光皮樹油精煉－脫酸工藝的研究

溫 曉，麻明友，吳顯明，陳 上，肖卓柄

（1.湖南省林產化工工程重點實驗室，湖南 張家界 427000；2.吉首大學 城鄉資源與規劃學院，湖南 張家界 427000；3.吉首大學 化學化工學院，湖南 吉首 416000；4.湘西自治州礦產與新材料技術創新服務中心，湖南 吉首 416000）

1 引言

光皮樹［1～4］為山茱萸科株木屬灌木或喬木，高5～18m，胸徑可達55cm，樹冠傘形。光皮樹采用嫁接苗栽植2～3年后可開花結果［5，6］，果實干重可達70g以上，干全果（含果皮）含油率33%～36%，出油率25%～30%，平均每株可產油15kg。光皮樹全果精煉油含不飽和脂肪酸77.68%，其中油酸為38.3%、亞油酸為38.85%，是一種理想的野生木本油料樹種［7～10］。目前光皮樹在我國江西、湖南、湖北等省已經廣泛的栽培種植。

多數光皮樹毛油的酸值較高，如果不盡快進行油脂精煉，酸值會升高很快。堿煉是傳統的脫酸工藝，但是極易生成皂角，油料損失過大；蒸汽脫酸，溫度過高，因其不飽和脂肪酸含量高而易氧化，嚴重影響食用油的質量［11］。針對傳統脫酸工藝的不足，人們開發了一系列新型的綠色脫酸法［12～14］，如溶劑脫酸，該方法工藝操作簡便，能耗低，適合多種高酸值油的脫酸處理。本文研究了光皮樹油精煉過程中脫酸工藝的最佳條件，為光皮樹油精煉的脫酸工藝提供實驗依據。

2 材料和方法

2.1 藥品和儀器

試劑選用乙醇（AR），乙醚（AR），氫氧化鉀標準溶液（0.1mol／L），酚酞指示劑，活性白土，硅藻土。儀器選用恒溫水浴鍋，萬分之一電子天平，真空干燥箱，離心機。酸值按GB／T5530－2005測定。

2.2 光皮樹油的精煉工藝

2.2.1 水化脫膠

將含雜質小于0.2%的過濾毛油，加熱油溫到80～85℃后，與3%～5%的90℃熱水一起連續進入進行充分混合，反應40～60min完成水化作用，離心機離心得到離心油和膠質。將脫膠后的油放入真空干燥箱干燥1h左右，操作溫度100～105℃，真空度98.0kPa左右。

2.2.2 脫酸

稱取一定量進過干燥的樣品光皮樹毛油加入一定比例的無水乙醇，混合搖勻，靜置分液。按照GB／T5530－2005對下層分離出來的脫酸油進行酸值測定，重復數次直至酸值符合條件。

2.2.3 脫色

按1∶1加入5%的活性白土和硅藻土，90℃攪拌30min。趁熱過濾得到脫色油。活性白土脫出殘余色素，同時也除去了一些雜質，改善外觀色澤。

3 結果與討論

3.1 溶劑脫酸單因素

采用L9（34）正交表設計優化，脫酸條件分別取液料比、萃取次數、萃取時間和萃取溫度4個因素，每個因素取3個水平，每個處理做一個平行，因素水平見表1。

表1 脫酸條件正交試驗數據

3.2 不同料液比對脫酸效果的影響

選取油與無水乙醇的液料比分別為1∶1、1∶2、1∶3（mL／g），在不同的萃取次數下進行實驗。

圖1 不同液料比對酸值的影響

由圖1可以看出，在相同的萃取次數下液料比越小萃取效果越好。在液料比為1∶2時，無水乙醇萃取4次酸值就降低1（KOH）／（mg／g）以下；液料比為1∶3時，萃取4次后酸值更低。但是液料比越大后續處理就越復雜，容易造成浪費，綜合經濟及操作性等多方面因素，液料比選在1∶2左右較為合適。

3.3 萃取次數對脫酸效果的影響

在料液比為1:2的條件下，選取4個萃取次數進行實驗，以檢測萃取次數對光皮樹油酸值的影響。

由圖2可以看出，光皮樹油的酸值隨著萃取次數的增加而相應減小。這可以看出萃取次數對油的酸值影響是比較大的。在萃取4次后，油的酸值就到達了1［（KOH）／（mg／g）］以下，因此，選在4次的萃取次數比較合適。

圖2 萃取次數對脫酸效果的影響

3.4 萃取時間對脫酸效果的影響

在圖3中很容易看出，在選擇的5個時間因素中，油的酸值變化很小，游離脂肪酸在兩相中很快就能達到平衡。以節約時間考慮，可選取10min為萃取時間。

3.5 萃取溫度對脫酸效果的影響

由圖4可知，萃取溫度對油的酸值的影響不大，在所選取的溫度下萃取后，檢測油的酸值變化并不大。因此，以節約能源考慮，可以選取常溫下萃取。

圖3 萃取時間對脫酸效果的影響

圖4 萃取溫度對脫酸效果的影響

3.6 溶劑脫酸正交實驗

用正交試驗對溶劑脫酸的工藝條件的優化見表2。方差分析見表3。

表2 溶劑脫酸正交試驗結果

表3 方差分析

從表2可以看出，在研究的4個因素中，液料比、萃取次數、萃取時間、萃取溫度的極差值R分別為0.75、8.79、0.24、0.23，即影響光皮樹油脫酸值的主次順序為萃取次數＞液料比＞萃取時間＞萃取溫度。其中萃取次數對光皮樹油脫酸的影響較其他3個影響因素相差很大，而萃取時間和溫度對光皮樹油脫酸的影響并不大。光皮樹油脫酸工藝的最佳條件是液料比為2.2（mL／g），萃取時間為5min，萃取溫度為30℃，萃取次數根據光皮樹油的原酸值增加次數達到要求的酸值。按照光皮樹油脫酸工藝的最佳條件進行重復驗證實驗光皮樹油在經過4次萃取酸值可降到0.68［（KOH）／（mg／g）］.符合標準要求。

4 結語

光皮樹油是良好的生物柴油原料，所制備生物柴油具有優良的理化性質［3］。實驗表明在光皮樹油脫酸工藝研究中，萃取次數對酸值的影響最大，相對來說液料比、萃取時間以及萃取溫度影響較小。因此，可以根據光皮樹油的原酸值通過增加萃取次數達到要求的酸值。

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