JP2005171161A - 廃食用油の再生方法及びそれにより得られる切削油 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄され、処分に困っている雑多な不純物を含む廃食用油の再生処理方法及びそれにより得られる再生油の利用方法の提供。
【解決手段】 廃食用油をろ過して異物を除去しクリーンな廃食用油とし、これにメタノール及び苛性アルカリを加えてエステル化し、そのエステル化油を水洗後、層分離し、上層部分を吸着処理する。得られた再生油は切削油、研磨油、浸透油、保温油、ディーゼルエンジン油、油除去用液体洗浄液に利用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃食用油、特に使用済みてんぷら油の再生方法及び得られた再生油を利用した切削油等に関する。

外食産業加工工場、飲食店、一般家庭などからてんぷら等に使用した使用済みの食用油が生じ、年々その量が増大し処分に困難を来たしている。この廃食用油は、土中に埋めたり、下水に流したりすると水圏を汚染する環境問題を引き起こすことになる。
廃食用油を処分する方法として、紙廃材等を加工した油吸収材に吸収させて廃棄する方法や高分子ゲル化剤を加えて固形化して生ごみとともに廃棄する方法などが一般に行われている。しかし、大量処理となると、吸収された油がしみだしたり、一度固化したものが液状化して流れ出すなどの不都合があった。
また、脂肪酸とグリセリンのエステルからなる大豆油、コーン油、ゴマ油、紅花油、オリーブ油等の食用油（特にてんぷら油）は、いおうを含有しないことから、使用済み後にエネルギー源として注目されている。

そして、廃食用油から不純物を除去後、廃食用油と水とを接触し、油中に含まれる水溶性物質を除き、続いてオゾン、酸素又は空気を含ませて酸化活性化し、燃料とする方法（例えば、特許文献１参照）や、廃食用油とアルコールを水酸化カルシウム又は酸化カルシウムの固体触媒の存在下で反応させ、脂肪酸エステルを含む燃料を製造する方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
ところが、コスト及びその望まれる基準値を達成する手段についていまだ解決されていないため、鉱油系燃料の一部としてでも代替することができていないようである。

その他に食用油として再生再利用する方法も提案されているものの、その処理が困難であり、直接燃焼処理するにもその装置が確立されておらず、使用後の再利用の道がなく、いろいろと検討はされているが、細々と石鹸の製造に環境保護団体等が取り組んでいる程度であり、再利用・リサイクルの開発が待たれている。
また、現在主に金属材料等の切削、切断、セン孔などの加工時に鉱油系、動植物油系、シリコーン等の合成油系など各種の切削油が使用されている。鉱油系切削油に脂肪油あるいはいおう華、硫化脂肪油等を混合したものなどがあるが、使用中に生じる熱で異様な臭気が発生することがあり、また、塩素系のガスを生じるものもある。合成油系のものは高価であり特に精密な切削のみに利用されるだけである。

特開２０００−１１９６８５号公報 特開２００１−２７１０９０号公報

廃食用油は、主体とする脂肪油中に、調理加熱で酸化変性した脂肪油やその重合体が固体としてあるいは可溶体として含まれており、さらに植物性食材からの炭水化物、肉類からの脂肪、タンパク質、それらの炭化物、更には相当量の水分が分散して含有されている。その他に、工場、家庭等の食用油発生源で貯蔵され運び込まれてくる時の油缶などの容器の鉄と廃食用油中の酸化物との反応による酸化鉄やごみなども不純物として混入しているためその処理手段、実用的な用途を見出すことは困難であった。
本発明は、廃棄され、処分に困っているてんぷら油などのような雑多な不純物を含む廃食用油を簡単に処理し、再生する方法と、それで得られた再生油を有用な切削油等として再利用することを目的とするものである。

本発明者らは上記課題に鑑み鋭意研究した結果、初めに廃食用油を浄化しクリーン廃食用油とし、続いてエステル反応を施し、更に精製する工程を組み合わせることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）廃食用油をろ過して異物を除去しクリーン廃食用油とし、これにメタノール及び苛性アルカリを加えてエステル化し、そのエステル化油を水洗後層分離し、上層部分を吸着処理することを特徴とする廃食用油の再生方法、
（２）前記（１）記載の方法で得られた再生油を利用した切削油、
（３）前記（１）記載の方法で得られた再生油を利用した研磨油、浸透油、
（４）前記（１）記載の方法で得られた再生油を利用したディーゼルエンジン油、
（５）前記（１）記載の方法で得られた再生油を利用した保温油及び、
（６）前記（１）記載の方法で得られた再生油を利用した油除去用の液体洗浄液、
を提供するものである。

