论文-二十一世纪的分子蒸馏单甘酯工业的技术进步

1二十一世纪的分子蒸馏单甘酯工业的技术进步和市场前景时宏郭洪（广州品秀精细化工有限公司）发表刊物及时间：《中国油脂》2000年第4期VOL.25摘要：通过对国内外分子蒸馏单甘酯工业的技术探索，生产和应用状况的简述，分析了本世纪我国单甘酯工业的市场前景和面临的挑战，总结了我国单甘酯工业在发展过程中的技术进步和发展。关键词：分子蒸馏单甘酯;单甘酯;乳化剂;表面活性剂十年前，本人发表了一篇《面向二十一世纪的分子蒸馏单甘酯工业》，分析了当时的分子蒸馏单甘酯技术和市场发展状况，十年过去了，随着我国国产分子蒸馏装置的不断改进和完善，分子蒸馏单甘酯已经进入了规模化发展，分子蒸馏单甘酯的产量逐年增加，市场前景广阔。根据对我国分子蒸馏单甘酯行业生产情况的调研，结合作者在单甘酯行业多年的从业经验，本文就我国分子蒸馏单甘酯行业的这十年的发展做一简单介绍。本文结合十年前针对单甘酯工业提出的建议，通过对比来展示分子蒸馏单甘酯工艺十年的发展成果1.1现有厂家大多提高到4-6吨/罐的初酯合成规模，虽然与国外的10～20吨/罐的初酯合成规模，还有一些差距，但在降低人工费用，减少产品提纯和设备管路残留的损耗，降低管路加热和保温的费用还是得到了极大改善。1.2现有厂家的分子蒸馏设备规模提高的速度是令人惊叹的，几乎家家都号称10000吨/年（甚至到50000吨/年），远远高于我们十年前的建议。1.3国际先进的单甘酯生产新工艺仍处于商业保密中，国内2虽然有十多家分子蒸馏单甘酯厂，但在合成工艺方面（除广州品秀公司外）基本上还是采用国内旧工艺，初酯合成纯度35-48%。1.4有的厂家已经将分子蒸馏设备的真空系统，尤其是用四套旋片式真空泵作为前级泵的进行了改进，提高了真空系统的效率和稳定性。1.6分子蒸馏单甘酯厂家已开始采用色谱仪器方法测定单甘酯含量，耗时仅20分钟，而且准确可靠，有利于在生产中监测单甘酯纯度，提高产品得率，降低生产成本。分子蒸馏单甘酯工业进步原因分析2.1分子蒸馏设备制造技术的进步，是单甘酯工业快速发展的基础上个世纪的80年代，国内从德国引进了第一套年产500吨的分子蒸馏单甘酯设备，当时的设备非常昂贵，甚至1999年作者经手购买了一台过料泵，就付出了10万元人民币的代价。在老一代知识分子刘汉槎先生带领下，通过吸收消化，制造出了中国第一套的分子蒸馏柱，数十年的时间，分子蒸馏柱不仅由年产500吨增加到了10000吨的能力（蒸发面积达到25m2），该设备的制造技术也日趋成熟，并且被众多设备厂家掌握，使分子蒸馏单甘酯能依靠设备的快速进步而发展。1.4将旧工艺合成初酯的单甘酯含量由35%～48%提高到与国外新工艺相当的60%～65%，从而提高分子蒸馏单甘酯产品得率、增加产品产量、降低生产成本。在分子蒸馏产品得率方面，新工艺高纯度初酯的经济效益非常显著，用旧工艺生产的初酯的分子蒸馏产品得率为37%～45%(约用2.5吨初酯蒸馏1吨产品)，用新工艺生产的高纯度初酯的分子蒸馏产品得率为60%～65%(约用1.5吨初酯蒸馏1吨产品)。即蒸馏出每吨分子蒸馏单酯产品可节省5000元(见表1)。纯度为90%～965%分子蒸馏单酯的生产成本用旧工艺初酯蒸馏单酯用新工艺初酯蒸馏单酯3成本元/吨成本元/吨原料成本9,000×2.5=22,5007276×1.5=10,914分子蒸馏加工费1000×2.5=2,5001000×1.5=1,500主,副产品包装费用100×4=40060×4=240合计25,40012,654减副产品价值8000×1.5=12,0008000×0.5=4,000蒸馏单酯生产成本13,4008654表1广州品秀公司60%单甘酯和分子蒸馏单甘酯的主要指标项目指标60%单甘酯分子蒸馏单甘酯性状象牙白状洁白粉状单甘酯含量，%≥60≥90碘值，gI2/100g≤2.0≤2凝固点，℃60～6563-72游离酸（以硬脂酸计），%≤1.5≤1.5游离甘油，