油脂工艺

油脂工艺（共5篇）

油脂工艺 篇1

1 引言

随着我国国民经济近年来的快速发展, 广大人民群众越来越喜欢健康的美食, 特别是玉米等粗粮深受大家的喜爱。玉米也称玉蜀黍, 其颜色最常见的品种有“黄玉米”和“白玉米”, 另外还有“糯玉米”、“黑玉米”、“紫红玉米”、“杂玉米”。经过研究, 发现玉米中含淀粉65%, 粗蛋白8%-9%, 粗脂肪3.9%-4.2%, 其中胚芽含油率高达15%-40%, 粗纤维1.3%-1.7%, 灰分1.1%-1.3%[1], 营养丰富, 因而它是世界上三大农作物之一, 其加工生产的产品十分广泛, 已经应用于食品、医药、造纸、纺织、机械、化工、燃料、电子等各行业, 中国的玉米加工位列世界第二, 利用玉米作为原料的加工产业欣欣向荣, 将来也大有前途。

2 玉米油及其生产过程

2.1 玉米胚芽

玉米是粮食作物中的禾谷类作物, 玉米籽粒生长在穗轴上, 果穗由苞叶、籽粒、玉米须、穗轴四部分组成, 玉米果穗每穗有籽粒800颗左右, 玉米粒平均质量为250-300mg/粒[2], 正常玉米籽粒长度是7-16mm。玉米籽粒的基本结构有:种皮、胚芽、胚乳、梢帽, 其中胚芽位于玉米籽粒基部一侧, 富有弹性和韧性, 不易破碎。胚芽的主要成分是大量的脂肪、纤维素、矿物质以及少量的糖、维生素、氨基酸、遗传物质等。由下表可以看出胚芽含量最多的成分是脂肪。

2.2 玉米脂肪

从玉米中可以提炼出玉米脂肪, 经过实验、分析, 发现玉米脂肪是一种高质量的油, 亚油酸含量高。玉米籽粒中脂肪分布如下:胚芽83%, 种皮1.3%, 梢帽0.7%, 胚乳15%。玉米脂肪绝大部分以脂肪酸形式存在, 而不饱和脂肪酸占83%-90%, 饱和脂肪酸是一种非常健康的人体必需的物质。玉米油中不含胆固醇, 还有维生素E, 维生素E具有很好的抗氧化作用, 防止细胞衰老。玉米油发烟点是230°C, 加热在此温度下不会分解和发烟, 被氧化速度慢。因此玉米油不仅是一种非常健康的营养用油, 而且更是被非常方便利用的。

2.3 玉米油生产过程

玉米油生产主业过程有三段工艺过程:胚芽处理、取油、精炼。

(1) 胚芽处理。玉米油生产使用原料是玉米淀粉生产得到的玉米胚芽, 需要先对玉米胚芽处理, 处理内容包括清理净化、软化、轧胚、蒸炒。

取油。玉米取油一般有压榨、浸出、混合油蒸发和汽提、溶剂蒸汽冷凝和冷却、过滤、胚粕蒸脱等工序[3]。

精炼。精炼包含了机械杂质去除、脱胶、脱酸、脱色、脱蜡、脱臭等几个主要工序。

3 玉米油的精炼工艺

3.1 玉米油的精炼与精炼技术

油脂精炼是比较复杂而具有灵活性的工作, 根据油脂精炼的目的兼顾技术条件和经济效益, 选择合适的精炼方法。油脂精炼的技术方法有这几种:碱炼法、水化法、塔式炼油法、物理精炼法等, 其中水化法和碱炼法是比较简单的精炼技术。

3.2 玉米油精炼工艺及过程

玉米油精炼目前广泛采用的是脱胶、脱酸、脱色、脱蜡、脱臭的“五脱”全连续油脂精炼工艺技术, 针对的对象是压榨后未经精炼的植物油脂即毛油。其精炼的工艺流程如下图1:

(1) 机械杂质去除。利用沉淀法、过滤法或离心分离法去除毛油中的机械杂质。例如沉淀法是根据油脂与杂质不同的相对密度, 借助重力作用, 达到自然分离杂质和油脂的目的;也可以加高温度以加快某些杂质沉淀的速度。

(2) 脱胶。脱除油脂中的胶体杂质的工艺过程叫脱胶, 脱胶的方法有加酸法、水化法、加热法和吸附法[4]。其中加酸法就是在毛油中加入一定量的无机酸或有机酸, 使油脂中的非亲水性磷脂转化为亲水性磷脂, 或者使得油脂中的胶质结构更加紧密, 达到容易沉淀和分离的目的。

