CN106148438A

CN106148438A - 一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法

Info

Publication number: CN106148438A
Application number: CN201510180006.6A
Authority: CN
Inventors: 高士敏
Original assignee: Huainan Blue Torch Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Huainan Blue Torch Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-11-23

Abstract

本发明公开了一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，包括如下步骤：（1）将废弃油脂（除杂）加热、搅拌，以活性白土为脱色脱臭剂，采用常压脱色，废弃油脂在脱色的同时，还可脱去臭味、部分金属离子、皂粒、胶质等杂质，满足酶解对废弃油脂的质量要求；（2）将脱色脱臭油脂水洗，除去水分和杂质，得到中性净化油脂；（3）将中性净化油脂与复合脂肪酶混合进行水解反应，得到水解混合产物；（4）将所述水解混合产物在分离罐中分离出上层油相物质，水洗后连续蒸馏得到混合脂肪酸，即产品。本发明所述方法具有耗能低、设备投资少、流程简单，操作简便、加工成本低等优点，适于不同规模生产，有利于餐橱废弃油脂的资源化开发利用，减少环境污染改善劳动条件。

Description

一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法

技术领域

本发明涉及一种提取脂肪酸的方法，特别是涉及一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法。

背景技术

废弃油脂可分为三类：一是地沟油(泔水油、潲水油等)，即将下水道中的油腻漂浮物或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜经过简单加工、提炼出的油；二是劣质动物内脏或肉类加工以及提炼后产出的油；三是用于油炸食品的油使用次数超过规定后，再被重复使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。长期食用地沟油对人体的危害极大，废弃油脂中的重金属、毒素(如丙烯醛)严重超标，过氧化值高于0.4％，远远超过国家标准0.15％，长期摄入会使细胞功能衰竭，诱发多种疾病，甚至致癌。尤其对人们的肠胃健康有着不可估量的破坏力，会导致消化不良、腹泻、强烈腹痛、癌症等。

将废弃油脂进行处理后用来生产化工产品环保再利用，如将废弃油脂水解转化成脂肪酸后可加工成生物柴油、肥皂、机械润滑油、选矿剂等。目前这方面的研究已取得进展，巴塞罗那大学花费多年时间解决了变废弃食用油为工业用生物柴油的技术难题；日本政府早在20世纪60年代就高价收购地沟油用作垃圾车燃料。随着能源危机与环境恶化的不断加剧，寻找可再生、清洁的能源成为人类亟待解决的问题。生物柴油是一种以动植物油为原料，经过酯交换反应加工而成的脂肪酸低级醇酯类燃料。以餐饮废油为原料生产生物柴油，不仅减少了废油的存放量，实现了变废为宝，而且降低了生物柴油的成本。

据专家计算，这些废弃油脂的量占食用油消费总量的20％～30％。以我国年均消费食用油量2100×104t计，则每年产生废油400×104～800×104t。能够收集起来作为资源的废弃油脂的量在400×104t左右。废弃油脂中含大量有机物，具有污染环境和回收利用的双重性。这是一笔很重要的替代石油资源。

目前，我国废弃食用油脂没有得到合理利用。相反，废弃食用油脂已成为一种环境污染物，并冲击食品安全。在全球面临能源危机及环境污染日益严重的情况下，对废弃食用油脂进行合理回收利用，替代石油资源作为生产表面活性剂、化工原料、生物柴油等的原料，实现变废为宝。对于改善生态环境、缓解能源危机、促进经济可持续发展等方面都将起到推动作用。

为此，本发明对废弃油脂酶法提取脂肪酸的水解工艺及废弃油脂酶法提取脂肪酸制备脂肪酸的方法进行了探讨，旨在为废弃油脂的回收和资源化再利用提供借鉴。

本发明以废弃油脂为主要原料提取脂肪酸的工艺流程没有二次污染，工艺流程中使用复合酶作为催化剂，使废弃物资源化、减量化、无害化，达到了清洁生产和循环经济的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种设备简单、节能环保、成本低的酶法提取脂肪酸的方法。

本发明采用的催化剂脂肪酶为复合脂肪酶，所述的复合脂肪酶是由非特异性脂肪酶和特异性脂肪酶复合而成。

一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，包括如下步骤：

（1）将废弃油脂（除杂）加热、搅拌，以活性白土为脱色脱臭剂，采用常压脱色，废弃油脂在脱色的同时，还可脱去臭味、部分金属离子、皂粒、胶质等杂质，满足酶解对废弃油脂的质量要求；

