硬脂酰乳酸钙的制备工艺研究

实业有限公司遗老设备厂出品； ="C$)( 型红外线快 上海市吴凇五金厂制造； DE),&+ 型 红 外 日本岛津。
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实验方法
硬脂酰乳酸钙的制备方法 在反应釜中， 按
一定配比加入 3) 乳 酸 、 硬脂酸及催化剂， 加热搅拌， 反 应 温 度 控 制 在 (($F 左 右 ， 直至无水分挥发， 反应 结束后降温， 缓慢加入氢氧化钙中和， 干燥后再经检 （催 化 剂 ） 验、 包装即得成品。工艺流程为 原 料 !酯 化! 中和 ! 静置 ! 检测 ! 成品。
改进传统的合成工艺，对硬脂酰乳酸钙制备的 影 响 因素进行了详细研究，用红外光谱法对产品的 结 构 进行了表征。研究成果对硬脂酰乳酸钙的制备 及 进 一步开发应用提供了一定的理论参考依据。
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酸
材料与方法
材料与设备
3) 乳酸
食品级， 江西盐城化工有限公司； 硬脂 分析纯，天津市博迪化工有限公司； 氢 氧 化 钙 浓 度 为 97: ， 青 岛 化 学 试 剂 厂 ； 氯 仿
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硬 脂 酰 乳 酸 钙 酸 值 的 测 定 方 法 092
准确称取
，置于具有磨口塞的 $%,6$%+G 样 品 （准 至 $%$$$#G ）
#+$H3 锥 形 瓶 中 ， 加 入 ( I( 的 乙 醇 ) 氯 仿 混 合 液
收稿日期： #$$,)(()$+ 作者简介：张亚丽 （!/%-’） ， 女， 副教授， 学士， 研究方向： 食品化学。 基金项目：黑龙江省自然科学基金项目 （0#1#2 ） 。
食品添加剂
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硬脂酰乳酸钙的制备工艺研究
张亚丽 （哈尔滨商业大学食品工程学院， 黑龙江哈尔滨 !"##$%）
摘
要： 硬脂酰乳酸钙是一种阴离子乳化剂， 在食品加工中有广 泛用途。以 &’ 乳酸和硬脂酸为原料， 用一步法制备了硬 脂酰乳酸钙， 以酯值为指标， 研 究 了 &’ 乳 酸 与 硬 脂 酸 的 摩尔比、 反应时间、 反应温度、 催化剂用量等因素对反应 的影响， 并用红外光谱法鉴定了产品。结果表明， 制备硬 脂酰乳 酸 钙 的 最 佳 工 艺 条 件 为 ： &’ 乳 酸 与 硬 脂 酸 的 摩 尔 比 为 !()*! ， 反 应 温 度 为 !!#+ ， 催 化 剂 用 量 为 !(#, ， 反应 时间为 -. 。实验结果将对硬脂酰乳酸钙的进一步应用提 供基础数据。 关键词： 乳化剂， 硬脂酰乳酸钙， &’乳酸
.?4-.1 .@4-A@
由表 4 可知，硬脂酰乳酸钙合成 的 反 应 时 间 增 大，硬脂酰乳酸钙的酯值逐渐增大，但是反应时间加 长， 酯值就不在规定的范围内 （酯值 .2+5.@3!"#$% & ， 并且颜色也逐渐加深， 影响了产品的质量， 因此， "）
!""# 年第 # 期
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食品添加剂
!"#$%"$ &%’ ($")%*+*,- *. /**’ 0%’1234反应时间应在 A( 以下为宜， 故确定为 K( 。 根据产品实际应用效果证明，酯值的 高 低 对 产 品应用效果影响较大，其值太高或太低都将影响产 品在面团中的乳化性能， 在面包生产中， 会引起面包 组织不够细密、 弹性欠佳， 以致面包品质指标中的比 容积欠小等缺点。根据酯值指标确定的最佳反应条 反应温度为 件为： TU乳酸与硬脂酸的摩尔比为 "1BV" ， 催化剂用量为 "1PX ， 反应时间为 K( 。 ""PW ，
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疗机械厂； @!#$$’ 型 电 子 天 平 系列原装天平； .." 型 电 热 恒 温 水 浴 锅 速干燥器 分光光度计
1-3
1-+
酯值 （!"#$% & " ） .2?-1. .41-A4
.,.-1, .?2-,.
