CN111073779A - 一种利用餐厨废弃油脂制备的皂粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用餐厨废弃油脂制备的皂粉及其制备方法，该皂粉的配方原料包括：脂肪酸30‑90重量份，碱10‑40重量份，表面活性剂1‑20重量份。脂肪酸制备步骤包括：首先将活性炭酸处理过滤、洗涤、干燥后加入到餐厨废弃油脂中，活性炭的添加量为0.5‑12g/100g餐厨废弃油脂，混合均匀；加热至85‑95℃，搅拌15‑25min；搅拌完成后进行过滤，获得的餐厨废弃油脂进行离心分离；离心后餐厨废弃油脂加入水，搅拌加热至80‑90℃混合；然后滴加浓硝酸至pH值2‑3搅拌35‑45分钟反应完毕后静置分层获得油层；油层进行洗涤，静置分层，获得油层；然后加入脂肪酶，在摇床上以100‑130r/min、50‑65℃反应4‑8h，反应结束后在沸水中灭酶10‑20min，然后离心获得的上层油相烘干即为餐厨废弃油脂提取脂肪酸。具有皂粉环保、低温容积率高，脂肪酸脱色效果好纯度高的优点。

Description

一种利用餐厨废弃油脂制备的皂粉及其制备方法
技术领域
本申请涉及皂粉生产制备技术领域，具体的涉及一种利用餐厨废弃油脂制备的皂粉及其制备方法。
背景技术
洗衣粉是人们生活中不可缺少的生活必需品，但是随着环保意识的不断加强，以及自然环境真实的破坏，人们逐渐的意识到，洗衣粉给我们的自然环境、人体健康带来了很多不利的影响和污染。多数实验已经证明长期使用高含磷洗衣粉，洗衣粉当中的磷会直接影响人体对钙的吸收，导致人体缺钙或诱发小儿软骨病；同时含磷过多，造成水的富养化状态，污染环境。另外，碱性强的含磷洗衣粉也容易损伤织物，尤其是纯棉衣物等等；因此如何开发一种更加环保的皂粉成为亟待解决的技术问题。
而餐厨废弃油脂是近年被提及较多的一种废弃油，因为不法分子的违法活动，导致这种危害很大的废弃油重新加工回到人们的餐桌上，给人们的身心健康造成极大的危害，为了合理的使用餐厨废弃油脂，目前多是在应用主要是以下几个方面，(1)废食用油中的脂肪酸含量较高，可用皂化反应制备洗涤剂等日化产品；(2)将废食用油作为溶剂溶解塑料制造涂料；(3)用于制备饲料用油；(4)餐厨废弃油脂中的脂肪酸甲酯可与甲醇反应制备生物柴油。前面3种方法对餐厨废弃油脂需求量较少，技术不成熟，应用不够广泛，而利用餐厨废弃油脂生产生物柴油，不仅能实现废食用油的资源化利用，也能部分缓解生物柴油油料短缺的状况，成为近年来研究热点之一。
但是由于餐厨废弃油脂成分复杂，在对餐厨废弃油脂进行进一步处理应用过程，如果脱色不好将会严重的影响其具体的应用。特别是餐厨废弃油脂作为制备餐厨废弃油脂脂肪酸的过程，以内脂肪酸往往是在洗涤剂中使用，色泽将会严重影响在洗涤剂中使用效果，因此如何很好的对餐厨废弃油脂进行前期的脱色，是制备性能优异的脂肪酸的关键所在。
此外，如何将餐厨废弃油脂的有效成分与皂粉结合，既能很好的减少环境污染，同时还能废物再利用，是非常值得研究的课题。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能够充分利用餐厨废弃油脂废弃物，获得根据环保实用的洗衣皂粉的皂粉及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种皂粉，该皂粉的配方原料包括：脂肪酸30-90重量份，碱10-40重量份，表面活性剂1-20重量份。
优选的，所述的皂粉的配方原料包括：脂肪酸40-80重量份，碱10-30重量份，表面活性剂5-15重量份。
优选地，所述的脂肪酸为从餐厨废弃油脂中提取的餐厨废弃油脂脂肪酸，具体的步骤包括：
(1)首先将活性炭置于质量百分比为10％的硝酸水溶液中进行处理，处理 10-20min，然后过滤、清洗至滤液非酸性，晾干；
(2)然后将晾干后的活性炭加入到餐厨废弃油脂中，活性炭的添加量为 0.5-12g/100g餐厨废弃油脂，混合均匀；
(3)然后将步骤(2)的混合物进行加热搅拌，加热至85-95℃，搅拌15-25min；
