CN101787302B - 以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，该木本油料植物为鳄梨，包括：提取步骤，从去皮后的鳄梨果肉和果核中提取出甘油三酯和脂肪酸；转酯化步骤，将提取的甘油三酯和脂肪酸进行酯交换反应，生成生物柴油；其中，所述提取步骤又包括：匀浆化步骤，将鳄梨果肉和果核匀浆化；溶剂萃取步骤，向匀浆化的果肉和果核中加入氯仿、甲醇和水的混合溶剂后，使其振荡，萃取出果肉和果核细胞内的甘油三酯及脂肪酸；分离步骤，将萃取到的半成品离心后取其聚集甘油三酯和脂肪酸的氯仿相，置于旋转蒸发仪将氯仿蒸发，获得不含有机溶剂的甘油三酯和脂肪酸。本发明可在不冲击粮食体系的情况下，推动生物质燃料能源产业体系的发展。

Description

以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及生物能源领域，尤其涉及一种以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法。
背景技术
过去八年来，国际原油价格持续上涨，从2000年初的20美元/桶，飙升到2008年6月的139.12美元/桶，即使偶有回落，增长的趋势却不可逆转。石油资源的快速消耗和不可再生，促使各国政府开始严肃正视开发石油替代品的议题。
在此背景下，生物质燃料被寄予厚望。2000年全球生物质燃料产量为48亿加仑；到2007年已增加到160亿加仑。目前全球生物质燃料的产地，主要分布在美国 (约占43%)、巴西(约占32%)和欧盟(约占15%)，合计占全球总产量的90%。而在积极推行开发新能源政策的国家，例如马来西亚和中国，生物质燃料的生产则尚无显著成效。
在若干生物质燃料中，生物柴油因其优越的特性，受到各国政府的密切关注。它被誉为“绿色石油”，不仅性能和矿物柴油相当，更具突出的环保优势。生物柴油能大幅降低颗粒、烃类、一氧化碳和硫化物的排放量，从而基本消除柴油引擎臭名昭著的黑烟排放现象，润滑性能优于矿物柴油，由于其燃点为127摄氏度，远高于矿物柴油的52摄氏度，因此运输更加安全。
目前，生物柴油的生产大多利用转酯化反应，原料主要为玉米、大豆等粮食作物。然而，从美国的经验可以看出，生物柴油的快速增产会消耗大量的大宗谷物，严重冲击全球粮食体系。所以，挑选不与民争粮、与民争地的原料，开发相应的生物柴油生产技术，成为势在必行的道路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，该方法使用的原料不与民争粮、与民争地、在不对粮食体系造成冲击的情况下，推动生物质燃料能源产业体系的发展。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，该木本油料植物为鳄梨，该方法步骤如下：
提取步骤，从去皮后的鳄梨果肉和果核中提取出甘油三酯和脂肪酸；
转酯化步骤，将所述从鳄梨中提取的甘油三酯和脂肪酸进行酯交换反应，生成生物柴油；
其中，所述提取步骤又包括：
匀浆化步骤，将去皮后的鳄梨果肉和果核匀浆化；
溶剂萃取步骤，向匀浆化后的果肉和果核中加入氯仿、甲醇和水的混合溶剂后，使其振荡，萃取出所述果肉和果核细胞内的甘油三酯以及脂肪酸；
分离步骤，将萃取到的半成品进行离心后，取其聚集甘油三酯和脂肪酸的氯仿相，置于旋转蒸发仪将所述氯仿蒸发，获得不含有机溶剂的甘油三酯和脂肪酸。
本发明的有益效果是：
本发明的实施例通过一从鳄梨中提取出生物柴油原料，从而开发了不与民争粮、与民争地的生物柴油原料，推动了生物质燃料能源的产业化发展。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明提供的以木本油科植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法一个实施例中鳄梨果仁油脂尼罗红染色示意图。
图2是本发明提供的以木本油科植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法一个实施例中鳄梨果瓤油脂尼罗红染色示意图。
图3是本发明提供的以木本油科植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法一个实施例的方法流程图。
图4是本发明提供的以木本油科植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法一个实施例制造出的生物柴油的质谱分析图。
具体实施方式
木本油料植物是生物柴油原料的优秀候选对象之一，其中，樟科鳄梨(英文：Avocado、 拉丁文：Persea americana)属的鳄梨具有光明的开发前景。鳄梨，又称牛油果，全世界热带和亚热带地区均有种植，但以美国南部、危地马拉、墨西哥及古巴栽培最多，在中国的广东、福建、台湾、四川和云南等地也有栽培。植株为常绿乔木，可以山地种植。果实成熟后重约100克，富含多种维生素和矿物质，最显著的特征为油脂含量高，可达到总重的32%，其中约85%以甘油三酯的形式存在。