（2）将脱色脱臭油脂水洗，除去水分和杂质，得到中性净化油脂；

（3）将中性净化油脂与复合脂肪酶混合进行水解反应，得到水解混合产物；

（4）将所述水解混合产物在分离罐中分离出上层油相物质，水洗后连续蒸馏得到混合脂肪酸，即产品；

（5）将所述混合脂肪酸根据需要，精馏后得到含不同碳链的脂肪酸。

本发明所述方法的主要反应为：C₃H₅(OORn)₃→C₃H₅(OH)₃+RnCOOH

本发明所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中，步骤（3）中的所述水解反应分两次进行：将净化油脂与复合脂肪酶混合进行第一次水解反应，得到第一水解混合产物；所述第一水解混合产物进入分离罐，除去水分和杂质，上层油相与复合脂肪酶进行第二次水解反应，得到第二水解混合产物；将所述第二水解混合产物在分离罐中分离出上层油相物质，水洗后连续蒸馏得到混合脂肪酸，即产品。

本发明所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中步骤（4）之后还包括如下步骤：

（6）将所述混合脂肪酸氢化、精馏后得到含不同碳链的饱和脂肪酸。

本发明所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中步骤（1）中所述脱色脱臭过程在加热搅、拌条件下进行，温度为50～130℃，搅拌速度为60～200r/pm，接触的时间为0.1～0.5h，所述的过滤介质活性白土的用量为废弃油脂的总量1%～6%。

本发明所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中步骤（3）中所述复合脂肪酶为特异性脂肪酶（如米根霉属的Rhizopus oryzae、黑曲霉属的脂肪酶具有良好的生物安全性和sn-1，3位酯键位置选择性、青霉属的丝状菌产生的脂肪酶“Amano” 50对二酯和一酯有特异性的水解能力以及米黑根毛霉脂肪酶优良的sn-1立体特异性），和非特异性脂肪酶（如扩展青霉属Penicillium exPansum的脂肪酶、解脂假丝酵母脂肪酶Candida lipolytica等无酯键位置选择性）组成的复合酶；复合酶中特异性脂肪酶占10～30%，非特异性脂肪酶占70～90%；酶用量为2500～25000 U/100g油脂。

本发明所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，反应条件为：水解温度15～50℃、常压、pH值5～9、摇床转速为150～220转/分、水解时间为10～48h，废弃油脂与水的重量比为1：0.5～1：5。

本发明所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中所述方法还包括甘油的回收。

本发明所述废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法与现有技术不同之处在于本发明公开了采用活性白土替代酸和碱处理废弃油脂，水洗后分离得到净化油脂。活性白土对废油脂脱色效果不仅受脱色温度、脱色时间的影响，还与活性白土的投加量、搅拌速度有关；在常压脱色操作中，搅拌速度以达到吸附剂在油中呈均匀悬浮态即可，不要过于强烈，以减少搅拌引入空气而使油脂氧化，色泽加深。活性白土的投加量为油脂量的1％～6％时较为合适。本发明所述方法将废弃油脂回收进行了利用，变废为宝，节能环保的同时大大降低了成本；酶法水解废弃油脂具有耗能低、设备投资少、流程简单，操作简便、加工成本低等优点，适于不同规模提取，有利于综合利用和充分利用资源，减少环境污染改善劳动条件；同时有利于甘油回收，水解率达到96%以上；废弃油脂复合酶法水解提取脂肪酸，对发展清洁生产具有重要意义，且具有广阔的应用前景。

具体实施方法

实施例1

一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，包括如下步骤：

（1）首先将废弃油脂（除杂）加热、搅拌，以活性白土为脱色脱臭剂，采用常压脱色，废弃油脂在脱色的同时，还可脱去臭味、部分金属离子、皂粒、胶质等杂质，满足酶解对废弃油脂的质量要求；所述脱色脱臭过程在加热搅、拌条件下进行，温度为50～130℃，搅拌速度为60～200r/pm，接触的时间为0.1～0.5h，所述的过滤介质活性白土的用量为废弃油脂的总量1%～6%。；

