生物酶法催化火锅废油制备生物柴油

蒋贞贞　朱俊任

摘要：以重庆火锅废油为原料，甲醇为酰基受体，凯泰固定化脂肪酶为催化剂，采用固定床反应体系研究了生物酶法催化餐饮废油制备生物柴油的工艺。结果表明，经过预处理的火锅废油，分3次投加甲醇、正己烷用量10%、含水率10%、生物酶用量20%、水浴温度47.5 ℃，于高径比为12.5∶1.0、柱流速为0.6 mL/min的固定床装置中反应24 h，生物柴油产率达76.5%。采用减压蒸馏方法精制后生物柴油产率可达90%以上，说明生物酶法催化火锅废油制备生物柴油工业化生产具有可行性。

关键词：生物酶；酶催化；生物柴油；火锅废油

中图分类号：O643；Q55 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）06-1395-03

Preparation Biodiesel from Waste Cooking Oil of Hot Pot with Bio-enzyme

JIANG Zhen-zhen1，ZHU Jun-ren2

（1. Chongqing Institute of Engineering， Chongqing 400037， China；2. Chongqing City Management College， Chongqing 400047， China）

Abstract： Using waste oil of hot pot in Chongqing as raw material，methanol as acyl acceptor，kete immobilized lipase as catalyst， the development of biodiesel from waste cooking oil of hot pot was studied. The results showed when adding methanol 3 times，lipase dosage at 20%， n-hexane amount at 10%， moisture content at 10%， water bath temperature under 47.5 ℃， reacting in the column with a height to diameter ratio of 12.5∶1.0 at a flow rate of 0.6 mL/min in the fixed bed unit for 24 h，the rate of biodiesel production was 76.5%. The rate of biodiesel production was more than 90% when vacuum distillation was used. Developing biodiesel from waste cooking oil of hot pot by bio-enzyme is feasible.

Key words： bio-enzyme； enzymatic； biodiesel； waste cooking oil from hot pot

石油是一种不可再生资源，随着工业的发展和人民生活水平的提高，国内外对石油的需求量不断攀升[1]。石油市场的紧张局面导致石油价格的不断上升，促使了新能源—生物柴油的开发与利用[2]。生物柴油是由动植物油脂通过酯化或转酯化反应得到的长链脂肪酸甲酯，其工业化生产很大程度上取决于原料油的成本[3，4]。从经济角度上，纯动植物油脂可以食用或加工成香皂等化工用品，直接采用动植物油脂生产生物柴油成本较高，以餐饮废油或者地沟油等下脚料为原料具有可行性[5]。

重庆火锅油是一种典型的餐饮废油，受经济利益的驱动，重庆火锅油被某些不法商贩经过多次反复高温煎煮使用，不仅导致游离脂肪酸含量升高，而且还将产生上百种醛、酮及聚合物等氧化产物[6，7]。将火锅废油变废为宝的方法之一是以火锅废油为原料生产生物柴油，这不仅可以减少废油排放对环境的污染，而且可以生产可替代燃料，增加国家的能源储备。本研究选用重庆特有的火锅废油，以甲醇为酰基受体，凯泰固定化脂肪酶为催化剂，采用固定床反应体系研究了生物酶法催化餐饮废油制备生物柴油的工艺，为火锅废油的利用提供了一条新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与试剂 餐饮废油取自重庆火锅企业；凯泰固定化脂肪酶LS-20（北京凯泰新世纪生物科技有限公司）；甲醇、正己烷（分析纯）；工业级植物油脱胶剂（武汉达铭科技发展有限公司）；13碳甲酯（色谱纯，Sigma公司）。

1.1.2 试验仪器 固定床反应器为自制，玻璃材质，外部为可通热水的夹套，内径28 mm，高度350 mm；HL-2D型定时数显恒流泵（上海精科实业有限公司）；电磁搅拌器（上海司乐仪器有限公司）；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵；GC-2010型气相色谱仪（日本岛津公司）。