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结果与分析
影响硬脂酰乳酸钙合成反应的主要因素是： 反
加入催化剂通常可提高反应速度， 由表 2 可 知 ， 随着催化剂用量的逐渐增大，硬脂酰乳酸钙的 酯 值 硬脂酰乳酸 逐渐增大， 但当催化剂用量大于 1-3; 时， 钙颜色变黑， 影响了产品的质量， 所以硬脂酰乳酸钙 合 成 的 反 应 催 化 剂 用 量 应 控 制 在 1-3; 以 下 ， 故 取
!$(
催化剂用量对酯化反应的影响
在 60 乳酸与硬脂酸摩尔比为 .-@>. ， 反应温度为
(0盐酸标准溶液的摩尔浓度； /0样品的重量； +,-.0氢氧化钾的摩尔质量。 .-1-4
硬脂酰乳酸钙的结构鉴定方 法 将原料硬脂 进行结 酸、 60 乳酸和硬脂酰乳酸钙分别做红外光谱， 构鉴定。 红外扫描方法：将固体在红外线快速 干 燥 器 中 压片后进行红外扫描； 液 研磨至细粉， 过 133 目 筛 ， 体用晶片压成薄片后进行扫描。
应物摩尔比、 反应温度、 催化剂用量和反应时间等。 本文以酯值为指标对这些因素进行了研究，确定了 最佳制备条件。
!$% &’乳酸与硬脂酸的摩尔比对酯化反应的影响
在硬脂酰乳酸钙合成的反应温度为 .3+< 、 催化 反应时间为 2= 时， 改变 60 乳酸与硬 剂用量为 .-+; 、 脂酸的摩尔比，测定合成后硬脂酰乳酸钙在 60 乳酸 与硬脂酸摩尔比分别在 .-,>. 、 .-?>. 、 .-@>. 、 .-A>. 、 1-3>. 的条件下的酯值， 如表 . 。 表. 摩尔比 摩尔比与酯值的关系
量 为 .-+; 、 反 应 时 间 为 2= 的 条 件 下 ， 改变硬脂酰乳 酸钙合成的反应温度，测定合成后的硬脂酰乳 酸 钙 在反应温度分 别 为 A+ 、 .33 、 .3+ 、 ..3 、 ..+< 的 水 平 下 的酯值， 如表 1 。 表1 温度 （< ） 反应温度与酯值的关系
A+
.33
反应时间为 2= 的条件下， 改变催化剂的用量， .3+< ， 合成硬脂酰乳酸钙，测定硬脂酰乳酸钙分别在 催 化 剂 用 量 为 3-+; 、 .-3; 、 .-+; 、 1-3; 、 1-+; 水 平 下 的 酯 值， 如表 2 。 表2 催化剂用量 （;） 催化剂用量与酯值的关系
3-+
.-3
.-+ .4A-1,
/*0滴定时消耗氢氧化钾溶液的实际毫升数；
（" ） ； /0样品重量
!$!
反应温度对酯化反应的影响
在 60 乳酸与硬脂酸的摩尔比为 .-@>. 、 催化剂用
+,-.0氢氧化钾的摩尔质量。 .-1-2
硬脂酰乳酸钙酯值的测定方法 准确称取 ， 置 于 1+3!6 酯 化 瓶 3-453-+" 样 品 （准 至 3-3331" ） 中，准 确 加 入 +3!6， 3-.!78 & 6 的 氢 氧 化 钾 乙 醇 标 准 液， 装上带碱性干燥管的回流冷凝器， 在水浴上维持 微 沸 状 态 回 流 23!9: ， 待冷却后取下干燥管， 用 +!6 无水乙醇淋洗管内壁，然后加入 3-2; 甲酚红指示剂
中图分类号： !"#$#%& 文献标识码： ’ 文 章 编 号 ： ($$#)$&$* （#$$+ ） $+)$(,$)$&
（/.） 分析纯， 孟诚试剂化工厂出品； 硫酸 （-8 #） （.#"/,） （-.-;&） 分 析 纯 ， 天津市天新精细化工开发中心； 天津市瑞金特化学品 无水乙醇 （-#.+/.） 分 析 纯 ， 天津市化学试 有限公司； 氢氧化钾 （</.） 分析纯， 剂厂； 甲酚红 （邻甲酚磺酞） 分析纯， 天津市化学试 剂研究所。
+$H3，待试样溶解后，滴加 $%&: 甲酚红指示剂 (6#
滴，迅速用 $%(HJ; 5 3 的氢氧化钾乙醇标准液滴至紫
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!""# 年第 # 期
食品添加剂
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红色。同时在同样的条件下做空白实验。 酸值 （!"#$% & " ） ’ ()*)+,-. 乳酸钙酯值明显超过 133!"#$% & " ， 超过了规定的指 ， 所 以 60 乳 酸 与 硬 脂 酸 标 （酯 值 .2+5.@3!"#$% & " ） 故取 .-@>. 。 摩尔比控制在 .-A>. 以下较为合适，
.-+; 。
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反应时间对酯化反应的影响
在 60 乳 酸 与 硬 脂 酸 摩 尔 比 .-@>. ， 反 应 温 度 为
催 化 剂 用 量 为 .-+; 的 条 件 下 ， 合成硬脂酰乳 .3+< ， 酸钙， 测定硬脂酰乳酸钙在以上条件不变的情况下， 反应时间分别为 1 、 硬脂酰乳酸钙的酯 2、 4、 +、 ,= 时 ， 值， 如表 4 。
.-,>.
