本發明涉及一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法。
背景技術：
蔗糖脂肪酸酯是蔗糖的一個或多個羥基與c8～c22的脂肪酸酯化形成的一類綠色非離子型表面活性劑，具有親水親油平衡值寬、乳化性能優異、無毒、可生物降解等優點，被廣泛用于食品、醫藥、化妝品等行業。目前，蔗糖脂肪酸酯的工業生產主要是采用酯交換法，可細分為溶劑法和無溶劑法，這兩種方法得到的蔗糖脂肪酸酯中不僅含有蔗糖脂肪酸單酯、蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸多酯，還含有未反應的蔗糖、脂肪酸甲酯(或乙酯或甘油酯)、脂肪酸鉀(或鈉)、催化劑等雜質，其中，蔗糖脂肪酸單酯的含量通常在20％～55％之間。因此，要想得到高純度、高單酯含量的蔗糖脂肪酸酯，必須對蔗糖脂肪酸酯進行提純和分離。
美國專利us3748324采用丁酮/水或乙酸乙酯/水等兩相溶劑溶解萃取蔗糖脂肪酸酯，并調ph值至3.5～5.0或加入二價金屬鹽來除去脂肪酸鹽雜質，從而實現蔗糖脂肪酸酯的提純。
中國專利cn104004033a采用丁酮在70℃下溶解蔗糖脂肪酸酯，濾除未溶解蔗糖后，于55℃攪拌下往濾液中加入cacl2水溶液，反應1小時后過濾分離得濾液和固體，濾液經水洗、蒸餾、干燥得到低單酯含量的蔗糖脂肪酸酯，固體經丁酮70℃下萃取、水洗、蒸餾、干燥，得到高單酯含量的蔗糖脂肪酸酯。
中國專利cn103087118a采用丁酮、丁醇或乙酸乙酯在55℃下溶解蔗糖脂肪酸酯，直接加入溶有cacl2的nacl水溶液，濾除沉淀物脂肪酸鈣等，有機層經鹽水洗滌、分層后，冷卻析晶，得到純度>98％的蔗糖脂肪酸酯，單酯含量在20％左右。
除此之外，對于不含蔗糖、脂肪酸鹽等雜質的蔗糖脂肪酸酯的分離，中國專利cn105037450a采用冷卻結晶的方法，通過調節溶劑乙醇/水的比例和用量、冷卻溫度和時間，分離得到不同單酯含量的蔗糖脂肪酸酯。
然而，上述提純分離蔗糖脂肪酸酯的方法普遍存在以下問題：1)蔗糖脂肪酸酯的總酯、尤其是單酯含量較低，達不到高端產品市場的要求；2)工藝過程復雜，蔗糖脂肪酸酯回收率不高，精制成本高；3)溶劑使用量大，且工藝中引入的nacl鹽水會造成含鹽、有機廢水的處理問題，提高了成本，增加了環保壓力；4)由于需要加入cacl2、mgso4等二價金屬鹽來沉淀脂肪酸皂，增加了固體廢棄物。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法。
本發明所采取的技術方案是：
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)將蔗糖脂肪酸酯混合物分散在c1～c3醇中，0～30℃攪拌提取，過濾，得到濾液和固體，對濾液進行蒸餾、干燥，得到蔗糖脂肪酸酯產品i；
2)將步驟1)過濾得到的固體分散在c4～c8醇中，10～50℃攪拌提取，過濾，得到濾液和固體，對濾液進行蒸餾、干燥，得到蔗糖脂肪酸酯產品ii。
所述的蔗糖脂肪酸酯產品i中蔗糖脂肪酸單酯的質量百分比為50％～95％，所述的蔗糖脂肪酸酯產品ii中蔗糖脂肪酸單酯的質量百分比為1％～50％。
所述的蔗糖脂肪酸酯含有c8～c22的脂肪酰基。
所述的蔗糖脂肪酸酯混合物包含蔗糖脂肪酸單酯、蔗糖和/或脂肪酸鹽，還包含蔗糖脂肪酸二酯、蔗糖脂肪酸三酯、蔗糖脂肪酸四酯、蔗糖脂肪酸五酯、蔗糖脂肪酸六酯、蔗糖脂肪酸七酯、蔗糖脂肪酸八酯中的至少一種。
所述的脂肪酸鹽為硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、棕櫚酸鉀、棕櫚酸鈉中的至少一種。
所述的c1～c3醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇中的至少一種。
所述的c4～c8醇為正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、己醇、庚醇、辛醇中的至少一種。
所述的蔗糖脂肪酸酯混合物、c1～c3醇、c4～c8醇的質量比為1：(1～10)：(1～10)。
步驟1)和2)中攪拌提取的時間為10～60min，攪拌機轉速為100～1000rpm。
本發明的有益效果是：
1)本發明的蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法能夠同時完成蔗糖脂肪酸酯的純化和分離，最終得到高純度、高單酯含量的蔗糖脂肪酸酯產品；
2)本發明的蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法工藝過程簡單、產品純度高、回收率高、有機溶劑易回收循環利用、分級提取過程不會產生含鹽有機廢水；
3)本發明的蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法得到的固體殘渣(蔗糖、脂肪酸鹽)可回收套用于蔗糖脂肪酸酯的合成。
具體實施方式
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)將蔗糖脂肪酸酯混合物分散在c1～c3醇中，0～30℃攪拌提取，過濾，得到濾液和固體，對濾液進行蒸餾、干燥，得到蔗糖脂肪酸酯產品i；
2)將步驟1)過濾得到的固體分散在c4～c8醇中，10～50℃攪拌提取，過濾，得到濾液和固體，對濾液進行蒸餾、干燥，得到蔗糖脂肪酸酯產品ii。