1.2 方法

1.2.1 原料的预处理 将餐饮废油依次采取去离子水水洗，过滤除杂，加热至105 ℃除水，加入工业级植物油脱胶剂搅拌一段时间后，制得原料油。

1.2.2 生物柴油的制备 在高径比为12.5∶1.0的固定床反应器中用玻璃纤维填料填充两端，高度均为0.6 cm；中间填充凯泰固定化脂肪酶，堆积密度为0.226 g/cm3；采用离心泵使超级恒温器的热水循环，保证恒定的反应温度；反应物混合均匀后用恒流泵输送至反应器顶部并使之循环；反应过程中及时将副产物甘油分离去除[8]，固定化装置原理图参见文献[9]。

1.2.3 反应产物的组成测定 以正己烷为溶剂，十三碳甲酯为内标，采用气相色谱法[9，10]测定已经除去甲醇、正己烷和水后的反应产物（酯相）的组成，按照下式计算生物柴油的产率。

生物柴油产率=

■×100%

1.2.4 生物柴油的精制 采用减压蒸馏方法精制生物柴油。利用真空泵抽真空，真空度约为0.09 MPa；使用甲基硅油油浴加热，油浴温度250～300 ℃时，减压蒸馏收集馏分，从180 ℃收集至270 ℃结束。

2 结果与分析

2.1 甲醇加入方式对生物柴油产率的影响

在甲醇投加总量一定的条件下，不同的甲醇投加次数对生物柴油产率的影响见图1。由图1可知，甲醇一次性加入时反应产率较低，24、36 h分别只有23.3%和27.7%，随着加入次数的增多，反应产率逐渐升高。甲醇分3次加入反应体系时，24 h反应产率可以达到55.4%，36 h时反应产率达到66.5%，可能是含有较高浓度甲醇的油料接触脂肪酶产生的毒性要强于低浓度甲醇油料；还可能是当一次性添加甲醇时，由于恒流泵的作用，使甲醇以较快的速度最先到达反应器顶部，且高浓度甲醇先与脂肪酶直接接触反应，使蛋白质中毒失活且部分甲醇被脂肪酶吸收。因此增加甲醇投加次数，降低油料的甲醇浓度，可提高生物柴油产率。分3次加入甲醇使生物柴油产率上升，也表明了分一定次数投加甲醇既可以保证正常的反应底物浓度，又不会因体系中过多的甲醇导致脂肪酶不可逆失活变性。结果表明，分3次添加甲醇是生产生物柴油较好的方法。

2.2 正己烷用量对生物柴油产率的影响

不同用量的非水溶剂正己烷对生物柴油产率的影响见图2。由图2可知，随着非水溶剂正己烷溶剂加入量的增多，生物柴油产率迅速上升，当正己烷超过一定量后，产率逐渐降低，在正己烷加入量为10%时，生物柴油产率达到最高，说明一定量的有机溶剂存在，可以稀释反应体系的黏度，同时让甲醇更好地分散在溶液中，从而使醇油能更好地与酶接触，反应进行得更加完全；但过多的溶剂使得反应底物的浓度过低，影响了反应速率，从而使反应转化率降低。因此，选择10%的正己烷作为非水溶剂为宜。

2.3 含水率对生物柴油产率的影响

不同的含水率对生物柴油产率的影响见图3。由图3可知，反应体系中生物柴油产率随着含水率的增大成呈现先增大后减小的变化趋势，当含水率为10%时，产率达到最大值。这是因为少量的水会降低甲醇的毒性，且能和溶剂更好地互溶，而使醇油能更好与酶接触，反应进行得更完全。但随着含水率的增加，反应底物的浓度降低，降低了酯化反应速率；且含水油脂会在脂肪酶的催化下发生水解反应，含水率越大油脂水解的机会越有可能大于转酯化，从而减少了生物柴油的产率；同时，随着反应体系含水率的升高，酶的结构性质会发生改变，且可能造成固定化酶的脱落，降低酶的催化活性引起反应产率下降。因此，选择10%的油料含水率为宜。

