人类对化石燃料的日益依赖加剧了温室气体排放，这促使人们寻求可持续的替代品，如生物柴油（Al-Shetwi, 2022; Zhang et al., 2024）。为此，可再生能源受到了广泛关注，而生物柴油因其可生物降解、排放少，且可直接用于现有柴油发动机（通常以20%生物柴油与80%化石柴油的比例混合使用），从而在保持兼容性的同时减少发动机相关问题，成为最值得关注的替代品之一（Zhang, 2022）。尽管具有这些优势，但生物柴油的大规模工业化仍受到高昂生产成本和较低工艺效率的制约，尤其是当使用家禽副产品等废弃原料时。
原材料的选择对于确定生物柴油生产的经济可行性至关重要，因为原材料往往占据整体生产成本的很大比例（Yao et al., 2013; Zhang and Sun, 2023）。为了降低成本并避免与食品资源竞争，人们开始研究利用废弃食用油、油脂、屠宰场废弃物、牛脂、猪油、鱼类加工废弃物以及家禽副产品来生产生物柴油（Chakraborty et al., 2014）。鸡的胃肠道中含有10–12%的不可食用脂肪，这是一种成本低廉且尚未得到充分利用的生物柴油生产原料。它约占鸡只活重的7–13%，鉴于全球家禽养殖的规模，有足够的量可供工业规模生物柴油生产使用（Krishnan, 2019）。家禽加工废弃物尤其具有潜力，因为它们持续产生且含有可回收的不可食用脂类。这些废弃油脂不仅能提供可再生燃料，还有助于废物处理。以往的研究中，已有学者通过均相碱性酯交换法利用提炼后的家禽脂肪生产生物柴油（Moreira, 2010），利用甲醇和碱性催化剂处理肉鸡屠宰废弃物（Faraji Mahyari, 2021），以及通过化学法、酶法和非均相催化法处理废弃鸡脂（Selvan, 2017）。鸡皮废弃物也被视为生物柴油生产的脂类来源（Abid et al., 2018）。
生物柴油通常是通过甘油三酯与短链醇（主要是甲醇）之间的催化酯交换反应制得的。在众多催化剂中，碱性催化剂（如氢氧化钠）因其反应速率高、成本低以及反应条件相对温和等优点，往往被优先选用（Amal, 2024）。然而，这类催化剂对含大量游离脂肪酸的原料较为敏感，容易形成皂类物质，进而降低生物柴油的产量。碱性催化酯交换反应的效果在很大程度上取决于各不相溶相之间的有效混合（Folaranmi, 2013; Talha and Sulaiman, 2016）。在这种情况下，传统的机械搅拌可能无法有效促进相间相互作用，还可能产生较强的剪切力，从而引发乳化现象，使后续的乳液分离变得更加复杂。
为克服这些缺陷，需要采用各种混合方法来促进物质传递，同时避免产生过大的剪切力。在本研究中，我们提出了一种借助气动喷溅技术的酯交换方法，这是一种简单高效的手段，能够增强高粘度生物柴油体系中的相间接触，这也是本研究的一个创新点。与Ganesh等人所描述的传统液相机械搅拌不同，该方法利用空气辅助的气液喷溅技术来增强界面接触并提升物质传递效率（Maddikeri et al., 2014）。压缩空气会生成许多微小的上升气泡，这些气泡能够促进界面接触，提高反应效率，同时减少乳化现象，而乳化是机械搅拌高粘度原料时常见的问题。
除了工艺优化之外，本研究还通过完整的工艺模型和全面的技术经济评估，分析了利用废弃原料生产生物柴油的经济可行性（Sangeetha et al., 2024）。该研究旨在分析物料和能源流动情况，并运用SuperPro Designer软件来评估生产成本、投资回报率和投资回收期等关键经济指标（Venkata Subhash, 2022）。
基于以上分析，本研究探讨了先对精炼鸡胃肠脂肪进行气动喷溅辅助的两步酯交换处理，然后再通过蒸馏的工艺流程。该工艺旨在改善物质传递并降低硫含量，同时通过工艺建模和技术经济评估来分析生产成本、规模化潜力及经济可行性。通过整合废弃物资源化利用、反应强化、产品纯化以及经济分析等方法，本研究解决了高粘度家禽副产品加工过程中的难题，为可持续的大规模生物柴油生产提供了支持。