優選的，一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)將蔗糖脂肪酸酯混合物分散在c1～c3醇中，0～30℃攪拌提取，過濾，得到濾液和固體，按照上述操作對過濾得到的固體進行重復提取1～5次，合并濾液，對濾液進行蒸餾、干燥，得到蔗糖脂肪酸酯產品i；
2)將步驟1)過濾得到的固體分散在c4～c8醇中，10～50℃攪拌提取，過濾，得到濾液和固體，對濾液進行蒸餾、干燥，得到蔗糖脂肪酸酯產品ii，干燥回收固體殘渣。
優選的，所述的蔗糖脂肪酸酯產品i中蔗糖脂肪酸單酯的質量百分比為50％～95％，所述的蔗糖脂肪酸酯產品ii中蔗糖脂肪酸單酯的質量百分比為1％～50％。
優選的，所述的蔗糖脂肪酸酯含有c8～c22的脂肪酰基。
優選的，所述的蔗糖脂肪酸酯混合物包含蔗糖脂肪酸單酯、蔗糖和/或脂肪酸鹽，還包含蔗糖脂肪酸二酯、蔗糖脂肪酸三酯、蔗糖脂肪酸四酯、蔗糖脂肪酸五酯、蔗糖脂肪酸六酯、蔗糖脂肪酸七酯、蔗糖脂肪酸八酯中的至少一種。
優選的，所述的脂肪酸鹽為硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、棕櫚酸鉀、棕櫚酸鈉中的至少一種。
優選的，所述的c1～c3醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇中的至少一種。
優選的，所述的c4～c8醇為正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、己醇、庚醇、辛醇中的至少一種。
優選的，所述的蔗糖脂肪酸酯混合物、c1～c3醇、c4～c8醇的質量比為1：(1～10)：(1～10)。
優選的，步驟1)和2)中攪拌提取的時間為10～60min，攪拌機轉速為100～1000rpm。
本發明中的c1～c3醇是指含有1～3個碳原子的醇，c4～c8醇是指含有4～8個碳原子的醇，c8～c22的脂肪酰基是指含有8～22個碳原子的脂肪酸參與酯化反應所形成的酰基。
下面結合具體實施例對本發明作進一步的解釋和說明。
實施例1～5和對比例1～3中所采用的蔗糖脂肪酸酯混合物是由無溶劑工藝生產的蔗糖脂肪酸酯商業化產品，其組成如下表所示：
表1實施例1～5和對比例1～3的蔗糖脂肪酸酯混合物的組成表
實施例1：
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入400g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌15min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入400g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，再向固體b2中加入400g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a3和固體b3，合并濾液a1、a2和a3，減壓蒸餾回收乙醇，真空干燥，得到43.5g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為94.9％，單酯含量為81.1％，二酯和多酯含量為13.8％)；
2)向殘留固體b3中，加入1000g正丁醇，在30℃下攪拌30min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收正丁醇，真空干燥，得到33.2g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為97.0％，單酯含量為5.7％，二酯和多酯含量為91.3％)，固體殘渣干燥后稱重為22.6g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為4.9％，游離糖含量為25.2％，脂肪酸鉀含量為68.6％)，可回收套用于蔗糖脂肪酸酯的合成。
實施例2：
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入200g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌15min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入200g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，如此重復攪拌提取4次，收集并合并濾液a1、a2、a3、a4和a5，減壓蒸餾回收乙醇，真空干燥，得到42.7g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為95.6％，單酯含量為83.8％，二酯和多酯含量為11.7％)；
2)向殘留固體b5中，加入1000g正丁醇，在30℃下攪拌30min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收正丁醇，真空干燥，得到33.9g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為97.1％，單酯含量為4.1％，二酯和多酯含量為93.0％)，固體殘渣干燥后稱重為22.7g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為4.0％，游離糖含量為25.1％，脂肪酸鉀含量為69.6％)，可回收套用于蔗糖脂肪酸酯的合成。
