CN101343551A - 以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法 - Google Patents

Abstract

一种以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，其特征是：以乙酸甲酯为酰基受体，用固定化脂肪酶Novozym 435催化不同种类的植物油，在乙酸甲酯和植物油的摩尔比为(12～16)∶1，Novozym 435酶的加入量为植物油的30％，反应温度为40℃以及反应时间为10～14小时的条件下进行如上反应，而采用乙酸甲酯合成生物柴油，反应副产物为三乙酸甘油酯，它对脂肪酶的催化活性没有明显的负面影响，因此脂肪酶不需要任何处理就可以直接回用；催化精制大豆油制备生物柴油，甲酯得率为91％。而且根据我国的实际情况，选择更适合我国国情的棉籽油、菜籽油、茶油进行研究，甲酯得率均达到90％以上，其中催化精制棉籽油制备生物柴油的甲酯得率达到97％。

Description

以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法

技术领域

本发明涉及生物柴油，尤其是一种采用以乙酸甲酯代替甲醇作为酰基受体进行酶促酯交换反应制备生物柴油的方法。

背景技术

随着石油储量的不断减少，能源需求的不断增长，以及化石燃料引起的环境污染问题，开发新的、对环境无害的、非石油类的可再生能源是未来能源发展的主体思路。20世纪70年代出现石油危机以后，人们开始研究煤的气化和液化，然而复杂的技术和巨大的投资，制约了气化煤和液化煤的广泛使用。而核能由于安全原因，也没有得到应有规模的应用。生物质能、太阳能和其他可再生能源将替代石油和煤炭，逐渐成为世界能源的主角。生物柴油具有可再生、环保性、可替代现有石化柴油的特点，引起了世界许多国家的高度重视，成为最受欢迎的石化柴油替代品。生物柴油是以植物油脂(如棉籽、大豆、菜籽、小桐籽、光皮树、黄连木、芒属作物、工程藻等的油脂)和动物油脂以及废食用油为原料制成的脂肪酸酯类物质。生物柴油是生物质能的一种，其性质与石油柴油非常相似，是优质的石化柴油替代品。

油脂的酯交换反应研究最早可以追溯到1864年，当时Rchieder以蓖麻油为原料通过酯交换法制备甘油。此后，许多学者加入了对油脂的酯交换反应研究中，如对甘油三酸酯酯交换反应的主要反应条件参数的优化研究，油脂品种涉及鱼油、牛脂、大豆油、菜籽油、棉籽油、向日葵油、花生油和亚麻籽油等。1896年德国热机工程师Rudolph Diesel经过10多年反复试验，试制成功了压力点火内燃机——柴油机。此后柴油机得到了大力推广，几乎所有的载重车船及农用设备的动力发动机都采用了柴油机。虽然柴油机最初选用的是植物油作为驱动燃料，但由于植物油粘度是柴油的10-20倍，易结胶和积炭，引起柴油机喷油器孔堵塞、活塞环粘结卡死、润滑油变质等问题，致使柴油机可靠性严重恶化，并易导致发动机故障。由于当时石油工业的迅速发展，植物油很快被柴油所取代。随着柴油的迅速普及，诸多问题逐渐暴露出来，比如柴油机尾气中含有过量的有毒气体和颗粒，包括硫、挥发性有机化合物、氮的氧化物和煤烟等。数十年来，许多科学家和环境学家提出了回归最初以植物油为燃料的设想，充分利用可再生资源作燃料。从20世纪70代开始，美国、德国、法国、意大利等相继成立了专门的生物柴油研究机构，投入了大量的人力和物力。1983年美国科学家Graham Quick首次将酯交换法制备的亚麻油甲酯用于发动机，并提出了生物柴油的定义。到了20世纪90年代，随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被关注，在欧美一些发达国家，生物柴油已成为新能源研发的热点领域。许多国家政府纷纷制定生物柴油发展战略，采用非常优惠的税收政策，极大地推动了生物柴油产业在本国的迅速发展。

