CN101161784B - 油料压榨饼提取转化生物柴油的方法 - Google Patents

油料压榨饼提取转化生物柴油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油料压榨饼提取转化生物柴油的方法，解决现有技术主要以动植物油脂为原料前处理复杂、能耗高等问题。本发明将油料脱壳分离或未脱壳的籽仁，采用低温螺旋榨油机或普通榨油机直接对物料进行压榨，得到压榨饼和压榨油；采用有机溶剂对压榨饼进行浸出，浸出溶剂比为0.8-2.0∶1，浸出时间为60-200min，浸出后混合油经蒸发或冷却分离后得到60-90％的浓缩混合油，浸出后的含溶湿粕经脱溶后得到残油率≤1％的脱脂粕；在浓缩混合油中加入其重1-10％的催化剂后进行生物柴油转化，产物分离后得到生物柴油粗品和甘油，生物柴油粗品经蒸馏得到生物柴油产品。本发明减少了汽提、精炼等步骤，具有工艺简洁、能耗低等特点。

Description

油料压榨饼提取转化生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及一种油料压榨饼的加工方法，具体涉及以油料压榨饼为原料一步法制备得到生物柴油和脱脂粕的方法，属农产品加工领域。
背景技术
油料作物的籽粒经压榨加工后得到压榨饼和压榨油，在目前的油脂加工业中，压榨饼通常采用六号溶剂油浸出，浸出毛油经精炼后得到不同级别的浸出油进入市场。我国是油料生产大国和消费大国，在我国食用油消费中浸出油占有相当比重。由于浸出过程采用溶剂提取，一方面油脂中难免会残留溶剂，即使精炼一级油也通常含有约3mg/kg的溶剂残留(国标规定视为未检出)，美国FDA最新研究表明6号溶剂残留食用会对人体健康造成不良影响；另一方面浸出获得的混合油还需经过汽提、精炼等步骤，才能获得食用油，这会带来一定的能源损耗。
目前以油脂为原料制备生物柴油的技术已经成熟，逐步走向规模化生产，生物柴油的制备虽可以废弃油脂、脂肪酸或动植物油脂为原料，但废弃油脂、脂肪酸的数量有限，而动植物油脂需进行精炼等步骤，增加了消耗。美国专利USP7112229介绍了一种以油料为原料制备生物柴油的技术，该技术是将油料直接与无水乙醇和碱催化剂反应，反应得到的液体部分经分离和中和可用作柴油机的燃料或与无水或含水乙醇混合用作汽柴油混合物，固体部分用作肥料或作为发酵乙醇的原料。这一技术主要适用于蓖麻，如果用于其他油料油脂的饼粕质量将受到很大影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种以油料压榨饼为原料提取转化生物柴油的方法，它既提高油料作物综合利用的价值，优化油料的综合加工工艺，又能够节省能耗，降低生产成本。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
①将脱壳分离或未脱壳的油料籽仁进行压榨加工，得到压榨饼和压榨油；
②用有机溶剂对油料的压榨饼进行浸出，浸出溶剂比按重量计为0.8-2.0∶1，浸出时间为60-200分钟，浸出后的混合油经蒸发或冷却分离后得到浸出油重量比为60％-90％的浓缩混合油，浸出后的含溶湿粕经脱溶后得到残油率按重量计小于等于1％的脱脂粕；
③将得到的浓缩混合油加入浓缩混合油重量1-10％的催化剂后进行生物柴油转化反应，反应后的产物经分离后得到生物柴油粗品和甘油，生物柴油粗品经蒸馏得到生物柴油产品。
按上述方案，所述的有机溶剂为短链醇类，包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇；或为六碳以下的烃类溶剂，包括六号溶剂油、四号溶剂油、正己烷、环己烷、丁烷；或为短链酯类溶剂，包括乙酸甲酯、乙酸甲酯；或为醚类，包括石油醚；或为短链酮类，包括丙酮；上述这些溶剂的一种(单一溶剂)或多种的混合(混合溶剂)。
按上述方案，所述的催化剂为常规的液体碱催化剂，包括NaOH、KOH、H2SO4、NaHSO4；或为固体酸碱催化剂，包括Al2O3、TiO2-SiO2、ZnO、MgO、CaO、ZrSO4、ZrO2/SiO2；或为固定化酶催化剂。
按上述方案，所述的压榨加工包括采用低温螺旋榨油机在低于65℃低温压榨得到低温压榨油和低温压榨饼，或者将物料蒸炒、调质于110±5℃左右进入普通榨油机压榨得到压榨油和压榨饼。
按上述方案，所述的油料压榨饼为菜籽、棉籽、油茶、花生、续随子、麻疯树籽、黄连木籽、油莎豆、乌桕籽等油料的脱壳或未脱壳原料经低温压榨或常规压榨方法得到的压榨饼。
按上述方案，所述的油料压榨饼的残油率按重量计为6％-25％。
本发明的有益效果是：
1)先将油料进行压榨取油，然后将取油后得到的压榨饼作为生物柴油提取转化的原料，既可得到了高质量和高价格的压榨油，有利于食物安全性能的进一步改善和提高，同时可以得到生物柴油和饲用饼粕，兼顾了油料的食用、饲用和能源用多种用途，提高了油料作物的综合利用价值。
