CN111518596A - 一种柴油生物清净增效剂及其应用 - Google Patents

一种柴油生物清净增效剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柴油生物清净增效剂，其特征在于：含有假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281以及海洋红嗜热盐菌‑BNCC210143，以及弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)ZSW‑4‑2‑5C发酵上清液。作为进一步优选，还含有油酸。

Description

一种柴油生物清净增效剂及其应用
技术领域
本发明涉及微生物在清洁能源领域上的应用，尤其涉及一种微生物柴油生物清净增效剂及其应用。
背景技术
2019年1月1日起，全面供应符合国六标准的柴油，并在销售前在车用柴油中加入符合环保要求的柴油燃油清净增效剂的要求。
排放法规的日益严格，要求柴油机技术不断创新和车用柴油质量不断升级。向柴油中添加柴油清净剂，能够满足柴油机对柴油清净性能的要求。柴油清净剂可有效清除喷嘴积炭和沉积物，恢复发动机原有的雾化性能和排放水平，从而间接实现降低油耗和减少有害气体排放。
早期的柴油清净剂主要是含有胺基的一类高分子有机化合物。随着车用柴油质量升级，柴油清净剂正向着多功能复合添加剂方向发展，不仅具有清净作用，还具有防腐、防锈、抗氧化、防乳化、改善润滑等性能。柴油清净剂主剂通常为有机胺、咪唑、酰胺、脂肪酸丁二酰亚胺、聚烯烃丁二酰亚胺、聚烷基胺、聚醚胺等类型的物质。
柴油清净分散剂是一种表面活性剂，可阻止和减轻柴油机零部件积碳，防止活塞环粘滞。性能特点：具有中和、增溶、分散及洗涤作用。现有技术已经开始有少部分研究，用微生物直接处理油品而提高油品质的研究。然而尚无针对柴油清净分散效果的微生物制剂。
发明内容
针对上述目前市面上柴油节油片存在不足之处，本发明的目的是研究出一种微生物制剂柴油清净增效剂，其清净效果好，破乳性能佳，还具有显著的降低柴油磨斑的效果，并且非常环保。
本发明通过如下技术方案实现：
本发明用到海洋红嗜热盐菌-BNCC210143，购买于北纳生物。
本发明用到假单胞杆菌，其保藏名称为：Pseudomonas stutzeri SC221-M，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，保藏号：CCTCC No:M 2012281，已由中国专利201210398352公开。
本发明用到弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)ZSW-4-2-5C，由中国专利201410237346公开，其已知功能为具有解磷、解钾能力的菌株，其已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.8748。
本公司的一个同日申请披露了海洋红嗜热盐菌-BNCC210143和假单胞杆菌CCTCCNo:M 2012281联合使用，可以非常方便有效对柴油进行清净和破乳，效果好，并且非常环保。在本申请中，进一步发现，在用液蜡诱导培养基培养时，在培养基中同时加入较高含量的弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)ZSW-4-2-5C发酵上清液进行诱导，则可以进一步增加其破乳效果，并且还具备显著的润滑效果，即降低磨斑直径。
一种柴油生物清净增效剂，其特征在于：
含有假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281以及海洋红嗜热盐菌-BNCC210143，以及弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)ZSW-4-2-5C发酵上清液。
作为进一步优选，还含有油酸。
上述柴油生物清净增效剂的制备方法，其步骤如下：
(1)制备混合菌种：
将假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281、海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌种分别进行活化培养至菌体浓度为108cfu/g成为菌液，将1倍质量的假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281菌液和2-2.2倍质量的海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌液混合，得到混合菌种；
(2)制备弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液：
将冻存的ZSW-4-2-5C在37℃条件下快速解冻，按照1％的接种量接入装有10mlLB培养基的试管中，28℃，静置培养16小时，得到ZSW-4-2-5C的一级种子液；将一级种子液按照5％的接种量接入装有100ml的三角瓶中，所用培养基为额外添加3％海藻糖的LB培养基，32℃，180rpm培养20小时；3000rpm离心，得弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液；