(3) 脱酸。脱酸的方法有碱炼法和蒸馏脱酸法。蒸馏脱酸法是借助甘油三酯和游离脂肪酸相对挥发度不同, 在高温、高度真空下进行水蒸气蒸馏, 让游离脂肪酸和低分子物质随着蒸汽一起排出, 它一般适用于高酸价油脂的脱酸。

(4) 脱色。油脂脱色是将有色的油脂中色素物质去除, 形成无色的甘油三酯。脱色技术有吸附脱色法、加热脱色法、氧化脱色法、化学试剂脱色法。吸附脱色其实就是将某些对色素具有较强选择性吸附能力的表面活性物质 (如活性炭) 加入油脂, 吸附色素和杂质, 达到脱色和净化。

(5) 脱臭。各种植物油脂中有其特殊气味, 通过脱臭除去气味, 同时也除去霉烂油料中蛋白质的挥发性分解物及残留农药等, 使之降至安全范围。将油脂在真空中吸入脱臭锅, 油脂在蒸汽和真空的作用下, 其内部挥发性物质与水蒸气一起被抽出并进入汽液分离器中, 分离气体中带有的液滴, 然后混合蒸汽去冷凝器中冷凝, 冷凝液排到收集池中, 而不冷凝气体则由冷凝器顶部出口排出。脱臭完毕将油冷却到70°C, 泵出后即形成了成品油。

玉米油精炼是一个技术含量高的工艺过程, 经过机械去除杂质和“五脱”加工后生产出了精制玉米油, 其质量一般都能达到了色拉油的质量标准, 深受广大人民群众的喜爱。

摘要：玉米油精炼是一个技术含量高的工艺过程, 经过机械去除杂质和“五脱”加工后生产出了精制玉米油, 其质量一般都能达到色拉油的质量标准。

关键词：玉米油,精炼,胚芽,脱酸,脱色,脱臭

参考文献

[1]王元太高景炎.清香型白酒酿造技术[M].北京:中国轻工业出版社, 2009.4

[2]肖冬光赵树欣杜丽平.白酒生产技术[M].北京:化学工业出版社, 2011.6

[3]程建军.淀粉工艺学[M].北京:科学出版社, 2011.12

“油脂”教学设计 篇2

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

1教学分析

学生在必修教材(化学2)中已初步了解了油脂的知识，但没有从结构角度认识油脂，选修教材是在烃的衍生物知识基础上，从官能团的结构、性质和反应上来认识油脂，突出“结构决定性质，性质反映结构”的教学思想。

本节课通过学生总结回忆酯和羧酸的知识，归纳分析、理解油脂的组成、结构、性质，理解油脂的氢化和皂化反应等概念，了解肥皂的去污原理，形成将化学知识应用于生产、生活实际的意识，树立科学摄取油脂和合理饮食的理念，健全食品安全意识，培养合理应用化学物质的科学观。

2教学设计

[设问引入]

当你喜欢饮食中的大鱼大肉时，你是否担心油脂摄入过量而导致肥胖?当你盼望过生日吃生日蛋糕时，你是否担心奶油大都是含有反式脂肪酸的人造脂肪，过多摄入易影响人体健康?当你品尝香酥的油炸食品时，是否担心吃到的是地沟油?这一切都与油脂有关，它既让我们喜欢又让我们担忧?今天我们就来重点学习有关油脂的知识。

[预习内容]

①理解记忆硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸、丙三醇的分子式和结构简式。

②写出甘油与乙酸反应、乙酸乙酯水解的方程式。

③查阅有关反式脂肪酸、地沟油的资料。

[检查预习]

书写硬脂酸等物质分子式、结构简式，写出甘油与乙酸的酯化反应和乙酸乙酯在碱性条件水解的化学方程式。

2.1油脂的物理性质

[生活探究]

家里做的汤为什么油浮在水面上?衣服上不小心溅上的油渍为什么用水洗不掉，而用汽油可洗得干净?食用油的油瓶即将用空时，要倒尽其中的油时，为什么油流动的速率很慢?这些分别体现了油脂的哪些性质?

[讨论导出]

油脂的物理性质：油脂的密度比水小，黏度大，难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂。

设计意图

从生活常识感受油脂的物理性质，更具有真实感和说服力，印象深刻，便于理解、记忆。

2.2油脂的结构

[知识探究]

下列物质中属于油脂的是()。

花生油、芝麻油、豆油、桐油、橄榄油、猪油、羊脂、汽油、煤油、柴油、石蜡

[讨论导出]

汽油、煤油、柴油成分均为烃类，不属于油脂，其他来自于动植物的油为油脂。油脂是油和脂肪的统称，油绝大多数为植物油，脂肪绝大多数为动物油，它们的成分均为高级脂肪酸甘油酯，分子中含有酯键。高级脂肪酸的种类较多，脂肪酸的饱和程度，决定着油脂的熔沸点。

[知识应用]

