碱炼脱酸法是用碱中和油脂中的游离脂肪酸，所生成的肥皂吸附部分其他杂质而从油中去除的精炼方法。肥皂具有很好的吸附作用，它能吸附色素、蛋白质、磷脂、黏液及其他杂质，甚至悬浮的固体杂质也可被絮状肥皂夹带，一起从油中分离，该沉淀物油厂称为皂脚。
用于中和游离脂肪酸的碱有氢氧化钠（俗称烧碱或火碱）、碳酸钠（纯碱）和氢氧化钙等。油脂工业生产上普遍釆用的是烧碱、纯碱，或者先用纯碱后用烧碱。其中烧碱在国内外应用最为广泛，烧碱碱炼分间歇式和连续式。碱炼脱酸过程的主要作用可归纳为以下两点。
①烧碱能中和毛油中绝大部分的游离脂肪酸，生成的脂肪酸钠盐（钠皂）在油中不易溶解，成为絮凝状物而沉降。
②中和生成的钠皂为一表面活性物质，吸附和吸收能力都较强，因此可将其他杂质（如蛋白质、黏液质、色素、磷脂及带有羟基或酚基的物质）也带入沉降物中，甚至悬浮固体杂质也可被絮状皂团所挟带。因此碱炼具有脱酸、脱胶、脱固体杂质和脱色等多种作用。
必须指出的是，烧碱和少量甘三酯（即中性油）的皂化反应会导致炼耗的增加。因此生产中要选择最佳操作条件，以获得成品的理想得率。
精炼油设备4.1.1.2影响碱炼反应速率的因素
中和反应速率与油中游离脂肪酸的含量和碱液的浓度有关。对于不同种类的油脂，因酸值不同，当用同样浓度的碱液碱炼时，酸值高的比酸值低的油脂易于碱炼；对于同一批油脂，可通过增大碱液浓度来提高碱炼的反应速率。但是碱液浓度并不能任意增大，因为碱液浓度愈高，中性油被皂化的可能性也随之增加，同时碱液分散所形成的碱滴大，表面积小,反而会降低界面反应速率。
(2)非均态反应脂肪酸是具有亲水和疏水基团的两性物质，当其与碱液接触时，虽然不能相互形成均态真溶液，但由于亲水基团的物理化学特性，脂肪酸的亲水基团会定向围包在碱滴的表面而进行界面化学反应。这种反应属于非均态化学反应，其反应速率取决于脂肪酸与碱液的接触面积，可用式(4-2)描述。
碱炼操作时，碱液浓度要适当，碱滴分散得很细，使碱滴与脂肪酸有足够大的接触界面，方能提高中和反应的速率。
(3)相对运动碱炼中，中和反应速率还与游离脂肪酸和碱滴的相对运动速度有着密切的关系。
在静态情况下，这种相对运动仅仅是由于游离脂肪酸中心、碱滴中心分别与接触界面之间的浓度差所引起的，其值甚微，似乎意义不大，但在动态情况下，这种相对运动的速度对提高中和反应速率起着重要的作用。因为在动态情况下，除了浓度差推动相对运动外，还有机械搅拌所引起的游离脂肪酸、碱滴的强烈对流，从而增加了它们彼此碰撞的机会，并促使反应产物迅速离开界面，加剧了反应的进行。因此碱炼中一般都要配合剧烈的混合或搅拌。
(4)扩散作用中和反应在界面发生时，碱分子自碱滴中心向界面转移的过程属于扩散现象。反应生成的水和皂围包界面形成一层隔离脂肪酸与碱滴的皂膜，膜的厚度称之为扩散距离。该扩散速率同样遵守菲克定律，见式(44)。
扩散速率与毛油中的胶性杂质的多少有关，因毛油中胶性杂质会被碱炼过程中产生的皂膜吸附形成胶态离子膜，从而增加了反应物分子的扩散距离，减少扩散速率。因此碱炼前，对于含胶性杂质多的毛油务必预先脱胶，以保证精炼效果。
（5）皂膜絮凝碱炼反应过程中如图4-1所示，随着单分子皂膜在碱滴表面的形成，碱滴中的部分水分和反应的水分渗透到皂膜内，形成水化皂膜，使游离脂肪酸分子在其周围作定向排列（羟基向内，炷基向外）。被包围在皂膜里的碱滴，受浓度差的影响，不断扩散到水化皂膜的外层，继续与游离脂肪酸反应，使皂膜不断加厚，逐渐形成较稳定的胶态离子膜。同时皂膜的炷基间分布着中性油分子。
