本發(fā)明涉及一種提取脂肪酸的方法，特別是涉及一種廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法。
背景技術(shù)：
廢棄油脂可分為三類：一是地溝油(泔水油、潲水油等)，即將下水道中的油膩漂浮物或者將賓館、酒樓的剩飯、剩菜經(jīng)過簡單加工、提煉出的油；二是劣質(zhì)動(dòng)物內(nèi)臟或肉類加工以及提煉后產(chǎn)出的油；三是用于油炸食品的油使用次數(shù)超過規(guī)定后，再被重復(fù)使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。長期食用地溝油對(duì)人體的危害極大，廢棄油脂中的重金屬、毒素(如丙烯醛)嚴(yán)重超標(biāo)，過氧化值高于0.4％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)0.15％，長期攝入會(huì)使細(xì)胞功能衰竭，誘發(fā)多種疾病，甚至致癌。尤其對(duì)人們的腸胃健康有著不可估量的破壞力，會(huì)導(dǎo)致消化不良、腹瀉、強(qiáng)烈腹痛、癌癥等。
將廢棄油脂進(jìn)行處理后用來生產(chǎn)化工產(chǎn)品環(huán)保再利用，如將廢棄油脂水解轉(zhuǎn)化成脂肪酸后可加工成生物柴油、肥皂、機(jī)械潤滑油、選礦劑等。目前這方面的研究已取得進(jìn)展，巴塞羅那大學(xué)花費(fèi)多年時(shí)間解決了變廢棄食用油為工業(yè)用生物柴油的技術(shù)難題；日本政府早在20世紀(jì)60年代就高價(jià)收購地溝油用作垃圾車燃料。隨著能源危機(jī)與環(huán)境惡化的不斷加劇，尋找可再生、清潔的能源成為人類亟待解決的問題。生物柴油是一種以動(dòng)植物油為原料，經(jīng)過酯交換反應(yīng)加工而成的脂肪酸低級(jí)醇酯類燃料。以餐飲廢油為原料生產(chǎn)生物柴油，不僅減少了廢油的存放量，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，而且降低了生物柴油的成本。
據(jù)專家計(jì)算，這些廢棄油脂的量占食用油消費(fèi)總量的20％～30％。以我國年均消費(fèi)食用油量2100×104t計(jì)，則每年產(chǎn)生廢油400×104～800×104t。能夠收集起來作為資源的廢棄油脂的量在400×104t左右。廢棄油脂中含大量有機(jī)物，具有污染環(huán)境和回收利用的雙重性。這是一筆很重要的替代石油資源。
目前，我國廢棄食用油脂沒有得到合理利用。相反，廢棄食用油脂已成為一種環(huán)境污染物，并沖擊食品安全。在全球面臨能源危機(jī)及環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，對(duì)廢棄食用油脂進(jìn)行合理回收利用，替代石油資源作為生產(chǎn)表面活性劑、化工原料、生物柴油等的原料，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境、緩解能源危機(jī)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面都將起到推動(dòng)作用。
為此，本發(fā)明對(duì)廢棄油脂酶法提取脂肪酸的水解工藝及廢棄油脂酶法提取脂肪酸制備脂肪酸的方法進(jìn)行了探討，旨在為廢棄油脂的回收和資源化再利用提供借鑒。
本發(fā)明以廢棄油脂為主要原料提取脂肪酸的工藝流程沒有二次污染，工藝流程中使用復(fù)合酶作為催化劑，使廢棄物資源化、減量化、無害化，達(dá)到了清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)備簡單、節(jié)能環(huán)保、成本低的酶法提取脂肪酸的方法。
本發(fā)明采用的催化劑脂肪酶為復(fù)合脂肪酶，所述的復(fù)合脂肪酶是由非特異性脂肪酶和特異性脂肪酶復(fù)合而成。
一種廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，包括如下步驟：
（1）將廢棄油脂（除雜）加熱、攪拌，以活性白土為脫色脫臭劑，采用常壓脫色，廢棄油脂在脫色的同時(shí)，還可脫去臭味、部分金屬離子、皂粒、膠質(zhì)等雜質(zhì)，滿足酶解對(duì)廢棄油脂的質(zhì)量要求；
（2）將脫色脫臭油脂水洗，除去水分和雜質(zhì)，得到中性凈化油脂；
