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废食用油再利用的基础研究注()废食用油物理处理后其粘度的变化特性王延耀1 李里特1 小岛孝之2(中国农业大学食品学院1,北京 100083)(佐贺大学农学部2,日本佐贺 840-852)摘 要 食用油是一种可以再生且可循环利用的能源。我国2000 年食用油的消费总量约为 1200 万 t,每年产生 250 万 t 废食用油 1。由于废食用油的不法排放造成了环境的污染与能源的浪费。本研究通过对废食用油进行静置(沉淀)、离心分离、过滤和超声波等物理处理试验,分析了其粘度的变化规律,为废食用油的再生利用提供了理论依据。关键词 食用油 废食用油 再生利用 物理处理 粘度0 前言温室效应、地球变暖是目前对人类活动影响最大的环境问题。它和能源消费有着密不可分的关系,特别是伴随着化石能源的燃烧而产生的 CO2是地球温暖化问题产生的重要原因。我国是世界人口大国。人们生活环境的多样化,增加了大气中 CO2的浓度,加剧了温室效应。同时,人们在日常生活中排出的食品废弃物更加重了对环境的污染。特别是废食用油的不法排放,不但严重地污染了环境,而且还加重了污水处理厂的负荷,浪费了能源。据不完全统计,仅全国 100多个大中型中心城市餐饮业每年排放废食用油就接近200 万吨,造成了严重的环境污染及资源浪费 2。因此,如何对每天产生的废食用油进行再利用,已成为科技工作者的一个重要研究课题。废食用油是一种资源,它是利用太阳能由植物生产的一种可以再生且可循环利用的能源;与化石燃料相比,它燃烧后不产生硫化物、CO2的排出量可减少10%30%3。因此,用废食用油来代替化石燃料,这将不但减轻废弃物对环境的污染,而且还将大大减少大气中CO2气体的浓度,这将对解决地球温暖化问题,保持人类的生存环境具有重要的现实意义。但是,由于废食用油是由多种脂肪酸组成的混合物,粘度较大。再利用时很难完全燃烧,而冒黑烟,注:中国留学基金委(CSC)资助收稿日期:2003-09-04王延耀:男,1957年出生,教授,食品科学与工程专业造成环境污染。要使废食用油完全燃烧就必须将其雾化成细小的微粒,所以,如何降低废食用油的粘度,就成为人们追求的目标。本研究通过对废食用油进行简单的静置(沉淀)、离心分离、过滤和超声波等物理处理试验,探明废食用油粘度的变化规律,为废食用油的处理及再生利用提供理论依据。1 试验材料与试验方法1.1 试验材料本研究是在日本国佐贺大学农业设施工学实验室中进行的。所采用的试验材料是在 2001 年 10 月从日本国佐贺县佐贺市 Fast-food-chain 废油回收店一次购买 150L 的废食用油。经测定,试验材料的含水率为 0.37%、密度(比重量)在 25e 为 0.96g/cm3;所含杂质为面粉,其含量为 11%。将买回的150L 废食用油分别倒入 3 个装有滤网(孔径为 1mm)的密闭容器(容量50 L)中备用。每次取样时,先将废食用油搅拌均匀后,取出 500 mL 作为试验用油。1.2 试验装置物理处理试验装置如图 1 所示。它由静置、离心、过滤和超声波等 4 部分组成;静置试验部分(15)由油箱、静置管、闸阀及管路等组成;离心分离试验部分(6 8)由离心分离机(型号:SRX-201,日本TO-MY 株式会社生产)、闸阀及管路等组成;过滤试验部分(9 15)由油箱、油泵、陶瓷膜滤芯(孔径 60L m)、闸阀及管路等组成;2004 年 6月第19 卷第 3 期中国粮油学报Journal of the Chinese Cereals and Oils AssociationVol.19,No.3Jun.2004图1 试验装置概图超声波试验部分(16 18)由超声波机(型号:PHENIX-400 日本 HITACHI 株式会社生产)、闸阀及管路等组成。1.3 测试装置本研究所用测试装置如图 2 所示。图2 粘度测试装置图1 粘度计,2 废食用油,3 记录仪,4 微机1.4 试验方法对废食用油进行物理处理试验的目的,就是要探明如何降低废食用油的粘度。为此,将供试废油在容器中搅拌均匀后,取出 500mL,在室温(26e)下,利用DV-粘度计测其粘度,作为处理前废油的初始粘度。物理处理试验分为单项试验和综合试验:单项试验包括静置试验、离心试验、过滤试验和超声波试验,每项试验后测其粘度;综合试验为废食用油依次经静置、离心、过滤和超声波试验,尔后测其粘度。1.4.1 静置试验:参照图 1,关闭闸阀 3、4、5、6,将供试废食用油在容器中搅拌均匀后,取出 25L,倒入油箱1 中,打开闸阀 5,待废油流出时,关闭。