花椒籽油制备生物柴油的工艺研究

论文摘要

生物柴油作为可再生的替代性生物燃料,正受到越来越多国家的重视。我国的生物柴油行业正处于起步阶段,目前面临的最大问题就是原料的供应。利用廉价林业资源生产生物柴油具有重要意义。花椒籽是花椒种植后得到的副产物,来源广泛、廉价易得,将其作为生物柴油的原料,具有广阔的前景。本研究以花椒籽为原料,对碱催化法制备花椒籽油生物柴油进行了研究,研究结果如下:1.首先对花椒籽油的提取方法进行了研究,结果如下:不同溶剂提取花椒籽油的提取率为:正己烷>石油醚>乙醚。但是从经济角度考虑,石油醚是比较合适的提取溶剂。从单因素试验和正交试验对溶剂提取法进行了研究,得出花椒籽油的最佳提取工艺为:石油醚在料液比1:13,温度60℃下,提取2次,每次2小时,在此工艺下,花椒籽油的提取率达到91.52%。对不同提取方法进行了比较,花椒籽油的提取率为:超声波提取法>溶剂提取法>冷浸法。从工业成本角度考虑,溶剂提取法更适合工业化生产。2.研究了制备生物柴油前原料预处理工艺,采用脱胶-萃取降酸-酯化降酸。经过萃取降酸后,花椒毛油的酸值从67.16 mgKOH/g降到了33.57mgKOH/g,然后再进行酯化降酸,最终毛油的酸值降到了2 mgKOH·g-1以下。通过响应曲面分析对酯化降酸的工艺进行了研究,得出了酯化降酸的数学模型为:得出最优酯化降酸的工艺为:浓H2SO4浓度2.1%,醇油比21:1,反应时间1.75h,反应温度58℃。在此工艺下,测得酸值为1.92,与预测值仅差2.67%。3.进一步研究了碱催化法制备生物柴油的最佳工艺,在单因素试验的基础上,通过响应面分析对酯交换工艺进行了优化,得出了碱催化法制备生物柴油的数学模型为:得出最佳的酯交换工艺为:KOH浓度1.07%,醇油比6.4:1,反应时间93min,反应温度59℃。在此最佳工艺下,测得脂肪酸甲酯含量为95.98%,与预测值相对误差仅0.83%。4.对生物柴油的后续水洗工艺进行了初步研究,得出理想的后续处理工艺为:先用硫酸溶液洗,再用饱和食盐水洗。在该工艺下,生物柴油中残余的甘油含量达到了生物柴油的标准。5.通过放大试验,得出1000g毛油在最佳工艺下,可以得到934.62g生物柴油。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 发展生物柴油的意义
• 1.1.1 生物柴油的优点
• 1.1.2 我国发展生物柴油的意义
• 1.2 生物柴油的发展现状
• 1.2.1 生物柴油的制备方法
• 1.2.2 国内外生物柴油发展现状
• 1.3 生产生物柴油的原料
• 1.4 本研究的主要内容
• 第二章 花椒籽油提取工艺的研究
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 原料和试剂
• 2.1.2 仪器设备
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 原料预处理
• 2.2.2 花椒籽脂肪含量的测定：索式抽提法
• 2.2.3 花椒籽油提取工艺的比较
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 花椒籽脂肪含量测定结果
• 2.3.2 不同溶剂对花椒籽油提取率的影响
• 2.3.3 溶剂提取法单因素实验结果
• 2.3.4 正交试验优化花椒籽油提取工艺结果
• 2.3.5 提取次数对提取率的影响
• 2.3.6 不同提取方法的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 花椒籽油降酸工艺研究
• 3.1 实验仪器与试剂
• 3.1.1 原料与试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 花椒毛油酸值、皂化值的测定及分子量的计算
• 3.2.2 花椒籽毛油的预处理
• 3.2.3 花椒毛油降酸工艺研究
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 脱胶对后续步骤的影响
• 3.3.2 降酸工艺的研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 碱催化法制备生物柴油及后续处理工艺的研究
• 4.1 实验仪器与试剂
• 4.1.1 原料与试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 实验内容
• 4.2.1 酯化油酸值、皂化值的测定
• 4.2.2 生物柴油脂肪酸甲酯的测定方法
• 4.2.3 碱催化法制备生物柴油工艺的研究
• 4.2.4 生物柴油后续处理工艺的研究
• 4.2.5 最优工艺的放大试验
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 生物柴油中脂肪酸甲酯测定方法的确定
• 4.3.2 碱催化法制备生物柴油工艺的研究
• 4.3.3 生物柴油后续水洗工艺研究
• 4.3.4 生物柴油工艺放大试验
• 4.4 本章小结
• 第五章 讨论与结论
• 5.1 讨论
• 5.2 结论
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 作者简介