地溝油含油量快速測(cè)定方法的探討與研究

李月中，韓 穎，張懷玉，董明珠，張 焦，徐光華

（江蘇維爾利環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇 常州 213125）

目前，地溝油在工業(yè)用油脂產(chǎn)品的生產(chǎn)中已有應(yīng)用，如作為原料生產(chǎn)的生物柴油、肥皂洗滌劑等［1］。然而，不論是作為食品安全控制的一種手段，還是工業(yè)生成原料檢測(cè)與控制的方法，由于地溝油成分的復(fù)雜性，如何從源頭快速檢測(cè)地溝油成為急需解決的一大技術(shù)難題。根據(jù)地溝油的特征成分，檢測(cè)方法主要有水分含量測(cè)定法、酸價(jià)測(cè)定法、膽固醇含量測(cè)定法、近紅外光譜法［2］、電導(dǎo)率與極性物質(zhì)測(cè)定法、重金屬含量測(cè)定法、微庫(kù)倫法［3］等。由于地溝油的收集點(diǎn)相對(duì)較分散，如何利用簡(jiǎn)易的手段及設(shè)備快速測(cè)定其中的含油率就成為地溝油資源化再利用行業(yè)的一個(gè)瓶頸。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

所用原料為常州市武進(jìn)區(qū)雪堰鎮(zhèn)某飯店產(chǎn)生的地溝油。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及裝置

主要包括攪拌器、全層取樣器、料理機(jī)、恒溫水浴鍋、離心機(jī)、蠕動(dòng)泵、電磁爐、分樣篩、分析天平、抽油煙機(jī)等。

1.3 分析方法

分別采用離心法、加熱法、國(guó)標(biāo)法對(duì)地溝油進(jìn)行含油率測(cè)定。

離心法考證不同轉(zhuǎn)速下的含油率分析結(jié)果與國(guó)標(biāo)法含油率分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，本實(shí)驗(yàn)共采用11組數(shù)據(jù)；離心法與加熱法對(duì)含油率的分析結(jié)果與國(guó)標(biāo)法含油率分析結(jié)果的對(duì)比共采用9組數(shù)據(jù)。

離心法具體操作為：將地溝油用混合器混合均勻并制成料漿，取一定量的地溝油混合樣分別裝入4支離心管中對(duì)樣品進(jìn)行高速離心，離心后用蠕動(dòng)泵抽取分層后的油，最后采用重量法對(duì)含油量進(jìn)行稱量并計(jì)算，4支離心管的含油量加權(quán)平均的計(jì)算值即為當(dāng)次分析數(shù)值。本實(shí)驗(yàn)中離心轉(zhuǎn)速分別選取3 000、6 000 r/min。

加熱法具體操作為：將樣品放入不銹鋼器皿內(nèi)，稱量后用電磁爐加熱，同時(shí)開啟油煙機(jī)，直至樣品停止沸騰時(shí)加熱終止，冷卻后稱量，再經(jīng)分樣篩分選，對(duì)分選后的固體、液體分別稱量，該方法可一次測(cè)得含水率、含油率及含渣率3個(gè)指標(biāo)。

國(guó)標(biāo)法含油率［4-7］的測(cè)定方法是基于GB/T 260—1977石油產(chǎn)品水分測(cè)定法，將一定量的樣品稱量后置于蒸餾瓶中，高溫蒸餾，對(duì)接收瓶?jī)?nèi)的餾出液進(jìn)行稱量，測(cè)出含水率。再將樣品用丙酮萃取過濾后在120℃條件下烘干30 min，測(cè)得雜質(zhì)含量。樣品總量分別減去含水率、雜質(zhì)含量后與總質(zhì)量的質(zhì)量比即為含油率。

2 結(jié)果與討論

2.1 離心法與國(guó)標(biāo)法對(duì)比

分別用3 000、6 000 r/min的離心速度對(duì)毛油進(jìn)行含油率的分析，離心時(shí)間為10 min。同時(shí)用國(guó)標(biāo)法進(jìn)行對(duì)比，本次對(duì)比共分析11組數(shù)據(jù)，其結(jié)果見圖1。

