不同冷凍結(jié)晶溫度對工業(yè)脂肪酸指標(biāo)影響的研究

叢偉國 閆慧

摘 要：以大豆油、菜籽油為原料，經(jīng)過酸化水解精餾制得的工業(yè)脂肪酸，采用不同冷凍結(jié)晶溫度，分析工業(yè)脂肪酸相關(guān)指標(biāo)的變化。

關(guān)鍵詞：工業(yè)脂肪酸;冷凍水;冷凍結(jié)晶

中圖分類號：TE667 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0075-02

0 引言

工業(yè)脂肪酸是一種含有飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的混合物，是一種重要的工業(yè)原料和油脂化工的基礎(chǔ)原料，在日用化工、紡織、皮革、涂料、食品、化妝品等行業(yè)有著廣泛用途[1]。利用結(jié)晶的方法分離脂肪酸是一種純粹的物理過程，符合現(xiàn)代生活中關(guān)于環(huán)境和健康的要求脂肪酸。由于脂肪酸碳鏈長度不同、沸點(diǎn)不同，因此可以通過高真空減壓精餾的方法對脂肪酸進(jìn)行提純，得到高含量的單體酸，如辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十六酸和十八酸等[2]。但對于同樣碳鏈長度的脂肪酸如硬脂酸、油酸、亞油酸等，或者同分異構(gòu)體如硬脂酸和異構(gòu)硬脂酸、油酸與反式油酸等，他們沸點(diǎn)非常接近，難以通過精餾的方法實(shí)現(xiàn)分離。但兩者之間的凝固點(diǎn)差異卻較大，因此可以通過冷凍結(jié)晶的方法，實(shí)現(xiàn)分離。脂肪酸冷凍結(jié)晶分離技術(shù)原理就是通過降低脂肪酸的溫度而把混合脂肪酸中的凝固點(diǎn)高的脂肪酸結(jié)晶分離出來[3]。脂肪酸冷凍結(jié)晶采用冷凍結(jié)晶罐，把脂肪酸放入結(jié)晶罐內(nèi)，通過低溫冷凍水循環(huán)把脂肪酸中的熱量帶走，使脂肪酸中凝固點(diǎn)高的物質(zhì)結(jié)晶析出，再通過沉降或過濾的方式把晶體分離出來[4]，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

1 試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用工業(yè)脂肪酸來自生產(chǎn)車間;冷凍水為35%乙二醇水溶液為自己配制。

1.2試驗(yàn)裝置

本次實(shí)驗(yàn)采用螺桿制冷機(jī)一臺（型號：RCU120SC，制造廠家：廣州日立冷機(jī)有限公司），冷凍結(jié)晶罐一臺（容積：30m3，材質(zhì)：304，制造廠家：自制），冷凍水緩存罐一臺（容積：20m3，材質(zhì)：碳鋼，制造廠家：自制）冷凍水、冷卻水循環(huán)泵各一臺（流量：20m3/h，揚(yáng)程：25m，制造廠家：山東魯源泵業(yè)有限公司）。

1.3試驗(yàn)方法

（1）將大豆油、菜籽油作為基礎(chǔ)原料，經(jīng)過酸化水解精餾制得的工業(yè)脂肪酸脂投入結(jié)晶罐。（2）打開制冷機(jī)循環(huán)冷卻水和冷凍水閥門，啟動冷凍水循環(huán)水泵，確認(rèn)冷卻水和冷凍水循環(huán)正常后，啟動螺桿式制冷機(jī)，待冷凍水緩存罐中的冷凍水溫度達(dá)到-20℃。（3）緩慢打開結(jié)晶冷凍水的進(jìn)口和出口閥門，并啟動結(jié)晶罐的攪拌裝置，對結(jié)晶罐內(nèi)脂肪酸物料開始。緩慢降溫，隨著結(jié)晶罐內(nèi)溫度的不斷下降，脂肪酸中凝固點(diǎn)高的物質(zhì)開始結(jié)晶析出[5]，在達(dá)到設(shè)定的不同冷凍結(jié)晶溫度時，取樣過濾，對液體脂肪酸樣品進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的分析。

2 分析方法

2.1碘值

2.1.1碘值測定方法

稱取試樣0.2g左右（稱準(zhǔn)至0.0001g，根據(jù)碘價的高低，稱量可增減），置于250ml碘量瓶中，加入四氯化碳20ml，待試樣溶解后，用10ml移液管加入韋氏溶液25.0ml，充分搖勻后置于25℃左右的暗處保存30min，到達(dá)規(guī)定時間后，將碘量瓶從暗處取出，加入碘化鉀溶液（150g/L）20ml，再加入蒸餾水100ml，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1mol/L）滴定，邊搖邊滴定至溶液呈黃色接近消失，加淀粉指示劑溶液（10g/L）2ml繼續(xù)滴定，一邊滴定一邊用力搖動碘量瓶，直至藍(lán)色剛好消失即為終點(diǎn)。同時在相同條件下作空白試驗(yàn)。