目前，生物柴油制备方法主要有直接混合法、微乳化法、高温裂解法和酯交换法。前两种方法属于物理方法，虽简单易行，能降低动植物油的黏度，但十六烷值不高，燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。高温裂解法过程简单，没有污染物产生，缺点是在高温下进行，需催化剂，裂解设备昂贵，反应程度难控制，且高温裂解法主要产品是生物汽油，生物柴油产量不高。工业上生产生物柴油主要方法是酯交换法。在酯交换反应中，油料主要成分三甘油酯与各种短链醇在催化剂作用下发生酯交换反应得到脂肪酸甲酯和甘油。可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，其中最常用的是甲醇，这是由于甲醇价格较低，碳链短，极性强，能够很快与脂肪酸甘油酯发生反应，且碱性催化剂易溶于甲醇。酯交换反应是可逆反应，过量的醇可使平衡向生成产物的方向移动，所以醇的实际用量远大于其化学计量比。反应所使用的催化剂可以是碱、酸或酶催化剂等，它可加快反应速率以提高产率。酯交换法包括酸催化、碱催化、生物酶催化和超临界酯交换法等。

近年来，人们开始关注酶催化法制备生物柴油技术，即用脂肪酶催化动植物油脂与低碳醇间的酯化反应，生成相应的脂肪酸酯。脂肪酶来源广泛，具有选择性、底物与功能团专一性，在非水相中能发生催化水解、酯合成、转酯化等多种反应，且反应条件温和，无需辅助因子，利用脂肪酶^[20-25]还能进一步合成其他一些高价值的产品，包括可生物降解的润滑剂以及用于燃料和润滑剂的添加剂，这些优点使脂肪酶成为生物柴油生产中一种适宜催化剂。用于合成生物柴油脂肪酶主要是酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、毛霉脂肪酶、猪胰脂肪酶等。酶法合成生物柴油的工艺包括间歇式酶催化酯交换和连续式酶催化酯交换。

在生物柴油的生产中直接使用脂肪酶催化，也存在着一些问题。脂肪酶在有机溶剂中易聚集，因而催化效率较低。目前，脂肪酶对短链醇的转化率较低，不如对长链醇的酯化或转酯化有效，而且短链醇对酶有一定的毒性，使酶的使用寿命缩短。脂肪酶的价格昂贵，生产成本较高，限制了其在工业规模生产生物柴油中的应用。为解决上述问题，可采用两种方法，一是采用脂肪酶固定化技术，以提高脂肪酶的稳定性并使其能重复利用；二是将整个能产生脂肪酶的细胞作为生物催化。

酶法生产生物柴油一般采用以甲醇为酰基受体的醇解法，但高浓度甲醇易使酶失活，且副产物甘油可聚集在固定化酶载体表面，对反应产生严重的副作用，反应中需通过分批添加甲醇及用有机溶剂溶解除去固定化酶表面的甘油等方法来提高甲酯产率和酶的操作稳定性。

发明内容

本发明提供一种以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，该采用方法采用对脂肪酶无不良副作用的乙酸甲酯代替甲醇进行酶促酯交换反应制备生物柴油，目的是使生物的柴油制备不仅工艺简单，转化率高，并能大大提高酶的操作稳定性，从而使生物柴油具有良好的工业应用前景。

所述以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法的特征是：以乙酸甲酯为酰基受体，用固定化脂肪酶Novozym 435催化不同种类的植物油，在乙酸甲酯和植物油的摩尔比为(12～16)∶1，Novozym 435酶的加入量为植物油的30％，反应温度为40℃以及反应时间为10～14小时的条件下进行如下反应：

甘油三酯              乙酸甲酯                      生物柴油      三乙酸甘油酯

当所述植物油为棉籽油时，最适酯交换条件为：以固定化脂肪酶Novozym 435为催化剂，Novozym 435酶的加入量为棉籽油的30％，乙酸甲酯和棉籽油的摩尔比为14∶1，反应温度为40℃，反应时间为14小时；

当所述植物油为菜籽油时，最适酯交换条件为：以固定化脂肪酶Novozym 435为催化剂，Novozym 435酶的加入量为精制菜籽油的30％，乙酸甲酯和精制菜籽油的摩尔比为16∶1，反应温度为40℃，反应时间为14小时；

