本发明涉及食品级润滑脂，更确切地说是应用于饲料制粒机上的食品级润滑脂及其制备方法，制备工艺简单，对饲料制品安全并具有良好的抗水、抗高温、抗剪切和极压抗磨性。
背景技术：
二噁英(Dioxin)，又称二氧杂芑(qǐ)，是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，二噁英实际上是二噁英类(Dioxins)一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。二噁英包括210种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累，对人体危害严重，其毒性相当于人们熟知的剧毒物质氰化物的130倍、砒霜的900倍。
饲料环模制粒机是饲料生产中的关键设备和常见设备，它将调配好的各种粉料压制成颗粒，改变饲料的物理性能和生化性能，提高饲料的利用率和喂养适口性。在制粒机中主要的润滑部位就是制粒机压辊，每个压辊有2套轴承需要加入润滑脂进行润滑和防护，由于制粒机的结构特殊性，使用后的润滑剂最终又不可避免的全部混入饲料中，随饲料进入动物体内，因此制粒机压辊使用的润滑剂的卫生安全性显得非常重要。
目前，国内大部分饲料加工厂的制粒设备一般都使用工业级润滑脂，工业润滑油脂中的二噁英、重金属等含量要明显高于食品级润滑油脂。通过我们对某饲料工厂进行的产品试验和调研情况，初步估算了中国饲料行业的用脂状况。该工厂年生产饲料36万吨，制粒机设备需求润滑脂6吨；而据中国饲料行业信息网统计中国2014年饲料总产量约19700万吨，按照同比例计算2014年全国饲料行业制粒机设备润滑脂消耗量为：6吨/36万吨*19700万吨＝3300吨，其中估计食品级润滑脂的使用量不足5％，也就是说全国每年至少约3000吨左右的工业润滑脂进入饲料里面，工业油脂在饲料中的含量达到6吨/36万吨＝17ppM，通过食物链进入家禽系统，最后进入人体，对食品安全造成重大隐患。
不仅如此，由于在饲料制粒过程中首先需要将通蒸汽对粉状物料进行熟化、杀菌，然后进入制粒室进行压制，压辊再将物料挤入环模孔，最后切刀将挤出的成型饲料切割成长短均匀的成品饲料颗粒。这一过程造成了制粒机压辊在工作过程中的高温、高湿、重负荷、灰尘大等工况特点。因此，在饲料制粒机压辊轴承上使用的润滑脂应该具有良好的抗高温、抗水、抗磨抗极压性、密封性和食品安全性。
在食品级润滑脂中，复合铝稠化的润滑脂作为公认的高温润滑脂，具有较高的滴点和高温可逆性，同时具有突出的泵送性和抗水性，非常适合于高温和潮湿条件下使用。目前在工业生产中，一般都采用固体异丙醇铝或异丙醇铝三聚体、苯甲酸、硬脂酸反应并稠化基础油来制备复合铝基润滑脂，虽然与固体异丙醇铝相比，采用异丙醇铝三聚体可以减少异丙醇的排放，而且生产工艺也简化不少，但是这两种生产方法都是需要硬脂酸和苯甲酸同时和异丙醇铝进行竞争反应，而且由于硬脂酸和苯甲酸在基础油中的溶解性和挥发性不同，容易造成生成的复合铝皂纤维结构组成不一致。多氧硬脂酸铝聚合物[-(Al-OOC18H35)-O-]n(n＝3)是由异丙醇铝三聚体首先和硬脂酸反应制成的均聚物，是近年来一种新型的预制皂。通过多氧硬脂酸铝聚合物，只需再加入苯甲酸和基础油总共只3种原料就可以制备出皂纤维结构更规整的复合铝基润滑脂，生产工艺可控性更强，产品质量更好,如抗水性和机械安定性更好，而且其释放的异丙醇更少，不需要异丙醇冷却回收装置，工艺简单，也减少了生产过程中被污染的可能性。
通过文献及专利查询，目前国内外还没有发现用于饲料制粒机及其他饲料加工机械的食品级润滑脂的文献及专利报道。
技术实现要素：
本发明提供了一种食品级滑脂及制备方法，特别适用于饲料行业制粒机的使用，该润滑脂特别采用多氧硬脂酸铝聚合物预制皂[-(Al-OOC18H35)-O-]n和苯甲酸的反应物来稠化食品级基础油并添加食品级加压抗磨剂制备而成的，既对饲料制粒机轴承进行了很好的保护，又很好对满足了饲料产品的卫生安全性。
本发明具体技术方案如下
一种饲料加工机械食品级润滑脂，其组分和质量份数比如下：
基础油：85～95％；
稠化剂：5～15％；
以基础油和稠化剂100％记，外加6～12％的极压抗磨剂。
所述基础油为食品级白矿油、合成油聚α烯烃或二者的调合油，且基础油100℃运动粘度为10～60mm2/s。
所述稠化剂是由苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂[-(Al-OOC18H35)-O-]n反应制备，其中n＝3。
优选苯甲酸与多氧硬脂酸铝聚合物中铝的摩尔比为0.7～1.3:1。
所述的极压抗磨剂为食品级的烷基三苯基硫代磷酸酯、PTFE和纳米碳酸钙组合而成，其质量比例为2:3:5。
所述苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物都为食品级或医药级的。
优选苯甲酸与多氧硬脂酸铝聚合物中铝的摩尔比为0.8～1.2:1。
本发明的润滑脂的制备方法，将全部基础油加热至50～60℃，加入苯甲酸，升温70～80℃，待苯甲酸溶解完后，加入预热好的多氧硬脂酸铝聚合物，搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续至最高炼制温度200～220℃，开始降温，温度降至80℃，加入加压抗磨剂，搅拌均匀，研磨、脱气、灌装。
所述的食品级润滑脂应用于饲料环模制粒机，或应用于其他饲料加工设备和食品加工设备。
本发明润滑脂生产工艺简单，生产周期短，而且只需三种原材料，大大降低了以往采用固体异丙醇铝和异丙醇铝三聚体制备复合铝基润滑脂的不确定性，提高了产品质量和生产过程的安全卫生性。本发明的润滑脂能够满足饲料行业中制粒机设备运行的润滑需求，符合饲料加工行业中的安全卫生要求。
在下表1中，给出了目前市场上制粒机所用的工业润滑脂和根据本发明所述的实例性实施方案制备的食品级润滑脂的毒理学性能对比。
表1毒理学性能对比
注：*欧盟2006/13/EC法规规定除植物油和其副产品外的所有植物源性饲料中二噁英及二噁英类多氯联苯最大限量为1.1pg/g。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明：
本发明的饲料制粒机用食品级润滑脂，其组分和质量份数比如下：
极压抗磨剂：6～12％(外加)。
所述基础油为精制食品级白矿油、合成油聚α烯烃(PAO)或二者的调合油，均符合美国食品及药品管理局(FDA)21CFR178.3570.“偶然与食品接触的润滑剂”要求，并且均通过欧洲REACH认证和欧盟关于对饲料产品中二噁英含量的限定标准，且所述的基础油100℃运动粘度为10～60mm2/s。
