JPH01139189A - 油分改質法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば工場廃液中や一般生活排水中に浮遊
した状態で含まれる植物性油脂や動物性油脂などの廃棄
油を改質する方法に係わり、特に調理後の高温の熱履歴
を受けた動植物性油脂の改質処理に好適な油分改質法に
関するものである。

「従来の技術およびその問題点」 動物性油脂や植物性届脂は、食品の調理などに使用して
高温度に長時間さらされると自動酸化を起こして油脂本
来の化学的性質を消失してしまう。

そしてこのような変質油脂が自然界に排出された場合、
これを栄養譚として代謝系を溝成できる生物は存在せず
、変質油脂が例えば工場排水や一般生活排水中に廃棄さ
れても、自然に分解されることがなく、これを処理する
ことなく放置しておくと環境汚染の原因ともなってしま
う。

また、このような変質油脂は、それ自体の酸化等の化学
的変化や排水中の他の成分の吸着などによって一般に悪
臭を有しており、化学的な成分変化と悪臭とにより、例
えばこの変質油脂を石鹸原料とするなど再利用を行うた
めには、高度の精製処理が必要となるためにコストが高
くなり、したがって、このような変質油脂の再利用は殆
ど行なわれていない。

そして従来、このような変質油脂が浮遊した排水を処理
する方法としては、排水中に浮遊している油分を浮上分
離させ、水面に浮かんだ油脂スカムを水中から掻き上げ
、乾燥させた後、池の補助燃料等と共に焼却する焼却処
理を行っていた。

しかしながら、このような油脂スカムは強い悪臭を有し
ている場合があり、このような油脂スカムを焼却する場
合には、排出ガスとともに悪臭が放出されてしまうため
、悪臭防止に手間がかかる他、焼却設備及び処理費用を
要するとともに、回収再利用ができないという問題があ
った。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、高温
の熱履歴を受けて変質した植物性油脂や動物性油脂など
の油分の改質を行い、更にその再利用が可能となる油分
改質法の提供を目的としている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、アンモニウムイオンを含む水溶液を電解液と
し、この電解液の少なくとも陰極側に被処理油脂を浮遊
させて直流電解を行い、陰極から発生するガスと該被処
理油脂とを接触させることを問題解決の手段とした。

「作用」 上記電解液の少なくとも陰極側に被処理油脂を浮遊させ
、直流電解を行うことにより、陰極から発生ずる水素な
どのガスが被処理油脂と接触して、被処理油脂に水素添
加などの改質処理が施される。

また、電解液中のアンモニウムイオンは、被処理油脂中
に含まれる有機過酸化物を分解させる。

以下、本発明方法を詳細に説明する。

本発明方法により処理される被処理油脂としては、高温
度の熱履歴を受けた植物性油脂や動物性油脂などである
。このような油脂は、例えば加工食品製造時に使用済み
油脂として大量に排出される他、工場排水や一般生活排
水中に浮遊状態で含まれ、下水処理における浮上分離操
作により捕集された油脂スカムなどが大きな供給源とな
っている。これらの被処理油脂は、調理に使用した際に
高温度の熱履歴を受けて自動酸化などの変質を起こした
ものが多く、特に上記油脂スカムは、油脂を含む排水が
暗渠下水道を流れる間に、下水道内の天井や壁に油脂分
が堆積し、これが流水の増加によって排水中に落下して
下水処理場に到達するなど、下水処理場に到達するまで
に長時間経過しているため、排水中の種々の物質が混入
したり、自動酸化が一層進行して変質が著しく、強い悪
臭を有する場合が多い。

上記の使用済み油脂では、遠心分離や濾過により夾雑物
を除去して被処理油脂とすることができるが、油脂スカ
ムでは、夾雑物が多いので、次のような前処理を施して
被処理油脂とすることが望ましい。この前処理は、まず
、捕集した油脂スカムをヘキサンなどの適宜な有機溶媒
に溶解し、次いでこれを濾過して夾雑物を除去し、次い
で有機溶媒を蒸発させて油脂分を取り出す方法により行
なわれる。

次に、被処理油脂を電解槽中に入れ、改質処理を施す。

第１ｒＸＪは本発明方法を実施するに好適な電解槽の一
例を示す図であって、図中符号ｌは電解槽本体、２は陰
極、３は陽極、４は隔壁である。

この電解槽本体ｌ内には電解液５が収容されている。こ
の電解液５としては、アンモニウムイオンを含み、かつ
導電性の良好な水溶液が使用され、炭酸アンモニウム、
硝酸アンモニウムなどのアンモニウム塩の水溶液が特に
好適に使用される。この電解液５中のアンモニウム塩の
濃度は、使用するアンモニウム塩の種類や電解時の電流
密度などによって適宜選択される。

