一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法技术

本发明专利技术涉及一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法，所述方法包括如下步骤：S1.预处理：对餐厨垃圾进行水热处理，然后对处理后的餐厨垃圾进行三相分离；S2.油脂制备生物柴油：在酶催化剂的作用下，与短链醇进行酯交换反应制备粗制生物柴油，所得产物蒸馏即得精制生物柴油；其中，所述S2中加入电场进行处理。本发明专利技术选用酶法生产生物柴油，并在生物柴油制备过程中进行电场处理，显著提高了生物柴油的产率。

【技术实现步骤摘要】
一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法
本专利技术涉及垃圾处理领域，具体地，涉及一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法。
技术介绍
餐厨垃圾，俗称泔脚，又称泔水、潲水，是居民在生活消费过程中形成的生活废物，极易腐烂变质，散发恶臭，传播细菌和病毒，餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等；从化学组成上讲，有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等成分。餐厨垃圾粗加工提炼的餐厨油脂，其成分和植物油非常接近，可作为生物柴油的半成品原料直接用于生产。我国虽然不乏植物油资源，但考虑到人口因素和粮食安全问题，若能以餐饮废油为原料生产生物柴油，不仅可以减少餐厨垃圾的存放量，实现了变废为宝，还降低了生物柴油的生产成本。目前制备生物柴油的方法主要分化学法和酶法。其中化学法分酸催化和碱催化；酸催化反应时间长，反应温度高，对反应设备要求高；碱催化工艺转化速度快、效率高，但对原料酸值有要求，酸值过高会产生皂化现象。因此，对于高酸值原料，往往采用一步酸催化或先酸后碱的两步催化法。但上述方法存在诸多缺点如设备必须耐强酸，并且选用浓硫酸催化易产生副反应，影响产品质量。因此，研发一种产率高、副反应少、对设备要求低的利用餐厨垃圾生产生物柴油的方法，实现餐厨垃圾的高值利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法，本专利技术选用酶法生产生物柴油，并在生物柴油制备过程中进行电场处理，显著提高了生物柴油的产率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法，所述方法包括如下步骤：S1.预处理：对餐厨垃圾进行水热处理，然后对处理后的餐厨垃圾进行三相分离；S2.油脂制备生物柴油：在酶催化剂的作用下，与短链醇进行酯交换反应制备粗制生物柴油，所得产物蒸馏即得精制生物柴油；其中，所述S2中加入电场进行处理。本专利技术通过选用酶法生产生物柴油，并在生物柴油制备过程中进行电场处理以对反应体系进行刺激；电场可以降低液体的表面张力及雾化阻力，大幅增加相间接触面积，在化学反应中降低反应所需的活化能，加快反应的进行。电场还可以增强体系扰动，促进相间传质，加速酯交换反应的进行，大大缩短反应时间。另外，电场处理还可以加速副产物甘油与生物柴油的分离，简化了生物柴油制备的后处理工艺。本专利技术在生物柴油制备阶段加入电场进行处理，强化了酯交换反应，具有能耗低、反应及分离时间缩短、促进酶促反应及碱催化反应的进行，有效提升生物柴油产率等优势。优选地，S2中，将制备得到的粗制生物柴油再在碱催化剂的作用下，与短链醇再次进行酯交换反应。专利技术人发现，在酶法制备生物柴油之后，再采用碱催化剂对生物柴油进一步进行酯交换反应，能够显著提高生物柴油的产率。优选地，所述电场的电压为0.1V～50kV，处理时间为1s～216h。在本专利技术的S2中，酶催化作用阶段中所述电场的电压为0.1～12V，处理时间为3～216h；碱催化作用阶段中所述电场的电压为0.1V～50kV，处理时间为1s～2h。由于餐厨垃圾中通常含有塑料、金属及玻璃等，S1前需要分选餐厨垃圾、除去杂物。优选地，对S1所述餐厨垃圾进行酸和/或碱预处理。在本专利技术的S1中，水热处理可以增加餐厨油脂的析出量，利于催化油脂发生酯交换反应。优选地，S1中，对分拣后的餐厨垃圾进行水热处理后，再进行超声波和/或微波处理。优选地，S1中所述水热处理采用三步法进行：首先将温度升至120～200℃，处理5～100min；然后将温度升至200℃～300℃，处理3～20min；最后将温度降至90℃～120℃，处理10～30min。在本专利技术中，为了提高水热处理的效果，可选择将餐厨垃圾（畜禽尸体）破碎后再进行预处理。优选地，S1中，水热处理的温度为90～300℃，处理时间为5～150min；超声波的功率为15～1500w/L，处理时间为5～60min；微波的功率为100w～2500kw，处理时间为2～120min，处理温度为90～300℃。在本专利技术中，S1三相分离前的餐厨垃圾是以喷放的方式排料。优选地，S2中选用臭氧对S1三相分离得到的油脂进行预处理。采用臭氧对油脂进行预处理实现油脂中有机物的分解，降低油脂中的复杂成分对催化剂脂肪酶的影响。优选地，S2中，臭氧的浓度为5～30g/L。优选地，S2中，所述酶催化剂为脂肪酶，所述脂肪酶为油脂质量的0.1～20%，所述脂肪酶的酶活单位为10～50000U/g；所述碱催化剂用量为所述粗制生物柴油质量的0.1～5%。