[发明专利]利用油菜籽发酵法制取生物柴油的生产工艺

摘要

本发明公开一种利用油菜籽发酵法制取生物柴油的生产工艺。制取的柴油与石油中提取柴油相比，生物柴油不仅能更充分的燃烧，而且排放到空气中的有害气体也要少得多。发酵种菌，来源于霉变的油菜籽分离而得，发酵过程中性能稳定，易控制，转化柴油率高，在相应的保存条件下不发生变异。本发明生产工艺分为五个阶段，原材料预处理、菌种培养、中和，然后洗涤干燥分馏，所使用的生产设备与一股的制油设备一样，生产生物柴油具有很高的经济效益，平均每吨油菜籽可制取245公斤生物柴油，而且在生产生物柴油的过程中还会产生10％的副产品一甘油和饲料酵母。

主权项

1.一种利用油菜籽发酵法制取生物柴油的生产工艺；本发明制取方法(1)、原材料预处理：油菜籽的预处理：将油菜籽洗去泥土、去杂，后用烘烤炉将油菜籽烘烤至发黄，烘烤温度110℃-115℃，时间2-2.5分钟，将烘烤好的油菜籽用粉碎机磨成细度70目左右的油菜粉备用(2)、对发酵没备及无菌过滤系统灭菌：(2-1)管道火菌；打开各个进出料管道的阀门及无菌过滤系统各个管道阀门，通入0.15兆帕的蒸汽，排气40分钟左右关闭各个排气阀门，管道蒸汽压力保持在0.15兆帕，30分钟以上；(2-2)无菌过滤系统的灭菌：打进各进出阀门，通入0.15兆帕的蒸汽，让各阀门排出蒸汽30分钟以上，把冷空气排除灭菌，关闭阀门，让无菌系统里面的蒸汽压力保持0.15兆帕和1小时，然后开动空气压缩机，打开总过滤器底部排污阀，把过滤器里面的棉花吹干；有利于空气通过，约用空压机吹1.5小时即可，关闭排污阀门，让无菌系统保持0.01兆帕的正压备用；(3).使用菌种的培养：(3-1)、培养液配制：预处理的油菜籽粉8％，，蛋白胨0.1％，2万单位的玉米浆0.15％，口服葡萄糖粉3％，含氮最45以上的农用尿素0.2％，自来水88.55％；(3-2)、设备：生物显微镜，大容量回转式摇瓶机，5000毫升以上的三角瓶高压灭菌锅；(3-3)、具体操作：按用量取配方中的材料放入容器内搅拌均匀，然后分装于5000毫升的三角瓶内，每个瓶装500毫升，瓶口用6-8层纱布扎紧，放置高压锅内灭菌，当锅内蒸汽压力达到0.15兆帕时，保持30分钟即可，让高压锅离开加热源自然降温到零；打开高压锅取出三角瓶，让其自然降温到28℃-30℃，然后将三角瓶移到超净工作台上，打开纱布，每个三角瓶接入试管菌二环，再将三角瓶用纱布扎好，放入摇瓶机内进行培养，温度30℃-31℃，PH值4.5-5，当茵体浓度达到每毫升培养液含3亿-3.5亿个菌为合格备用；(3-4)、一级、二级菌种的培养工段(3-4.1).一级种子原材料的配方比：预处理的油菜籽粉10％，葡萄糖粉2％，2万单位的玉米浆0.25％，含氮45％以上的农用尿素0.35％，蛋白胨0.15％，自来水87.25％具体操作，先将配方中的自来水投入到一级种子罐内，然后再依次加入其他材料，开动搅拌机通过蒸汽进行实罐灭菌，当罐内蒸汽压力达到0.15兆帕，然后保持一小时后降温到28℃-30℃，在无菌条件下用吸料管将无菌室培养好的大三角瓶菌种加入到一级种子罐内，菌种用量是一级种子罐料的1.5％，然后在不停的搅拌下通入无菌空气开始培养，罐压是0.01-0.015兆帕，温度30℃-31℃，培养6小时左右测定菌体浓度，每毫升种子培养液当中3.5亿-4亿个菌为合格，在整个培养过程中PH值保持4.5-5之间，否则加酸、碱调整，整个培养过程不得超过10小时，时间长菌种老化，不利于发酵，无菌空气的用量为每吨种子培养液每分钟用0.012-0.014立方；(3-4.2)二级菌种培养原材料的配比预处理的油菜籽粉14％，葡萄糖粉2％，2万单位玉米浆0.3％，含氮量45％以上的农用尿素0.4％，蛋白胨0.2％，自来水83％；具体操作：按用量先将自来水加入到二级种子罐内，开动搅拌机，然后再依次加入配比中的其它材料，同时打开蒸汽阀通入蒸汽升温进行实罐灭菌，当蒸汽压力达到0.15兆帕时，保持灭菌1小时，然后关闭蒸汽，使罐中温度降到28℃-30℃，然后将培养好的一级种子液抽到二级种子罐内进行培养，一级种子该的用量是二级种子液的5％-6％为宜，完毕后，通入无茵空气在不停搅拌下进行培养，罐压是0.01-0.015兆帕，温度30℃-31℃ PH值4.5-5之间，无菌空气用量为每吨种子培养液每分钟0.012-0.014立方，培养到6小时左右测定菌体浓度应为每毫升种子培养液含有4.5亿-5亿个菌，出芽率为18％-22％为合格，在整个培养过程中PH值保持4.5-5之间，否则用酸、碱调整，整个培养过程不得超过8小时，否则菌种老化，不利后道发酵；(4).