實施例3：
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入200g無水甲醇，20℃、500rpm下攪拌15min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入200g無水甲醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，如此重復攪拌提取4次，收集并合并濾液a1、a2、a3、a4和a5，減壓蒸餾回收甲醇，真空干燥，得到40.2g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為95.0％，單酯含量為90.0％，二酯和多酯含量為5.0％)；
2)向殘留固體b5中，加入1000g正丁醇，在30℃下攪拌30min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收正丁醇，真空干燥，得到36.6g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為97.3％，單酯含量為2.7％，二酯和多酯含量為94.6％)，固體殘渣干燥后稱重為22.5g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為3.6％，游離糖含量為25.3％，脂肪酸鉀含量為69.8％)，可回收套用于蔗糖脂肪酸酯的合成。
實施例4：
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入1000g異丙醇，30℃、1000rpm下攪拌30min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入1000g異丙醇，30℃、1000rpm下攪拌提取30min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，收集并合并濾液a1和a2，減壓蒸餾回收異丙醇，真空干燥，得到53.1g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為94.5％，單酯含量為62.9％，二酯和多酯含量為31.6％)；
2)向殘留固體b2中，加入600g己醇，在40℃下攪拌30min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收己醇，真空干燥，得到25.3g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為92.9％，單酯含量為13.8％，二酯和多酯含量為79.1％)，固體殘渣干燥后稱重為20.9g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為4.3％，游離糖含量為26.8％，脂肪酸鉀含量為67.5％)，可回收套用于蔗糖脂肪酸酯的合成。
實施例5：
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入1000g無水乙醇，10℃、300rpm下攪拌30min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入1000g無水乙醇，10℃、300rpm下攪拌提取30min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，收集并合并濾液a1和a2，減壓蒸餾回收乙醇，真空干燥，得到30.6g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為93.5％，單酯含量為80.1％，二酯和多酯含量為13.4％)；
2)向殘留固體b2中，加入1000g辛醇，在40℃下攪拌15min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收辛醇，真空干燥，得到48.1g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為94.8％，單酯含量為26.6％，二酯和多酯含量為68.2％)，固體殘渣干燥后稱重為20.6g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為1.9％，游離糖含量為26.7％，脂肪酸鉀含量為69.9％)，可回收套用于蔗糖脂肪酸酯的合成。
實施例6：
實施例6中所采用的蔗糖脂肪酸酯混合物是由無溶劑工藝生產的蔗糖脂肪酸酯商業化產品，其組成如下表所示：
表2實施例6的蔗糖脂肪酸酯混合物的組成表
一種蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表2所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入400g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌15min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入400g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，再向固體b2中加入400g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a3和固體b3，合并濾液a1、a2和a3，減壓蒸餾回收乙醇，真空干燥，得到18.7g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為82.9％，單酯含量為50.8％，二酯和多酯含量為32.1％)；
