【文章內容簡介】 。酶水解法即利用解脂酶作催化劑進行水解反應 ， 反應條件溫和、耗能低 ， 但反應程度不完全、反應速度慢 ， 工業(yè)應用價值不高。常壓水解法 （ 即 Twitchell法 ） 即常壓下利用硫酸或磺酸等液體酸性催化劑 ，加水并通入水蒸汽進行蒸煮來水解油脂 [2122]。該法具有設備投資少的優(yōu)點 ， 但水解時間長 ， 能源消耗高 ， 制品色澤深 ， 催化劑對設備腐蝕性強 ， 且水解后產生的甘油廢水中所含硫酸或磺酸需中和才可進入下游工序或排放 ， 這無疑也增加了 生產成本。本 文 采用離子交換樹脂作為催化劑 ， 在常壓下水解油脂 ， 從而解決了液體酸催化劑對設備的腐蝕問題 ， 以及回收催化劑的問題 ， 并免去了中和甘油廢水的下游工序 ，而且相對于大孔型離子交換樹脂耐磨性較好 ， 價格較低。 在常壓水解油脂制備脂肪酸的的過程中，由于離子交換樹脂作為催化劑的優(yōu)點，將會使離子交換樹脂得到廣泛應用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，離子交換材料也不斷地得到改進。但是相對于傳統(tǒng)的質子酸等催化劑，離子交換樹脂的開發(fā)和應用還不夠，這與它自身的弱點有關系。目前，正在逐步開發(fā)和研制具有高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性的樹脂催化劑， 除了改變樹脂的成分及改進樹脂的結構特性外，對樹脂進行各種改性處理也是改善樹脂催化性能、擴大其應用范圍的重要途徑 [23]。隨著樹脂催化劑的逐漸成熟，在油脂水解過程中將替代傳統(tǒng)催化劑，發(fā)揮越來越重要的作用。 本課題研究的目的和意義 通過對單因素分析討論油水比、催化劑和乳化劑用量以及反應時間等對油脂水解反應的影響，利用正交實驗找出酸性離子液體催化水解大豆油的最佳反應條件，以提高此法的工業(yè)應用價值。 傳統(tǒng)工藝通常采用無機酸作為酸催化劑，長期以來面臨著經濟、環(huán)境方面的問題。而固體酸材料也因為經濟、技術方面的問 題限制難以實現(xiàn)工業(yè)化。酸性離子液體具有取代常規(guī)酸催化劑的潛力，它的優(yōu)點在于：（ 1）與固體酸相似，離子液體沒有揮發(fā)性，具有環(huán)境友好的優(yōu)點，作為催化劑可以回收使用，離子液體酸性的調變更容易精細。（ 2）與無機酸相似，離子液體具有液體材料的優(yōu)勢，如：流動性好，酸強度分布均勻。（ 3）通過改變和修飾離子液體陰、陽離子的結構，可以實現(xiàn)多相反應體系的優(yōu)化。 脂肪酸作為重要的基礎化工原料，對國民生產具有非常重要的作用，本研究找出制取脂肪酸的最佳反應條件及對環(huán)境友好的因素，以此來實現(xiàn)其最優(yōu)的工業(yè)化生酸性離子液體 催化 大豆油水解 制備混合脂肪酸的研究 6 產。 2 實驗材料與實驗方 法 實驗原料 、試劑 及 儀器 實驗原料 與試劑 大豆油 鄭州市 市場 1磺酸丁基 3甲基咪唑三氟甲磺酸鹽 上海成捷化學有限公司 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 上海成捷化學有限公司 無水乙醚 洛陽市化學試劑 乙醇 95% 天津市天力化學試劑有限公司 濃硫酸 % 洛 陽昊華化學試劑有限公司 酚酞指示劑 上海申鶴化學品有限公司 鄰苯二甲酸氫鉀 洛陽市化學試劑廠 三口燒瓶 鄭州市 回流冷凝管 鄭州市 25mL 堿式滴定管 鄭州市 鐵架臺 鄭州市 250mL 燒杯 鄭州市 錐形瓶 鄭州市 實驗儀器 SZCL2 數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司 電子分析天平（感量 g） 北京賽多利斯天平有限公司 水循環(huán)多用真空泵 SHZD(Ⅲ ) 鞏義市英峪予華儀器廠 恒溫水浴鍋 HHS 金壇市醫(yī)療儀器廠 三口燒瓶、 溫度計、回流冷凝 管、燒杯、分液漏斗、 250 mL 容量瓶、量筒、錐形瓶、分液漏斗、藥勺、移液管、吸耳球、鑷子、蒸餾裝置、酸堿滴定管等。 河南工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文） 7 主要試劑溶液的配制 mol/LKOH 標準溶液的配制和標定 用臺秤稱取 7～ 8gKOH 置于小燒杯中，滴加少量新煮沸并冷卻的蒸餾水，蕩洗后迅速傾去上層溶液。然后加入適量煮沸過并冷卻的蒸餾水溶解，稀釋至 1L。溶液裝入塑料瓶中保存，滴定時用鄰苯二甲酸氫鉀基準物質標定 。 標定后濃度為 mol/L mol/LKOH乙醇標準溶液的配制和標定 準確 稱取 35g 分析純 KOH 放置于 1000 mL 燒杯中，加入 1000 mL 的 95%乙醇，用玻璃棒攪拌使氫氧化鉀溶解，靜置約一星期，然后用已知濃度鄰苯二甲酸氫鉀進行標定。 