本文關(guān)鍵詞：文冠果油的提取及其生物柴油制備工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯，其制備過(guò)程是利用可再生資源-動(dòng)植物油脂和餐飲廢油等進(jìn)行甲酯化工藝合成，生物柴油可作為石化柴油的替代燃料。它具有含硫量極低、芳香烴含量少、含氧量高、十六烷值高、閃點(diǎn)高和廢氣逸出少等優(yōu)點(diǎn)，成為了石化柴油的理想替代品。 目前，由于世界性的能源的短缺，中國(guó)正在大力投資開(kāi)發(fā)生物柴油。文冠果(Xantbocerassorbiflia Bunge)是中國(guó)特有的木本及能源油料植物，同時(shí)也是綠化荒山、美化環(huán)境的優(yōu)良樹(shù)種，文冠果全身都是寶，尤其其種子及種仁出油率極高，成份及性質(zhì)特別適于制備生物柴油，文冠果被國(guó)家確定為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的生物柴油能源植物資源之一。 本論文以文冠果籽油為原料制備生物柴油，研究了文冠果油的提取、文冠果油原料的理化性質(zhì)及油品成分分析，探討了超聲波輔助堿催化制備生物柴油、游離酶和Novo435固定化酶催化制備生物柴油的工藝條件等內(nèi)容。 1．文冠果籽油的提取利用超聲波輔助提取文冠果油，通過(guò)單因素試驗(yàn)及二次回歸旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)方法研究了料液比、提取溫度、提取時(shí)間以及超聲波頻率等因素對(duì)出油率的影響，確定了超聲波輔助提取文冠果油的最佳工藝條件，建立了提取回歸數(shù)學(xué)模型。試驗(yàn)結(jié)果表明，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)各影響因素對(duì)文冠果出油率作用的大小依次為：超聲提取時(shí)間料液比提取溫度超聲波頻率；提取文冠果油的最優(yōu)工藝參數(shù)為：料液比1：10，提取溫度60℃，提取時(shí)間35min,超聲波頻率60KHz，在該工藝條件下，提取三次出油率可達(dá)60．18％，提取率達(dá)92．47％；所建立的數(shù)學(xué)回歸模型(Y=51．12500+0．91792X_1-0．88042X_2+1．26542X_3-0．69292X_4-0．89010X_1~2-0．50635X_2~2-0．53385X_3~2-0．62385X_4~2-0．68313X_2X_4)能夠較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)文冠果油的出油率。 2．文冠果油理化性質(zhì)和油品成分的分析以文冠果籽為原料，通過(guò)超聲波輔助提取文冠果籽油，利用化學(xué)方法分析了文冠果籽油的理化指標(biāo)，并通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MC)聯(lián)用分析了文冠果油的主要脂肪酸的組成。結(jié)果表明：文冠果籽油與石化柴油組成相似，性質(zhì)相近，是制備生物柴油的優(yōu)良原料。 3．超聲波輔助堿催化法文冠果籽油制備生物柴油的工藝研究以能源植物文冠果籽油和甲醇為原料，以超聲波為輔助措施，探討了酯交換反應(yīng)制備生物柴油的最佳工藝條件。采用四因素五水平二次回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)確定了甲醇用量(X_1)、氫氧化鉀用量(X_2)、合成反應(yīng)時(shí)間(X_3)和溫度(X_4)對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響，建立了數(shù)學(xué)模型，借助氣相色譜儀分析了測(cè)定脂肪酸甲酯的含量，計(jì)算了脂肪酸的轉(zhuǎn)化率。結(jié)果表明，合成脂肪酸甲酯的優(yōu)化反應(yīng)條件為：無(wú)水甲醇30％(v／v)，KOH 1．2％(w／w)，超聲時(shí)間40min，超聲溫度50℃；建立的數(shù)學(xué)模型為：Y=88．00833+3．60000X_1+3．10833X_2+2．27500X_3+3．28333X_4-1．43125X_2~2，該模型能很好地預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)證明超聲波輔助二次酯交換制備生物柴油比一次酯交換的轉(zhuǎn)化率提高了4．9％，甲酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到了96．7％，二次酯交換是一種可行的技術(shù)方案。 4．游離酶法催化文冠果籽油合成生物柴油的工藝研究以能源植物文冠果籽油和甲醇為原料，采用游離酶催化技術(shù)合成生物柴油。通過(guò)溶劑的篩選確定了石油醚(60～90℃)為最佳溶劑，進(jìn)而采用單因素試驗(yàn)，考察了超聲波預(yù)處理、石油醚(60～90℃)的用量、醇油摩爾比、游離脂肪酶用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和甲醇的加入方式對(duì)脂肪酸甲酯含量的影響，并用氣相色譜儀分析測(cè)定了脂肪酸甲酯的含量。結(jié)果表明，游離酶催化合成脂肪酸甲酯的優(yōu)化條件為：超聲波預(yù)處理時(shí)間30min，石油醚(60～90℃)的用量20mL／10g oil，游離脂肪酶用量20％(與油脂的質(zhì)量比)，反應(yīng)溫度45℃，反應(yīng)20h，醇油摩爾比4：1，分三次平均加入。 5．固定化酶催化文冠果籽油法合成生物柴油的初步工藝研究以Novo435固定化脂肪酶為催化劑，研究了文冠果籽油與甲醇酯交換反應(yīng)制取生物柴油的工藝條件。通過(guò)單因素試驗(yàn)探討了有機(jī)溶劑的種類(lèi)和用量、超聲波輔助處理、醇油摩爾比、脂肪酶用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和甲醇的加入方式等因素對(duì)脂肪酸甲酯含量的影響，并用氣相色譜儀測(cè)定了脂肪酸甲酯的含量。