一种利用餐厨废油制备液体皂的方法
阅读说明：本技术 一种利用餐厨废油制备液体皂的方法 (Method for preparing liquid soap by using kitchen waste oil ) 是由 王春铭 林培彬 吴淇 黄焯燊 李晓天 汤有千 林昌权 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于环境保护废弃物资源化利用技术领域,公开了一种利用餐厨废油制备液体皂的方法。该方法包括步骤：将餐厨废油处理得到的清澈餐厨油脂加热至70-110℃,取碱性溶液分多次加入其中进行皂化反应,当pH值达到碱性,皂化反应完全时,盐析1-3次,排出底层的废水,将皂基取出风干,制得固体皂；将固体皂与水混合,加入10％-60％固体皂质量的增溶降粘助剂,再加入0.5-55％固体皂质量的表面活性剂和0.01-1％固体皂质量的螯合剂；搅拌至固体皂溶解后,干燥通风静置,于25-55℃恒温保存12-48小时,取出后冷却至室温即可得到稳定的含表面活性剂液体皂。(The invention belongs to the technical field of environmental protection waste resource utilization, and discloses a method for preparing liquid soap by using kitchen waste oil. The method comprises the following steps: heating clear kitchen grease obtained by treating kitchen waste oil to 70-110 ℃, adding alkaline solution into the kitchen grease for multiple times for saponification reaction, salting out for 1-3 times when the pH value reaches alkalinity and the saponification reaction is complete, discharging waste water at the bottom layer, taking out soap base, and air drying to obtain solid soap; mixing solid soap with water, adding a solubilizing and viscosity-reducing auxiliary agent accounting for 10-60% of the mass of the solid soap, and then adding a surfactant accounting for 0.5-55% of the mass of the solid soap and a chelating agent accounting for 0.01-1% of the mass of the solid soap; stirring until the solid soap is dissolved, drying, ventilating and standing, storing at the constant temperature of 25-55 ℃ for 12-48 hours, taking out, and cooling to room temperature to obtain the stable liquid soap containing the surfactant.)
技术领域
本发明属于环境保护废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种利用餐厨废油制备液体皂的方法。
背景技术