2.4 生物酶用量对生物柴油产率的影响

不同的生物酶用量对生物柴油产率的影响见图4。由图4可知，当生物酶用量低于20%时，随着生物酶用量的增加，产率逐渐升高，且与转酯化时间呈正相关；但当生物酶用量高于20%时，产率随生物酶用量增加而增幅减缓，随着转酯化时间的增加更趋平缓。所以，综合分析酶的成本和生物柴油产率及反应时间，得出本研究以生物酶用量为20%，反应24 h为宜。该条件下生物柴油产率达到74.0%，继续增加生物酶量，对产率的影响较小。

2.5 反应温度对生物柴油产率的影响

不同的水浴温度对生物柴油产率的影响见图5。由图5可知，当水浴温度为35.0 ℃时生物柴油产率维持较低水平，随着温度的升高，产率不断升高，当水浴温度达到47.5 ℃时，生物柴油产率达到最大值76.5%，继续升高温度，产率反而有所降低。表明当体系温度太低时，酶的活性没有充分发挥，升高温度增加了底物分子的热能，增大了反应速度，酶的活性也随之增高[10]；当温度达到脂肪酶的最适温度后继续升高温度，会使酶本身蛋白质结构的分子热能增加，导致维系酶三维结构的非共价键的破裂，使酶变性，且温度过高还会减少酶的寿命，最终降低反应催化效果；同时，升高温度会使甲醇对脂肪酶的毒性加剧，从而影响酶的活性。因此，酶反应温度在47.5 ℃为宜。

2.6 生物柴油的精制

反应前后、精制后的生物柴油产品见图6。由图6可知，原料油的颜色较深偏红，经过反应后生物柴油粗品颜色明显变化，颜色由偏红转到深黄，颜色的明显变化也从侧面表明转酯化较为成功。再经过减压蒸馏分离精制后的纯品颜色淡黄较透明。从外观上看，原料油颜色深偏红，这可能是由于植物油多次使用后油脂中的蛋白质会出现酸败现象，同时存在一定量的色素、辣椒素；反应后的粗生物柴油产品颜色较深，这可能是产物中存在一定量（约5%）的游离脂肪酸所致。同时由于存在微量水使得粗产物稍微混浊。将精制后生物柴油产品进行气相检测，发现馏出物基本只含棕榈酸甲酯、棕榈油酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、硬脂酸甲酯以及亚麻酸甲酯的混和物。脂肪酸甲酯的含量由精制前的76.5%到精制后的含量达到90%以上。

3 结论

生物酶法可以较好地将火锅废油转化为生物柴油，经过预处理的火锅废油，在醇油摩尔比为3.0∶1.0、分3次投加甲醇、正己烷用量10%、含水率10%、生物酶用量20%、水浴温度47.5 ℃，于高径比为12.5∶1.0、柱流速为0.6 mL/min的固定床装置中反应24 h，生物柴油产率达76.5%。采用减压蒸馏方法精制后生物柴油产率可达90%以上，生物酶法催化火锅废油制备生物柴油工业化生产具有可行性。

参考文献：

[1] 朱俊任，郑旭煦，李 强，等.不同来源脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展[J].中国农学通报，2010，26（4）：318-322.

[2] 李 莹，张 航，刘宝丽，等.用餐饮业废弃油脂制备生物柴油的研究[J].湖北农业科学，2011，50（5）：1015-1017.

[3] LU J，NIE K，WANG F，et al. Immobilized lipase Candida sp. 99-125 catalyzed methanolysis of glycerol trioleate： Solvent effect[J]. Bioresource Technology，2008，99（14）：6070-6074.

[4] 申 渝，张海东，郑旭煦，等.硅基MCF材料固载脂肪酶转化餐饮废油产生物柴油[J].化工学报，2012，63（6）：1888-1892.

[5] 李泽群，沈 英，郑钧仁，等.废食用油碱与酶催化法制备生物柴油[J].湖北农业科学，2012，51（9）：1856-1858，1862.

[6] PAUL S， MITTAL G S.Dynamics of fat oil degradation during frying based on optical properties [J]. J Food Eng，1996，30（3-4）：389-403.

[7] 陈立功，周 星，杨 鑫.均相碱催化高动物油含量餐饮废油制备生物柴油[J].石油炼制与化工，2010，41（12）：52-55.