结合课本中油脂组成的知识，判断下列说法正确与否

①单甘油酯是纯净物，混甘油酯是混合物()

②油脂没有固定的熔、沸点()

③油脂都不能使溴水褪色()

④食用油属于酯类，石蜡油属于烃类()

⑤精制的牛油是纯净物()

设计意图

通过油脂和矿物油对比，理解油脂的组成和结构。课堂练习，巩固所学知识，使教学效果得到及时反馈。

2.3油脂的化学性质

(1)油脂的水解反应

[问题探究]

5000多年前的一天，在古埃及的皇宫里，国王胡夫正在宴请宾客。这时，厨房里忙得热火朝天，真是忙中出错，有位粗心的小厨师，不慎将油落到炭灰里。他十分惊慌，担心被发现后受训斥，就趁人不注意将粘有油脂的炭灰捧到厨房外面墙角里。当他回到屋里洗手时，意外地发现手洗得特别光滑干净，就请其他几个伙伴也来试试。果然大家的手也洗得很光滑干净。这件事被国王知道了，就命令手下的人按照小厨师的方法，制造沾有油脂的炭灰用来洗手，这算是最早的肥皂了。这其中的化学原理是什么?

[分析原理]

①炭灰中含有K₂CO₃，水解显碱性，与油脂发生化学反应。

②油脂属于甘油酯，在酸性和碱性条件都能水解，尤其在碱性条件下，水解更容易完成，生成甘油和高级脂肪酸钠盐，都易溶于水，所以，日常生活常用纯碱(Na₂CO₃)除油污。

[归纳总结]

①在酶的催化下，食用油水解生成的高级脂肪酸和甘油作为人体的营养物质被小肠吸收。

②1mol油脂在酸性条件下，可完全水解生成1mol甘油和3mol高级脂肪酸。

③油脂在碱性溶液中，生成甘油和高级脂肪酸盐，称为皂化反应，工业上利用油脂的皂化反应制造肥皂。

[讨论交流]

阅读课本内容，完成肥皂和合成洗涤剂的比较。

设计意图

从化学史入手了解油脂水解的应用，从酯的水解原理来认识油脂的水解，通过肥皂和合成洗涤剂的对比，加深对知识的认识。

(2)油脂的氢化

[生活探究]

张大嫂做菜时油不够用了，就找出以前存的一桶油来，开盖后发现油有些混浊，闻一闻有股哈喇味。张大嫂以为炒菜需要高温，油烧透就没事了，就用这油做了菜。谁知，饭后约1小时，一家三口相继恶心、呕吐，并逐渐出现口唇及肢端发绀、头昏、乏力、胸闷、呼吸困难等症状。经医院抢救治疗才转危为安。是什么原因导致食用变质油脂使家人出现中毒症状呢?

[讨论分析]

食用油中组成油脂的脂肪酸中存在不饱和键，容易与空气中氧发生化学反应，产生具有特殊气味的小分子醛、酮与羧酸等对人体有害的化学物质。

[交流共享]

为了提高油脂的保存期，便于储存和运输，通过催化加氢，由液态的油变为半固态的脂肪，这样过程称油脂的氢化。无论哪种油脂历经长时间高温后，都会氧化变性，而经过适当氢化的油脂，其稳定性都将大幅度提高，这种氢化油脂被广泛应用于油炸工艺中。

[资料]

反式脂肪酸

反式脂肪酸：植物油中的不饱和脂肪酸可以经催化制成饱和脂肪酸。在这个过程中，有些不饱和脂肪酸分子的结构发生变化，就成了反式脂肪酸。人造黄油或奶油中含有反式脂肪酸。

人造奶油中的反式脂肪酸能延长食品的保质期，还会增加食品的口味和卖相，例如，让面包更起酥，让饼干更薄脆等。但反式脂肪酸不但有升高血液中胆固醇水平的风险，而且还会影响身体正常的代谢，容易让脂肪在体内堆积。解决之道：最好选择全麦面包，少吃或不吃起酥面包。另外，如果这类食品包装上注明“特别酥”、“特别脆”等字样，购买时应特别慎重。

设计意图

从生活中油脂的使用，巧妙引出油脂氢化的性质，引导学生辩证地看待事物，认识化学，关注生活，关注社会。

2.4油脂的用途

[生活探究]

作为营养物质的油脂，我们的生活离不开它，下面一些实例说明油脂有何作用?

