家庭餐廚廢油脂回收制肥皂研究

景 歡，潘寧寧，李美婷，岳 倩，楊 雪，佟佳興

(遼寧科技學(xué)院 生物醫(yī)藥與化學(xué)工程學(xué)院， 遼寧 本溪 117004)

日常生活中，家庭廚房中經(jīng)常會產(chǎn)生各種廢油，如：煎炸食品產(chǎn)生的廢油脂，煙機(jī)排放的廢油脂等。隨意扔掉，不僅對水環(huán)境產(chǎn)生污染，同時有些廢油會經(jīng)過簡單加工處理后，再次出現(xiàn)，危害人們的健康〔1-2〕。

近年來，國內(nèi)報道了多起不法分子將廢油脂混入食用油中進(jìn)行非法銷售事件，引起了媒體和社會的廣泛關(guān)注。那么，如何對廢油脂進(jìn)行有效的綜合利用，避免這些危害性非常大的廢油脂再次流入食用油市場而危害人體健康，已成為當(dāng)前亟待解決的問題〔3〕。但目前有關(guān)廢油脂的綜合利用〔4-5〕研究報道還比較少。

本研究以家庭廚房廢油脂為原料，經(jīng)脫水、過濾、脫色、皂化、鹽析、水洗及干燥定型制得肥皂。同時探討了以雙氧水和活性白土作為混合脫色劑對廢油脂脫色的最佳條件。對肥皂進(jìn)行了相關(guān)理化指標(biāo)和去污力檢測，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，去污效果與市售品牌肥皂大致相同。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

真空泵、集熱式磁力攪拌器、751-GW分光光度計、WSB-2數(shù)顯白度計、活性白土(H2Al2(SiO3)4·nH2O)、30%雙氧水、氫氧化鈉等。

實驗中所用的廢油脂主要來自于不同家庭半年內(nèi)收集的廚房油炸食品廢油脂、煙機(jī)收集殘油脂等。廢油脂外觀為深或淺黃至褐色黏稠液體。

1.2 實驗步驟

1.2.1 脫水及過濾

在通風(fēng)櫥中將廢油脂加熱到105℃，直到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生為止，以除去其中的水分。趁熱過濾，除去其中懸浮的固體雜質(zhì)。

1.2.2 脫色

本實驗在常壓下脫色。取上步得到的廢油脂加熱，先加入3%(按油脂總量計)的30%雙氧水，攪拌，繼續(xù)加入5%的活性白土，并不斷提高脫色溫度，對廢油脂進(jìn)行脫色。同時測定廢油脂的脫色率，確定最佳脫色溫度及最佳脫色時間。

采用分光光度法測定廢油脂的脫色率。經(jīng)過測定，廢油脂的最大吸收波長是471 nm。以蒸餾水作為參比，用1 cm比色皿在471nm (廢油脂的最大吸收波長)處測定吸光度〔6〕。

脫色率(%)= [A0- A1)/ A0]× 100%

其中，A0為廢油脂脫色前的吸光度；A1為廢油脂脫色后的吸光度。

1.2.3 皂化及成品制作

取一定量脫色后的廢油脂加入恒溫攪拌反應(yīng)器中，水浴加熱至100℃，再緩慢加入30%氫氧化鈉溶液，邊加入邊緩慢攪拌，分三次加入。皂化反應(yīng)開始時加入1/4的氫氧化鈉溶液，攪拌約30～40min，至油脂呈乳化狀態(tài)分散在堿液中，再加入1/2的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)約1h，加入剩余氫氧化鈉溶液。測其pH值在8～9間，說明已皂化完全。

對皂化后的混合物進(jìn)行過濾，留上層物質(zhì)，再經(jīng)鹽析，并用熱水洗掉粗皂基中的雜質(zhì)得到最終的皂膠。將水洗過的皂膠放在準(zhǔn)備好的器皿中進(jìn)行定型，放入通風(fēng)處，自然干燥得到肥皂。