%≤1.0≤1.0皂化值mgkoH/g155～170150～165表2广州品秀公司60%单油酸甘油酯和分子蒸馏单油酸甘油酯的主要指标项目指标60%油酸酯分子蒸馏油酸酯单甘酯含量，%≥60≥90碘值，gI2/100g66-8064-72凝固点，℃≤330-38游离酸（以硬脂酸计），%≤1.5≤1.5游离甘油，%≤1.0≤1.0皂化值mgkoH/g165-170160～165表3水分散型（WaterDispersable）分子蒸馏单甘酯的分析结果项目指标外观微黄色粉状物单甘酯含量，%95.8碘值，gI2/100g27.94熔点，℃66.8游离酸（以硬脂酸计），%1.4游离甘油，%0.95皂化值，mgKOH/g151.5水分，%0.53粒度分布（%体积）420m177m149m149m0.0024.0537.0162.99HLB值20-------------助溶作用15~18-----15--聚山梨醇脂肪酸酯清洗作用13~15---------乳化作用8~18-（O/W型）10-----蔗糖脂肪酸酯----湿润作用7~9─-__-----------__山梨醇酐脂肪酸酯乳化作用3.5~65-----（W/O型）__-甘油单脂肪酸酯----__---丙二醇单脂肪酸酯消泡作用1.5~3-----0--图1HLB值与乳化剂的适用范围表4几种复配乳化剂产品复配产品主要原料主要特点和用途淀粉复合剂氢化油制分子蒸馏该乳化剂能很容易地弥散在糊5（或称为面条改良剂、马铃薯调理剂）单甘酯、不饱和植物油制分子蒸馏单甘酯剂制品和马铃薯中，能抑制淀粉膨胀和吸附水分。使面条久煮（在沸水中煮20分钟）不粘稠，表面不粘粉，吸水很少，吃起来一般很爽口。焙烤制品乳化剂（或称为面包改良剂）分子蒸馏单甘酯、分子蒸馏丙二醇单脂肪酸酯、琥珀酰单酸甘油酯和山梨醇酐单脂肪酸酯。该乳化剂可单独掺进生面团里，而无须先使用载体。用于烤制面包、果子面包、发面点心及其它发酵烤制品。能增加面包体积。蛋糕乳化剂氢化油制分子蒸馏单甘酯、分子蒸馏丙二醇单脂肪酸酯、硬脂酸钾盐该乳化剂在烤制蛋糕时大约为面粉重量的1~5%；能导致食品充气，从而使其具有满意的体积、较低的密度和理想的物理性能，如能引起纹理结构等。用于蛋糕、蛋糕糖衣、奶油糖膏馅及泡沫状糕点上层装饰料等）。糕点乳化剂甘油单脂肪酸酯、丙二醇单脂肪酸酯,甘油单乳酸酯该乳化剂对烤制糕点的湿度和保水性能起到明显的改善作用.RCO2H+C3H8O3CH2-OHCH-OHCH2-CO2-R+H2O肪酸甘油单酸甘油酯水CH2-OHCH-OH+CH2-CO2-RRCO2HCH2-CO2-RCH-OHCH2-CO2-R+H2O单酸甘油酯脂肪酸二酸甘油酯水图2用脂肪酸和甘油合成单甘酯的反应式CH2-CO2-RCH-CO2-R+C3H8O3CH2-OHCH-OH+CH2-CO2-RCH-OH6CH2-CO2-RCH2-CO2-RCH2-CO2-R三酸甘油酯甘油单酸甘油酯二酸甘油酯CH2-CO2-RCH-OH+CH2-CO2-RC3H8O3CH2-OHCH-OHCH2-CO2-R二酸甘油酯甘油单酸甘油酯图3用油脂和甘油合成单甘酯的反应式甘油（返回利用）初酯第一级甘油+脂肪酸（返回利用）蒸余物第二级90%单甘酯蒸余物第三级二、三甘酯（返回利用）图4单甘酯的分子蒸馏工艺酸氢化油催化剂甘油0.10T15.00T0.04T3.00T合成42.14T回收甘油预处理4.30T37.94T1.78T喷雾蒸馏0.26T35.90T72.52T1级分子蒸馏0.38T15.20T33.00T甘油至回收2级分子蒸馏3.00T0.34T回收甘油的废渣3.34T14.80T废渣分子蒸馏单甘酯图5用旧初酯工艺技术生产分子蒸馏单甘酯物料衡算简图表5分子蒸馏单甘酯厂主营及兼营的油化产品品种60%或90%单硬脂酸甘油酯(GMS60或90)60%或90%单棕榈酸甘油酯(GMP60或90)60%或90%单油酸甘油酯(GMO60或90