随着餐饮业的发展，我国餐厨废油产量与日俱增，催生了许多环境和食品安全问题。研究探讨餐厨废油的综合回收再利用技术，使餐厨废油变废为宝是解决问题的最佳途径。在餐厨废油制备加脂剂、脱模剂、硬脂酸、油酸、生物柴油、生物燃油、肥皂等众多资源化途径中，工艺较为简单、易操作的就是餐厨废油制肥皂。由餐厨废油制备成的含表面活性剂液皂可用于清洗家具、车辆、织物等不直接接触人体的物品，这不仅降低了制备液皂所用的原料成本，而且使餐厨废油得到综合利用，解决了环境污染和卫生安全问题。但目前利用餐厨废油制备含表面活性剂液皂的相关技术几乎空白，难以找到可借鉴的实现餐厨废油高效转化的技术方法。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种利用餐厨废油二步法制备液体皂的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种利用餐厨废油制备液体皂的方法，包括以下步骤：
S1、将经处理得到的清澈餐厨油脂加热至70-110℃，取碱性溶液分多次加入其中进行皂化反应，当pH值达到碱性，皂化反应完全，盐析，排出底层的废水，将皂基取出风干，制得固体皂；碱性溶液与清澈油脂的质量比为1:1-3；
S2、将固体皂与水混合，加入10％-60％固体皂质量的增溶降粘助剂，再加入0.5-55％固体皂质量的表面活性剂和0.01-1％固体皂质量的螯合剂；搅拌至固体皂溶解后，干燥通风静置，于25-55℃恒温保存12-48小时，取出后冷却至室温即可得到稳定的含表面活性剂液体皂。
S1中所述清澈餐厨油脂按照以下方法制备得到：将餐厨废油除去杂质和水；加热至50-95℃后加水，搅拌使油水充分混合，静置分层后除去水层，得到原料油；将所得原料油加热至50-80℃，依次加入活性白土和过氧化氢溶液，搅拌，升温至70-110℃，脱色，取上层清澈餐厨油脂。
优选地，所述餐厨废油是用经60-250℃水热预处理餐厨垃圾后，分离出的餐厨油脂；所述除去杂质和水是将餐厨废油进行过滤和离心以除去杂质和水；所述活性白土的加入量为原料油质量的5-15％，过氧化氢溶液的用量为原料油质量的2-5％；所述过氧化氢溶液中的过氧化氢的质量分数为20-35％；所述脱色的时间为15-40min。
优选地，步骤S1中所述碱性溶液为氢氧化钠、碳酸钠和氢氧化钾中的一种或两种以上，其质量分数为25-35％；所述pH值达到碱性是指pH值达到9；
所述盐析是采用硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等中性盐的一种或两种以上，其中优选采用饱和氯化钠进行盐析；当中性盐为硫酸铵、氯化钠、硫酸钠三种时，三者按质量比(18-32):(45-60):(13-35)进行配制；当中性盐为两种时，按上述各自的质量比进行混合配制；
所述碱性溶液分多次加入的方式为：先加入1/5-1/3质量的碱性溶液，搅拌，使油脂呈乳化状态分散在碱性溶液中，时间为30-80min；此时皂化反应加快，加入1/3-1/2质量的碱性溶液，反应60-180min；最后加入剩余碱性溶液，反应30-90min；加入碱液的过程中不停搅拌。
优选地，步骤S2中所述固体皂与水的质量比为1:0.2-5；
优选地，步骤S2中所述增溶降粘助剂为乙醇、异丙醇、甲苯磺酸钠和尿素中的一种或两种以上。
当增溶降粘助剂为乙醇、异丙醇、甲苯磺酸钠和尿素四种时，四者按质量比(30-55):(25-40):(11-35):(5-33)进行混合配制；当增溶降粘助剂为乙醇、异丙醇、甲苯磺酸钠和尿素中的两种或三种时，按上述各自的质量比进行混合配制。
优选地，步骤S2中所述表面活性剂为聚乙二醇、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、茶皂素、竹醋液和聚天冬氨酸中的一种或两种以上。
当表面活性剂为聚乙二醇、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、茶皂素、竹醋液和聚天冬氨酸六种时，六者按质量比(9-29):(15-30):(20-35):(13-33):(3-25):(16-38)进行配制；当表面活性剂为聚乙二醇、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、茶皂素、竹醋液和聚天冬氨酸中的两到五种时，按上述各自的质量比进行混合配制。