当所述植物油为茶油时，最适酯交换条件为：以固定化脂肪酶Novozym 435为催化剂，Novozym 435酶的加入量为茶籽油的30％，乙酸甲酯和茶油的摩尔比为16∶1，反应温度为40℃，反应时间为12小时；

当所述植物油为大豆油时，最适酯交换条件为：以固定化脂肪酶Novozym 435为催化剂，Novozym 435酶的加入量为大豆油的30％，乙酸甲酯和大豆油的摩尔比为12∶1，反应温度为40℃，反应时间为10小时。

前述一批反应结束后，过滤分离脂肪酶和反应液，脂肪酶经乙酸甲酯冲洗或不经冲洗直接加入到新鲜反应底物中进行下一批次催化反应，反应条件与上一批次相同。

本发明提供的方法及工艺路线对于加工生物柴油所具有的意义是：

(1)传统酶法工艺中以甲醇为酰基受体，甲醇在油脂中的溶解性很差，局部的甲醇浓度过高时即导致脂肪酶的严重失活，甲醇必须分步加入；采用乙酸甲酯为酰基受体，反应底物(乙酸甲酯和油脂)可以完全混溶，乙酸甲酯对脂肪酶没有毒害作用，乙酸甲酯可以一次性加入。传统酶法工艺中以甲醇为酰基受体，醇解反应生成副产物为甘油，甘油容易吸附在固定化酶表面从而导致酶活性下降；而采用所述受体乙酸甲酯合成生物柴油，反应副产物为三乙酸甘油酯，它对脂肪酶的催化活性没有明显的负面影响，因此脂肪酶不需要任何处理就可以直接回用。

(2)在以乙酸甲酯为新的酰基受体，用固定化脂肪酶催化不同植物油制备生物柴油的过程中，均采用油脂对脂肪酶进行浸泡预处理。用油脂对脂肪酶浸泡预处理时，处理后的脂肪酶不需要从油脂中分离出来，而是直接以该部分油脂作为反应底物。采用油脂浸泡预处理脂肪酶时，反应底物与固定化酶预先充分接触，有效克服了底物与固定化酶间的扩散限制，从而酶促反应速率明显提高，脂肪酶在大豆油中预先浸泡一段时间后酶促醇解反应速率明显加快。

(3)在以乙酸甲酯为新的酰基受体，用固定化脂肪酶催化不同植物油(精制棉籽油、菜籽油、茶油、大豆油和粗制棉籽油、茶油、大豆油)制备生物柴油的过程中，均选用Novozym 435，Lipozyme TLIM与Lipozyme RMIM为备选的固定化脂肪酶。研究发现，在以上各种油的工艺优化中，选择Novozym 435为固定化脂肪酶时的甲酯得率远远高于选择另外两种固定化脂肪酶。说明Novozym 435为以乙酸甲酯为新的酰基受体制备生物柴油的新工艺中最适合的酶，而且所有反应的最适温度均为40℃，说明Novozym 435的最适温度应为40℃。

(4)在各种精制油和粗制油的工艺优化中发现，甲酯得率随着乙酸甲酯和植物油的摩尔比的增大而增大，但摩尔比增大到一定程度后，摩尔比的继续增大反而会使甲酯得率显著下降，这是因为过多的乙酸甲酯稀释了底物的浓度，导致单位时间内甲酯得率下降。

(5)若以甲醇和粗制植物油进行酯交换反应，则甲酯得率很低，但若以乙酸甲酯为酰基受体进行反应，则甲酯得率和以精制植物油，乙酸甲酯反应的条件下差别甚微。这或许是由于大量的乙酸甲酯稀释了粗制棉籽油中可使脂肪酶失活的微量成分，大幅降低了粗制植物油对脂肪酶活力的影响。

(7)以乙酸甲酯为新的酰基受体，催化精制大豆油制备生物柴油，甲酯得率为91％。而且根据我国的实际情况，选择更适合我国国情的棉籽油、菜籽油、茶油进行研究，甲酯得率均达到90％以上，其中催化精制棉籽油制备生物柴油的甲酯得率达到97％。

