植物油中多环芳烃脱除技术的研究

植物油中多环芳烃脱除技术的研究
吕名蕊;张骊;李燕杰;史宣明;范明亮;孟佳;张闽;张旋;曹万新
【摘要】以亚麻籽油为原料,研究了使用复合吸附剂物理吸附的方法脱除食用植物油中的多环芳烃(PAHs).结果表明:由活性炭和白土按质量比1∶2组成的复合吸附
剂对精炼亚麻籽油中PAHs的脱除效果最佳;对于精炼亚麻籽油最优脱除工艺条件
为吸附温度100℃、吸附时间20 min,在此工艺条件下,当精炼亚麻籽油中PAHs
含量较高时,每增加1％吸附剂可以吸附B(a)P 10～15 μg/kg、4种PAHs(B(a)P、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、茬)40～50 μg/kg;对于冷榨亚麻籽油最优脱除工艺条件为吸附温度40℃,吸附时间20 min,在此工艺条件下,当冷榨亚麻籽油中PAHs含量较高时,每增加1％吸附剂可以吸附B(a)P约7μg/kg、4种PAHs约30μg/kg.
【期刊名称】《中国油脂》
【年(卷),期】2016(041)007
【总页数】4页(P60-63)
【关键词】多环芳烃;植物油;脱除
【作者】吕名蕊;张骊;李燕杰;史宣明;范明亮;孟佳;张闽;张旋;曹万新
【作者单位】西安中粮工程研究设计院有限公司,西安710082;西安中粮工程研究
设计院有限公司,西安710082;辽宁晟麦实业股份有限公司,辽宁大连116000;西安
中粮工程研究设计院有限公司,西安710082;西安中粮工程研究设计院有限公司,西
安710082;西安中粮工程研究设计院有限公司,西安710082;西安中粮工程研究设
计院有限公司,西安710082;西安中粮工程研究设计院有限公司,西安710082;西安
中粮工程研究设计院有限公司,西安710082
【正文语种】中文
【中图分类】TS225.1;TS201.6
多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是指2个或2个以上苯环以稠环形式相连的一类化合物，大多数PAHs是一类具有致癌、致畸、致突变作用
的持久性有机污染物[1-2]，其中致癌性最强的为苯并(a)芘(B(a)P)。

PAHs由于其
毒性、生物蓄积性和稳定性对环境和人体健康构成了很大的威胁，已经引起各国关注。

1976年美国环保局提出的129种“优先污染物”中，多环芳烃类化合物占
16种；1990年我国提出的水中优先控制的68种污染物中，多环芳烃类化合物占7种[3-4]；2005年欧盟发布的PAHs指令2005/69/EC，限制16种PAHs的使用。

PAHs由于亲油性而集聚于油中，对油的营养品质带来大的损害。

我国在GB 2716—2005《食用植物油卫生指标》中对B(a)P的含量做出不超过10 μg/kg的规定，欧盟法规(EU) No 835/2011中，对植物油中的PAHs含量的要求甚至达到了B(a)P 含量小于2 μg/kg，B(a)P、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽和总含量不超过10 μg/kg[5-6]。

食用植物油中PAHs主要来源有：原料吸收土壤、水和大气污染中PAHs；在柏油路上晒油料时受到污染[7-8]；加工时受机油和食品包装材料等污染；加工时发生
热解或热聚反应所致；溶剂浸出法生产植物油时溶剂本身含有PAHs[9]；油料蒸
炒过程也会形成PAHs。

研究发现，植物油加工过程中，脱除PAHs的关键环节就是脱色[10-12]。

但目前
的脱色工艺多采用单一吸附剂吸附，且在高温下进行，对含有特殊脂肪酸或高度不饱和脂肪酸的油脂，高温会破坏脂肪酸结构及其他活性物质，降低油脂的营养价值。

因此，本文研究使用复合吸附剂物理吸附的方法脱除植物油中的PAHs，提高脱除率，产品质量满足国家和欧盟等对食用油脂中PAHs的有关规定。

精炼亚麻籽油、冷榨亚麻籽油：辽宁晟麦实业股份有限公司提供；活性炭、白土、硅藻土和氧化钙均为市售。

YTSQ70脱色塔，NYB-7叶片过滤机。

将真空干燥后的亚麻籽油加热到一定温度，与吸附剂充分混合搅拌后到脱色塔内充分接触，脱除PAHs后的油与吸附剂混合物输入叶片过滤机过滤，再经安全过滤
机精滤，除去油中残留吸附剂，得到脱除PAHs、色素、残皂和金属氧化物等的脱色油。

测定脱色油中的PAHs含量。

PAHs的含量采用GB/T 23213—2008《植物油中多环芳烃的测定气相色谱-质谱法》进行测定。

分别选择活性炭、白土、硅藻土和氧化钙4种吸附剂对精炼亚麻籽油中PAHs进
行脱除，脱除条件为吸附剂添加量为亚麻籽油质量的2%、吸附温度100℃、真空度0.095 MPa、吸附时间30 min，过滤分离出吸附剂，不同吸附剂对精炼亚麻籽油中PAHs脱除效果见表1。

