活性炭國(guó)家專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　食用油中的游離脂肪酸是通過(guò)油炸過(guò)程中發(fā)生的水解過(guò)程形成的。油炸時(shí)由于甘油三酸酯的水解而產(chǎn)生甘油三酸酯的水解繼而形成游離脂肪酸，甘油二酸酯，甘油單酸酯和甘油，如酸值所示。食用油中高含量的酸表明質(zhì)量差。在這種情況下，重復(fù)使用食用油會(huì)增加酸值，并且有害。此外，用過(guò)的食用油當(dāng)做廢物處理時(shí)會(huì)造成環(huán)境問(wèn)題。這項(xiàng)研究了使用多種材料成的活性炭來(lái)減少食用油的游離脂肪酸值。

　　吸附是通過(guò)吸收作用將可溶物質(zhì)匯集在化合物上的過(guò)程，在吸收作用之間形成物理化學(xué)鍵。碳基化合物是疏水性和非極性生物吸附劑。實(shí)例之一是活性炭，已知它是系統(tǒng)中較好的吸附劑。這是由于吸附劑具有寬闊的表面和高吸附力。來(lái)自動(dòng)植物，廢物和含碳礦物質(zhì)的原材料可以轉(zhuǎn)化為活性炭，例如骨頭，軟木，果殼，玉米芯，椰子殼和殼，鋸末和煤。液相用的活性炭通常是粉狀形式，具有較低的比重和較高的木質(zhì)素含量，例如農(nóng)業(yè)廢料。本次使用多種原料制成的活性炭吸附劑來(lái)減少食用油的游離脂肪酸值。進(jìn)行了粒徑，浸沒(méi)時(shí)間和吸附劑來(lái)源的變化以找到合適的配方。

　　實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法與材料的準(zhǔn)備

　　活性炭的制備

　　清洗幾種原材料，并在200°C加熱120分鐘。然后將形成的碳用0.1 N KMnO4活化24小時(shí)。然后用清水洗滌活性炭并在115℃下干燥1小時(shí)。之后，將其用150、180或225μm濾網(wǎng)過(guò)濾。

　　食用油的制備

　　將用于測(cè)試的植物食用油用于炸魚(yú)3次，用鐵濾網(wǎng)過(guò)濾，然后放入密閉罐中。

　　活性炭的吸附過(guò)程

　　將活性炭(10克)浸入150克食用油中。將其靜置一會(huì)兒，然后再與磁力攪拌器混合1x24小時(shí)，2x24小時(shí)或3x24小時(shí)。然后將油用濾紙過(guò)濾并進(jìn)行分析。

　　游離脂肪酸測(cè)定

　　在油炸過(guò)程之前，在食用油中進(jìn)行了游離脂肪酸計(jì)數(shù)(FFA)，以調(diào)查所用食用油的基本FFA數(shù)。為此，在錐形瓶中稱(chēng)量28.2±0.2 g樣品，并在50 mL中性醇中加入2 mL酚酞(PP)指示劑。用0.1 N NaOH滴定直至出現(xiàn)粉紅色并穩(wěn)定30秒，再用特定的方程來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

　　測(cè)試結(jié)果

　　未使用的食用油符合FFA標(biāo)準(zhǔn)。本研究中使用的油在出廠(chǎng)前經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制評(píng)估。因此，該油符合FFA標(biāo)準(zhǔn)。油炸過(guò)程會(huì)導(dǎo)致溫度升高，并使油的雙鍵斷裂，進(jìn)而增加FFA的數(shù)量。已證明三次煎魚(yú)可增加FFA值。油炸會(huì)產(chǎn)生降解反應(yīng)。儲(chǔ)存過(guò)程中也會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)。油中不飽和脂肪酸受到侵蝕而導(dǎo)致的氧化反應(yīng)將形成過(guò)氧化物。此外，這會(huì)產(chǎn)生游離脂肪酸，醛和酮，從而引起油的難聞氣味，即臭味。

　　低油品質(zhì)量的指標(biāo)包括FFA值，顏色變化，皂化值和粘度。并非所有品牌的油都具有相同的FFA值。使用不同品牌的食用油進(jìn)行的研究表明，所用油的FFA值非常高(0.79%)。這表明該研究中使用的油不正確且不符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，食用油的選擇對(duì)于確保用戶(hù)的安全和健康非常重要。

　　在使用三種不同的活性炭吸附劑后，進(jìn)行了FFA的測(cè)定。選擇這些來(lái)源是基于材料中木質(zhì)素和纖維素含量高。將廢物再利用為更有用的物品也強(qiáng)調(diào)了做出選擇的原因。根據(jù)FFA測(cè)量，結(jié)果如下所示。椰殼制成的活性炭吸附劑可以很快的降低食用油的FFA值，如下圖1所示。

　　圖1：椰殼活性炭FFA數(shù)與粒徑和浸沒(méi)時(shí)間的關(guān)系。

　　活性炭浸入進(jìn)行1、2或3天。從圖中可以看出，浸泡1天的FFA值在0.4-0.5%的范圍內(nèi)。浸泡兩天的FFA范圍不同(0.3-0.4%)。此外，浸泡3天的油中FFA很低，為0.2-0.3%。根據(jù)這項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)活性炭可降低食用油的FFA。重要的是要強(qiáng)調(diào)指出，使用農(nóng)業(yè)廢料制成活性炭來(lái)處理水性廢水(主要作為替代性吸附材料)可能是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兛梢匀コ龔U水中的惰性污染物，并且可以很大程度地減少因不適當(dāng)處理這些廢水而造成的環(huán)境影響。

　　圖2：果殼活性炭FFA數(shù)與粒徑和浸入時(shí)間的關(guān)系。

　　果殼被認(rèn)為有助于降低食用油的FFA(圖2)。在浸沒(méi)1天的條件下，發(fā)現(xiàn)FFA值較高。確定的低值是浸入3天。浸泡一天會(huì)導(dǎo)致FFA值降低至0.48-0.49%。浸泡兩天，F(xiàn)FA得分在0.31-0.36%之間。此外，浸泡3天能降低FFA(0.28-0.31%)。

　　活性炭是該吸附系統(tǒng)中合適的吸附劑。原因是由于材料的表面積大和吸附力高。吸附是緊密的內(nèi)聚緊密介導(dǎo)的在被吸附物和吸附劑表面之間的累積過(guò)程。每次交互之后都會(huì)進(jìn)行多個(gè)交互，具體取決于每個(gè)組件的結(jié)構(gòu)。根據(jù)先前的研究，具有不同孔徑的椰殼活性炭可產(chǎn)生較低的FFA，而小孔徑的則可獲得很好的效果。

　　活性炭吸附劑與被吸附物源之間的接觸時(shí)間可確保更多材料被吸附。當(dāng)將活性炭添加到液體中時(shí)，需要時(shí)間來(lái)達(dá)到平衡。這取決于所使用的碳量。使用更多的活性炭意味著將需要更少的時(shí)間。混合過(guò)程也會(huì)影響接觸時(shí)間。進(jìn)行混合以使活性炭有機(jī)會(huì)接觸被吸附物。高粘度物質(zhì)將需要更長(zhǎng)的接觸時(shí)間。

　　可以得出結(jié)論，使用活性炭長(zhǎng)時(shí)間的浸泡和小的顆粒尺寸效果比較好。另外，浸漬時(shí)間，粒度和活性炭吸附劑類(lèi)型對(duì)減少食用油的游離脂肪酸數(shù)量有影響。

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