油脂脱酸技术

油脂脱酸技术

油脂脱酸

未经精炼的各种粗油中，均含有一定数量的游离脂肪酸，脱除油脂中游离脂肪酸的过程称之为脱酸。脱酸的方法有碱炼、蒸馏、溶剂萃取及酯化等方法。其中应用最广泛的为碱炼法和蒸馏法。

一、碱炼脱酸

碱炼法是用碱中和油脂中的游离脂肪酸，所生成的皂吸附部分其他杂质，而从油中沉降分离的精炼方法。

用于中和游离脂肪酸的碱有氢氧化钠（烧碱、火碱）、碳酸钠（纯碱）和氢氧化钙等。油脂工业生产上普遍采用的是烧碱、纯碱，或者是先用纯碱后用烧碱。尤其是烧碱在国内外应用最为广泛，烧碱碱炼分间歇式和连续式。碱炼脱酸过程的主要作用可归纳为以下几点：

第一，烧碱能中和粗油中绝大部分的游离脂肪酸，生成的脂肪酸钠盐（钠皂）在油中不易溶解，成为絮凝状物而沉降。

第二，中和生成的钠皂为一表面活性物质，吸附和吸收能力都较强，因此，可将相当数量的其他杂质（如蛋白质、粘液质、色素、磷脂及带有羟基或酚基的物质）也带入沉降物内，甚至悬浮固体杂质也可被絮状皂团挟带下来。因此，碱炼本身具有脱酸、脱胶、脱固体杂质和脱色等综合作用。

第三，烧碱和少量甘三酯的皂化反应引起炼耗的增加。因此，必须选择最佳工艺操作条件，以获得成品的最高得率。

（一）碱炼的基本原理

1、化学反应

碱炼过程中的化学反应主要有以下几种类型：

⑴中和

RCOOH + NaOH === RCOONa + H2O

⑵不完全中和

2RCOOH + NaOH === RCOONa·RCOOH + H2O

⑶水解

O O ‖‖CH2─O─C—R1 CH2─O─C —R1

│ O │ O

│‖│‖

CH ─O─C─R2 + H2O ====== CH ─O─C─R2 + R3COOH

│ O │

│‖│

CH2─O─C─R3CH2─OH

O ‖

CH2─O─C—R1 CH2─OH

│ O │

R1COOH

│‖ NaOH │

CH ─O─C─R2 + 3H2O ====== CH

─OH + R2COOH

│ O │

O

│‖│

‖ HO (CH2)2 N ─(CH3)2

CH2─O─P─O (CH2)2 N─(CH3)2CH2─O ─P

─OH│

│││ OH OH OH OH

⑷皂化

O ‖

CH2─O─C—R1 CH2─OH

│ O │

R1COOH

│‖│

CH ─O─C─R2 + 3NaOH ====== CH ─OH + R2COOH

│ O │

│‖│

R3COOH

CH2─O─C─R3CH2─OH

2、影响碱炼反应速度的因素

⑴ 中和反应速度

根据质量守恒定律，中和反应的速度方程式如下：

V1 = K

(CA)m ·(CB)n

（6—1）

式中：V1 —化学反应速度（mol / l·min）；

K —反应速度常数；

CA —脂肪酸浓度（mol / l）；

CB —碱液浓度（mol / l）；

m —该反应对于反应物A来讲是m级反应；

n —该反应对于反应物B来讲是n级反应；

可见中和反应的速度与油中游离脂肪酸的含量和碱液的浓度有关。对于不同种类的油脂，因酸值（或FFA％）不同，当用同样浓度的碱液碱炼时，酸值高的比酸值低的油脂易于碱炼；对于同一批的油脂，可通过增大碱液浓度来提高碱炼的速度。但是，碱液浓度并不能任意增大，因为碱液浓度愈高，中性油被皂化的可能性也会增加，同时，碱液分散所形成的碱滴大，表面积小，从而影响界面反应速率。

⑵ 非均态反应

脂肪酸是具有亲水和疏水基团的两性物质，当其与碱液接触时，虽说不能相互形成均态真溶液，但由于亲水基团的物理化学特性，脂肪酸的亲水基团会定向围包在碱滴的表面，而进行界面化学反应。这种反应属于非均态化学反应，其反应速度取决于脂肪酸与碱液的接触面积，可用下列公式描述。

V2 = K ·F（6—2）式中：V2 —非均态化学反应速度；

K —反应速度常数；

F—脂肪酸与碱液接触的面积；

由公式可知，碱炼操作时，碱液浓度要适当稀一些，碱滴应分散细一些，使碱滴与脂肪酸有足够大的接触界面，以提高中和反应的速度。

⑶ 相对运动

碱炼中，中和反应的速度还与游离脂肪酸和碱滴的相对运动速度有着密切的关系。

V3 = K ·V’（6—3）

式中：V’—反应物相对运动速度；

K —反应速度常数；

在静态情况下，这种相对运动仅仅是由于游离脂肪酸中心、碱滴中心分别与接触界面之间的浓度差所引起，其值甚微，似乎意义不大，但在动态情况下，这种相对运动的速度对提高中和反应的速率，却起

着重要的作用。因为在动态情况下，除了浓度差推动相对运动外，还有机械搅拌所引起的游离脂肪酸、碱滴的强烈对流，从而增加了它们彼此碰撞的机会，并促使反应产物迅速离开界面，加剧了反应的进行。因此，碱炼中一般都要配合剧烈的混合或搅拌。

⑷ 扩散作用

中和反应在界面发生时，碱分子自碱滴中心向界面转移的过程属于扩散现象。反应生成的水和皂围包界面形成一层隔离脂肪酸与碱滴的皂膜，膜的厚度称之为扩散距离。该扩散速率同样遵守菲克定律。

C1 — C2

V4=

D ————

（6—4）

L

式中：V4—扩散速度；

D —扩散常数；

C1 —反应物液滴中心的浓度；

C2 —界面上反应物的浓度；

由公式可知：扩散速率与粗油中的胶性杂质的多少有关，因粗油中胶性杂质会被碱炼过程中产生的皂膜吸附形成胶态离子膜，从而增加了反应物分子的扩散距离，减少扩散速率。因此，碱炼前，对于含胶性杂质多的粗油，务需预先脱胶，以保证精炼效果。