（3）將中性凈化油脂與復(fù)合脂肪酶混合進(jìn)行水解反應(yīng)，得到水解混合產(chǎn)物；
（4）將所述水解混合產(chǎn)物在分離罐中分離出上層油相物質(zhì)，水洗后連續(xù)蒸餾得到混合脂肪酸，即產(chǎn)品；
（5）將所述混合脂肪酸根據(jù)需要，精餾后得到含不同碳鏈的脂肪酸。
本發(fā)明所述方法的主要反應(yīng)為：C3H5(OORn)3→C3H5(OH)3+RnCOOH
本發(fā)明所述的廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中，步驟（3）中的所述水解反應(yīng)分兩次進(jìn)行：將凈化油脂與復(fù)合脂肪酶混合進(jìn)行第一次水解反應(yīng)，得到第一水解混合產(chǎn)物；所述第一水解混合產(chǎn)物進(jìn)入分離罐，除去水分和雜質(zhì)，上層油相與復(fù)合脂肪酶進(jìn)行第二次水解反應(yīng)，得到第二水解混合產(chǎn)物；將所述第二水解混合產(chǎn)物在分離罐中分離出上層油相物質(zhì)，水洗后連續(xù)蒸餾得到混合脂肪酸，即產(chǎn)品。
本發(fā)明所述的廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中步驟（4）之后還包括如下步驟：
（6）將所述混合脂肪酸氫化、精餾后得到含不同碳鏈的飽和脂肪酸。
本發(fā)明所述的廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中步驟（1）中所述脫色脫臭過程在加熱攪、拌條件下進(jìn)行，溫度為50～130℃，攪拌速度為60～200r/pm，接觸的時(shí)間為0.1～0.5h，所述的過濾介質(zhì)活性白土的用量為廢棄油脂的總量1%～6%。
本發(fā)明所述的廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中步驟（3）中所述復(fù)合脂肪酶為特異性脂肪酶（如米根霉屬的Rhizopus oryzae、黑曲霉屬的脂肪酶具有良好的生物安全性和sn-1，3位酯鍵位置選擇性、青霉屬的絲狀菌產(chǎn)生的脂肪酶“Amano” 50對(duì)二酯和一酯有特異性的水解能力以及米黑根毛霉脂肪酶優(yōu)良的sn-1立體特異性），和非特異性脂肪酶（如擴(kuò)展青霉屬Penicillium exPansum的脂肪酶、解脂假絲酵母脂肪酶Candida lipolytica等無酯鍵位置選擇性）組成的復(fù)合酶；復(fù)合酶中特異性脂肪酶占10～30%，非特異性脂肪酶占70～90%；酶用量為2500～25000 U/100g油脂。
本發(fā)明所述的廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，反應(yīng)條件為：水解溫度15～50℃、常壓、pH值5～9、搖床轉(zhuǎn)速為150～220轉(zhuǎn)/分、水解時(shí)間為10～48h，廢棄油脂與水的重量比為1：0.5～1：5。
本發(fā)明所述的廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中所述方法還包括甘油的回收。
本發(fā)明所述廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明公開了采用活性白土替代酸和堿處理廢棄油脂，水洗后分離得到凈化油脂?；钚园淄翆?duì)廢油脂脫色效果不僅受脫色溫度、脫色時(shí)間的影響，還與活性白土的投加量、攪拌速度有關(guān)；在常壓脫色操作中，攪拌速度以達(dá)到吸附劑在油中呈均勻懸浮態(tài)即可，不要過于強(qiáng)烈，以減少攪拌引入空氣而使油脂氧化，色澤加深?；钚园淄恋耐都恿繛橛椭康?％～6％時(shí)較為合適。本發(fā)明所述方法將廢棄油脂回收進(jìn)行了利用，變廢為寶，節(jié)能環(huán)保的同時(shí)大大降低了成本；酶法水解廢棄油脂具有耗能低、設(shè)備投資少、流程簡單，操作簡便、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，適于不同規(guī)模提取，有利于綜合利用和充分利用資源，減少環(huán)境污染改善勞動(dòng)條件；同時(shí)有利于甘油回收，水解率達(dá)到96%以上；廢棄油脂復(fù)合酶法水解提取脂肪酸，對(duì)發(fā)展清潔生產(chǎn)具有重要意義，且具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方法