(4)搅拌完成后进行过滤，获得的餐厨废弃油脂进行离心分离，离心转速为 500-2500r/min；
(5)离心后餐厨废弃油脂加入水，餐厨废弃油脂与水的重量比为1:1-4，搅拌加热至80-90℃混合；然后滴加质量百分比为1-2％的浓硝酸至pH值2-3搅拌35-45分钟反应完毕后静置分层获得油层；
(6)用水对步骤(1)获得的油层进行洗涤，水温为70-80℃至pH值大于7时为止，静置分层，获得油层；
(7)然后向步骤(6)的油层中加入脂肪酶，脂肪酶的添加量为餐厨废弃油脂体积的0.05-0.30倍混合均匀并调节pH7-8，然后将混合物在摇床上以100-130r/min、50-65℃反应4-8h，反应结束后在沸水中灭酶10-20min，然后离心获得的上层油相烘干即为餐厨废弃油脂提取脂肪酸。
优选的，本发明的活性炭为：原料为褐煤制备的粒径0.002-0.005mm、SBET1010m2/g的活性炭或者原料为弱粘煤制备的粒径0.007-0.018mm、SBET930m2/g的活性炭；采用这两种规格制备的活性炭具有更强的吸附脱色效果。
优选的，所述的脂肪酶为ATGL脂肪甘油三酯脂肪酶，HSL激素敏感性脂肪酶，和单脂脂肪酶。
优选地，所述的活性炭的添加量为6-10g/100g餐厨废弃油脂。
优选地，所述的离心上层得到脱除活性炭的餐厨废弃油脂，下层含有少量活性炭的餐厨废弃油脂则循环到步骤(2)中进行处理。
优选的，所述的餐厨废弃油脂为：密度0.96g/cm，水分及挥发分0.30％，色度(446nm吸光值)0.80，酸价4.1mg KOH/g油，过氧化值14.2m eq /kg。
优选的，所述的碱为氢氧化物或胺化合物；所述胺化合物具有2至12个碳原子，较理想是2至6个碳原子的链烷醇胺；所述链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或者他们的混合物。
优选的，所述的表面活性剂为直链烷基苯磺酸盐，脂肪醇醚硫酸盐，脂肪醇聚氧乙烯醚，α-烯烃磺酸盐，脂肪酸甲酯磺酸盐，烷基硫酸盐或它们的混合物。
上述皂粉的制备方法：将所述的脂肪酸组分和碱组分在液态的情况下与表面活性剂混合，充分搅拌反应得到皂粉。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明在皂粉中引入了油餐厨废弃油脂制备的脂肪酸，该方案可以充分利用餐厨废弃油脂，降低对环境的污染，而且制备的皂粉更加环保，不含磷，不含深度有毒有害物质，对衣物更加亲和，对环境污染小。
2.本发明首次将餐厨废弃油脂脱色处理引入到餐厨废弃油脂脂肪酸的制备过程中，通过先脱色在制备脂肪酸的过程，获得的脂肪酸的纯度和收率更高，且脱色也会进一步的去除餐厨废弃油脂中的有害成分，获得的脂肪酸当制作成皂粉后，更加安全环保。
3.本发明通过先对活性炭进行酸处理的步骤，该处理工艺的加入可以将活性炭的杂质去除，可以更好的使的活性炭的孔径打开，实现更加完善的脱色效果；本发明通过合理控制活性炭的规格，使的脱色效果得到有效的保障，有别于其他活性炭的脱色；本发明整个流程制备简单，不采用对环境污染危害深的有害物质，且在优离心上层得到脱除活性炭的餐厨废弃油脂，下层含有少量活性炭的餐厨废弃油脂则循环到上一步进行处理，可以充分保障餐厨废弃油脂反复的循环处理，防止过多的废弃物排放环境造成污染。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细描述本发明，当本发明不仅仅局限于以下实施例。
本发明的皂粉还可以具有常规的添加剂或者助剂等，均为皂粉行业常用的添加剂和助剂，不是本申请的保护重点，本领域技术人员根据需要添加即可，在实施例中不做详细赘述。
实施例1
首先制备餐厨废弃油脂脂肪酸：
(1)首先将活性炭置于质量百分比为10％的硝酸水溶液中进行处理，处理18min，然后过滤、清洗至滤液非酸性，晾干；
(2)然后将晾干后的活性炭加入到餐厨废弃油脂中，活性炭(褐煤制备的粒径0.002-0.005mm、SBET1010m2/g的活性炭)的添加量为8g/100g餐厨废弃油脂，混合均匀；
(3)然后将步骤(2)的混合物进行加热搅拌，加热至90℃，搅拌18min；
