皂腳生產(chǎn)硬脂酸工藝介紹

來源：發(fā)布時間：2024-12-11

一、皂腳的來源與成分

皂腳是油脂精煉過程中的副產(chǎn)物。在油脂堿煉時，中和油脂中的游離脂肪酸會產(chǎn)生肥皂，這些肥皂與油脂中的其他雜質(zhì)如膠質(zhì)、色素、蛋白質(zhì)等一起沉入底部形成皂腳。

皂腳中主要成分是脂肪酸鹽（肥皂），其脂肪酸組成與原料油脂有關(guān)。例如，以植物油為原料的皂腳中主要含有油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸鹽，以及棕櫚酸、硬脂酸等飽和脂肪酸鹽。通常，皂腳中還含有一定量的中性油、水分和雜質(zhì)。

（一）原料油脂的影響

不同原料油脂產(chǎn)生的皂腳成分差異較大。如大豆油皂腳中不飽和脂肪酸含量相對較高，而牛油皂腳中飽和脂肪酸比例較大。這種差異會影響后續(xù)硬脂酸生產(chǎn)的工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量。

（二）雜質(zhì)成分

皂腳中的雜質(zhì)包括磷脂、蛋白質(zhì)、糖類等。磷脂的存在可能會影響后續(xù)的水解和蒸餾等過程，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致乳化現(xiàn)象的發(fā)生，使分離變得困難。蛋白質(zhì)和糖類等雜質(zhì)在高溫處理過程中可能會發(fā)生焦糖化、變性等反應(yīng)，影響產(chǎn)品的色澤和質(zhì)量。

二、皂腳預(yù)處理

在利用皂腳生產(chǎn)硬脂酸之前，需要對皂腳進(jìn)行預(yù)處理，以提高后續(xù)工藝的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

（一）澄清和過濾

皂腳通常含有較多的懸浮雜質(zhì)，如粕末、泥沙等。通過澄清可以使部分雜質(zhì)沉淀，然后進(jìn)行過濾，一般采用板框過濾機(jī)或者真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，進(jìn)一步除去固體雜質(zhì)，得到相對澄清的皂腳。

（二）干燥

皂腳中含有一定量的水分，水分過高會影響后續(xù)的水解反應(yīng)。通常采用減壓干燥的方式，在較低的溫度下（如60 - 80℃）將皂腳的水分降低到一定程度，例如低于10%，以保證后續(xù)反應(yīng)的順利進(jìn)行。

三、水解工藝

水解是將皂腳中的脂肪酸鹽轉(zhuǎn)化為脂肪酸的關(guān)鍵步驟，主要有酸性水解和堿性水解兩種方法。

（一）酸性水解

? 原理：在酸性條件下，脂肪酸鹽與酸反應(yīng)生成脂肪酸和鹽。例如，以硫酸為催化劑時，肥皂（脂肪酸鈉）與硫酸反應(yīng)生成脂肪酸和硫酸鈉。反應(yīng)式為：2RCOONa + H?SO?→2RCOOH + Na?SO?。

? 工藝條件：一般反應(yīng)溫度在100 - 120℃，壓力為0.2 - 0.5MPa。反應(yīng)時間根據(jù)皂腳的成分和酸的濃度等因素而定，通常在4 - 8小時。酸的用量一般過量10% - 20%，以保證水解完全。

? 優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)速度相對較快，產(chǎn)品純度較高，水解后產(chǎn)生的鹽較易分離。

? 缺點(diǎn)：設(shè)備需要耐腐蝕，因?yàn)樗嵝原h(huán)境對設(shè)備的腐蝕性較強(qiáng)；而且廢酸處理比較麻煩，容易造成環(huán)境污染。

（二）堿性水解

? 原理：在高溫高壓和堿性條件下，脂肪酸鹽發(fā)生水解反應(yīng)。例如，在氫氧化鈉存在下，反應(yīng)式為：RCOONa + H?O→RCOOH + NaOH。

? 工藝條件：反應(yīng)溫度較高，一般在180 - 250℃，壓力為1.0 - 2.0MPa。反應(yīng)時間約6 - 10小時。堿的用量也需要適當(dāng)過量。

? 優(yōu)點(diǎn)：對設(shè)備的腐蝕性較小，不需要耐酸設(shè)備。

? 缺點(diǎn)：反應(yīng)條件較為苛刻，需要高溫高壓設(shè)備，能耗較高；而且水解后產(chǎn)物的分離相對復(fù)雜，需要經(jīng)過復(fù)雜的中和、分離等步驟。

四、脂肪酸分離與凈化

水解后得到的是脂肪酸和其他雜質(zhì)的混合物，需要進(jìn)行分離和凈化。

（一）離心分離

利用離心力將脂肪酸與水相、鹽相和其他固體雜質(zhì)分離。一般采用高速離心機(jī)，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到數(shù)千轉(zhuǎn)每分鐘。離心后，脂肪酸在頂部或特定的收集區(qū)域被收集，而水相和雜質(zhì)則在底部被排出。

