活性炭应用实例

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活性炭应用实例
活性炭应用实例 食用油和脂肪 活性炭是精制食用油和脂肪的重要常用的吸附剂。 一般食用植物油的加工流程是：压榨/萃取→脱胶(酸洗去磷脂)→碱洗(去脂肪酸等)→漂白(吸附剂为活性炭去皂类、色素叶绿素等)→脱臭(蒸气真空去臭)→成品油。 活性炭常单独使用，也常与漂白土联合使用。例如去叶绿素，先在60~90℃以250：1到1000：1的白土和油混和，继在90~120℃加人150：1到100：1的活性炭，搅拌5~15min,可增加去除效果。 大豆油、棉子油、南瓜子油、芝麻油中的类叶红素，活性炭能有效地吸附。用过的废活性炭可掺和油渣作猪、牛饲料。 棉子油的精制是先加漂白土去除棉子酚，然后加活性炭去除所含色素，如叶红素、叶绿素等。活性炭较漂白土价贵，但漂白土不像活性炭可再生利用。 大豆油和菜子油的脱色馏出液以甲醇萃取、活性炭吸附、甲苯洗脱可得维生素K。(JP 05，155，803) 花生油用椰壳炭脱色，吸附量在90℃以下随温度增高而增大。 含5%氧化镁的浸渍活性炭可用来脱色粗植物油或脱胶植物油。每100克油加3克这个浸渍活性炭，加热至93℃，保持4h，活性炭吸附几乎全部的磷脂和脂肪酸，避免了常见的加热时的絮凝现象。这样处理消除了习用的碱中和、水洗涤和漂白工序。床型装置的粒状浸渍活性炭用量少、寿命长。粒状浸渍炭对叶绿素等色素的吸附量比较粉状炭约5倍以上。（US Pat No. 4,125, 482，merck；US Pat No . 4，150，045，Calgon） 利用活性炭和二氧化硅的预涂过滤工艺，从食用油中去除颜料、胶、皂和磷脂，既省时，又不像碱洗工艺那样产生皂脚稀液，省却得不偿失的排放处理。(EP 0340717 Grace) 活性炭还用于油、脂的超临界二氧化碳萃取方法(DE 4，002,1 61)。 经活性炭处理的大豆油因抗氧化的生育酚被吸附，从而降低了氧化稳定性。(J. Amer. Oil Chem. Soc. 1991，68(8)：561~565) 椰子油的精制常采用漂白土和活性炭混合物。凡是要保留油中维生素A的，处理温度不高于室温。 很多植物油都应用活性炭精制，例如： 蓖麻子油（CN 1040218）； 橡胶树子油(J. Amer. Oil Chem. Soc. 1989，66(2)：247~252)； 西瓜子油(J. Amer. Oil Chem. Soc. 1989，66(2)：247~252)； 南瓜子油(J. Amer. Oil Chem. Soc. 1991，68(8)：596~599)； 麦芽油(US Pat No. 4，298，622)； 亚麻子油(CA 117：133275z)； 番木瓜油(CA 113：210399q；CA 117：250226v)。 食油中含有多环芳烃类杂质，是20世纪60年代以来关心的课题，因为其中有许多对人体有害的成分。据称，从空气干燥油籽所得的油不含多环芳烃；而从烟熏干燥油籽所得的油含有十多种含量10一9级的多环芳烃。活性炭(0. 25%~o.4%)有予以吸附的特色用途，以水蒸气活化法的活性炭较为相宜。也有以各约1%的活性炭和漂白土混用，进行真空蒸发，从椰子油中有效分离多环芳烃的处理方法。 脂肪方面的活性炭应用日益被关注，不仅脱色、脱臭，而且脱胆固醇。胆固醇存在于血液、大多数组织尤其是神经组织中的一种必需的类脂物质，但摄人过多，常导致动脉粥样化和胆结石等症。因此，藉活性炭来降低动物性油脂中的胆固醇的研究为人们所关注，并取得了一些成果，例如： 以氯化锌浸渍的活性炭处理乳脂，可将胆固醇含量从534 mg/g降低到97. 4 mg/g,很适于制造奶酪、白脱和冰淇淋。(CA 115：206601y，CA 113：103371c) 奶油可能含有胆固醇和抗菌素、农药、多氯联苯、真菌毒素、硬脂酸等杂质，可被活性炭去掉。(CA 113：151120s，CA 116：192803x，CA 116：213322g) 硬化油是从氢化不饱和油而成的固体或半固体，天然的顺式型的不饱和物异构化为反式型，这反式脂肪酸会增加代谢性的胆固醇，从而有碍健康。 有一种填充活性炭粉的滤纸，食用油通过后，一次就可得无色、无臭的精制油。 有些难漂白的油可用活性炭(0.1%~0.4%)和漂白土混用处理。活性炭还能从油和脂肪中去除多环芳香烃。有材料推荐用固定床工艺精制大豆油。(《Chem. Eng. Prog. 