由圖1可知，采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法對(duì)11組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，離心速度為3 000 r/min時(shí)的含油率中位值為34.19%，極差為1.74%，平均值為34.21%；離心速度為6 000 r/min時(shí)的含油率中位值為34.62%，極差為2.08%，平均值為34.52%；采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定時(shí)，中位值為34.80%，極差為1.99%，平均值為34.64%。

通過中位值的分析發(fā)現(xiàn)，6 000 r/min離心法測(cè)定的中位值與國(guó)標(biāo)法測(cè)的中位值差為0.18%，而3 000 r/min離心法測(cè)定的含油率中位值與國(guó)標(biāo)法測(cè)定的含油率中位值差為0.61%，6 000 r/min的離心法測(cè)得含油率數(shù)值更接近國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果。

通過平均值的分析發(fā)現(xiàn)，6 000 r/min離心法測(cè)定的平均值與國(guó)標(biāo)法測(cè)的平均值差為0.13%，而3 000 r/min離心法測(cè)定的含油率平均值與國(guó)標(biāo)法測(cè)定的含油率平均值差為0.44%，同樣可得到當(dāng)離心速度為6 000 r/min時(shí)，對(duì)地溝油的分析測(cè)試結(jié)果更接近國(guó)標(biāo)法的結(jié)論。

由圖2可知，當(dāng)離心速度為3 000 r/min時(shí)的地溝油測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)法對(duì)比時(shí)，其偏離值超過2%的有4個(gè)，平均偏差值為1.32%。當(dāng)離心速度為6 000 r/min時(shí)的地溝油測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)法對(duì)比時(shí)，其偏離值均低于1%，平均偏差值為0.35%。

在地溝油含油率分析中，6 000 r/min的離心法測(cè)試結(jié)果更接近國(guó)標(biāo)法。

2.2 離心法與國(guó)標(biāo)法偏離值對(duì)比

將前11組數(shù)據(jù)中3 000、6 000 r/min離心法測(cè)出的地溝油含油率數(shù)值分別與國(guó)標(biāo)法測(cè)得含油率數(shù)值進(jìn)行偏離分析，其結(jié)果見圖2。

2.3 離心法、加熱法與國(guó)標(biāo)法對(duì)比

本次對(duì)比實(shí)驗(yàn)過程中離心法的轉(zhuǎn)速設(shè)定為6 000 r/min，在此條件下對(duì)地溝油含油率的分析結(jié)果與加熱法、國(guó)標(biāo)法進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，離心法測(cè)定地溝油的含油率中位值為39.65%，極差為2.55%，平均值為39.39%；采用加熱法時(shí)中位值為39.79%，極差為3.36%，平均值為39.57%；采用國(guó)標(biāo)法時(shí)中位值為39.82%，極差為3.6%，平均值為39.66%；

通過中位值的分析發(fā)現(xiàn)，離心法測(cè)定的中位值與國(guó)標(biāo)法測(cè)的中位值差為0.17%，而加熱法測(cè)定的含油率中位值與國(guó)標(biāo)法測(cè)定的含油率中位值差為0.03%，加熱法測(cè)得含油率數(shù)值更接近國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果。

通過平均值的分析發(fā)現(xiàn)，離心法測(cè)定的平均值與國(guó)標(biāo)法測(cè)的平均值差為0.27%，而加熱法測(cè)定的含油率平均值與國(guó)標(biāo)法測(cè)定的含油率平均值差為0.07%，同樣可得到加熱法對(duì)地溝油的分析測(cè)試結(jié)果更接近國(guó)標(biāo)法的結(jié)論。

2.4 離心法、加熱法與國(guó)標(biāo)法偏離值對(duì)比

將前9組數(shù)據(jù)中離心法、加熱法測(cè)出的地溝油含油率數(shù)值分別與國(guó)標(biāo)法測(cè)得含油率數(shù)值進(jìn)行偏離分析，其結(jié)果見圖4。

由圖4可知，離心法對(duì)地溝油測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)法對(duì)比時(shí)，其偏離值超過2%的有1個(gè)，平均偏差值為0.67%。加熱法對(duì)地溝油測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)法對(duì)比時(shí)，其偏離值均低于0.5%，平均偏差值為0.23%。