随着中和反应的不断进行，胶态离子膜不断吸收反应所产生的水而逐渐膨胀扩大，使之结构松散。此时胶膜里的碱滴因密度较大，受重力影响，将胶粒拉长，在此情况下因机械剪切力的作用而与胶膜分离。分离出来的碱滴又与游离脂肪酸反应形成新的皂膜。如此周而复始地重复进行，直到碱耗完为止。
皂膜是一种表面活性物质，能吸附油中的胶质、色素等杂质，并在电解质、温度及搅拌等作用下，相互吸引絮凝成胶团，由小而大，形成“皂脚”并从油中分离。
分离出的皂脚中带有相当数量的中性油，一般呈三种状态：一是中性油胶溶于皂膜中；二是皂膜与碱滴分离时，进入皂膜内而被皂膜包容；三是皂团絮凝沉降时，被机械地包容和吸附。处在三种状态中的中性油，第一种不易回收，而后两种较易回收。
碱炼过程是一个典型的胶体化学反应。良好的效果取决于皂态离子膜的结构。该离子膜必须易于形成，薄而均匀，并易与碱滴脱离。如果毛油中混有磷脂、蛋白质和黏液质等杂质，该膜就会吸附它们而形成较厚的稳定结构，搅拌时就不易破裂，挟带在其中的游离碱和中性油也就难以分离出来，从而影响碱炼效果。
综上所述，碱炼操作时必须力求做到以下两点。
①增大碱液与游离脂肪酸的接触面积，缩短碱液与中性油的接触时间，降低中性油的损耗。
②调节碱滴在毛油中的下降速度，控制皂胶膜结构，避免生成厚的皂胶态离子膜，并使该膜易于絮凝。
要做到这两点，就必须掌握好碱液浓度、加碱量、操作温度及搅拌速度等影响碱炼的因素。
4.1.2影响碱炼的因素
为了选择最适宜的操作条件，获得良好的碱炼效果，现将碱炼时的主要影响因素进行
讨论。
4.1.2.1碱及其用量
（1）碱油脂脱酸可供应用的中和剂较多，大多数是碱金属的氢氧化物或碳酸盐。常见的有烧碱（NaOH）、氢氧化钾（KOH）、氢氧化钙［Ca（OH）2〕以及纯碱（Na2CC）3）等。各种碱在碱炼中有不同的工艺效果。
烧碱和氢氧化钾的碱性强，反应所生成的皂能与油脂较好地分离，脱酸效果好，并且对油脂有较高的脱色能力，但存在皂化中性油的缺点。尤其是当碱液浓度高时，皂化更甚。钾皂性软，加之氢氧化钾价昂，因此在工业生产上不及烧碱应用广泛。市售氢氧化钠有两种工艺制品：一种为隔膜法制品；另一种为水银电解法制品。为避免残存水银污染，应尽可能选购隔膜法生产的氢氧化钠。
氢氧化钙的碱性较强，反应所生成的钙皂重，很容易与油分离，来源也很广，但它很容易皂化中性油，脱色能力差；且钙皂不便利用，因此除非当烧碱无来源时，一般很少用它来脱酸。
纯碱的碱性适宜，具有易与游离脂肪酸中和而不皂化中性油的特点。但反应过程中所产生的碳酸气体，会使皂脚松散而上浮于油面，造成分离时的困难。此外，它与油中其他杂质的作用很弱，脱色能力差，因此很少单独应用于工业生产。一般多与烧碱配合使用，以克服两者单独使用的缺点。
（2）碱的用量碱的用量直接影响碱炼效果。碱量不足，游离脂肪酸中和不完全，其他杂质也不能被充分作用，皂粒不能很好地絮凝，致使分离困难，碱炼成品油质量差，得率低。用碱过多，中性油被皂化而引起精炼损耗增大。因此正确掌握用碱量很重要。
碱炼时，耗用的总碱量包括两个部分：一部分是用于中和游离脂肪酸的碱，通常称为理论碱，可通过计算求得：另一部分则是为了满足工艺要求而额外添加的碱，称之为超量碱。超量碱的用量需综合平衡诸因素，通过小样实验确定。
①理论碱量。理论碱量可按毛油的酸值或游离脂肪酸的百分含量进行计算。当以酸值表示时，则中和所需理论NaOH量为：
