餐饮业废油脂的特性分析及其综合利用

餐饮业废油脂的特性分析及其综合利用

作者：杨帆彭荫来

摘要：为充分利用餐饮业废油脂中的脂肪酸（酯）等有效成分，对深圳地区的废油脂样品进行了一系列探索实验。重要特性分析包括，油脂的感官评定和矿物油的定性鉴定实验、水分测定、酸值的测定、皂化值的测定、过氧化值的测定，在此基础上进行了提取脂肪酸实验和制取生物柴油（脂肪酸甲酯）实验。结果表明，餐饮业废油脂是含有矿物油等杂质的已经严重酸败的动植物废油，可用于提取脂肪酸，但其中的矿物油不可能被完全分离，最佳方案是转化为脂肪酸甲酯（生物柴油）。

关键词：餐饮业废油脂特性分析综合利用脂肪酸脂肪酸甲酯

１前言

废食用油脂包括一般家庭消费、餐厅、速食店、市场摊贩、油炸食品业、油厂、食品加工厂及油脂零售业等所排放的废油。据中国食用油信息网介绍，我国2000年食用油的消费总量约为1200万t，如果按消费总量10%计算，则产生120万t的废油脂。我国规定，污水排入城市排污管网的饮食服务企业，应安装隔油池或采取其它处理措施，达到当地城市排污管网进水标准。人工清理隔油池、收集废油脂产生的废油脂问题，一度成为我国许多城市的热点问题。目前，许多城市的环保部门已经对废油脂的收集和处置实施统一管理，而如何开发、综合利用废油脂，成为摆在环保部门面前的一个重大课题。为了充分利用餐饮业废油脂中的脂肪酸（酯）等有效成分，我们对深圳地区的废油脂样品进行了探索实验和委托试验，首先是其重要特性分析实验，然后是在此基础上的综合利用实验。

２特性分析实验

为了进行综合利用，应考虑的废油脂重要特性有：色泽与气味、水分、酸值、皂化值、过氧化值等。由于在感官评定中有刺激性的矿物油气味，所以增加矿物油的定性鉴定，以进一步证实矿物油的存在。

2.1 废油脂的感官评定和矿物油的定性鉴定实验

废油脂的感官评定指标，主要是指油脂的颜色、透明度、气味等。

废油脂矿物油的定性鉴定方法：取1ml 油样置于三角瓶中，加入１ml KOH溶液和2 5ml 乙醇，接空气冷凝管回流皂化约5min（在皂化时应振荡），加25ml 沸水，如呈浑浊，则表示有矿物油存在。本法可检出浓度0.5%的矿物油。

2.2 废油脂水分测定实验（105℃烘箱法）

将试样在105℃恒温条件下, 加热烘干, 使水分变成水蒸气排出，从样品的烘干失重，便可测得其水分含量。步骤是：用已烘至恒重的称量皿称取油样10g，在（105±2）℃温度下烘90min，取出置于干燥器中冷却称重，再烘20min后冷却称量，直至前后2次质量

相差小于１mg为止。计算方法：水分及挥发物（%）＝（Ｗ-Ｗ1）×100/Ｗ。式中，Ｗ：油样原质量；Ｗ1：烘干后质量。

2.3 废油脂酸值的测定实验

油脂酸值，即中和1g油脂中游离脂肪酸所需KOH的毫克数。实际操作时，先以溶剂溶解油脂，在指示剂的存在下，以碱水溶液滴定游离脂肪酸。实验步骤：精确称取2份3 ~5g油样于三角瓶中，各加入50ml乙醚乙醇混合溶剂，摇动使油样完全溶解，加入2滴酚酞指示剂，用0.1mol/L KOH标准溶液滴定至溶液呈淡红色，并经0.5min不退色为止。计算方法：酸值＝（Ｖ×M×56.11／Ｗ）。式中，V：滴定KOH标准溶液的毫升数；M：KOH标准溶液的摩尔浓度；W：称取油样的克数。