[8] 陈英明，常 杰，付 严，等.酸化油固定床酶法合成生物柴油研究[J].燃料化学学报，2008，36（2）：236-240.

[9] 郑旭煦，朱俊任，殷钟意，等.凯泰固定化脂肪酶催化火锅废油制备生物柴油的研究[J].湖北农业科学，2011，50（12）：2529-2532.

[10] 邓 利，谭天伟，王 芳.脂肪酶催化合成生物柴油的研究[J].生物工程学报，2003，19（1）：97-101.

生物柴油产率=

■×100%

1.2.4 生物柴油的精制 采用减压蒸馏方法精制生物柴油。利用真空泵抽真空，真空度约为0.09 MPa；使用甲基硅油油浴加热，油浴温度250～300 ℃时，减压蒸馏收集馏分，从180 ℃收集至270 ℃结束。

2 结果与分析

2.1 甲醇加入方式对生物柴油产率的影响

在甲醇投加总量一定的条件下，不同的甲醇投加次数对生物柴油产率的影响见图1。由图1可知，甲醇一次性加入时反应产率较低，24、36 h分别只有23.3%和27.7%，随着加入次数的增多，反应产率逐渐升高。甲醇分3次加入反应体系时，24 h反应产率可以达到55.4%，36 h时反应产率达到66.5%，可能是含有较高浓度甲醇的油料接触脂肪酶产生的毒性要强于低浓度甲醇油料；还可能是当一次性添加甲醇时，由于恒流泵的作用，使甲醇以较快的速度最先到达反应器顶部，且高浓度甲醇先与脂肪酶直接接触反应，使蛋白质中毒失活且部分甲醇被脂肪酶吸收。因此增加甲醇投加次数，降低油料的甲醇浓度，可提高生物柴油产率。分3次加入甲醇使生物柴油产率上升，也表明了分一定次数投加甲醇既可以保证正常的反应底物浓度，又不会因体系中过多的甲醇导致脂肪酶不可逆失活变性。结果表明，分3次添加甲醇是生产生物柴油较好的方法。

2.2 正己烷用量对生物柴油产率的影响

不同用量的非水溶剂正己烷对生物柴油产率的影响见图2。由图2可知，随着非水溶剂正己烷溶剂加入量的增多，生物柴油产率迅速上升，当正己烷超过一定量后，产率逐渐降低，在正己烷加入量为10%时，生物柴油产率达到最高，说明一定量的有机溶剂存在，可以稀释反应体系的黏度，同时让甲醇更好地分散在溶液中，从而使醇油能更好地与酶接触，反应进行得更加完全；但过多的溶剂使得反应底物的浓度过低，影响了反应速率，从而使反应转化率降低。因此，选择10%的正己烷作为非水溶剂为宜。

2.3 含水率对生物柴油产率的影响

不同的含水率对生物柴油产率的影响见图3。由图3可知，反应体系中生物柴油产率随着含水率的增大成呈现先增大后减小的变化趋势，当含水率为10%时，产率达到最大值。这是因为少量的水会降低甲醇的毒性，且能和溶剂更好地互溶，而使醇油能更好与酶接触，反应进行得更完全。但随着含水率的增加，反应底物的浓度降低，降低了酯化反应速率；且含水油脂会在脂肪酶的催化下发生水解反应，含水率越大油脂水解的机会越有可能大于转酯化，从而减少了生物柴油的产率；同时，随着反应体系含水率的升高，酶的结构性质会发生改变，且可能造成固定化酶的脱落，降低酶的催化活性引起反应产率下降。因此，选择10%的油料含水率为宜。

2.4 生物酶用量对生物柴油产率的影响

不同的生物酶用量对生物柴油产率的影响见图4。由图4可知，当生物酶用量低于20%时，随着生物酶用量的增加，产率逐渐升高，且与转酯化时间呈正相关；但当生物酶用量高于20%时，产率随生物酶用量增加而增幅减缓，随着转酯化时间的增加更趋平缓。所以，综合分析酶的成本和生物柴油产率及反应时间，得出本研究以生物酶用量为20%，反应24 h为宜。该条件下生物柴油产率达到74.0%，继续增加生物酶量，对产率的影响较小。

