本发明专利技术公开了一种基于淀粉基Pickering乳液体系资源化利用煎炸废油生产烃类燃料的方法，属于食品废弃资源高值化利用领域。本发明专利技术通过构建脂肪酶和脱羧酶的双酶级联淀粉基Pickering乳液催化反应体系，将脂肪酶、光脱羧酶分散于水相，与反应底物煎炸废油、界面活性淀粉颗粒混合后经机械乳化制成Pickering乳液界面催化体系，在蓝光照射下通过双酶级联催化水解、脱酸反应，实现了以煎炸废油为原料的一锅法生产烃类燃料，反应产率可达到90％以上。本发明专利技术反应条件温和、反应产率高、经济性好，完成了废弃油脂资源的再利用，制备的产品可广泛应用于食品工业、军事等领域。军事等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于淀粉基Pickering乳液体系实现煎炸废油资源化利用的方法
[0001]本专利技术涉及到一种基于淀粉基Pickering乳液体系实现煎炸废油资源化利用的方法，属于食品废弃资源高值化利用领域。
技术介绍
[0002]油脂是一类典型的可再生性生物质资源，且价格低廉、来源丰富。随着工业化和精细化水平的提高，世界范围内有很多油脂资源由于其低值性没有得到有效的开发，同时还有大量的废油脂由于没有合理的重复利用渠道而被直接进行废弃处理。我国每年产生的餐饮废油约有400～800万吨，其中煎炸废油约有150万吨，由此造成的资源浪费、增加的环境负担，也变相提高了其他工业行业的成本。因此，通过有效途径对煎炸废油回收再利用，符合现代社会对环保和可持续发展的需求。
[0003]餐饮煎炸废油中含有大量可回收再利用的有机物，而且廉价易得，经过加工精制后可变废为宝，在制备日化产品、化工原料、表面活性剂、生物柴油等领域表现出良好的应用前景。烃类燃料(如汽油等)作为石油能源的代表性能源，具有闪点低、抗稳定性高、粘度小、点火性能好等特点，广泛应用于航空、军事、运输机械等领域。然而，化石能源的过度开发与使用已经造成了世界能源危机，也导致了严重的环境问题。因此，如何将煎炸废油转化为绿色烃类燃料，在降低燃料生产成本的同时保证资源的回收利用一直是研究的焦点。
[0004]国内外在煎炸废油资源化利用方面的研究，常采用加氢催化制备可再生烷烃的方式，但该生产过程往往条件苛刻，副反应较多，后续产物分离困难。相比之下，利用酶法经水解、氧化、脱羧等步骤分步实现废油到烃类燃料的转化是更加绿色、可持续的方法，该方法操作简单，条件温和、产物易于分离；但采用分步催化生产在操作过程中中间产物损失较大，产率较低。酶与反应底物的不混溶性导致双相体系有限的反应接触面积以及有机溶剂对酶活性的损伤也会造成催化反应速率下降、酶活稳定性差，从而增加反应成本。目前已有许多研究利用Pickering乳液作为微反应体系进行废油处理，通常的方法是将油脂中的脂肪酸转化为相应的脂肪酸甲酯或乙酯；然而此种形式的生物燃料，其真实的能量与使用效率均不能代替以烷(烯)烃为主的传统石油燃料。此外，这些反应体系中大多采用无机粒子如二氧化硅等作为颗粒乳化剂，具有加工复杂、不可再生、生物相容性差等缺陷。
技术实现思路
[0005]针对上述至少一个问题，本专利技术提供了一种基于淀粉基Pickering乳液体系实现煎炸废油资源化利用的方法，通过构建脂肪酶偶联光脱羧酶的双酶级联Pickering乳液催化反应体系，可以有效减少反应步骤以及中间产物在分离过程的损失，实现烃类燃料的一锅级联生产。此外，采用淀粉基Pickering乳液作为生物酶反应体系，提供了极大的反应界面面积，且有效避免了有机溶剂和极性底物导致的酶变性及失活；同时以界面活性淀粉颗粒作为颗粒乳化剂稳定乳液体系，更加绿色安全，便于回收利用。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种基于淀粉基Pickering乳液体系实现煎炸废油资源化利用的方法，所述方法是通过构建脂肪酶和脱羧酶的双酶级联淀粉基Pickering乳液催化反应体系，并将其用于以煎炸废油为原料的催化反应中。其中以脂肪酶、光脱羧酶分散于Tris
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HCl缓冲液中作为水相体系，以反应底物煎炸废油作为油相体系，添加界面活性淀粉颗粒后经机械乳化制成Pickering乳液反应体系，通过双酶级联催化水解、脱羧反应，实现烃类生物燃料的一锅法生产。
[0007]在本专利技术的一种实施方式中，所述方法包括：
[0008](1)界面活性淀粉颗粒的制备：在含有0.5％～1％(w/v，占乙醇溶液总体积)甲氧基硅烷的无水乙醇中加入1％～5％(w/v，占乙醇溶液总体积)纳米淀粉，用醋酸调节其pH为4，搅拌、离心取下层沉淀，热风干燥后于氮气氛围下干燥，制得具备界面活性的淀粉颗粒；
[0009](2)水相体系的配制：将脂肪酶、光脱羧酶与pH＝7～9的Tris
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HCl缓冲溶液混合均匀作为水相体系，其中脂肪酶的添加量为10～30U/g煎炸废油，光脱羧酶的添加量为30～50U/g煎炸废油；
[0010](3)淀粉基Pickering乳液催化体系的构建：以反应底物煎炸废油作为油相体系，在油
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水两相体积为1:1～1:5，界面活性淀粉颗粒添加量为0.5％～4％(w/v，占油水两相总体积比)的条件下，混合后经高速剪切机于8000～12000r/min剪切2～4min制得淀粉基Pickering乳液催化体系；
