活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　食用油中的游離脂肪酸是通過油炸過程中發生的水解過程形成的。油炸時由于甘油三酸酯的水解而產生甘油三酸酯的水解繼而形成游離脂肪酸，甘油二酸酯，甘油單酸酯和甘油，如酸值所示。食用油中高含量的酸表明質量差。在這種情況下，重復使用食用油會增加酸值，并且有害。此外，用過的食用油當做廢物處理時會造成環境問題。這項研究了使用多種材料成的活性炭來減少食用油的游離脂肪酸值。

　　吸附是通過吸收作用將可溶物質匯集在化合物上的過程，在吸收作用之間形成物理化學鍵。碳基化合物是疏水性和非極性生物吸附劑。實例之一是活性炭，已知它是系統中較好的吸附劑。這是由于吸附劑具有寬闊的表面和高吸附力。來自動植物，廢物和含碳礦物質的原材料可以轉化為活性炭，例如骨頭，軟木，果殼，玉米芯，椰子殼和殼，鋸末和煤。液相用的活性炭通常是粉狀形式，具有較低的比重和較高的木質素含量，例如農業廢料。本次使用多種原料制成的活性炭吸附劑來減少食用油的游離脂肪酸值。進行了粒徑，浸沒時間和吸附劑來源的變化以找到合適的配方。

　　實驗測試方法與材料的準備

　　活性炭的制備

　　清洗幾種原材料，并在200°C加熱120分鐘。然后將形成的碳用0.1 N KMnO4活化24小時。然后用清水洗滌活性炭并在115℃下干燥1小時。之后，將其用150、180或225μm濾網過濾。

　　食用油的制備

　　將用于測試的植物食用油用于炸魚3次，用鐵濾網過濾，然后放入密閉罐中。

　　活性炭的吸附過程

　　將活性炭(10克)浸入150克食用油中。將其靜置一會兒，然后再與磁力攪拌器混合1x24小時，2x24小時或3x24小時。然后將油用濾紙過濾并進行分析。

　　游離脂肪酸測定

　　在油炸過程之前，在食用油中進行了游離脂肪酸計數(FFA)，以調查所用食用油的基本FFA數。為此，在錐形瓶中稱量28.2±0.2 g樣品，并在50 mL中性醇中加入2 mL酚酞(PP)指示劑。用0.1 N NaOH滴定直至出現粉紅色并穩定30秒，再用特定的方程來進行測量。

　　測試結果

　　未使用的食用油符合FFA標準。本研究中使用的油在出廠前經過質量控制評估。因此，該油符合FFA標準。油炸過程會導致溫度升高，并使油的雙鍵斷裂，進而增加FFA的數量。已證明三次煎魚可增加FFA值。油炸會產生降解反應。儲存過程中也會發生氧化反應。油中不飽和脂肪酸受到侵蝕而導致的氧化反應將形成過氧化物。此外，這會產生游離脂肪酸，醛和酮，從而引起油的難聞氣味，即臭味。

　　低油品質量的指標包括FFA值，顏色變化，皂化值和粘度。并非所有品牌的油都具有相同的FFA值。使用不同品牌的食用油進行的研究表明，所用油的FFA值非常高(0.79%)。這表明該研究中使用的油不正確且不符合標準。因此，食用油的選擇對于確保用戶的安全和健康非常重要。

　　在使用三種不同的活性炭吸附劑后，進行了FFA的測定。選擇這些來源是基于材料中木質素和纖維素含量高。將廢物再利用為更有用的物品也強調了做出選擇的原因。根據FFA測量，結果如下所示。椰殼制成的活性炭吸附劑可以很快的降低食用油的FFA值，如下圖1所示。

　　圖1：椰殼活性炭FFA數與粒徑和浸沒時間的關系。

　　活性炭浸入進行1、2或3天。從圖中可以看出，浸泡1天的FFA值在0.4-0.5%的范圍內。浸泡兩天的FFA范圍不同(0.3-0.4%)。此外，浸泡3天的油中FFA很低，為0.2-0.3%。根據這項研究，發現活性炭可降低食用油的FFA。重要的是要強調指出，使用農業廢料制成活性炭來處理水性廢水(主要作為替代性吸附材料)可能是一個優勢，因為它們可以去除廢水中的惰性污染物，并且可以很大程度地減少因不適當處理這些廢水而造成的環境影響。

　　圖2：果殼活性炭FFA數與粒徑和浸入時間的關系。

　　果殼被認為有助于降低食用油的FFA(圖2)。在浸沒1天的條件下，發現FFA值較高。確定的低值是浸入3天。浸泡一天會導致FFA值降低至0.48-0.49%。浸泡兩天，FFA得分在0.31-0.36%之間。此外，浸泡3天能降低FFA(0.28-0.31%)。

　　活性炭是該吸附系統中合適的吸附劑。原因是由于材料的表面積大和吸附力高。吸附是緊密的內聚緊密介導的在被吸附物和吸附劑表面之間的累積過程。每次交互之后都會進行多個交互，具體取決于每個組件的結構。根據先前的研究，具有不同孔徑的椰殼活性炭可產生較低的FFA，而小孔徑的則可獲得很好的效果。

　　活性炭吸附劑與被吸附物源之間的接觸時間可確保更多材料被吸附。當將活性炭添加到液體中時，需要時間來達到平衡。這取決于所使用的碳量。使用更多的活性炭意味著將需要更少的時間。混合過程也會影響接觸時間。進行混合以使活性炭有機會接觸被吸附物。高粘度物質將需要更長的接觸時間。

　　可以得出結論，使用活性炭長時間的浸泡和小的顆粒尺寸效果比較好。另外，浸漬時間，粒度和活性炭吸附劑類型對減少食用油的游離脂肪酸數量有影響。

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