1、本科毕业论文（设计）学 院 化学化工学院 专 业 化学 年 级 2008 级 姓 名 * 论文（设计）题目 地沟油综合利用技术研究进展 指导教师 * 职称 副教授 2012 年 4 月 24 日学号： 20085051*信阳师范学院本科学生毕业论文（设计）开题报告姓 名 性别 学 号 专 业 年 级女 200850511* 化学 2008 级题目 地沟油综合利用技术研究进展选题意义及主要内容选题意义：地沟油是人们在生活中对于各类劣质油的通称，食用后会对人们的身体带来危害。近年来地沟油加工成食用油的现象频频被曝光，相关部门对此也加大了打击的力度，但始终是屡禁不止。我国地沟油资源丰富，合理利用地沟
2、油技术，不但可以防止废弃食用油脂再次返回餐桌，还可缓解环境污染等社会问题。主要内容：一、介绍地沟油二、我国地沟油的现状三、国内外地沟油的综合利用四、地沟油变废物利用的现状思路及方法思路：分析地沟油的不合理利用带来的危害的现状，并根据地沟油的组成及化学性质，确定了地沟油合理化利用的研究方向。方法：理论与实践相结合，通过专业著作、科技期刊和中国学术期刊网等，查阅和收集相关资料，运用文献分析法开展工作。指导教师意见选题内容能结合专业知识，有一定的实际应用价值。对研究工作有一定了解，思路清晰，同意该方案。指导教师签名：* 2012 年 3 月 12 日学院意见学院领导签名： 年 月 日信阳师范学院本科
3、学生毕业论文（设计）中期检查表学院：化学化工学院 专业：化学 年级:2008 级 题 目 地沟油综合利用技术研究进展学 号 20085051* 姓名 *指导教师 * 职称 副教授计划完成时间：论文（设计）的进度计划：1、2 月 20 日 参加毕业论文开题报告会；2、2 月 21 日- 2 月 24 日 查阅资料，确定论文题目，拟定论文提纲；3、2 月 27 日- 3 月 2 日 完成毕业论文开题报告书；4、3 月 5 日- 4 月 25 日 查阅资料并分类梳理，撰写毕业论文并完成初稿；5、4 月 26 日- 5 月 5 日 送指导老师检查，批改。修改论文初稿并定稿；6、5 月 5 日5 月 1
4、0 日 进行毕业论文评审。已经完成的内容：指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日备注：目 录摘 要1关键词1Abstract1Keywords1引言11 我国地沟油的现状12 国内外地沟油的综合利用22.1 制取工业油酸、硬脂酸和工业油脂22.2 制取无磷洗衣粉22.3 制取皂液32.4 制取生物柴油32.5 制取甘油53 地沟油废物利用的现状 5结束语6参考文献6地沟油综合利用技术研究进展学生姓名：* 学号：20085051*化学化工学院 化学专业指导教师：* 职称：副教授摘 要：地沟油是家庭或饭店、宾馆等洗刷餐具过程中随水流入下水道中的各种油脂、食品残渣以及木筷等组成复杂的混合物。这些物
5、质经过生物发酵,形成一种褐色、粘稠、具有恶臭的粥状体。长期摄入地沟油会对人体造成伤害。我国地沟油资源丰富，合理利用地沟油技术，不但可以防止废弃食用油脂再次返回餐桌，还可缓解能源危机、 环境污染等社会问题。在一些发达国家,地沟油已经被很好的利用起来,我国对地沟油的综合利用技术也进行了很多研究。关键词：地沟油；综合利用技术Abstract: Drainage oil is home or hotel, hotels and other washing dishes with the process of water flows into a sewer in a variety of oils a
6、nd fats, food residues, as well as chopsticks is composed of a complex mixture. These substances through biological fermentation, forming a brown, thick, with odor porridge shaped body. Long term intake of drainage oil will cause harm to human body. Chinas drainage oil is rich in resources, rational
7、 utilization of drainage oil technology, not only can prevent the waste edible oils and fats once again return to the table, also can alleviate the energy crisis, environmental pollution and other social problems. In some developed countries, drainage oil has been well utilized, our country to the d
8、rainage oil comprehensive utilization techniques have also conducted a lot of research.Key words: drainage oil; comprehensive utilization technology引 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、酸价、水分、羰基价、丙二醛、重金属、丙烯醛等指标严重超标的非食用油。人体摄入会使细胞功能衰竭，诱发多种疾病，甚至致癌。 “地沟油” 对社会和食品安全造成危害，社会舆论反响极大。因此，尽快实现地