优选地，步骤S2中所述螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸、柠檬酸、次氮基三乙酸(NTA)中的一种或两种以上。
当螯合剂为乙二胺四乙酸、酒石酸、柠檬酸、次氮基三乙酸四种时，按质量比(20-50):(18-40):(25-45):(3-35)进行配制；当使用两种或三种时，按上述各自的质量比进行混合配制。
增溶助剂不仅有降粘功能，还会使液体皂更加澄清和透明；而且促进油脂的皂化反应，提高反应速率。
表面活性剂能使目标溶液表面张力显著下降，产生发泡效果，实现表面改性，达到清洁和形成乳液的目的。聚乙二醇(PEG)是一种非离子表面活性剂，它无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，能溶于许多种有机物；具有优良的粘接性、保湿性、润滑性、抗静电剂、分散性等。茶皂素作为天然产物，具有良好去污、起泡、湿润、分散和乳化作用，是日化行业难得的表面活性剂材料，同时有杀菌、消炎、止痒等功能。烷基糖苷(APG)是一种较新型的非离子表面活性剂，有良好的复配性能和良好的起泡性，泡沫多且温和；耐强碱和电解质，增稠性能好；无毒、具有良好的生物降解性和生物安全性。醇醚羧酸盐无毒、使用安全，具有卓越的增溶能力和良好的去污性、润湿性、乳化性、分散性和钙皂分散力。茶皂素易生物降解、耐硬水、耐酸碱、耐电解质、耐高温、对次氯酸盐和过氧化物稳定，具有良好的配伍性能，尤其对阳离子的调理性能没有干扰。竹醋液对植物和动物的组织具有很好的渗透性和吸收性，对恶臭也具有消除的效果。聚天冬氨酸具有良好的阻垢分散性能，在较高硬度或碱度的水质中仍有较好的阻垢效果，是一种阳极型缓蚀剂。
螯合剂能使金属离子生成性质完全不同的螯合物，是降低和控制金属离子浓度的主要方法。乙二胺四乙酸(EDTA)除了能使溶液稳定和透明度提高外，还有抗氧化作用和防腐作用，可以通过络合和沉淀减少多价金属离子的脂肪酸盐的生成。酒石酸能与多种金属离子络合。柠檬酸可改善洗涤产品的性能，可以迅速沉淀金属离子，防止污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性，使污垢和灰分散和悬浮，提高表面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂。次氮基三乙酸(NTA)价格便宜，对钙、镁离子有较强的螯合作用。
由于餐厨油脂成分复杂多变，难以控制并加以利用，因此现有技术中较少关于将其制成固体皂的报导；而将餐厨油脂制成液体皂的相关报导更是空白。目前报导的为数不多的液体皂制备技术中，常只添加增溶降粘助剂或螯合剂，按其所述的方法往往无法将餐厨油脂成功制备成液体皂，即无法利用餐厨废油制成可流动的实现清洁功能的液体。至今未见针对餐厨油脂复杂成分的特性进行液体皂配方研制的研究。为此，本发明提出采用两步法将餐厨油脂制备成液体皂。首先，利用餐厨油脂制备固体皂；然后，添加增溶降粘助剂、表面活性剂和螯合剂将固体皂制备成液体皂，所得液体皂符合相关标准。其中，加入表面活性剂，与增溶降粘助剂和螯合剂一起和固体皂发生反应，进而制成液体皂，是本发明的特色与创新之处。目前未见相关文献报导。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明首次提出了采用二步法将餐厨油脂制备成液体皂。以餐厨废油为原料制备固体皂基，通过添加绿色、环保的增溶降粘助剂、表面活性剂、螯合剂进行复配，使其成为一种绿色环保的复合液态皂洗涤剂；为餐厨废油资源化提供了一个新的技术途径，实现了废弃资源循环利用，对于实现碳中和具有重要的意义。
(2)本发明所需的原材料廉价易得，使用的试剂少，流程简单，操作便捷，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
S1、水热预处理：水热预处理餐厨垃圾，处理温度为150℃，分离出餐厨油脂，获得餐厨废油。
S2、除杂脱水：将餐厨废油过滤、离心，除去杂质和水；然后，将餐厨废油加热至50℃，加入水，搅拌使油水充分混合，静置分层后除去水层，得到原料油。