静置 150h后,打开闸阀 5,废油流出,待 1min 后,接取 500mL,利用DV-粘度计测定其粘度随时间的变化曲线如图3 所示。1.4.2 离心试验:将供试废食用油在容器中搅拌均匀后,取出 1L,倒入离心分离管中,经过20min 的离心试验(离心机转子转速为 8000r/min)后,取 50%得上清液 500mL,待废食用油的温度为 26e 时,测定其粘度随时间的变化曲线如图 4 所示。1.4.3 过滤试验:将供试废食用油在容器中搅拌均匀后,取出 20L,倒入油箱中,打开闸阀,接通油泵电源,废食用油经过陶瓷膜滤芯到达出口,待 5min 后接取 500mL,测定其粘度随时间的变化曲线如图 5 所示。1.4.4 超声波试验:将供试废食用油在容器中搅拌均匀后,取出 500mL 导入烧杯中,再放入超声波机水槽中,经过 30min 的频率为 400MHz的超声波试验后,当废食用油的温度为 26e 时,测定其粘度随时间的变化曲线如图 6所示。1.4.5 综合连续试验:关闭闸阀 3、4、5、6,将供试废食用油在容器中搅拌均匀后,取出 25L,倒入油箱 1中,打开闸阀 5,待废油流出时,关闭。静置 150h 后,打开闸阀 5,废油流出,待 1min 后,关闭闸阀 5,打开闸阀6,经过静置150h 后的废食用油进入离心分离机中,经过 20min 的离心试验(离心机转子转速为 8000r/min)后,打开闸阀 8,废食用油进入中间油箱 10。打开闸阀 11、13、16,关闭闸阀 15,接通油泵 12 电源,废食用油便经过陶瓷膜滤芯 14(孔径 60L m)进行过滤,过滤后的废食用油,进入超声波机水槽 17 中,经过 30min 的频率为 400MHz 的超声波试验后,取出500mL,当废食用油的温度为 26e 时,测定其粘度随时间的变化曲线如图 7 所示。2 试验结果与分析2.1 静置试验回收的废食用油经过 150h 的静置沉淀后,取上澄液,测定其粘度。在室温(26e)下废食用油的粘度随时间的变化曲线如图 3所示。由图3 知,废食用油经过静置后,其粘度比静置前减小了 3 4cp,静置效果明显。2.2 离心试验利用日本TOMY 株式会社生产的SRX-201型离心机,对废食用油进行 20min 的离心试验(离心机转子转速为 8000r/min)。当废食用油的温度为 26e 时,测定其粘度随时间的变化曲线如图 4 所示。由图4 所示,离心前后,废食用油的粘度降低了4 4.5cp,离心效果显著。2.3 过滤试验63第 19卷第 3期王延耀等 废食用油再利用的基础研究图 3 静置前、后废油粘度的变化图 4 离心前、后废油粘度的变化废食用油经过陶瓷膜滤芯(孔径 60L m)过滤后,在室温(26e)下,测得其粘度随时间的变化曲线如图5 所示。图 5 过滤前、后废食用油粘度的变化由图 5知:废食用油经过陶瓷膜过滤后,除去了油中的混杂物,减少了油分子间的摩擦力,使得其粘度大大降低。因此,对废食用油进行膜过滤处理,是一种实用的方法。2.4 超声波处理使用日本产超声波机 PHENIX-400,对废食用油进行 30min 的频率为 400MHz的超声波处理试验。待废食用油的温度为 26e 时,测定其粘度随时间的变化曲线如图6 所示。图6 表明,超声波处理前后,废食用油的粘度降低了 4.5 5.5cp,超声波处理效果显著。2.5 综合连续试验废食用油经过 5、6d 的静置沉淀后,取其上清液进行离心分离、陶瓷膜过滤和超声波处理后,测定其粘度的变化曲线如图 7 所示。图 6 超声波处理前、后 废食用油粘度的变化图7 处理前、后废食用油粘度的变化由图7 知,废食用油经过综合连续处理后,效果显著。废食用油的粘度降低了 5 6cp。3 结论3.1 经过物理处理后的废食用油,其粘度降低。变化趋势为:陶瓷膜过滤 超声波处理 离心处理 静置(沉淀)处理。3.2 在诸物理处理试验中,废食用油经过陶瓷膜过滤后,除去了油中的混杂物,减少了油分子间的摩擦力,使得其粘度大大降低。因此,对废食用油进行膜过滤处理,是一种经济实用的方法。致谢:本研究得到中国留学基金委(CSC)的资助,在此表示感谢。参 考 文 献112冀星,郗小林.我国生物柴油产业发展展望.中国能源 J,2002(5):18122忻耀年.生物柴油的生产和应用.中国油脂 J,2001,26(5):73132浜崎和则(2001).机关燃料H 7 F N植物油N利用,y J,2(3),36-38142钱达仁.植物油作内燃机燃料译文集C.