所述稠化剂(碱式双酸铝皂)是由苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂[-(Al-OOC18H35)-O-]n反应制备，其中n＝3。二者均符合美国食品及药品管理局(FDA)21CFR178.3570.“偶然与食品接触的润滑剂”要求，并且均通过欧洲REACH认证和欧盟关于对饲料产品中二噁英含量的限定标准。
所述苯甲酸与多氧硬脂酸铝聚合物中铝的摩尔比为0.7～1.3:1。
所述极压抗磨剂为食品级的烷基三苯基硫代磷酸酯、PTFE和纳米碳酸钙组合而成，其质量比例为2:3:5，三者均符合美国食品及药品管理局(FDA)21CFR178.3570.“偶然与食品接触的润滑剂”要求，并且均通过欧洲REACH认证和欧盟关于对饲料产品中二噁英含量的限定标准。
所述润滑脂所有组分均不含氯苯及氯酚等一类容易生成二噁英的物质。
所述苯甲酸与多氧硬脂酸铝聚合物中铝的摩尔比为0.8～1.2:1。
本发明的润滑脂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1)皂化：将全部基础油升温至60℃，加入苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过的多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，此时皂化过程完毕；
2)升温至最高炼制温度：将物料升温至最高炼制温度200～220℃；
3)急冷、加剂、成脂：待物料升至最高炼制温度后，立即倒釜降温，待温度降至80℃，加入加压抗磨剂，搅拌20～30min，研磨成脂。
本发明实施例中所用各种原料均为市售，其食品级的原材料符合美国食品及药品管理局(FDA)21CFR178.3570.“偶然与食品接触的润滑剂”要求。制成成品后外送第三方进行二噁英检测。
实施例1：
物料配比说明如下：
苯甲酸：多氧硬脂酸铝聚合物预制皂中铝的摩尔比为1.3:1
稠化剂：5％(由于苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂在反应过程中基本上没有异丙醇释放出，故稠化剂含量按苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂的质量加和来计算)；
基础油：95％；
以稠化剂和基础油为100％计，加入极压抗磨剂：
极压抗磨剂：12％，其中烷基三苯基硫代磷酸酯2.4％、PTFE3.6％和纳米碳酸钙6％
将950g食品级白矿油(ν100＝10)加热至60℃，加入16.4g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至60℃)的33.6g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至200～203℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入120g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯24g、PTFE36g和纳米碳酸钙60g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例2：
苯甲酸：多氧硬脂酸铝聚合物预制皂中铝的摩尔比为1.2:1
稠化剂：7％(由于苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂在反应过程中基本上没有异丙醇释放出，故稠化剂含量按苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂的质量加和来计算)；
基础油：93％；
极压抗磨剂：10％，其中烷基三苯基硫代磷酸酯2％、PTFE3％和纳米碳酸钙5％；
将930gPAO(ν100＝15)加热至60℃，加入21.7g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至60℃)的48.3g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至208～210℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入100g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯20g、PTFE30g和纳米碳酸钙50g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例3：
苯甲酸：多氧硬脂酸铝聚合物预制皂中铝的摩尔比为1.0:1
稠化剂：9.5％(由于苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂在反应过程中基本上没有异丙醇释放出，故稠化剂含量按苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂的质量加和来计算)；
基础油：90.5％；
极压抗磨剂：8％，其中烷基三苯基硫代磷酸酯1.6％、PTFE2.4％和纳米碳酸钙4％；
将905g食品级白矿油(ν100＝30)加热至60℃，加入25.9g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至60℃)的69.1g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至203～205℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入80g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯16g、PTFE24g和纳米碳酸钙40g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例4：
苯甲酸：多氧硬脂酸铝聚合物预制皂中铝的摩尔比为1.05:1
稠化剂：10.5％(由于苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂在反应过程中基本上没有异丙醇释放出，故稠化剂含量按苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂的质量加和来计算)；
基础油：89.5％；