由表1可知，活性炭对精炼亚麻籽油中4种PAHs的脱除效果最好，其次是白土，硅藻土和氧化钙脱除效果较差。

但全部使用活性炭成本较高，因此考虑将活性炭和白土组成复合吸附剂使用。

将活性炭和白土分别按质量比3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3配比组成复合吸附剂，按油质量2%添加到精炼亚麻籽油中，吸附温度100℃，真空度0.095 MPa，吸附时间30 min，过滤分离出吸附剂。

不同配比复合吸附剂对精炼亚麻籽油中PAHs脱除效果见表2。

由表2可知，活性炭和白土质量比为1∶2时对4种PAHs的脱除效果最佳，当活性炭中掺有白土时，活性炭对B(a)P的吸附能力得到提高，这可能是因为白土优先脱除油中色素等杂质，为活性炭对B(a)P的脱除保留了吸附能力。

综上，活性炭和白土质量比为1∶2时对4种PAHs的脱除效果最佳。

活性炭和白土质量比为1∶2，按油质量2%加入到精炼亚麻籽油中，分别在90、
100、110℃和120℃进行吸附，真空度0.095 MPa、吸附时间30 min，考察吸
附温度对精炼亚麻籽油中PAHs脱除效果的影响，结果见表3。

由表3可知，PAHs的脱除效果随吸附温度的升高而增加。

当吸附温度超过100℃时，继续升高吸附温度，脱除效果变化不大。

综合考虑设备运行、能耗、油脂颜色等指标，吸附温度确定为100℃，此时精炼亚麻籽油中B(a)P含量小于1 μg/kg，4种PAHs总和符合欧盟法规小于10 μg/kg的要求。

活性炭和白土质量比为1∶2，按油质量2%加入到精炼亚麻籽油中，吸附温度100℃，真空度0.095 MPa，吸附时间分别为10、20、30 min和40 min，考察吸附时间对精炼亚麻籽油中PAHs脱除效果的影响，结果见表4。

由表4可知，PAHs的脱除效果随吸附时间延长而增加。

当吸附时间为40 min时，PAHs脱除效果最好。

但吸附20 min以后，效果增加并不显著。

综合考虑，最适宜的吸附时间选择20 min。

活性炭和白土质量比为1∶2，吸附温度100℃，真空度0.095 MPa，吸附时间20 min，考察复合吸附剂添加量分别为1%、2%、3%和4%时对精炼亚麻籽油中PAHs脱除效果的影响，结果见表5。

由表5可知，PAHs的脱除效果随复合吸附剂添加量的增加而增加。

复合吸附剂添加量为2%时，精炼亚麻籽油中PAHs含量较低。

继续增加复合吸附剂的添加量，脱除效果变化不大。

吸附剂的添加量主要取决于原料情况，不能一概而论。

但从表5可看出，当精炼亚麻籽油中PAHs含量较高时，每增加1%吸附剂可以吸附
B(a)P 10～15 μg/kg、4种PAHs 40～50 μg/kg。

冷榨加工温度一般控制在不超过40℃，因此在PAHs脱除工艺中设定吸附温度不
超过40℃。

活性炭和白土质量比为1∶2，按油质量2%加入到冷榨亚麻籽油中，吸附温度40℃，吸附时间分别为10、20、30 min和40 min，考察吸附时间对PAHs脱除
效果的影响，结果见表6。

由表6可知，PAHs的脱除效果随吸附时间延长而增加。

但吸附20 min之后，冷榨亚麻籽油中PAHs脱除效果变化较小。

综合考虑，最适宜的吸附时间选择20 min。

活性炭和白土质量比为1∶2，吸附温度40℃，吸附时间20 min，考察吸附剂添加量分别为1%、2%、3%和4%时对冷榨亚麻籽油中PAHs脱除效果的影响，结果见表7。

由表7可知，PAHs的脱除效果随复合吸附剂添加量的增加而增加。

在此工艺条件下，当冷榨亚麻籽油中PAHs含量较高时，每增加1%吸附剂可以吸附B(a)P约7 μg/kg、4种PAHs 约30 μg/kg。

采用物理吸附法对亚麻籽油PAHs进行脱除，得到对精炼亚麻籽油PAHs的最佳脱除工艺条件为：活性炭和白土质量比为1∶2，吸附温度100℃，吸附时间20 min。

吸附剂的添加量主要取决于原料情况，在此工艺条件下，当精炼亚麻籽油中PAHs含量较高时，每增加1%吸附剂可以吸附B(a)P 10～15 μg/kg、4种 PAHs 40～50 μg/kg。

对冷榨亚麻籽油PAHs的最佳脱除工艺条件为：活性炭和白土质量比为1∶2，吸附温度40℃，吸附时间20 min。

吸附剂的添加量主要取决于原料情况，在此工艺条件下，当冷榨亚麻籽油中PAHs含量较高时，每增加1%吸附剂可以吸附B(a)P约7 μg/kg、4种PAHs约30 μg/kg。