一类废弃油脂的脱酸方法

技术领域

本发明涉及领域，尤其涉及一类废弃油脂的脱酸方法。

背景技术

废弃油脂是指动物和植物的废弃油脂，其主要来源为厨余垃圾、屠宰场下脚料和食品加工过程等。我国由于人口数量大，对食用油的需求量十分巨大，由农业农村部市场预警专家委员会发布《2021年3月中国农产品供需形势分析》表明，单就食用植物油而言，2020/21年度中国国内的产量就为2837万吨。使用食用油的过程也造成了诸多废弃油脂，废弃油脂的来源渠道多样，且含有多种有害成分，如重金属、无机盐、有机化合物和黄曲霉素等多种有毒和致癌物质。倘若废弃油脂处理不当，被不法商家进行重加工流入食品行业或者未经处理直接排放，将对国民的生命安全和生态环境产生严重的危害。但是废弃油脂仍含有多种有价值的成分，所以对废弃油脂进行再利用处理，不但可以增加其工业附加值，还能有效地杜绝废弃油脂带来的环境污染和食品安全隐患。废弃油脂制备生物柴油是一个极具有环保和产业效益的产业，但是由于微生物的分解等因素导致了废弃油脂的酸值通常比较高。为了防止废弃油脂进行碱催化时发生皂化反应，制备生物柴油时，需要将废弃油脂的酸值降到5.0mg/g(以KOH为标准)以下。

发明内容

本发明的目的在于提供一类废弃油脂的脱酸方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一类废弃油脂的脱酸方法，包括如下步骤：以NaOH作为脱酸剂；

(1)配制并标定KOH溶液；

(2)NaOH的甲醇/乙醇溶液饱和度测定；

(3)废弃油脂的酸值的标定，并计算油脂所含羧基的总量；

(4)分别向废弃油脂中加入不同NaOH溶液在不同条件下，逐步消耗油脂的羧基，并进行检测。

一类废弃油脂的脱酸方法，包括如下步骤：以正丁胺作为脱酸剂；

(1)废弃油脂的酸值的标定，并计算油脂所含羧基的总量；

(2)向废弃油脂中加入正丁胺，并在不同条件下检测其脱羧性能；

(3)向废弃油脂中加入正丁胺，加入酰化缩合剂，并在不同条件下检测其脱羧性能。

作为本发明进一步的方案，使用KOH作为标定物，检测油脂的酸值为21.11，1g废弃油脂中含有-COOH的总量为0.39mmol。

作为本发明进一步的方案，NaOH作为脱酸剂处理废弃油脂20.01g的优选条件为：1.5mL饱和氢氧化钠甲醇清液，40℃下反应20min，处理后油脂的酸值为1.51mg/g。

作为本发明进一步的方案，正丁胺作为脱酸剂处理废弃油脂20.12g的优选条件为：0.81g正丁胺，1.08g HOBT，1.098g NNAP，70℃下搅拌30min，处理后的酸值为3.25mg/g。

作为本发明进一步的方案，配制并标定KOH溶液：以小烧杯为容器称取11.82gKOH，转移至1L容量瓶中，使用三次水洗涤小烧杯，将洗涤水转移至容量瓶后，定容；使用0.20mol/L的邻苯二甲酸氢钾标准溶液标定氢氧化钾溶液的浓度为0.21mol/L；

NaOH的甲醇/乙醇溶液饱和度测定：称取两组约30g的氢氧化钠固体分别置于圆底烧瓶中，分别加入100mL的甲醇和乙醇，20℃下充分搅拌5h后，过滤，分别取10mL氢氧化钠的甲醇和乙醇饱和溶液清液，并转移至50mL圆底烧杯中，浓缩后称量，计算得到氢氧化钠在甲醇中的溶解量为0.19g/mL，温度20℃，氢氧化钠在乙醇中的溶解量为0.15g/mL，温度20℃；

废弃油脂的酸值的标定：取废弃油脂20.14g加入到100mL的锥形瓶中，加入10mL异丙醇-乙醚混合液(V

X

V

V

C

M

m

本发明的有益效果是：本发明选择爆炸极限更窄的丁胺作为有机碱，在缩合剂的催化下，通过酰胺化反应逐步消耗废弃油脂羧酸基团的策略，完成对废弃油脂的脱酸预处理。该方法处理废弃油脂的过程无明显皂化现象，避免了传统甲醇酯化、硫酸催化和碱催化等处理方法带来的脱羧不彻底、腐蚀设备和所用溶剂爆炸极限过宽等缺点，能够更为安全和有效地对废弃油脂的再利用进行预处理。

本发明的脱羧方法具有消耗原料少、步骤处理简单、反应时间短、反应温度低和设备要求低的优点，所以本发明开发的脱羧方法有望在废弃油脂的再利用方面起到显著地推动作用，为生态环境的保护起到积极的影响。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

取废弃油脂(20.05g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入0.3mL饱和氢氧化钠水溶液，20℃下搅拌。30min后，取1.51g油脂进行滴定，并计算其酸值为2.13mg/g。60min后，取1.50g油脂进行滴定，并计算其酸值为2.14mg/g。该实施例虽能有效降低酸值，但反应体系脱酸过程的皂化现象严重。

实施例2

取废弃油脂(20.12g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入0.5mL饱和氢氧化钠甲醇清液，20℃下搅拌。30min后，取1.54g油脂进行滴定，并计算其酸值为18.05mg/g。60min后，取1.52g油脂进行滴定，并计算其酸值为13.14mg/g。90min后，取1.49g油脂进行滴定，并计算其酸值为13.05mg/g。