附图说明

图1-1不同固定化脂肪酶酶催化精制棉籽油酯交换合成生物柴油比较图；

图1-2乙酸甲酯和精制棉籽油的不同摩尔比对酯交换反应的影响比较图；

图1-3不同的反应温度对精制棉籽油酯交换反应的影响比较图；

图1-4不同的加酶量对精制棉籽油酯交换反应的影响比较图；

图1-5不同固定化脂肪酶催化精制菜籽油酯交换合成生物柴油比较图；

图1-6乙酸甲酯和精制菜籽油的不同摩尔比对酯交换反应的影响比较图；

图1-7不同的反应温度对精制菜籽油酯交换反应的影响比较图；

图1-8不同的加酶量对精制菜籽油酯交换反应的影响比较图；

图1-9不同固定化脂肪酶酶催化精制茶油酯交换合成生物柴油比较图；

图1-10乙酸甲酯和精制茶油的不同摩尔比对酯交换反应的影响比较图；

图1-11不同的反应温度对精制茶油酯交换反应的影响比较图；

图-12不同的加酶量对精制茶油酯交换反应的影响比较图；

图1-13不同固定化脂肪酶酶催化精制大豆油酯交换合成生物柴油比较图；

图1-14乙酸甲酯和精制大豆油的不同摩尔比对酯交换反应的影响比较图

图1-15不同的反应温度对精制大豆油酯交换反应的影响比较图；

图1-16不同的加酶量对精制大豆油酯交换反应的影响比较图；

图2乙酸甲酯循环工艺制备生物柴油流程图。

具体实施方式

精制棉籽油制备生物柴油不同时，固定化脂肪酶催化精制棉籽油酯交换反应的比较：

为了选出最适合催化精制棉籽油酯交换反应的固定化脂肪酶，我们选用Novozym435，Lipozyme TLIM与Lipozyme RMIM三种不同的固定化脂肪酶进行比较。在50ml具塞锥形瓶中加入精制棉籽油8.699g(0.01mol)，30％脂肪酶(质量分数)，乙酸甲酯与精制棉籽油的摩尔比为14∶1，200rpm，40℃，反应14小时条件下，如图1-1所示，Novozym435催化精致棉籽油生成的甲酯得率最高，为97％；LipozymeRMIM和Lipozyme TLIM催化生成得到的甲酯得率仅为72％和39％。这说明在上述三种脂肪酶中，Novozym435更适于作为制备生物柴油的催化剂。

乙酸甲酯和精制棉籽油的不同摩尔比对酯交换反应的影响

如图1-2所示，在8.699g精制棉籽油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，200rpm，40℃的反应体系下，反应14小时，比较了乙酸甲酯和精制棉籽油的不同摩尔比对酯交换反应的影响。当乙酸甲酯与精制棉籽油摩尔比为14∶1时甲酯得率最大，为97％。而且即使将脂肪酶长时间浸泡在乙酸甲酯溶液中，脂肪酶的催化活性也不下降，证明乙酸甲酯不会导致脂肪酶失活^[70-71，74]。但当乙酸甲酯与精制棉籽油摩尔比继续增加(超过16∶1)时，过多的乙酸甲酯稀释了底物的浓度，导致单位时间内(如18小时)甲酯得率下降。故此认为，乙酸甲酯和精制棉籽油的最适摩尔比为14∶1

不同的反应温度对精制棉籽油酯交换反应的影响

在8.699g精制棉籽油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，乙酸甲酯与精制棉籽油摩尔比14∶1，200rpm的条件下，反应14小时，探讨了不同温度对酯交换反应的影响。如图1-3所示。40℃和50℃时甲酯得率最高，均为97％。但考虑到长期操作时酶的稳定性^[75-77]和节能的角度，选择40℃为酯交换反应的最适温度。不同的酶量对精制棉籽油酯交换反应的影响在50ml具塞锥形瓶中加入精制棉籽油8.699g(0.01mol)，乙酸甲酯与精制棉籽油摩尔比14∶1，200rpm，40℃的条件下，反应14小时，探讨了不同加酶量对酯交换反应的影响，如图1-4所示。在加酶量小于30％时，甲酯得率随着酶的加入量的增加而升高^[72]，但当酶的加入量大30％时，酯交换反应的甲酯得率一直维持在97％的最大水平。为了节约成本，取30％的加酶量为最适加酶量。

