CN108774581A - 一种从酵母直接制备生物柴油的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从酵母直接制备生物柴油的方法及装置。采用产油酵母作为原料，首先将原料干燥粉碎，再装入提取罐中，加入适量的提取液和低级醇；在反应釜中加入低级醇、提取液和催化剂；搅拌并加热反应釜，使物料回流；萃取液将酵母中的油脂浸出并通过B路流入反应釜，进而与低级醇在催化剂作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐中酵母油脂被浸出后停止反应；粗产物在反应釜中分离甘油后可直接蒸馏除去提取液和多余低级醇，即可得到生物柴油产品。本发明反应设备简单，不仅简化了先提取油脂再酯交换的工序，缩短了时间，且节约了人力，减少了设备和占地面积，所得生物柴油与油脂酯交换产物也完全一致。

Description

一种从酵母直接制备生物柴油的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种从酵母直接制备生物柴油的装置及使用方法，属油脂利用、新能源及相关设备领域。
背景技术
生物柴油(脂肪酸甲酯等)是一种分子量接近现有柴油并来源于各种可再生油脂(如大豆油、菜籽油、玉米油、微生物油脂及地沟油等)的新型环保燃油。因其具有原料来源广泛、环保性能好、燃料性能好、发动机启动性能好、可再生等优点而倍数关注。若生物柴油得到了大力发展，对能源安全、大气污染防控、环境改善及经济可持续发展等都将具有重要的战略意义。但在实际运行中遇到了诸多的瓶颈问题，如：与民争油，所有油脂大部分与食用油脂重叠，如大豆油、菜籽油、玉米油等；成本略高，脂肪酸甲酯等在价格上和油脂相当甚至更低，而从油脂制备甲酯的过程又需消耗人力物力，致使其成本过高；难以寻找替代原料，地沟油价格虽低，但其难收集且成分复杂多变等。一直制约着行业发展，市场急需解决之道。
发明内容
本发明得到了一种从酵母直接制备生物柴油的方法及装置，其原料具有来源单一，成分稳定，非常规食用油脂等特点；工艺上将油脂浸出和酯交换合二为一，从而缩短时间，减少工序，降低成本；且产品与油脂酯交换产物完全一致。
本发明的技术方案为：一种从酵母直接制备生物柴油的方法，采用产油酵母作为原料，将产油酵母干燥粉碎后装入提取罐中，再加入提取液和低级醇，在反应釜中加入低级醇、提取液和碱性催化剂，搅拌并加热反应釜，使物料回流，提取液和低级醇将酵母中的油脂浸出并通过回流管流入反应釜，进而与低级醇在碱性催化剂的作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐中酵母油脂近乎完全浸出后停止反应；粗产物在反应釜中分离甘油后直接蒸馏除去提取液和多余低级醇，即得到生物柴油产品。
所述的低级醇包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任意一种或任意几种的混合液。
所述的提取液包括正己烷、环己烷、石油醚、汽油、乙醚、丙酮、丁酮、苯、三氯甲烷、二氯甲烷中的任意一种或任意几种的混合液。
所述的碱性催化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠或固体碱中的任意一种。
所述的回流管内设置过滤装置。
用于一种从酵母直接制备生物柴油的方法中的装置，包括反应釜和提取罐，反应釜顶部设置管路与提取罐连接，提取罐和反应釜之间还设置回流管。
所述的反应釜内还设置搅拌装置。
所述的提取罐与加料罐连接。
提取罐的位置高于反应釜或者采用泵循环。
有益效果：
1.本发明不仅为油脂利用及新能源行业提供了一种直接从酵母制备生物柴油的方法，还为酵母利用开辟了新的途径，工艺上将油脂浸出和酯交换合二为一，在原本浸泡的时间内即可同步完成酯交换反应，从而节约热量并缩短时间，还减少了工序，降低了成本；且所得产品与常规方法制得的生物柴油完全一致。
2.本发明对所采用的原料产油酵母并无特殊要求，本发明的装置与方法适用于市面上所有的产油酵母。
3.本发明所采用的装置主要包括反应釜和提取罐两部分，通过简单的设备组合就可以将酵母油脂提取和酯交换反应合二为一，同步进行。本发明所采用的一步法工艺包括酵母油脂提取和酯交换反应两部分，酵母油脂提取主要在提取罐中进行，酯交换反应主要在反应釜中进行，但两者通过必要管路实现溶剂回流、物质交换及化学反应得到统一，并实现同步进行。
附图说明
图1为一步法工艺流程简图。其中，1-反应釜，2-提取罐，3-冷凝器，A-管路，B回流管。
具体实施方式
一种从酵母直接制备生物柴油的装置及使用方法。采用产油酵母为原料，将干燥粉碎的酵母菌体装入高位提取罐中，加入适量的提取液和低级醇浸泡；在低位的反应釜中加入低级醇、提取液和催化剂；搅拌并加热反应釜使物料回流，使得提取罐中萃取液(也就是提取液和低级醇)将酵母中的油脂浸出并路流入反应釜，进而与低级醇在催化作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐中酵母油脂被浸出后停止反应；粗产物在反应釜中分离甘油后可直接蒸馏除去提取液和多余低级醇，即可得到生物柴油产品。
本发明只需稍加改进现有反应设备，即可实现提取和制备同时完成的目的；无需购买难以获得且价格略高的油脂成品；此外被浸出后的油脂随提取液流入反应釜，而不含油脂的浸出液通过蒸馏再次进入提取罐，如此有效提高了油脂的浸出速率；且所得生物柴油结构和性能与酯交换产品完全一直。
所述的原料为产油酵母；低级醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或相互混合液；提取液为正己烷、环己烷、石油醚、汽油、乙醚、丙酮、丁酮、苯、三氯甲烷、二氯甲烷及相互混合液；碱性催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠及固体碱。
实施例1：
原料：酵母，甲醇，氢氧化钾，环己烷；
将100份(以质量份计，下同)粉碎后的干酵母装入提取罐，再加入等份的环己烷和甲醇使其刚好溢出提取罐；向反应釜中加入20份甲醇和20份环己烷及0.5份氢氧化钾。加热反应釜使物料回流，萃取液将酵母中的油脂浸出并通过回流管B路流入反应釜，进而与低级醇在催化剂的作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐中酵母油脂近乎完全浸出后停止反应；粗产物在反应釜中静置并分离甘油，再蒸馏除去环己烷和甲醇，剩余即为生物柴油粗产品。
实施例2：
原料：酵母，甲醇，氢氧化钠，正己烷；
将100份(以质量份计，下同)粉碎后的干酵母装入提取罐，再加入等份的正己烷和甲醇使其刚好溢出提取罐；向反应釜中加入10份甲醇和30份正己烷及0.6份氢氧化钠。加热反应釜使物料回流，萃取液将酵母中的油脂浸出并通过B路流入反应釜，进而与甲醇在催化剂的作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐中酵母油脂近乎完全浸出后停止反应；粗产物在反应釜中静置并分离甘油，再蒸馏除去正己烷和甲醇，剩余即为生物柴油粗产品。
实施例3：
原料：酵母，乙醇，甲醇钠，三氯甲烷；
将100份(以质量份计，下同)粉碎后的干酵母装入提取罐，再加入等份的三氯甲烷和乙醇使其刚好溢出提取罐；向反应釜中加入20份甲醇和30份三氯甲烷及0.5份甲醇钠。加热反应釜使物料回流，萃取液将酵母中的油脂浸出并通过B路流入反应釜，进而与乙醇在催化剂的作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐中酵母油脂近乎完全浸出后停止反应；粗产物在反应釜中静置并分离甘油，再蒸馏除去三氯甲烷和乙醇，剩余即为生物柴油粗产品。
实施例4：
原料：酵母，甲醇，固体碱，汽油；
将100份(以质量份计，下同)粉碎后的干酵母装入提取罐，再加入等份的汽油和甲醇使其刚好溢出提取罐；向反应釜中加入20份甲醇和30份汽油及1份固体碱。加热反应釜使物料回流，萃取液将酵母中的油脂浸出并通过B路流入反应釜，进而与甲醇在催化剂的作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐中酵母油脂近乎完全浸出后停止反应；粗产物在反应釜中静置并分离甘油，再蒸馏除去汽油和甲醇，剩余即为生物柴油粗产品。
实施例只在于表述实施方法，改变其中比例但采用此方法的依旧落入本专利的保护范围。
表1：所得生物柴油和标准对照表
从表1可以看出，本工艺方法所得的生物柴油与直接酯交换产品性能一致，且完全符合相关规定要求。

