張曉斌 劉秀麗

（1.國家脂肪酸技術研究推廣中心，安徽 宿州 234023；2.安徽省天創(chuàng)生物科技有限公司，安徽 宿州 234000）

餐飲泔水中含有豐富的動植物油脂，在有些城市，一些分散的泔水油煉制點用簡單的方法將其提煉后作為生產低檔肥皂或一些小型傳統(tǒng)油酸廠的原料[1]，但由于低檔肥皂產品附加值低，傳統(tǒng)油酸工藝粗放，能耗大，成本高，二次污染重，經濟效益難以發(fā)揮[2]。

餐飲業(yè)所排放的廢水具有BOD和COD值高、含油量高、水質水量變化較大、排放量相對較少的特點[3]。目前，餐飲廢水常采用混凝以及生物等方法處理[4-5]，但都存在處理價格高、處理效果不好、出水水質不穩(wěn)定等問題[6]。綜上所述，城市餐飲業(yè)泔水的處理問題已經迫在眉睫[7]。

泔水油含豐富的動植物油脂，一些飯店、賓館集油池（隔油池）泔水含油高達30％以上，是用來生產油酸、甘油、硬脂酸等脂肪酸系列產品的很好原料。

1 泔水油水解生產甘油、硬脂酸酸工藝流程

圖1為泔水油水解生產甘油、硬脂酸酸工藝流程圖，該工藝同時副產甘油。其中水解工段至關重要，關系到混合酸及甘油的質量、成本以及對二次污染的控制。為此，對餐飲泔水的水解工藝進行較詳細的研究。

圖1 泔水油水解生產甘油、硬脂酸酸工藝流程圖

2 泔水油的水解實驗研究

2.1 實驗儀器、材料

高壓反應釜：khl型，安徽應用技術研究所[8]。

泔水油：泔水經過分離后所得油脂，含中性油及脂肪酸86％，其中酸價為26 mgKOH/g，皂化價為195 mgKOH/g。

濃硫酸（98％），食鹽（分析純）。

2.2 實驗方法

2.2.1 酸解除雜

加入油重30％的水，開啟攪拌，加熱至86℃左右時，緩慢滴加濃硫酸，至pH值2.5。加酸量分別是油重的1.1％，1.3％，2.0％，2.8％，3.5％，攪拌35 min左右。反應完畢后靜置分層，時間為1.5 h左右，用分液漏斗分出各層液體。

2.2.2 洗滌

在加酸量為2.0％的前提下，用油重15％，25％，35％，45％，55％的水分別洗滌油層，水溫同油溫。至pH值大于6.5為止，每次水洗后靜置分層的時間為25min左右。

2.2.3 水催化反應

加入一定量的水后，開啟攪拌并加熱，在壓力為0.15 MPa時卸壓排汽，以排除空氣。后繼續(xù)加熱，至壓力為3.4 MPa左右開始保壓，保壓時間為4.5 h。反應結束后降溫，取出物料，靜置分層后排除下部中水，即得粗脂肪酸產品。要求水解后的酸價≥195 mgKOH/g。

2.3 影響因素分析

2.3.1 酸解除雜的影響因素

2.3.1.1 原料品質的影響

泔水油的品質對水解效果有加大的影響，雜質分離要干凈。油中雜質越少，處理就越容易；反之則越難，會影響實驗效果。

2.3.1.2 加酸量的影響

在前處理中酸析是最重要的，因為原料中含有很多雜質必須除盡，因此加酸量的控制很重要，一要除盡，二要盡量少用酸，降低成本。由表1數(shù)據(jù)可以看出，酸量過低達不到酸化效果，加酸量在2.0％時酸化效果最好。

表1 加水量、加酸量及水洗次數(shù)對得率的影響

2.3.1.3 加水量的影響

泔水油中必須加入一定量的水，以便于油雜的分離。但加水多，所用的硫酸就多，反之就少。從另一方面說，加水多，雜質去除率高，反之就少。用15％，25％，35％，45％，55％的加水量，通過表1數(shù)據(jù)可以看出，在加酸量為2.0％的前提下，加入35％的水量，其得率最高，達到99.5％，其中含油量是指脫除水分后中性油及脂肪酸的含量。