精制菜籽油制备生物柴油不同的固定化脂肪酶催化精制菜籽油酯交换反应的比较：

为了选出最适合催化精制菜籽油酯交换反应的固定化脂肪酶，我们选用Novozym435，Lipozyme TLIM与Lipozyme RMIM三种不同的固定化脂肪酶进行比较。在50ml具塞锥形瓶中加入精制菜籽油9.646g(0.01mol)，30％脂肪酶(质量分数)，乙酸甲酯与精制菜籽油的摩尔比为16∶1，200rpm，40℃，反应14小时条件下，如图1-5所示，Novozym435催化精制菜籽油生成的甲酯得率最高，为93％；LipozymeRMIM和Lipozyme TLIM的甲酯得率仅为51％和29％。这说明在上述三种脂肪酶中，Novozym435更适于作为制备生物柴油的催化剂。

乙酸甲酯和精制菜籽油的不同摩尔比对酯交换反应的影响

如图1-6所示，在9.646g精制菜籽油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，200rpm，40℃的反应体系下，反应14小时，比较了乙酸甲酯和精制菜籽油的不同摩尔比对酯交换反应的影响。当乙酸甲酯与精制菜籽油摩尔比为16∶1时甲酯得率最大，为93％。而且即使将脂肪酶长时间浸泡在乙酸甲酯溶液中，脂肪酶的催化活性也不下降，证明乙酸甲酯不会导致脂肪酶失活。但当乙酸甲酯与精制菜籽油摩尔比继续增加(超过16∶1)时，过多的乙酸甲酯稀释了底物的浓度，导致单位时间内甲酯得率下降。故此认为，乙酸甲酯和精制菜籽油的最适摩尔比为16∶1。

不同的反应温度对精制菜籽油酯交换反应的影响

在9.646g精制菜籽油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，乙酸甲酯与精制菜籽油摩尔比16∶1，200rpm的条件下，反应14小时，探讨了不同温度对酯交换反应的影响，如图1-7所示。40℃和50℃时甲酯得率最高，均为93％。但考虑到长期操作时酶的稳定性和节能，选择40℃为酯交换反应的最适温度。

不同的酶量对精制菜籽油酯交换反应的影响

在9.646g精制菜籽油(0.01mol)，乙酸甲酯与精制菜籽油摩尔比16∶1，200rpm，40℃的条件下，反应14小时，探讨了不同加酶量对酯交换反应的影响，如图1-8所示。在加酶量小于30％时，甲酯得率随着酶的加入量的增加而升高，但当酶的加入量大于30％时，酯交换反应的甲酯得率一直维持在93％的最大水平。为了节约成本，取30％的加酶量为最适加酶量精制茶油制备生物柴油的不同的固定化脂肪酶催化精制茶油酯交换反应的比较：

为了选出最适合催化精制茶油酯交换反应的固定化脂肪酶，我们选用Novozym435，Lipozyme TLIM与Lipozyme RMIM三种不同的固定化脂肪酶进行比较。在50ml具塞锥形瓶中加入精制茶油8.744g(0.01mol)，30％脂肪酶(质量分数)，乙酸甲酯与精制茶油的摩尔比为16∶1，200rpm，40℃，反应12小时条件下，如图1-9所示。Novozym435催化精制茶油生成的甲酯得率最高，为92％；Lipozyme RMIM和Lipozyme TLIM的甲酯得率仅为55％和30％。这说明在上述三种脂肪酶中，Novozym435更适于作为制备生物柴油的催化剂。

乙酸甲酯和精制茶油的不同摩尔比对酯交换反应的影响

如图1-10所示，比较了8.744g精制茶油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，200rpm，40℃的反应体系下，反应12小时，乙酸甲酯和精制茶油的不同摩尔比对