試驗(yàn)結(jié)果表明，固定化酶催化合成脂肪酸甲酯的各參數(shù)優(yōu)化條件為：石油醚(60～90℃)用量20mL／10g oil，醇油摩爾比1．5：1，反應(yīng)溫度50℃，脂肪酶用量10％，，在28KHz的低頻超聲波輔助下反應(yīng)60min，在此條件下酯交換率為48．61％。將醇油摩爾比為4的甲醇分3次加入，共反應(yīng)3 h，總酯交換率達(dá)93．84％。Novo435固定化脂肪酶重復(fù)利用試驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪酶連續(xù)使用6次，酯交換轉(zhuǎn)化率基本保持不變。 從轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)成本、產(chǎn)物分離與回收等方面考慮，采用Novo435固定化酶法制備生物柴油優(yōu)于堿催化和游離酶催化法。 大力發(fā)展文冠果油生物柴油對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)能源替代，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少環(huán)境污染等具有重要的戰(zhàn)略意義。同時(shí)對(duì)加快我國(guó)的生物柴油產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，具有重大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】：文冠果 生物柴油 酯交換法 超聲波 能源資源
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TE667
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 文獻(xiàn)綜述11-25
• 1 生物柴油概述11-20
• 1.1 生物柴油簡(jiǎn)介11-12
• 1.2 生物柴油的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國(guó)外生物柴油研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 中國(guó)生物柴油研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 我國(guó)生物柴油開(kāi)發(fā)利用的意義15-16
• 1.3.1 能源戰(zhàn)略意義15
• 1.3.2 環(huán)境保護(hù)15-16
• 1.3.3 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展16
• 1.4 生物柴油的制備方法16-19
• 1.4.1 酸催化法17
• 1.4.2 堿催化法17-18
• 1.4.3 生物酶催化法18
• 1.4.4 超臨界醇法18-19
• 1.4.5 四種酯交換方法的對(duì)比19
• 1.5 我國(guó)生物柴油原料分析19-20
• 2 文冠果研究概述20-24
• 2.1 文冠果資源簡(jiǎn)介20-22
• 2.2 文冠果的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位22
• 2.3 文冠果油脂的應(yīng)用22-24
• 2.3.1 藥、食兼用油22-23
• 2.3.2 潤(rùn)滑油23
• 2.3.3 生物柴油23-24
• 3 立題的背景和意義24-25
• 第2章 正文25-62
• 1 引言25-26
• 2 試驗(yàn)材料與儀器26-27
• 2.1 試驗(yàn)原材料26
• 2.2 試驗(yàn)試劑26
• 2.3 主要儀器與設(shè)備26-27
• 3 研究?jī)?nèi)容與方法27-34
• 3.1 文冠果籽油的提取27-30
• 3.1.1 文冠果籽的處理及得油率的計(jì)算27-28
• 3.1.2 溶媒的選擇28
• 3.1.3 超聲波輔助浸提文冠果籽油工藝28-29
• 3.1.4 超聲波輔助浸提文冠果籽油試驗(yàn)方法29-30
• 3.2 文冠果油理化性質(zhì)的測(cè)定與油品成分的分析30-31
• 3.2.1 文冠果油常見(jiàn)理化指標(biāo)的測(cè)定30
• 3.2.2 文冠果種仁油脂肪酸組成分析30-31
• 3.3 文冠果油合成生物柴油的研究方法31-34
• 3.3.1 堿催化法31-33
• 3.3.2 游離酶催化合成法33-34
• 3.3.3 固定化酶催化合成法34
• 4 結(jié)果與分析34-59
• 4.1 文冠果籽油提取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果34-41
• 4.1.1 文冠果油提取的溶劑選擇試驗(yàn)結(jié)果34-35
• 4.1.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析35-38
• 4.1.3 超聲波輔助浸提文冠果籽油工藝條件的優(yōu)化38-41
• 4.2 文冠果油理化性質(zhì)的測(cè)定與油品成分的分析結(jié)果41-43
• 4.2.1 文冠果冷榨油常規(guī)理化性質(zhì)分析結(jié)果41-42
• 4.2.2 文冠果油氣相色譜-質(zhì)譜分析結(jié)果42-43
• 4.3 文冠果油合成生物柴油研究結(jié)果分析43-59
• 4.3.1 堿催化法試驗(yàn)結(jié)果分析43-48
• 4.3.2 游離酶催化合成法結(jié)果分析48-54
• 4.3.3 固定化酶法催化合成法結(jié)果分析54-59
• 5 討論59-62
• 5.1 文冠果籽油提取方法的探討59
• 5.2 文冠果油理化性質(zhì)的測(cè)定與油品成分的分析意義探討59-60
• 5.3 堿催化法合成生物柴油60
• 5.4 游離酶法催化合成生物柴油60-61
• 5.5 固定化酶法催化合成生物柴油61-62
• 第3章 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間研究成果73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：479753