吳立濤 馬 婷
(寧夏工商職業技術學院化工工程系,寧夏 銀川 75500002211)
當前,大眾創業、萬眾創新已上升為國家戰略,在職業院校開展創新創業教育就顯得尤為重要,在教學過程中開展與生活相關變廢為寶的創新實驗,正是提升職業院校創新創業教育的具體體現,既培養了學生的創新思維和實踐能力,又為學生樹立了低碳環保的健康生活理念。利用廚房廢油制作環保手工皂就是這樣一個兼具創造性與節能環保理念于一體的探究型實驗。日常生活中,很多家庭炸魚、炸薯條、炸油條及抽油煙機中產生的廢油成為主婦們食之有毒、棄之感覺浪費的“雞肋”。油炸后剩下的油脂其酸敗速度會大大加快,而酸敗的油脂會產生很多的有害物質,食用輕則會引起腹瀉,嚴重的可引起肝臟疾病,另外油炸后剩在油里的殘留物經過反復加熱就會生成像雜環胺、苯并芘等致癌物質,對人體有很大的危害。在生活中,這些廚房廢油到底該如何處理,成為一個社會難題。為了進一步加強高職生的環保理念,結合精細化工工藝課程相關理論,通過到學校食堂收集廚房廢油,對廢油制作成環保手工皂的實驗進行創新設計,并將實驗方法在社區進行推廣,將手工皂產品在網絡上銷售,培養了學生創新創業能力,收到了良好的社會效應。
環保手工皂其原物料采用學校食堂收集廚房的廢油,解決了廚房廢油難處理的困惑,制成手工皂的過程中可以加入一些天然物質(比如橘皮或玫瑰)的提取物,制成的環保手工皂使用后不殘留于人體,對人體無負擔。因為手工皂與化學清潔劑不同,在與水接觸后易被細菌分解,不會造成環境污染,也不會對海洋生物造成威脅。
西北地區主要食用脂肪酸甘油酯含量較高的亞麻籽油,廚房廢油大多含有亞麻籽油成分,皂化反應后得到大量甘油。甘油是保養品與化妝品里所不能缺少的保濕成分。廚房廢油制作的手工皂中含有高達20%左右的天然甘油,保濕效果超凡,且對肌膚十分溫和。環保手工皂不但具有良好的潔膚能力,而且不會破壞肌膚的角質層,因為其中所含的甘油能在清潔污垢的同時,會在皮膚上形成一層保護膜,達到保護肌膚的效果。
環保手工香皂是一種“天然潔膚活性劑”,與其他合成表面活性劑相比不會給環境帶來污染,并且不會引起皮膚敏感發紅。如果在制皂的過程中再添加其他一些營養物質或者香精香料,如蜂蜜、牛乳、干燥花草、其樂趣是不可言喻的。看著自己將廚房廢油變成一塊塊形狀各異的手工皂,那種驚喜與快樂不言而喻。通過對不同功效,針對不同膚質,探究不同配方、成分,制作特定功效的環保手工皂,在追求其功效與需求的過程中,既培養了學生節能環保理念,又培養了學生發現問題,解決問題的創新能力。
皂化法是將油脂與堿直接進行皂化反應而制取手工皂,可用以下化學反應式表示:

將廚房廢油再添加少量棕櫚油與氫氧化鈉進行皂化反應,得到高級脂肪酸或混合脂肪酸的堿性鹽類,它的化學通式可表示為:RCOONa,R代表長碳鏈烷基,并生產甘油。其具有良好的洗滌、去污、清潔、潤膚等作用[2]。
由于實驗采用的主要原料為廚房廢油,除了含脂肪酸甘油酯外,還含有不少在油脂中呈懸浮或沉淀狀態的沙泥、食物殘渣等不溶性的固體雜質,以及在油脂中呈溶解或乳化狀態的游離脂肪酸、磷脂、色素、蛋白質等雜質。為了達到制皂的要求,必須對油脂進行預處理,包括脫膠、脫色處理兩個過程。
3.1.1 脫膠
脫膠是指去除油脂中磷酯、蛋白質以及其他膠質和黏液質。膠質的存在降低了油脂的使用價值和穩定性,導致手工皂產品質量下降。為達到脫膠目的,實驗采用磷酸處理油脂,膠質被磷酸凝聚,同時油中重金屬還能與磷酸形成磷酸鹽沉淀。廚房廢油先經過過濾除去泥沙、纖維素等不溶性雜質,在水浴加熱到40~50℃,送入混合器與磷酸混合后,再送入反應器使膠質進行凝聚。含有凝聚物的油脂與熱水混合,使凝聚物等膠體雜質吸水呈小膠粒存在,然后用離心機將油脂和凝聚物分離。油相送入真空干燥器進行脫水-脫氣處理,除去水分和空氣后即為脫膠油脂[3]。
3.1.2 脫色、除味
廚房廢油會夾帶色素或烹飪殘留物產生色素,因此需進行脫色處理。本實驗采用物理吸附法對廚房廢油進行脫色處理,使用的是活性白土等吸附劑褪去廢油中的色素,活性白土的主要成分是SiO2和Al2O3。脫色操作時先將廚房廢油加熱到95~105℃,與定量的活性白土混合,使其脫色。然后將吸附后的白土與油脂混合物進行壓濾,使二者分離,即得脫色廢油。脫色過程中不但可以去除廚房廢油的顏色,并可以去除部分不良嗅味。
