肖 云,陳其國
(武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物工程學(xué)院,湖北 武漢 430074)
廢棄食用油脂是餐廚廢棄物的一種餐廚廢棄物又稱餐廚垃圾,包括餐飲單位、集體食堂、居民家庭等產(chǎn)生的廚余垃圾、剩菜剩飯(俗稱泔水)、過期食品及廢棄食用油脂等[1]。據(jù)統(tǒng)計,我國每年消耗油脂約2200萬t,其中約330萬t成為廢棄油脂[2]。廢棄食用油脂已成為一種環(huán)境污染物,并沖擊食品安全。廢棄食用油脂的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面[3]:(1)污染水體與大氣;(2)廢棄食用油脂被加工成劣質(zhì)食用油,進入食用油系統(tǒng),沖擊食品安全。
本研究以餐廚廢棄食用油脂為原料,生產(chǎn)出洗滌用品(洗衣液、洗手液、廚衛(wèi)清洗劑)的小樣,并對生產(chǎn)工藝進行了研究。
廢棄食用油脂(武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生食堂);無水乙醇、NaOH、HCl、Na2CO3、十二烷基磺酸鈉、偏硅酸鈉、Na2SO4、檸檬酸鈉、檸檬酸、4A沸石、KOH、尿素均為分析純;直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)、脂肪醇聚氧乙烯(9)醚(AEO-9)、壬基酚聚氧乙烯(10)醚(TX-10、OP-10)、椰子油脂肪酸二乙醇胺(1∶2)(6501)、香精、色素、防腐劑。
PL403電子分析天平(上海梅特勒有限公司);D-5M低速離心機(湖南湘儀有限公司);PHS-25型精密數(shù)顯pH計(上海梅特勒有限公司);HHS-11-2型雙孔水浴鍋(常州國華有限公司)。
1.2.1 工藝流程
廢棄信用油脂→過濾除雜→皂化→調(diào)配→調(diào)節(jié)pH值→加色素→加香精→檢測→灌裝
1.2.2 廢棄食用油脂的純化 在常溫下,將廢棄食用油脂到入置有4層紗布的布氏漏斗中,真空抽濾,雜質(zhì)留在布氏漏斗中,純化后的食用油脂進入抽濾瓶中。
1.2.3 液體皂基的制備
(1)皂化反應(yīng) 將裝有200mL純化后廢棄食用油脂的1000mL燒杯放入水浴鍋中,在轉(zhuǎn)速為300r·min-1條件下反應(yīng),反應(yīng)條件(水量為300mL)見表1,研究皂化反應(yīng)最佳工藝條件。
表1 皂化反應(yīng)影響因素表Tab.1 Factor level table of saponification reaction
(2)液體皂基的制備 在皂化反應(yīng)結(jié)束后,按序號分別加入無水乙醇,1#190mL、2#200mL、3#210mL觀察液體澄清度,確定工藝中無水乙醇的用量。
1.2.4 洗衣液的工藝優(yōu)化 按表2所示配方設(shè)計洗衣液,香精0.1%,色素0.1%,余量為水,pH值為9.0~10.0。在80-85℃下攪拌均勻。
表2 洗衣液配方Tab.2 The formulations of liquid detergent
1.2.5 洗手液的工藝優(yōu)化 按表3所示配方設(shè)計洗手液,香精0.1%,色素0.1%,余量為水,pH值8.0~10.0。在80~85℃下攪拌均勻。
表3 洗手液配方Tab.3 The formulations of hand sanitizer
1.2.6 洗潔精的工藝優(yōu)化 按表4所示配方設(shè)計洗潔精,香精0.1%,色素0.1%,余量為水,pH值8.0~10.0。在80~85℃下攪拌均勻。
表4 洗潔精配方Tab.4 The formulations of detergent
1.2.7 測定方法 皂化率的測定采用賈睿[4]的酸堿滴定法進行。
洗衣液按GB/T 1224-2007《衣料用液體洗滌劑》標準[5]執(zhí)行。
洗手液按GB 2654-2004《洗手液》標準[6]執(zhí)行。
洗潔精按GB 9985-2000《手洗餐具用洗滌劑》標準[7]執(zhí)行。
采用酸堿滴定法對表1所示的各種組合進行皂化率的測定,測定結(jié)果見表5。