（3）将中性净化油脂与复合脂肪酶混合进行水解反应，得到水解混合产物；所述复合脂肪酶为特异性脂肪酶（如米根霉属的Rhizopus oryzae、黑曲霉属的脂肪酶具有良好的生物安全性和sn-1，3位酯键位置选择性、青霉属的丝状菌产生的脂肪酶“Amano” 50对二酯和一酯有特异性的水解能力以及米黑根毛霉脂肪酶优良的sn-1立体特异性），和非特异性脂肪酶（如扩展青霉属Penicillium exPansum的脂肪酶、解脂假丝酵母脂肪酶Candida lipolytica等无酯键位置选择性）组成的复合酶；复合酶中特异性脂肪酶占10～30%，非特异性脂肪酶占70～90%；酶用量为2500～25000 U/100g油脂。所述油脂水解在温度为15～50℃、常压、pH值5～9、摇床转速为150～220转/分条件下进行的。

（4）将所述水解混合产物在分离罐中分离出上层油相物质，水洗后连续蒸馏得到混合脂肪酸。

（6）将步骤（4）所述混合脂肪酸氢化，精馏后得到含不同碳链的饱和脂肪酸。

实施例2

一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中所述的复合酶为Candida lipolytica解脂假丝酵母脂肪酶和青霉属的丝状菌产生的脂肪酶“Amano”50组成的复合酶，复合酶中“Amano”50脂肪酶占10～30%，Candida lipolytica解脂假丝酵母脂肪酶占70～90%；酶用量为2500～25000 U/100g油脂。所述油脂水解在温度为15～50℃、常压、pH值5～9、摇床转速为150～220转/分条件下进行的。水解时间为15～26h，废弃油脂与水的重量比为1:0.5～1:5；其他同实施例1。

实施例3

一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，所述方法还包括对甘油进行回收，其他同实施例1。

实施例4

一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，包括如下步骤：

废弃油脂的总量与水的重量比为2～10，分离出酸化油；

（3）在400ml三角瓶中加入10000 U复合脂肪酶和100ml水快速混匀，加入适量缓冲溶液，再加入100克中性净化油脂；将三角瓶放置在恒温振荡器水浴中，在水解温度为40℃、旋转振荡频率为180转/分、常压、pH值6～7条件下，水解反应24h，得到的中性净化油脂水解液，分离蒸馏后得到混合脂肪酸，其酸值为190～202mgKOH/g，水解率为95～99%。

（4）将上述混合脂肪酸加氢反应，精制后可得到含不同碳链的饱和脂肪酸。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其特征在于：步骤（3）中的所述水解反应分两次进行：将净化油脂与复合脂肪酶混合进行第一次水解反应，得到第一水解混合产物；所述第一水解混合产物进入分离罐，除去水分和杂质，上层油相与复合脂肪酶进行第二次水解反应，得到第二水解混合产物；将所述第二水解混合产物在分离罐中分离出上层油相物质，水洗后连续蒸馏得到混合脂肪酸，即产品。

3.根据权利要求1或2所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其特征在于：步骤（4）之后还包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其特征在于：步骤（1）中所述脱色脱臭过程在加热搅、拌条件下进行，温度为50～130℃，搅拌速度为60～200r/pm，接触的时间为0.1～0.5h，所述的过滤介质活性白土的用量为废弃油脂的总量1%～6%。

5.根据权利要求4所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其特征在于：步骤（3）中所述复合脂肪酶为特异性脂肪酶（如米根霉属的Rhizopus oryzae、黑曲霉属的脂肪酶具有良好的生物安全性和sn-1，3位酯键位置选择性、青霉属的丝状菌产生的脂肪酶“Amano” 50对二酯和一酯有特异性的水解能力以及米黑根毛霉脂肪酶优良的sn-1立体特异性），和非特异性脂肪酶（如扩展青霉属Penicillium exPansum的脂肪酶、解脂假丝酵母脂肪酶Candida lipolytica等无酯键位置选择性）组成的复合酶；复合酶中特异性脂肪酶占10～30%，非特异性脂肪酶占70～90%；酶用量为2500～25000 U/100g油脂。

6.根据权利要求5所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其特征在于：反应条件为：水解温度15～50℃、常压、pH值5～9、摇床转速为150～220转/分、水解时间为10～48h，废弃油脂与水的重量比为1：0.5～1：5。

7.根据权利要求3或4或5或6所述的废弃油脂酶法提取脂肪酸的方法，其特征在于：所述方法还包括甘油的回收。