9、沟油或潜水油的处理和利用，使其达到既减少环境污染又能废物利用，并最大限度地发挥地沟油或潜水油的使用价值的目的，是目前地沟油或潜水油处理研究中巫待解决的科研课题 1。1 我国地沟油的现状我国废弃食用油资源丰富，但成分复杂、来源不稳定。全国粮油标准化委员会油料和油脂工作组组长，武汉工业学院食品科学与工程学院教授何东平称，中国人一年的动、植物油消费总量大约是 2250 万吨，目前我国每年返回餐桌的地沟油有 300 万吨2。地沟油产量约为动、植物油消费总量的 2030，总量相当可观。而这些地沟油经常得不到适当的处理而污染环境，甚至被不法商贩进行简单的加工后重新流入餐桌，直接威胁到人们的食品安全。尽快实
10、现地沟油或泔水油的处理和资源化利用，开拓地沟油回收再利用渠道，使地沟油变成一种有用的工业资源，从而切断其重新流入食用领域的途径，有效保障人们身体健康，同时，也将使城市环境大为改善。 2 国内外地沟油的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。无论将地沟油加工成何种产品，都必须经过前处理才适合进行深加工。前处理工艺一般如下：地沟油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 制取工业油酸、硬脂酸和工业油脂对地沟油进行水解可分离出各种脂肪酸（主要为硬脂酸、油酸）
11、 。脂肪酸是油脂化工的基础原料，以脂肪酸为原料衍生的下游产品广泛用于纺织、食品、医药、日用化工、石油化工、橡塑、采矿、交通运输、铸造、金属加工、油墨、涂料等各种行业 3。油脂水解的方式大致分为常压下皂化分离和高压酸化分离这两种类型。混合脂肪酸的分离方式大致包括：冷冻压榨法、表面活性剂法、精馏法等 4。张世敏等 5以十二烷基苯磺酸钠为乳化剂，浓硫酸为催化剂，在常压下水解废弃油脂制备混合脂肪酸，取得了很好的效果，并通过试验分析得到水解反应的最佳条件为：乳化剂用量为 8（重量分数） ，催化剂量为 10（重量分数） ，水量为 300（重量分数） ，水解时间为 13 h。在此条件下，水解产物的酸值达到
12、173.3（KOH）（mg g） 。2.2 制取无磷洗衣粉尹平河等用活性白土（用量 5%）、脱色温度控制在 80120、脱色时间 25 min 的条件下 6，对地沟油脱色,可以有效地去除废弃食用油脂中的色素、气味物质及部分杂质；以脱色处理后的废弃食用油脂为原料，以质量分数为 30% NaOH 溶液在温度100下对其进行皂化，皂化反应时间 4h，可获得色泽浅、气味小的皂基，并具有较好的乳化能力和去污效果。梁芳慧等将脱色后地沟油皂化后的产物，直接作为生产洗衣粉的原料 7。研究结果表明，脱色后地沟油制取的皂料与 LAS、AEO-9 、TX-10 具有良好的复配性，加入各种助剂后配成的洗衣粉，具有去污
13、性能较高、粉质柔软、泡沫小、易漂洗等优点，而且主要技术指标均符合国家标准。2.3 制取皂液盛金英在经过预处理的地沟油中，加入比例为 l： 6 至 8 的活性炭和活性白土混合物（20 至 40 重量份） ，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.
14、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，此方法具有一定的生产价值 8。2.4 制取生物柴油地沟油成分主要是三脂肪酸甘油酯，其特性与石化柴油相近，可完全代替石油柴油，故称之为生物柴油。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。国内外利用地沟油制备生物柴油的方法层出不穷，一般是以酯交换反应为基础来制备。如硫酸催化制备生物柴油、磷酸催化制备生物柴油、包衣酶催化制备生物柴油、地沟油固定化脂肪酶合成生物柴油、1甲基3丁基咪唑氢氧化物催化制备生物柴油、采用固酸、固碱两
15、步非均相催化制备生物柴油等 911。其中多数工艺是以地沟油与甲醇为底物制取生物柴油，其不同的只是所采用的催化剂和反应条件各异。2.4.1 硫酸催化制备生物柴油张勇 12以硫酸为催化剂，用地沟油制备生物柴油采用两步酯化工艺：第一步，在醇油摩尔比 10：1、催化剂用量 1、反应温度 70、反应时间 4 h 的条件下，用硫酸催化使地沟油产生预酯化反应，主要是将地沟油中的游离脂肪酸转化为脂肪酸甲酯；第二步，酸催化转酯化反应，反应在醇油摩尔比 20：1、催化剂用量 6、反应温度70、反应时间 4h 的条件下进行，主要是进一步将地沟油中的甘三脂转化为甲酯和甘油，此实验甘油酯的酯化率可达到 86.89。符太
16、军等 13以硫酸为催化剂，采用酯交换法进行生物柴油的实验室制取试验，通过正交分析取得较理想的反应条件为：反应温度 70，物配比 30：1，催化剂为 6原料油，反应时间 3h。4 个因素对转化率的影响依次为油醇摩尔比反应时间催化的量反应温度。孔永平、郑冀鲁 14在酸性催化剂（H 2SO4）的作用下先通过水解反应对地沟油进行预处理，然后进行酯化，将地沟油转化成生物柴油。实验表明，最佳反应条件为：醇油摩尔比 5.3：1，催化剂（H 2SO4）的量为油的 1.3，反应温度 65，反应时间 2h，生物柴油得率高达 90。2.4.2 碱催化制备生物柴油李积华、刘成梅等在实验室中通过 NaOH 催化反应制备
17、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的脂肪酸甲酯。实验表明，产品基本达到美国生物柴油标准和我国轻柴油标准。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 1517。2.4.3 生物酶催化制备生物柴