发酵(4-1)、原材料配比：预处理的油菜籽粉33％，2万单位玉米浆0.4％，含氮量45％以上的尿素0.45％，蛋白胨0.1％，自来水65％，葡萄糖粉1％；(4-2)、发酵；将配比中的水投入到发酵罐中，开动搅拌机，再依次加入配比中的其它材料，通入蒸汽进行加热，实罐灭菌，当罐内的蒸汽压力达到0.15兆帕时，保持1.5小时，中间不停的搅拌，然后降温到30℃-21℃，再将培养好的二级种子液抽到发酵罐中来，用量是发酵液的10％-15％，后调整PH值4.5-5之间，关闭各个进料阀，通入无菌空气进行发酵，发酵初期无菌空气用量为每吨发酵液每分钟0.013-0.015立方米，温度控制在30℃-31℃为宜，发酵进行到8-10小时左右测定菌体浓度和出芽率，此时菌体浓度应为每毫升发酵液中含有1.5亿-2亿个菌，出芽率为15％——18％为宜，这时应加大无菌空气的用量为每吨发酵液每分钟用气量0.015-0.017立方米，PH值为4.5-5之间，发酵到20小时测定体浓度和出芽率，浓度应为每毫升发酵液含有3亿-3.5亿个菌，出芽率应为18％-22％，柴油含量为5％-6％为正常，同时补加灭好菌的葡萄糖液1.5％-2％，糖含量5％-6％，提高菌种的活力和代谢能力，加完糖液30分钟后，停止通风停止搅拌4小时左右，降低PH值，PH值降到4-4.2之间，这时再开动搅拌机，通入无菌空气，无菌空气用量为每吨发酵液每分钟0.015-0.017立方米，中间要经常检查杂菌感染情况，用生物显微镜硷直，发酵到35-40小时，柴油含量应为9％-9.5％，此时的PH值又回到了4.5-5之间，此时发酵进入结束，将发酵罐的发酵液加温到70℃±2℃，保持30分钟杀死发酵柴油菌种，否则会降低柴油收率，整个发酵过程需要35-45小时；(5)、中和将以上发酵罐的发酵液抽入中和罐中，在不停的搅拌下加温到80℃-85℃，同时加入含量为90％以上的氢氧化钠10％左右，如固体氢氧化钠可用3倍水溶化后再用，此时将中和罐的温度升到95--98℃，在搅拌下保持40分钟，然后再将中和罐的压力调整到0.12兆帕，保持40-45分钟，目的是提高甘油的回收率，然后再将中和罐的温度降到75℃-80℃，用磷酸将PH值降到4-4.2之间，保持30分钟.然后在加入发酵液量5％的石灰粉，在75℃-80℃的情况下保持40分钟，加入磷酸和石灰粉的目的是将发酵液中剩余的葡萄糖生成葡萄糖酸钙沉淀易滤去后将中和罐的温度降到45℃左右，先用离心机滤去菌体和酵母泥及油菜籽壳等杂质，然后再用酵母离心机更进步滤去酵母，然后将滤液抽入储罐，再经2万分子最的超滤器更进一步的滤去残余杂质，将滤液抽到分离罐静置沉淀分离10-12小时，时间达到后将上层的粗柴油吸入收集罐，下层是甘油甜水，可送蒸发塔蒸发，收集罐的柴油再经沸水洗涤3次-4次，沸水用量是油的3倍，然后再将洗涤好的柴油送入柴油干燥分馏器分馏，此时已得到符合国家标准的生物柴油，该柴油经测定可达到0#-负20#，因该发酵柴油不存在蜡质、铅、氨等有害物质，所以可直接干燥分馏，化验合格包装入库为成品；(6)、副产品——甘油提取甘油存在于分离罐下层的水中，行业称甜水，先将甜水送到甘油蒸发塔中蒸发，当甘油含量达到75％--85％时成为粗甘油，然后再经蒸馏后达到符合国家标准的甘油，即皂化级甘油；(7)、饲料酵母提取滤出的酵母，酵母泥，油菜壳再经洗涤、真空脱臭、去昧，加入生产玉米淀粉的下角料一黄料，再经过饲料酵母的发酵可成为合格的饲料酵母，该产品已被应用到、养鱼、虾、鸡等行业，经测定可替代丹麦进口的鱼粉、骨粉配制饲料。