降低甜水皂化當(dāng)量的工藝技術(shù)研究

郭 霞，王文德

（1．贊宇科技集團股份有限公司，浙江 杭州 310030；2.杭州油脂化工有限公司，浙江 杭州 311228）

甘油是重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于涂料、樹脂、醫(yī)藥、化妝品、食品飲料、炸藥、玻璃紙、煙草、牙膏、單甘脂、橡膠、紡織、照明、皮革等行業(yè)。甘油是油脂化工的副產(chǎn)物，在油脂工業(yè)中回收甘油，提高甘油收率和品質(zhì)，具有極大的經(jīng)濟意義。

甜水是油脂水解的副產(chǎn)物，是制備甘油的重要來源之一，含有甘油、油脂、低分子量脂肪酸及其鹽、碳?xì)浠衔?、氨基酸、蛋白質(zhì)和色素等有機雜質(zhì)和少量機械雜質(zhì)；如去除不凈，在濃縮時易形成大量泡沫，且殘留的脂肪酸會進(jìn)入精甘油中，并產(chǎn)生微量的甘油脂肪酸酯，從而使甘油的皂化當(dāng)量超標(biāo)。皂化當(dāng)量是衡量甘油品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，因此提高甜水的凈化效果，降低甜水的皂化當(dāng)量，對甘油成品的質(zhì)量有著關(guān)鍵性的影響。

目前，甜水的凈化方法主要有石灰乳法、三氯化鐵法、偏鋁酸鈉法和氫氧化鋇法[1-4]等。石灰乳法操作簡單，成本低廉，但是形成的鈣皂極易造成換熱器結(jié)垢；三氯化鐵法對原料甜水要求不高，但是處理效果不易控制，影響生產(chǎn)效率；偏鋁酸鈉法成本低，產(chǎn)生的沉淀少，但是有氯化鈉的生成，使得蒸餾裝置必須有排鹽排渣的設(shè)備；氫氧化鋇法所得甜水質(zhì)量好，但是操作成本高。以上各種方法，都需要加入大量額外的試劑，增加生產(chǎn)成本，本文希望在不添加試劑的基礎(chǔ)上，通過研究靜置溫度、pH值、氣浮[5]等因素對甜水皂化當(dāng)量的影響，得到最佳的處理條件，指導(dǎo)工業(yè)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高原料的利用率，本方法具有綠色經(jīng)濟環(huán)保的特點。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

甜水樣品：來自本公司油脂水解工段。

1.2 甜水皂化當(dāng)量測定

皂化當(dāng)量按GB/T 13216-2008標(biāo)準(zhǔn)測定[6]。

1.3 實驗方法

對于靜置法處理甜水，實驗的基本過程是，稱取一定量的甜水原液，置于一定溫度的恒溫水浴中，考察pH值、保溫溫度等因素對甜水中皂化當(dāng)量的影響；對于氣浮法，是將甜水裝入反應(yīng)柱中，從底部通入空氣產(chǎn)生氣泡，鼓泡一定時間，撈出上層固體物，檢測下層甜水的皂化當(dāng)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度影響

溫度是影響相平衡的一個重要因素，因此考察溫度對甜水凈化效果的影響。實驗過程選取三個不同皂化當(dāng)量的樣品，將初始pH值統(tǒng)一調(diào)節(jié)至3.9，分別置于50℃，60℃，70℃環(huán)境中。其中在放置7天后，將50℃的樣品升溫至80℃，將60℃的樣品升溫至90℃，實驗結(jié)果如圖1所示（橫坐標(biāo)為天數(shù)，縱坐標(biāo)為甜水皂化當(dāng)量）。

由圖1可見，當(dāng)溫度由50℃變?yōu)?0℃時，皂化當(dāng)量繼續(xù)下降，且比整個過程都處于70℃時下降的多；溫度從60℃變?yōu)?0℃時，皂化當(dāng)量先上升后趨于平緩。分析其原因，可能是由于溫度升高，油水兩相的分離速度加快，甜水中皂化當(dāng)量降低，但是同時隨著溫度的升高，酯類或酸在水中溶解度也會增加，導(dǎo)致甜水中皂化當(dāng)量又上升。

圖1 溫度對甜水皂化當(dāng)量的影響

2.2 pH值的影響

在溫度為80℃，靜置時間為7天，研究了不同pH值對甜水皂化當(dāng)量的影響，結(jié)果如圖2所示（橫坐標(biāo)為pH值，縱坐標(biāo)為皂化當(dāng)量下降相對值）。由圖2可見，pH值越小，同樣條件下，甜水的皂化當(dāng)量降低得越多。

2.3 氣浮處理對甜水皂化當(dāng)量的影響

為了進(jìn)一步降低甜水中的皂化當(dāng)量，采用氣浮法處理甜水?？疾炝斯呐輹r間和空氣流量對甜水中皂化當(dāng)量的影響，結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖2 pH值對甜水皂化當(dāng)量的影響

由圖3和圖4可見，在相同空氣流量情況下，隨著鼓泡時間的增加，甜水的皂化當(dāng)量降低；隨著空氣流量的增加，甜水的皂化當(dāng)量降低。這是由于空氣流量增大，形成的微小氣泡多，增加了與油脂的接觸，隨著時間的增加，更多的油脂從甜水中分離出來，因此甜水皂化當(dāng)量降低。

圖3 鼓泡時間對甜水皂化量的影響（空氣流量為35 L/min）

圖4 空氣流量對甜水中皂化當(dāng)量的影響（鼓泡時間為45 min）

3 結(jié)論

采用靜置法和氣浮法對甜水進(jìn)行處理，可以有效地降低甜水中的皂化當(dāng)量。

（1）采用靜置法處理甜水，最佳的條件為溫度80℃，pH為2.3左右；

（2）相比較靜置法，氣浮法可以將甜水中的皂化當(dāng)量降低至更低值；

（3）在工業(yè)上，可以兩者相結(jié)合。前期用靜置法進(jìn)行初步處理，后期用氣浮法進(jìn)一步處理。

本文所研究的方法成本低、效率高，在工業(yè)生產(chǎn)中具有較大的應(yīng)用推廣價值。