》67，41) 1.1.9“炸油” “炸油”(frying oil，cooking oil)是指加热近沸或至沸用来烹饪食物的植物油，例如炸油条或油氽饼的豆油。这些油往往不是一次性用掉，而是反复高温使用。有资料表明：植物油每天加热4小时（180℃），一星期后产生大量的分解物，明显变了质。 植物油的不饱和性是优点，但缺点是带来不稳定性，容易发生自氧化、水解和异构环化，加热会生成挥发物，继续加热氧化生成不挥发物。不同程度的变质表现在：变色、变味、变发烟、变发泡、变粘度、变酸度、增加羧基含量、极性化合物和高分子量聚合物。摄取这种变质油，动物的肝脏和肾脏易发生异常，引人关注。 针对“炸油”的质量问题，人们纷纷向活性炭找对策，例如： 把活性炭制成双层、杯形、空心的过滤器吸附杂质。（日公开特许 平01,99518） ProcterGambe制成应用活性炭的设计，以延长炸油使用寿命。（US Pat No. 4，959，144，US Pat No. 4，988，440） Calgon将浸渍抗氧化剂的活性炭制成过滤筒或浸入炸锅，降低聚合作用，延长使用寿命。（WO 93，17，567） “炸油”与含EDTA等的溶液循环接触，液液萃取，活性炭吸附。（US Pat No.4，968，518） 将活性炭和二氧化硅合用，有效地降低羟基化合物。(J. Amer. Oil Chem. Soc. 1986，63(12) ：1564~1567) 将炸锅的“炸油”输送到贮槽净化，然后经预滤和活性炭滤泵后，回炸锅再用。(GB 2，146，547) 改善“炸油”的质量，**食品研究所有这样的经验： 用过的“炸油”冷到85~90℃，和选定吸附剂搅拌15min，过滤； 氢氧化钠、漂白土和活性炭能有效降低过氧化值； 加氧化镁和氢氧化钠去游离脂肪酸； 加硅酸、硅胶、活性炭、氢氧化钠和硅酸镁(Mg2O8Si3)降低硫代巴比土酸值； 加二氧化锡去除环氧化物，但增加过氧化值； 活性炭和漂白土是处理用过的炸油的最佳脱色剂。 由于油炸是食品加工中最常用的过程之一。但当油暴露在空气中和高温下反复使用时，会发生热氧化变质，炸油的分解不仅有害油炸食品的质量，还危及人体的健康，因此监测“炸油”的质量技术必须建立。（《JAOCS》1986，No. 10，1363~1367） 将含量25%~35%的活性炭、30%~40%的硅酸盐、30%~40%的纤维素和1%~2%的树脂组成物可供过滤“炸油”之用。（CA 130：138609q） 1.1.10 葡糖酸—δ一内酯 葡糖酸一δ一内醋广泛用于大豆制品，替代全部或部分的硫酸钙作豆腐凝固剂。常用发酵法或酸化法制成葡萄糖酸盐，以离子交换树脂制得葡萄糖酸溶液，或用活性炭上载钯、铂、铋的氧化法而得葡萄糖酸溶液，都需要经活性炭脱色处理，然后于约40℃下真空浓缩、结晶得白色葡糖酸一δ一内酯。 1.1.11磷酸 磷酸由黄磷气化后与空气或过热水蒸气氧化而成五氧化磷以水吸收而得；或用硝酸使磷氧化而得；也有用从磷酸三钙与稀硫酸热分解而得。所得磷酸如用作酸味剂，即使用量很少，例如用于可乐型饮料只需0.02%~0.06%，也必须符合食品添加剂规格，色度≤20°。因此用活性炭脱色、脱杂的精制处理必不可少。 1.1.12 柠檬酸 柠檬酸是世界上用量最大的酸味剂，以淀粉、糖蜜等为原料，以黑霉菌发酵而得。可在粗结晶之前加粉状活性炭脱色，也可将10%~35%的含酸液在30~80℃逆向通过粒状活性炭柱脱色，以0.5~0.7M的氢氧化钠或碳酸钠溶液在50~60℃下流经炭柱再生。（CA 114：22501p，CA 113：150875e） 1.1.13 乳酸 由淀粉类发酵法或一氧化碳合成法而得的乳酸都需经活性炭处理，我国专利的不结晶离交法乳酸生产过程需要两次活性炭脱色。 在发酵液中加石灰得乳酸钙溶液，经加人粗制乳酸调整酸度后，加人活性炭脱色，滤去活性炭，得纯净乳酸钙溶液，通过阳离子交换得乳酸溶液，浓缩，再次加活性炭脱色。 1.1.14 桃胶 天然的褐色桃胶(peach gum)溶于水后，用柠檬酸调整溶液pH达4.5，在室温下用活性炭处理20 min，得无味桃胶，可用于甜食。(CA 129404040y) 1.1.15 紫胶 紫胶(又名虫胶)用作食用色素和化工原料，来自各种寄主树的原胶，一般经水洗制成粒胶，其色都不稳定，加工和贮存过程中颜色会不断变深，颜色指数是衡量产品质量优劣的重要指标。以活性炭处理，可使颜色变浅而稳定。 中国林业科学研究院林产化学工业研究所曾与昆明虫胶厂协作，早就进行了将原胶直接制脱色胶的生产，达到世界先进水平。工艺过程有酒精溶解、活性炭处理、加甲酸和薄膜蒸发等工序，并将剩余物用于提取色素和蜡质。