Claims (8)

1.一种从酵母直接制备生物柴油的方法，采用产油酵母作为原料，其特征在于：将产油酵母干燥粉碎后装入提取罐（2）中，再加入提取液和低级醇，在反应釜（1）中加入低级醇、提取液和碱性催化剂，搅拌并加热反应釜（1），使物料回流，提取液和低级醇将酵母中的油脂浸出并通过回流管（B）流入反应釜（1），进而与低级醇在碱性催化剂的作用下发生酯交换反应生成生物柴油和甘油；当提取罐（2）中酵母油脂近乎完全浸出后停止反应；粗产物在反应釜（1）中分离甘油后直接蒸馏除去提取液和多余低级醇，即得到生物柴油产品。
2.根据权利要求1所述的一种从酵母直接制备生物柴油的方法，其特征在于，所述的低级醇包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任意一种或任意几种的混合液。
3.根据权利要求1所述的一种从酵母直接制备生物柴油的方法，其特征在于，所述的提取液包括正己烷、环己烷、石油醚、汽油、乙醚、丙酮、丁酮、苯、三氯甲烷、二氯甲烷中的任意一种或任意几种的混合液。
4.根据权利要求1所述的一种从酵母直接制备生物柴油的方法，其特征在于，所述的碱性催化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠或固体碱中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种从酵母直接制备生物柴油的方法，其特征在于，所述的回流管内设置过滤装置。
6.用于权利要求1~5任意一种从酵母直接制备生物柴油的方法中的装置，其特征在于，包括反应釜（1）和提取罐（2），反应釜（1）顶部设置管路（A）与提取罐（2）连接，提取罐（2）和反应釜（1）之间还设置回流管（B）。
7.根据权利要求6所述的用于一种从酵母直接制备生物柴油的方法中的装置，其特征在于，所述的反应釜（1）内还设置搅拌装置。
8.根据权利要求6所述的用于一种从酵母直接制备生物柴油的方法中的装置，其特征在于，提取罐（2）的位置高于反应釜（1）或者采用泵循环。
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