[发明专利]低级脂肪酸多元醇混合酯的制备方法及其在烟草中的应用

说明书

技术领域：

本发明专利涉及一种烟用香料——低级脂肪酸多元醇混合酯的制备方法及其在烟草中的应用。该方法是以烟草中所含的低级脂肪酸与多元醇为原料，在固载杂多酸催化条件下进行酯化反应，得到低级脂肪酸多元醇混合酯。将该方法制备的低级脂肪酸多元醇混合酯添加到烟草制品中能起到明显的加香效果。

技术背景：

目前烟草中已发现C₁～C₃₄的有机酸，其中甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、β-甲基戊酸、己酸等挥发性较强的低级脂肪酸对烟叶的感官品质有重要影响。对于烤烟，香气丰满的烟叶与香气平淡的烟叶相比，烟叶挥发性有机酸的含量明显较高。有机酸含量过低，打破了烟叶的酸碱平衡，不仅会影响烟叶香气，对烟叶的刺激性也会有不良影响。由于低级脂肪酸的挥发性较强，在卷烟的加工、贮存过程中容易挥发损失，从而影响卷烟的感官品质。另外，烟叶中固有的多元醇酯如蔗糖酯，已经证明是重要的香味前体物质，同时说明了向烟丝中添加低级脂肪酸多元醇酯改善卷烟感官品质的可行性。

因此，向烟丝中加入适量低级脂肪酸多元醇混合酯是一条改善卷烟香气特征、提高口感品质的行之有效的途径。首先，低级脂肪酸多元醇酯的沸点高，几乎不具有挥发性，加入烟丝后不会损失。其次，低级脂肪酸多元醇酯在卷烟燃烧过程中，能够热裂解产生甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、β-甲基戊酸、己酸等挥发性较强的低级脂肪酸香味物质。

目前，化学法合成多元醇酯主要采用浓硫酸、对甲苯磺酸、脂肪酶等催化剂催化合成。用浓硫酸、对甲苯磺酸做催化剂，工艺过程繁杂，腐蚀性强，环境污染大。酶催化合成多元醇酯虽然酯化位点具有选择性，但是成本过高，不适用于烟用香精香料生产。固载杂多酸是近年来出现的新型催化剂，其催化酯化反应具有催化效率高、产物的分离容易、可回收重复使用、成本低等优点。

发明内容：

本发明的目的是通过对低级脂肪酸多元醇酯合成方法的研究，选用合适的催化剂和原料，得到对烟草制品具有明显加香效果的低级脂肪酸多元醇混合酯产品。

本发明的是通过以下技术方案来实现的：本发明的低级脂肪酸多元醇混合酯的制备方法是以杂多酸为催化剂，以低级脂肪酸和多元醇为反应原料，低级脂肪酸与多元醇的摩尔比为6～10∶1，催化剂用量为反应物料总质量的0.5～2％，在温度为50～150℃的条件下，酯化反应1～4小时，经过提纯后即得到本发明的多元醇混合酯产品，产率达80％。

在本发明中，杂多酸可为TiSiW₁₂O₄₀/TiO₂、H₃PW₁₂O₄₀/SiO₂等。低级脂肪酸可为乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、β-甲基戊酸、己酸等中的任意一种。多元醇可为丙三醇、木糖醇、山梨醇、葡萄糖中的任意一种。

本发明的反应体系最好在油浴设备中进行，最佳反应温度为90℃，最佳反应时间为2小时。在反应过程中加有脱水剂，脱水剂可为环己烷、苯、甲苯，加入量为反应物料总质量的5～25％。

本发明的提纯过程包括过滤除去催化剂，滤液蒸出环己烷和过量的脂肪酸后，溶于适量乙酸乙酯中，用饱和碳酸氢钠洗涤至中性，再用去离子水洗涤，收集油相并用无水硫酸钠干燥后，加压蒸去乙酸乙酯，即得本发明产品。

本发明所用的催化剂最好应先进行活化，活化温度为200-400℃，活化时间为2～4小时。

将本发明的低级脂肪酸多元醇混合酯加入到卷烟中，可起到明显的加香效果。在卷烟中的添加比例为5～100ppm。。

本发明的具体制备方法及步骤如下：

1.将杂多酸催化剂进行活化，活化温度为200-400℃，活化程度对催化效果有影响，最佳活化温度和时间为300℃活化3小时。

2.取适量的杂多酸催化剂(如TiSiW₁₂O₄₀/TiO₂等)加入低级脂肪酸中(如乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、β-甲基戊酸、己酸等)，这里脂肪酸既当反应物，又作溶剂，并充分分散，然后加入一定量多元醇(如丙三醇、木糖醇、山梨醇、葡萄糖等)。

3.将反应体系置于油浴设备中，机械搅拌充分分散后，加入适量脱水剂(如环己烷等)。开启油浴反应，50-150℃下反应1-4小时，最佳反应温度和最佳反应时间为90℃反应2小时，停止反应。