實(shí)施例1
一種廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，包括如下步驟：
（1）首先將廢棄油脂（除雜）加熱、攪拌，以活性白土為脫色脫臭劑，采用常壓脫色，廢棄油脂在脫色的同時(shí)，還可脫去臭味、部分金屬離子、皂粒、膠質(zhì)等雜質(zhì)，滿足酶解對(duì)廢棄油脂的質(zhì)量要求；所述脫色脫臭過程在加熱攪、拌條件下進(jìn)行，溫度為50～130℃，攪拌速度為60～200r/pm，接觸的時(shí)間為0.1～0.5h，所述的過濾介質(zhì)活性白土的用量為廢棄油脂的總量1%～6%。；
（2）將脫色脫臭油脂水洗，除去水分和雜質(zhì)，得到中性凈化油脂；
（3）將中性凈化油脂與復(fù)合脂肪酶混合進(jìn)行水解反應(yīng)，得到水解混合產(chǎn)物；所述復(fù)合脂肪酶為特異性脂肪酶（如米根霉屬的Rhizopus oryzae、黑曲霉屬的脂肪酶具有良好的生物安全性和sn-1，3位酯鍵位置選擇性、青霉屬的絲狀菌產(chǎn)生的脂肪酶“Amano” 50對(duì)二酯和一酯有特異性的水解能力以及米黑根毛霉脂肪酶優(yōu)良的sn-1立體特異性），和非特異性脂肪酶（如擴(kuò)展青霉屬Penicillium exPansum的脂肪酶、解脂假絲酵母脂肪酶Candida lipolytica等無酯鍵位置選擇性）組成的復(fù)合酶；復(fù)合酶中特異性脂肪酶占10～30%，非特異性脂肪酶占70～90%；酶用量為2500～25000 U/100g油脂。所述油脂水解在溫度為15～50℃、常壓、pH值5～9、搖床轉(zhuǎn)速為150～220轉(zhuǎn)/分條件下進(jìn)行的。
（4）將所述水解混合產(chǎn)物在分離罐中分離出上層油相物質(zhì)，水洗后連續(xù)蒸餾得到混合脂肪酸。
（5）將所述混合脂肪酸根據(jù)需要，精餾后得到含不同碳鏈的脂肪酸。
（6）將步驟（4）所述混合脂肪酸氫化，精餾后得到含不同碳鏈的飽和脂肪酸。
實(shí)施例2
一種廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，其中所述的復(fù)合酶為Candida lipolytica解脂假絲酵母脂肪酶和青霉屬的絲狀菌產(chǎn)生的脂肪酶“Amano”50組成的復(fù)合酶，復(fù)合酶中“Amano”50脂肪酶占10～30%，Candida lipolytica解脂假絲酵母脂肪酶占70～90%；酶用量為2500～25000 U/100g油脂。所述油脂水解在溫度為15～50℃、常壓、pH值5～9、搖床轉(zhuǎn)速為150～220轉(zhuǎn)/分條件下進(jìn)行的。水解時(shí)間為15～26h，廢棄油脂與水的重量比為1:0.5～1:5；其他同實(shí)施例1。
實(shí)施例3
一種廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，所述方法還包括對(duì)甘油進(jìn)行回收，其他同實(shí)施例1。
實(shí)施例4
一種廢棄油脂酶法提取脂肪酸的方法，包括如下步驟：
（1）首先將廢棄油脂（除雜）加熱、攪拌，以活性白土為脫色脫臭劑，采用常壓脫色，廢棄油脂在脫色的同時(shí)，還可脫去臭味、部分金屬離子、皂粒、膠質(zhì)等雜質(zhì)，滿足酶解對(duì)廢棄油脂的質(zhì)量要求；所述脫色脫臭過程在加熱攪、拌條件下進(jìn)行，溫度為50～130℃，攪拌速度為60～200r/pm，接觸的時(shí)間為0.1～0.5h，所述的過濾介質(zhì)活性白土的用量為廢棄油脂的總量1%～6%。；
（2）將脫色脫臭油脂水洗，除去水分和雜質(zhì)，得到中性凈化油脂；
廢棄油脂的總量與水的重量比為2～10，分離出酸化油；
（3）在400ml三角瓶中加入10000 U復(fù)合脂肪酶和100ml水快速混勻，加入適量緩沖溶液，再加入100克中性凈化油脂；將三角瓶放置在恒溫振蕩器水浴中，在水解溫度為40℃、旋轉(zhuǎn)振蕩頻率為180轉(zhuǎn)/分、常壓、pH值6～7條件下，水解反應(yīng)24h，得到的中性凈化油脂水解液，分離蒸餾后得到混合脂肪酸，其酸值為190～202mgKOH/g，水解率為95～99%。
（4）將上述混合脂肪酸加氫反應(yīng)，精制后可得到含不同碳鏈的飽和脂肪酸。
以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。