炒菜时都必须加入油脂；许多油炸食品经油脂加丁，变得非常可口；一些菜肴出锅后或冷盘都加一些香味较浓的油脂等等。

[归纳总结]

食用油脂在烹饪时经常起到增色护色、增香、起酥、

传热介质、溶解维生素、增加营养和提供热能等作用。此外，它还有保护内脏器官、增加饱腹感，保证机体正常生理功能等方面作用，但若摄入过量脂肪，易引起肥胖、高血脂、高血压，因此，在饮食中要注意控制油脂的摄入量。同时，还要提防“地沟油”等不良脂肪的摄入。

[新闻导读]

地沟油是一种放错了位置的资源

近来，有关“地沟油”回流餐的报道屡见报端，成为舆论关注和百姓街头巷议的一个热门话题。“现在都不敢在外边吃饭了。”问其何因?答曰：“怕‘地沟油’!”

“地沟油”是经过反复熬炸、烹炒食用后再提炼的废油。食用后不仅会使人头昏、恶心、腹部疼痛及易患各种肠胃疾病，还可能致癌。

专家认为，“地沟油”是一种放错了位置的资源，它虽已失去了食用的营养价值，但在工业上却依然可用于制作脂肪酸，也可作为生产橡胶、肥皂与化妆品的主要原料。最新有报道称也可以用“地沟油”制造生物柴油。这样既可以解决“地沟油”泛滥，威胁人民健康的问题，又能避免餐厨垃圾的污染，且能创造出一条循环经济之路。我们何乐而不为呢?

设计意图

从烹饪中油酯的作用，使学生产生联想，疏理知识，了解油酯的用途，使知识系统化。

3课后反思

3.1设置生活情境，引导学生“从生活走向化学，从化学走向社会”

生活中油脂的种类、烹饪中的油酯、肥皂的形成与作用、反式脂肪酸、地沟油等这些现实中的油脂问题，与每个学生的生活、生命息息相关，能激发学生主动思考、积极探究……

从学科与生活的结合点学科与社会的结合点入手，创设一系列真实的情境，从学生已知的知识经验出发，设计具有思考价值的问题，开拓学生的思路，促进学生对知识的深层理解，形成系统的知识结构。

让学生在关注生活，关注社会的同时，自然感受到学习化学的意义，体现科学服务于社会和生活的理念，最终达成“从生活走向化学，从化学走向社会”的目标。

3.2设置相关情境，引导学生辩证地认识化学物质的作用

辩证法告诉我们：事物都是一分为二的。油脂作为一种与生命过程相关的不可缺少物质，处处影响着我们的生活，一方面它能为人体提供营养，维持正常的生理功能，另一方面，如过量使用油脂，既影响人体健康，又会造成环境污染，危害人类健康与人居环境。

负压蒸发工艺在油脂行业的应用 篇3

1 混合油负压蒸发的原理

混合油的负压蒸发是根据混合的沸点随系统压强降低而下降的原理，利用真空设备使蒸发器内形成一定的负压，从而在较低的操作温度下完成混合油蒸发的工艺过程。同时，利用蒸脱机的二次蒸汽作为一蒸的热量来源。满足蒸发系统工作要求，使蒸脱机的二次气体得到充分利用。混合油的蒸发和汽提是一个高温过程，在生产中为了减少它对油品质量的影响，在蒸发过程中改常压操作为负压操作，一方面在负压状态下可以减少油脂与空气中氧分子的接触，避免氧化。其二是降低混合油中溶剂的沸点，来达到降低蒸发温度的目的。在负压蒸发工艺中，第一蒸发器采用负压蒸发，其蒸发温度降低，常压下第一蒸发器的蒸发温度为80℃，其蒸发后的混合油浓度为70%，如果第一蒸发器采用负压蒸发，其真空度为40-60Kpa，混合油浓度达到70%时，其中的溶剂蒸发温度为55℃，这样可以利用蒸脱机的二次蒸汽（温度在80-82℃）作为加热热源，实际生产中，在设定的负压下利用二次蒸汽加热蒸发，完全能够满足生产需要。第二蒸发器的真空度在40-60Kpa，其蒸发温度在95℃-105℃时，混合油浓度可达到90-95%。汽提塔真空度在60-80Kpa，出口油温在105℃-110℃以内时，毛油的含溶量可控制在200mg/kg。

2 混合油负压蒸发的优点

节约能源。由于采用蒸脱机的二次蒸汽作为热源加热进入一蒸的混合油，二次蒸汽的余热利用节省了加热所需的热量，也节约了冷却用水。采用的节能器也同样达到了节省能源的目的。整个生产线的蒸汽用量减少，经生产实践证明，负压蒸发比常压蒸发工艺节省蒸汽30%左右。实施负压蒸发后，油品质量好，水化脱胶容易。采用负压操作，车间的溶剂消耗也有所下降。

提高浸出毛油质量。应用了负压蒸发和汽提工艺后，操作温度比常压操作要低，因而毛油中过氧化值比较小，油脂的色泽浅，毛油中的残溶一般在50PPM以下，浸出毛油的质量得到了改善。

