脂肪酸结构对生物柴油的影响

Published

October 18, 2010

Daniel Bowen, chemist, Springboard Biodiesel
丹尼尔·鲍文,化学家

在Springboard Biodiesel,我们听到了很多关于哪种类型的原料可以成功转化为生物柴油的问题和错误信息。希望以下 “1000字以下” 可以稍微澄清一下这个问题。请注意,以下文章未考虑水和各种原料的FFA含量等杂质。


首先,原料的主要成分是甘油三酯。这些甘油三酯由附着在甘油分子上的三条长脂肪酸链组成。请注意,如下图所示,甘油只是甘油三酯分子中很小的一部分。大部分分子(以及其中所含的能量)位于与之相连的称为脂肪酸链的长碳氢化合物链中。只要油或脂肪具有这种基本结构,它就可以很好地转化为生物柴油。有没有这种结构的油吗?

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三硬脂酸(三硬脂酸)的分子结构

当然!看看你可能会在石油柴油燃料中发现的一些混合物。

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由于生物柴油反应主要发生在脂肪酸链与甘油交汇处,因此上面显示的分子显然无法转化为生物柴油。
因此,决定油脂能否转化为生物柴油的主要因素是它最初是否由甘油三酯组成。有些天然油,例如橙油,不由甘油三酯组成。但是,通常,它们仅以微量形式存在。大多数散装的天然油都是甘油三酯。以下是一些与这一事实相关的常见问题,并进一步解释了其后果。

  1. 那饱和脂肪呢?饱和脂肪只是一种特殊类型的甘油三酯,在碳链上没有双键。上面显示的甘油三酯示例实际上是饱和脂肪。饱和脂肪可以制造出优质的生物柴油。由饱和脂肪制成的生物柴油的一个缺点是它通常具有很高的熔点。因此,它们在室温下通常是固体。我们曾经在 BioPro 190 车间测试过粗棕榈油,实际上不得不用推子将固体油块挖出来,然后放入机器中。然后,我们必须打开手动加热器来熔化油,然后才能开始加工。还值得注意的是,固化原料通常会悬浮大量的水或污染物,这些水或污染物应在加工前去除。此外,由饱和脂肪制成的生物柴油往往具有很高的熔点。因此,生物柴油使用者可能会遇到寒冷天气燃料凝胶的情况。好的一面是,与不饱和脂肪制成的生物柴油相比,由饱和脂肪制成的生物柴油通常具有更好的氧化稳定性和更少的氮氧化物排放。
  2. 什么是不饱和脂肪?不饱和脂肪是脂肪或油,其中脂肪酸链中的一个或多个碳键是双键。单不饱和脂肪在链中只有一个双键,而多不饱和脂肪有多个双键。以下是单不饱和脂肪的示例。
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单不饱和脂肪分子结构。

脂肪的不饱和度越高,凝胶点通常越低。因此,不饱和脂肪非常适合寒冷天气生物柴油的生产和使用。不饱和脂肪的缺点是,它们通常比饱和脂肪更容易氧化和腐烂。通常,由高度不饱和脂肪制成的生物柴油需要氧化稳定剂才能安全地用作燃料。

  1. 反式脂肪呢?反式脂肪酸是在碳链中具有双键的脂肪和油,与典型的顺式双键相反。它被称为反式双键;因此被称为反式脂肪酸。它们是由强烈的油炸热和部分氢化不饱和脂肪的过程形成的。
  2. 什么是氢化油?氢化油是指在双键附近添加氢原子的油。这会将其转换为单一债券。所有双键均经过氢化的油分子在化学上与标准饱和脂肪相同。
  3. 生物柴油可以由氢化脂肪或反式脂肪制成吗?绝对可以。氢化脂肪在化学上与饱和脂肪相同。虽然反式脂肪被认为对你的健康有害,但它们对生物柴油的反应没有不良影响。
  4. 可以加工成生物柴油的脂肪和油有哪些例子。
  • 牛脂、椰子油、棕榈油、猪油和鸡油都是饱和脂肪含量高的原料的例子,这些原料已成功用于生物柴油生产。这些原料的氧化稳定性通常很少遇到困难,但是,由于凝胶点高,它们的使用通常会构成重大障碍。
  • 菜籽油和橄榄油通常是单不饱和的,几乎没有氧化稳定性问题。它们的凝胶点也往往很低。这些通常是生物柴油生产中最无故障的原料来源。

豆油、玉米油、葵花籽油、各种鱼油、米糠油和大麻油就是通常非常不饱和的油,几乎总是需要在使用前使用抗氧化剂或稳定剂,以避免聚合和腐败问题。


—丹尼尔·鲍恩,高级化学家 跳板生物柴油