18、油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，后处理困难，酸碱对设备的腐蚀，能耗高等因素。而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：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 13，反应一段时间后再加入同量的甲醇，继续反
19、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，反应时间9.43h，反应温度 54，包衣酶用量 l8.70，醇油摩尔比 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 18。2.5 制取甘油充分利用生物柴油生产过程中副产的甘油，是降低生物柴油生产成本、提高地沟油综合利用价值的重要途径之一。此项工艺的完善，对现阶段生物柴油行业的发展有重要推动作用。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
20、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 80，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 164200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 1922。3 地沟油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
21、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。结束语地沟油中含有大量脂肪酸等有机物，是生产生物柴油、甘油、选矿药剂、无磷洗衣粉甚至蔗糖聚酯、丙二醇等精细化学品和大宗化工产品的重要原料，同时还可以
22、作为生产生物表面活性剂的有机碳源。这些技术的开发和应用不仅可以部分替代我国有限的油气资源, 而且所生产的产品附加值高、可生物降解、环境友好，也为解决废油脂对环境和社会的危害也找到了有效的出路。为加快地沟油综合利用步伐，还需要建立起合理的地沟油回收方法及制度；完善相关的检测方法；加大政策扶持力度；加强环保节约的舆论宣传；加强科研部门与企业的合作, 走产业化、规模化发展的路子。 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),124-126 2 食品产业网教授称我国每年300万吨地沟油返回餐桌 EB/OL 2010， （3）183 姚志龙，闵恩泽废弃食用油脂的危
23、害与资源化利用J天然气工业，2010，30（5）：123-1284 胡小芳，刘都树废弃油脂的回收利用及其生物柴油生产J 有色冶金设计与研究，2007，28（3）：117-1205 张世敏，查国君，张无敌，等废弃油脂常压水解制备混合脂肪酸的研究J 现代农业科技，2008， （14）：298-3006 赵玲，尹平河，邓琪餐饮业废油脂脱色及皂化工艺J 暨南大学学报: 自然科学版， 2004，25( 5)：632-636 7 梁芳慧，尹平河，赵玲，等地沟油生产无磷洗衣粉的研究J 广东化工，2005(9)：5-88 盛金英利用地沟油或泔水油生产洗衣用皂液P 专利 16033979 Demirbas AB
24、iodiesel from waste cooking oil via basecatalytic and supercritical methanol transesterification JEnergy Conversion and Management，2009，50（4）：92392710 Dizge N，Aydiner C，Imer D Y，et al.Biodiesel production from sunflower，soybean，and waste cooking oils by transesterification using lipase immobilized o
25、nto a novel microporous polymerJ Bioresource Technolo-gy，2009，100（6）：1983199111 Al Zuhair S，Dowaidar A，Kamal HDynamic modeling of biodiesel production from simulated waste cooking oi using immobilized lipaseJ Biochemical Engineering Journal，2009，44（23）：25626212 张勇利用地沟油制备生物柴油J 中国油脂，2008 ，33（11）：48-49
26、13 符太军，纪威，姚亚光，等地沟油制取生物柴油的试验研究J 能源技术，2005，26（3）：106-10814 孔永平，郑冀鲁利用地沟油制备生物柴油技术的研究J 化学工程与装备，2008， （04）：25-2815 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 16 黄慨，颜涌捷，陈晴，等 钙镁负载型固体碱制备生物柴油的研究J 太阳能学报，2009，30(2)：249-25517 黄仕钧，陈英， 谢颖，等 钙基固体碱催化酯交换反应制备生物柴油中的研究进展J中国油脂，2010，35(3)：46-50 18 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)：1348-135019 敖宏伟，王淑波，等地沟油制生物柴油副产品甘油精J 石化技术与应用，2009，27（5）：226-22820 邓森鑫，邬国英，颜飞佳，等生物柴油副产物下层甘油液的组成分析及其分离J 江苏工业学院学报，2006，18（1）：22-2421 陈正中，张建红，张建丁生物柴油副产物甘油的充分利用J 中国胶粘剂，