（二）水洗

通過水洗可以除去脂肪酸中的殘留鹽分和部分水溶性雜質(zhì)。一般采用多次水洗的方式，每次水洗后進(jìn)行靜置分層，將下層的水洗液排出。水洗溫度一般控制在60 - 80℃，以提高洗滌效果，同時避免脂肪酸凝固。

（三）蒸餾凈化

? 原理：根據(jù)脂肪酸不同的沸點(diǎn)進(jìn)行分離。硬脂酸的沸點(diǎn)相對較高，在減壓蒸餾條件下，可以將低沸點(diǎn)的不飽和脂肪酸和其他雜質(zhì)蒸出，從而得到純度較高的硬脂酸。

? 工藝條件：蒸餾溫度一般在200 - 250℃，壓力為10 - 100Pa。在蒸餾過程中，需要控制好溫度、壓力和蒸餾速度等參數(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

五、成型與包裝

經(jīng)過蒸餾凈化后的硬脂酸為液態(tài)，需要進(jìn)行成型處理。

（一）成型

一般采用冷卻成型的方法，將液態(tài)硬脂酸通過管道輸送到特制的模具或者冷卻槽中，在冷卻過程中，硬脂酸逐漸凝固成所需的形狀，如片狀、塊狀等。冷卻溫度一般控制在50 - 70℃，冷卻速度適中，避免過快冷卻導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻。

（二）包裝

成型后的硬脂酸進(jìn)行包裝。對于片狀硬脂酸，通常采用塑料袋或者紙盒包裝；對于塊狀硬脂酸，可以采用編織袋或者木箱包裝。包裝過程中要注意防潮、防污染，同時在包裝上標(biāo)注產(chǎn)品的規(guī)格、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期等信息。

六、質(zhì)量控制與檢測

在皂腳生產(chǎn)硬脂酸的過程中，質(zhì)量控制至關(guān)重要。

（一）原料質(zhì)量檢測

對皂腳的原料油脂進(jìn)行檢測，包括脂肪酸組成、水分含量、雜質(zhì)含量等。只有原料質(zhì)量合格，才能保證后續(xù)工藝的順利進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

（二）中間過程檢測

在水解、分離、蒸餾等中間過程中，檢測反應(yīng)的程度、產(chǎn)品的純度、雜質(zhì)含量等。例如，在水解過程中，檢測水解率是否達(dá)到要求；在蒸餾過程中，檢測產(chǎn)品的酸值、碘值等指標(biāo)，確保產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

（三）成品檢測

對蕞終的硬脂酸產(chǎn)品進(jìn)行quan面檢測，主要檢測項(xiàng)目包括酸值（一般在196 - 210mgKOH/g）、碘值（根據(jù)硬脂酸的純度和用途，一般在0 - 4以下）、色澤（一般要求色澤潔白或微黃）、熔點(diǎn)（54 - 57℃）等。通過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)和用戶需求。

七、環(huán)境保護(hù)與安全措施

在皂腳生產(chǎn)硬脂酸的過程中，需要考慮環(huán)境保護(hù)和安全問題。

（一）環(huán)境保護(hù)

? 廢水處理：水洗過程中產(chǎn)生的廢水含有脂肪酸、鹽等污染物，需要經(jīng)過處理后才能排放。一般采用物理化學(xué)方法，如混凝沉淀、活性炭吸附等，降低廢水中的有機(jī)物和鹽的含量。

? 廢氣處理：蒸餾過程中會產(chǎn)生少量的有機(jī)廢氣，含有不飽和脂肪酸等成分。可以采用活性炭吸附、催化燃燒等方法處理廢氣，減少對大氣環(huán)境的污染。

（二）安全措施

? 高溫高壓設(shè)備安全：在水解過程中使用的高溫高壓設(shè)備，需要定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保設(shè)備的安全性。同時，操作人員需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，防止發(fā)生暴炸、燙傷等事故。

? 化學(xué)物質(zhì)安全：在使用酸、堿等化學(xué)物質(zhì)時，要注意安全防護(hù)，配備相應(yīng)的防護(hù)用品，如手套、護(hù)目鏡等。同時，要防止酸、堿泄漏，對環(huán)境和人體造成危害。

八、工藝改進(jìn)與發(fā)展趨勢

隨著科技的不斷進(jìn)步，皂腳生產(chǎn)硬脂酸的工藝也在不斷改進(jìn)。

（一）新型催化劑的應(yīng)用

在水解過程中，研究人員正在開發(fā)新型的催化劑，如酶催化劑、固體酸催化劑等。這些催化劑具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可以提高水解反應(yīng)的效率，降低反應(yīng)的溫度和壓力，減少能源消耗和環(huán)境污染。