贵州省农业机械学会,1982:5-29(下转第 68页)64中国粮油学报2004 年第 3 期Effects of Several Cosolvents on Extracting Vitamin Ewith Supercritical CO2Zhou Quancheng1 Sheng Guihua2(Huazhong Agricultural University college of food Science andTechnology,Wuhan 430070(Technoloy Center of zibo Mining Group Co.Ltd.,Zibo 255120)Abstract Methanol,ethanol,and mixed alcohol(methanolBethanol=2B1)were used as cosolvents.The vitamin Econtent,extracting time,and target extract quanlity with different content were compared.The effect of 4%mixed alcohol isthe best,with which the VEcontent raised to 50%55%,the extract time reduced by 33.3%;the weight of target extractraised to 31%,the extract time reduced by 28.5%,and theweight of VEraised by 55%.The three cosolveots all reduce theextracting time,but the content of VE,weight of target extract,and weight of VEin target extract varies depending on thequantity of cosolvent.Key words cosolvent,vitamin E,supercritical CO2,ethanol,methanol(上接第 64页)The Basic Research on Reuse of Waste Vegetable Oil()The Changing Characteristics of Viscosity of WasteVegetable Oil by Physical TreatmentWang Yanyao1 Li Lite1 Kojima Takayuki2(College of Food Science,China Agricultural University1,Beijing 100083)(Faculty of Agriculture,Saga University2,Saga,840-8502,Japan)Abstract Vegetable oil could be utilized cyclically.About 12millionton oil is used annually in China.More than 2.5millionton used oil is discarded away illegally in China every year.The discard of waste vegetable oil not only causes env-ironment pollution but also wastes energy.Therefore,it is significant to study reuse of vegetable oil.Experimentswere donefor renew of waste vegetable oil by physical treatment.Experiments of physical treatments such as deposition,centrifugalseparation,filtration,and ultrasonic were conducted for renew of waste vegetable oil.The change of viscosity of the treatedwaste vegetable oil was analyzed,which provides an academic basis for reuse of waste vegetable oil.Key words vegetable oil waste vegetable oil physical treatment viscosity68中国粮油学报2004年第 3期