生物柴油兩步法脫色工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物化工領域,主要涉及到以餐飲廢油等為原料的深色生物柴油兩步法脫色的工藝。
【背景技術】
[0002]隨著資源短缺、環(huán)境污染等問題的日益突出,尋找一種環(huán)保的、可再生的綠色能源成為全人類亟待解決的難題。而生物柴油是以油脂類原料,如廢棄的動植物油脂(簡稱廢棄油脂)、非食用草/木本油料等生產(chǎn)的清潔可再生液體燃料,具有十六烷值高、無毒、低硫、可降解、無芳烴等特點,可直接替代或與化石柴油調合使用,成為了石油能源的良好替代品。
[0003]同時,我國又是餐飲大國,每年餐飲廢油在300?500萬噸,這些餐飲廢油的過氧化值、酸價、水分含量、細菌含量等嚴重超標,屬于非食用油,對人類、動物都極為有害,也會造成生態(tài)環(huán)境的污染,如何解決這些餐飲廢油重回餐桌也是我國亟待解決的問題。
[0004]以餐飲廢油為原料,通過酯交換反應制備生物柴油,作為新型液體燃料,既能改善大氣質量和生態(tài)環(huán)境,又能很好的解決“地溝油”回流餐桌問題,切實保障食品安全,是變廢為寶、化害為利,降低生物柴油的成本。
[0005]然而,經(jīng)過反復高溫加熱的餐飲廢油,其油料中的一些磷脂和蛋白質等開始分解、變性,生成了大量的深色物質;同時,油脂中的脂肪酸和甘油酯等也在高溫的條件下生成了有色物質或潛在呈色物質。再以這種深色油脂為原料經(jīng)酯交換制備的生物柴油也呈現(xiàn)出深褐色。
[0006]色澤是影響生物柴油品質的重要因素之一。傳統(tǒng)的精餾或蒸餾提純方法雖然也具有一定的脫色效果,但是其脫色效果不佳,并且設備成本和操作費用都相對較高,時空產(chǎn)率相對較低,使得生物柴油的成本較高,從而限制了其大規(guī)模的推廣及應用。
[0007]中國專利CN200620166641.5公開了一種生物柴油提取裝置,其是利用廢動、植物油脂,在液態(tài)催化的同時進行氣相裂化,從而生產(chǎn)生物柴油,其脫色步驟是在酯化反應釜后增加脫色釜,在100°C時,加入活性白土,充氣攪拌脫色。但是這種脫色工藝加入的脫色劑較單一,不能夠充分除去有色物質,脫色效果不佳,并且對設備等的要求較高,所耗成本較高。
[0008]中國專利CN200710000281.0公開了一種生物柴油制造方法,其中對生成的生物柴油進行脫色的方法是加入5%二氧化氯和5%晶體砂,或直接加入5%晶體砂。但是因為二氧化氯的毒性較大,操作具有一定危險,并且其對有色物質的氧化具有一定的選擇性,對餐飲廢油等成分較復雜的油脂脫色效果不佳。
[0009]中國專利CN200910092293.X公開了一種生物柴油脫色方法,使用活性白土和膨潤土混合物吸附脫色,在進行雙氧水氧化,最后通過脫酸脫水得到生物柴油。因為活性白土就是膨潤土酸性活化后得到的物質,使用活性白土和膨潤土吸附后,油脂會帶有一定的土腥味,對生物柴油的味道有影響。再次脫色時,使用雙氧水作為脫色劑,需要較高的反應溫度,才能充分發(fā)揮其氧化作用,增加了能耗。
[0010]中國專利CN201210271002.5公開了一種利用地溝油制備生物柴油脫色方法,它是以地溝油為原料制備生物柴油,并且采用雙氧水氧化法對深色油脂脫色,得到的油脂脫色率為67.83%。然而雙氧水是一種化學氧化劑,它的成本較一般的吸附脫色劑較高,不適用于大規(guī)模的脫色實驗,并且雙氧水脫色,只能除去易氧化的深色物質,并且對反應的溫度和生物柴油的pH要求較高。
