活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　食用油中的游离脂肪酸是通过油炸过程中发生的水解过程形成的。油炸时由于甘油三酸酯的水解而产生甘油三酸酯的水解继而形成游离脂肪酸，甘油二酸酯，甘油单酸酯和甘油，如酸值所示。食用油中高含量的酸表明质量差。在这种情况下，重复使用食用油会增加酸值，并且有害。此外，用过的食用油当做废物处理时会造成环境问题。这项研究了使用多种材料成的活性炭来减少食用油的游离脂肪酸值。

　　吸附是通过吸收作用将可溶物质汇集在化合物上的过程，在吸收作用之间形成物理化学键。碳基化合物是疏水性和非极性生物吸附剂。实例之一是活性炭，已知它是系统中较好的吸附剂。这是由于吸附剂具有宽阔的表面和高吸附力。来自动植物，废物和含碳矿物质的原材料可以转化为活性炭，例如骨头，软木，果壳，玉米芯，椰子壳和壳，锯末和煤。液相用的活性炭通常是粉状形式，具有较低的比重和较高的木质素含量，例如农业废料。本次使用多种原料制成的活性炭吸附剂来减少食用油的游离脂肪酸值。进行了粒径，浸没时间和吸附剂来源的变化以找到合适的配方。

　　实验测试方法与材料的准备

　　活性炭的制备

　　清洗几种原材料，并在200°C加热120分钟。然后将形成的碳用0.1 N KMnO4活化24小时。然后用清水洗涤活性炭并在115℃下干燥1小时。之后，将其用150、180或225μm滤网过滤。

　　食用油的制备

　　将用于测试的植物食用油用于炸鱼3次，用铁滤网过滤，然后放入密闭罐中。

　　活性炭的吸附过程

　　将活性炭(10克)浸入150克食用油中。将其静置一会儿，然后再与磁力搅拌器混合1x24小时，2x24小时或3x24小时。然后将油用滤纸过滤并进行分析。

　　游离脂肪酸测定

　　在油炸过程之前，在食用油中进行了游离脂肪酸计数(FFA)，以调查所用食用油的基本FFA数。为此，在锥形瓶中称量28.2±0.2 g样品，并在50 mL中性醇中加入2 mL酚酞(PP)指示剂。用0.1 N NaOH滴定直至出现粉红色并稳定30秒，再用特定的方程来进行测量。

　　测试结果

　　未使用的食用油符合FFA标准。本研究中使用的油在出厂前经过质量控制评估。因此，该油符合FFA标准。油炸过程会导致温度升高，并使油的双键断裂，进而增加FFA的数量。已证明三次煎鱼可增加FFA值。油炸会产生降解反应。储存过程中也会发生氧化反应。油中不饱和脂肪酸受到侵蚀而导致的氧化反应将形成过氧化物。此外，这会产生游离脂肪酸，醛和酮，从而引起油的难闻气味，即臭味。

　　低油品质量的指标包括FFA值，颜色变化，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进行的研究表明，所用油的FFA值非常高(0.79%)。这表明该研究中使用的油不正确且不符合标准。因此，食用油的选择对于确保用户的安全和健康非常重要。

　　在使用三种不同的活性炭吸附剂后，进行了FFA的测定。选择这些来源是基于材料中木质素和纤维素含量高。将废物再利用为更有用的物品也强调了做出选择的原因。根据FFA测量，结果如下所示。椰壳制成的活性炭吸附剂可以很快的降低食用油的FFA值，如下图1所示。

　　图1：椰壳活性炭FFA数与粒径和浸没时间的关系。

　　活性炭浸入进行1、2或3天。从图中可以看出，浸泡1天的FFA值在0.4-0.5%的范围内。浸泡两天的FFA范围不同(0.3-0.4%)。此外，浸泡3天的油中FFA很低，为0.2-0.3%。根据这项研究，发现活性炭可降低食用油的FFA。重要的是要强调指出，使用农业废料制成活性炭来处理水性废水(主要作为替代性吸附材料)可能是一个优势，因为它们可以去除废水中的惰性污染物，并且可以很大程度地减少因不适当处理这些废水而造成的环境影响。

　　图2：果壳活性炭FFA数与粒径和浸入时间的关系。

　　果壳被认为有助于降低食用油的FFA(图2)。在浸没1天的条件下，发现FFA值较高。确定的低值是浸入3天。浸泡一天会导致FFA值降低至0.48-0.49%。浸泡两天，FFA得分在0.31-0.36%之间。此外，浸泡3天能降低FFA(0.28-0.31%)。

　　活性炭是该吸附系统中合适的吸附剂。原因是由于材料的表面积大和吸附力高。吸附是紧密的内聚紧密介导的在被吸附物和吸附剂表面之间的累积过程。每次交互之后都会进行多个交互，具体取决于每个组件的结构。根据先前的研究，具有不同孔径的椰壳活性炭可产生较低的FFA，而小孔径的则可获得很好的效果。

　　活性炭吸附剂与被吸附物源之间的接触时间可确保更多材料被吸附。当将活性炭添加到液体中时，需要时间来达到平衡。这取决于所使用的碳量。使用更多的活性炭意味着将需要更少的时间。混合过程也会影响接触时间。进行混合以使活性炭有机会接触被吸附物。高粘度物质将需要更长的接触时间。

　　可以得出结论，使用活性炭长时间的浸泡和小的颗粒尺寸效果比较好。另外，浸渍时间，粒度和活性炭吸附剂类型对减少食用油的游离脂肪酸数量有影响。

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