(4)搅拌完成后进行过滤，获得的餐厨废弃油脂进行离心分离，离心转速为1000r/min；
(5)离心后餐厨废弃油脂加入水，餐厨废弃油脂与水的重量比为1:4，搅拌加热至90℃混合；然后滴加质量百分比为2％的浓硝酸至pH值2-3搅拌40分钟反应完毕后静置分层获得油层；
(6)用水对步骤(1)获得的油层进行洗涤，水温为80℃至pH值大于7时为止，静置分层，获得油层；
(7)然后向步骤(6)的油层中加入脂肪酶，脂肪酶(ATGL脂肪甘油三酯脂肪酶)的添加量为餐厨废弃油脂体积的0.10倍混合均匀并调节pH7-8，然后将混合物在摇床上以125r/min、65℃反应7h，反应结束后在沸水中灭酶10-20min，然后离心获得的上层油相烘干即为餐厨废弃油脂提取脂肪酸。脂肪酸收率41％。
然后制备皂粉，该皂粉的配方原料包括：脂肪酸80重量份，氢氧化钠20重量份，脂肪酸甲酯磺酸盐15重量份；将所述的脂肪酸组分和碱组分在液态的情况下与表面活性剂混合，充分搅拌反应得到皂粉。
实施例2
首先制备餐厨废弃油脂脂肪酸：
(1)首先将活性炭置于质量百分比为10％的硝酸水溶液中进行处理，处理15min，然后过滤、清洗至滤液非酸性，晾干；
(2)然后将晾干后的活性炭加入到餐厨废弃油脂中，活性炭(原料为弱粘煤制备的粒径0.007-0.018mm、SBET930m2/g的活性炭)的添加量为9g/100g餐厨废弃油脂，混合均匀；
(3)然后将步骤(2)的混合物进行加热搅拌，加热至88℃，搅拌20min；
(4)搅拌完成后进行过滤，获得的餐厨废弃油脂进行离心分离，离心转速为2500r/min；
(5)离心后餐厨废弃油脂加入水，餐厨废弃油脂与水的重量比为1:2，搅拌加热至85℃混合；然后滴加质量百分比为1％的浓硝酸至pH值2-3搅拌38分钟反应完毕后静置分层获得油层；
(6)用水对步骤(1)获得的油层进行洗涤，水温为70-80℃至pH值大于7时为止，静置分层，获得油层；
(7)然后向步骤(6)的油层中加入脂肪酶，脂肪酶(单脂脂肪酶)的添加量为餐厨废弃油脂体积的0.20倍混合均匀并调节pH7-8，然后将混合物在摇床上以130r/min、55℃反应6h，反应结束后在沸水中灭酶10-20min，然后离心获得的上层油相烘干即为餐厨废弃油脂提取脂肪酸。脂肪酸收率40％。脂肪酸收率15％。
然后制备皂粉，该皂粉的配方原料包括：脂肪酸85重量份，二乙醇胺、三乙醇胺(1:1重量比)15重量份，表面活性剂(脂肪酸甲酯磺酸盐)10重量份；将所述的脂肪酸组分和碱组分在液态的情况下与表面活性剂混合，充分搅拌反应得到皂粉。
对比例
其它同实施例1，其中活性炭替换为原料为长焰煤制备的粒径0.007-0.017mm、SBET1020m2/g的活性炭。
实验结果检测
1.首先对实施例1和2脱色后的餐厨废弃油脂进行脱色率的计算，评定油脂色泽和脱色工艺效果的标准有适用于浅色毛油、脱酸油的罗维朋比色法和适用于深色油脂的分光光度法。餐厨废弃油脂外观呈黄褐色，属于深色油品，故采用深色油脂的分光光度法，通过测得在固定波长下的透光率测定脱色效果。不同油品的固定波长不一样，一般在300～600nm之间。将废食用油加入1cm的比色皿中，用分光光度计测定从300～600nm的吸光值，测试结果表明，废食用油在446nm处有最大吸收峰，故以446nm光谱吸收计算脱色率。
脱色率＝(A0-A1)/A0×100％
其中：A0为脱色前油的吸光值；A为脱色后油的吸光值。
2.实施例1最终脂肪酸的纯度检测，试剂：0.3％甲醛、6mol/l HCl-CH3OH溶液、三氯甲烷方法：GC—MS联用分析测定。
实施例和对比例上述实验结果见表1：
表1实施例和对比例实验结果
序列 溶解时间(10度温度) 脱色率 脂肪酸纯度
实施例1 20min 65％ 85％
实施例2 18min 62％ 82％
对比例 30min 15％ 78％
通过上述工艺可知，本申请的工艺步骤和参数，获得的目标物质具有溶解速度快，且同时具有更好的脱色率和脂肪酸提取纯度高的优势。
