一种菊芋醇热解浒苔可再生能源生物油的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种菊芋醇热解浒苔可再生能源生物油的制备方法，属于再生能源技术领域。
【背景技术】
[0002]浒苔俗称苔条、青海苔等，为绿藻门石莼目石莼科浒苔属的藻类植物，在我国广泛分布于东海，属于东海海域优势种。浒苔的爆发具有产生量及持续时间不确定性等特点。大规模爆发的浒苔，在沿岸及港湾聚集，会严重地影响景观环境，如不及时清运处理，浒苔腐烂后会更加严重地污染海域环境，然而短时间内产生量大，大量堆积的浒苔无法得到及时的利用，造成了资源的浪费。
[0003]乙醇制备方法一般是发酵法，是由糖质原料(如糖蜜、亚硫酸等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)发酵而成。发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的唯一工业方法。发酵法的原料一般是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；这些粮食经一定的预处理后，经水解、发酵，即可制得乙醇，在这些制作过程中使用的粮食成本比较高。菊芋是一种高产稳定、用途广泛的农作物，适合在我国的大部分地区种植，除部分茎被直接食用或加工成小食品外，其它资源一直未被有效利用，除了少量用作饲料，大部分都是作为废弃物抛弃，造成资源浪费和环境污染，如果能够将菊芋开发新的原料，对保护自然生态环境，降低环境污染，发挥着重要的作用。
[0004]化石能源一直以来是人类消费的主要能源，虽其含有苯环类化合物及重金属离子等有毒物质，会增加致癌率以及空气毒性，尽管如此，化石能源仍为不可再生能源，其储量和使用寿命是有限的。随着全球经济的高速发展，能源的消耗急剧增长，导致化石能源日益枯竭，据统计，按照目前的开发利用速度，煤和石油等化石能源储量分别只能够维持200年和40年左右，天然气的储采比约为60年。随着化石能源的使用，全世界正面临着日益严峻的能源危机和环境污染问题，直接影响着社会经济的可持续发展和人与自然的和谐共处。然而传统的生物油往往是由动物油脂或者餐饮废弃油为原材料，污染性大，因此，开发可再生、环境友好和经济科学的燃料替代传统化石能源已经迫在眉睫。生物油作为一种环境友好型可再生能源应运而生，目前倍受各国关注。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题:针对目前化石能源储量和使用寿命有限，能源不可再生，且在使用过程中会增加致癌率以及空气毒性，所以开发生物能源来替代传统的化石能源非常重要，但是传统的醇类燃料多是以粮食发酵制得，造成资源浪费，使用非食用性生物制备燃料并不常见，提供了一种菊芋醇热解浒苔可再生能源生物油的制备方法。该方法以菊芋为原料，经菊粉酶溶液水解后，酵母发酵得发酵液，发酵液经冷凝回收得菊芋醇，以制得的菊芋醇和浒苔混合后放入高压反应釜，程序升温至热解温度进行高温热解，热解液经抽滤后用氯化铵溶液洗涤，蒸馏去除溶剂后即得一种菊芋醇热解浒苔可再生能源生物油。本发明制得的生物油不仅燃烧性能好，而且不会有致癌物以及空气毒性，环保，卫生。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)称取1?2kg菊芋用蒸馏水洗净后，去皮用刀切成1?2_的薄片，均匀放置使其自然风干，将风干后的菊芋片放进研钵中进行研磨，再过100目标准筛，得菊芋粉，备用；
(2)取20?50g干酵母粉，按固液比为1:10?1:20添加进质量浓度为50%的葡萄糖溶液中，水浴加热升温至36?38°C，保温15?20min后，降温到30?32°C活化lh，得到活化酵母液；
(3)将500?600g上述制得的菊芋粉倒入2?3L蒸馏水中，放置在磁力搅拌机上以300?400r/min的转速搅拌20?30min得到菊芋粉悬浊液，向其中加入10?20mL菊粉酶溶液，用灭菌后的玻璃棒搅拌均匀后，静置水解6?9h，得菊芋粉水解液；