所述LB培养基配方为：
按照重量百分比，蛋白胨为1％，酵母粉为0.5％，NaCl为1％，其余为纯净水，pH为7.0；
(3)液蜡诱导培养：
转接到液蜡诱导培养基中，接种量10％，振荡培养24-36h；
所述液蜡诱导培养基：
按照重量百分比，2％液蜡，10％弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液，1.5％酵母粉，1％蔗糖，0.5％海藻糖，磷酸二氢钠0.1％，磷酸二氢钾0.1％，pH为7.2；
(4)液蜡诱导培养后，离心处理，均匀搅拌获得的菌体；
(5)制备柴油清净增效剂：
将1倍重量的步骤(3)所得的菌体，加入1倍重量的吐温80，5倍重量的油酸，1倍重量的海藻糖，0.5倍重量的氯化镁，混合均匀，得菌体混合油状液体，即得柴油清净增效剂。
使用前摇匀使用，冷藏保存最佳。
所述柴油清净增效剂的使用方法，其步骤如下：
将上述柴油生物清净增效剂与柴油，1％氯化钠溶液按照质量比1:100：100的比例混合，50rpm涡旋搅拌反应24小时；反应完后静置2小时以上等待油水分层，然后用分液漏斗收集油层，此油品即为改性后的清净柴油。
油酸主要来源于自然界，以甘油酯的形式存在于动植物油脂中。将油酸含量高的油脂经过皂化、酸化分离，即可得到油酸。在本发明有助于保护菌剂，添加量少，对原油品质几乎没有影响。
作为优选，所述步骤(1)方法为：
分别将甘油冻存管中假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281、海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌种接种挑取3环接到80mL LB摇瓶，在65℃，120rpm的条件下，振荡培养24h，最后配置成制备成108CFU/ml的菌液；
所述LB培养基配方为：
按照重量百分比，蛋白胨为1％，酵母粉为0.5％，NaCl为1％，其余为纯净水，pH为7.0。
本发明的优点：
本发明的柴油清净增效剂作为微生物制剂非常环保安全，对环境没有伤害，而且使用方便，对柴油的清净和乳化效果良好，并且还具有显著的润滑效果，是新一代生物环保柴油清净剂，具有广阔的市场潜力。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的具体实施例如以下说明。
实施例1：
柴油生物清净增效剂的制备方法，其步骤如下：
(1)制备混合菌种：
将假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281、海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌种分别进行活化培养至菌体浓度为108cfu/g成为菌液，将1倍质量的假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281菌液和2倍质量的海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌液混合，得到混合菌种；
(2)制备弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液：
将冻存的ZSW-4-2-5C在37℃条件下快速解冻，按照1％的接种量接入装有10mlLB培养基的试管中，28℃，静置培养16小时，得到ZSW-4-2-5C的一级种子液；将一级种子液按照5％的接种量接入装有100ml的三角瓶中，所用培养基为额外添加3％海藻糖的LB培养基，32℃，180rpm培养20小时；3000rpm离心，得弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液；
所述LB培养基配方为：
按照重量百分比，蛋白胨为1％，酵母粉为0.5％，NaCl为1％，其余为纯净水，pH为7.0；
(3)液蜡诱导培养：
转接到液蜡诱导培养基中，接种量10％，振荡培养24h；
所述液蜡诱导培养基：
2％液蜡，10％弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液，1.5％酵母粉，1％蔗糖，0.5％海藻糖，磷酸二氢钠0.1％，磷酸二氢钾0.1，pH为7.2；
(4)液蜡诱导培养后，离心处理，均匀搅拌获得的菌体；
(5)制备柴油清净增效剂：
将1倍重量的步骤(3)所得的菌体，加入1倍重量的吐温80，5倍重量的油酸，1倍重量的海藻糖，0.5倍重量的氯化镁，混合均匀，得菌体混合油状液体，即得柴油清净增效剂。
使用前摇匀使用，冷藏保存最佳。
所述步骤(1)方法为：
分别将甘油冻存管中假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281、海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌种接种挑取3环接到80mL LB摇瓶，在65℃，120rpm的条件下，振荡培养24h，最后配置成制备成108CFU/ml的菌液；
所述LB培养基配方为：
按照重量百分比，蛋白胨为1％，酵母粉为0.5％，NaCl为1％，其余为纯净水，pH为7.0。
实施例2：
对比例1：