请参考图1和图2，它们分别是鳄梨果仁和果瓤油脂尼罗红染色示意图，其图1中箭头所指为鳄梨果仁中的脂类物质，其中A所示为果仁细胞在明视野下的照片，B所示为果仁细胞经过尼龙红染色所得到的荧光照片，C所示为果仁细胞在明视野下的照片与荧光照片的叠加；而图2中箭头所指为鳄梨果瓤中的脂类物质，其中A所示为果瓤细胞在明视野下的照片，B所示为果瓤细胞经过尼龙红染色所得到的荧光照片，C所示为果瓤细胞在明视野下的照片与荧光照片的叠加。如图所示，鳄梨油成分简单，杂质少，主要含碳链长度为16碳和18碳的脂肪酸，其中不饱和脂肪酸占79%以上，酸度小，无刺激性，乳化后可以长期保存，非常适合用于生产高品质的生物柴油。但目前鳄梨油除食用外，主要用作高级化妆品、护肤霜和医药软膏的生产原料，还没有用于生产生物柴油的实例。
一棵鳄梨树年产大约120个果实，商业化的鳄梨园1公顷年产约7吨果实，这为大规模提取鳄梨油生产生物柴油提供了产业化基础。值得指出的是，由于鳄梨油出色的理化性质和栽培特性，一方面突显出鳄梨作为生物柴油生产原料的优势地位，另一方面决定了鳄梨油用途的多样性，保证了开发鳄梨油料资源的广泛经济利益。
迄今为止，人们发展了一些从鳄梨中提取鳄梨油的技术，如Eaton和Ball（1934）建议用3000～4000磅/英寸的压力从干燥的牛油果切片中榨油；Pike和Routledge（1970）用二甲苯磺酸钠作为溶剂萃取鳄梨油，并在南美发表了相关专利70/6598；Turatti等(1958)设计了一套鳄梨油提取过程，包括离心、溶剂萃取、冷冻干燥和水压，等等。
而本发明给出的是以鳄梨为原料生产生物柴油的方法。下面参考图3详细描述本发明提供的以鳄梨为原料生产生物柴油的一个实例的方法流程图；如图所示，本实例制造生物柴油的一次生产流程如下：
在提取步骤S1中，从去皮后的鳄梨果肉和果核中提取出甘油三酯和脂肪酸。
在转酯化步骤S2中，将提取到的甘油三酯和脂肪酸进行酯交换反应，生成生物柴油。
具体实现时，所述提取步骤可具体包括：
在匀浆化步骤S11中，将成熟的鳄梨去皮，将果肉和果核置于匀浆机中，充分搅碎并匀浆化，直到看不见块状果肉颗粒。
在溶剂萃取步骤S12中，将果实匀浆置于离心罐内，加入混合有氯仿、甲醇、和水的有机溶剂后，将离心罐置于摇床上振荡，萃取出果肉和果核细胞内的甘油三酯以及脂肪酸；
具体实现时，有机溶剂的组分配比、摇床转速、萃取时间都可以根据实际情况调节。例如，所述氯仿、甲醇、和水可按照2:1:0.6的体积比配置，而所述摇床转速可设为200转/分，萃取时间5～10分钟。
在分离步骤S13中，将萃取完毕的离心罐置于离心机内，以4000转/分的转速离心10分钟后，得到固液分离的两相，其中，液体分为上下两层，上层为水和甲醇，下层为富集甘油三酯和脂肪酸的氯仿；取下层溶液置于圆底烧瓶，在旋转蒸发仪上蒸发掉氯仿，收获甘油三酯和脂肪酸。
具体实现时，旋转蒸发的条件可以根据实际情况调节，例如，温度控制在25～40℃，压强控制在0.15～0.25个大气压。
请参考图4，该图中示出了本实施例所生产的生物柴油，下面对其进行质谱分析。
参考图5，该图为图1所示鳄梨样品所生产的生物柴油碳链长度以及含量百分比的质谱分析图，其中：
分子链含16个碳的组分在生物柴油中的含量为28.21%；
分子链含18个碳的组分在生物柴油中的含量为71.79%。
以上质谱分析结果表明，从鳄梨中提取的甘油三酯以及脂肪酸，可用于生产碳链长度为16碳和18碳的生物柴油。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，其特征在于，该木本油料植物为鳄梨，该方法包括以下步骤：
提取步骤，从去皮后的鳄梨果肉和果核中提取出甘油三酯和脂肪酸；
转酯化步骤，将所述从鳄梨中提取的甘油三酯和脂肪酸进行酯交换反应，生成生物柴油；
其中，所述提取步骤又包括：
匀浆化步骤，将去皮后的鳄梨果肉和果核匀浆化；
溶剂萃取步骤，向匀浆化后的果肉和果核中加入氯仿、甲醇和水的混合溶剂后，使其振荡，萃取出所述果肉和果核细胞内的甘油三酯以及脂肪酸；
分离步骤，将萃取到的半成品进行离心后，取其聚集甘油三酯和脂肪酸的氯仿相，置于旋转蒸发仪将所述氯仿蒸发，获得不含有机溶剂的甘油三酯和脂肪酸。
2.如权利要求1所述的以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，其特征在于，所述氯仿、甲醇、和水的体积比为2:1:0.6。
3.如权利要求1所述的以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，其特征在于，所述振荡速度为200转/分、萃取时间为5～10分钟。
4.如权利要求1所述的以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，其特征在于，所述离心时间为10分钟、离心转速为4000转/分。
5.如权利要求1所述的以木本油料植物的果肉和果核为原料生产生物柴油的方法，其特征在于，所述旋转蒸发温度参数为25～40℃、压强参数为0.15～0.25个大气压。
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