《10万吨年生物柴油工厂磷脂浓缩和精制系统工艺设计》.doc

前言 一、背景 生物燃料是太阳能在生物体内以化学能储存的能量形式。地球上的植物、海藻等通过光合作用接收太阳辐射，转化为化学能储存于体内。生物燃料包括生物乙醇、生物柴油和其他可燃生物物质。欧美等国家和地区的大量研究表明，以植物油为基础开发的生物柴油可在柴油机上应用[1]。 本人所研究的课题在浙江，柴油等燃料消耗量大。而身为“七山二水一分田”的浙江省，本身几乎没有煤炭、石油等矿物燃料。随着浙江经济的发展，燃料消耗量日益增大，燃料资源的缺乏已成为当前浙江国民经济和社会发展的瓶颈。作为一种新技术，生物柴油的生产：①可以开辟新的燃料能源，实现能源多样化；②可以通过生物柴油替代部分石化柴油，减少环境污染。生物柴油的闪点比石化柴油高，在使用过程中比石化柴油更加安全，减少事故的发生。生物柴油生产是以油料作物为主，可以促进农业发展，带动产业结构的调整。 与石化柴油相比，生物柴油虽有众多优点，但高昂的成本一直制约着生物柴油的发展，其原料成本占到总成本的70%以上。因此，如何有效降低生物柴油的生产成本成了推广生物柴油的关键。在生物柴油的生产过程中，会产生较多的副产物，其中包括富含磷脂的油脚。而磷脂可广泛地用于食品、医药、日用化学品及植物保护等行业，且经济价值巨大[2]。所以，有必要对生物柴油工厂生产过程中产生的副产物磷脂进行浓缩和精制，提高其经济价值，有效降低生物柴油的生产成本。 二、磷脂的用途及作用 磷脂是一种优良的天然两性表面活性剂，具有较好的乳化性，可广泛应用于食品工业、医药工业、化妆品工业等行业。同时，磷脂广泛存在于生物体中，在生物体内起着重要的生理作用，对人体具有较好的保健作用： 1.肝脏的保护神 磷脂中的胆碱对脂肪有亲和力，若体内胆碱不足，则会影响脂肪代谢，造成脂肪在肝内积聚，形成脂肪肝甚至会发炎肿胀。磷脂不但可预防脂肪肝，还能促进肝细胞再生，同时，磷脂可降低血清胆固醇含量，防止肝硬化并有助于肝功能的恢复。 长期以来，营养学家和医学家们公认磷脂对人与动物的肝功能具有保护作用。泽瑟尔博士在一项试验中发现，在试管中生长的肝细胞会因为缺乏磷脂而死亡。他还在动物实验研究中发现，进食缺乏磷脂的饮食仅数星期，肝功能就会出现异常，而且患肝癌的比率显著提高。他还在研究中发现，随着现代文明病的日益增多，酒精和高胆固醇成为脂肪肝、肝硬化的两个重要因素。而磷脂的解酒作用和它强大的乳化作用，可以充分保护肝细胞，同时还可以促进肝细胞的活化和再生，增强肝功能，从而有效降低酒精性肝硬化、脂肪肝等疾病的患病率。据资料表明，动脉硬化的患病率几乎与人的年龄同步增长。通常，动脉硬化是从中年开始的，但是随着人们大量摄入肉食和脂肪，动脉硬化的发病有年轻化的趋势，而且男性多于女性，动脉硬化患者通常都患有高脂血症，胆固醇含量较高，同时高血压、冠心病、心肌梗塞、脑溢血的患病率也相应较高，实验表明，食用磷脂能显著降低高血脂、高胆固醇，从而预防动脉硬化。磷脂是人体每一个细胞不可缺少的物质，如果缺乏，就会降低皮肤细胞的再生能力，导致皮肤粗糙、有皱纹。如能适当摄取磷脂，皮肤再生活力就可以保障，再加上磷脂良好的亲水性和亲油性，皮肤当然就有光泽了。另外，吸烟的人应该多多的补充磷脂。他们为什么应当多吃磷脂呢？吸烟者的肺部磷脂的含量只相当于不吸烟者的七分之一。肺泡为体内摄取氧气的细胞，肺泡湿润，吸入的氧气容易溶解，反之则造成机体缺氧。磷脂具有很好的亲水性，能使肺泡保持湿润，从而提高机体氧气的摄入量，吸烟的人一般肺泡干燥，摄氧不足，而且运动，工作后更易因缺氧而疲劳，所以应当多补充磷脂。 三、磷脂浓缩及精制技术的概述 国外开展对磷脂的浓缩和精制的工作较早, 在五十年代, 日本、美国等国家的专利就有介绍。1993 年, 日本将大豆磷脂制成健康食品的公司已达50多家, 制成品已达数十种之多, 主要厂家如味之素、丰年、日清等。 国内的浓缩磷脂主要用于低端食品工业, 精制工作起步较晚, 主要有上海油脂一厂试制了针剂磷脂, 黑龙江安达油厂开发了药用卵磷脂等。 本课题选用大豆油为原材料，大豆浓缩磷脂是水化油脚经脱水干燥而制得的。油脚质量是磷脂品质优劣的重要影响因素，磷脂的脱水温度对磷脂的色泽起决定性作用。 水化脱胶可分为连续式和间歇式两种。目前，国外多数公司采用连续式水化脱胶法，该工艺成熟，生产连续稳定，炼耗较低。连续式水化脱胶法一般是将油加热到80～85 ℃，与通过流量计计量的占油质量2.5％的热水混合，通过带有搅拌器的水化反应罐进行充分反应后，再利用离心机分离出油脚。间歇式水化脱胶法是将油加热到60～65 ℃后，泵入水化罐中，边搅拌边通人蒸汽或热水，加水量为毛油中磷脂含量的3．5～4倍，即约为油质量 7 ％～10 ％，以80 r／rain转速搅拌40 min使磷脂充分水化，有大片絮状物沉淀生成后，降低转速再搅