优选地，S2中，酶催化剂作用阶段所述短链醇与油脂的摩尔比为5～50:1；碱催化剂作用阶段所述短链醇与油脂的摩尔比为1～25:1。优选地，S2中，所述碱催化剂用量为所述粗制生物柴油质量的0.1～5%。优选地，S2中的酯交换反应是在一级或多级反应器中进行。更为优选地，S2中的反应温度为20～90℃。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过酶法生产生物柴油，并在生物柴油制备过程中进行电场处理促进了酶促反应的进行，显著提高生物柴油的产率。本专利技术提供的方法不仅适用于餐厨油脂，还适用于植物油脂、动物油脂、油脂精炼下脚料和微生物油脂等。本专利技术提供的方法副反应少、对设备和原料要求低，具有极大的推广应用价值。附图说明图1为本专利技术一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法工艺流程图。具体实施方式下面结合说明书附图及具体实施例，进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下面实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件。本领域的技术人员在本专利技术的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本专利技术所要求保护的范围。实施例1一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法，所述方法包括如下步骤：S1.收集除杂：收集餐厨垃圾，除去塑料、金属和玻璃等杂物。S2.预处理：将餐厨垃圾进行水热处理，处理温度为90℃、处理时间为100min。S3.三相分离：将预处理后的餐厨垃圾的上层油脂、中间水、下层固体餐厨垃圾进行三相分离。S4.油脂预处理：将分离得到的油脂采用30g/L的臭氧进行预处理。S5.油脂制备生物柴油：将分离得到的100g油脂在酶催化剂脂肪酶（酶活为1000U/g，来自黑曲霉菌Aspergillusniger，适用于一级或多级反应）的作用下，与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油，反应温度30℃，反应22小时；同时整个阶段向体系通入0.1V的电场，30min/次；得到的粗制生物柴油。S6.将粗制生物柴油蒸馏，得到精制生物柴油。实施例2一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法，所述方法包括如下步骤：S1.收集除杂：收集餐厨垃圾，除去塑料、金属和玻璃等杂物。S2.预处理：将餐厨垃圾进行水热处理，处理温度为90℃、处理时间为100min。S3.三相分离：将预处理后的餐厨垃圾的上层油脂、中间水、下层固体餐厨垃圾进行三相分离。S4.油脂预处理：将分离得到的油脂采用30g/L的臭氧进行预处理。S5.油脂制备生物柴油：将分离得到的100g油脂在催化剂脂肪酶（酶活为1000U/g，来自黑曲霉菌Aspergillusniger，适用于一级或多级反应）的作用下，与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油，反应温度30℃，反应22小时；同时整个阶段向体系通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1. 预处理：对餐厨垃圾进行水热处理，然后对处理后的餐厨垃圾进行三相分离；S2. 油脂制备生物柴油：在酶催化剂的作用下，与短链醇进行酯交换反应制备粗制生物柴油，所得产物蒸馏即得精制生物柴油；其中，所述S2中加入电场进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种餐厨油脂高效生产生物柴油的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1.预处理：对餐厨垃圾进行水热处理，然后对处理后的餐厨垃圾进行三相分离；S2.油脂制备生物柴油：在酶催化剂的作用下，与短链醇进行酯交换反应制备粗制生物柴油，所得产物蒸馏即得精制生物柴油；其中，所述S2中加入电场进行处理。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，S2中，将制备得到的粗制生物柴油再在碱催化剂的作用下，与短链醇再次进行酯交换反应。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，S2中，所述电场的电压为0.1V～50kV，处理时间为1s～216h。4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，S2中，酶催化剂作用阶段所述电场的电压为0.1～12V，处理时间为3～216h；碱催化剂作用阶段所述电场的电压为0.1V～50kV，处理时间为1s～2h。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，S1中对所述餐厨垃圾预先进行分选并除去杂物；优选地，对S1所述餐厨垃圾进行酸和/或碱预处理。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春铭，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44