油脂精炼用活性白土改性材料的制备机理及应用研究

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近些年,食品安全类问题频出,引起了国家的高度重视。国家出台了一系列法规、标准来规范厂商的行为,并加大监管力度,来确保老百姓的饮食安全。植物油是我们日常生活不可缺少的必需品,但是毛油含有很多杂质,如胶质、尘埃、游离脂肪酸、色素、黏质物等,这些杂质将对人体健康造成危害,同时影响储藏性能,还给油脂深加工带来困难,必须将其除去。传统精炼过程中,最重要的是脱胶、脱色和脱酸工序,其中只有活性白土吸附脱色工序简单、易操作,且不需要油水分离等优点。本文考虑将脱胶、脱酸的活性成分磷酸(或柠檬酸)和氢氧化钙,负载到活性白土的氢活性中心上,制出具有胶质和酸质脱除能力的新材料——脱胶白土和碱性白土,将它们用于油脂精炼中,必将有很大的优势。   本文考察了两种新材料的制备工艺及其分别用于精炼过程的工艺,优化出最佳工艺条件。并突破性地将脱色、脱酸、脱胶三步耦合,得到油脂干法精炼工艺,此过程可将油中杂质依次、一步除去。此外,还初步探讨了碱性白土的制备过程机理、负载稳定性、溶解度及其在油脂脱酸中的化学吸附性能,并对材料进行DTA、XRD、SEM结构表征分析。这些工作将为碱性白土更加深入的研究和应用提供参考。   工艺实验表明:采用半干法制出了脱胶白土,采用湿法制出了碱性白土,它们都是以活性白土为载体的。配合活性白土用于耦合工艺,过程中三种材料对杂质的脱除作用是相互促进、相互拉动的,且不会发生干扰。相比于单独的脱色、脱胶、脱酸工艺,耦合工艺对杂质的脱除效果明显较好。耦合工艺具体操作为:菜籽毛油加热到75℃,加入2%活性白土,持续搅拌10min后,加入2%脱胶白土,继续搅拌10min后,加入3%碱性白土,最后持续搅拌约100min,离心可得去除杂质的油脂。经测定,油脂的脱色率>90%、磷含量<5ppm、酸值<0.2mgKOH·g-1,均达到了国家食用油一级标准。该工艺与传统法相比,精炼质量高、过程简单、易操作、大大节约了时间(2h)及成本;克服了传统法耗时(约2d)、步骤繁琐、精炼成本高、有废水污染等缺陷。耦合精炼工艺将具有广阔的市场。   机理实验表明:随着氢氧化钙加入量的增大,负载过程逐步分层进行,分别为单层负载、双层负载、多层负载;每个阶段的负载量为1.5~1.7mmol/g,负载的层数越多,结构越不稳定;各个阶段的吸附曲线过渡突变明显,负载过程中,白土表面的Bonsted酸和Lewis酸中心均参与吸附;同时,温度控制着产品性能的好坏,温度越高,负载稳定性越高,应在75℃以上制备;75℃制备的碱性白土,其溶解度随温度升高而降低,而25℃则相反。在碱性白土吸附油中游离脂肪酸时,每个阶段的氢氧化钙均参与反应,但每个氢氧化钙只有一个氢氧根参与反应。   碱性白土表征说明:在450℃以下,土的骨架结构稳定,晶型完整,保留了活性白土的衍射峰,结构未破坏,过程属于负载;SEM图中可以清晰地看到有小孔和层状结构,负载均匀、牢固,不存在团聚现象。
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