一种基于高级脂肪酸酯化改性纤维素的废食用油凝固剂制造技术

本发明专利技术公开了一种高级脂肪酸酯化改性纤维素、废弃食用油凝固剂及其制备方法，其中，纤维素的取代度为2.0‑2.5，与纤维素链通过酯键相连的长碳链脂肪酸为碳数10‑18的高级脂肪酸，结构为直链或者支链，本发明专利技术共涉及到均相和异相两种纤维素改性的试验方案，其产物取代度差别不大，由该改性纤维素制备的凝固剂凝固性好、高效且稳定，有效解决液态废弃食用油难于运输集中回收问题。

A coagulant for waste edible oil based on cellulose modified by high fatty acid esterification

【技术实现步骤摘要】
一种基于高级脂肪酸酯化改性纤维素的废食用油凝固剂
本专利技术涉及化学材料
，尤其涉及一种高级脂肪酸改性纤维素、废弃食用油凝固剂及其制备方法。
技术介绍
目前，我国因地沟油回收再上餐桌而导致的食品安全事件层出不穷。目前地沟油的主要来源是废弃食用油，长期食用可能会引发癌症，对人体的危害极大；此外，废弃食用油若处理不当还会对城市下水管道和自然环境造成极大的危害。为了从源头上杜绝上述危害，对废弃食用油进行高效回收至关重要，但是废弃食用油的回收运输是一个大问题，若直接使用油罐车运输液态的废弃食用油不仅成本高且存在易燃易爆等安全隐患。因此一种可将餐饮业在炸制食物过程中产生的废食用油凝固成块的凝固剂成为了一种需求。结合现有产品及相关专利可知，食用油凝固剂主要是指一类以碳数为12~18的长碳链作为支链的聚合物，辅以短碳链和羟基羧基对聚合物进行功能化改性。利用聚合物的脂溶性，在凝固食用油时，在50-70℃的环境下溶解分散在油脂中，长碳链通过分子间作用力吸附油脂分子聚集在聚合链周围，温度降低后聚合链发生交联，体系固化产生硬度，便于回收。凝固剂以高分子共聚物为主，如，日本专利JP05-311191A公开的16个碳及以上的烷基丙烯酸酯和乙烯基单体系统的运用与食用油凝固方面的共聚物；又如，JP04-213382A公开的运用在燃油和工业原油的凝固方面的类似聚合物，但是，这类聚合物的合成是基于单体自由基聚合，而单体又需要经过一系列繁琐的工业过程加以合成，在一定程度上提高了其生产成本，产生了更多污染。
技术实现思路
>本专利技术的目的是提供一种基于高级脂肪酸酯化改性纤维素的废食用油凝固剂及其制备方法，制备的凝固剂凝固性好、高效稳定、取材便利，有效解决液态废弃食用油难于运输集中回收问题。本专利技术提供的技术方案如下：一种改性纤维素，在改性之前通过酸处理或碱处理进行聚合度的调整。纤维素分子主要的改性位点为羟基，通过酰氯与羟基之间可发生取代反应的特性，在缚酸剂的存在下反应，得到取代度2.0~2.5的高级脂肪酸改性纤维素。脂肪酸的碳数为n，n=10,11,...,18，以十八酰氯（硬质酰氯）为佳。该高级脂肪酸为长链饱和羧酸或不饱羧酸，并以直链为佳。本专利技术还提供了一种纤维素高级脂肪酸酯的均相制备方法，包括：S11将质量体积比为1:5.86的纤维素和10%的NaOH混合，在室温下搅拌3h；S12蒸馏水洗涤至中性后在40℃下烘30min，并在带回流控温的反应器中与体积为13倍于纤维素质量的DMAc混合，150℃下慢搅拌2h，进行初步溶剂化；S13降温至100℃，加入体积为44倍于纤维素质量的9%LiCl/DMAc溶液，搅拌回流反应3h；S14降温至室温，加入体积为3.5倍于纤维素质量的吡啶，再加入质量为6倍于纤维素质量的硬脂酰氯的DMAc溶液，2h内滴加完成；S15室温下搅拌回流20h后，加入过量蒸馏水，析出沉淀，过滤后用50%乙醇的蒸馏水溶液洗涤，并在40℃下烘干得到产物。在溶解纤维素的过程中，由于不同商家提供的原料在质量上存在差异，其聚合度可能分布不均，或是不同商家的聚合度不同，从而可能造成在步骤S13时无法溶解，此时可以适当调高LiCl的浓度，但应注意不宜超过15%。另外，LiCl在溶解前一定充分干燥，去除所有结晶水，否则会对溶解效果造成不利影响。本专利技术还提供了一种纤维素高级脂肪酸酯的异相制备方法，包括：S21将一定量的经过S11预处理过程处理并烘干纤维素加入带回流控温的反应器中，再加入体积为25倍于纤维素质量的吡啶，常温下搅拌15min；S22升温至130℃，2h内滴加质量为3.4倍于纤维素质量的棕榈酰氯，搅拌回流反应2h；S23降温至100℃，并加入体积为25倍于纤维素质量的50%乙醇的蒸馏水溶液。S24过滤得到产物，40℃下干燥得成品；若最后常规过滤方法不理想，可尝试用玻璃砂芯漏斗过滤，并可选择用索氏提取器和丙酮对成品进行进一步的清洁。本专利技术基于目前凝固剂的凝固原理，用成本较低的原料制得废食用油凝固剂，通过对天然高分子——纤维素进行改性，具有良好的凝固效果，降低了工业成本和合成过程中的污染，可取材自简单预处理过的天然纤维素，原料成本低，且制备得到的凝固剂属于绿色环保类凝固剂，对杜绝地沟油，保护环境有着重大意义。此外，有利于开展相关工业生产活动，保护了国内有关市场，无毒无害无污染，对环境保护和餐饮市场的规范以及垃圾分类工作大有裨益。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1为本专利技术中改性纤维素的聚合链单元结构示意图，其中n为长链脂肪酸除去头尾的碳数。具体实施方式下面结合附图和实例进一步说明本专利技术的实质内容，但本专利技术的内容并不限于此。本专利技术提供了一种基于高级脂肪酸酯化改性的纤维素的废食用油凝固剂，通过本法制得的改性纤维素的取代度为2.0-2.5，每个纤维素长链高分子的单体平均有2.0-2.5个羟基被高级脂肪酸取代，在成品的高分子链上，除了被修饰完成的酯基之外，还有部分少量的未被修饰的游离羟基。图1中n表示脂肪酸长链除去头尾的碳数，n=8,9,10,...,16，脂肪酸以直链为宜，择优选择碳数分别为15，16，17，18的十五烷酸、软脂酸、珠光脂酸、硬脂酸所对应的酰氯于纤维素通过本方法进行改性。以下通过实例对废弃食用油凝固剂的制备进行说明：实施例1：以氢氧化钠活化纤维素，使用棕榈酰氯通过均相法改性纤维素制备食用油凝固剂。首先，称取2.28g纤维素，与13.4ml10%的NaOH混合预处理，在室温下搅拌3h，在降低聚合度的同时使得氢氧根与羟基反应，形成一定的—ONa基团，降低纤维素分子之间通过氢键进行交联的程度，同时增加后续反应中羟基的亲核性。预处理后用蒸馏水洗涤至几乎中性，40℃烘30min至完全干燥，转移至带回流控温装置的反应器内，加入30mlDMAc，150℃下回流2h，进行纤维素的溶胀和活化。再加入100ml质量分数未9%的LiCl/DMAc溶液，100℃下搅拌回流3h。LiCl/DMAc用以溶解纤维素，若溶解效果不佳，可适当调高LiCl的浓度，但不可超过15%，此外在配置溶液时LiCl必须干燥无结晶水。溶解完成后降至室温，加入8ml吡啶，混合均匀后在2h内加入13.742g溶于10mlDMAc的棕榈酰氯，并在室温下反应回流20h。反应完成后，迅速倒入700ml蒸馏水使产物析出，过滤后用50%乙醇蒸馏水溶液洗涤，40℃烘干即可。实施例2：首先，取5g纤维素，与30ml10%NaOH混合预处理，在室温下搅拌3h，同实施例1处理以活化纤维素，降低由氢键造成的交联，便于后续反应以及凝固剂在食用油中的溶解度。处理完的纤维素，与125ml吡啶混合加入带回流控温装置的反应器中，室温搅拌15min混合均匀，升温到130℃后在2h内加入16.96g棕榈酰氯，滴加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高级脂肪酸酯化改性纤维素，其特征在于，所述的纤维素上的部分羟基与长碳链羧酸基通过酯键相连，纤维素的取代度为2.0-2.5，所述长链羧酸为饱和羧酸或不饱羧酸；所述长碳链羧酸为直链或支链。/n