1.2.4 對制得的肥皂進(jìn)行洗滌去污力檢測

準(zhǔn)備形狀大小完全相同的潔凈白布條，將白布條浸漬相同污漬，待用。稱取實驗所得四組肥皂和市售四種肥皂各0.5g，溶于50mL水中，將帶有污漬白布條放入不同肥皂的溶液中，做好標(biāo)記，浸泡10個小時后，取出白布條。對清洗前后的白布條分別進(jìn)行白度檢測，記錄實驗數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫色溫度及脫色時間的確定

實驗發(fā)現(xiàn)單獨采用雙氧水作為脫色劑脫色效果不理想，單獨采用活性白土作為脫色劑脫色溫度較高〔6〕。而采用雙氧水和活性白土作為混合脫色劑既可有效降低脫色溫度，還可達(dá)到較高的脫色率。

本實驗采用雙氧水和活性白土作為廢油脂的脫色劑，先加入雙氧水，攪拌10min后，再加入活性白土，逐漸提高脫色溫度，溫度對脫色率的影響見圖1。從圖1可知，脫色率開始時隨著溫度的升高而增大。當(dāng)溫度達(dá)到80℃時脫色率達(dá)最大值。此后，隨著溫度繼續(xù)升高，雙氧水分解會加劇，脫色率也有所下降。因此最佳的脫色溫度：75℃-85℃。

脫色時間對脫色率的影響見圖2。本操作從活性白土加入之后開始計時，從圖2可知，在先期，由于雙氧水的作用起到了一定的脫色效果，隨著活性白土的加入，脫色率繼續(xù)隨時間的延長而提高。在20min時脫色率達(dá)最大值，此時吸附劑的吸附脫色達(dá)到平衡。當(dāng)脫色時間超過20min后，脫色率便開始下降。此后，再延長脫色時間，由于廢油脂的氧化導(dǎo)致色素增加，脫色率下降。由此，脫色時間控制在20min以內(nèi)。

圖1 溫度對脫色率的影響

圖2 脫色時間對脫色率的影響

混合脫色劑對廢油脂脫色效果還與脫色劑的投加量有關(guān)，混合脫色劑的投加量為油脂量的5%～8%時較為合適。 經(jīng)脫色處理后的廢油脂為無味、微黃、透明液體。

2.2 肥皂的感官理化性能指標(biāo)測定結(jié)果

用自制肥皂與輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——香皂感官理化指標(biāo)對比，結(jié)果見表1。從表中結(jié)果可知，本文利用家庭餐廚廢油脂制肥皂各項指標(biāo)均符合QB/T2485-2008。(中華人民共和國輕工行業(yè)香皂的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn))〔7〕

表1 自制肥皂的感官和理化指標(biāo)檢測結(jié)果

2.3 肥皂去污力檢測結(jié)果

去污力是評估肥皂質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，實驗室去污力的檢測采用白度法，分別對不同品牌市售皂和不同實驗條件下制備的肥皂進(jìn)行白度檢測，計算實驗結(jié)果。

R表示去污值。

表2 肥皂去污力的檢測結(jié)果

從上面的實驗數(shù)據(jù)可見，自制肥皂與市售品牌皂的去污值相差不大，自制肥皂的平均去污值為91.69%。

3 結(jié)論

(1)用雙氧水和活性白土作為脫色劑對廢油脂脫色的較優(yōu)條件為：脫色劑用量和順序為先加入3%的雙氧水，攪拌10min后加入5%的活性白土，脫色溫度控制在70～80℃，脫色時間為20 min。經(jīng)脫色處理后的廢油脂為無味、淡黃、透明狀。

(2)經(jīng)脫色處理后的廢油脂用30% NaOH溶液進(jìn)行皂化，NaOH溶液并分3次加入；經(jīng)皂化得到的粗皂基用飽和食鹽水鹽析，熱水洗、自然定型，干燥后脫模為成品皂。

(3)對制得的肥皂進(jìn)行相關(guān)理化指標(biāo)和去污力檢測，結(jié)果表明，制得的肥皂符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，去污力較好。