2)将压榨饼浸出得到的浓缩混合油直接进行生物柴油转化，省去了混合油的汽提、油脂的精炼等加工步骤，混合油中残留的溶剂可作为惰性共溶剂在生物柴油转化反应中提高酯化速率，或作为反应物减少溶剂消耗，减少了中间加工环节，优化了油料的综合加工工艺，具有设备和工艺简单，能源消耗低，油脂损失少等特点。
3)将压榨饼首先进行浸出然后进行生物柴油转化，避免了以压榨饼为原料直接加入甲醇或乙醇和催化剂进行生物柴油转化对饼粕质量造成的不良影响。
4)本发明可以直接利用现有油脂加工企业的设备，仅添加生物柴油转化设备，减少了工业化规模生产的投资。
5)提高了资源利用水平，有利于环保。
附图说明
图1为本发明一个实施例的工艺流程框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
将经平面回转筛、去石机、磁选机、风选后按重量计将含杂0.23％的菜籽进入轧坯机，将颗粒油料轧成薄坯片，坯片厚度0.3毫米。采用立式蒸炒锅对坯片进行蒸炒，蒸炒后水分含量的重量比为5％，料胚温度为110℃。经蒸炒后的熟胚直接进入ZY24型预榨机压榨，压榨后菜籽饼残油率按重量计为12.5％，压榨饼进入浸出器以正己烷为溶剂浸出制油，浸出温度55℃，浸出时间为120分钟，料格装料高度为1.1米，溶剂喷淋量为1.2m3/h。浸出得到的湿粕进入DT蒸脱机进行脱溶，DT蒸烘机的直接蒸汽压为0.055Mpa，间接蒸汽压为0.45Mpa，脱溶后的粕残油率按重量计为0.85％。
浸出得到的混合油经预热至55℃后进入第一长管蒸发器进行蒸发，蒸发后浓缩混合油的浓度按重量比(浸出油比重)达到78％，在混合油中加入其重量10％的甲醇和其重量1.5％的浓度重量比为0.7％的氢氧化钠甲醇溶液进行生物柴油转化反应，加热回流反应2小时，反应结束后停止搅拌，甘油开始析出，静至2小时，分离出下层甘油相，酯相在离心机中离心，甘油得到进一步分离。上述过程混合油只进行一次蒸发，不经过二次蒸发和汽提。
分离甘油后，加入脂肪酸甲酯重量30％的热水洗涤，分出热水溶液得到水洗粗酯，粗酯蒸馏得到的馏出物冷却分层，分离后得到的上层为六号溶剂，下层为甲醇。六号溶剂回收后泵入浸出器进行浸出提油，甲醇泵入酯化反应器进行酯化反应。釜液即为生物柴油产品。
热水溶液蒸馏回收甲醇和六号溶剂油，蒸馏后得到的馏出物与粗酯中蒸馏得到的馏出物一起处理。
实施例2
将经平面回转筛、去石机、磁选机、风选后按重量计含杂0.3％的菜籽进行烘干，烘干后含水量按重量计为9％，烘干后的菜籽用YTTP-75型脱皮分离系统进行脱壳和仁壳分离，得到菜籽仁，其仁中含皮率按重量计为1.93％，采用SSYZ 12/12型低温螺旋榨油机在室温进料，压榨得到按重量计残油率14.8％的低温压榨饼，压榨饼进入膨化机进行膨化，膨化后的物料进入浸出器用异丙醇进行浸出，浸出温度78℃，时间120分钟，料格装料高度为1.0米，溶剂喷淋量为1.5m3/h。浸出得到的湿粕进行DT蒸脱机进行脱溶，脱溶后的粕残油率按重量计为0.95％。
浸出得到的混合油冷却至5℃后因溶解度降低而分为两层。下层液为混合油层，按重量计含油率80％，而上层液为异丙醇层，其含油率按重量计为3％～6％，可供为连续浸出用。在下层混合油层中加入其重量10％的甲醇和其重量1.5％的浓度重量比为0.7％的氢氧化钠甲醇溶液进行生物柴油转化反应，加热回流反应2.5小时，反应结束后停止搅拌，甘油开始析出，静至2小时，分离出下层甘油相，酯相在离心机中分离，甘油得到进一步分离。
分离甘油后，加入脂肪酸甲酯重量30％的热水洗涤，分出热水溶液得到水洗粗酯，粗酯在冬化机中降低温度到-5℃，取出后离心分离，得到生物柴油产品。
热水溶液蒸馏回收甲醇和异丙醇，蒸馏后得到的混合物直接泵入浸出器进行浸出提油。
实施例3
将经平面回转筛、去石机、磁选机、风选后按重量计含杂0.26％的菜籽进行烘干，烘干后含水量按重量计为8.5％，烘干后的菜籽用YTTP-75型脱壳分离系统进行脱壳和仁壳分离，得到菜籽仁，其仁中含皮率按重量计为1.53％，采用SSYZ 12/12型低温螺旋榨油机在室温进料，压榨得到按重量计残油率15.2％的低温压榨饼，压榨饼进入膨化机进行膨化，膨化后的物料进入浸出器用丙酮乙酸乙酯混合溶剂进行浸出，混合溶剂中丙酮和乙酸乙酯的重量比比例为7∶3，浸出温度40℃，时间120分钟，料格装料高度为1.2米，溶剂喷淋量为1.4m3/h。浸出得到的湿粕进行DT蒸脱机进行脱溶，脱溶后的粕残油率按重量计0.85％，溶剂作为混合溶剂回用。
浸出得到的混合油冷却至室温后分为两层。下层液为磷脂层，将磷脂层减压浓缩得到浓缩磷脂产品。上层为混合油层，混合油层进入第一长管蒸发器蒸发除去丙酮，除去丙酮后的混合油进入酯化反应器。在酯化反应器中加入其重量3％的固定化脂肪酶诺维信435进行酯化反应，在40℃反应8小时，过滤出脂肪酶回用。产物离心分离除去甘油，然后简单蒸馏除去乙酸甲酯，经第1减压精馏除去乙酸甘油酯，第1精馏塔釜液进入第2减压精馏塔蒸出生物柴油，釜液返回酯化反应器继续反应。

