一種菊芋醇熱解滸苔可再生能源生物油的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種菊芋醇熱解滸苔可再生能源生物油的制備方法，屬于再生能源技術領域。
【背景技術】
[0002]滸苔俗稱苔條、青海苔等，為綠藻門石莼目石莼科滸苔屬的藻類植物，在我國廣泛分布于東海，屬于東海海域優勢種。滸苔的爆發具有產生量及持續時間不確定性等特點。大規模爆發的滸苔，在沿岸及港灣聚集，會嚴重地影響景觀環境，如不及時清運處理，滸苔腐爛后會更加嚴重地污染海域環境，然而短時間內產生量大，大量堆積的滸苔無法得到及時的利用，造成了資源的浪費。
[0003]乙醇制備方法一般是發酵法，是由糖質原料(如糖蜜、亞硫酸等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)發酵而成。發酵法制乙醇是在釀酒的基礎上發展起來的，在相當長的歷史時期內，曾是生產乙醇的唯一工業方法。發酵法的原料一般是含淀粉的農產品，如谷類、薯類或野生植物果實等；也可用制糖廠的廢糖蜜；這些糧食經一定的預處理后，經水解、發酵，即可制得乙醇，在這些制作過程中使用的糧食成本比較高。菊芋是一種高產穩定、用途廣泛的農作物，適合在我國的大部分地區種植，除部分莖被直接食用或加工成小食品外，其它資源一直未被有效利用，除了少量用作飼料，大部分都是作為廢棄物拋棄，造成資源浪費和環境污染，如果能夠將菊芋開發新的原料，對保護自然生態環境，降低環境污染，發揮著重要的作用。
[0004]化石能源一直以來是人類消費的主要能源，雖其含有苯環類化合物及重金屬離子等有毒物質，會增加致癌率以及空氣毒性，盡管如此，化石能源仍為不可再生能源，其儲量和使用壽命是有限的。隨著全球經濟的高速發展，能源的消耗急劇增長，導致化石能源日益枯竭，據統計，按照目前的開發利用速度，煤和石油等化石能源儲量分別只能夠維持200年和40年左右，天然氣的儲采比約為60年。隨著化石能源的使用，全世界正面臨著日益嚴峻的能源危機和環境污染問題，直接影響著社會經濟的可持續發展和人與自然的和諧共處。然而傳統的生物油往往是由動物油脂或者餐飲廢棄油為原材料，污染性大，因此，開發可再生、環境友好和經濟科學的燃料替代傳統化石能源已經迫在眉睫。生物油作為一種環境友好型可再生能源應運而生，目前倍受各國關注。
【發明內容】
[0005]本發明主要解決的技術問題:針對目前化石能源儲量和使用壽命有限，能源不可再生，且在使用過程中會增加致癌率以及空氣毒性，所以開發生物能源來替代傳統的化石能源非常重要，但是傳統的醇類燃料多是以糧食發酵制得，造成資源浪費，使用非食用性生物制備燃料并不常見，提供了一種菊芋醇熱解滸苔可再生能源生物油的制備方法。該方法以菊芋為原料，經菊粉酶溶液水解后，酵母發酵得發酵液，發酵液經冷凝回收得菊芋醇，以制得的菊芋醇和滸苔混合后放入高壓反應釜，程序升溫至熱解溫度進行高溫熱解，熱解液經抽濾后用氯化銨溶液洗滌，蒸餾去除溶劑后即得一種菊芋醇熱解滸苔可再生能源生物油。本發明制得的生物油不僅燃燒性能好，而且不會有致癌物以及空氣毒性，環保，衛生。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
(1)稱取1?2kg菊芋用蒸餾水洗凈后，去皮用刀切成1?2_的薄片，均勻放置使其自然風干，將風干后的菊芋片放進研缽中進行研磨，再過100目標準篩，得菊芋粉，備用；
(2)取20?50g干酵母粉，按固液比為1:10?1:20添加進質量濃度為50%的葡萄糖溶液中，水浴加熱升溫至36?38°C，保溫15?20min后，降溫到30?32°C活化lh，得到活化酵母液；
(3)將500?600g上述制得的菊芋粉倒入2?3L蒸餾水中，放置在磁力攪拌機上以300?400r/min的轉速攪拌20?30min得到菊芋粉懸濁液，向其中加入10?20mL菊粉酶溶液，用滅菌后的玻璃棒攪拌均勻后，靜置水解6?9h，得菊芋粉水解液；
