[發(fā)明專利]一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711127742.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN107892300A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任杰;孫水裕;陳楠緯;葉茂友;林偉雄;楊帆;任隨周;張文治;趙科明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): C01B32/336
• 分類號(hào): C01B32/336;C01B32/324;C07D473/12
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 齊云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及咖啡渣綜合利用領(lǐng)域，且特別涉及一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

咖啡是世界三大飲品之一，在日常生活和商業(yè)貿(mào)易中具有舉足輕重的地位。從2010年開始，全世界咖啡年產(chǎn)量以6％的速率進(jìn)行增長(zhǎng)，至2014年，全世界咖啡年產(chǎn)量約為960萬(wàn)噸。每生產(chǎn)1kg咖啡將產(chǎn)生0.9kg咖啡渣，咖啡渣是一種富含脂肪酸、木質(zhì)素、纖維素、半纖維素和生物油的高油脂生物質(zhì)，被視為新生代極具潛力的可持續(xù)發(fā)展的生物質(zhì)資源，因此對(duì)咖啡渣資源化利用成為新的熱點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)咖啡渣的研究處于初級(jí)階段，主要集中在成分分析、成分提取、熱解動(dòng)力學(xué)、燃燒特性、堆肥以及建筑材料等方面，以上研究均未能對(duì)咖啡渣實(shí)現(xiàn)資源化高質(zhì)化綜合利用，沒有良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法，該方法操作簡(jiǎn)便，可控性強(qiáng)，資源再利用，環(huán)保，可大規(guī)模生產(chǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法的應(yīng)用，回收咖啡因和熱解油，拓寬咖啡渣的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提出一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法，包括：將干燥后的咖啡渣進(jìn)行至少兩次熱解；將咖啡渣在190～210℃的條件下熱解、分離回收第一次熱解產(chǎn)物；繼續(xù)升溫，將經(jīng)過(guò)第一次熱解的咖啡渣在290～410℃的條件下進(jìn)行至少一次熱解，分別分離回收熱解產(chǎn)物；繼續(xù)升溫，利用水蒸氣活化熱解后的熱解渣，優(yōu)選地，第一次熱解產(chǎn)物包括咖啡因。

本發(fā)明提出一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法在制備咖啡因中的應(yīng)用。

本發(fā)明實(shí)施例的一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法及應(yīng)用的有益效果是：

通過(guò)分梯度熱解咖啡渣，回收不同的熱解產(chǎn)物，即在熱解過(guò)程中直接進(jìn)行分離，步驟簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，不需要再加工即可得到咖啡因和有機(jī)物質(zhì)。咖啡因本身具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有機(jī)物質(zhì)可用來(lái)制備生物質(zhì)柴油等燃料，降低對(duì)化石能源的需求，減少有毒有害氣體的排放，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。利用水蒸氣對(duì)熱解渣進(jìn)行活化，步驟簡(jiǎn)單，操作便捷，節(jié)約成本。處理過(guò)程中對(duì)裝置沒有腐蝕性，不會(huì)損壞儀器，降低處理成本。得到的生物活性炭吸附性能較好。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法及應(yīng)用進(jìn)行具體說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種咖啡渣有價(jià)組分分離回收方法，包括：

對(duì)咖啡渣進(jìn)行清洗、烘干。將干燥后的咖啡渣置于熱解活化裝置中進(jìn)行熱解，在本發(fā)明中，熱解次數(shù)為至少兩次，其中，第一次熱解包括：

在熱解壓力為-0.01MPa～-0.1Mpa的條件下，升溫至190～210℃，使咖啡渣在該溫度下熱解，恒溫?zé)峤?0～40min，分離回收第一次熱解產(chǎn)物。經(jīng)研究知，在該條件下得到的第一次熱解產(chǎn)物主要為咖啡因。咖啡因是一種黃嘌呤生物堿化合物，是一種中樞神經(jīng)興奮劑，能夠暫時(shí)的驅(qū)走睡意并恢復(fù)精力，臨床上用于治療神經(jīng)衰弱和昏迷復(fù)蘇。咖啡因的用途很多，使用范圍廣，因此具有較高的價(jià)值。世界上最主要的咖啡因來(lái)源是咖啡豆，本發(fā)明利用廢料咖啡渣制得咖啡因，資源再利用，降低成本，保護(hù)環(huán)境。

在該條件下熱解分離回收的產(chǎn)物主要為咖啡因，若繼續(xù)升溫?zé)峤猓玫降漠a(chǎn)物為混合物，其含有較多的有機(jī)物質(zhì)，不易對(duì)咖啡因進(jìn)行分離提純。因此，為了分離回收不同的物質(zhì)，在第一次熱解后，再進(jìn)行至少一次熱解分離回收。

本發(fā)明的實(shí)施例中，在第一次熱解后，進(jìn)行第二次和第三次熱解。具體的，在熱解壓力為-0.01MPa～-0.1Mpa的條件下，繼續(xù)升溫至290～310℃，恒溫?zé)峤?0～40min，分離回收第二次熱解產(chǎn)物。回收結(jié)束后，在熱解壓力為-0.01MPa～-0.1Mpa的條件下，繼續(xù)升溫至390～410℃，恒溫?zé)峤?0～40min，分離回收第三次熱解產(chǎn)物。較優(yōu)的，為了保證每一階段的充分熱解，每次升溫的溫度速率為5～20℃/min。

經(jīng)研究知，第二次熱解產(chǎn)物包括咖啡因、十六腈、十六酸甲酯、軟脂酸、亞油酸油酸和硬脂酰胺中的至少兩種。第三次熱解產(chǎn)物包括咖啡因、十六腈、十六酸甲酯、軟脂酸、亞油酸油酸、硬脂酸、鄰苯二酚和十五烷中的至少兩種。