制备不含菌的柴油清净增效剂：1倍重量的吐温80，5倍重量的油酸，1倍重量的海藻糖，0.5倍重量的氯化镁，混合均匀，得菌体混合油状液体。
对比例2：
不制备弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液，同时仅使用假单胞杆菌CCTCC No:M2012281作为唯一的发酵菌株，其他制备方法同实施例1。
对比例3：
不制备弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液，同时仅使用海洋红嗜热盐菌-BNCC210143作为唯一的发酵菌株，其他制备方法同实施例1。
对比例4:
不制备弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液，其他制备方法同实施例1。
实施例3
柴油清净性模拟试验
使用L-3型车用柴油清净性检测仪模拟XUD-9发动机台架试验。采用L-3型车用柴油清净性检测仪的试验条件设定为：使用市售0号车用柴油作为基础柴油，柴油使用量100mL，铝板温度272℃。实施例1组、对比例1-4组中，柴油生物清净增效剂与柴油，1％氯化钠溶液按照质量比1:100：100的比例混合，50rpm涡旋搅拌反应24小时；反应完后静置2小时以上等待油水分层，然后用分液漏斗收集油层，此油品即为改性后的清净柴油。同时设立不添加柴油清净增效剂为基础柴油组，每个实验重复3次，具体试验结果见表1。
表1柴油清净剂的清净性实验结果
组别 成焦量(/mg)
实施例1组 2.16±0.18
对比例1组 5.01±0.53
对比例2组 4.89±0.47
对比例3组 4.58±0.44
对比例4组 2.22±0.27
基础柴油组 5.14±0.61
从表1我们可以看到，和基础柴油组比，添加实施例1的柴油清净剂的实验组成焦量明显减少，其清净性明显增加；对比例组中，成焦量(/mg)的含量：对比例4组<对比例3组<对比例2组<对比例1组。说明使用海洋红嗜热盐菌-BNCC210143作为发酵菌株有一定的作用，但是效果不是很明显；仅仅使用假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281作为唯一的发酵菌株或者不加入发酵菌株生产的柴油清洁增效剂没有任何的清洁作用。海洋红嗜热盐菌-BNCC210143和假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281联合使用效果更佳；在用液蜡诱导培养基培养时，在培养基中同时加入较高含量的弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)ZSW-4-2-5C发酵上清液进行诱导，则可以进一步增加其清洁效果。
实施例4
柴油清净剂破乳化性能测定
柴油清净剂主剂为表面活性剂，可加入到车用柴油中。燃油中掺水是古老的又新兴的课题，可以使燃烧更加充分，减少有害气体的释放。因为有水的存在，混合后会产生乳化现象。为了降低储存、运输、使用过程中的乳化，增强柴油的使用效果，要求柴油清净剂必须要有破乳化的能力，减少极端情况下乳化作用带来巨大的不利影响。
根据GB/T 32859—2016《柴油清净剂》，评估实施例1，对比例1-4的柴油清净增效剂对市售0号车用柴油破的乳化性能影响。试验过程中采用了盖得化工生产的一种市售破乳剂(环氧乙烷、环氧丙烷嵌段共聚而成的共聚醚)。
具体组别为实施例1组、对照1-4组中，柴油生物清净增效剂与柴油按照质量比1:100的比例混合，搅拌均匀，在35℃条件下静置发酵处理12小时；同时设立添加市售破乳剂4mg/kg为阳性对照组；不添加破乳剂的基础柴油组为阴性对照组；每个实验重复3次，具体试验结果见表2。
表2柴油清净剂破乳化性能实验结果
组别 15min分离出来的水量(/ml)
实施例1组 5.6±0.4
对比例1组 18.7±1.7
对比例2组 17.3±1.4
对比例3组 15.3±1.3
对比例4组 5.7±0.5
阳性对照组 26.5±0.6
阴性对照组 18.2±1.6
从表2我们可以看到，和基础柴油组(阴性对照组)比，添加实施例1和对比例4的柴油清净剂的实验组成15min分离出来的水量明显减少；和基础柴油组(阴性对照组)比，对比例1-3组效果均欠佳；实施例1组效果略微好于对比例4组。说明单用海洋红嗜热盐菌-BNCC210143作为发酵菌株有一定的作用，但是效果不是很明显；仅仅使用假单胞杆菌CCTCCNo:M 2012281作为唯一的发酵菌株或者不加入发酵菌株生产的柴油清洁增效剂效果差。海洋红嗜热盐菌-BNCC210143和假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281联合使用效果更佳；在用液蜡诱导培养基培养时，在培养基中同时加入较高含量的弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacterfreundii)ZSW-4-2-5C发酵上清液进行诱导，则可以进一步增加其破乳的效果。
实施例5
将实施例1、对比例1-4所得到的柴油生物清净剂作为实验组，将壳牌SL5W/30作为对比例，直接进行机油的四球试验磨斑实验，比较润滑效果。试验数据如表2所示：
表2四球试验磨斑实验
磨斑直径(mm)
实施例1组 0.747