S3、采用活性白土和双氧水脱色除臭：将原料油加热至50℃，依次加入原料油质量5％的活性白土和原料油质量2％的过氧化氢溶液(过氧化氢溶液的质量浓度为25％)，搅拌，升温至90℃，脱色15min，离心，取上层清澈餐厨油脂。
S4、制备固体皂：将清澈餐厨油脂加热至90℃，取氢氧化钠溶液分3次加入到清澈油脂中进行皂化反应，当pH值达到9时，皂化反应完全，饱和氯化钠盐析1次，排出底层的废水，将皂基取出风干，制得固体皂。其中使氢氧化钠溶液与清澈油脂的质量比为1:1.5。氢氧化钠溶液加入方式如下：先加入1/4质量的氢氧化钠溶液，搅拌，使油脂呈乳化状态分散在氢氧化钠溶液中，时间30min；此时皂化反应加快，加入1/2质量的氢氧化钠溶液，反应60min；最后加入剩余氢氧化钠溶液，反应30min；在加入碱液同时不停缓慢搅拌，使清澈油脂与氢氧化钠溶液充分接触。
S5、制备液皂：将固体皂与水按质量比1:0.2混合，加入10％固体皂质量的增溶降粘助剂无水乙醇，再加入0.5％固体皂质量的表面活性剂茶皂素，和0.1％固体皂质量的螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)；搅拌至固体皂溶解后，干燥通风静置，于35℃恒温保存12小时，取出后冷却至室温即可得到稳定的含表面活性剂液皂。
实施例2
S1、无水热预处理，从餐厨垃圾中分离出餐厨废油。
S2、除杂脱水：将餐厨废油过滤、离心，除去杂质和水；然后，将餐厨废油加热至95℃，加入水，搅拌使油水充分混合，静置分层后除去水层，得到原料油。
S3、采用活性白土和双氧水脱色除臭：将原料油加热至80℃，依次加入原料油质量15％的活性白土和原料油质量5％的过氧化氢溶液(过氧化氢溶液的质量浓度为35％)，搅拌，升温至110℃，脱色40min，取上层清澈餐厨油脂。
S4、制备固体皂：将清澈餐厨油脂加热至110℃，取氢氧化钾溶液分3次加入到餐厨油脂中进行皂化反应，当pH值达到9时，皂化反应完全，饱和氯化钠盐析3次，排出底层的废水，将皂基取出风干，制得固体皂。其中氢氧化钾溶液与餐厨油脂的质量比为1:3；氢氧化钾溶液加入方式如下：先加入1/5质量的氢氧化钾溶液，搅拌，使油脂呈乳化状态分散在氢氧化钾溶液中，时间80min；此时皂化反应加快，加入1/3质量的氢氧化钾溶液，反应180min；最后加入剩余氢氧化钾溶液，反应90min；在加入氢氧化钾溶液的同时不停缓慢搅拌，使餐厨油脂与氢氧化钾溶液充分接触。
S5、制备液皂：将固体皂与水按质量比1:5混合，加入60％固体皂质量的增溶降粘助剂(增溶降粘助剂由乙醇、异丙醇、甲苯磺酸钠、尿素按质量比55％:25％:11％:9％配制而成)，接着，加入55％固体皂质量的表面活性剂(表面活性剂由聚乙二醇、烷基糖苷、醇醚羧酸盐、茶皂素、竹醋液、聚天冬氨酸按质量比9％:30％:20％:13％:3％:25％配制而成)，再加入1％固体皂质量的螯合剂[螯合剂由乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸、柠檬酸、次氮基三乙酸(NTA)按质量比20％:40％:25％:15％配制而成]，搅拌至固皂溶解后，干燥通风静置，于45℃恒温保存48小时，取出后冷却至室温即可得到稳定的含表面活性剂液皂。
实施例3：
其他操作步骤同实施例1，S5步骤中增溶降粘助剂由乙醇、异丙醇按质量比3:4配制而成，表面活性剂由聚乙二醇、烷基糖苷、茶皂素按质量比29:15:33配制而成，螯合剂由乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸按质量比25:9配制而成。
对比例
操作步骤同实施例1。S5中不加增溶降粘助剂、表面活性剂和螯合剂。
实施例1、实施例2、实施例3和对比例在脱色除臭步骤使餐厨油脂质地变得更加透明，达到了脱除臭味的目的。生产的环保液体皂的指标参数如表1所示。
表1各实施例和对比例生产的环保液体皂质量对比
从表1可以看出，本发明生产的环保液体皂各理化指标均达到广州立白企业集团有限公司企业标准《皂液》(Q/LBJT 36-2017)中规定的标准。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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