减少冷凝面积。应用负压蒸发系统后，二次蒸汽余热得到了充分利用，冷凝系统的负担得以减轻，因此负压蒸发的冷凝面积配备比常压蒸发可减少40%左右。

车间安全性能得到提高。应用负压蒸发工艺后，整个系统在负压环境下操作，溶剂的跑、冒、滴、漏现象得以控制，浸出车间的操作安全性能得到大幅提高。

系统运行稳定性增强。设置了自控控制系统，系统的关键参数均通过自控仪表控制，减轻了工人的劳动强度，增强了系统运行的稳定性。

3 负压蒸发技术工艺说明

工艺说明从浸出器出来浓度为22%-25%左右的混合油，经混合油泵进入第一蒸发器，在负压下进行蒸发，用蒸脱机的二次蒸汽作为一蒸的热源，蒸出的溶剂蒸汽进入蒸发冷凝器，一蒸混合油由泵打入第二蒸发器，用间接蒸汽进行加热，二蒸溶剂蒸汽进行蒸发冷凝器，混合油由泵打入汽提塔在真空情况下喷入直接蒸汽进行负压汽提。汽提塔的混合汽进入汽提冷凝器，汽提后的毛油冷却后经泵送入毛油暂存罐。除一蒸壳程的冷凝液直接送入分水罐外，蒸发冷凝器和汽提冷凝器的冷凝液均由各自的溶剂泵打入分水罐。进行分水，废水经蒸煮后外排，尾气进入尾气吸收系统，溶剂循环使用。

4 采用负压蒸发时注意事项

为了取得良好的溶剂冷凝回收效果要，需合理冷凝面积和供水系统。合理配备冷凝面积应用负压蒸发系统后，二次蒸汽余热得到了充分利用，冷凝系统的负担得以减轻，因此负压蒸发的冷凝面积配备比常压蒸发少。

降低冷却循环水的温度。在混合油负压蒸发工艺中，如果冷却水的进口温度高，则蒸汽喷射泵的背压就会升高，为达到同样的真空度而喷入的水蒸汽就会增加。另外从蒸脱机出来的混合蒸汽温度在80-82℃，经湿式捕集器捕粕后进第一蒸发器，作为热源来加热混合油，混合油浓度在22%-25%，这时混合油溶剂蒸发温度在40-60Kpa下为55℃左右，则有换热温度差25-27℃，为了维系这个温度差，要求通入第一长管蒸发器冷凝器冷却水温≤32℃，若冷却水的温度上升，则冷凝器真空度下降，混合油的共沸点上升，温度差减小，蒸发效率下降。

防止蒸脱机气相产生正压在正常生产情况下，蒸脱机气相应处于微负压工作状态，否则溶剂蒸气易从人孔、法兰、视镜等密封处散出，另外，负压过大还会产生“倒汽”现象，混合蒸汽易从湿粕刮板返到浸出器内产生正压。因此，在设计负压蒸发系统时，应加大蒸脱冷凝器和第一蒸发器的面积，降低冷却水进口温度。

蒸脱机二次蒸汽量要适当混合油负压蒸发系统设计的重要依据是蒸脱机二次蒸汽的热量，二次蒸汽的热量要保证被一蒸所利用，否则多余的热量如果不采取措施，大量的热量无法及时冷却，就会造成蒸脱机气相正压倒汽或废水蒸煮罐翻罐，不仅增加溶耗，而且影响浸出车间的正常生产。

合理操作第二蒸发器。为了保证油品的色泽和质量，在工艺条件满足需要的前提下，应尽可能降低二蒸混合油出口温度及相应的蒸气压力。同时防止二蒸出口油温由于蒸汽压力的不稳定而出现忽高忽低现象。

使用湿式粕末捕集器。为了防止过多的粕末进入第一蒸发器壳层，造成堵塞，降低其传热系数，蒸脱机出来的二次蒸汽应使用湿式捕集器捕集粕末，用热水洗去二次蒸汽中的粕末。

第一蒸发器设计要点负压蒸发工艺中，第一蒸发器的热源是蒸脱机的二次蒸汽，传热系数比常压蒸发工艺要小，因此，第一蒸发器的面积比常压蒸发要大。混合油沿管壁上升的速度要比常压蒸发快，列管长度要适当加长，管径加大。由于通入一蒸壳层的二次蒸汽成分复杂，有水、溶剂和少量的粕末等，具有很强的腐蚀性，因此列管的材质需选用不锈钢。