2.5 反应温度对生物柴油产率的影响

不同的水浴温度对生物柴油产率的影响见图5。由图5可知，当水浴温度为35.0 ℃时生物柴油产率维持较低水平，随着温度的升高，产率不断升高，当水浴温度达到47.5 ℃时，生物柴油产率达到最大值76.5%，继续升高温度，产率反而有所降低。表明当体系温度太低时，酶的活性没有充分发挥，升高温度增加了底物分子的热能，增大了反应速度，酶的活性也随之增高[10]；当温度达到脂肪酶的最适温度后继续升高温度，会使酶本身蛋白质结构的分子热能增加，导致维系酶三维结构的非共价键的破裂，使酶变性，且温度过高还会减少酶的寿命，最终降低反应催化效果；同时，升高温度会使甲醇对脂肪酶的毒性加剧，从而影响酶的活性。因此，酶反应温度在47.5 ℃为宜。

2.6 生物柴油的精制

反应前后、精制后的生物柴油产品见图6。由图6可知，原料油的颜色较深偏红，经过反应后生物柴油粗品颜色明显变化，颜色由偏红转到深黄，颜色的明显变化也从侧面表明转酯化较为成功。再经过减压蒸馏分离精制后的纯品颜色淡黄较透明。从外观上看，原料油颜色深偏红，这可能是由于植物油多次使用后油脂中的蛋白质会出现酸败现象，同时存在一定量的色素、辣椒素；反应后的粗生物柴油产品颜色较深，这可能是产物中存在一定量（约5%）的游离脂肪酸所致。同时由于存在微量水使得粗产物稍微混浊。将精制后生物柴油产品进行气相检测，发现馏出物基本只含棕榈酸甲酯、棕榈油酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、硬脂酸甲酯以及亚麻酸甲酯的混和物。脂肪酸甲酯的含量由精制前的76.5%到精制后的含量达到90%以上。

3 结论

生物酶法可以较好地将火锅废油转化为生物柴油，经过预处理的火锅废油，在醇油摩尔比为3.0∶1.0、分3次投加甲醇、正己烷用量10%、含水率10%、生物酶用量20%、水浴温度47.5 ℃，于高径比为12.5∶1.0、柱流速为0.6 mL/min的固定床装置中反应24 h，生物柴油产率达76.5%。采用减压蒸馏方法精制后生物柴油产率可达90%以上，生物酶法催化火锅废油制备生物柴油工业化生产具有可行性。

参考文献：

[1] 朱俊任，郑旭煦，李 强，等.不同来源脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展[J].中国农学通报，2010，26（4）：318-322.

[2] 李 莹，张 航，刘宝丽，等.用餐饮业废弃油脂制备生物柴油的研究[J].湖北农业科学，2011，50（5）：1015-1017.

[3] LU J，NIE K，WANG F，et al. Immobilized lipase Candida sp. 99-125 catalyzed methanolysis of glycerol trioleate： Solvent effect[J]. Bioresource Technology，2008，99（14）：6070-6074.

[4] 申 渝，张海东，郑旭煦，等.硅基MCF材料固载脂肪酶转化餐饮废油产生物柴油[J].化工学报，2012，63（6）：1888-1892.

[5] 李泽群，沈 英，郑钧仁，等.废食用油碱与酶催化法制备生物柴油[J].湖北农业科学，2012，51（9）：1856-1858，1862.

[6] PAUL S， MITTAL G S.Dynamics of fat oil degradation during frying based on optical properties [J]. J Food Eng，1996，30（3-4）：389-403.

[7] 陈立功，周 星，杨 鑫.均相碱催化高动物油含量餐饮废油制备生物柴油[J].石油炼制与化工，2010，41（12）：52-55.

[8] 陈英明，常 杰，付 严，等.酸化油固定床酶法合成生物柴油研究[J].燃料化学学报，2008，36（2）：236-240.