3 水解

3.1 加水量

水解反應是可逆反應，水與另一化合物反應，該化合物分解為兩部分，因而得到兩種或兩種以上新的化合物的反應過程。有機物的水解，主要生產醇和酚。水解反應是中和或酯化反應的逆反應。加水量多有利于水解反應進行，但加水量過多會使成本增加，甘油含量降低，不利于回收，也不可避免地會造成二次污染。就不同加水量與酸價、甘油含量作一比較，結果見表2。

表2 加水量與酸價、甘油含量實驗數(shù)據(jù)

3.2 壓力

在酸性水溶液中脂肪會水解成甘油和脂肪酸，水解反應主要是溶于油脂中的水與油脂的反應，因為水中油脂溶解度與在脂肪中溶解水導致的水解相比微不足道。同時壓力與溫度呈正相關關系，壓力越大，溫度越高。而高壓可以使高于沸點下的水保持液態(tài)，有利于物料在液態(tài)下充分反應，將反應壓力設定為3.5 MPa左右。這里以加水量為30％時用1.2 MPa，1.7 MPa，2.7 MPa，3.5 MPa，4.5 MPa 的反應壓力作了酸價和甘油含量的比較，見表3。

表3 壓力與酸價、甘油含量的實驗數(shù)據(jù)

3.3 水解影響因素分析

由表2可以看出，當水量逐漸增加，酸價逐步上升，甘油含量具有由低到高再降低的過程，當加水量為35％時，酸價為195 mgKOH/g，甘油含量最高達到10.6％。

由表3可以看出，隨著壓力的升高，酸價逐漸上升，甘油含量也逐步上升，但上升到7.7％以后，停止上升，所以壓力參數(shù)控制在3.5 MPa為好。

4 蒸餾

試驗裝置如下。

過濾裝置：2 000 mL，用于催化劑與液體分離；

蒸餾裝置：1 000 mL蒸餾瓶，用于硬脂酸和焦油的分離。

在180℃連續(xù)蒸餾，冷卻、過濾可得到硬脂酸產品。

5 結論

直接用水作催化劑，原料處理成本低，產品增值高；新型高溫高壓水解釜的使用，不需配備投資較大的高溫高壓鍋爐，油脂水解采用無觸媒高溫高壓水解技術，縮短了反應時間，水解度高，中水濃度高，減少了化工藥品消耗與污染；脂肪酸直接氫化生產硬脂酸，可節(jié)省堿煉等前處理工序，降低了噸脂肪酸加氫催化劑耗量和單位碘價消耗氫氣量。根據(jù)大量的實驗，最佳的工藝條件是：加酸量在2.0％，洗水量為35％，水解壓力在3.5 MPa；水解加水量為35％時達到最佳工藝效果。

[1]R W 約翰遜，E弗里茲.工業(yè)脂肪酸及其應用[M].陸用海，胡征宇，譯.北京：中國輕工業(yè)出版社，1992.

[2] 王福海，陳溥.硬脂酸及脂肪酸衍生物生產工藝[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1993.

[3] 張秀娟，蘇永渤，張郁明.餐飲廢水處理方法[J].工業(yè)用水與廢水，1999，30(4)：23-25.

[4] 于金蓮，高運川.餐飲廢水的混凝處理研究[J].上海師范大學學報(自然科學版)，1998，27(3)：76-80.

[5] 范立梅.餐飲廢水生物處理實驗[J].環(huán)境污染與防治.2000，22(2)：18-20.

[6] 何毅，陳英文.膜-好氧組合工藝處理餐飲廢水的研究[J].南京工業(yè)大學學報，2002，24(1)：90-93.

[7] 羅寧，陳淑玲.餐飲業(yè)泔水油處理的新方法[J].北京交通大學學報，2003，27(4)：106-108.

[8] 劉勇.脂肪酸加氫反應釜：中國，實用新型專利95223148.4[P].