[发明专利]一种原位提取米糠油制备生物柴油的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位提取米糠油制备生物柴油的新方法，特别是涉及该工艺中的同步除水技术和酸碱过渡技术及其相关技术的新方法。

背景技术

能源危机、环境恶化已经引起世界各国的重视，寻找可再生新能源、替代能源是十分紧迫的任务。石油资源正面临枯竭的危机，而其他新能源如氢能源、风能、太阳能、核能等距离大规模工业化生产和民用尚有一段距离。因此，性能最接近石油资源的生物柴油将最有可能在短期内成为替代能源。生物柴油一般是指动植物油脂经过酯化或酯交换生成的甲酯、乙酯或较高级的醇酯，其结构和燃烧性能与柴油相当，是典型“绿色可再生能源”。与其他能源相比，生物柴油更贴近实际应用，更能在短期内解决实际问题。

专利CN101050374公开了一种棉籽直接制取生物柴油的方法。该方法以棉籽为原料，经剥壳、生胚膨化后，采用乙醇和甲醇混合液为溶剂在浸出器中浸出棉酚、毛棉油，得到脱棉酚湿粕和溶剂毛棉油混合液；溶剂毛棉油混合液可直接进入酯化反应釜，加入固体催化剂，反应制得生物柴油。Sevil 等人考察了各种因素对原位酯化米糠油制取脂肪酸甲酯得率的影响。他们将50g米糠和甲醇混合，加入浓硫酸作催化剂催化酯化制取甲酯。考察了原位酯化时间、温度、催化剂用量、米糠水分和甲醇用量的影响。他们发现，使用游离脂肪酸含量高的米糠是提高甲酯产率的最有效的方法。当米糠油的游离脂肪酸含量从16.6％升高到84.5％时，甲酯得率提高了67％。温度从20℃升高到65℃时，甲酯得率提高了30％。但是浓硫酸用量在5ml以上时不能增加酯得率。Michael J.Haas等人用大豆原位制备了生物柴油，他们将大豆薄片和NaOH甲醇溶液混合反应，发现大豆薄片经干燥脱水处理后能够充分提高原位反应效率。

无论在国内还是国外，原料来源少、成本高是目前制约生物柴油发展的主要问题。原料油的成本占据了生物柴油成本的70％以上。因此，为了降低生物柴油的成本，原料的选取非常重要。泔水油和废煎炸油是很多研究单位和厂家首选的原料，但是由于收集困难，无法大规模工业化生产。

我国是稻谷生产大国，稻谷年产量约2亿吨，而作为稻谷加工副产物米糠的年产量为1000万吨以上，约占世界总产量的1/3。常规碾米的稳定化米糠中含有脂质16～22％，蒸谷碾米的米糠中则含有更多，约为25～32％。米糠油中含有15～20％的饱和脂肪酸和80～85％的不饱和脂肪酸，其中含有棕榈酸13～18％，油酸40～50％，亚油酸26～35％，是制备生物柴油的优良原料。用米糠为原料制备生物柴油，充分利用原本低附加值的稻谷加工副产物，不但不用另外占用土地，而且经脱脂的米糠中含有大量的营养物质和功能成分，如具有低过敏性、抗癌活性和保健功能的米糠蛋白；具有抗肿瘤、增强免疫力和降血糖功能的米糠多糖；以及能促进人体新陈代谢、骨骼组织生长发育的米糠植酸钙等。

以米糠为原料，原位提油-酯化/酯交换制备生物柴油，将提油和生物柴油制备工艺合二为一，缩短了从米糠到生物柴油的工艺流程，将提取米糠油所需的能耗同步用于生物柴油的生产，节约能源，大大降低生物柴油的生产成本，使生物柴油具有较强的市场竞争能力。

发明内容

本发明其目的在于提供一种原位提取米糠油制备生物柴油的新方法。该方法适用于其他油料作物原位提油制取生物柴油。

为实现上述目的所采取的技术方案包括：原位提油-酸催化酯化、同步除水、酸碱体系过渡、碱催化酯交换及产物分离纯化等。具体步骤如下：

按比例在反应釜中加入醇(或醇和溶剂的混合物)和酸催化剂、在提取罐中加入米糠、在碱罐中加入除水剂和碱催化剂。酸催化剂用量为米糠质量的1～2％，碱催化剂用量为米糠质量的1.2～3.0％，醇和溶剂的体积比为1～2:1，米糠和醇(或醇/溶剂)的固液质量比为1:3～4，除水剂与米糠的质量比为3～4:10。开启阀门2-1和2-2，加热回流，提取米糠油，并原位酯化脂肪酸。1～5小时后，开启阀门5-1和5-2，同时关闭阀门2-1和2-2，回流反应3～5小时，碱催化剂渐渐全部被溶入反应釜中，体系逐步由酸环境过渡到碱环境，并在此过程中进行除水、更彻底的酯化及酯交换反应。反应结束后，回收醇/溶剂，热水淋洗产物，收集、干燥油层后得产品。进一步提纯可在减压条件下对产品进行蒸馏，收集0.098MPa 140～230℃的馏分。

和现有工艺相比，该工艺具有如下优点：