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1、淺談油脂領(lǐng)域中酯化反應(yīng)的催化劑 摘要：酯交換反應(yīng)是在油脂領(lǐng)域中常見的反應(yīng)機理，從原理上講，它是是指脂肪酸或甲醇、乙醇等醇與酯類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而得到新的酯類化合物，該反應(yīng)導(dǎo)致?；植几淖?，進而使得油脂的性質(zhì)發(fā)生變化。我們常常利用酯交換反應(yīng)改變油脂的一些性質(zhì)，如可塑性，粘度，冷凝點等。酯交換反應(yīng)能夠避免破壞油脂原有的營養(yǎng)成分，同時也不會產(chǎn)生異性酸目前酯交換反應(yīng)已被廣泛地應(yīng)用于乳化劑、表面活性劑、黃油、改性油脂、生物柴油和各種專用油脂的各個生產(chǎn)領(lǐng)域。本文主要分析目前應(yīng)用于酯交換、酯化反應(yīng)的常見的催化劑?！ ￡P(guān)鍵詞：酯交
2、換酯化反應(yīng)催化劑 中圖分類號：O623.624文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-5336（2014）02-0090-02 1酸性催化劑 油脂的化學(xué)酯交換是指酯類物質(zhì)在化學(xué)催化劑如酸、堿作用下發(fā)生的酯交換反應(yīng)。根據(jù)酯交換反應(yīng)中的?；w的種類不同，可將其分為酸解、醇解以及酯-酯交換反應(yīng)?！ ⊥ㄟ^酸解反應(yīng)可以將低分子質(zhì)量的酸引入到由相對分子量脂肪酸構(gòu)成的油脂中去，也可以將高相對分子質(zhì)量的酸引入到由低相對分子質(zhì)量脂肪酸構(gòu)成的油脂中去?！ ∪欢?，酸解反應(yīng)十分緩慢，且具有較多的副反應(yīng)，在較高溫度下副反應(yīng)更多，且酸解反
3、應(yīng)中，人們對最終產(chǎn)品組成的控制是有限的，因為酸解反應(yīng)中酰基可隨機交換，任何一種特定的酸都是在已酯化的狀態(tài)和游離態(tài)兩部分之間自身任意地分布著。因此，酸解反應(yīng)很少應(yīng)用到食用油的加工中?！ ≈行杂突蛑舅嵋辉减ピ诖呋瘎┑淖饔孟屡c一種醇作用，交換?；蛘哒f交換烷氧基，生成新酯的反應(yīng)叫醇解。醇解也是可逆反應(yīng)，酸或堿均可催化醇解反應(yīng)?！ ∮肏2SO4或無水HCl作催化劑，反應(yīng)需較高溫度與較長時間。實用的堿催化劑有甲醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、無水碳酸鉀?！ 臋C理上講，酸性催化劑催化酯化反應(yīng)是利用甘油三酯（即油脂中90%的物
4、質(zhì)）上的羰基形成碳正離子物，然后再與甲醇或乙醇等短鏈醇發(fā)生一種類似親核反應(yīng)，最后在經(jīng)過基團的變化生成新的脂肪酸酯?！ 「视腿サ孽?酯交換反應(yīng)機理十分復(fù)雜，目前存在的機理假設(shè)有兩種。一種反應(yīng)機理假設(shè)是反應(yīng)過程中引發(fā)劑與甘油三酯分子中的羰基作用形成加成復(fù)合體；另一種反應(yīng)機理假設(shè)是反應(yīng)中形成了作為引發(fā)劑作用于甘油酯上的中間產(chǎn)――烯醇式酯的離子?！ ∧壳耙褜崿F(xiàn)工業(yè)化的酸性催化劑有固體酸、H2SO4有機磺酸和固體超強酸。與堿性催化劑相比，盡管酸催化的反應(yīng)進程較慢，但在油脂中含有大量的水和游離脂肪酸時，高酸度會導(dǎo)致堿性催化
5、劑失活，在這種情況下，酸性催化劑更適合催化脂肪酸與甲醇、乙醇等短鏈醇反應(yīng)，提高甲酯化效率。如對于選擇潲水油、酸化油制備生物柴油時，首選利用酸性催化劑降低酸值?！ ?堿性催化劑 在工業(yè)化生產(chǎn)中，常用的催化劑包括固體堿、NaOH、KOH、NaOCH3等，堿性催化劑比算性催化劑效率高，甲酯化程度更為徹底。目前固體堿催化劑是研究的重點，固體堿催化劑相比于氫氧化鈉等催化劑，催化活性更強，效率更高。溫度、壓力、時間等因素是導(dǎo)致脂肪酸甲酯高或低最為主要的因素，在探討反應(yīng)體系對酯化反應(yīng)的影響時，對于參數(shù)的考慮也多以溫度、壓力、
6、時間等為入口，實驗最佳的催化方案。如目前原料選擇以棕櫚油、大豆油等酸值較小的油脂制備生物柴油，催化劑基本上都是選擇此類催化劑。 3脂肪酶催化劑 酶催化也是目前研究的熱點之一，這是由于酶作為催化劑，需要的條件一般比較溫和，溫度不高，壓力無需低壓或高壓，甲醇或乙醇等醇類醇用量少，以摩爾比進行配比即可，與傳統(tǒng)的酸堿催化時會產(chǎn)生皂等雜質(zhì)相比，脂肪酶催化反應(yīng)后反應(yīng)產(chǎn)物污染較小，產(chǎn)品的分離純化簡單，利用分子蒸餾可以實現(xiàn)完全分離，是一種綠色無污染的催化劑。但脂肪酶容易失活，失活后就無法再重復(fù)使用，目前更多利用固定化酶以使得
7、能夠循環(huán)使用，但固定化酶在循環(huán)使用后的催化效率大大降低，這也是目前繼續(xù)解決的問題之一，若是研究重復(fù)利用效果較好的脂肪酶，那么就可以有效地避免油脂生產(chǎn)時對于環(huán)境的污染，真正實現(xiàn)綠色生產(chǎn)?！ ?存在的問題 雖然酸催化劑可以催化高酸值油脂，但酸催化劑容易造成物料的碳化，對于產(chǎn)品的得率和色澤會造成較為嚴(yán)重的影響，同時強酸也容易腐蝕機械設(shè)備、管道，造成一定程度的環(huán)境污染。雖然固體酸能夠克服液體酸存在的問題，但固體酸催化時一般需要較長的時間，反應(yīng)溫度也較高，有時需要200℃以上的問題，在200℃以上時會造成很大的油煙，導(dǎo)致
8、污染加重，同時催化劑也容易失活，導(dǎo)致成本增加，因此，將固體酸應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)還需克服很多已存在的問題?！ A性催化劑雖然反應(yīng)速度快，但產(chǎn)生廢水多，對原料要求比較高，否則易失活，同時堿性催化劑回收成本高，直接排放又會對環(huán)境造成很大的污染?！ ≈久冈诜磻?yīng)體系中分散效果不好，容易聚集，而當(dāng)酶聚集在一塊時，催化效率大大降低，不過目前可以采取修飾、交聯(lián)、固定化等方式對脂肪酶進行改
