应用及研究进展 地沟油的应用研究进展

2010年7月第7期（总第140期）

广西轻工业

GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

化工与材料

地沟油的应用研究进展

邬智高１，谭波２，周立邦１，余俊华１

（1. 广西工业职业技术学院，广西南宁530003；2. 广西化工研究院，广西南宁530003）【摘

着重阐述地沟油制备洗衣粉、皂粉、生物柴油、甘油的生产工艺、流程要】介绍了地沟油废物利用的应用研究概况，

和加工方法，简要介绍了地沟油废物利用加工企业目前的状况。

洗衣粉；生物柴油；工艺【关键词】地沟油；

【中图分类号】TE667【文献标识码】A

【文章编号】1003-2673(2010)07－27－02

１前言

地沟油是废弃动物油脂、泔水油、多次反复加热使用及从餐饮企业下水道收集的垃圾油的总称，其细菌总数、过氧化值、酸水分、羰基价、丙二醛、重金属、丙烯醛等指标严重超标的非价、

食用油，人体摄入会使细胞功能衰竭，诱发多种疾病，甚至致癌。

我国地沟油的原料充足，每年产生至少300-500万吨，地沟油违法加工的工艺简单，在城中村或城郊结合部往往隐藏着地沟油的加工勾兑点，由于加工工艺、加工设备简单，执法取证困难及违法成本低，不法商贩将地沟油勾兑对成食用油出售或用于制作红油多、口味重、辛辣味重的油炸食品和酱料，对社会因此，尽快实现地沟和食品安全造成危害，社会舆论反响极大。油或泔水油的处理和利用，达到减少环境污染，最大限度地发挥地沟油或泔水油的使用价值的目的，是目前地沟油或泔水油处理研究中亟待解决的科研课题[1]。本文就地沟油的应用研究发展现状叙述如下。

沫小、易漂洗等优点[2]。2.2皂液

盛金英在专利1603397中介绍，在经过预处理的地沟油中6至8的活性炭和活性白土混合物20至40重量加入比例为l ：

份，升温至l20℃-150℃，搅拌l 至2小时，进行脱色；以40至80目的滤网过滤，制取滤液；再在滤液中加水体积和浓度为50％的硫酸，烷基苯磺酸搅拌并升温至100℃-l20℃，反应l0至l5小时，出现油、水层；分离出油层液体，用90℃以上的清水震荡洗涤，重复三次，弃泔油水，得混合脂肪酸；加入一定浓度的KOH 或NaOH 溶液，控温，搅拌皂化2至3小时，至PH 值达到7.5-7.8止；再加盐进行一次盐析，分离皂胶；向皂胶中加入一定浓度的过氧化氢进行脱色，之后加入高效助剂和一定量的碳酸钠，搅拌后制得皂液，此专利具有一定的生产价值[3]。2.3生物柴油

制取生物柴油是目前地沟油研究最有生产价值和前途，也是实际运用最广的地沟油综合利用项目。

原理：生物柴油即高级脂肪酸甲醇脂，通过酯交换反应，用甲醇将“地沟油”甘三酯中的甘油取代下来，使一个甘三酯分子变成三个长链脂肪酸甲酯，从而减小分子量，提高油脂的流动性，制成符合柴油内燃机使用的生物柴油。

酯交换法的技术关键是反应所用的催化剂。根据催化剂的不同可以分为碱催化法、酸催化法和生物酶催化法，其中碱催化法和酸催化法是最常用的两种方法，现分别叙述：２．３．１两步法工艺

李为民等通过预酯化控制地沟油的酸值制备生物柴油，即先用甲醇在硫酸催化剂的作用下把脂肪酸转化为脂肪酸甲酯，再通过甲醇在KOH 催化下将地沟油中的脂肪酸甘油酯的甘油基取代下来，形成短链脂肪酸甲酯和甘油, 把地沟油酸值降低到2±1mg KOH/g，再进行酯交换制备生物柴油，通过试验优化得到地沟油制备生物柴油的的最佳工艺条件。

设计正交实验测得预脂化反应的最优条件为16%甲醇和2%浓硫酸，在75℃下反应4h 。正交实验测得脂交换反应的最优条件为即反应温度65℃、反应时间2h 、KOH 催化剂用量1%（油重）、甲醇用量20%[4]。

Zhang Y 对酸催化酯化和碱催化酯化进行了比较，发现用废食物油作原料时酸催化可以省掉去除游离脂肪酸的环节，因

２综合利用

地沟油的主要化学成分是高级脂肪酸甘油脂，目前综合利用的基本原理是将地沟油催化分解为高级脂肪酸和甘油，再经过深加工成洗衣粉、皂粉、生物柴油、甘油等产品。

地沟油的前处理无论将地沟油加工成何种产品，都必须地沟油经过前处理才适合进行深加工。前处理工艺一般如下：粗油─离心过滤除杂─中温脱胶─中温碱炼─水洗─静置分层─干燥─精炼地沟油。2.1无磷洗衣粉