2.1.2結(jié)果計算

脂肪酸的碘值（I·V）以克每百克（g/100g）表示，按式（1）計算：

式中：

B—空白試驗(yàn)所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為毫升（ml）;

S—試樣所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為毫升（ml）;

0.1269—碘原子的毫摩爾質(zhì)量，單位為克每毫摩爾（g/mmol）;

c—硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，單位為摩爾每升（mol/L）;

m—試樣的質(zhì)量，單位為克（g）。

以兩次平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值表示至小數(shù)點(diǎn)后一位作為測定結(jié)果。

2.2凝固點(diǎn)

2.2.1凝固點(diǎn)測定方法

融化約30g試樣，使其溫度至少應(yīng)高于凝固點(diǎn)10℃。置于凝固管中至刻度，插入溫度計和攪拌器，使溫度計的水銀球在刻度下約45mm處。置冷凝管于有軟木塞的廣口瓶中，如圖1，保持水浴溫度在30℃左右，用套在溫度計上的攪拌器以上下約40mm的幅度均勻攪拌（約80次/min～100次/min），并注意觀察溫度。當(dāng)溫度停止下降達(dá)30s時，立即停止攪拌，并仔細(xì)觀察溫度驟然上升。

2.2.2結(jié)果表示

上升之最高溫度，即為該試樣的凝固點(diǎn)。

2.3脂肪酸組份檢測方法

用玻璃棒取5滴試樣于10ml容量瓶中，加入34ml～4ml甲醇，再加入6滴硫酸，在70℃的水浴中10min。然后加入3ml水，3ml乙醚，在70℃水中15min，取上層油層打入氣相色譜儀進(jìn)行色譜分析。

3 結(jié)果與討論

3.1不同冷凍結(jié)晶溫度對工業(yè)脂肪酸碘值的影響

在結(jié)晶過程中，當(dāng)冷凍結(jié)晶溫度達(dá)到5℃，0℃，-5℃，-10℃，-20℃時，分別取樣過濾，液體樣品測定凝固點(diǎn)，結(jié)果如表1所示，隨著冷凍結(jié)晶溫度不斷降低，固液分離后，工業(yè)脂肪酸的碘值隨之升高。

3.2不同冷凍結(jié)晶溫度對工業(yè)脂肪酸凝固點(diǎn)的影響

在結(jié)晶過程中，當(dāng)冷凍結(jié)晶溫度達(dá)到5℃，0℃，-5℃，-10℃，-20℃時，分別取樣過濾，液體樣品測定凝固點(diǎn)，結(jié)果如圖1所示，隨著冷凍結(jié)晶溫度不斷降低，固液分離后，工業(yè)脂肪酸的凝固隨之下降。

3.3不同冷凍結(jié)晶溫度對工業(yè)脂肪酸組分的影響

在結(jié)晶過程中，當(dāng)冷凍結(jié)晶溫度達(dá)到5℃，0℃，-5℃，-10℃，-20℃時，分別取樣過濾，取液體樣品測定組份，結(jié)果如表2所示，隨著冷凍結(jié)晶溫度不斷降低，棕櫚酸和硬脂酸組份在脂肪酸中的含量均有較大比例下降，油酸和亞油酸組份的含量有所提高，麻酸和亞麻酸的含量變化不明顯。

4結(jié)論

我們通過控制不同冷凍結(jié)晶溫度對工業(yè)脂肪酸相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)的分析，為冷凍結(jié)晶脂肪酸技術(shù)的在工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用與推廣，提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 于艷艷，郭瑩，陳克云.工業(yè)脂肪酸結(jié)晶分離方法概況[J].科技信息，2010（28）：516-517.

[2] 王永福.脂肪酸分離技術(shù)的研究進(jìn)展[J].日用化學(xué)工業(yè)，2002，32（3）：85-95.

[3] 侯雯雯，劉世川，楊東元，等.冷凍溶劑結(jié)晶法分離純化混合脂肪酸中的亞油酸[J].中國油脂，2011，36（10）：54-55.

[4] 呂微，蔣劍春，徐俊明.植物油脂多不飽和脂肪酸的分離與富集研究[J].食品工業(yè)科技，2011，32（10）：281-284.

[5] 雍梁敏，王麗蓉，劉石生.冷凍結(jié)晶法分離橡膠籽油中多不飽和脂肪酸的研究[J].食品工業(yè)，2014，35（7）：189-192.