负压蒸发技术从设备上分主要有两种形式，一种是通过蒸汽喷射泵产生真空，一种是通过水环真空泵产生真空。从工艺分有一、二蒸发和汽提全部采用负压，有一蒸发和汽提采用负压，二蒸发采用常压的蒸发工艺。随着油脂行业的不断发展壮大，蒸汽喷射泵得到了广泛应用。蒸汽喷射真空泵具有体积小、维修方便、使用寿命长、真空度高、自控灵活，并且经过蒸汽喷射泵使用后的饱和蒸汽仍能再次利用的优点，因此在负压蒸发系统中，一般采用蒸汽喷射泵。负压蒸发工艺中，确定合理的真空度非常关键，若真空度太低，混合油浓度低，热能利用太少，达不到工艺设计要求。若真空度太高，蒸汽喷射泵消耗蒸汽量太大，混合油浓度上升少，得不偿失。在负压蒸发工艺中，蒸汽喷射泵的余汽含有大量的热能，因此，一定要充分考虑蒸汽喷射泵余汽的热能利用问题。一般是用作废水蒸煮罐的热源。

结论：

综上所述，混合油负压蒸发工艺使蒸脱机的二次蒸汽得到充分利用，以其操作温度低，节能效果好、毛油质量高等特点，越来越受到油脂加工企业的青睐。采用负压蒸发是节约能源、降低成本、增加企业竞争力的有效措施。

摘要：随着浸出技术的发展, 混合油负压蒸发工艺以其节约能源、节省投资、毛油质量好、生产安全的优点在油脂加工行业日益得到广泛的应用, 本文论述了混合油负压蒸发的原理、优点、技术工艺及注意事项。

油脂工艺 篇4

随着油脂加工行业的不断发展扩张, 促使粗甘油市场出现过剩。据统计, 2006年, 仅在欧洲大约有50万t的甘油涌入市场, 而这已经远远超过了市场的承载能力。宝洁公司预测, 2010年世界甘油产量将超过120万t。甘油产量的剧增必将导致甘油的价格下降。目前甘油的来源主要有两个渠道, 一个是生物柴油副产的甘油, 另外一个是脂肪酸的生产过程中副产的甘油, 他们的产量约占油脂原料的10%, 也就是说每生产1吨生物柴油或脂肪酸就会产生0.1吨的甘油。

高纯度甘油是无毒、安全物质, 在医药、食品、纺织、化工等领域有着相当广泛的应用, 而且范围正在不断延伸和扩展[1]。我国甘油一直处于供不应求的状况, 尤其是高纯度甘油 (99.5%) 几乎全部依靠进口[2], 主要从马来西亚和印度尼西亚进口。粗甘油精制的方法主要有减压蒸馏法[3,4]、离子交换法[5]和膜过滤法[6]。

我国目前的甘油主要是生产脂肪酸过程中副产的甘油, 甘油的精制工艺是:甜水的预处理、蒸馏、减压精馏、脱色。采用该工艺能得到99.5%以上的高纯度甘油, 但是在精馏过程中能耗较高且可能会发生甘油中氯化物含量超标的现象。甜水的预处理工艺主要是通过加盐酸对甜水乳液进行破乳分离出其中的脂肪酸&脂, 再通过加入净水剂和絮凝剂经过滤后得到相对纯净的甜水;蒸馏工艺是将甜水的浓度提升到90%左右;减压精馏工艺是进一步提高甘油的浓度, 能达到99.5%以上;最后的脱色工艺是让精馏后的甘油通过活性炭炭床, 进行脱色[7]和脱臭使得甘油的品质得到进一步提升。由于在甜水预处理过程中加入了盐酸、纯碱和偏铝酸钠等化学品, 因此在甘油中存在一定浓度的无机盐, 这些无机盐在甘油蒸馏和精馏过程中会造成能耗较高, 特别是在精馏过程中若产生液沫夹带会造成甘油中氯化物含量超标, 并且甘油精馏残渣 (也叫做甘油沥青) 会非常粘稠, 很难排出, 这样的甘油沥青目前也没有好的办法加以处理, 给环境带来一定的危害。本文在此工艺的基础上进行改进即在甜水预处理后增加一道离子交换树脂脱盐的工艺, 这样就可以有效的解决上述工艺中存在的问题。

1 材料与方法

1.1 原材料

高压水解后的甜水 (浓度约20%) ;阳离子交换树脂;阴离子交换树脂;盐酸;纯碱;偏铝酸钠;絮凝剂。

1.2 主要仪器和设备

磁力搅拌加热器;分液漏斗;电子天平;p H仪;恒温水浴槽;层析柱;马弗炉。

1.3 试验方法

在恒温水域槽中加入一定量的甜水, 升温到60摄氏度, 加入一定量的盐酸。静置一段时间后, 取出一定量加入到分液漏斗中去除上层的油脂。将下层液体放入烧瓶中, 加入一定量的纯碱调节p H值, 然后再加入一定量的偏铝酸钠, 待产生大量絮凝物后加入一定量的絮凝剂, 持续搅拌几分钟后过滤。过滤后的甜水依次通过装有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和阴阳离子交换树脂的层析柱。检测经过层析柱后的甜水中的盐含量, 采用测其灰分的办法来进行检测。