梁芳慧等在实验室中在经过前处理的地沟油中加入3.6％的双氧水。于60℃，搅拌20min 。再加入5％的活性白土。升温至70℃再搅拌20min 可以达到对地沟油脱色的理想效果。再经过活性白土吸附法吸附，取一定量脱色后的地沟油加到反应器中。在100℃恒温下慢慢滴加30％氢氧化钠溶液（氢氧化钠与地沟油质量比为1：2），进行4h 皂化反应，皂化产物凝固析出后。取出置于烘箱中，在（105±2）℃烘干。研细至全部通过0.8mm 筛，装入瓶中备用（以下称地沟油脱色后的皂料），皂料直接作为生产洗衣粉的原料。研究结果表明，脱色后地沟油制取的皂料与LAS 、AEO ─9、TX ─l0具有良好的复配性，加入各种助剂后配成的无磷洗衣粉，具有去污性能较高、粉质柔软、泡

【作者简介】邬智高（１９７１－），男，广西柳江人，讲师，研究生，研究方向：化学与工业分析。

而比碱催化在工艺上更可行和简单。而以精炼油为原料时，则是碱催化比酸催化在工艺上更可行。２．３．２碱催化

李积华、刘成梅等在实验室中通过NaOH 催化反应制备生物柴油。

实验首先对地沟油进行预处理得到精炼油，接着做了单因素实验，探讨醇-油摩尔比、催化剂（NaOH ）浓度、反应时间和反应温度对产率的影响，最终发现经预处理后的“地沟油”经碱催化甲酯化可以制得流动性能良好的生物柴油。较好的工艺条件是：醇--油摩尔比6：1，催化剂（NaOH ）浓度为原料油重的1％，反应温度65℃，反应时间45分钟。实验室所得最高产率为90％。产品主要组分是C16：0、C18：0、C18：1和C18：2的脂实验产品基本满足美国生物柴油标准和肪酸甲酯。实验表明，

我国轻柴油标准。产品具有良好的流动性和低腐蚀性，可以满足常用柴油机的要求[5]。２．３．３酸催化2.3.3.1

硫酸催化

符太军等在实验室中用硫酸作催化剂，称取一定量的原料油置于三口烧瓶中，然后按比例加入一定的甲醇；打开搅拌器并滴入规定质量的浓H 2SO 4使之混合反应；反应一段时间后将混合液转移至分液漏斗中静置分层（静置时间一般大于8h ）。上层为脂肪酸甲脂，下层为反应副产物甘油，过滤掉甘油，分离出生物柴油，将所分离的产品用70℃左右的热水清洗3~5次，然后放在水浴中蒸出多余的甲醇，最后在干燥箱中去除生物柴油中的水分，即得到深红色的生物柴油。

由于地沟油多为餐饮业产生的油炸废油，因此得到的生物柴油颜色较植物油所得产品颜色较深，其进行脱色处理。其方法为，在生物柴油中加入一定的活性炭，温度保持到l10℃以上2h ，即可使颜色明显变浅可并得到浅黄色的生物柴油。该反应常压下就可以很好的进行，较理想的反应条件为：反应在常温、

物配比30：l 、催化剂为6％原料油、反应时间为3h ，温度70℃、

产率为87.5%。四个因素对转化率的影响依次为：油醇摩尔比>反应时间>催化剂的量>反应温度。利用地沟油，通过酯交换反应可以制得性质良好的生物柴油，所制得产品基本符合国外

7]现有的生物柴油质量标准，而且与矿物柴油性质接近[6，。

陈文伟等考虑到酸碱催化制备生物柴油时原料或产物中均有水和部分游离脂肪酸会影响反应速率，后处理杂，酸碱对设备的腐蚀，能耗高等等因素，普通的生物酶催化反应易中毒失去活性，决定使用包衣酶来催化制备生物柴油，已有的文献表明：于包衣后的固定化酶受到表面活性剂分子的保护变得更耐有机溶剂，从而提高酶的活性。其在实验室中使用谷氨酸二烷基酯核糖醇1溶于正己烷中，经过超声5min ，加入含有脂肪酶的载体，继续超声10min ，于4℃下静置4h ，减压抽滤，即得包衣酶。由于甲醇对脂肪酶具有一定毒害作用，因此甲醇采用3次流加的加样方式进行，即先加入总量甲醇的1／3，反应一段时间后再加入同量的甲醇，继续反应相同时问后加入剩余甲醇。采用上述最佳工艺条件进行地沟油生物柴油的制备试验，反应温度54℃，包衣酶用量l8.70％，醇油反应时间9.4×3h ，

摩尔比3.6：1，水分添加量为17.20％，最优工艺条件下的酯化率为93.68％，与理论预测值相比相对误差在1.35％。因此，采用此工艺条件准确可靠，具有实用价值[9]。2.5甘油