(4)將上述水解液用紅外線高溫瞬時殺菌5?10s，之后將活化酵母液按體積比為1:20加入到滅菌后的水解液中，用玻璃棒攪拌均勻后倒入發酵罐，用保鮮膜密封罐口，將其放入恒溫箱，在38?48°C下厭氧發酵7?10天后過濾發酵物得發酵液，并將發酵液倒入冷凝回流裝置，回流得到菊芋醇，備用；
(5)稱取500?600g新鮮滸苔和1?2L上述制得的菊芋醇一起裝入高壓反應釜，向反應釜中以5mL/min的速率通入氮氣，直至將反應釜內的空氣排盡，開啟攪拌裝置，以300?400r/min的轉速進行攪拌；
(6)邊攪拌邊給反應釜以4°C/min的速率程序升溫600°C，保溫熱解3?4h后，關閉加熱開關，待其自然冷卻后打開反應釜排盡氣體產物，將反應釜內的混合液轉入布氏漏斗，用質量濃度為30%的氯化銨溶液進行清洗抽濾，分離得到抽濾液；
(7)將上述分離得到的抽濾液倒入蒸餾裝置，水浴加熱至40?50°C，蒸餾去除氯化銨溶液，得到高純度可燃滸苔生物油，裝罐包裝即得一種菊芋醇熱解滸苔可再生能源生物油。
[0007]所述的菊粉酶溶液的濃度為10?15 %。
[0008]本發明的應用方法是:將本發明所制得的菊芋醇熱解滸苔可再生能源生物油摻入到柴油機的燃料中，其中摻入量為燃料總量的30?40%，使用后不僅使化石能源成本減少了 50?60%，而且本發明燃料的熱值從普通化石燃料40?45MJ/kg提高至60?70 MJ/kg，熱值提升了 50%以上。
[0009]本發明的有益效果是:
(1)利用滸苔為原材料，減少了滸苔對于環境的污染，實現了廢物利用；
(2)利用菊芋為原材料代替乙醇制備過程中的糧食原料，節約了糧食量，節省了生產成本；
(3)本發明制得的生物油不僅燃燒性能好，而且不會有致癌物以及空氣毒性，環保，衛生。
【具體實施方式】
[0010]首先稱取1?2kg菊芋用蒸餾水洗凈后，去皮用刀切成1?2mm的薄片，均勻放置使其自然風干，將風干后的菊芋片放進研缽中進行研磨，再過100目標準篩，得菊芋粉，備用；然后取20?50g干酵母粉，按固液比為1:10?1:20添加進質量濃度為50%的葡萄糖溶液中，水浴加熱升溫至36?38°C，保溫15?20min后，降溫到30?32°C活化lh，得到活化酵母液；之后將500?600g上述制得的菊芋粉倒入2?3L蒸餾水中，放置在磁力攪拌機上以300?400r/min的轉速攪拌20?30min得到菊芋粉懸濁液，向其中加入10?20mL菊粉酶溶液，用滅菌后的玻璃棒攪拌均勻后，靜置水解6?9h，得菊芋粉水解液；隨后將上述水解液用紅外線高溫瞬時殺菌5?10s，之后將活化酵母液按體積比為1:20加入到滅菌后的水解液中，用玻璃棒攪拌均勻后倒入發酵罐，用保鮮膜密封罐口，將其放入恒溫箱，在38?48°C下厭氧發酵7?10天后過濾發酵物得發酵液，并將發酵液倒入冷凝回流裝置，回流得到菊芋醇，備用；接下來稱取500?600g新鮮消1笞和1?2L上述制得的菊芋醇一起裝入高壓反應釜，向反應釜中以5mL/min的速率通入氮氣，直至將反應釜內的空氣排盡，開啟攪拌裝置，以300?400r/min的轉速進行攪拌；再邊攪拌邊給反應釜以4°C /min的速率程序升溫600°C，保溫熱解3?4h后，關閉加熱開關，待其自然冷卻后打開反應釜排盡氣體產物，將反應釜內的混合液轉入布氏漏斗，用質量濃度為30%的氯化銨溶液進行清洗抽濾，分離得到抽濾液；最后將上述分離得到的抽濾液倒入蒸餾裝置，水浴加熱至40?50°C，蒸餾去除氯化銨溶液，得到高純度可燃滸苔生物油，裝罐包裝即得一種菊芋醇熱解滸苔可再生能源生物油。其中所述的菊粉酶溶液的濃度為10?15%。
[0011]實例1
首先稱取lkg菊芋用蒸餾水洗凈后，去皮用刀切成1_的薄片，均勻放置使其自然風干，將風干后的菊芋片放進研缽中進行研磨，再過100目標準篩，得菊芋粉，備用；然后取20g干酵母粉，按固液比為1:10添加進質量濃度為50%的葡萄糖溶液中，水浴加熱升溫至36°C，保溫15min后，降溫到30°C活化lh，得到活化酵母液；之后將500g上述制得的菊芋粉倒入2L蒸饋水中，放置在磁力攪拌機上以300r/min的轉速攪拌20min得到菊芋粉懸池液，向其中加入10mL菊粉酶溶液，用滅菌