棉籽饼脱毒及棉籽油生物柴油制备技术研究

论文摘要

我国棉花在国民经济和世界棉花生产中占有举足轻重的地位。棉籽是棉花生产中的主要副产品,开发利用棉籽对于我国棉花稳定生产和副产品综合利用具有重要意义。对棉籽饼、棉籽油进行研究,以期提高棉籽的利用效率和经济效益,为其它植物油制备生物柴油提供指导。本研究以棉籽饼、棉籽油为原料,采用微生物发酵法对棉子饼进行脱毒处理,筛选了适宜的微生物菌株,并对发酵培养条件进行了优化,比较分析了微生物法、化学法和物理法脱毒的差异性,确定了脱毒处理方式和参数。利用单因素试验和正交试验分析优化了碱催化酯化法棉籽油生物柴油制备的工艺参数,并对棉籽油所制备生物柴油的产品质量进行了初步评估。研究结论如下:(1)从5份酵母菌中筛选出降解棉酚能力最好的酵母菌Y3,以棉籽饼粉为发酵底物,研究发酵温度、料水比和发酵时间等对Y3棉酚降解能力的影响,比较分析了微生物法、化学法、高压灭菌物理法脱毒的效果。研究结果表明Y3为好气菌,发酵底物不需灭菌,Y3最适培养条件是:温度25℃、料水比1:0.8,一级发酵36h脱毒率最高84.2%,棉酚含量降至131mg/kg;温度25℃、料水比1:0.8条件下,二级发酵2.5%接种量,48h脱毒率最高,可达93.3%,棉酚含量可降至56mg/kg。Y3发酵后棉籽饼粕蛋白质可增加4.6%,发酵底物有曲香味,增加饲料的适口性。高压灭菌后棉酚降低到200mg/kg以下,有蛋白质损失。用1%FeSO4、2%NaOH、2.5%CaO化学试剂法降解棉酚,以1% FeSO4、3:1处理脱毒效果最好,既不损失棉籽蛋白,又使棉酚降至167mg/kg。在实际条件较简陋的情况下,可以考虑使用以2.5%CaO与棉籽饼粕1:1混合处理脱酚的方法,棉酚降解至198mg/kg。(2)碱催化酯化法制备棉籽油生物柴油,棉籽油与甲醇碱催化酯化,经单因素试验和正交试验,以产品得率为依据,确定酯化反应的条件为KOH为催化剂,水洗温度40℃,干燥剂为无水硫酸钠,用量为被干燥混合物质量的20%。试验因素对酯化反应的影响主次顺序为反应温度、醇油物质的量比、催化剂用量、反应时间。最佳反应条件为醇油物质的量比为7:1,催化剂用量为1%,反应温度为45℃,反应时间为60min。试验制备的生物柴油样品完全符合0号柴油的国家标准(GB252—2000)要求。在检测的指标中氧化安定性指标和10%残炭未能达到GB/T 20828—2007柴油机燃料调和用生物柴油(BD100)的要求,其余均满足该标准的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 我国棉花及副产品生产利用概况
• 1.2 棉酚研究现状
• 1.2.1 棉酚的性质
• 1.2.2 棉酚的毒害作用
• 1.2.3 消除棉酚不良影响的途径
• 1.3 棉籽油生产生物柴油的可行性
• 1.3.1 棉籽油为生物柴油原料的优势
• 1.3.2 生物柴油原料问题
• 1.3.3 生物柴油国内外发展现状
• 1.3.4 生柴制备的方法及优缺点
• 1.4 本研究的目的和意义
• 1.5 本研究的技术路线和主要内容
• 1.5.1 微生物法降解棉酚研究
• 1.5.2 棉籽油生物柴油的制备研究
• 第二章 棉籽饼粕中棉酚降解的研究
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验仪器和试剂
• 2.1.3 试验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 酵母菌Y3 菌株脱毒与高压灭菌脱毒的比较
• 2.2.2 菌株在含有不同浓度棉酚的去碳查氏培养基上生长情况
• 2.2.3 发酵温度和底物含水量的确定
• 2.2.4 发酵时间的选择
• 2.2.5 二级发酵接种量和发酵时间的确定
• 2.2.6 微生物发酵对棉籽饼粉营养成分的影响
• 2.2.7 化学法脱毒效果分析
• 2.3 讨论
• 2.3.1 Y3菌脱毒参数
• 2.3.2 棉酚降解技术与应用
• 2.4 小结
• 第三章 棉籽油生物柴油制备工艺研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 棉籽油
• 3.1.2 主要仪器设备
• 3.1.3 化学试剂
• 3.1.4 样品分析与检测
• 3.1.5 试验方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 催化剂 KOH 与 NaOH 的比较
• 3.2.2 水洗过程中水温的确定
• 3.2.3 干燥剂选择和用量确定
• 3.2.4 棉籽油碱催化酯交换反应条件优化试验
• 3.2.5 产品质量分析
• 3.2.6 沉积层棉籽油油脚的利用
• 3.3 讨论
• 3.3.1 酯化反应产品得率为优化指标的依据
• 3.3.2 酯化反应参数确定
• 3.3.3 产品品质分析问题
• 3.3.4 棉籽油沉积层的利用及溶剂残留问题
• 3.4 小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.1.1 棉酚的降解
• 4.1.2 棉籽油生产生物柴油
• 4.2 展望
• 4.2.1 棉籽饼粕棉酚降解研究
• 4.2.2 棉籽油制备生物柴油研究
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介