一般取毛油中的主要脂肪酸的平均相对分子质量，例如棉籽油的主要脂肪酸为油酸和亚油酸,其平均相对分子质量为.46
②超量碱。碱炼操作中，为了阻止逆向反应弥补理论碱量在分解和凝聚其他杂质、皂化中性油以及被皂膜包容所引起的消耗，需要超出理论碱量而增加用碱量，这部分超加的碱称为超量碱。超量碱的确定直接影响碱炼效果。同一批毛油，用同一浓度的碱液碱炼时，所
得精炼油的色泽和皂脚中的含油量随超量碱的增加而降低。中性油被皂化的量随超量碱的增加而增大。超量碱增大，皂脚絮凝好，沉降分离的速度也会加快。图4-2所示为超量碱与炼耗之间的关系。不同油品和不同的精炼工艺有不同的曲线，可由实验求得。曲线3的最低点示出最合适的超碱量。图中的数值为全封闭快混合连续碱炼工艺的最适超碱量。
由此可见，超量碱的确定必须根据毛油品质、精油质量、精炼工艺和损耗等综合进行。当毛油品质较好(酸值低、胶质少、色泽浅)，精炼油色泽要求不高时，超量碱可偏低选择，反之则应选高。连续式碱炼工艺，油碱接触时间短，为了加速皂膜絮凝，超量碱用量较间歇式工艺高。
超量碱的计算有两种方式，对于间歇式碱炼工艺，通常以纯氢氧化钠占毛油量的百分数表示。选择范围一般为油量的0.05%0.25%,质量劣变的毛油可控制在0.5%以内。对于连续式碱炼工艺,超量碱则以占理论碱的百分数表示，选择范围为10%50%。
③碱量换算。一般市售的工业用固体烧碱，因有杂质存在，NaOH含量通常为94%98%,故总用碱量(包括理论碱和超量碱)换算成工业用固体烧碱量时，需考虑NaOH的纯度因素。
油脂工业生产中，大多数企业使用碱溶液时，习惯采用波美度(°BQ表示其浓度。各种常用烧碱溶液的质量分数与波美度的关系见表4-10
例某油脂加工企业精炼一批酸值为7的毛棉油，超量碱选用0.2%,试求碱炼每吨油所需工业固体碱(纯度为95%)、16°B8及20°B烧碱溶液的量。
解GNaOH,理=7.13X10TXG油XAV=7.13X10-4XX7=5(kg)
GNaOH,超=°2%XG油=0.2%X=2(kg)
固体烧碱质量=(5+2)；95%=7.37(kg)
査表4-1,16°B住及20°B6烧碱溶液的质量分数分别为11.06%和14.24%。依据式(4-8),则:
16°Be烧碱溶液的量：
4.1.2.2碱液浓度
(1)碱液浓度的确定原则碱炼时碱液浓度的选择，必须满足以下三点。
①碱滴与游离脂肪酸有较大的接触面积，能保证碱滴在油中有适宜的降速；
②有一定的脱色能力；
③使油-皂分离操作方便。
适宜的碱液浓度是碱炼获得较好效果的重要因素之一。碱炼前进行小样实验时，应该用各种浓度不同的碱液作比较实验，以优选最适宜的碱液浓度。
(2)碱液浓度的选择依据选择碱液渡的依据如下。
①毛油的酸值与脂肪酸组成。毛油的酸值是决定碱液浓度的最主要依据。毛油酸值高的应采用浓碱，酸值低则用淡碱。碱炼毛棉油通常釆用°B碱液。
长碳链饱和脂肪酸皂对油脂的增溶损耗，比短碳链饱和脂肪酸皂或不饱和长碳链脂肪酸皂大，因此大豆油、亚麻油、菜籽油和鱼油宜采用较高浓度的碱液；椰子油、棕桐油等则宜釆用较低的碱液浓度。
②制油方法。油脂制取的工艺及工艺条件影响毛油的品质。在毛油酸值相同的情况下，用碱浓度按制油工艺统计的规律为：
浸出〉动力榨机压榨＞动力榨机预榨〉液压机榨〉冷榨。
但此规律仅供选择碱液浓度时参考，并不能作为确定碱液浓度的依据。因为毛油的品质还决定于制油工艺条件以及毛油的保质处理。因此当考虑制油工艺对碱液浓度选择的影响时，需根据毛油的质量具体分析。