[0011](4)烃类燃料的制备：将步骤(3)制备所得的淀粉基Pickering乳液催化反应体系置于30～37℃旋转培养器或摇床上，转速设置为100～200r/min，外加蓝光照射反应15～18h；
[0012](5)分离纯化：反应结束后，振荡、静置分离上层有机相，经多次萃取和硅胶柱层析分离，通过真空旋转蒸发仪去除溶剂得到制备的烃类燃料。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，所述(1)中，是室温下搅拌2h后离心取下层沉淀，45℃下热风干燥后于氮气氛围下以120℃干燥2h。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述甲氧基硅烷可包括十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述纳米淀粉指以天然淀粉为原料，粒径小于300nm的有机材料。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述纳米淀粉的制备方法包括以下步骤：将淀粉原料用磷酸氢二钠
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柠檬酸缓冲液(pH＝4.8～5.2)配成浓度为10％(w/w，淀粉干基占水相总质量)淀粉乳，将其在沸水浴中加热糊化，冷却后加入普鲁兰酶在58℃下酶解8h，酶解结束后进行加热灭酶、离心，取上清液进行重结晶，经洗涤和干燥得到纳米淀粉。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中纳米淀粉的制备方法中所述的淀粉种类可包括玉米淀粉、大米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、藜麦淀粉和小麦淀粉中的任意一种；普鲁兰酶是以10～20U/g干淀粉的酶活添加；重结晶温度和时间分别为4℃和6～10h。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所述煎炸废油的油脂成分主要为游离脂肪酸和甘油酯，游离脂肪酸含量约占总质量的40％。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，所述(5)中分离纯化具体是：反应结束后，经漩涡振荡静置30min分离上层有机相，经多次萃取和硅胶柱层析分离，通过真空旋转蒸发仪去除溶
剂得到制备的烃类燃料。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(5)中所述萃取为采用2倍体积乙酸乙酯萃取反应混合物；所述硅胶柱层析采用含10％～50％乙酸乙酯的正庚烷溶液进行梯度洗脱；所述旋转蒸发的真空度设置为0.2MPa、温度为40℃。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，所述方法还包括步骤(6)：回收再利用；具体是回收Pic本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于淀粉基Pickering乳液体系实现煎炸废油资源化利用的方法，其特征在于，所述方法是通过构建脂肪酶和脱羧酶的双酶级联淀粉基Pickering乳液催化反应体系，并将其用于以煎炸废油为原料的催化反应中；其中以脂肪酶、光脱羧酶分散于Tris
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HCl缓冲液中作为水相体系，以反应底物煎炸废油作为油相体系，添加界面活性淀粉颗粒后经机械乳化制成Pickering乳液反应体系，通过双酶级联催化水解、脱羧反应，实现烃类生物燃料的一锅法生产。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)界面活性淀粉颗粒的制备：在含有0.5％～1％(w/v，占乙醇溶液总体积)甲氧基硅烷的无水乙醇中加入1％～5％(w/v，占乙醇溶液总体积)纳米淀粉，用醋酸调节其pH，搅拌、离心取下层沉淀，热风干燥后于氮气氛围下干燥，制得具备界面活性的淀粉颗粒；(2)水相体系的配制：将脂肪酶、光脱羧酶与pH＝7～9的Tris
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HCl缓冲溶液混合均匀作为水相体系，其中脂肪酶的添加量为10～30U/g煎炸废油，光脱羧酶的添加量为30～50U/g煎炸废油；(3)淀粉基Pickering乳液催化体系的构建：以反应底物煎炸废油作为油相体系，在油
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水两相体积为1:1～1:5，界面活性淀粉颗粒添加量为0.5％～4％(w/v，占油水两相总体积比)的条件下，混合后经高速剪切机于8000～12000r/min剪切2～4min制得淀粉基Pickering乳液催化体系；(4)烃类燃料的制备：将步骤(3)制备所得的淀粉基Pickering乳液催化反应体系置于30～37℃旋转培养器或摇床上，转速设置为100～200r/min，外加蓝光照射反应15～18h；(5)分离纯...
【专利技术属性】
技术研发人员：田耀旗，刘畅，麻荣荣，詹锦玲，王凡，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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