[发明专利]蔗糖脂肪酸酯的制备方法

说明书

本发明涉及制备蔗糖脂肪酸酯(以后简称为SE)的方法。SE广泛用作极安全的非离子型表面活性剂，它具有优良的表面活性，对食品、化妆品、药品、清洁剂和饲料具有良好的生物降解性能。

已知的一种制备SE的方法包括，在碱催化剂存在下，使蔗糖和脂肪酸的低级烷基酯在如N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜的有机溶剂中进行酯交换反应(JP-B-35-13102)。获得的反应混合物中除了SE外，还含有溶剂、未反应的蔗糖和碱催化剂。要从这一混合物中分离出SE，普通的方法是，通过加入酸使催化剂失活，回收部分溶剂，然后，用有机溶剂和水进行液-液萃取，SE分散到有机溶剂相，未反应的蔗糖和其余的溶剂分散到水相，从获得的有机溶剂相，蒸馏出有机溶剂，分离和提纯SE(例如，JP-B-48-21927,JP-B-48-35049,JP-A-50-29417,JP-A-50-130712)。另一方面，通过蒸馏除去水后，从水相回收的未反应的蔗糖和反应溶剂可在下次反应中使用。

由上面的方法获得的SE一般含有占总量百分之几的游离脂肪酸和碱金属脂肪酸盐(以后简称为皂)。尽管其上限是在食品添加剂的规定范围内，但这些组分常对SE的物理性质或功能有各种影响。例如，游离脂肪酸明显降低了SE的水溶性，当SE用于水包油型的乳化或分散增溶时，酸值变化已是质量控制中的一个严重问题。

在这种情况下，本发明的研究人员进行了研究，其目的是制备具有稳定低酸值，优良的水中分散性和水包油型乳化的SE产品。可以认为游离脂肪酸的形成方式是，反应期间，脂肪酸低级烷基酯原料发生碱水解形成皂，在随后的萃取和提纯步骤中游离出来形成游离脂肪酸副产物。因此，认为在SE反应期间，通过抑制游离脂肪酸副产物的形成，可以降低酸值。现在已发现通过在一定量的碱金属羟基羧酸盐存在下，进行普通制备SE方法的反应，可以达到上面的目的。

即，本发明提供了一种制备蔗糖脂肪酸酯的方法，它包括在碱催化剂存在下，使蔗糖和脂肪酸的低级烷基酯在有机溶剂中进行酯交换反应形成相应的蔗糖脂肪酸酯，其中在反应体系中存在5-35重量％(以蔗糖原料计)的下面式(1)的碱金属羟基羧酸盐：式中R是低级烷基或羧基，X是氢原子或羧基、l和n各是0或1，m是1或2。

下面，将详细描述本发明。

本发明中，脂肪酸的低级烷基酯一般是C_8-24的酯(如，辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆寇酸、棕榈酸、硬酯酸、山萮酸、油酸、芥酸、反油酸、二十四酸或蓖麻油酸)，较好的为C_10-22的饱和或不饱和脂肪酸与C_1-4低级醇(如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇)的酯。这些脂肪酸低级烷基酯可以单独使用，也可以两个或多个组合成混合物使用。脂肪酸低级烷基酯与蔗糖的摩尔比一般为0.2-2.5，较好为0.25-1.8。由此产生的SE的平均取代度为1-3，较好的为1.2-2.7。

本发明使用的较好的有机溶剂是二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。从安全和原料和SE的溶解性角度考虑，最好是二甲基亚砜。

一般溶剂的用量，以投入的总量计，为20-80重量％，较好的为50-70重量％。

在非水体系中进行本发明的反应，碱催化剂以悬浮状态存在于反应体系。一般使用碱金属氢化物、碱金属氢氧化物或碱金属弱酸盐作碱催化剂。同时，从抑制脂肪酸低级烷基酯原料的水解角度，本发明优选碱金属碳酸盐(如碳酸钾或碳酸钠)。以脂肪酸低级烷基酯计，一般加入的催化剂量为0.05-0.5摩尔％。

本发明中，要求在这反应体系中存在少量的上面式(1)的碱金属羟基羧酸盐。式(1)的羟基羧酸是一种含有1或2个羟基和1-4个羧基的有机酸，较好为单羟基羧酸，更好的为单羟基单羧酸。特别从安全角度，作为食品添加剂许可的有机酸宜为乳酸、苹果酸、柠檬酸或酒石酸。更好的是乳酸、苹果酸或柠檬酸，最好是乳酸。碱金属可以是钾或钠，较好的是钾。以蔗糖计，碱金属羟基羧酸盐的量一般为5-35重量％，较好的为8-25重量％。如果这个量太低，则不能有效地降低酸值，而如果这个量太高，则反应速度大大降低，也是不需要的。根据本发明的研究，通过反应后提纯步骤中的液-液萃取，可方便地将加入的碱金属羟基羧酸盐从SE中分离，并从体系中洗涤除去。

反应温度范围一般是60-150℃，较好的为80-120℃。反应压力一般为0.1-50托，较好为1-20托。最好在溶剂沸腾条件下进行反应，同时从反应体系中除去形成的副产物醇。一般，在反应器顶部连接一个冷凝器或蒸馏塔，使溶剂从形成的副产物醇中分离，在溶剂在反应器中回流的同时进行反应。