反應(yīng)制備DAG。結(jié)果表明，只有[Bmim]Im

3、具有較好的催化效果且對DAG有較好的反應(yīng)選擇性。同時優(yōu)化了離子液體[Bmim]Im催化甘油解反應(yīng)合成DAG的條件。優(yōu)化反應(yīng)條件為：離子液體用量15％（按TAG的質(zhì)量計算），反應(yīng)時間4h，反應(yīng)溫度80℃，此條件下所得的DAG相對含量為61.7%，甘油三酯（TAG）的轉(zhuǎn)化率接近80%。同時還提出了離子液體[Bmim]Im可能的催化機制。
　?。?）研究了離子液體[Bmim]Im負(fù)載于介孔材料SBA-15并將其用以催化甘油解反應(yīng)。采用X

4、RD和FT-IR對固定化離子液體SBA-15-[Bmim]Im進(jìn)行了表征，結(jié)果表明[Bmim]Im已成功負(fù)載于介孔材料SBA-15上。將所得的固定化離子液體用于催化甘油解反應(yīng)并優(yōu)化了制備DAG的條件：催化劑添加量為8%（按TAG的質(zhì)量計算），反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時間為12h。在此條件下，反應(yīng)得到的DAG相對含量為24.3%。同時研究了固載化離子液體SBA-15-[Bmim]Im的重復(fù)利用性。結(jié)果表明，催化劑經(jīng)3次反應(yīng)后，DAG的相對含

5、量仍保持在15%以上。另外也發(fā)現(xiàn)，在上述的優(yōu)化條件下，使用SBA-15-[Bmim]Im作催化劑得到的DAG相對含量為24.3%；使用[Bmim]Im作催化劑時，DAG相對含量僅為19.4%。由此說明固載化能減少催化實驗中離子液體的用量。
　?。?）研究了離子液體[Bmim]OAc催化蔗糖和大豆油脂肪酸甲酯合成SPE。采用單因素實驗優(yōu)化了反應(yīng)條件：在0.85g蔗糖和8.6g大豆油脂肪酸甲酯的體系中，離子液體加入量為10.0mL，第

6、一階段反應(yīng)溫度和時間分別為95℃和3h，第二階段反應(yīng)溫度和時間分別為105℃和6h；在此條件下，SPE的產(chǎn)率達(dá)65.07%，且平均酯化度在7以上。同時也提出了相應(yīng)的催化機制。離子液體[Bmim]OAc表現(xiàn)出易分離和良好的可重復(fù)利用的特性。離子液體連續(xù)使用3次后，SPE產(chǎn)率仍在60%以上。采用薄層色譜法、紅外光譜法和核磁共振譜法對所得產(chǎn)物SPE進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，產(chǎn)物中基本沒有羥基團(tuán)，存在呋喃環(huán)、吡啶環(huán)、酯基等特征官能團(tuán)，說明通過本實