多相固体碱的制备及催化油脂酯—酯交换反应的研究

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目前,人们对脂类食品中反式脂肪酸引起的健康问题越来越重视。然而,随着食品工业发展,对具有功能性或使用特性的质构脂质需求量不断增长。油脂酯-酯交换,作为替代油脂氢化的一种方法,可以用来生产油脂制品,而且产物不含反式脂肪酸,含有人体必需的脂肪酸。研究油脂酯-酯交换中固体碱催化剂,对食品油脂加工工业有重要意义。本论文以介孔分子筛SBA-15为载体,将二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵、1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)、1,3-二环己基-2-(辛基)胍(DCOG)通过化学键固载到SBA-15的表面上,制备出三种多相有机固体碱SBA-15-pr-NR3OH、SBA-15-pr-TBD、SBA-15-pr-DCOG催化剂。采用FT-IR,TG-DTA,元素分析,N2吸附-脱附分析,SAXS,SEM和TEM分析等测试手段对固体碱催化剂进行了表征。表征结果表明,有机官能团已经成功键合到介孔分子筛SBA-15上,而且有机官能团的固载对SBA-15的介孔结构无明显影响。将SBA-15-pr-NR3OH用于催化猪油和大豆油的酯-酯交换反应,酯-酯交换反应前后,混合物的SMP、IV、TAG组成,甘三酯分子Sn-2位的脂肪酸成分和融化及结晶曲线,都有明显变化,表明催化剂有活性。催化剂重复利用三次后,仍然有较高的活性;将SBA-15-pr-TBD用于催化三丁酸甘油酯和硬脂酸甲酯的酯-酯交换反应,考察了反应时间等单因素对低热结构脂含量(LCSL)的影响,得到了最佳反应条件为:反应温度80℃,反应时间3h,催化剂用量1.0%(质量分数),三丁酸甘油酯和硬脂酸甲酯的摩尔比1:2。LCSL的含量最高达到87.5%。催化剂重复利用五次后,仍然有较高的活性。产品低热结构脂,其熔程为29.7-35.3℃,可以用来作为人造奶油和起酥油的基料油;将SBA-15-pr-DCOG用于催化大豆油和硬脂酸甲酯的酯-酯交换反应。考察了反应时间等单因素对催化剂活性的影响,得到了最优反应条件:反应时间4h,反应温度60℃,催化剂用量10%,大豆油与硬脂酸甲酯摩尔比1:6,正己烷为溶剂,硬脂酸交换率最高可达33.4%,此时催化剂活性最高。催化剂重复利用五次后,仍然有较高的活性。此外,该催化剂对Sn-1,3位具有选择性,能催化甘油三酯分子内酯交换。
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