.-?>.
.-@>. .,3-+.
.-A>.
1-3>.
表4 反应时间 （= ）
反应时间与酯值的关系
酯值 （!"#$% & " ） .4?-., .+3-42
.??-,. 133-@?
1
2
4 .,3-+.
+
,
酯值 （!"#$% & " ） .2+-,. .4A-1, 从表 . 可以看出，硬脂酰乳酸钙酯值 主 要 受 原 料 60 乳酸和硬脂酸的摩尔比的影响， 摩尔比小， 硬脂 酰乳酸钙酯值低， 随着摩尔比的增加， 硬脂酰乳酸钙 硬脂酰 酯值也随之增加， 但 摩 尔 比 超 过 .-A>. 以 后 ，
乳酸， 学名 !)羟基丙酸， 分子式为 -.&-. （/.） -//.， 分子中含有一个不对称碳原子， 因此具有旋光性。乳 酸是一种重要的有机酸， 以它作为原料的添加剂、 防 腐剂、 消毒剂、 调节剂等， 在酿造、 食品、 化妆品、 医 药、 包装、 烟草等行业发挥重要作用 0(1#2。近年来发现， 只有 3) 乳酸能够被人体和微生物吸收利用，并且无 任何毒害作用，若摄入 4) 乳酸或 43) 乳酸过多， 会 导 致 血 液 中 富 含 4) 乳 酸 、 引起疲劳、 代谢 43) 乳 酸 ， 紊乱， 甚至中毒 0&2。故世界卫生组织已经提出建议在 儿童食品中不使用 4) 乳酸及 43) 乳酸。因此， 在食 品工业中 3) 乳 酸 逐 渐 取 代 4) 乳 酸 和 43) 乳 酸 是 必 然趋势。 硬脂酰乳酸钙是乳酸缩合后与硬脂酸 酯 化 后 的 钙盐， 是目前世界上通用的一种食品乳化剂， 世界乳 酸产量的 ( 5 , 用于制备硬脂酰乳酸盐类 0,1+2 。 硬 脂 酰 乳酸盐能与淀粉和蛋白质相结合，形成络合物， 从 而改善食品内部的组织结构， 在面包、 蛋糕、 馒头、 乳制品等食品中具有优越的乳化、安定及增加面团 筋力的作用，同时还可起到保鲜、延缓食品老化的 作用 0*672 。 本文以国产 3) 乳酸为原料， 以浓硫酸为催化剂，
.3+ .4A-1,
..3
..+
酯值 （!"#$% & " ） .2+-,. .42-1A
.,3-4, .?@-?,
152 滴，用 3-.!78 & 6 盐酸标准溶液滴定剩余 氢 氧 化
钾， 滴至紫红色消失即为终点。同时在同样的条件下 做空白实验， 酯值计算公式如下： 酯值 （!"#$% & " ） ’ ()*)+,-. 0酸值
"PPP1P
谱， 得红外光谱图如图 " 、 图 E 和图 H 所示。 图 " 、图 E 分别为原料硬脂酸和 TU 乳酸的红外 光谱图，图 H 为合成的产品硬脂酰乳酸钙的红外光 谱图， 由三个图比较可知， 产品谱图中 TU 乳酸的羟基 吸收峰消失， 产生了极弱的羰基 （HKAP9%U"） （HAPP9%U"）
从表 1 可以看出，合成的硬脂酰 乳 酸 钙 随 着 反 应温度的增大， 酯值明显增加， 但 当 温 度 超 过 ..+< 时，合成的硬脂酰乳酸钙颜色明显加深，影响 了 质 量，所以硬脂酰乳酸钙合成的反应温度应低于 故确定为 ..3< 。 ..+< ，
/
式中： *0 滴 定 样 品 消 耗 盐 酸 标 准 溶 液 的 实 际 毫 升数；
MFXG BP1P JP1P KP1P EP1P P1P KPPP1P HPPP1P EPPP1P BP1P JP1P KP1P EP1P P1P APP1P KPP1P "PP1P "PP1P
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硬脂酰乳酸钙的结构鉴定
通过对反应物硬脂酸、 TU 乳 酸 及 产 品 做 红 外 光
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