[發明專利]一種餐廚油脂高效生產生物柴油的方法

在審

• 申請號: 201710414402.X
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107216951A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 王春銘
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C11C3/10
• 分類號: C11C3/10;C11B3/12;C11B3/02;C11B3/00;C12P7/64;C10L1/02;B09B3/00;B09B5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明涉及垃圾處理領域，具體地，涉及一種餐廚油脂高效生產生物柴油的方法。

背景技術

餐廚垃圾，俗稱泔腳，又稱泔水、潲水，是居民在生活消費過程中形成的生活廢物，極易腐爛變質，散發惡臭，傳播細菌和病毒，餐廚垃圾主要成分包括米和面粉類食物殘余、蔬菜、動植物油、肉骨等；從化學組成上講，有淀粉、纖維素、蛋白質、脂類和無機鹽等成分。餐廚垃圾粗加工提煉的餐廚油脂，其成分和植物油非常接近，可作為生物柴油的半成品原料直接用于生產。我國雖然不乏植物油資源，但考慮到人口因素和糧食安全問題，若能以餐飲廢油為原料生產生物柴油，不僅可以減少餐廚垃圾的存放量，實現了變廢為寶，還降低了生物柴油的生產成本。

目前制備生物柴油的方法主要分化學法和酶法。其中化學法分酸催化和堿催化；酸催化反應時間長，反應溫度高，對反應設備要求高；堿催化工藝轉化速度快、效率高，但對原料酸值有要求，酸值過高會產生皂化現象。因此，對于高酸值原料，往往采用一步酸催化或先酸后堿的兩步催化法。但上述方法存在諸多缺點如設備必須耐強酸，并且選用濃硫酸催化易產生副反應，影響產品質量。

因此，研發一種產率高、副反應少、對設備要求低的利用餐廚垃圾生產生物柴油的方法，實現餐廚垃圾的高值利用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種餐廚油脂高效生產生物柴油的方法，本發明選用酶法生產生物柴油，并在生物柴油制備過程中進行電場處理，顯著提高了生物柴油的產率。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種餐廚油脂高效生產生物柴油的方法，所述方法包括如下步驟：

S1.預處理：對餐廚垃圾進行水熱處理，然后對處理后的餐廚垃圾進行三相分離；

S2. 油脂制備生物柴油：在酶催化劑的作用下，與短鏈醇進行酯交換反應制備粗制生物柴油，所得產物蒸餾即得精制生物柴油；

其中，所述S2中加入電場進行處理。

本發明通過選用酶法生產生物柴油，并在生物柴油制備過程中進行電場處理以對反應體系進行刺激；電場可以降低液體的表面張力及霧化阻力，大幅增加相間接觸面積，在化學反應中降低反應所需的活化能，加快反應的進行。電場還可以增強體系擾動，促進相間傳質，加速酯交換反應的進行，大大縮短反應時間。另外，電場處理還可以加速副產物甘油與生物柴油的分離，簡化了生物柴油制備的后處理工藝。本發明在生物柴油制備階段加入電場進行處理，強化了酯交換反應，具有能耗低、反應及分離時間縮短、促進酶促反應及堿催化反應的進行，有效提升生物柴油產率等優勢。

優選地，S2中，將制備得到的粗制生物柴油再在堿催化劑的作用下，與短鏈醇再次進行酯交換反應。發明人發現，在酶法制備生物柴油之后，再采用堿催化劑對生物柴油進一步進行酯交換反應，能夠顯著提高生物柴油的產率。

優選地，所述電場的電壓為0.1 V～50 kV，處理時間為1 s～216h。

在本發明的S2中，酶催化作用階段中所述電場的電壓為0.1～12 V，處理時間為3～216h；堿催化作用階段中所述電場的電壓為0.1V～50kV，處理時間為1s～2h。

由于餐廚垃圾中通常含有塑料、金屬及玻璃等，S1前需要分選餐廚垃圾、除去雜物。優選地，對S1所述餐廚垃圾進行酸和/或堿預處理。

在本發明的S1中，水熱處理可以增加餐廚油脂的析出量，利于催化油脂發生酯交換反應。優選地，S1中，對分揀后的餐廚垃圾進行水熱處理后，再進行超聲波和/或微波處理。

優選地，S1中所述水熱處理采用三步法進行：

首先將溫度升至120～200℃，處理5～100min；然后將溫度升至200℃～300℃，處理3～20min；最后將溫度降至90℃～120℃，處理10～30min。

在本發明中，為了提高水熱處理的效果，可選擇將餐廚垃圾（畜禽尸體）破碎后再進行預處理。

優選地，S1中，水熱處理的溫度為90～300℃，處理時間為5～150min；超聲波的功率為15～1500w/L，處理時間為5～60min；微波的功率為100w～2500kw，處理時間為2～120min，處理溫度為90～300℃。

在本發明中，S1三相分離前的餐廚垃圾是以噴放的方式排料。

優選地，S2中選用臭氧對S1三相分離得到的油脂進行預處理。采用臭氧對油脂進行預處理實現油脂中有機物的分解，降低油脂中的復雜成分對催化劑脂肪酶的影響。

優選地，S2中，臭氧的濃度為5～30g/L。