一種纖維素基脂肪酸吸附劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬油脂加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維素基脂肪酸吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是油料生產(chǎn)大國，主要油料作物年產(chǎn)量為5500萬噸左右，加工過程中產(chǎn)生的皮殼等副產(chǎn)物約330萬噸以上，但這些副產(chǎn)物大量被直接丟棄，不僅浪費(fèi)且污染環(huán)境。隨著人口快速增長，自然資源日趨短缺，農(nóng)業(yè)廢棄物的高效綜合利用顯得舉足輕重，其資源化利用已成為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容。油料加工副產(chǎn)物皮殼作為農(nóng)業(yè)廢棄物的重要來源之一，其深加工利用的開發(fā)對農(nóng)業(yè)綜合效益的提高具有重要意義。
[0003]脫酸是油脂精煉工藝中的一個重要工序，其主要目的是除去游離脂肪酸，也是影響油脂煉耗和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序，因此油脂學(xué)者對脫酸技術(shù)的研究較為關(guān)注。油脂脫酸的傳統(tǒng)方法主要有堿煉脫酸、高溫物理脫酸和混合油脫酸。堿煉脫酸的優(yōu)點(diǎn)在于高效快速，適合用于各種低酸值油脂，但是其中性油脂損耗較大，不適用于高酸值油脂，并且廢水排放多。高溫物理脫酸與堿煉脫酸相比，降低了中性油損失，減少了酸堿消耗和廢水排放，而且副產(chǎn)物利用率高；但是物理脫酸預(yù)處理要求高，高溫下多不飽和脂肪酸易產(chǎn)生異構(gòu)體?；旌嫌兔撍醿?yōu)點(diǎn)在于堿溶液濃度低，中性油脂損失低，產(chǎn)品色澤好，但是工藝過程復(fù)雜，溶劑消耗大，設(shè)備投資大。近年來研究者也開發(fā)了新的脫酸技術(shù)，如膜法脫酸、超臨界脫酸、吸附脫酸、生物脫酸、酯化脫酸、分子蒸餾等。從目前的研究報(bào)道來看，在膜法脫酸效果不理想，多數(shù)膜法脫酸運(yùn)用到了有機(jī)溶劑處理或酸堿處理，但是又存在溶劑殘留以及增加廢水排放的問題。酯化脫酸可以分為酶酯化脫酸和化學(xué)酯化脫酸。酯化脫酸可以適用于各種油脂，目前的應(yīng)用報(bào)道主要還是用于高酸值的米糠油。分子蒸餾法可以使游離脂肪酸的含量可以降低到0.1%以下，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)生育酚回收，但是目前分子蒸餾設(shè)備的造價(jià)和操作成本都比較高。
[0004]吸附脫酸是利用對游離脂肪酸具有一定選擇性吸附或中和/吸附作用的材料降低油脂的酸值。根據(jù)已有的文獻(xiàn)報(bào)道，目前制備脫酸劑的原材料主要有農(nóng)作物籽實(shí)的外殼、堿性化合物和粘土類吸附劑。硅酸鈉對菜籽油的脫酸工藝條件為，超堿量為油重的1.0%、溫度90 °C、脫酸時(shí)間40min、攪拌速度300r/min，菜籽油的酸值從1.83mgK0H/g降低到0.08mgK0H/g，精煉率為92.8%。以氧化鈣為原料制備活性鈣基土應(yīng)用于脫酸，最佳工藝為:脫酸劑用量5%、攪拌速度180r/min、溫度50°C、脫酸時(shí)間1.5h，F(xiàn)FA每降低1%，中性油損失為0.64%。吸附脫酸具有操作簡便、無溶劑污染、無廢水排放以及低耗能等優(yōu)點(diǎn)，隨著脫酸劑的進(jìn)一步提升，吸附脫酸技術(shù)前景廣闊。
[0005]CN103418345A公開了一種改性介孔炭吸附劑及其制備方法，該吸附劑由介孔炭和無機(jī)堿組成，其中無機(jī)堿的質(zhì)量百分比為0.8% _5.0%，余量為介孔炭；稱取干燥的介孔炭粉末與配制好的無機(jī)堿乙醇溶液混合，攪拌至糊狀，浸漬后干燥即得到改性介孔炭吸附劑產(chǎn)品。此發(fā)明改性介孔炭吸附劑用于直餾柴油脫酸。
[0006]CN102091601A公開了一種用于分離飽和與不飽和脂肪酸甲酯的π絡(luò)合吸附劑的制備方法，將Fe2+和Fe 3+的鹽混合制成Fe鹽溶液，然后與殼聚糖制成磁性殼聚糖微球；再通過浸漬法制成磁性殼聚糖負(fù)載銀離子吸附劑，即η絡(luò)合吸附劑；該吸附劑吸附分離混合脂肪酸甲酯，可將混合脂肪酸甲酯產(chǎn)品碘值提高到160以上。此發(fā)明主要用于分離飽和與不飽和脂肪酸甲酯，不能用于油脂的脫酸工藝。
[0007]CN101700490A公開了一種油脂脫酸吸附劑及其制備方法，脫酸吸附劑由含有堿性化合物的油料作物種籽殼組成，其中堿性化合物按重量計(jì)為2-35% ;脫酸吸附劑經(jīng)活化、粉碎、吸附和干燥處理而成。此發(fā)明的油脂脫酸吸附劑具有制備工藝簡單，吸附效果好等特點(diǎn)，也可廣泛適用于不同種類的植物油，且同時(shí)適用低酸值和高酸值的植物油品。
[0008]CN101264885A公開了一種稻殼灰制取優(yōu)質(zhì)活性炭的生產(chǎn)方法，利用稻殼灰制取水玻璃后的堿溶濾渣采用氫氧化鉀進(jìn)行活化，經(jīng)洗滌、烘干制成活性炭。該發(fā)明的活性炭具有良好的吸附性能，除了吸附脂肪酸外，還可以大量吸附中性油脂等其他物質(zhì)。