)液体状单油酸甘油酯(GMOL)棕榈油制60%或90%单甘酯(GMP60或90)70%或98%丙二醇单油酸酯(PGMO70或98)70%或98%丙二醇单硬脂酸酯(PGMS70或90)70%或98%丙二醇单棕榈酸酯(PGMP70或90)90%丙二醇二硬脂酸酯(PGDS90)90%丙二醇二油酸酯(PGDO90)三羟甲基丙烷单油酸酯(TMPMO)三羟甲基丙烷三油酸酯(TMPTO)三羟甲基丙烷三巳酸酯(TMPC6)三羟甲基丙烷三辛酸/癸酸酯TMPTCC)山梨醇酐单硬脂酸酯(司盘60)山梨醇酐单油酸酯(司盘80)失水山梨醇三硬脂酸酯(司盘65)山梨醇酐三油酸酯(司盘85)山梨醇酐单月桂酸酯(司盘20)山梨醇酐单棕榈酸酯(司盘40)8山梨醇酐三月桂酸酯(司盘25)山梨醇酐三棕榈酸酯(司盘45)季戊四醇单硬脂酸酯(PENTAMS)季戊四醇四硬脂酸酯(PENTATS)季戊四醇四油酸酯(PENTATO)聚乙二醇200单油酸酯(PEG200MO)聚乙二醇200二油酸酯(PEG200DO)聚乙二醇200单月桂酸酯(PEG200ML)聚乙二醇200单硬脂酸酯(PEG200MS)聚乙二醇200单棕榈酸酯(PEG200MP)聚乙二醇400二油酸酯(PEG400DO)聚乙二醇400单月桂酸酯(PEG400ML)聚乙二醇400单硬脂酸酯(PEG400MS)聚乙二醇400单棕榈酸酯(PEG400MP)乙二醇单月桂酸酯(EGML)乙二醇二月桂酸酯(EGDL)乙二醇二油酸酯((EGDO)乙二醇单棕榈酸酯(EGMP)乙二醇单硬脂酸酯(EGMS)乙二醇二硬脂酸脂(EGDS)异丙醇硬脂酸酯(IPS)异丙醇油酸酯(IPO)异丙醇豆蔻酸酯(IPM)异丙醇棕榈酸酯(IPP)异丙醇月桂酸酯(IPL)甘油三二乙基巳酸酯(GT-2EHO)十六烷醇二乙基己酸酯(C-2EHO)棕榈酸甲酯(MP98)月桂酸甲酯(ML70或MP98)油酸甲酯(MO)硬脂酸甲酯(MS98)甘油三己酸酯(GTC6)甘油三辛酸/癸酸酯(GTCC)甘油三辛酸酯(GTC)甘油三辛酸/癸酸/月桂酸酯GTCCL)甘油三油酸酯(GTO)硬脂酰乳酸钙(CSL)硬脂酰乳酸钠(SSL)柠檬酸甘油硬脂酸酯(CMG-S)柠檬酸甘油油酸酯(CMG-O)4分子蒸馏单甘酯的应用及市场分析4.1产品用途4.2国际市场分析在国外发达国家，分子蒸馏单甘酯已经广泛应用于食品和化妆品等许多行业。分子蒸馏单甘酯的市场需求量很大，仅在用于食用乳化剂方面，世界每年消费单甘酯为十七万吨，其中新开发的高纯度（90%以上）的分子蒸馏单甘酯的消费量逐年增加，市场前景相当可观。在美国每年消费食用乳化剂用单甘酯为十万吨。许多发展中国家也非常看好这一产品，例如，马来西亚从1994年到1997年先后建起了三家分子蒸馏单甘酯厂，产量上万吨。94.3国内市场分析我国工业门类齐全，市场广阔。需要使用分子蒸馏单甘酯的许多行业我国都有。在用于食用乳化剂方面，我国在食品上应用单甘酯的起步较晚，每年食用单甘酯的市场消费量为几万吨，目前国产单甘酯主要是单甘酯含量为35%～48%的普通单甘酯，其年产量在2万吨以上。国内生产普通单甘酯的厂家有几十家，生产设备规模为300～6000吨/年。目前国内市场上纯度为35%～48%的普通单甘酯售价为9000～12000元/吨，随着我国人民生活水平的不断提高，人们对产品质量的要求也逐渐提高，纯度为90%～96%的、高效能的分子蒸馏单甘酯已经开始代替纯度为35%～48%的普通单甘酯。我国年进口纯度为90%～96%的分子蒸馏单甘酯上万吨。国内生产分子蒸馏单甘酯的厂家仅广东省就有七家，生产设备规模为150～5000吨/年，其年产量在万吨以上，纯度为90%～96%的进口分子蒸馏单甘酯在广州港的价格为15000～17500元/吨。国内部分单甘酯厂家的生产规模(见表6)。目前国内的分子蒸馏单甘酯生产厂家共有近十家。分子蒸馏单甘酯生产厂家的经济效益比普通单甘酯生产厂家的经济效益好。国内生产分子蒸