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第一章
引 言
1.1
绪
论
环境与人类的生存、发展息息相关，其中大气圈是维持生命的第一要素。据统计，每人每天吸入空气量为1万多升，约为每天所需食物和饮水量的10倍，燃烧一吨煤要消耗空气约12吨[1]，离开了空气，人类的生存和社会的活动就无法维持下去。因此，大气污染问题日益成为人们倍加关注的环境问题之一。目前公认的大气污染物主要有锅炉烟气、机动车排放尾气、悬浮在大气中的粉尘颗粒等等。
随着改革开放的深入，经济飞跃发展，人们的生活水平和消费水平得到很大提高，以往简单、纯朴的生活模式被现代化生活模式取代，饮食烹饪行业开始显现其特有的生命力。近十年来，各种规模的饭店、餐馆如雨后春笋出现在市区、乡镇的角角落落，全国饮食业网点成倍增长，仅北京市，1992年，据不完全统计，市饮食业网点已发展到9655家，年耗食用油近5000吨[2]。
而在全世界有60%的人口集中生活在城市环境中[3]，饮食业也随之不断增长。但是，它在为人们奉献出美味佳肴的同时，却散发着污染物。我国人民的饮食习惯多以煎、炸、烧、烤为主，使用的燃料多为煤气、天燃气、液化石油气、蜂窝煤、柴碳等等，灶具的先进性也不够，并且一般餐饮业灶间大都只装直排式排油烟机。未进行净化的油烟中含有的食用油等在高温下产生有害的过氧化物及其裂解后的产物严重污染大气环境。随着国家对城市的环境质量提出了更严格的要求，尤其把大气污染治理放在突出的位置，人们已意识到大气污染不但恶化了周围的环境，给人的身心造成危害，而且对整个城市的形象影响亦很大。饮食业又多位于闹市或居民区内，油烟的污染已越来越受到人们的重视，并逐步成为居民对若干项环境污染投拆的热点，可以说油烟是与锅炉烟气、汽车尾气等并重的又一大气污染源，油烟的污染已形成一种亟待解决的公害问题。李鹏总理在《1994年环境保护工作要点》中就明确指出：开展饮食服务行业等第三产业的污染调查和排污申报调查、登记工作，加强对第三产业的环境管理。1996年颁布的《大气污染防治法》中的第二十六条规定：城市饮食服务行业的经营者必须采取措施防止油烟对附近居民居住环境的污染。2000年3月，国家环保总局“环发[2000]47号文件”关于发布《饮食业油烟排放标准（试行）》通知中又进一步明确提出排放油烟的饮食业单位必须安装油烟净化设施，并保证操作期间按要求运行，油烟无组织排放视同超标。由此可见研究油烟净化技术及其相关设备的必要性。
1.2
油烟及其危害
1.2.1
油烟的定义及分类
1.2.1.1 油烟的定义
油烟指食物在烹饪、加工过程中挥发的油脂、有机质及其加热分解或裂解产物。[4]更为全面的定义为食用油及油脂在高温状态下产生的挥发物及冷凝水汽和室内含尘气体、灶具燃烧器产生废气和高温气体、炭黑等多种成分的混合体。
1.2.1.2
油烟的分类
由于食物的种类多种多样，其产生的油烟的途径也有所区别。大致可以归纳为三种类型：一是按工艺分类；二是按菜系分类；三是灶具烟气。
1.按工艺可分为煎、煮、炒、烧、烤等。
a.煎：所加工的食物及食物中的水份比容器中的油多数倍或更多，排出物主要有水蒸汽、油雾粒子及微量油烟。产生的机理主要是煎食物时水汽在锅中产生微爆。
b.煮：主要是汤类菜。油脂在摄氏100°C时与水结合乳化，油粒子与水同时产生。所以它的产物主要是以水为主，掺杂一些油雾粒子，烟的成份几乎没有。
c.炸：用油炸制食物时，将油加热至沸腾状，然后将食物缓慢放入锅中，待食物熟透或满足其它条件时捞出。油烟主要是高温状态的油蒸发、分解、裂解作用和食物水份爆炸，油粒子与水蒸汽同时产生，其特点是具有连续性。
d.炒：炒与炸近似，油烟量的大小区别不大，但油烟的特性有所不同。炒菜时的油烟是将油加热至沸腾状态，然后猛的同时将准备好的菜及配料放入锅中，此时锅内呈爆炸状产生水蒸汽及油雾烟雾，紧接着是厨师将锅内菜物抛起，在掂起的瞬间锅离开0.2-0.5秒左右，此时800°C以上的火焰迅速穿过被掂起的菜物，与菜物混在一起的油脂便在此瞬间蒸发、分解、碳化。如此反复数次便完成一次炒菜过程。然后停止数分钟再继续炒菜，炒菜的特点是油烟量大而且是间歇性的。在此期间，水与油乳化呈油包水形，微小的水滴外有一层油脂，瞬间高温水突变蒸汽炸开。