上記隔壁４は、電解槽本体ｉ内に挿入された陰極２と陽
極３との間に配置され、電解槽本体Ｉを陰極室６と陽極
室７とに分割して、陰極室６内あるいは陽極室７内に投
入された被処理油脂８が他室に拡散するのを防止できる
ようになっている。

またこの隔壁４の底部側には、電解液５の流通が可能な
隙間９が形成されており、陰極２と陽極３間の電流通路
となっている。

電解槽本体ｌの構成材料としては、少なくともｔｏｏ＠
ｃ程度の耐熱性、耐酸化還元性、耐酸、耐アルカリなど
に礎れた材料が使用され、例えばエポキシＦＲＰなどが
好適に使用される。また、電極材料としては、還元雰囲
気となる陰極２には炭素などが好適に使用され、酸化雰
囲気となる陽極３には酸化物セラミックスの１種である
フェライトなどが好適に使用される。

先のような構成の電解槽を用い、彼処理油脂８に水素添
加を行う改質処理を実施するには、まず、電解槽本体１
の陰極室６に被処理油脂８を入れる。

陰極室６内の被処理油脂８は、電解液５よりも比重が軽
く、また隔壁４によって陽極室７側に拡散することがな
いので、陰極室６の上部に浮遊した状態となる。

次に、陰極２と陽極３間に直流電圧を印加して、電解液
の電解を行う。この直流電圧および電流密度は、電解液
５の導電性や電極面積などによって決定される。この電
解によって陰極２からは反応性の強い発生期の水素が発
生し、これが被処理油脂８と接触して水素添加が行なわ
れる。

なお、この電解処理を継続してゆくと、電解液５の液量
が減少するために、電解処理の途中で電解［５の液量お
よび塩濃度を調製する必要がある。

この電解処理では、被処理油脂８に陰極２から生じる発
生期の水素を接触させることにより、被処理油脂８中の
不飽和脂肪酸の飽和化、カルボニル化合物の還元化等の
反応が起こり、その結果、被処理油脂８の硬化や悪臭成
分の分解が起こり、被処理油脂８が改質される。

また、処理油脂に含まれる打機過酸化物は、電解液中の
アンモニウムイオンの分解促進作用によって速やかに分
解される。これはアンモニウムイオンが例えばアンモニ
アのような電子供与体となって求核試薬として作用する
ことにより、過酸化物を分解するしのと思われる。この
アンモニウムイオンは、分解や除去が容易であり、下水
処理時における環境汚染防止の点からも、優れた試薬で
ある。

前述の陰極室６における水素添加および上述した有機過
酸化物の分解により、被処理油脂８は、硬化油状の処理
油（以下、硬化油と言う）となる。

この電解処理は、被処理…１１！９Ｂの水素添加が頭打
ちとなった時点で終了される。この電解処理の後、陰極
室６内の硬化油を掻きとり、脱水乾燥させる。以上の操
作によって、悪臭が大巾に減少し、淡色化した半固形状
の硬化油が得られる。

このようにして得られた硬化油は、悪臭および夾雑物が
殆ど無いので、例えば石鹸製造の原料や固形燃料の原料
などとして再利用される。

この油分改質法は、アンモニウムイオンを含む水溶液を
電解液５として直流電解を行う際に、陰極室６の被処理
油脂８に水素添加処理を施、すとともに、被処理油脂８
中の有機過酸化物を分解させることにより、被処理油脂
８の硬化、悪臭成分の分解、淡色化などの改質を行うの
で、被処理油脂８を焼却処理する場合に比較して、大量
の被処理油脂８を処理することができる。また、焼却処
理を不要とすることができるので、処理設備を簡略化で
き、焼却処理による悪臭の発生を防止することができる
。また、大量の被処理油脂８を短時間で処理することが
でき、かつ改質処理後の油分を再利用することができる
ので、焼却処理に比較して処理コストを低下させること
ができる。

なお、上述の電解処理の際に、陰極室７に被処理油脂８
あるいは硬化油を入れておき、陰゛極室６の水素添加処
理と平行して酸化処理を行っても良い。この陽極室７に
おける酸化処理は、例えば被処理油脂８中に窒素化合物
や硫黄を含む悪臭成分が混入している場合、これらの悪
臭成分を酸化分解して脱臭するなどの目的に好適である
。また、この陽極室８の酸化処理を実施する際に、電解
液５として硝酸アンモニウム水溶液など硝酸イオンを含
むものを用いることにより、この硝酸イオンが陽極３に
おける酸化反応を促進させることができる。