3.2.1 熱法制皂
(1)加入制取肥皂的原料。利用天平、量筒,配取15ml 40%的氫氧化鈉溶液、20ml 95%的酒精溶液、10ml的廢油及4ml棕櫚油,依次加入到燒杯中。(加酒精只是為了讓油易溶于氫氧化鈉溶液中,使反應更完全)
(2)皂化。將盛有原料的燒杯放在三腳架上加熱,待溶液沸騰后改用小火加熱,使之微微沸騰,不斷攪拌,不要使溶液溢出。觀察液面,當表面出現一層薄膜時停止加入。此時,得到的是硬脂酸鈉,其余還有剩余的堿、鹽水以及生成的甘油等物質。(由于脂肪酸鈉密度比溶液密度小,出現漂浮物,表明脂肪酸鈉已經生成。)
(3)鹽析。將皂化好的溶液倒入100ml飽和食鹽水中,使硬脂酸鈉在鹽溶液中分離出來,形成肥皂絮狀物皂膠。由于肥皂比食鹽水的密度小,所以漂浮在溶液上面,下層是生成甘油和過量的堿以及食鹽水等。從中可回收甘油、食鹽和堿。
(4)定型、曬干。將皂膠放在模具中定型,晾干后即成肥皂。(當然可以加一些香料、色素等物質提高其品質)
3.2.2 冷法制皂
(1)加入制取肥皂的原料。利用天平、量筒,配取20ml 30%的氫氧化鈉溶液與5ml 95%的酒精溶液放入同一燒杯中,另量取32ml廢油和8ml棕櫚油,加入另一燒杯中。
(2)皂化。將裝廢油的燒杯放在水浴槽中水浴加熱,溫度控制在45~50℃。用溫度計測一下兩個燒杯中溶液的溫度,在45~50℃之間時,將NaOH溶液倒入水浴的廢油燒杯中,用玻璃棒不停攪拌,時間持續30~45min。
(3)定型、固化
隨著攪拌不斷進行,皂化反應會使混合液變稠,加入香料及色素后,將黏稠的皂膠倒入準備好的模具[5]。 將模具放入恒溫箱中保溫,24~48h后將成型的皂塊倒出模具。放在常溫通風的條件保存20~30d,其中的氫氧化鈉繼續和油脂反應,或與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈉,堿性逐漸降低。手工皂的pH值降低到8以下方可正常使用,避免堿性損傷皮膚。
廚房費油制作的環保手工皂可以根據原廢油種類與添加新油脂類型的不同,加入不同配比量的設計,以及添加蜂蜜、牛乳等其他營養物質的方法,設計出不同功能的手工皂系列。如加入巧克力成分,可以起到活化面部血管和營養肌膚的作用。如果在廢油中添加些動物油脂,可以制作出皂體較硬的洗衣皂。
為了使廚房手工環保皂更加美觀,可以在制備過程中添加一些天然的染色物質,如胡蘿卜素,綠茶素、橘皮提取物等天然染色劑。從而賦予環保手工皂多彩繽紛的顏色變化,柔和的色彩豐富了手工皂的可視效果,增加了其產品的品質和推廣價值[4]。
雖然廚房廢油制作手工皂原料預處理過程中有脫色除味的步驟,但是手工制作的肥皂依然會有些許淡淡的油脂氣味。為了讓其具有優雅的香氣,可以在反應后期,依據個人喜好添加自己喜歡的天然精油或者自己提取的天然香料,從而使手工皂在使用過程中散發出優雅怡人的氣味。
反應完成的黏稠皂液具有很強的可塑性,可以依據個人喜好,選擇不同形狀的模具,將皂液倒進不同形狀的模具熟化后,皂體最終就會呈現出不同的形狀,從而滿足不同人群的個性化需求。
利用廚房費油制作環保手工皂,既解決了廚房廢油難處理的困惑,又變廢為寶制作成色彩繽紛、香味優雅、外形美觀、功能齊全的手工皂。在教學過程中開展與生活相關變廢為寶的創新實驗,正是提升職業院校創新創業教育的具體體現,既培養了學生的創新思維和實踐能力,又為學生樹立了低碳環保的健康生活理念。
[1]譚大志,冉媛媛,周立靜.手工肥皂的實驗設計[J].實驗室科學,2010(3):66-68.
[2]詹玲瑾,劉嘉蕙.樂在手工皂[M].臺灣:培根文化出版社,2003.
[3]汪多仁.現代日用品化工產品[M].北京:冶金工業出版社,2000.
[4]魏雪萍.時尚DIY個性香皂篇[M].廣州:廣州出版社,2006.
[5]王慎敏.日用化學品[M].北京:化學工業出版社,2005.