2 结果与讨论

2.1 甜水的脂肪酸&脂的去除

油脂高压水解产生的甜水是以一种O/W的乳液的形式存在, 通过加热和加入盐酸调节p H值在3~4之间, 可以有效地破乳, 脂肪酸&脂的去除率达到95%以上。

2.2 甜水的聚沉、絮凝及过滤

去除脂肪酸&脂后的甜水, 加入纯碱调节p H值在5~6.5之间, 加入一定量的偏铝酸钠, 充分搅拌后, 再加入微量的絮凝剂充分搅拌后过滤, 甜水中的悬浮物去除率能达到90%以上, 甜水的清澈度明显提高。

2.3 甜水的脱盐

2.3.1 甜水浓度对脱盐的影响

甘油浓度的高低会影响到甜水的粘度, 这样在通过离子交换柱的时候必然会对脱盐有一定的影响。经调配制成不同质量分数的甘油溶液为原料, 经过3根阳离子交换树脂层析柱、3根阴离子交换树脂层析柱和1根阴阳离子混合树脂交换柱, 在室温条件下进行脱盐试验, 结果见表1。

从表1可以看出, 甘油中无机盐的去除率随甘油质量分数的降低而增加, 当甘油质量分数低于20%时盐分去除率可达99.50%以上, 且随甘油质量分数继续降低去除率变化不大。

2.3.2 层析柱的数量对脱盐的影响

将20%甘油浓度的甜水依次通过1根阳离子交换树脂层析柱、1根阴离子交换树脂层析柱和1根阴阳离子混合树脂交换柱, 在室温条件下进行脱盐试验, 收集脱盐后的甜水检测其灰分。同样的操作方法, 2根阳离子交换树脂层析柱、2根阴离子交换树脂层析柱和1根阴阳离子混合树脂交换柱。同样的操作方法, 4根阳离子交换树脂层析柱、4根阴离子交换树脂层析柱和1根阴阳离子混合树脂交换柱。具体结果见表2。

从表2可以看出, 随着阴、阳离子交换树脂的层析柱数量的增加, 甘油中的盐分的脱除效果就越来越好, 但是超过3根以后, 盐分的去除率增加的程度就变得很小了。

3结论

研究得出, 甜水中脂肪酸&脂的去除, 可以采用盐酸调节甜水p H值在3~4之间, 可以有效地破乳, 脂肪酸&脂的去除率达到95%以上;加入纯碱调节p H值在5~6.5之间, 加入一定量的偏铝酸钠后, 再加入微量的絮凝剂过滤后, 甜水中的悬浮物去除率能达到90%以上;甘油中无机盐的去除率随甘油质量分数的降低而增加, 当甘油质量分数低于20%时盐分去除率可达99.50%以上, 且随甘油质量分数继续降低去除率变化不大;阴、阳及混合离子交换树脂层析柱的比例为3:3:1是比较合适的组合。

摘要：本文在现有甘油的精制工艺的基础上进行了优化即在甜水预处理后增加了一道离子交换树脂脱盐的工艺, 这样可以有效地去除甜水中的无机盐, 有利于甘油的蒸馏和精馏, 起到降低能耗、减少环境污染和减少成品甘油中氯化物的含量。本文重点研究了离子交换树脂的层析柱数量和甘油浓度对脱盐效果的影响, 得到甘油质量分数为20%的甜水和阴、阳及混合离子交换树脂层析柱比例3:3:1是较为理想的脱盐条件。

关键词：甜水,甘油,工艺,离子交换树脂

参考文献

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[6]Jeromin L, Johannisbauer W, Blum S, etal.Process for the purification of glycerol water:美国, 5527974[P].1996.

油脂工艺 篇5

均匀设计法是方开泰等于1980年在数论点集基础上提出的新型实验设计法[1]。该设计是只考虑如何将设计点均匀地散布在试验范围内, 利用回归分析方法解决试验数据的分析问题, 使得能用较少的试验点获得最多的信息, 已经应用于化工、医药等领域并取得了显著效果。

亚临界水通常是指温度在200～350℃之间的压缩液态水, 该状态下水中的[H3O+]和[OH-]已接近弱酸或弱碱, 自身具有酸催化与碱催化的功能。同时, 还具有优良的传质性能及绿色环保等优点, 因而在反应、分离、再资源化等绿色化工过程中具有广阔的应用前景[2,3]。油脂水解有酸催化水解、酶催化水解和高压无催化剂情况下的水解等。高压无催化水解由于具有水解速度快、工艺过程绿色环保等优点倍受关注[4]。Pinto等[5]研究了玉米油在亚临界水中的水解特性;孙辉等[6]采用间歇式高温高压反应装置, 研究了几种植物油在近临界水中的水解反应动力学数据。但还未有相关均匀设计和水解反应相结合的报道。本文以橡胶籽油为原料, 在不添加催化剂的条件下利用亚临界水直接水解油脂的工艺, 采用均匀设计试验, 并用二元逐步回归方法建立了以转化率为目标的数学模型方程, 优化油脂水解工艺。