③中性油皂化损失。当含有游离脂肪酸的毛油与碱液接触时，由于酸碱中和反应比油碱皂化反应速度快，故中性油的皂化损失一般是以碱炼副反应呈现的。皂化反应的程度决定于油溶性皂量和碱液浓度。当碱炼的其他操作条件相同时，中性油被皂化的概率随碱液浓度的增高而增加。
④皂脚稠度。皂脚的稠度影响分离操作。稠度过大的皂脚易引起分离机转鼓及出皂口(或精炼罐出皂阀门)堵塞。在总碱量(纯NaOH)给定的情况下，皂脚的稠度随碱液浓度的稀释而降低。此外，皂脚包容的中性油，其油珠粒度取决于皂脚中水和中性油的含量，即油珠粒度与皂脚的稠度有密切关系，随着皂脚的稀释，皂脚中包含的油珠粒度将增大。油珠粒度增大可以提高油珠脱离皂脚的速度，从而有利于皂脚含油量的降低。
⑤皂脚含油损耗。碱炼时反应生成的皂膜具有很强的吸收能力，能吸收碱液中的水和反应生成的水。当釆用过稀的碱处理高酸值毛油时,所生成的水皂溶胶,受到的碱析作用弱，皂膜絮凝不好，从而增加了皂脚乳化油的损耗，甚至会在不恰当的搅拌下形成水/油持久乳化现象，给分离操作增加困难。皂脚乳化包容中型油一般与碱液浓度呈反比关系。选择适宜的碱液浓度，才能使皂脚乳化包容的中性油降至最低水平。
⑥操作温度。温度是酸碱中和反应及油碱皂化反应的动力之一。由阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程可知：
\gK=A~B/T
反应速率常数K的对数与绝对温度T的倒数呈直线关系，即反应速率常数随操作温度的升高而增大。因此为了减少中性油的皂化损失，应控制皂化反应速率：当碱炼操作温度高时，应采用较稀的碱液；反之，则用较浓的碱液。
⑦毛油脱色程度。碱炼操作中，毛油褪色的机理主要表现在皂脚的表面吸附现象以及对酚类发色基团的破坏。浓度低的碱液因反应生成的皂脚表面亲和力受水膜的影响，对发色基团的作用弱，因而其脱色能力不及浓度高的碱液。但过浓的碱液形成的皂脚表面积过小，也影响对色素的吸附。只有适宜的碱液浓度才能发挥碱炼脱色作用而获得较好的效果。
综上所述，碱炼时碱液浓度的选择受多方面因素影响，适宜的碱液浓度需综合平衡诸因素，通过小样实验优选确定。
4.1.2.3操作温度
碱炼操作温度是影响碱炼的重要因素之一,其主要体现在碱炼的初温、终温和升温速度等方面。所谓初温，是指加碱时的毛油温度；终温是指反应后油-皂粒呈现明显分离时，为促进皂粒凝聚加速与油分离而加热所达到的最终油温。
碱炼操作温度影响碱炼效果，当其他操作条件相同时，中性油被皂化的概率随操作温度的升高而增加。因此间歇式碱炼工艺一般在低温下进行，以使碱与游离脂肪酸的完全中和，并尽量避免中性油的皂化损失。
中和反应过程中，最初产生水-油型乳浊液，为了避免转化成油-水型乳浊液以致形成油-皂不易分离的现象，反应过程中温度必须保持稳定和均匀。
中和反应后，油-皂粒呈现明显分离时，升温的目的在于破坏分散相(皂粒)的状态，释放皂粒的表面亲和力，吸附色素等杂质，并促进皂粒进一步絮凝呈皂团，从而有利于油-皂分离。为了避免皂粒的胶溶和被吸附组分的解吸，加热到操作终温的速度愈快愈好。升温速度一般以每分钟升高1°C为宜。
碱炼操作温度是一个与毛油品质、碱炼工艺及用碱浓度等有关联的因素。对于间歇式碱炼工艺，当毛油品质较好，选用低浓度的碱液碱炼时可采用较高的操作温度；反之，操作温度要低。表4-2列出了间歇碱炼时不同浓度碱液的相应操作温度。