一种以餐饮废油为原料的固体酒精及其制备方法和设备
技术领域
本发明涉及一种餐饮废油的回收利用与固体酒精的制备方法及制备设备，涉及资源回收利用与固体燃料领域。
背景技术
餐饮废油是指餐饮单位等在生产经营中产生的不可再食用的动植物油脂，这类废油脂不仅营养价值低下，还含有多种对人体有害的成分，如酚类、酮类、游离脂肪酸、脂肪酸聚合物、黄曲霉素、重金属等。餐饮废油若不加以回收利用，不但浪费宝贵的自然资源，还会对水体等自然环境造成二次污染。更为严重的是，大量餐饮废油通过不法分子加工提炼后重新流入餐桌，对人民群众的健康造成巨大威胁。因此，对餐饮废油的回收利用可以变废为宝、化害为利，切实保障食品安全和人民群众身心健康，具有重要的科研、经济和社会意义。
当前，我国对餐饮废油的回收利用主要有以下几个途径：（1）将地沟油进行预处理后，经过皂化、盐析、水洗、干燥定型等工序，生产肥皂和洗衣粉；（2）将餐饮废油在适当催化剂的作用下，与甲醇等发生酯交换反应制备生物柴油燃料；（3）将餐饮废油进行预处理后，在适当的条件下水解、精制获得硬脂酸、油酸、甘油等化工产品，或进一步生产脂肪酸酰胺等表面活性剂或中间体，等等（梁芳慧, 尹平河, 赵玲, 王耀. 地沟油生产无磷洗衣粉的研究[J]. 广东化工, 2005, 9: 5-8；魏正妍, 尚雪岭. 餐饮废油和柑橘皮制肥皂的工艺研究[J]. 新乡学院学报：自然科学版, 2010, 4: 49-50；盛梅, 田大亮, 曹国民. 利用餐饮废油制备生物柴油[J]. 中国资源综合利用, 2008, 26: 5-9；郭涛, 杜蕾蕾, 万辉, 何东平. 餐饮废油制备硬脂酸与油酸的研究[J]. 食品科技, 2009, 34: 109-112；刘先杰, 陈立功, 曹书翰. 餐饮废油制取脂肪酸二乙醇酰胺的研究[J]. 中国油脂, 2013, 38: 55-59）。这几种途径虽然都能够回收利用地沟油，但都存在某些不足：如肥皂和洗衣粉等产品附加值过低；生物柴油和油脂水解所得的化工产品尽管利润相对较高，但生产设备复杂，工艺技术难度较高等。这些缺点都不同程度阻碍了地沟油的大规模工业化回收利用。因此，有必要进一步探索地沟油回收利用的新途径。
固体酒精是一种新型的固体燃料，与液体乙醇燃料相比，具有燃烧时间长，火焰温度均匀，热值偏差较小，方便美观，安全易携带等优势，广泛应用于餐饮业、旅游业和野外作业。当前主流的制备方法是使用硬脂酸与氢氧化钠反应后生成的硬脂酸钠作为乙醇的凝固剂（贾长英, 唐丽华, 张晓娟, 于大伟, 张丹阳, 樊友, 李卫华. 固体酒精的制备工艺与性能研究[J]. 沈阳工业大学学报, 2007, 29: 596-600）。餐饮废油的前身是天然油脂，其主要成分是甘油三酯，甘油三酯在氢氧化钠等碱催化下皂化，可以生成包含硬脂酸钠等多种脂肪酸钠盐的混合物，因此，餐饮废油经过碱处理后有作为固体酒精凝固剂的可能性。然而，当前以餐饮废油为原料合成固体酒精的报道十分少见。我们在前期的研究中，以餐饮废油为原料，经过预处理、皂化、盐析、抽滤后，将皂化产物干燥，以皂化产物作为凝固剂，在一定温度下加入乙醇溶解后，注模成型，首次获得了以地沟油为原料制备的廉价固体酒精（陈硕平, 邓婧, 陈新, 方亮, 以餐饮废油为原料制备固体酒精的方法[P], 中国发明专利ZL 201310238829.4.）。