废弃油脂的处理技术及现状

摘要：随着国民经济的发展和人民生活质量的提高，中国餐厨垃圾总量逐步增加，这不仅对居民健康造成危害，还制约了城市的发展。通过了解废弃油脂的理化性质，得出传统的处理技术有微生物发酵和皂化处理，从经济环保和实用性考虑并不符合绿色环保可持续发展，更安全和高效的处理途经有厌氧降解、制备生物燃油、生产表面活性剂和转化成鼠李糖脂。

关键词：废弃油脂;生物表面活性剂;生物柴油;鼠李糖脂

中图分类号：F203     文献标志码：A    doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2019.10.020

Abstract：With the development of the national economy and the improvement of people"s quality of life，the total amount of Chinese kitchen waste has gradually increased，which not only harms health but also restricts the development of the city. By understanding the physical and chemical properties of waste oil，it was concluded that the traditional treatment technology has microbial fermentation and saponification treatment. From the perspective of economy，environmental protection and practicality，it was not in line with the sustainable development of green environmental protection. Safer and more efficient treatments are anaerobic degradation，preparation of biofuels，production of surfactants and conversion to rhamnolipids.

Key words：waste oil;biosurfactant;biodiesel;rhamnolipid

0   引言

由于餐饮业的兴起，中国厨余垃圾总量不断增加并且在运输过程中易腐烂发臭滋生微生物，对环境和人体造成了严重危害的同时制约了城市发展。传统的处理方式包括填埋、焚烧、堆肥和机械破碎，比较先进的方式有饲料化处理和生物柴油制备。厨房垃圾含油量高，通过人工简单的脱酸与取水、脱色和过滤等方法制造出“假食用油”也就是俗称的地沟油，回流到食用油市场和餐饮业会严重危害人民的身体健康。

1   废弃油脂的理化性质

餐废弃油脂是烹饪过程中产生的一种混合脂肪酸的甘油三酸酯混合物，餐饮油脂的理化性质主要有以下几个特点：餐饮油脂的有机质含量高，孙通[1]经过对重庆大学周边的餐饮油脂监测后发现餐饮油脂有很高的热值;餐饮油脂中的盐含量非常高，缘由与几千年来中国一直保持着使用油脂加工成分的烹饪方法;废弃油脂富含病原微生物，来源复杂且含有大量的对人体有害的细菌和病原体，尤其是在夏季，其中的细菌和病原体会大量繁殖，对人类生命的安全构成了巨大威胁。

2   传统处理技术及现状

废弃油脂中丰富的油脂可以通过处理后制成肥皂、柴油和航空燃料。目前餐饮油脂的处理主要有以下技术：①微生物发酵技术。龚仁等人[2]率先使用热带假丝酵母菌枯草芽孢杆菌与废弃油脂混合发酵后的产物作为牲畜饲料发酵产物，无霉味且有淡淡的酒香味。废弃油脂被用作饲料很容易引起牲畜体内毒素的积累，由于禽畜患病不断，许多国家都对直接使用餐饮油脂作为牲畜饲料的行为进行限制。②皂化处理技术。用甘油三脂能够与钠盐等碱性物质发生反应来生成脂肪酸金属盐和甘油。邓琪等人[3]利用废弃油脂作为试验材料，采用非均相法进行皂化试验。

3   高效处理废弃油脂的新途径

3.1   厌氧降解消化处理技术

3.1.1   污泥厌氧消化

在严格厌氧的条件下，通过各种微生物的共同代谢将各种复杂有机物如蛋白质和多糖等形成终端产物（如大量CH4气体等）的过程。传统的厌氧消化过程有水解阶段与酸化阶段、乙酸阶段和产甲烷阶段，目前认识到的产甲烷菌主要有乙酸代谢型、甲基代谢型和CO2营养型3种途径代谢类型。

3.1.2   油脂的厌氧降解

油脂厌氧降解过程，首先在水解酶的作用下油脂先水解为甘油和脂肪酸，其次甘油相对容易降解，可以在某些细菌作用下直接降解成小分子的酸和醇。

3.1.3   联合厌氧消化技术

因为单独对污泥进行厌氧消化和单独厌氧消化油脂不能实现有效的厌氧消化，并且油脂降解过程中的有许多抑制因素，使油脂的降解率低、消化成本高。将低热值污泥和高有机质含量的餐饮油脂混合形成共消化基質，使用稀释的污泥来缓解长链脂肪酸的毒性来达到协同处理的效果。