本発明の再生方法は、処分に困っていた廃棄された食用油を、きわめて簡単な処理操作で短時間に行うことができ、その実施においても複雑な装置を必要としないし、大きな動力も不用で比較的小規模な設備によって経済的に処理することができる。
そして、得られた再生油はそのままでも、あるいは多少の添加物質を加えることで切削油、研磨油として金属、無機材料はもとより高分子材料等の切削、研磨に利用することができる。また、切削油、研磨油のみならず、浸透油、保温油、ディーゼルエンジン油、液体洗浄油としても有効である。

本発明の廃食用油の再生方法の好ましい実施の態様について、図面を参照して詳細に説明する。
一般家庭や外食産業工場からでる使用済みの廃棄される廃食用油は、集荷され廃油タンク（１）に貯蔵される。集められた廃食用油は８０〜１００メッシュ程度の金属製のスクリーン又は粗目のろ布でろ過（２）処理を行い、含まれるてんぷら滓、集積時に混入するごみ等の固体不純物を除去する。この廃食用油は黒く、粘度が高くどろりとしているので、必要ならば、４０℃〜８０℃程度に加温し、比重分離（３）処理を行い、ろ過処理で除去できなかった使用中に酸化され、また高分子化された次工程のエステル化反応を阻害する恐れのある物質を排除しておくのがよい。この浄化により得られた廃食用油を以下クリーン廃食用油という。

浄化して得られたクリーン廃食用油を撹拌機付きの反応容器に入れ、メタノール及び苛性アルカリ（例として、水酸化カリウムを用いているが、水酸化ナトリウムでもよい）の存在下で３０℃〜８０℃、好ましくは４０℃〜６５℃で所定時間ゆっくり撹拌しながらエステル化（４）を行う。このとき、次に示すエステル交換反応（ａ）と副反応の鹸化（ｂ）、遊離脂肪酸の中和反応（ｃ）が主に生起する。添加するメタノール及び苛性アルカリの量は、クリーン廃食用油１００質量部に対し、メタノール（濃度９９．９％）１０〜１５質量部、苛性アルカリ（濃度９５．５％）０・５〜１．５質量部が好ましい。

Ｃ_３Ｈ_５(ＯＣＯＲ)_３＋３ＣＨ_３ＯＨ → ３ＣＨ_３ＯＯＣＲ＋Ｃ_３Ｈ_５(ＯＨ)_３（ａ）
Ｃ_３Ｈ_５(ＯＣＯＲ)_３＋３ＫＯＨ → Ｃ_３Ｈ_５(ＯＨ)_３＋３ＲＣＯＯＫ （ｂ）
ＲＣＯＯＨ＋ＫＯＨ → ＲＣＯＯＫ＋Ｈ_２Ｏ （ｃ）

反応が終了したら、反応生成物全量を反応容器から分離容器中に移し、反応液の約１／３〜２／３容量、好ましくは約１／２容量の４０℃〜６０℃の温水を加えて撹拌し、水洗（５）を行った後、３０分〜４５分間静置（６）する。二層に分離してくるので、下層部分を容器から抜き出し除去する。下層部分は、ラード、グリセリン、副反応で生成した石鹸、未反応物等を含むものであるので、これは後述するように別途利用するように処理する。

分離した上層の液体に温水を混合し３０℃〜８０℃に加温し、撹拌しながら空気を送り込み曝気（７）により脱気・脱臭をし、静止後に油水分離を行い水相部分を除去する。
この油相液体は、分離できなかった水、余剰のメタノールなど未反応物質等を含んでいるので、続いて、ゼオライト、活性白土あるいは澱粉から選ばれる１種以上の吸着剤をこの液体に加え、容器中で撹拌混合して水、未反応物質等を吸着させ、高級脂肪酸メチルエステルを主成分とする反応物質から分離する吸着（８）処理を行う。吸着剤としては、ゼオライト、活性白土が有効であるが、澱粉でも十分な吸着能を示すので経済的な見地からすれば好ましいものである。
上の撹拌混合物をろ紙袋又はろ布袋に移し入れ、ゆっくりと圧力を掛けて液体を搾り出すこと（ろ過処理（９））により、再生油が得られる。

得られた再生油は、粘度が高くまた沸点も高い、色相は琥珀色で見た目にもきれいなものである。必要に応じて、周知の添加剤、例えば、油性向上剤、消泡剤、酸化防止剤、清浄分散剤等を加えて、これを切削油として使用するのに好適である。この再生油は、金属や無機材料、硬質高分子材料等の切削工程に使用した場合、高温の発生によっても油中の成分に分解が生起することが少ないためか、いやな臭いが発生することがなく、作業性が極めて良好である。また、この再生油は、単独で使用できるだけでなく、従来使用されている切削油に混入して利用することもできる。

