酶催化地沟油制备生物柴油的研究.pdf

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4、。鬻-擎；酶催化地沟油制备生物柴油的研究赵姣姣曹潇徐琼华韩磊樊攀(西安工业大学电信学院陕西西安710021)摘要：研究以地沟油为原料，脂肪酶为催化剂制备生物柴油的工艺条件。最佳工艺条件是：油醇摩尔比1：3、催化剂0．19、反应温度45℃，地沟油转化为生物柴油的效率为94％。关键词：地沟油；生物柴油；脂肪酶荫言地沟油是指在生活中存在的各类劣质油。地沟油的最大来源为城市饭店下水道的隔油池，长期食用可能会引发癌症，对人体的危害极大。近年来，地沟油回流餐桌是一件令人伤透脑筋的事情，最好

5、的解决办法就是进行循环利用，变废为宝。以地沟油为原料制备生物柴油，使其成为可利用的工业能源，防止其混入合格的食用油，保护人类健康的生活，还能创造一定的社会经济效益“。21。生物柴油作为清洁能源，可代替矿物燃料油，对于节能减排具有重要意义。本文以地沟油为原材料，脂肪酶为催化剂来制备生物柴油，并对生物柴油酶催化的制备工艺进行了优化研究。一、材料与方法1．实验原理地沟油的主要成份是甘油三酯，甘油三酯在脂肪酶的作用下，分解生成甘油和脂肪酸；酯化反应机制是：RCOOH+CH，OH—RCOOCH，+H：0(R是脂肪酸链)。2．实验材料地沟油，脂肪酶(1000

6、00U／g)，正己烷、甲醇、95％乙醇、氢氧化钾均为分析纯。3．实验方法本文采用的实验方法参考文献”1。(1)酸值计算酸值是中和19样品油所消耗得KOH的毫克数。精确称取地沟油样品放入锥形瓶中，加入95％乙醇使其溶解。随后加入几滴酚酞指示剂，用0．2mol·L。1氢氧化钾滴定至微红色，保持30秒不褪色。酸值计算公式为：A=(B×CX56．11)／D。式中，A：酸值；B：KOH浓度(tool·L‘1)；C：KOH滴定体积(mL)；56．11：KOH的摩尔质量(g·mol‘1)；D：样油质量(g)(2)地沟油转化率计算通过测定反应中酸值变化来计算地沟

7、油的转化率，转化率=【(地沟油酸值一产品酸值)／地沟油酸值】X100％(3)水分含量的测定用已烘至恒重的称量瓶精确称取适量的试样油，在(105±2)oc温度下烘100min，取出冷却后称重。再烘30rain，直到前后两次称量的重量差值小于0．0019。地沟油水分含量=[(烘前样油质量一烘后样油质量)／烘前样油质量]×100％。(4)密度的计算准确称取已知体积的地沟油样品放入已知重量的烧杯中，然后准确测量其总重量。地沟油的密度=(烧杯及样油的总质量一烧杯质量)／样油的体积。我们选择油醇摩尔比、酶用量和反应温度为实验的影响因素，先做单因素实验，探讨这

8、些因素对地沟油转化率的影响。在此基础上，进行三因素三个水平上的正交优化实验。二、实验结果与讨论1．油醇摩尔比对地沟油转化率的影响固定反应条件：酶0．19、正己烷209、反应温度40"C、反应时间2h、中速搅拌。当油醇比为1：1、1：2、1：3、l：4、l：5时，地沟油转化率分别为86．68、92．22、94．45、93．9l、93．32％。当油醇摩尔比为1：3时，转化率最高，此时甲醇能满足反应所需的数量，又可防止多余的甲醇使脂肪酶失活，所以油醇摩尔比为l：3较合适。2．酶用量对地沟油转化率的影响固定反应条件：油醇摩尔比1：3，正己烷209，反应温

9、度40"C，反应时间2h，中速搅拌。当酶量为0．05、0．1、0．15、0．2、0．259时，地沟油转化率分别为82．57、93．86、93．90、89．26、88．36％。酶用量为0．19时，转化率显著增高。当脂肪酶的用量增加到0．159时，其转化率变化不显著，增加的酶对反应的转化率影响不大，说明此时反应体系中的所需酶的数量己达饱和状态，多余的酶对反应的转化率没有任何影响。3．反应温度对地沟油转化率的影响固定反应条件：油醇摩尔比l：3，酶0．19，正己烷209，反应时间2h，中速搅拌。反应温度为30、35、40、45、50"(2时，地沟油转化率

10、分别为89．5、92．22、94．7、94．45、93．9％。随着温度的升高，地沟油的转化率随着增高。当反应温度达40C时，地沟油的转化率明显提高到94．7％。当反应温度高于40。C时，其转化率反而下降，这可能是因为脂肪酶最佳的作用温度是40。C，而较高的温度会使部分酶丧失活性。4．正交实验结果为了优化工艺条件，通过设计油醇摩尔比、酶量、反应温度三因素三水平正交实验来对这些因素进行分析。结果如表1所示，通过SPSS软件统计分析后，得出对生物柴油转化率的影响为油醇摩尔比>反应温度>脂肪酶用量，最佳工艺：油醇摩尔比1：3、脂肪酶0．19、反应温度45

11、。C。在最佳工艺条件下，地沟油转化为生物柴油的效率为94％，其密度0．879·mL～，酸值1．03mgKOH·g一1，含水量3．2mg·