[9] 郑旭煦，朱俊任，殷钟意，等.凯泰固定化脂肪酶催化火锅废油制备生物柴油的研究[J].湖北农业科学，2011，50（12）：2529-2532.

[10] 邓 利，谭天伟，王 芳.脂肪酶催化合成生物柴油的研究[J].生物工程学报，2003，19（1）：97-101.

生物柴油产率=

■×100%

1.2.4 生物柴油的精制 采用减压蒸馏方法精制生物柴油。利用真空泵抽真空，真空度约为0.09 MPa；使用甲基硅油油浴加热，油浴温度250～300 ℃时，减压蒸馏收集馏分，从180 ℃收集至270 ℃结束。

2 结果与分析

2.1 甲醇加入方式对生物柴油产率的影响

在甲醇投加总量一定的条件下，不同的甲醇投加次数对生物柴油产率的影响见图1。由图1可知，甲醇一次性加入时反应产率较低，24、36 h分别只有23.3%和27.7%，随着加入次数的增多，反应产率逐渐升高。甲醇分3次加入反应体系时，24 h反应产率可以达到55.4%，36 h时反应产率达到66.5%，可能是含有较高浓度甲醇的油料接触脂肪酶产生的毒性要强于低浓度甲醇油料；还可能是当一次性添加甲醇时，由于恒流泵的作用，使甲醇以较快的速度最先到达反应器顶部，且高浓度甲醇先与脂肪酶直接接触反应，使蛋白质中毒失活且部分甲醇被脂肪酶吸收。因此增加甲醇投加次数，降低油料的甲醇浓度，可提高生物柴油产率。分3次加入甲醇使生物柴油产率上升，也表明了分一定次数投加甲醇既可以保证正常的反应底物浓度，又不会因体系中过多的甲醇导致脂肪酶不可逆失活变性。结果表明，分3次添加甲醇是生产生物柴油较好的方法。

2.2 正己烷用量对生物柴油产率的影响

不同用量的非水溶剂正己烷对生物柴油产率的影响见图2。由图2可知，随着非水溶剂正己烷溶剂加入量的增多，生物柴油产率迅速上升，当正己烷超过一定量后，产率逐渐降低，在正己烷加入量为10%时，生物柴油产率达到最高，说明一定量的有机溶剂存在，可以稀释反应体系的黏度，同时让甲醇更好地分散在溶液中，从而使醇油能更好地与酶接触，反应进行得更加完全；但过多的溶剂使得反应底物的浓度过低，影响了反应速率，从而使反应转化率降低。因此，选择10%的正己烷作为非水溶剂为宜。

2.3 含水率对生物柴油产率的影响

不同的含水率对生物柴油产率的影响见图3。由图3可知，反应体系中生物柴油产率随着含水率的增大成呈现先增大后减小的变化趋势，当含水率为10%时，产率达到最大值。这是因为少量的水会降低甲醇的毒性，且能和溶剂更好地互溶，而使醇油能更好与酶接触，反应进行得更完全。但随着含水率的增加，反应底物的浓度降低，降低了酯化反应速率；且含水油脂会在脂肪酶的催化下发生水解反应，含水率越大油脂水解的机会越有可能大于转酯化，从而减少了生物柴油的产率；同时，随着反应体系含水率的升高，酶的结构性质会发生改变，且可能造成固定化酶的脱落，降低酶的催化活性引起反应产率下降。因此，选择10%的油料含水率为宜。

2.4 生物酶用量对生物柴油产率的影响

不同的生物酶用量对生物柴油产率的影响见图4。由图4可知，当生物酶用量低于20%时，随着生物酶用量的增加，产率逐渐升高，且与转酯化时间呈正相关；但当生物酶用量高于20%时，产率随生物酶用量增加而增幅减缓，随着转酯化时间的增加更趋平缓。所以，综合分析酶的成本和生物柴油产率及反应时间，得出本研究以生物酶用量为20%，反应24 h为宜。该条件下生物柴油产率达到74.0%，继续增加生物酶量，对产率的影响较小。