この再生油は、同様に研磨油としても利用できる。そのうえ、細間隙等への浸透性に優れているので、錆びたねじ、剥離等の処理をする浸透油としても有用であり、暖房、熱交換等の保温油としても好適である。さらに、高級脂肪酸メチルエステルを主成分とする再生油は粘度が高いので、ディーゼルエンジン油として利用することができる。また、油の除去に適している油洗浄剤として利用しても有効である。
また、上記した静置（６）工程で分離された下層部分は、これを水洗い（１０）して別途利用する。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
（実施例１）
廃食用油タンク１に集められた廃棄食用油を１００メッシュの金属製のスクリーンに通し、てんぷら滓、食品屑等の固体不純物を除去した。次いで、約４５℃に加温して流動しやすくし、比重分離処理を行ってクリーン廃食用油を得た。このクリーン廃食用油４００リットルを加温器、撹拌機付きのステンレス製の反応容器（容量０．８ｍ^３）に入れ、５０℃に保持した。
一方、メタノール（濃度９９．９％）に水酸化カリウムを溶解した、１０％水酸化カリウム・メタノール溶液を準備しておき、この水酸化カリウム・メタノール溶液５０リットルをクリーン廃食用油の入った反応容器に加え、反応液を約６０℃に保って３０分間ゆっくり撹拌を繰り返した。

反応の完結した反応生成物を反応容器から分離容器に取り出し、反応液の１／２容量の５０℃の温水を添加し、５分間撹拌し、その後４０分間静置した。二層に分離したので、沈殿物を含む下層部分を抜き出し、下層部分は別途処理に付した。
分離し残った高級脂肪酸メチルエステルを主成分とする上層の液体に温水を加え約４０℃に加温し、撹拌しながら４０℃の空気を送り１２時間曝気を行った。曝気後、油水分離を行い水相部分を取り除いた。
続いて、この油相液体に４ｋｇの活性白土を加え、撹拌・混合を行い、水、未反応のメタノール等を吸着させた。この混合物をろ布袋に移し入れ、ゆっくりと加圧して液体を搾り出し、琥珀色をした再生油３６０リットルを得た。
得られた再生油は、引火点１７８℃、ＩＳＯ粘度グレード２２〜４６の脂肪酸メチルエステルを主成分とするものであった。

得られた再生油２００リットルに、市販の界面活性剤、酸化防止剤、消泡剤を添加し、切削油として各種の金属材料の切削、切断、穿孔に利用した。これまで使用していた市販の切削油（例えば、扶桑精機（株）製、商品名：マジックカットＡＭ−５０，日興産業（株）製、商品名：ＲＩＳ ＣＵＴＳＹ−５５，シエル（株）製、商品名：スピードＳＣ−８）と比較し、酸化・劣化が多少早いが、切削性、仕上げ面、刃物損傷などの点で優れたものであった。その上、使用中にいおう臭、塩素臭のような悪臭を感じることがなく作業性が良好であった。
同様に、研磨油、浸透油として利用しても優れたものであった。

また、得られた再生油に酸化防止剤、錆止め剤、清浄分散剤を添加してディーゼルエンジン油としてエンジン試験に供した。このエンジンオイルは、潤滑膜があり、浸透性が良く、粘度は周知のエンジンオイルと同等なものであるので、市販のエンジンオイルと比較して遜色のないものであった。

さらにまた、得られた再生油を保温油として使用した。市販されているクーラント液、鉱物油系の保温油と比較し、加温時の温度上昇が速く、保温性も２〜３割程度優れており、再生油に添加するグリセリンの量を調整することで、保温の温度調整が可能であった。

本発明の処理工程図である。

Claims (6)

1. 廃食用油をろ過して異物を除去しクリーン廃食用油とし、これにメタノール及び苛性アルカリを加えてエステル化し、そのエステル化油を水洗後層分離し、上層部分を吸着処理することを特徴とする廃食用油の再生方法。
2. 請求項１記載の方法で得られた再生油を利用した切削油。
3. 請求項１記載の方法で得られた再生油を利用した研磨油、浸透油。
4. 請求項１記載の方法で得られた再生油を利用したディーゼルエンジン油。
5. 請求項１記載の方法で得られた再生油を利用した保温油。
6. 請求項１記載の方法で得られた再生油を利用した油除去用の液体洗浄液。

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