2.4 废油脂皂化值的测定实验

油脂皂化值是指1g油脂完全皂化时所需之KOH量，以mg表示。操作步骤：精确称取2份各质量为2g的油样于三角瓶中，以移液管各加入25ml 0.5mol/L KOH乙醇溶液，连接冷凝管，在水浴锅上煮沸30min，并时常摇动三角瓶使皂化均匀完全，然后取下冷凝管，加10ml 中性乙醇及0.5 ml 酚酞指示剂，迅速以0.5mol/L HCl溶液滴定之。另取1个空瓶作空白试验。计算方法：皂化值＝（V2 －V1）×M×56.11/W。式中，V1：滴定试样所耗HCl ml 数；V2：滴定空白试验所耗HCl ml 数；M：HCl标准溶液的摩尔浓度；W：油样质量克数。

2.5 废油脂过氧化值的测定实验

油脂过氧化值是指100g 油脂，在一定条件下所能游离出KI 中碘的克数。操作步骤：精确称取2份各质量为2g的油样于碘价瓶中，加入40ml 冰乙酸和三氯甲烷（2:1）的混合液，加1 ml 饱和碘化钾溶液，并在暗处放置3min，取出加入50~100 ml蒸馏水，以淀粉作指示剂，用0.01mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定，在同样条件下作空白试验。计算方法：过氧化值（I2%）＝（V2 －V1）× M× 1000 / W。式中，V1：试样消耗硫代硫酸钠溶液ml 数；V２：空白试验消耗硫代硫酸钠溶液ml 数；M：硫代硫酸钠标准溶液的摩尔浓度；W：油样质量克数。

3 综合利用的实验

对动植物废油脂的综合利用，从目前掌握的资料来看，主要是3种情形：一是加工提纯，直接作为低档的皮革加脂剂等工业用油脂；二是用于制取工业油酸、硬脂酸等；三是国外比较流行的醇解制取生物柴油（脂肪酸甲酯）。后2种情形属于油脂深加工，只有对废油脂深加工，才能从根本上解决废油脂再流入食用油市场的问题，真正做到变废为宝。

3.1 提取脂肪酸实验

甘油三酯水解便可得到脂肪酸，但油脂水解反应是脂肪酸酯化反应的逆反应，要想水解反应进行，需要较高的温度、压力等条件。这里采用以碱为催化剂使油脂水解皂化，生成脂肪酸皂，然后再与酸起复分解反应来生成脂肪酸。

实验过程：取300g油样置于800ml烧杯中，在水浴中加热至90℃，在搅拌条件下加入152g 30%NaOH溶液及1倍的水，在沸水中皂化1.5h，停止搅拌，此时在皂液层上面浮有矿物油，分离去矿物油。皂液在同样条件下再继续皂化1.5h，保温静止，分离去下层甘油水层。皂液用12mol/L H2SO4酸化至pH＝2~3，水洗、脱水，即得到脂肪酸，脂肪酸得率为90%。

3.2 制取脂肪酸甲酯实验

将油脂进行酯交换(Transesterification)或醇解，生成脂肪酸甲酯。反应式：

CH2OCOR’催化剂（NaOH） CH2OH R’COOCH3

CH2OCOR”+ 3CH3OH CHOH + R”COOCH3

CH2OCOR’”CH2OH R’”COOCH3

(注：R’，R”，R’”各代表不同烷基)

实验过程：可选取如下2种方案：

3.2.1 取300g油样通入蒸气，加热至100℃加入152g 30％浓度的NaOH溶液,在搅拌下反应3h，静止分层，分去下层的甘油和水，再用6mol/L H2SO4酸化至pH＝2~3,静止分层，水洗至中性，真空脱水，再用210ml无水CH3OH及18ml浓H2SO4进行酯交换，搅拌反应2h，分出上层甲酯后，经水洗、脱水即得到脂肪酸甲酯。

3.2.2 取400g油样加入280ml CH3OH，加热至75℃加入186g30%浓度的NaOH溶液，在搅拌下反应1~2h，然后加入122ml 12mol/L H2SO4酸化，静止分层，上层的脂肪酸经脱水后加入210ml无水CH3OH及18ml浓H2SO4搅拌反应2h，静止分层，上层即为脂肪酸甲酯。

以上2种方案的脂肪酸甲酯得率约为90%左右。

4 结果与讨论

4.1 废油脂特性分析实验结果

感官：棕褐色，混浊，似粪水，有刺激性的矿物油气味。

矿物油的定性鉴定实验：本油样明显呈浑浊，证明有矿物油存在。

水份：2.81%。