e.烧：是炸、炒二种工艺结合方法。先将食物炸到一定火候，然后将油倒出，放入其它的调料，翻炒而成。其油烟特性是两者兼而有之。
f.烤：烤型多数是用明火直接加热肉类食品。常见的有烤羊肉串，烤鸭（鸡）型及韩式烧烤型。由于烧烤燃料是碳，所以在烧烤中碳烟成份较大。其次是油脂和调料落在碳火上，产生较大的油烟，由于浓度较大，烟尘粒径很小，能小于10微米。所以一般烤类食品加工油烟污染是较大的。
2.按菜系来分，可分为川、鲁、粤、家常菜，烤鸭、烤串、韩式烧烤、职工食堂、西餐等。按产生油烟量大小把菜系分为4级（a、b、c、d）。
a.（最大）川菜、烤鸭、烤串、家常
b.（中大）鲁菜、粤菜、上海、韩式
c.食堂
d.西式
3.灶具烟气：灶具也是组成油烟成份不可忽略的一个组成部分。灶具的型式很多，产生的烟或油烟的大小也不尽相同。不产生油烟污染的只有电灶，其次是燃气、燃煤、燃油。天然气及煤气灶燃烧不好，可产生碳黑及其它碳氢化合物。燃煤主要是烟和尘的成份较大，燃油主要是没有燃净的杂油、碳黑及其它碳氢化合物。产生油烟量大的灶具是柴油灶。由于油的品质和灶头燃烧技术，使油质不能100%燃烧而产生碳黑和油雾或其它裂解的物质。
1.2.2
油烟粒子的物理特性
我们平时炒菜散发出的油烟是食用油和食物在高温条件下产生的大量热氧化分解产物。烹调时，油脂受热，当温度达到食用油的发烟点170°C时，出现初期分解的蓝烟雾，随着温度继续升高，分解速度加快，当温度达250°C时，出现大量油烟，并伴有刺鼻的气味，油烟粒度多在0.01μm-10μm。油烟中含有油脂、粉尘颗粒物和水蒸气等。颗粒物粒径较小，又可分为固体颗粒物与液体颗粒物两种，由于液体颗粒物大多为油脂冷凝物，所以粘稠度较大，极易与固体颗粒物结合，形成具有较大粘稠度的胶体粘附在管道或设备表面或者排到大气中，进而与空气中的悬浮物结合，在大气中形成不易扩散的污染物。
1.油烟粒子的油性和粘度
油烟粒子的最重要的特性之一，就是油性，即形成润滑薄膜的能力。
粘度即流动液体粘滞程度，是分子之间内摩擦的一个量度。油脂之所以有较高的粘度，主要由于其甘油脂中长链分子间的吸引力所致。表示方法有动力粘度、运动粘度和相对粘度三种。动力粘度以Pa•S为单位，通常用“mPa•S”表示，运动粘度的单位为m2/s，食用油脂以运动粘度来表示。粘度与油脂的不饱和度有关，与油脂中脂肪酸的分子量的关系更大。植物油脂粘度高低顺序为：蓖麻油>菜籽油>棉籽油>葵花籽油>大豆油>亚麻油>椰子油。对同一种油脂而言，随着温度升高，其粘度也增大。
2.油烟粒子的溶解性
油烟粒子在水中的溶解性很差，据报道，当温度在-8～92°C时，油酯在水中的溶解度不超过10%。随着温度和压力的升高，油烟粒子在水中的溶解性也相应增大。
3.介电常数
干燥的油脂并不是良好的导体，介电常数一般为3.0～3.2。当氧化引入极性基团，油脂的介电常数会有所增加，如在低温下吹入空气，油脂的介电常数可达到5.2以上。
4.油烟粒子的润湿性
油烟粒子能否和液体相互附着或附着难易的性质称为粒子的润湿性。当粒子与液体接触时，如果接触面能扩大而相互附着，就是能润湿；如果接触面趋于缩小而不能附着，则是不能润湿。粒子的润湿性与粒子的性质，如粒径、生成条件、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性等有关，也与粒子和液体之间的粘附力及相对运动速度有关。油烟粒子的粒径一般小于5μm，很难被水润湿。这是由于细小的粒子与水滴表面均存在着一层气膜，只有在粒子与水滴具有较高的相对运动速度的情况下，水滴冲破这层气膜，才能使之相互附着并凝结。这也是某些高效能湿式净化器如文丘里洗涤器净化的主要机制。此外，粒子的润湿性还随压力的增加而增加，随温度的上升而下降，随液体表面张力的减少而增强。
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