【技术特征摘要】
1.一种高级脂肪酸酯化改性纤维素，其特征在于，所述的纤维素上的部分羟基与长碳链羧酸基通过酯键相连，纤维素的取代度为2.0-2.5，所述长链羧酸为饱和羧酸或不饱羧酸；所述长碳链羧酸为直链或支链。


2.如权利要求1所述的高级脂肪酸酯化改性纤维素，其特征在于，与其羟基相连的长碳链羧酸，其碳数在10~18之间，结构为直链或带直链，完全饱或存在部分不饱和键。


3.一种废弃食用油凝固剂，其特征在于，所述废弃食用油凝固剂由权利要求1所述的高级脂肪酸酯化改性纤维素，其制备方法为常温下氢氧化钠活化后经过DMAc溶胀，再由LiCl/DMAc体系溶解进行均相反应。


4.一种废弃食用油凝固剂，其特征在于，所述废弃食用油凝固剂由权利要求1所述的高级脂肪酸酯化改性纤维素，其制备方法为常温下氢氧化钠活化后直接在吡啶存在下与酰氯进行取代反应。


5.一种如权利要求3所述的废弃食用油凝固剂的制备方法，其特征在于，包括:
S11将质量体积比为1:5.86的纤维素和10%的NaOH混合，在室温下搅拌3h；
S12蒸馏水洗涤至中性后在40℃下烘30min，并在带回流控温的反应器中与体积为13倍于纤维素质量的DMAc混合，150℃下慢搅拌2h，进行初...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，金炯克，裘骐璟，祝宇心，叶晓雨，梁秋鸿，汪淑华，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36