「実施例」 第１図に示すものと同様構成の電解槽を用い、本発明方
法に基づいて下水処理場にて捕集した油脂スカムの改質
処理を実施した。

捕集した油脂スカムは糠味噌状で極めて強い悪臭を有し
ており、大量の夾雑物が混入していた。

まず、この油脂スカム５００ｇと　１−ヘキサン５００
ｍ１を常温で混合し、次いでこの液を濾過して油脂スカ
ム中の夾雑物からなるケーキを濾別除去した。なお、こ
のケーキは焼却処分とした。次いでれ一ヘキサンと油分
とからなる液をロータリーエバポレーターで濃縮すると
ともに、液中のｎ−ヘキサンを回収した。この濃縮によ
って、対原料比的２０重量％の液状の油分（被処理油脂
）が得られた。

次に、得られた被処理油脂３００９を電解槽の陰極側に
入れ、直流電解を行った。この電解の条件は、 電解液・・・３０重量％の硝酸アンモニウム水溶液、液
量３ｅ 電圧・・・直流的４０Ｖ 電流・・・２Ａ／＋２ 電解液温度・・・１５℃ とした。この電解処理中は緩速撹拌を行い、また電解液
の液量を一定に保つため適量の水を補給した。この電解
処理は３時間行った。この電解終了後、陰極室に浮遊し
ている油分を掻き取り、脱水して硬化油を得た。

得られた硬化油は淡褐色で、殆ど無臭であった。

また融点は比較的高く、真夏室温であっても形状維持が
可能であった。また、この硬化油のヘキサン不溶分は３
９．０〜３６．６重量％であった。

また、この硬化油のｎ−ヘキサン可溶分について赤外吸
収スペクトルを測定した。その結果、第２図に示すよう
に、飽和炭化水素を示す吸収（Ｃｔ−ｔ　ｔの横ゆれを
示ず波数７２０萌後のピーク、Ｃ１］。

の対称変色を示す波数１３８０前後のピーク、ｃｔｔｔ
はさみ及びＣＨａ縮重変角を示す波数１４５０前後のピ
ーク、ＣＨを対称伸縮を示す波数２８５００９後のピー
ク、ＣＨ、逆対称伸縮を示す波数２９２５前後のピーク
など）は見られるものの、ｎ　ＣＯｓ　Ｈ（波数８６５
曲後）、ＲＯＯＩ−１（波数８７７〜８４７前後）、Ｒ
ＯＯｒｔ（波数８７７前後）などの過酸化物を示すピー
クは認められなかった。

次に、得られた硬化油を用いて固形燃料を作成した。こ
の固形燃料の組成は次のように設定した。

硬化油・・・　　１００９ ０ウ　・・・　　　１００９ 高級アルコール・・・１００ｇ ステアリン酸・・・　１０９ 上記各材料を共融した後、型内に流し込んで放冷固化し
、丸棒状の固形燃料とした。得られた固形燃料は、燃焼
時の煤の発生がロウ１００％の固形燃料と殆ど変わらず
、上記硬化油は固形燃料の材料トして充分再利用できる
ことが判明した。

（比較例） 電解液として、アンモニウムイオンを含む水溶液の代わ
りに以下の表１に示す各種の電解液を用い、上記実施例
と同様の操作により電解処理を行った。

表　　１ ※油分と電解液（■のもの）とをエマルジョン化した。

結果の判定は、液状の油分が手練状に固形化し、無臭、
淡色化したものをＯｌそれ以外を×とした。

この結果、アンモニウムイオンを含まない電解液では、
被処理油脂の改質が充分に行なわれないことが判明した
。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明による油分改質法は、アン
モニウムイオンを含む水溶液を電解液とし、少なくとも
陰極側に被処理油脂を浮遊させて直流電解を行い、陰極
から発生するガスと該被処理油脂とを接触させて被処理
油脂の水素添加やアンモニウムイオンによる有機過酸化
物の分解などによって被処理油脂の改質を行うので、被
処理油脂を焼却処理する場合に比較して、大量の被処理
油脂を短時間で処理することができ、被処理油脂の処理
効率を大巾に向上させることができる。

また、焼却処理を不要とすることができるので、処理設
備を簡略化でき、焼却処理による悪臭の発生を防止する
ことができる。

また、大量の被処理油脂を短時間で処理することができ
、かつ改質処理後の油分を再利用することができるので
、焼却処理に比較して処理コストを低下させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するに好適に使用される電解
槽を示す概略断面図、第２図は本発明方法を実施して得
られた硬化油の赤外吸収スペクトルを示すグラフである
。 １・・・電解槽本体、２・・・陰極、３・・・陽極、４
・・・隔壁、５・・・電解液、８・・・被処理油脂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アンモニウムイオンを含む水溶液を電解液とし、この電
   解液の少なくとも陰極側に被処理油脂を浮遊させて直流
   電解を行い、陰極から発生するガスと該被処理油脂とを
   接触させることを特徴とする油分改質法。