Claims (6)

1.一种油料压榨饼提取转化生物柴油的方法，其特征是包括以下步骤：
①将脱壳分离或未脱壳的油料籽仁进行压榨加工，得到压榨饼和压榨油；
②用有机溶剂对油料的压榨饼进行浸出，浸出溶剂比按重量计为0.8-2.0∶1，浸出时间为60-200分钟，浸出后的混合油经蒸发或冷却分离后得到浸出油重量比为60％-90％的浓缩混合油，浸出后的含溶湿粕经脱溶后得到残油率按重量计小于等于1％的脱脂粕；
③将得到的浓缩混合油加入浓缩混合油重量1-10％的催化剂后进行生物柴油转化反应，反应后的产物经分离后得到生物柴油粗品和甘油，生物柴油粗品经蒸馏得到生物柴油产品。
2.按权利要求1所述的油料压榨饼提取转化生物柴油的方法，其特征在于所述的有机溶剂为短链醇类，为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇；或为六碳以下的烃类溶剂，为六号溶剂油、四号溶剂油、正己烷、环己烷、丁烷；或为短链酯类溶剂，为乙酸甲酯；或为醚类，为石油醚；或为短链酮类，为丙酮；上述这些溶剂的一种或多种的混合。
3.按权利要求1或2所述的油料压榨饼提取转化生物柴油的方法，其特征在于所述的催化剂为常规的液体酸碱催化剂，为NaOH、KOH、H2SO4、NaHSO4；或为固体酸碱催化剂，为Al2O3、TiO2-SiO2、ZnO、MgO、CaO、ZrSO4、ZrO2/SiO2；或为固定化酶催化剂。
4.按权利要求1或2所述油料压榨饼提取转化生物柴油的方法，其特征在于所述的压榨加工包括采用低温螺旋榨油机在低于65℃低温压榨得到低温压榨油和低温压榨饼，或者将物料蒸炒、调质于110±5℃进入普通榨油机压榨得到压榨油和压榨饼。
5.按权利要求1或2所述油料压榨饼提取转化生物柴油的方法，其特征在于所述的油料压榨饼为菜籽、棉籽、油茶、花生、续随子、麻疯树籽、黄连木籽、油莎豆、乌桕籽油料的脱壳或未脱壳原料经低温压榨或常规压榨方法得到的压榨饼。
6.按权利要求1或2所述油料压榨饼提取转化生物柴油的方法，其特征在于所述的油料压榨饼的残油率按重量计为6％-25％。
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