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豆油碱性白土脱酸工艺及动力学研究

作　者: 霍英霞
导　师: 韦藤幼
学　校: 广西大学
专　业: 化学工艺
关键词: 碱性白土吸附脱酸动力学豆油酸值
分类号: TQ028.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

大豆油中游离脂肪酸的存在会影响油品的风味、食用安全性和储藏稳定性,而传统脱酸法有其局限性,新型脱酸方法大都处于实验室研究阶段。吸附法脱酸具有操作简便、能耗低、低污染等优点,是目前研究的热点。本课题组经过多年的研究,以价廉易得的膨润土为原料,制得一种固体碱吸附剂—碱性白土。该吸附剂具有吸附容量大,脱酸效果好等优点,但存在固液分离难的问题,而且未见其与传统碱炼脱酸的工艺比较及动力学研究。本文正是基于上述不足所做的工作。综合考虑脱酸效果与过滤性能,得出大豆油(AV=2.02)脱酸的最佳工艺条件为：碱性白土的碱含量为33.3%,含水量为11%,添加量为3%；温度宜采用程序升温,即常温吸附100min,升温到75℃下保温10min,趁热过滤。碱性白土脱酸与活性白土脱色工艺耦合,可以简化工艺流程,降低能耗,耦合顺序为：先加3%碱性白土常温吸附90min,再加2%干活性白土,升温到75℃保温反应10min,趁热过滤。实验室模拟传统间歇碱炼脱酸与碱性白土吸附脱酸,得出两种方法都能满足脱酸的基本要求,但吸附脱酸与碱炼脱酸相比优势明显,每批油处理耗时缩短10h,酸值达到要求的精炼油收率提高3.3%,每精炼一吨大豆毛油收益可提高285元。测定不同工艺条件下,大豆油的酸值AV与吸附时间t的动力学关系,通过数据拟合得出：碱性白土吸附豆油中游离脂肪酸的过程动力学符合拟二级动力学方程。碱性白土对脂肪酸的吸附既有化学吸附又有物理吸附,过程的活化能Ea为70.7kJ·mol-1。碱性白土的水含量影响油土的亲和性,水含量越大,吸附速率越快。通过电镜扫描(SEM)及有机烧失量测定可知,碱性白土的结构不够紧密,反应过激时颗粒易破裂,使土的保油量增加,故碱性白土水含量不宜超过13%、吸附温度应控制在30-50℃、大豆油初始酸值不大于4mgKOH·g-1、搅拌速率为150rpm。水分子的存在降低了碱性白土与油脂之间的接触角,提高两者之间的亲和性,对吸附有利；碱性白土表面的-OH与油酸分子主要发生化学吸附,但随着反应的进行,油酸分子的长碳链覆盖在碱土表面形成一层有机相,油酸分子穿过该层受扩散影响,属于物理吸附,故吸附过程既有化学吸附又有物理吸附；碱性白土与油酸之间较强的化学作用力会削弱或消除吸附剂微粒之间的作用力(范德华力和库仑力),使吸附剂颗粒发生溶胀或破裂,从而导致保油率增加,油土分离难度增大。故吸附速度及吸附量必须控制在一个合理的范围内。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
符号说明  11-13
第一章绪论  13-29
  1.1 传统脱酸方法  14-15
  1.2 新型脱酸方法  15-21
    1.2.1 溶剂萃取脱酸法  15
    1.2.2 超临界萃取脱酸法  15-16
    1.2.3 再酯化脱酸法  16
    1.2.4 膜技术脱酸法  16-17
    1.2.5 分子蒸馏脱酸法  17
    1.2.6 液晶态脱酸法  17-18
    1.2.7 生物脱酸法  18-19
    1.2.8 吸附脱酸法  19-20
    1.2.9 小结  20-21
  1.3 膨润土在油脂精炼中的应用  21-25
    1.3.1 膨润土简介  21-22
    1.3.2 油脂脱色用活性白土  22-23
    1.3.3 油脂脱胶用改性活性白土  23-24
    1.3.4 油脂脱酸用改性活性白土  24-25
  1.4 油脂吸附脱酸动力学研究进展  25-26
  1.5 研究意义与目的  26-27
  1.6 研究的主要内容  27-28
  1.7 课题的创新点  28-29
第二章碱性白土油脂脱酸工艺研究  29-47
  2.1 试验材料  29-30
    2.1.1 实验原料  29
    2.1.2 实验试剂  29
    2.1.3 实验仪器  29-30
  2.2 试验方法  30-33
    2.2.1 碱性白土的制备  30
    2.2.2 碱性白土油品脱酸工艺实验  30-32
    2.2.3 间歇碱炼脱酸与固体碱脱酸对比实验  32-33
  2.3 分析方法  33-34
    2.3.1 大豆油酸值的测定  33
    2.3.2 碱性白土含水量的测定  33
    2.3.3 油脂精炼得率的测定  33-34
    2.3.4 SEM照片的获取  34
  2.4 结果与讨论  34-45
    2.4.1 改性剂对碱性白土脱酸及过滤性能的影响  34-35
    2.4.2 吸附温度对碱性白土脱酸及过滤性能的影响  35-36
    2.4.3 碱性白土的含水量对碱性白土脱酸及过滤性能的影响  36-39
    2.4.4 碱性白土的添加量对碱性白土脱酸及过滤性能的影响  39-40
    2.4.5 碱性白土脱酸与活性白土脱色工艺耦合  40-41
    2.4.6 碱性白土脱酸与碱炼脱酸工艺比较  41-45
  2.5 本章小结  45-47
第三章碱性白土脱酸动力学研究及机理探讨  47-65
  3.1 试验材料  47
    3.1.1 实验原料  47
    3.1.2 实验试剂  47
    3.1.3 实验仪器  47
  3.2 实验方法  47-49
    3.2.1 碱性白土的制备  47-48
    3.2.2 碱性白土水含量的控制  48
    3.2.3 碱性白土吸附豆油中油酸的动力学实验  48
    3.2.4 碱性白土水含量对其形貌变化影响实验  48-49
  3.3 分析方法  49-50
    3.3.1 大豆油酸值的测定  49
    3.3.2 碱性白土含水量的测定  49
    3.3.3 碱性白土堆密度的测定  49
    3.3.4 碱性白土与油脂接触角的测定  49-50
    3.3.5 碱性白土保油率的测定  50
    3.3.6 红外光谱的测定  50
    3.3.7 有机烧失量的测定  50
    3.3.8 SEM照片的获取  50
  3.4 吸附动力学模型  50-52
  3.5 结果与讨论  52-62
    3.5.1 不同含水量碱性白土的吸附动力学  52-56
    3.5.2 不同吸附温度下碱性白土的吸附动力学  56-58
    3.5.3 不同初始酸含量下碱性白土的吸附动力学  58-61
    3.5.4 不同搅拌速率下碱性白土的吸附动力学  61-62
  3.6 碱性白土吸附脱酸机理探讨  62-63
  3.7 本章小结  63-65
第四章总结与展望  65-67
  4.1 总结  65-66
  4.2 展望  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  73

豆油碱性白土脱酸工艺及动力学研究

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