(4)将上述水解液用红外线高温瞬时杀菌5?10s，之后将活化酵母液按体积比为1:20加入到灭菌后的水解液中，用玻璃棒搅拌均匀后倒入发酵罐，用保鲜膜密封罐口，将其放入恒温箱，在38?48°C下厌氧发酵7?10天后过滤发酵物得发酵液，并将发酵液倒入冷凝回流装置，回流得到菊芋醇，备用；
(5)称取500?600g新鲜浒苔和1?2L上述制得的菊芋醇一起装入高压反应釜，向反应釜中以5mL/min的速率通入氮气，直至将反应釜内的空气排尽，开启搅拌装置，以300?400r/min的转速进行搅拌；
(6)边搅拌边给反应釜以4°C/min的速率程序升温600°C，保温热解3?4h后，关闭加热开关，待其自然冷却后打开反应釜排尽气体产物，将反应釜内的混合液转入布氏漏斗，用质量浓度为30%的氯化铵溶液进行清洗抽滤，分离得到抽滤液；
(7)将上述分离得到的抽滤液倒入蒸馏装置，水浴加热至40?50°C，蒸馏去除氯化铵溶液，得到高纯度可燃浒苔生物油，装罐包装即得一种菊芋醇热解浒苔可再生能源生物油。
[0007]所述的菊粉酶溶液的浓度为10?15 %。
[0008]本发明的应用方法是:将本发明所制得的菊芋醇热解浒苔可再生能源生物油掺入到柴油机的燃料中，其中掺入量为燃料总量的30?40%，使用后不仅使化石能源成本减少了 50?60%，而且本发明燃料的热值从普通化石燃料40?45MJ/kg提高至60?70 MJ/kg，热值提升了 50%以上。
[0009]本发明的有益效果是:
(1)利用浒苔为原材料，减少了浒苔对于环境的污染，实现了废物利用；
(2)利用菊芋为原材料代替乙醇制备过程中的粮食原料，节约了粮食量，节省了生产成本；
(3)本发明制得的生物油不仅燃烧性能好，而且不会有致癌物以及空气毒性，环保，卫生。
【具体实施方式】
[0010]首先称取1?2kg菊芋用蒸馏水洗净后，去皮用刀切成1?2mm的薄片，均匀放置使其自然风干，将风干后的菊芋片放进研钵中进行研磨，再过100目标准筛，得菊芋粉，备用；然后取20?50g干酵母粉，按固液比为1:10?1:20添加进质量浓度为50%的葡萄糖溶液中，水浴加热升温至36?38°C，保温15?20min后，降温到30?32°C活化lh，得到活化酵母液；之后将500?600g上述制得的菊芋粉倒入2?3L蒸馏水中，放置在磁力搅拌机上以300?400r/min的转速搅拌20?30min得到菊芋粉悬浊液，向其中加入10?20mL菊粉酶溶液，用灭菌后的玻璃棒搅拌均匀后，静置水解6?9h，得菊芋粉水解液；随后将上述水解液用红外线高温瞬时杀菌5?10s，之后将活化酵母液按体积比为1:20加入到灭菌后的水解液中，用玻璃棒搅拌均匀后倒入发酵罐，用保鲜膜密封罐口，将其放入恒温箱，在38?48°C下厌氧发酵7?10天后过滤发酵物得发酵液，并将发酵液倒入冷凝回流装置，回流得到菊芋醇，备用；接下来称取500?600g新鲜消1笞和1?2L上述制得的菊芋醇一起装入高压反应釜，向反应釜中以5mL/min的速率通入氮气，直至将反应釜内的空气排尽，开启搅拌装置，以300?400r/min的转速进行搅拌；再边搅拌边给反应釜以4°C /min的速率程序升温600°C，保温热解3?4h后，关闭加热开关，待其自然冷却后打开反应釜排尽气体产物，将反应釜内的混合液转入布氏漏斗，用质量浓度为30%的氯化铵溶液进行清洗抽滤，分离得到抽滤液；最后将上述分离得到的抽滤液倒入蒸馏装置，水浴加热至40?50°C，蒸馏去除氯化铵溶液，得到高纯度可燃浒苔生物油，装罐包装即得一种菊芋醇热解浒苔可再生能源生物油。其中所述的菊粉酶溶液的浓度为10?15%。
[0011]实例1
首先称取lkg菊芋用蒸馏水洗净后，去皮用刀切成1_的薄片，均匀放置使其自然风干，将风干后的菊芋片放进研钵中进行研磨，再过100目标准筛，得菊芋粉，备用；然后取20g干酵母粉，按固液比为1:10添加进质量浓度为50%的葡萄糖溶液中，水浴加热升温至36°C，保温15min后，降温到30°C活化lh，得到活化酵母液；之后将500g上述制得的菊芋粉倒入2L蒸馈水中，放置在磁力搅拌机上以300r/min的转速搅拌20min得到菊芋粉悬池液，向其中加入10mL菊粉酶溶液，用灭菌