棉籽油氢化及结晶习性的研究

论文摘要

棉籽油有很好的起酥性和可塑性，经氢化后可作优良的塑性脂肪基料油，但氢化过程中会产生大量反式脂肪酸。本研究旨在不影响产品品质的前提下，优化传统生产工艺获得较低反式脂肪酸的基料油。通过研究氢化棉籽油结晶习性，帮助提高塑性脂肪的产品品质。以精炼棉籽油为原料，镍为催化剂进行氢化反应。在搅拌速率一定的情况下，以碘价为指标，研究了影响氢化产品碘价的四个因素。结合单因素及正交实验选择适宜生产塑性脂肪的各个工艺参数为反应温度170℃，氢气压力0.3Mpa，催化剂浓度1%，反应时间75min，搅拌速率300r/min。按此参数进行实验，得出氢化棉籽油碘价为73.57，反式酸含量23.73%。研究氢化棉籽油结晶习性的原料为两种氢化条件得到的14个样品。棉籽油氢化后碘价降低，熔点升高；氢化过程中，油酸和反亚油酸含量先增大后减小，硬脂酸和反油酸含量一直增大。反式酸总量一直增大，但到反应进行90min后变化不大，条件一反式酸总量略大于条件二，但总体差别不大。原料棉籽油主要甘三酯有PLL和LLL等，随氢化进行逐渐减少；EEE和PEP含量增加，POP含量随着氢化的进行先增加，而后有减小的趋势。氢化棉籽油的结晶习性通过核磁共振仪、差示扫描量热仪和X光衍射仪进行研究。分别考察了两种不同氢化棉籽油在6℃、15℃、20℃、25℃和30℃时的等温结晶行为及在1℃/min，5℃/min，10℃/min，15℃/min和20℃/min的非等温结晶行为，并分别用Avrami方程及Ozawa方程进行动力学分析。等温结晶曲线有两种：双曲线和反曲线。过饱和度或者过冷却度越大，氢化棉籽油等温结晶的诱导时间越长，反之诱导时间越短。而非等温结晶曲线表明随着降温速率的增大，结晶的温度范围增大。Avrami方程解析氢化棉籽油的等温结晶曲线表明，结晶速率常数k值与温度有显著的相关性。过冷却度或者过饱和度提高，结晶速率常数k值和等温结晶常数n值增大，反之都降低。Ozawa方程解析非等温结晶曲线表明当温度升高时，m值和k(T)有增大的趋势。与等温结晶常数n相比，非等温结晶常数m偏大，在2~8之间，这说明非等温状态下结晶可能会发生异相成核。氢化棉籽油在15℃结晶的晶型都为β′型，而且β′晶型在45天后没有发生转变，这说明氢化棉籽油具有很好的结晶习性，是优质的塑性脂肪基料油。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 油脂氢化
• 1.2.2 油脂结晶行为
• 1.2.3 油脂结晶的研究方法
• 1.2.3.1 差示扫描量热仪（DSC）
• 1.2.3.2 核磁共振 （pNMR）
• 1.2.3.3 X 光衍射仪（XRD）
• 1.2.3.4 偏光显微镜
• 1.2.3.5 红外光谱
• 1.2.3.6 其它
• 1.3 课题的立体目的意义及研究的主要内容
• 1.3.1 立题的目的和意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 棉籽油氢化工艺的研究
• 2.1 引言
• 2.2 主要材料及试剂
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 试剂
• 2.2.3 主要仪器与设备
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 原料的基本指标的测定
• 2.3.1.1 油脂酸价的测定
• 2.3.1.2 油脂水分及挥发物的测定
• 2.3.1.3 碘价的测定
• 2.3.1.4 折光指数的测定
• 2.3.1.5 熔点测定的测定
• 2.3.2 棉籽油氢化
• 2.3.3 甲酯化方法
• 2.3.4 脂肪酸组成分析
• 2.3.5 碘值的测定原理及计算方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 实验原料组成分析
• 2.4.1.1 原料基本指标
• 2.4.1.2 原料脂肪酸组成
• 2.4.2 单因素实验结果与讨论
• 2.4.2.1 反应温度对氢化反应的影响
• 2.4.2.2 催化剂浓度对氢化反应的影响
• 2.4.2.3 氢气压力对氢化反应的影响
• 2.4.2.4 搅拌速率对氢化反应的影响
• 2.4.2.5 反应时间对氢化反应的影响
• 2.4.3 正交试验
• 2.4.4 几种催化剂催化特性的比较
• 2.4.5 小结
• 第三章 棉籽油氢化过程中的变化
• 3.0 材料与方法
• 3.0.1 主要原料及试剂
• 3.0.1.1 原料
• 3.0.1.2 试剂
• 3.1 主要实验仪器
• 3.2 主要实验方法
• 3.2.1 原料的基本指标的测定
• 3.2.1.1 油脂酸价的测定
• 3.2.1.2 油脂水分及挥发物的测定
• 3.2.1.3 碘价的测定
• 3.2.1.4 熔点的测定
• 3.2.2 棉籽油氢化
• 3.2.3 脂肪酸组成分析
• 3.2.4 甘三酯组成分析
• 3.2.5 固体脂肪含量测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 基本理化指标
• 3.3.2 脂肪酸组成
• 3.3.3 甘三酯组成
• 3.3.4 固体脂肪含量
• 3.3.5 氢化过程反式酸的变化
• 3.3.5.1 氢化过程反油酸的变化
• 3.3.5.2 氢化过程反式亚油酸的变化
• 3.3.5.3 氢化过程碘价与反式酸的关系
• 3.4 小结
• 第四章 氢化棉籽油的结晶
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 主要实验仪器
• 4.2 主要实验及分析方法
• 4.2.1 等温结晶
• 4.2.1.1 等温结晶曲线测定
• 4.2.1.2 等温结晶诱导时间推算
• 4.2.1.3 热处理方式对结晶的影响
• 4.2.1.4 等温结晶动力学分析
• 4.2.2 非等温结晶
• 4.2.2.1 熔化结晶曲线测定
• 4.2.2.2 非等温结晶曲线绘制
• 4.2.2.3 非等温结晶活化能的计算
• 4.2.2.4 非等温结晶动力学分析
• 4.2.3 晶型分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 等温结晶
• 4.3.1.1 等温结晶曲线
• 4.3.1.2 等温结晶诱导时间
• 4.3.1.3 预处理方式对等温结晶的影响
• 4.3.1.4 等温结晶动力学
• 4.3.2 非等温结晶
• 4.3.2.1 熔化结晶曲线
• 4.3.2.2 非等温结晶曲线
• 4.3.2.3 相对结晶度随温度的变化
• 4.3.2.4 非等温结晶活化能
• 4.3.2.5 非等温结晶动力学
• 4.3.3 晶型分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历