1 试验部分

1.1原料与仪器

橡胶籽油, 云南神宇新能源有限公司;纯净水 (实验室自制) ;氢氧化钾、乙醇、邻苯二甲酸氢钾等分析纯;电子天平 (上海精科) ;电热鼓风恒温干燥箱 (上海市崇明实验仪器厂) ;小型间歇式高温高压反应釜 (容积为5mL) 。

1.2试验原理与方法

油脂在亚临界水中水解的化学方程式如式 (1) 所示, 试验时将橡胶籽油和水按一定的比例加入高温高压反应釜中, 反应釜浸没于设定温度的锡浴中加热, 热电偶检测反应釜内部温度, 反应至规定的时间。反应结束后, 反应釜在水浴中降温, 打开反应釜吸出产物, 用热蒸馏水清洗后, 在恒温干燥箱干燥数小时得到水解产物, 测定反应转化率。

1.3水解率的计算

原料皂化值、酸值及产物酸值的测定按GB9104.3—88进行。水解率按下式计算:

式中—AV′:油脂的理论酸值, 以KOH计, mg·g-1;AV—水解产物油相的酸值, 以KOH计, mg·g-1;AV0—原料油的酸值, 以KOH计, mg·g-1;SV:原料油的皂化值, 以KOH计, mg·g-1。

2 均匀设计试验

影响水解反应的因素很多, 根据课题组前期试验结果[7], 确定了如下影响水解转化率的主要因素及取值范围:水解温度 (X1) :270～320℃;水油体积比 (X2) :1∶2～4∶1;反应时间 (X3) :20～60min。表1为均匀设计方案U10 (10 3) 及试验结果, 试验数据用均匀设计软件进行回归分析。

2.1方程和参数估计

以水解率为考察目标的回归方程模型为:

用逐步回归法 (Backward) 进行回归分析, 所得回归方程如下:

模型的复相关系数R=0.998 4, 修正的决定系数Ra=0.992 7, 方差分析见表2, F=153.0, F (0.05, 6, 3) =8.941, 因此方程在α=0.05的水平上显著;剩余标准差s=0.864, 响应模型具有很高的预测精度。

表3中标准回归系数反映了各因素影响的相对大小;表4表明模型方程计算值与试验值吻合良好。

2.2各种影响因素及其交互作用

根据标准回归系数的绝对值 (表3) , 对Y (水解率) 影响的主次效应为:X 12>X1>X1X3>X3>X 32>X2X3, 即反应温度的平方的影响最大, 反应温度的影响排在其次, 水油体积比和反应时间的乘积的影响最小。回归分析表明了反应时间和其他两个因素的交互作用。

2.3优化条件验证试验

根据均匀设计的回归方程, 通过数据软件处理, 得到了橡胶籽油在亚临界水中水解最优化试验操作条件为:反应温度为290℃, 水油体积比为4∶1, 反应时间为50min, 该条件下方程理论值为98.3%, 试验结果为97.9%, 二者非常接近。

2.4水解产物成分分析

采用超高效液相色谱UPLC-ELSD对橡胶籽油水解成分进行检测和分析。UPLC-ELSD条件[8]:色谱柱:AcquityUPLC BEH Phenyl (2.1×100mm, 1.7μm) ;流动相:乙腈75%, 水25%;等度洗脱;流速:0.3mL/min;进样量:5μL;柱温:40℃。蒸发光检测器参数:增益:80, 漂移管温度:45℃, 氮气压力:25psi, 雾化器模式:冷却;检测器采样速率:40点/s。橡胶籽油水解产物的超高效液相色谱图见图1。

3 结论

橡胶籽油与亚临界水在无催化剂的条件下, 水解反应生成脂肪酸和甘油。通过均匀设计软件包 (UST) 分析试验结果得到了回归方程, 方程反映了各因素及其交互作用对橡胶籽油在亚临界水中水解的影响:反应温度的平方的影响最大, 反应温度的影响其次。通过均匀设计得到橡胶籽油在亚临界水中水解的最佳工艺条件为:水解温度为290℃, 水油体积比为4∶1, 反应时间为50min。在此条件水解率达到97.9%。

参考文献

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[6]孙辉, 吕秀阳, 陈良.不同植物油脂在近临界水中水解反应动力学的比较.化工学报, 2007;58 (4) :925—929

[7]徐娟, 包桂蓉, 王华, 等.亚临界水中橡胶籽油水解反应的试验研究.化学工程 (已录用) .