[0011]由以上內容可以看出,目前對餐飲廢油制備的生物柴油的脫色有化學法和吸附法兩種。而化學脫色劑對色素具有一定的選擇性,并且反應過程中對反應條件要求較嚴格,而且有些化學脫色劑本身具有毒性,操作時需要特殊控制,增加了設備和操作成本。吸附脫色是目前市場上較為普遍使用脫色方法,但是,單一的吸附劑不足以將有色物質及潛在的呈色基團脫除干凈,并且使用活性白土脫色時,會使生物柴油樣品帶有土腥味,從而影響其品質。另外,在所有涉及到生物柴油脫色的專利中沒有對脫色工藝進行過優(yōu)化,從而獲得最佳的脫色工藝。
【發(fā)明內容】
[0012]根據(jù)上述不足,本發(fā)明提供了一種生物柴油兩步法脫色工藝,采用常規(guī)的兩種吸附脫色劑,通過添加不同配比從而提高脫色效果,并減少白土的土腥味。該發(fā)明所需要的材料和設備的成本較低,無需減壓或常壓蒸餾,操作簡單,脫色結束后無需水洗。另外,本發(fā)明對脫色工藝中每個因素對脫色結果的影響都做了優(yōu)化,并且設計正交實驗,對所有因素的綜合影響結果進行了優(yōu)化。
[0013]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術方案是:一種生物柴油兩步法脫色工藝,其特征在于,包括如下步驟:
[0014]S1、在生物柴油樣品中加入生物柴油質量10%?75%的混合脫色劑,在30?150°C溫度下攪拌脫色30?150min,減壓抽濾除去脫色劑;
[0015]S2、在SI得到的物料中再次加入油重10%?75%混合脫色劑,在常溫下攪拌脫色30?150min,減壓抽濾除去脫色劑;
[0016]S3、以石油醚為空白,測定經(jīng)過步驟SI和步驟S2脫色的樣品的吸光度;脫色率等于生物柴油樣品脫色前后吸光度差值與脫色前吸光度的比值;
[0017]其中,混合脫色劑為不同比例的活性白土和活性炭的混合;混合脫色劑中活性白土的質量比為60?90%,其余為活性炭。
[0018]生物柴油樣品是由餐飲廢油通過酯交換反應制得的深色油脂。
[0019]在步驟SI和S2中,混合脫色劑的量為油重的45%。步驟SI的熱脫色是在真空狀態(tài)下進行。步驟S3中,經(jīng)波譜掃描后,以石油醚為參比的樣品的最大吸收峰在395nm。
[0020]生物柴油兩步法脫色工藝是經(jīng)過單因素優(yōu)化后,設計L18(53)正交表,經(jīng)過正交實驗后得到的。單因素優(yōu)化的因素包括:脫色劑用量、脫色劑配比、脫色溫度、熱脫色時間、冷脫色時間、脫色次數(shù)。
[0021]有益效果:本次發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0022]1、采用活性炭和活性白土作為混合脫色劑,既能有效解決單一吸附劑不足以將有色物質及潛在的呈色基團脫除干凈的問題;又能相輔相成的提高脫色效果,減小脫色劑的吸附率,并能有效的除去活性白土脫色時帶有的土腥味,提高生物柴油的品質。
[0023]2、脫色工藝先是減壓熱脫色,除去一些熱敏性色素,后常壓脫色,利用吸附劑常溫下的吸附性能進行脫色。通過熱脫色和冷脫色相結合的方法,增加了脫色劑和油脂的接觸面積和時間,使得脫色后的生物柴油色澤更加透亮。并且此脫色方法操作簡單,不需要苛刻的實驗條件,能夠節(jié)約設備和能耗的成本。
[0024]3、本發(fā)明對脫色工藝中影響脫色效果的因素進行了單因素優(yōu)化后,又設計正交試驗,考察了多種脫色因素對脫色效果的綜合影響,最