论文部分内容阅读
棉花是一种重要的可再生资源,棉籽是棉花的主要副产物,中国的棉籽产量与大豆、菜籽相当。棉籽仁含有35%~38%的植物蛋白,35%~45%的油脂,2%~9%的棉籽糖,是优质的植物蛋白、植物油脂及棉籽糖资源。但是棉籽中有毒物质棉酚的存在限制了棉籽油和棉籽蛋白的利用。对棉籽深加工,得到高质量的棉籽油、高纯度的棉籽糖及无毒粗蛋白将提高棉籽加工的经济效益。 我国转基因棉花大量种植,由于转基因产品备受争议,棉籽油一般不用来食用,因此可以将棉籽油进行转酯化反应制得生物柴油,降低生物柴油的生产成本,减少食用油脂在生物柴油行业中的使用。 本文以棉籽为原料,改进现有的棉籽浸出工艺,利用双液相溶剂喷淋浸出多层棉籽,浸出混合溶剂分层得上层石油醚相和下层甲醇相,分别处理石油醚相和甲醇相得到高质量棉籽油和高纯度棉籽糖;设计生物柴油反应装置,以棉籽为油基,NKC-9干氢离子交换树脂为催化剂,分别装入不同塔节中,并串联塔节,利用塔式串联反应器制备脂肪酸甲酯。 1.以石油醚为非极性溶剂,甲醇为极性相溶剂,喷淋浸出三层棉仁粉。棉仁粉过60目筛,每层棉仁粉20g,厚度20cm,甲醇与石油醚以1∶1的体积比同时喷淋棉仁粉,且用量均为150mL,1.5h后取下第一层棉仁粉;40mL甲醇与40mL石油醚同时喷淋第二、三层棉仁粉,1h后取下第二层棉仁粉;20mL甲醇与20mL石油醚同时喷淋第三层棉仁粉,喷淋时间30min。浸出工艺中棉仁粉可以推广为三层以上即喷淋浸出多层棉仁粉。 2.设计出概念上的工业连续化浸出棉籽设备及生产工艺,具体包括:履带上放置厚度20cm破壳、粉碎棉籽,第一层甲醇与石油醚喷头同时喷淋棉籽且速度均为24mL/h/cm2,履带通过第一层喷头时间1.5h,第二层喷头同时喷淋棉籽且速度均为10mL/h/cm2,履带通过第二层喷头时间1h,第三层喷头同时喷淋棉籽且速度均为10mL/h/cm2,履带通过第三层喷头时间30min。 3.上述1浸出三层棉籽所得甲醇相中含有大量棉籽糖,甲醇相先经蒸馏回收部分甲醇,再加蒸馏水稀释至若干倍,利用截留分子量为6000的超滤膜除去其中大分子杂质;将棉籽糖超滤液浓缩若干倍,利用正丁醇继续除去超滤液中部分小分子杂质,对温度、时间、正丁醇用量等因素进行考察,结果表明,在温度35℃,正丁醇用量为浓缩超滤液体积1/3条件下萃取20min,棉籽糖收率97.23%,纯度90.21%;利用丙酮-乙醇-水体积比为2∶1∶1的混合溶剂对棉籽糖粗品重结晶,结果表明,在液固比14∶1条件下,重结晶25h,棉籽糖收率93.2%,纯度为94.0%。棉籽糖总的回收率为71.26%(相对于棉籽中总糖量)。 4.设计并搭建塔式串联装置,在浸出塔内装填200g棉仁粉;以NKC-9干氢离子交换树脂为固体酸催化剂,并装入催化剂塔节中,采用3塔节,每塔节催化剂质量5g;在55℃条件下,控制甲醇流量为1.5mL/min,喷淋浸出塔中棉籽,浸出混合液经过催化剂塔节的同时不断进行酯交换反应;脂肪酸甲酯初始转化率为84.1%,并随着时间延长,浸出的棉籽油量逐渐减小,脂肪酸甲酯转化率逐渐增大,最终转化率为99.1%;检测脂肪酸甲酯转化率的同时检测棉籽出油率,最终棉籽出油率为98.1%,游离棉酚含量0.026%,达到FAO标准。