光皮树油精炼－脱酸工艺的研究

温 晓，麻明友，吴显明，陈 上，肖卓柄

（1.湖南省林产化工工程重点实验室，湖南 张家界 427000；2.吉首大学 城乡资源与规划学院，湖南 张家界 427000；3.吉首大学 化学化工学院，湖南 吉首 416000；4.湘西自治州矿产与新材料技术创新服务中心，湖南 吉首 416000）

1 引言

光皮树［1～4］为山茱萸科株木属灌木或乔木，高5～18m，胸径可达55cm，树冠伞形。光皮树采用嫁接苗栽植2～3年后可开花结果［5，6］，果实干重可达70g以上，干全果（含果皮）含油率33%～36%，出油率25%～30%，平均每株可产油15kg。光皮树全果精炼油含不饱和脂肪酸77.68%，其中油酸为38.3%、亚油酸为38.85%，是一种理想的野生木本油料树种［7～10］。目前光皮树在我国江西、湖南、湖北等省已经广泛的栽培种植。

多数光皮树毛油的酸值较高，如果不尽快进行油脂精炼，酸值会升高很快。碱炼是传统的脱酸工艺，但是极易生成皂角，油料损失过大；蒸汽脱酸，温度过高，因其不饱和脂肪酸含量高而易氧化，严重影响食用油的质量［11］。针对传统脱酸工艺的不足，人们开发了一系列新型的绿色脱酸法［12～14］，如溶剂脱酸，该方法工艺操作简便，能耗低，适合多种高酸值油的脱酸处理。本文研究了光皮树油精炼过程中脱酸工艺的最佳条件，为光皮树油精炼的脱酸工艺提供实验依据。

2 材料和方法

2.1 药品和仪器

试剂选用乙醇（AR），乙醚（AR），氢氧化钾标准溶液（0.1mol／L），酚酞指示剂，活性白土，硅藻土。仪器选用恒温水浴锅，万分之一电子天平，真空干燥箱，离心机。酸值按GB／T5530－2005测定。

2.2 光皮树油的精炼工艺

2.2.1 水化脱胶

将含杂质小于0.2%的过滤毛油，加热油温到80～85℃后，与3%～5%的90℃热水一起连续进入进行充分混合，反应40～60min完成水化作用，离心机离心得到离心油和胶质。将脱胶后的油放入真空干燥箱干燥1h左右，操作温度100～105℃，真空度98.0kPa左右。

2.2.2 脱酸

称取一定量进过干燥的样品光皮树毛油加入一定比例的无水乙醇，混合摇匀，静置分液。按照GB／T5530－2005对下层分离出来的脱酸油进行酸值测定，重复数次直至酸值符合条件。

2.2.3 脱色

按1∶1加入5%的活性白土和硅藻土，90℃搅拌30min。趁热过滤得到脱色油。活性白土脱出残余色素，同时也除去了一些杂质，改善外观色泽。

3 结果与讨论

3.1 溶剂脱酸单因素

采用L9（34）正交表设计优化，脱酸条件分别取液料比、萃取次数、萃取时间和萃取温度4个因素，每个因素取3个水平，每个处理做一个平行，因素水平见表1。

表1 脱酸条件正交试验数据

3.2 不同料液比对脱酸效果的影响

选取油与无水乙醇的液料比分别为1∶1、1∶2、1∶3（mL／g），在不同的萃取次数下进行实验。

图1 不同液料比对酸值的影响

由图1可以看出，在相同的萃取次数下液料比越小萃取效果越好。在液料比为1∶2时，无水乙醇萃取4次酸值就降低1（KOH）／（mg／g）以下；液料比为1∶3时，萃取4次后酸值更低。但是液料比越大后续处理就越复杂，容易造成浪费，综合经济及操作性等多方面因素，液料比选在1∶2左右较为合适。

3.3 萃取次数对脱酸效果的影响

在料液比为1:2的条件下，选取4个萃取次数进行实验，以检测萃取次数对光皮树油酸值的影响。

由图2可以看出，光皮树油的酸值随着萃取次数的增加而相应减小。这可以看出萃取次数对油的酸值影响是比较大的。在萃取4次后，油的酸值就到达了1［（KOH）／（mg／g）］以下，因此，选在4次的萃取次数比较合适。

图2 萃取次数对脱酸效果的影响

3.4 萃取时间对脱酸效果的影响

在图3中很容易看出，在选择的5个时间因素中，油的酸值变化很小，游离脂肪酸在两相中很快就能达到平衡。以节约时间考虑，可选取10min为萃取时间。

3.5 萃取温度对脱酸效果的影响

由图4可知，萃取温度对油的酸值的影响不大，在所选取的温度下萃取后，检测油的酸值变化并不大。因此，以节约能源考虑，可以选取常温下萃取。

图3 萃取时间对脱酸效果的影响

图4 萃取温度对脱酸效果的影响

3.6 溶剂脱酸正交实验

用正交试验对溶剂脱酸的工艺条件的优化见表2。方差分析见表3。

表2 溶剂脱酸正交试验结果

表3 方差分析

从表2可以看出，在研究的4个因素中，液料比、萃取次数、萃取时间、萃取温度的极差值R分别为0.75、8.79、0.24、0.23，即影响光皮树油脱酸值的主次顺序为萃取次数＞液料比＞萃取时间＞萃取温度。其中萃取次数对光皮树油脱酸的影响较其他3个影响因素相差很大，而萃取时间和温度对光皮树油脱酸的影响并不大。光皮树油脱酸工艺的最佳条件是液料比为2.2（mL／g），萃取时间为5min，萃取温度为30℃，萃取次数根据光皮树油的原酸值增加次数达到要求的酸值。按照光皮树油脱酸工艺的最佳条件进行重复验证实验光皮树油在经过4次萃取酸值可降到0.68［（KOH）／（mg／g）］.符合标准要求。

4 结语

光皮树油是良好的生物柴油原料，所制备生物柴油具有优良的理化性质［3］。实验表明在光皮树油脱酸工艺研究中，萃取次数对酸值的影响最大，相对来说液料比、萃取时间以及萃取温度影响较小。因此，可以根据光皮树油的原酸值通过增加萃取次数达到要求的酸值。

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