[0009]CN101054245A公開了一種利用金屬螯合樹脂吸附劑分離回收水體中脂肪酸的方法，將脂肪酸類高鹽生產(chǎn)廢水經(jīng)過預(yù)處理后，通過裝填有金屬螯合吸附劑的吸附塔，使水體中的脂肪酸類有機(jī)物選擇性吸附在吸附劑上；再用氯化鈉水溶液作為脫附劑，再生吸附劑。該技術(shù)主要針對廢水中的脂肪酸類有機(jī)物，從功能、安全、成本各方面考慮，這種吸附劑是不能用于油脂的脫酸工藝。
[0010]上述發(fā)明所述的吸附劑或存在中性油損耗大、或存在不適用于食用油脫酸處理、或存在食用安全等問題，還有待于進(jìn)一步的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的在于提供一種適用于在常溫下脫酸，同時(shí)盡可能保留油脂中的微量活性成分，具有降低能耗、減少中性油損耗的一種纖維素基脂肪酸吸附劑及其制備方法。
[0012]本發(fā)明為解決上述問題采用的技術(shù)方案為:
[0013]—種纖維素基脂肪酸吸附劑，由纖維素、堿性化合物、半纖維素和木質(zhì)素組成，其中纖維素按重量計(jì)為75%?91%，堿性化合物按重量計(jì)為8%?20%，半纖維素和木質(zhì)素按重量計(jì)為1%?7% ;所述的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素來源于油料皮殼。
[0014]按上述方案，所述的堿性化合物為氫氧化鉀、氫氧化鈉或碳酸鈉中的一種。
[0015]上述纖維素基脂肪酸吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
[0016]I)挑選新鮮的油料皮殼，干燥、清理，粉碎至30目?200目得到皮殼顆粒；
[0017]2)將皮殼顆粒輸送入容器中，加入萃取溶液，常溫下浸泡處理，然后再進(jìn)行超聲波輔助回流處理，回流結(jié)束后進(jìn)行固液分離，真空蒸發(fā)脫除殘留溶劑，獲得脫脂皮殼；
[0018]3)將脫脂皮殼輸送入容器中，加入堿溶液，然后進(jìn)行微波加熱并攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后進(jìn)行固液分離并沖洗至中性，獲得皮殼粗纖維；
[0019]4)將皮殼粗纖維輸送入容器中，加入酸溶液，浸泡處理，然后進(jìn)行微波加熱并攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后進(jìn)行固液分離并沖洗至中性，獲得皮殼纖維素；
[0020]5)將皮殼纖維素輸送入容器中，加入脫色溶液，調(diào)節(jié)ph值到4?10，然后進(jìn)行加熱并攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后進(jìn)行固液分離并沖洗至中性，獲得脫色纖維素；
[0021]6)在紅外線照射下，脫色纖維素與堿性化合物進(jìn)行研磨反應(yīng)，然后密閉儲存，得到纖維素基脂肪酸吸附劑。
[0022]按上述方案，所述的油料皮殼為菜籽皮、茶籽殼、茶葉籽殼、葵花籽殼、核桃殼、紫蘇殼、花生殼、火麻籽殼、棉籽殼、大豆皮的任意一種。
[0023]按上述方案，步驟2)所述的萃取溶液為石油醚、無水乙醚、氯仿-甲醇溶液中的一種，固液體積比為1:3?1:10g/mL，浸泡時(shí)間為30min?90min，超聲波處理功率300W?1500W，回流時(shí)間為0.5h?2ho
[0024]按上述方案，步驟3)所述的堿溶液為2?8wt%濃度的氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液；料液重量比為1:8?1: 16，微波處理功率300W?1000W，加熱溫度80°C?100°C，反應(yīng)時(shí)間 0.5h-l.5ho
[0025]按上述方案，步驟4)所述的酸溶液為50?SOwt %濃度的硫酸溶液；料液重量比為1:6?1:12，浸泡時(shí)間為3h?4h，微波處理功率300W?1000W，加熱溫度80°C?100°C，反應(yīng)時(shí)間0.5h-2ho
[0026]按上述方案，步驟5)所述的脫色溶液為1.5?5wt%濃度的次氯酸鈉或者雙氧水溶液；料液重量比為1:6?1:12，pH值為4?10，加熱溫度70 V?100 °C，反應(yīng)時(shí)間
0.5h_L 5h0
[0027]按上述方案，步驟6)所述的紅外照射功率密度為0.5w/g?5w/g，脫色纖維素與堿性化合物的重量比為4:1?11:1，研磨時(shí)間5min_15min。
[0028]按上述方案，步驟6)由以下步驟代替:
[0029]在紅外線照射下，脫色纖維素與堿性化合物進(jìn)行快速剪切反應(yīng)，然后真空冷卻，再密閉儲存；所述的脫色纖維素與堿性化合物的重量比為4:1?11:1，轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/min?10000轉(zhuǎn)/min，剪切時(shí)間為23s?50s。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031](I)本發(fā)明以油料皮殼為原料，制成含有高纖維素成分的脂肪酸吸附劑，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的尚效綜合利用。
[0032](2)本發(fā)明的纖維素基脂肪酸吸附劑具有常溫下吸附效果好的特點(diǎn)，通過控制活化條件可以保證其吸附能力和效果。