极压抗磨剂：10％,其中烷基三苯基硫代磷酸酯2％、PTFE3％和纳米碳酸钙5％；
将895gPAO(ν100＝30)加热至60℃，加入29.6g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至60℃)的75.4g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至210～215℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入100g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯20g、PTFE30g和纳米碳酸钙50g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例5：
稠化剂：10％(由于苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂在反应过程中基本上没有异丙醇释放出，故稠化剂含量按苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂的质量加和来计算)；
基础油：90％；
极压抗磨剂：9％,其中烷基三苯基硫代磷酸酯1.8％、PTFE2.7％和纳米碳酸钙4.5％；
将900g食品级白矿油与PAO的调和油(ν100＝30)加热至60℃，加入28.2g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至60℃)的71.8g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至210～212℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入90g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯18g、PTFE27g和纳米碳酸钙45g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例6：
苯甲酸：多氧硬脂酸铝聚合物预制皂中铝的摩尔比为0.9:1
稠化剂：14％(由于苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂在反应过程中基本上没有异丙醇释放出，故稠化剂含量按苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂的质量加和来计算)；
基础油：86％；
极压抗磨剂：6％,其中烷基三苯基硫代磷酸酯1.2％、PTFE1.8％和纳米碳酸钙3.0％；
将860g食品级白矿油(ν100＝60)加热至60℃，加入35.3g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至60℃)的104.7g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至210～212℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入60g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯12g、PTFE18g和纳米碳酸钙30g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例7：
苯甲酸：多氧硬脂酸铝聚合物预制皂中铝的摩尔比为0.7:1
稠化剂：15％(由于苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂在反应过程中基本上没有异丙醇释放出，故稠化剂含量按苯甲酸和多氧硬脂酸铝聚合物预制皂的质量加和来计算)；
基础油：85％；
将850gPAO(ν100＝60)加热至60℃，加入31.1g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至70℃)的118.9g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至220℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入60g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯12g、PTFE18g和纳米碳酸钙30g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例8：
苯甲酸：多氧硬脂酸铝聚合物预制皂中铝的摩尔比为0.8:1
将850g食品级白矿油与PAO的调和油(ν100＝60)加热至60℃，加入34.6g苯甲酸，缓慢升温至70～80℃，待苯甲酸溶解后加入预加热过(加热至70℃)的115.4g多氧硬脂酸铝聚合物，快速搅拌并在1～2h内升温至150℃，然后继续升温至220℃，到最高温度后快速倒釜降温，继续快速搅拌至80℃，加入70g极压抗磨剂(烷基三苯基硫代磷酸酯12g、PTFE18g和纳米碳酸钙30g)，搅拌均匀后进行后处理得成品。性能见表2。
实施例9：
用实施例1的基础脂作为实施例9的样品。
对比例1：
苯甲酸：铝的摩尔比为1.3:1
稠化剂：5％；
极压抗磨剂：12％，其中烷基三苯基硫代磷酸酯2.4％、PTFE3.6％和纳米碳酸钙6％；
综合专利CN102268320A和US3345291制备方法，采用19g固体异丙醇铝作为铝源，加入苯甲酸14.8g、硬脂酸26g和烷基三苯基硫代磷酸酯24g、PTFE36g和纳米碳酸钙60g来制备复合铝皂稠化实施例1基础油制得成品。性能见表2。
对比例2：
综合专利CN103789065A和CN103484205A制备方法，采用19g异丙醇铝三聚体(Al含量14％)作为铝源，加入苯甲酸15.6g、硬脂酸28g和烷基三苯基硫代磷酸酯24g、PTFE36g和纳米碳酸钙60g来制备复合铝皂稠化实施例1基础油制得成品。性能见表2。
对比例3：
市售某国产复合铝型食品级润滑脂A，性能见表2。
对比例4：
市售某进口复合铝型食品级润滑脂B，性能见表2。
表2润滑脂的性能对比
如表2所示，对比实施例1和对比例1和2，基础油和皂份都相同，采用本发明稠化剂制备的润滑脂的剪切稳定性和抗水性更好，二噁英含量更低。通过与对比例3和4比较可以看出，本发明的产品比目前市售的食品脂的性能更好。通过实施例9的对比分析，排除了添加剂对润滑脂性能的影响。