上述实施例对本发明的技术方案进行了系统详细的说明，但不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：该皂粉的配方原料包括：脂肪酸30-90重量份，碱10-40重量份，表面活性剂1-20重量份。
2.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的皂粉的配方原料包括：脂肪酸40-80重量份，碱10-30重量份，表面活性剂5-15重量份。
3.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的脂肪酸为从餐厨废弃油脂中提取的餐厨废弃油脂脂肪酸，具体的步骤包括：
(1)首先将活性炭置于质量百分比为10％的硝酸水溶液中进行处理，处理10-20min，然后过滤、清洗至滤液非酸性，晾干；
(2)然后将晾干后的活性炭加入到餐厨废弃油脂中，活性炭的添加量为0.5-12g/100g餐厨废弃油脂，混合均匀；
(3)然后将步骤(2)的混合物进行加热搅拌，加热至85-95℃，搅拌15-25min；
(4)搅拌完成后进行过滤，获得的餐厨废弃油脂进行离心分离，离心转速为500-2500r/min；
(5)离心后餐厨废弃油脂加入水，餐厨废弃油脂与水的重量比为1:1-4，搅拌加热至80-90℃混合；然后滴加质量百分比为1-2％的浓硝酸至pH值2-3搅拌35-45分钟反应完毕后静置分层获得油层；
(6)用水对步骤(1)获得的油层进行洗涤，水温为70-80℃至pH值大于7时为止，静置分层，获得油层；
(7)然后向步骤(6)的油层中加入脂肪酶，脂肪酶的添加量为餐厨废弃油脂体积的0.05-0.30倍混合均匀并调节pH7-8，然后将混合物在摇床上以100-130r/min、50-65℃反应4-8h，反应结束后在沸水中灭酶10-20min，然后离心获得的上层油相烘干即为餐厨废弃油脂提取脂肪酸。
4.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的活性炭为：原料为褐煤制备的粒径0.002-0.005mm、SBET1010m2/g的活性炭或者原料为弱粘煤制备的粒径0.007-0.018mm、SBET930m2/g的活性炭。
5.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的脂肪酶为ATGL脂肪甘油三酯脂肪酶，HSL激素敏感性脂肪酶或者单脂脂肪酶中的一种或者一种以上。
6.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的离心上层得到脱除活性炭的餐厨废弃油脂，下层含有少量活性炭的餐厨废弃油脂则循环到步骤(2)中进行处理。
7.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的餐厨废弃油脂为：密度0.96g/cm，水分及挥发分0.30％，色度0.80，酸价4.1m g K O H/g油，过氧化值14.2m eq/kg。
8.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的碱为氢氧化物或胺化合物；所述胺化合物具有2至12个碳原子，较理想是2至6个碳原子的链烷醇胺；所述链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或者他们的混合物。
9.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉，其特征在于：所述的表面活性剂为直链烷基苯磺酸盐，脂肪醇醚硫酸盐，脂肪醇聚氧乙烯醚，α-烯烃磺酸盐，脂肪酸甲酯磺酸盐，烷基硫酸盐或它们的混合物。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的利用餐厨废弃油脂制备的皂粉的制备方法，其特征在于：将所述的脂肪酸组分和碱组分在液态的情况下与表面活性剂混合，充分搅拌反应得到皂粉。
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