標定 后濃度為 。 5% HCL 標準溶液的配制 用量筒準確量取 mL濃鹽酸，加水稀釋至 1000 mL。 溶液裝入玻璃瓶中保存。 mol/L 鹽酸標準溶液的配制和標定 用量筒準確量取 45 mL 濃 HCL 放置于 1000 mL 燒杯中，加入 1000 mL 蒸餾水，用玻璃棒是 HCL 混勻。然后用 已知濃度的 碳酸鈉進行標定。 標定后濃度為 mol/L。 稱取 26 g硫代硫酸鈉及 g碳酸鈉， 加入適量新煮沸過的冷水使之溶解，并稀釋至 1000 mL，混勻，放置兩個星期后過濾備用。 加新煮沸過的冷水稀釋制成 mol/L硫代硫酸鈉標準滴定溶液。 準確稱取約 g在 120 ℃ 干燥至恒重的重鉻酸鉀，置于 500 mL碘量瓶中，加入50 mL水使之溶解，加入 2 g碘化鉀，輕輕振搖使之溶解，再加入 20 mL硫酸 （ 2%） ，密塞，搖勻，放 置暗處 10 min后用 250 mL水溶解。用硫代硫酸鈉標準溶液滴至淺黃綠色，再加入 3 mL淀粉液，繼續(xù)滴定至藍色消失而顯亮綠色。反應液及稀釋用水溫度不應低于 20 ℃ ，同時做試劑空白試驗 。 酸性離子液體 催化 大豆油水解 制備混合脂肪酸的研究 8 標定后溶液濃度為 mol/L。 1%酚酞指示劑的配制 稱取酚酞 1 g，用中性乙醇溶解，標定至 100 mL。 溶液儲存于棕色試劑瓶備用。 %淀粉指示劑的配制 取可溶性淀粉 g 加水 5 mL 攪勻后，緩緩傾入 100 mL 沸水中，隨加隨攪拌，繼續(xù)煮沸 2 min，放冷，傾取上層清液，即得。 大豆 油脂 酸值和皂化值的測定 酸值的測定 參照 GB/T55302022，以 AV表示。 皂化值的測定 參 見 GB/T55342022，以 SV 表示 。 水解率 的計算 油脂的水解率 =實測水解油脂產物的酸值 /油脂脂肪酸理論酸值 100%。油脂脂肪酸理論酸值 = 皂化值 (1 + 41皂化值 / 168 300)。經分析 ， 測定實驗中使用的 大豆油 實際酸值為 0. 23mgKOH/g，皂化值為 mgKOH/g，油脂脂肪酸理論酸值為 mgKOH/g。 油脂水解反應過程 油脂水解是一個多步進行的可逆連串反應 ， 其反應步驟如下 : 油脂水解反應主要是溶于油相中的水與油脂的反應 ， 而在低溫下 ， 水與油脂的溶解度很小 ， 因此有必要提高水在油脂中的溶解度。由于反應溫度升高也可使油水的互溶程度增大 ， 而且油脂水解反應是吸熱反應 ， 反應溫度升高有利于提高反應程度和反應速率 ， 因此油脂水解反應通常在較高溫度下進行。由于水解反應需要催化劑提供質子 ， 本文采用 酸性離子液體 作為催化劑代替常用的硫酸或磺酸催化劑。 河南工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文） 9 單因素實驗和正交實驗 設計 單因素實驗 (1磺酸丁基 3甲基咪唑三 氟 甲磺酸鹽 ) 催化劑用量對水解 率的影響 在固定水的質量、反應時間和反應溫度條件下，改變催化劑用量，研究催化劑用量對水解率的影響 。 水用量對水解 率的影響 在固定催化劑質量、反應時間和反應溫度條件下，改變水的質量，研究水用量對水解率的影響 。 反應溫度對水解 率的影響 在固定催化劑質量、水的質量 和反應時間條件下，改變反應溫度，研究各種溫度對水解率的影響 。 反應時間對水解率的影響 在固定催化劑質量、水的質量和反應溫度條件下，改變反 應時間，研究反應時間對水解率的影響 。 正交實驗 以油脂水解 率 (油脂實際酸值 /油脂理論酸值 )為評價指標，由單因素實驗的結果確定因素的水平取值范圍，采用 L9 (34 )正交表制定試驗方案，優(yōu)化水解反應的條件 。 單因素實驗 (1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 ) 催化劑用量對水解率的影響 在固定水的質量、反應時間和反應溫度條件下，改變催化劑用量，研究催化劑用量對水解率的影響。 水用量對水解率的影響 在固定催化劑質量、反應時間和反應溫度條件下，改變水的質量， 研究水用量對水解率的影響。 反應溫度對水解率的影響 在固定催化劑質量、水的質量 和反應時間條件下，改變反應溫度，研究各種溫度對水解率的影響。 酸性離子液體 催化 大豆油水解 制備混合脂肪酸的研究 10 反應時間對水解率的影響 在固定催化劑質量、水的質量和反應溫度條件下，改變反應時間，研究反應時間對水解率的影響。 正交實驗 以油脂水解率 (油脂實際酸值 /油脂理論酸值 )為評價指標，由單因素實驗的結果確定因素的水平取值范圍，采用 L9 (34 )正交表制定試驗方案，優(yōu)化水解反應的條件 。 產物分析 水解產 物酸值的測定 酸值的測定參 照 GB/T55302022， 以 AV表示。 水解產物過氧化值的測定 過氧化值的測定參照 GB/T55382022，以 PV表示 。 3 結果與討論 反應條件對水解率的影響 3