2)向殘留固體b3中，加入1000g正丁醇，在40℃下攪拌60min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收正丁醇，真空干燥，得到55.1g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為92.0％，單酯含量為1.3％，二酯和多酯含量為90.7％)，固體殘渣干燥后稱重為25.5g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為11.8％，游離糖含量為9.4％，脂肪酸鉀含量為76.9％)，可回收套用于蔗糖脂肪酸酯的合成。
對比例1：
一種蔗糖脂肪酸酯的提取方法，包括以下步驟：
取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入400g丁酮，20℃、500rpm下攪拌15min，過濾分離得到濾液和固體殘渣，濾液減壓蒸餾回收丁酮，真空干燥，得到51.7g蔗糖脂肪酸酯產品(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為92.8％，單酯含量為39.7％，二酯和多酯含量為53.1％)，固體殘渣干燥后稱重為47.4g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為56.1％，游離糖含量為12.0％，脂肪酸鉀含量為31.2％)。
對比例2：
一種蔗糖脂肪酸酯的提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入400g無水乙醇，40℃、500rpm下攪拌15min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入400g無水乙醇，40℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，再向固體b2中加入400g無水乙醇，40℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a3和固體b3，合并濾液a1、a2和a3，減壓蒸餾回收乙醇，真空干燥，得到71.5g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為89.5％，單酯含量為51.0％，二酯和多酯含量為38.5％)；
2)向殘留固體b3中，加入1000g正丁醇，在30℃下攪拌30min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收正丁醇，真空干燥，得到11.4g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為91.2％，單酯含量為7.9％，二酯和多酯含量為83.3％)，固體殘渣干燥后稱重為16.4g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為1.2％，游離糖含量為28.7％，脂肪酸鉀含量為68.3％)。
對比例3：
一種蔗糖脂肪酸酯的提取方法，包括以下步驟：
1)取100g表1所示的蔗糖脂肪酸酯混合物，加入1200g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌15min，過濾分離得到濾液a1和固體b1，再向固體b1中加入1200g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a2和固體b2，再向固體b2中加入1200g無水乙醇，20℃、500rpm下攪拌提取15min，過濾分離得到濾液a3和固體b3，合并濾液a1、a2和a3，減壓蒸餾回收乙醇，真空干燥，得到64.5g蔗糖脂肪酸酯產品i(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為89.8％，單酯含量為57.4％，二酯和多酯含量為32.4％)；
2)向殘留固體b3中，加入1000g正丁醇，在30℃下攪拌30min，過濾分離得到濾液b和固體殘渣，濾液b減壓蒸餾回收正丁醇，真空干燥，得到16.7g蔗糖脂肪酸酯產品ii(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為94.0％，單酯含量為2.4％，二酯和多酯含量為91.6％)，固體殘渣干燥后稱重為18.1g(其中，蔗糖脂肪酸酯的總含量為5.5％，游離糖含量為26.0％，脂肪酸鉀含量為66.9％)。
綜合實施例1～6和對比例1～3可知：實施例1～6得到的蔗糖脂肪酸酯i中蔗糖單酯的含量遠遠高于對比例1～3，說明蔗糖脂肪酸酯的分級提取方法能夠同時完成蔗糖脂肪酸酯的純化和分離，可以得到高純度、高單酯含量的蔗糖脂肪酸酯產品，而且工藝過程簡單、產品純度高、回收率高。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。