2.5 反应温度对生物柴油产率的影响

不同的水浴温度对生物柴油产率的影响见图5。由图5可知，当水浴温度为35.0 ℃时生物柴油产率维持较低水平，随着温度的升高，产率不断升高，当水浴温度达到47.5 ℃时，生物柴油产率达到最大值76.5%，继续升高温度，产率反而有所降低。表明当体系温度太低时，酶的活性没有充分发挥，升高温度增加了底物分子的热能，增大了反应速度，酶的活性也随之增高[10]；当温度达到脂肪酶的最适温度后继续升高温度，会使酶本身蛋白质结构的分子热能增加，导致维系酶三维结构的非共价键的破裂，使酶变性，且温度过高还会减少酶的寿命，最终降低反应催化效果；同时，升高温度会使甲醇对脂肪酶的毒性加剧，从而影响酶的活性。因此，酶反应温度在47.5 ℃为宜。

2.6 生物柴油的精制

反应前后、精制后的生物柴油产品见图6。由图6可知，原料油的颜色较深偏红，经过反应后生物柴油粗品颜色明显变化，颜色由偏红转到深黄，颜色的明显变化也从侧面表明转酯化较为成功。再经过减压蒸馏分离精制后的纯品颜色淡黄较透明。从外观上看，原料油颜色深偏红，这可能是由于植物油多次使用后油脂中的蛋白质会出现酸败现象，同时存在一定量的色素、辣椒素；反应后的粗生物柴油产品颜色较深，这可能是产物中存在一定量（约5%）的游离脂肪酸所致。同时由于存在微量水使得粗产物稍微混浊。将精制后生物柴油产品进行气相检测，发现馏出物基本只含棕榈酸甲酯、棕榈油酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、硬脂酸甲酯以及亚麻酸甲酯的混和物。脂肪酸甲酯的含量由精制前的76.5%到精制后的含量达到90%以上。

3 结论

生物酶法可以较好地将火锅废油转化为生物柴油，经过预处理的火锅废油，在醇油摩尔比为3.0∶1.0、分3次投加甲醇、正己烷用量10%、含水率10%、生物酶用量20%、水浴温度47.5 ℃，于高径比为12.5∶1.0、柱流速为0.6 mL/min的固定床装置中反应24 h，生物柴油产率达76.5%。采用减压蒸馏方法精制后生物柴油产率可达90%以上，生物酶法催化火锅废油制备生物柴油工业化生产具有可行性。

参考文献：

[1] 朱俊任，郑旭煦，李 强，等.不同来源脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展[J].中国农学通报，2010，26（4）：318-322.

[2] 李 莹，张 航，刘宝丽，等.用餐饮业废弃油脂制备生物柴油的研究[J].湖北农业科学，2011，50（5）：1015-1017.

[3] LU J，NIE K，WANG F，et al. Immobilized lipase Candida sp. 99-125 catalyzed methanolysis of glycerol trioleate： Solvent effect[J]. Bioresource Technology，2008，99（14）：6070-6074.

[4] 申 渝，张海东，郑旭煦，等.硅基MCF材料固载脂肪酶转化餐饮废油产生物柴油[J].化工学报，2012，63（6）：1888-1892.

[5] 李泽群，沈 英，郑钧仁，等.废食用油碱与酶催化法制备生物柴油[J].湖北农业科学，2012，51（9）：1856-1858，1862.

[6] PAUL S， MITTAL G S.Dynamics of fat oil degradation during frying based on optical properties [J]. J Food Eng，1996，30（3-4）：389-403.

[7] 陈立功，周 星，杨 鑫.均相碱催化高动物油含量餐饮废油制备生物柴油[J].石油炼制与化工，2010，41（12）：52-55.

[8] 陈英明，常 杰，付 严，等.酸化油固定床酶法合成生物柴油研究[J].燃料化学学报，2008，36（2）：236-240.

[9] 郑旭煦，朱俊任，殷钟意，等.凯泰固定化脂肪酶催化火锅废油制备生物柴油的研究[J].湖北农业科学，2011，50（12）：2529-2532.

[10] 邓 利，谭天伟，王 芳.脂肪酶催化合成生物柴油的研究[J].生物工程学报，2003，19（1）：97-101.