对比例1组 1.801
对比例2组 1.795
对比例3组 1.756
对比例4组 1.694
对照组 0.394
从磨斑直径试验数据分析：对比例组效果最差。实施例组相对于对比例组，明显磨斑直径减小，增加了耐磨性。虽然相对于SL5W/30润滑油而言，实施例和对比例组的效果均有一定的差距，但是实施例组明显好于对比例组，说明海洋红嗜热盐菌-BNCC210143和假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281联合使用制备的洁净增效剂没有明确的抗磨效果；但是当在用液蜡诱导培养基培养时，在培养基中同时加入较高含量的弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacterfreundii)ZSW-4-2-5C发酵上清液进行诱导后明显降低了磨斑直径，可能是这样的制备方法会产生一些耐磨物质。
综上所述，单用海洋红嗜热盐菌-BNCC210143作为发酵菌株所制备的柴油清净剂具有一定的清净和破乳作用，但是效果欠佳；单用假单胞杆菌CCTCC No:M2012281作为唯一的发酵菌株或者不加入发酵菌株生产的柴油清洁增效剂没有明显效果；海洋红嗜热盐菌-BNCC210143和假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281联合使用，可以非常方便有效对柴油进行清净和破乳，效果好，并且非常环保。当在用液蜡诱导培养基培养时，在培养基中同时加入较高含量的弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)ZSW-4-2-5C发酵上清液进行诱导后，则可以进一步增加其破乳效果，并且还具备显著的润滑效果，即降低磨斑直径。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选具体的实施例。
若依本发明的构想所作变动，其产生的功能作用，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种柴油生物清净增效剂，其特征在于：
含有假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281以及海洋红嗜热盐菌-BNCC210143，以及弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)ZSW-4-2-5C发酵上清液。
2.权利要求1所述的柴油生物清净增效剂，其特征在于，还含有油酸。
3.一种柴油生物清净增效剂的制备方法，其步骤如下：
(1)制备混合菌种：
将假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281、海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌种分别进行活化培养至菌体浓度为108cfu/g成为菌液，将1倍质量的假单胞杆菌CCTCC No:M 2012281菌液和2-2.2倍质量的海洋红嗜热盐菌-BNCC210143菌液混合，得到混合菌种；
(2)制备弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液；
(3)液蜡诱导培养：
转接到液蜡诱导培养基中，接种量10％，振荡培养24-36h；
所述液蜡诱导培养基：
按照重量百分比，2％液蜡，10％弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液，1.5％酵母粉，1％蔗糖，0.5％海藻糖，磷酸二氢钠0.1％，磷酸二氢钾0.1％，pH为7.2；
(4)液蜡诱导培养后，离心处理，均匀搅拌获得的菌体；
(5)制备柴油清净增效剂：
将1倍重量的步骤(3)所得的菌体，加入1倍重量的吐温80，5倍重量的油酸，1倍重量的海藻糖，0.5倍重量的氯化镁，混合均匀，得菌体混合油状液体，即得柴油清净增效剂。
4.权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
所述步骤(2)为：
将冻存的ZSW-4-2-5C在37℃条件下快速解冻，按照1％的接种量接入装有10mlLB培养基的试管中，28℃，静置培养16小时，得到ZSW-4-2-5C的一级种子液；将一级种子液按照5％的接种量接入装有100ml的三角瓶中，所用培养基为额外添加3％海藻糖的LB培养基，32℃，180rpm培养20小时；3000rpm离心，得弗氏柠檬酸杆菌ZSW-4-2-5C上清液；
所述LB培养基配方为：
按照重量百分比，蛋白胨为1％，酵母粉为0.5％，NaCl为1％，其余为纯净水，pH为7.0。
5.权利要求3-4所述的制备方法制备得到的柴油生物清净增效剂。
使用前摇匀使用，冷藏保存最佳。
6.权利要求5所述的柴油生物清净增效剂的使用方法，其特征在于步骤如下：将上述柴油生物清净增效剂与柴油，1％氯化钠溶液按照质量比1:100：100的比例混合，50rpm涡旋搅拌反应24小时；反应完后静置2小时以上等待油水分层，然后用分液漏斗收集油层，此油品即为改性后的清净柴油。
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