生物柴油的利用价值已经得到普遍的认可，现阶段发展生物柴油面临的主要问题是降低生产成本，途径之一便是充分利用生物柴油生产过程中副产的甘油，这是因为平均每生产1t 生物柴油就副产100kg 甘油。敖红伟、王淑波等采用草酸钠络合分离方法，对地沟油制生物柴油副产甘油的精制进行了研究。结果表明，加入85％磷酸调整体系pH 值至5，反应温度为70℃，反应时间为60min ，粗甘油收率达到81.2％；草酸钠加入质量分数为0.03％，反应温度为8O ℃，混合时间为30min ，甘油的脱杂率达到19.8％。脱杂甘油经减压蒸馏收取164~200℃馏分，后经活性炭脱色得到纯度为99.5％的精制甘油, 经过深加工后完全可用于制作化妆品，化工原料，化工分析及医药用品。

３地沟油变废物利用现状

以转化为生物柴油代表的地沟油废物利用，变废为宝，使地沟油免于污染水体环境；作为替代能源，又能够缓解目前能源供应紧张的局面；重要的是避免地沟油重新流向餐桌，损害人体健康，这本是百利而无害的产业，但这一朝阳产业正在受到诸多因素的困扰：

（1）随着各地地沟油再加工项目建设的兴起，对地沟油的需求也不断增大，地沟油收购价不断上涨，相关企业利润微薄。

（2）国家对生物柴油生产企业的税费扶持政策和力度远远不足，相关企业仅靠生产生物柴油难以为继。

（3）目前我国还没有建立规范的废弃油脂收集、流通、管理体系，不少餐饮企业为了暴利，把泔水等卖给非法加工点制作重新勾兑生产添加了地沟油的食用油或制作伪劣食品，正规油化企业收不到地沟油进行深加工。参考文献

［１］焦云鹏．地沟油鉴别和检测的研究进展［Ｊ］．现代食品科技，２００８，（４）．［２］梁芳慧等．地沟油生产无磷洗衣粉的研究［Ｊ］．广东化工，２００５，（９）：５－８．

2.3.3.2磷酸催化

缩合等副反钟鸣等考虑到由浓硫酸引起的油脂氧化脱水、

应的因素，用磷酸为催化剂催化地沟油与甲醇酯交换反应制取生物柴油，探讨反应条件对产物收率的影响。影响酯交换反应的因素主要有反应温度、反应物的醇油摩尔比（油以其中的甘油三酯计）、催化剂的用量（占原料油的质量分数）和反应时间。采用多因素正交实验法对酯交换反应的条件进行优化，实验所研究4种因素中，醇油摩尔比对产率影响最大。其次是反应时间、催化剂用量，最后是反应温度的影响。磷酸作为一种均相酸性催化剂，对地沟油与甲醇为原料的酯交换反应有良好的催化活性。其最佳反应条件为：当醇油摩尔比30：1、反应温度7O ℃、催化剂用量为原料油的8％、反应时问为5h 时，生物柴油的产率达85％以上[8]。2.4生物酶催化

（下转第42页）

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控这里所说的“智能化”是对机机床的智能化就是重要应用之一。

运筹器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能思想、

力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。3.2模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种电气接口、类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达单元的匹到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、配。由于利益冲突，近期很难制定出国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业，还是对生产机电一体化产品的企业，模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。3.3网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军教育等日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经事、

济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产质量可靠，很快就会畅销全品一旦研制出来，只要其功能独到、基于网络的各种远程控制和监视技术方球。由于网络的普及，

兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet) 将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computer integrated appliance system ，CIAS ），能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。快乐。因此，3.4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统），泛指几何尺寸不超过1cm 3的机电一体化产品，并向（MEMS

纳米级发展。微机电一体化产品体积小，耗能少，运动灵微米、

活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。微机微机电一体化产品的加电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。

工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。3.5环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，于是，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声制造、下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。3.6系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强。一般除RS232外，还有RS485等智能化通信接口。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学产物。

技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。参考文献

［１］李建勇．机电一体化技术［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４．［２］李运华．机电控制［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００３．

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［３］盛金英．利用地沟油或泔水油生产洗衣用皂液［Ｐ］．专利

［４］李为民等．地沟油制备生物柴油［Ｊ］．粮食与食品工业，２００８，（１）：２２－２４．［５］李积华等．“地沟油”碱法催化试制生物柴油的研究［Ｊ］．食品科技，２００６，（６）：３０－３１．

［６］符太军等．生物柴油的制取及其在柴油机上的试验研究［Ｊ］．拖拉机与农用运输车，２００６，（２）．

［７］符太军等．地沟油制取生物柴油的试验研究［Ｊ］．节能与环保，２００５，（６）：２３－２５．

［８］钟鸣等．磷酸催化地沟油制备生物柴油的研究［Ｊ］．信阳师范学院学报，２００８，（４）：５７０－５７２．

［９］陈文伟等．包衣酶催化地沟油制备生物柴油［Ｊ］．太阳能学报，２００９，（１０）：１３４８－１３５０．