在地溝油含油率分析中，加熱法的測(cè)試結(jié)果更接近國(guó)標(biāo)法。

2.5 離心法、加熱法與國(guó)標(biāo)法分析時(shí)間對(duì)比

使用離心法時(shí)，樣品機(jī)械攪拌耗時(shí)約5 min，樣品高速離心耗時(shí)12 min，離心后靜置8 min，精密蠕動(dòng)泵抽取下層油脂耗時(shí)約2 min，計(jì)量、稱量及其余實(shí)驗(yàn)步驟耗時(shí)約3 min，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)約30 min。

使用加熱法時(shí)，樣品加熱耗時(shí)約15min，樣品冷卻耗時(shí)約8 min，樣品經(jīng)不銹鋼篩網(wǎng)分篩處理耗時(shí)約2 min，計(jì)量、稱量及其余實(shí)驗(yàn)步驟耗時(shí)約3 min，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)約28 min。

使用國(guó)標(biāo)法時(shí)，蒸餾耗時(shí)約60 min，當(dāng)?shù)販嫌秃渌s質(zhì)量較高時(shí)，耗時(shí)在60 min以上，雜質(zhì)萃取、加熱及冷卻耗時(shí)約50 min，計(jì)量、稱量及其余實(shí)驗(yàn)步驟耗時(shí)約3 min，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)約113 min。

2.6 加熱法分析數(shù)據(jù)穩(wěn)健性分析

對(duì)加熱法的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)健性分析，采用國(guó)際通用的Z比分?jǐn)?shù)法。該統(tǒng)計(jì)方法使用中位數(shù)估計(jì)樣本總體均值、標(biāo)準(zhǔn)化四分位距（IQR，Interquartile range），以及Z比分?jǐn)?shù)的大小進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。

經(jīng)計(jì)算，該組數(shù)據(jù)的中位數(shù)為39.79%，低四分位數(shù)與高四分位數(shù)差值為-0.93。標(biāo)準(zhǔn)化四分位間距NIQR按照以下公式計(jì)算：

得出NIQR為-0.689，標(biāo)準(zhǔn)四分位間距除以中位值得出其穩(wěn)健變異系數(shù)為-0.017 3，根據(jù)穩(wěn)健Z比分?jǐn)?shù)公式計(jì)算：

得出本次的9組數(shù)據(jù)中的Z值分布如下所示：

|Z|≤1的有6個(gè)，1≤|Z|≤2的有2個(gè)，|Z|≥3的有1個(gè)。

由上述分析得出采用加熱法分析地溝油含油率時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅1個(gè)離群值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)健可靠。

3 結(jié)論

1） 在對(duì)飯店產(chǎn)生的地溝油的快速分析方法中，就與國(guó)標(biāo)法的比較結(jié)果而言，離心轉(zhuǎn)速6 000 r/min優(yōu)于3 000 r/min，加熱法優(yōu)于6 000 r/min離心法。

2）在對(duì)飯店產(chǎn)生的地溝油的分析方法中，同樣的樣品量，就測(cè)試時(shí)間而言，離心法比國(guó)標(biāo)法快，加熱法比離心法快。

3）就分析數(shù)據(jù)穩(wěn)健可靠性而言，加熱法分析結(jié)果可靠程度較高。

4）就分析條件而言，國(guó)標(biāo)法需要整套蒸餾裝置、萃取裝置，同時(shí)還需用到危險(xiǎn)化學(xué)品丙酮。離心法需要用到高精度高轉(zhuǎn)速離心機(jī)，同時(shí)需要用精密蠕動(dòng)泵。加熱法僅需電磁爐、不銹鋼器皿、不銹鋼篩子。三者均需要使用天平。

5）冬季寒冷天氣，國(guó)標(biāo)法、離心法均需用水浴鍋先對(duì)樣品進(jìn)行加熱，而加熱法則不需要。

6）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)無實(shí)驗(yàn)條件或?qū)嶒?yàn)條件簡(jiǎn)陋時(shí)，即便是在冬季地溝油易凝固時(shí)間段，采用加熱法可短時(shí)間內(nèi)分析出其含油量，且精確度基本等同于國(guó)標(biāo)法。

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