[00858867]大宗低值油脂生物炼制高值化及应用关键技术

课题来源与背景： 课题来源：酶法催化水解和合成偶联法制备甘油二酯的关键技术研究，广东省科技攻关高新技术产业化项，编号：2009B080701063。 背景：生物炼制是利用农林副产品为原料，生产各种功能性食品配料、化学品、燃料和生物基材料。该项目以天然大宗油脂为原料，研发生物酶法催化制造功能结构脂质（甘油二酯）关键技术和产品，以期改善人民油脂饮食结构，提高人民健康水平；以大宗低值油脂（酸化油、潲水油、地沟油），研发生物柴油、生物润滑油等环境友好型新型化学品的高效催化转化和清洁生产技术，为能源和环保提供主要解决手段。 甘油二酯技术原理主要是通过天然油脂（包括脂肪酸）和甘油在酶法催化下通过酯交换和酯化等技术，得到甘油二酯产品，再通过分子蒸馏等手段分离纯化。潲水油、地沟油等大宗低值油脂制备生物柴油主要通过两步法催化游离脂肪酸酯化，然后再催化酯交换得方法得到粗生物柴油，粗生物柴油通过物理吸附或者膜分离干法脱皂，最后通过分子蒸馏得到符合国标的生物柴油产品。精制的生物柴油再和三羟甲基丙烷进行酯交换反应得到生物润滑油产品。 研究目的及意义、主要论点与论据： 以天然植物油为原料，采用磷脂酶A1(Lecitase Ultra)催化部分水解，得到甘油二酯混合物和副产品脂肪酸。再通过分子蒸馏技术分离得到富含甘油二酯油脂产品和副产品脂肪酸。脂肪酸和甘油在磷脂酶A1(Lecitase Ultra)催化下酯化反应，再经过分子蒸馏得到甘油二酯产品，可以用作烹调油和功能食品配料。研究了磷脂酶A1(Lecitase Ultra)固定化并将固定化酶应用到甘油二酯酶法制备中，该项目采用无溶剂鼓泡式反应体系进行酶法催化酯化（酯交换）具有明显的原创性。研究成果丰富了酶催化非均相界面反应理论在功能油脂领域中的应用实践，项目技术为酶法催化制造功能性油脂产品提供了有效途径。该项目生物柴油技术和国内外合成生物柴油技术相比主要优点是：（a）不产生酸性废水；（b）采用甘油酯化，催化剂成本低；（c）反应时间短；（d）转化率高，产品得率高；（e）副产品甘油容易回收利用；反应得到的甘油产品很容易分离纯化，得到高级别的甘油产品。（f）设备投资低；可以采用不锈钢304或者碳钢设备进行反应，设备投资减少50%左右。（g）反应条件温和，在低温、常压下反应，技术很容易实现，对设备要求低。 创见与创新：a.创新性地采用磷脂酶A1(Lecitase Ultra)催化制备甘油二酯产品；b.采用水解和合成偶联法生成两种不同纯度的甘油二酯产品；c.采用鼓泡式反应体系催化酯化合成甘油二酯；d.采用碱催化甘油酯化取代硫酸催化甲醇酯化，消除甲醇酯化带来的溶剂回收的巨大能耗、费时以及溶剂消耗带来的经济损失，消除了这一技术瓶颈。e.采用膜分离脱皂技术实现无水洗除皂技术，实现废水零排放。 社会经济效益，存在的问题： 通过采用低成本的磷脂酶A1(Lecitase Ultra)催化制备的甘油二酯产品成本更低，更容易被消费者接受。项目甘油二酯成果为酶催化反应，尤其是酶催化界面反应的高效传质提供了重要的实例和参考数据，为同类反应开发的产品提供了重要的借鉴意义。该项目开发的鼓泡式反应器势必称为此领域一种重要的酶反应器，带来可观的经济和社会效益。与矿物柴油相比，环境友好型的生物柴油具有以下优点：(a)硫含量低、二氧化硫和硫化物的排放低，比石油柴油降低70%；(b)燃烧残炭低，即废气中微小颗粒物含量低；不含对环境会造成污染和致癌的芳香族烷烃；(c)与普通柴油废气相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性。生物柴油含氧量高，燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时减少约95%)；(d)生物柴油来源于可再生的动植物油脂,燃烧二氧化碳排放量比石油柴油降低78%；(e)闪点高，生物柴油不属于危险品，方便运输、储存；(f)具有较好的润滑性能;(g)生物分解性高，有利于环境保护;(h)作为可再生能源，供应不会枯竭。中国还是一个发展中国家，民众对保健食品的功效的认知仍处在一个较低的水平。保健品市场还没有完全健全，甘油二酯产品在中国市场尚未销售。产品市场的接受度和培养过程是该项目主要存在的问题。不仅欧美等发达国家已经把开发生物柴油提升到了战略高度，而且部分发展中国家也大力发展生物柴油。中国居民每年消费食用油超过3000万吨，餐饮废弃油脂一般占食用油总量的10-15%。中国每年餐厨废弃油脂总量预计在300-400万吨。餐饮业发达的广州人均餐饮费用是全国平均水平的3-4倍，保守估计广州市每年潲水油产量超过8万吨。这些餐厨废弃油脂如果没有一个很好的资源化增值的途径，有可能被不法分子用来加工成非法食用油，重新流入市民的餐桌，造成严重的食品安全问题。发展生物柴油符合国家策略。