3.2   制备生物燃油

与常用的石化燃油相比，生物燃油不仅原料来源十分广泛，而且点火性良好、不易腐蚀容器，同时热值可以超过80%以上的传统石化燃料油，在自然状况下能实现生物降解的优良环保特性。

废弃油脂向生物柴油的转换方法包括以下几个方面。

①酯交换法。酯交换法是利用低碳醇在催化剂的情况下，通过甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基，形成长链脂肪酸甲酯，缩短了碳链长度，从而降低黏度增加流动性，使其能作为燃料油使用。②油脂裂解法。与酯交换法相比催化裂解法的不同之处在于通过精炼不同的原料来转化原有的生物燃油基团，由此得到仅含有少量极性的燃料油，这从根本上改善了燃料油的性能。③微乳液法。废弃油脂在乳化剂的作用下与溶剂混合降低黏度，解决了废弃生物燃料的高黏度问题，满足生物燃料制备的要求。④甘油酯化和甲酯反应。甘油酯化法是使脂肪酸与甘油在高温下反应生成甘油酯，然后进行酯交换以获得生物柴油。因此，生物燃料与普通燃料的组合可以提高发热量[4]。

3.3   生产生物表面活性剂

生物表面活性剂是指由微生物第二代谢产生的代谢物。它既具有亲水基团又具有疏水基团其结构可生物降解，环境相容并且还具有选择性和专一性，使生物表面活性剂广泛应用于许多行业[5]。

3.3.1   生物表面活性剂的制备方法及现状

制备方法主要包括天然生物材料提取法、酶合成法和微生物发酵法。酶合成方法的生产条件相对简单和产物易于回收。微生物发酵法以发酵培养为基础，该方法的主要优点是可合成多种类型的生物表面活性剂。

3.3.2   对植物废弃油脂的处理

为了从废油制备生物表面活性剂，用微生物发酵不同的植物油。生物活性表面活性剂可以从废油中生产，以减少环境污染。

3.4   转化成鼠李糖脂

糖脂是最重要和最多样化的生物表面活性剂，其中鼠李糖脂是最常见和广泛使用的糖脂类。鼠李糖脂主要由铜绿假单胞菌代谢产生，其代谢活性最为突出，可以使用不同类型的废油作为碳源，并且厨房废油的利用率高。研究发现影响废油转化为鼠李糖脂的因素有碳源和氮源等。将废油转化为鼠李糖脂，不仅为厨余废油的安全处理开辟了一条新途径，而且降低了生产鼠李糖脂的成本且有易降解性能，在石油工业和土壤修复等领域有广泛的应用。

4   结语

通过厌氧消化技术处理的废弃油脂可以有效结合低热值污泥消除污泥或者污水中的油脂，疏通下水管道;利用废油生产柴油可以缓解中国的化石燃料危机高效节能利用废弃物;转化为生物表面活性剂，利用活性剂的乳化等用于疏通和输送输油管道的方面在未来有很大的应用空间;用于生产鼠李糖脂以废弃油脂为碳源，不仅降低了鼠李糖脂的生产成本并且更环保，而且通过控制碳源可以生产出许多更有利的糖脂。

参考文献：

孙通. 低热值污泥与餐饮油脂联合厌氧消化产气研究[D]. 重庆：重庆大学，2016.

龚仁，宋鹏，陈五岭. 餐厨垃圾发酵生产生物活性蛋白饲料的工艺研究[J]. 饲料工业，2008，29（24）：39-42.

邓琪，尹平河，赵玲，等. 餐饮业废油脂皂化工艺的探索[J]. 环境工程学报，2004（2）：38-41.

郑海宁，蒋枫，孙小惠，等. 废弃油脂定向制备生物燃油技术综述[J]. 当代化工，2016，45（10）：2 447-   2 450.

張瑶，汤众如，汪涛，等. 柴油降解菌的筛选及降解柴油方法的研究进展[J]. 农产品加工，2018（17）：66-67，70.

推荐访问:废弃 油脂 现状 技术

---