菜籽油皂脚中分离提取脂肪酸的酸化水解工艺研究

菜籽油皂脚中分离提取脂肪酸的酸化水解工艺研究

脂肪酸是重要的化工原料，广泛应用于橡胶、塑料、纺织、清洁、造纸、医药、食品等行业。菜籽油皂脚生产脂肪酸有3种方法：水解酸化法1材料和方法1.1试验材料1.1.1原材料菜籽油皂脚，由合肥丰大油脂厂提供。1.1.2主要设备Pope21.1.3主试剂浓硫酸、无水乙醇、酚酞、氢氧化钾、丙酮和十二烷基苯磺酸，均为分析纯。1.2新回收水处理1.3测试方法1.3.1硫酸和氧化酶称取50g皂脚，加入50mL水，混合均匀。将皂脚水溶液加入到带有回流冷凝管的三口烧瓶中，调节水浴锅至85℃时，在搅拌下缓慢加入5mL硫酸，酸化1.5h。得到的酸化油在分液漏斗中静置分层，除去下层水相，经多次热水洗涤脱酸至中性，离心、真空冷冻干燥后得到酸化油。1.3.2进料刮膜温度将200mL酸化油加入到分子蒸馏仪中，进料温度设为80℃。首先进行脱气处理，大约需25min左右，待真空度降为10Pa时，蒸馏温度升至180℃，打开进料开关，调好进料速率，设定刮膜转速为150r/min。轻组分脂肪酸在冷凝壁上聚集，靠重力作用逐渐从馏出物口流出，重组分中性油从残留液出口收集。脱酸后得到低酸值酸化油1.3.3粗脂肪酸的合成称取低酸值酸化油放入平底烧瓶中，用蒸馏水稀释浓硫酸后一起加入到带有回流冷凝管的平底烧瓶中，再加入十二烷基苯磺酸，在温度为150℃的磁力搅拌器上反应，一定时间后取下反应，放入分液漏斗中静置分层，收集下层甘油甜水，上层油相用热水洗涤至中性，然后通过离心和真空冷冻干燥，得到粗脂肪酸。1.4测量1.4.1酸价测量按GB/T5530-1998规定测定酸价。1.4.2肥皂价格测定按GB/T5534-1995规定测定皂化价。1.4.3计算的解锁率水解率=（AVSVAV2结果与分析2.1皂脚、脂肪酸钠的合成酸化是破坏皂脚乳化体系的一种有效方法，可实现油脂与杂质的相互分离。通过试验观察，当酸化时间较短时，皂脚不分层或分层不明显。随着时间的增长，皂脚分层清晰，中间层较少，酸化效果较好；温度过低不利于反应的进行；酸用量较少时不能使皂脚中的脂肪酸钠反应完全，仍存在乳化现象。故酸化试验的最佳工艺为：温度85℃，水用量50%，硫酸用量10%，酸化1.5h。2.2轻馏份（脂肪酸）的酸值利用高真空的分子蒸馏装置对酸化油进行蒸馏脱酸，取得了良好效果。对于酸值为118.64mgKOH/g样品的酸化油，脱酸后油脂酸值降至12.75mgKOH/g样品，同时，得到的轻馏份（脂肪酸）的酸值高达185.02mgKOH/g样品。利用该低酸价酸化油作为水解反应的原料。2.3分析了亲水条件对亲水率的影响2.3.1水用量对水解率的影响在原料用量为5g，温度为150℃，浓硫酸用量为4%，十二烷基苯磺酸用量为2%和水解时间5h的水解条件下，按照本文1.3.3中的水解操作方法，研究了水用量（V/W）对酸化油水解率的影响。水用量分别取为50%，75%，100%，125%，150%，175%和200%，水用量对酸化油水解率的影响见图1。由图1可知，随着水用量的增加，酸化油水解率逐渐增大。水解反应中，水是水解反应的反应物，水在高温时会离解为H2.3.2硫酸用量对水解率的影响在原料用量为5g，温度为150℃，水用量为100%，十二烷基苯磺酸用量为2%，水解时间为5h的水解条件下，按照本文1.3.3中的水解操作方法，研究了了硫酸用量对酸化油水解率的影响，硫酸用量（V/W）分别取为0%，2%，4%，6%，8%，10%，15%和20%。硫酸用量对酸化油水解率的影响见图2。由图2可知，当硫酸用量增加时，由于硫酸在水溶液中能释放出H2.3.3二烷基苯磺酸用量对水解率的影响在原料用量为5g，温度为150℃，水用量为100%，浓硫酸用量为4%，水解时间为5h的水解条件下，按照本文1.3.3中的水解操作方法，研究了十二烷基苯磺酸用量（催化剂）对酸化油水解率的影响，十二烷基苯磺酸用量（W/W）分别取为0%，0.6%，1.2%，1.6%，2.0%，2.4%，3.2%和4.0%，十二烷基苯磺酸用量对水解率的影响见图3。由图3可知，加催化剂和不加催化剂差别很大，这说明十二烷基苯磺酸具有催化酸化油水解的作用，其原理为：(1)十二烷基苯磺酸能在水溶液中释放出H2.3.4时间对水解率的影响在原料用量为5g，温度为150℃，水用量为100%，浓硫酸用量为4%，十二烷基苯磺酸用量为2%的水解条件下，按照本文1.3.3中的水解操作方法，研究了水解时间对酸化油水解率的影响，水解时间分别取为1,2,3,4,5,6和7h，水解时间对酸化油水解率的影响见图4。由图4可知，反应开始时水解速度较快，反应3h后，水解率增加速度减慢，趋于平缓。所以3h是水解率迅速变化的阈值。水解反应是可逆反应，随着反应的进行，体系中甘油和脂肪酸的含量不断增加，则逆反应速度加快，正反应速度减慢，最后正逆反应速度相等，达到反应平衡。由此可见，反应时间较以往工艺大大缩短，且水解效果较好。2.4正交试验结果在单因素试验基础上，选择水用量、催化剂用量、浓硫酸用量和反应时间4因素，设计了L表2结果表明，在所选择的试验范围内，对酸化油水解效果的影响因素按主次顺序排列为：水解时间>水用量>浓硫酸用量>十二烷基苯磺酸用量，通过对因素水平与考察指标之间关系的分析，最佳工艺条件为A同时对正交试验结果进行方差分析，见表3。表3结果表明，水解时间、水用量和硫酸用量对酸化油水解率的影响非常显著，十二烷基苯磺酸用量对酸化油水解率的影响不显著，最佳工艺条件为A3正交试验结果(1）提出了一种新型酸化水解工艺，研究了水用量、硫酸用量、催化剂用量和水解时间对水解率的影响。(2）通过正交试验