表5 皂化率測定表Tab.5 The resultof saponification rate
在所確定水平范圍內(nèi),各因素對皂化率影響程度,即各因素主次關(guān)系分別為:NaOH用量>反應(yīng)溫度>反應(yīng)時間。綜合極差分析和方差分析結(jié)果,最后確定皂化反應(yīng)適宜條件為:NaOH用量為90g,反應(yīng)溫度為80℃,反應(yīng)時間為30min,純水200mL。
在適宜皂化反應(yīng)條件下生成的皂基加入不同量的無水乙醇后,其結(jié)果見表6。
表6 無水乙醇用量對澄清度的影響Tab.6 The affection of anhydrous ethanol to clarity
從表6可以看出,當(dāng)無水乙醇達到200mL時,液體成透明狀態(tài),靜止后不分層,達到了液體透明皂基的要求。綜合上述結(jié)果,可以得出液體皂基的生產(chǎn)工藝為:在 80℃、轉(zhuǎn)速為 300r·min-1、反應(yīng)時間為30min、裝液置為1000mL的情況下,餐廚廢棄油脂生產(chǎn)液體皂基的配比為:廢棄油脂30.0%,堿12.5%,無水乙醇15.0%,余量為水。以此工藝條件基礎(chǔ),在裝液置為30000mL的情況下,進行了工藝驗證,達到了預(yù)期效果。
洗衣液配方Ⅱ:液體皂基90.0%,十二烷基磺酸鈉2.0%,椰子油脂肪酸二乙醇胺1.0%,香精0.1%,色素0.1%,余量為水,pH值9.0~10.0。在此條件下可制備澄清、穩(wěn)定性好、洗滌效果較好的洗衣液,故選擇洗衣液配方Ⅱ作為洗衣液生產(chǎn)配方。
洗手液配方Ⅰ:液體皂基10.0%,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉8.0%,十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)3.0%,椰子油脂肪酸二乙醇胺3.0%,香精0.1%,色素0.1%,余量為水,pH值8.0~10.0。在此條件下可制備澄清、黏度適中、穩(wěn)定性好、洗滌效果較好的洗手液,故選擇洗手液配方Ⅰ作為洗手液生產(chǎn)配方。
洗潔精配方Ⅰ:液體皂基15.0%,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉8.0%,椰子油脂肪酸二乙醇胺2.0%,脂肪醇聚氧乙烯(9)醚(AEO-9)8.0%,香精 0.1%,色素0.1%,余量為水,pH值8.0~10.0。在此條件下可制備出澄清、黏度適中、穩(wěn)定性好、洗滌效果較佳的洗潔精。故選擇洗潔精配方Ⅰ作為生產(chǎn)洗潔精的配方。
以餐廚廢棄食用油脂為原料生產(chǎn)洗滌用品,皂化反應(yīng)適宜條件為:NaOH用量為90g,反應(yīng)溫度為80℃,反應(yīng)時間為30min,純水200mL。液體皂基的配比為:廢棄油脂30.0%,堿12.5%,無水乙醇15.0%,余量為水。在此基礎(chǔ)上進行洗衣液、洗手液、洗潔精配方的工藝優(yōu)化,得到生產(chǎn)合格洗滌用品的配方。該研究為餐廚垃圾資源化利用提供了理論和實踐基礎(chǔ),為餐廚廢棄油脂的綜合利用開辟了一條途徑。
[1] 冀星,李淑梅,李麗,等.廢棄油脂收集利用體系中存在的問題與治理對策[J].中國資源綜合利用,2005,12(3):108-110.
[2] 劉冰冰,陸瑤.國內(nèi)外廢棄食用油應(yīng)用研究進展[J].中外健康文摘,2010,4(28):56-58.
[3] 尚艷娥.我國與發(fā)達國家廢棄食用油脂監(jiān)管模式比較[J].北京工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,29(6):78-80.
[4] 賈睿,朱建華,劉紅研.大豆油皂化反應(yīng)動力學(xué)研究[J].糧食與油脂,2007,6(9):123-125.
[5] GB/T 1224-2007《衣料用液體洗滌劑》標準[S].
[6] GB 2654-2004《洗手液》標準[S].
[7] GB 9985-2000《手洗餐具用洗滌劑》標準[S].