实施例3

取废弃油脂(20.08g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入1.0mL饱和氢氧化钠甲醇清液，20℃下搅拌。30min后，取1.57g油脂进行滴定，并计算其酸值为8.25mg/g。60min后，取1.51g油脂进行滴定，并计算其酸值为6.24mg/g。90min后，取1.55g油脂进行滴定，并计算其酸值为6.15mg/g。

实施例4

取废弃油脂(20.02g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入1.5mL饱和氢氧化钠甲醇清液，20℃下搅拌。30min后，取1.53g油脂进行滴定，并计算其酸值为1.52mg/g。60min后，取1.56g油脂进行滴定，并计算其酸值为1.64mg/g。

实施例5

取废弃油脂(20.05g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入1.5mL饱和氢氧化钠乙醇清液，20℃下搅拌。30min后，取1.53g油脂进行滴定，并计算其酸值为6.66mg/g。60min后，取1.48g油脂进行滴定，并计算其酸值为6.45mg/g。

实施例6

取废弃油脂(20.07g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入1.5mL饱和氢氧化钠甲醇清液，30℃下搅拌。10min后，取1.48g油脂进行滴定，并计算其酸值为5.44mg/g。20min后，取1.52g油脂进行滴定，并计算其酸值为3.64mg/g。30min后，取1.52g油脂进行滴定，并计算其酸值为2.14mg/g。

实施例7

取废弃油脂(20.01g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入1.5mL饱和氢氧化钠甲醇清液，40℃下搅拌。10min后，取1.53g油脂进行滴定，并计算其酸值为1.62mg/g。20min后，取1.50g油脂进行滴定，并计算其酸值为1.51mg/g。30min后，取1.56g油脂进行滴定，并计算其酸值为1.44mg/g。

实施例8

取废弃油脂(20.11g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入1.5mL饱和氢氧化钠甲醇清液，50℃下搅拌。10min后，取1.47g油脂进行滴定，并计算其酸值为3.61mg/g。20min后，取1.50g油脂进行滴定，并计算其酸值为3.52mg/g。30min后，取1.49g油脂进行滴定，并计算其酸值为3.48mg/g。

实施例9

取废弃油脂(20.04g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入0.58g正丁胺，20℃下搅拌。30min后，取1.55g油脂进行滴定，并计算其酸值为20.61mg/g。60min后，取1.53g油脂进行滴定，并计算其酸值为20.55mg/g。180min后，取1.47g油脂进行滴定，并计算其酸值为20.48mg/g。

实施例10

取废弃油脂(20.08g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入0.80g正丁胺，70℃下搅拌。30min后，取1.52g油脂进行滴定，并计算其酸值为21.55mg/g。60min后，取1.58g油脂进行滴定，并计算其酸值为21.38mg/g。180min后，取1.53g油脂进行滴定，并计算其酸值为21.48mg/g。

实施例11

取废弃油脂(20.12g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入0.81g正丁胺，1.08g HOBT，1.10gNNAP，70℃下搅拌。30min后，取1.56g油脂进行滴定，并计算其酸值为6.35mg/g。60min后，取1.51g油脂进行滴定，并计算其酸值为3.25mg/g。180min后，取1.50g油脂进行滴定，并计算其酸值为3.48mg/g。

实施例12

取废弃油脂(20.03g)加入到100mL的圆底烧瓶中，加入0.83g正丁胺，1.07g HOBT，1.11g NNAP，80℃下搅拌。30min后，取1.52g油脂进行滴定，并计算其酸值为6.45mg/g。60min后，取1.57g油脂进行滴定，并计算其酸值为4.33mg/g。180min后，取1.52g油脂进行滴定，并计算其酸值为4.40mg/g。

综合比较本发明的脱酸方法，脱酸的优选条件为：

(1)20.01g废弃油脂，加入1.5mL饱和氢氧化钠甲醇清液，40℃下搅拌30min，废弃油脂的酸值由21.11mg/g降低为1.44mg/g；

(2)20.12g废弃油脂：0.81g正丁胺，1.08g HOBT，1.10g NNAP，70℃下搅拌60min，废弃油脂的酸值由21.11mg/g降低为3.25mg/g。对比与其它现有文献：如表1中实验序号13中，需要加入150％的甘油，且需要高温(220℃)长时间(480min)进行反应，才能够有效降低废弃油脂的酸值，所以此方法原料的消耗量、能耗和反应时间颇多；实验序号14中发明CN105001983 A提出的方法虽然能够有效地降低废弃油脂的酸值，但是需要附加12～20块塔板的萃取塔，并且需要添加固体酸催化剂，经历多步分次蒸馏的处理，方可达到脱酸的目的，故此方法对处理设备的需求极大，并且处理步骤繁琐。

表1废弃油脂的酸值降低性能比较

通过KOH对废弃油脂进行滴定，测出其羧基的含量(mol/mL)，并分别利用NaOH的水/醇溶液对废弃油脂的脱酸性能做研究。虽然NaOH的水溶液和醇溶液均能有效地对废弃油脂进行脱酸，降低其酸值，但是有皂化现象，并且NaOH水溶液的皂化现象尤为明显。

本发明选择爆炸极限更窄的丁胺作为有机碱，在缩合剂的催化下，通过酰胺化反应逐步消耗废弃油脂羧酸基团的策略，完成对废弃油脂的脱酸预处理。该方法处理废弃油脂的过程无明显皂化现象，避免了传统甲醇酯化、硫酸催化和碱催化等处理方法带来的脱羧不彻底、腐蚀设备和所用溶剂爆炸极限过宽等缺点，能够更为安全和有效地对废弃油脂的再利用进行预处理。

本发明的脱羧方法具有消耗原料少、步骤处理简单、反应时间短、反应温度低和设备要求低的优点，所以本发明开发的脱羧方法有望在废弃油脂的再利用方面起到显著地推动作用，为生态环境的保护起到积极的影响。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。