该法虽能以餐饮废油为原料制备固体酒精，但需要皂化、盐析、抽滤、干燥等多个步骤，耗时超过8小时，步骤较为繁琐，不符合大规模工业生产的需求，因此，有必要探索以餐饮废油制备固体酒精的新方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种以餐饮废油为原料的固体酒精及其制备方法和设备。可以通过简单的一步法，在30分钟左右合成，获得能在室温下稳定存在，燃烧时间长，火焰稳定的固体酒精，同时有效回收利用餐饮废油。
本发明的另一个目的是提供制备设备。
实现本发明目的采用的技术方案是：
将餐饮废油、氢氧化钠溶液和无水乙醇按照质量比(4~5) : (4.5~5.5): (35~40)混合，在80 °C~100 °C下加热搅拌30分钟，注入模具成型，冷却后胶凝形成具有固定形状的固体酒精。
上述氢氧化钠溶液依照下法配制：将氢氧化钠固体和去离子水按照质量比(2~2.5) : (2.5~3)混合搅拌，形成均相溶液后，冷却到室温。
所述餐饮废油可为但不限于：餐饮废油餐饮单位在多次煎炸烧烤食材后淘汰的废油、餐饮单位烹饪作业后的油底，居民抽油烟机集油器中的废油。
本发明制备的固体酒精为黄色半透明的凝胶体，均匀性好，在室温下稳定，方便携带，价格低廉。该固体酒精容易点燃，燃烧时间长，火焰均匀，无黑烟异味，可以用于一般餐饮业、旅游业和野外作业场合，并能有效回收利用餐饮废油。相比前期的专利制备方法（陈硕平, 邓婧, 陈新, 方亮, 以餐饮废油为原料制备固体酒精的方法[P], 中国发明专利ZL 201310238829.4.），实现了一步法合成，其步骤大幅简化，制备时间极大缩短，更为适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明固体酒精制备装置的示意图。
其中：1-水浴锅，2-圆底烧瓶，3-磁力搅拌子，4-回流冷凝管，5-磁力加热搅拌器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明制备固体酒精的装置如图1，包括水浴锅1，水浴锅1内置有圆底烧瓶2，圆底烧瓶2底部设有磁力搅拌子3，圆底烧瓶2开口连通有回流冷凝管4，回流冷凝管4开有出口和入口，下面是入水口，上面是出水口，水浴锅1座于磁力加热搅拌器5上。
装置使用时，首先将材料加入圆底烧瓶2内，回流冷凝管4防止乙醇和水挥发，磁力搅拌子3为待温度上升至设定温度后即可开启，令各组分混合均匀反应。
实例1：取2g氢氧化钠固体溶解在3g去离子水中形成溶液，将所得氢氧化钠溶液与4g餐饮废油，40g餐饮废油在圆底烧瓶2中混合，加热到在80 °C后，开动磁力搅拌，反应30分钟，此时反应体系为黄色均相溶液，将该溶液注入模具成型，冷却后胶凝形成固体酒精。
实例2：取2.5g氢氧化钠固体溶解在2.5g去离子水中形成溶液，将所得氢氧化钠溶液与4g餐饮废油，40g餐饮废油在圆底烧瓶2中混合，加热到在90 °C后，开动磁力搅拌，反应30分钟，此时反应体系为黄色均相溶液，将该溶液注入模具成型，冷却后胶凝形成固体酒精。
实例3：取2g氢氧化钠固体溶解在3g去离子水中形成溶液，将所得氢氧化钠溶液与4g餐饮废油，35g餐饮废油在圆底烧瓶2中混合，加热到在100 °C后，开动磁力搅拌，反应30分钟，此时反应体系为黄色均相溶液，将该溶液注入模具成型，冷却后胶凝形成固体酒精。