酯交换反应的影响。当乙酸甲酯与精制茶油摩尔比为16∶1时甲酯得率最大，为92％。而且即使将脂肪酶长时间浸泡在乙酸甲酯溶液中，脂肪酶的催化活性也不下降，证明乙酸甲酯不会导致脂肪酶失活。但当乙酸甲酯与精制茶油摩尔比继续增加(超过16∶1)时，过多的乙酸甲酯稀释了底物的浓度，导致单位时间内甲酯得率下降。故此认为，乙酸甲酯和精制茶油的最适摩尔比为16∶1。

不同的反应温度对精制茶油酯交换反应的影响

在8.744g精制茶油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，200rpm，反应时间12小时的条件下探讨了不同温度对酯交换反应的影响。结果见图1-11。从图3-11可以看出，40℃和50℃时甲酯得率最高，同为92％。但考虑到长期操作下酶的稳定性及节约成本的角度，最终选择40℃为酯交换反应的最适温度。

不同的酶量对精制茶油酯交换反应的影响

在50ml具塞锥形瓶中加入精制茶油8.744g(0.01mol)，乙酸甲酯与精制茶油摩尔比16∶1，200rpm，40℃的条件下，反应12小时，探讨了不同加酶量对酯交换反应的影响。如图1-12所示。在加酶量小于30％时，甲酯得率随着酶的加入量的增加而升高，但当酶的加入量大于30％时，酯交换反应的甲酯得率一直维持在92％的最大水平。为了节约成本，取30％的加酶量为最适加酶量。

精制大豆油制备生物柴油不同的固定化脂肪酶催化精制大豆油酯交换反应的比较：

以乙酸甲酯为酰基受体，脂肪酶Novozym435、Lipozyme RMIM和LipozymeTLIM催化精制大豆油转化为生物柴油的结果如图1-13所示。在反应体系8.790g精制大豆油(0.01mol)，30％脂肪酶(质量分数)，乙酸甲酯与精制大豆油的摩尔比为12∶1，200rpm，40℃，反应10小时条件下，Novozym435催化精制大豆油生成生物柴油的甲酯得率最高为91％；Lipozyme RMIM和Lipozyme TLIM的甲酯得率仅为60％和38％。这说明在上述三种脂肪酶中，Novozym435更适于作为制备生物柴油的催化剂。

乙酸甲酯和精制大豆油的不同摩尔比对酯交换反应的影响

如图1-14所示，在8.790g精制大豆油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，200rpm，40℃的反应体系下，反应10小时，比较了乙酸甲酯和精制大豆油的不同摩尔比对酯交换反应的影响。当乙酸甲酯与精制大豆油摩尔比为12∶1时甲酯得率最大为91％。而且即使将脂肪酶长时间浸泡在乙酸甲酯溶液中，脂肪酶的催化活性也不下降，证明乙酸甲酯不会导致脂肪酶失活。但当乙酸甲酯与精制大豆油摩尔比继续增加(超过12∶1)时，过多的乙酸甲酯稀释了底物的浓度，导致单位时间内甲酯得率下降。故此认为，乙酸甲酯和精制大豆油的最适摩尔比为12∶1。

不同的反应温度对精制大豆油酯交换反应的影响

在8.790g精制大豆油(0.01mol)，30％Novozym435(质量分数)，乙酸甲酯和精制大豆油摩尔比为12∶1，200rpm，反应时间10小时的条件下探讨了不同温度对酯交换反应的影响。结果见图1-15。从图1-15可以看出，40℃和50℃时甲酯得率最高，同为91％。但考虑到长期操作下酶的稳定性及节约成本的角度，最终选择40℃为酯交换反应的最适温度。

不同的酶量对精制大豆油酯交换反应的影响

在8.790g精制大豆油(0.01mol)，乙酸甲酯与精制大豆油摩尔比12∶1，200rpm，40℃的条件下，反应10小时，探讨了不同加酶量对酯交换反应的影响，如图1-16所示。在加酶量小于30％时，甲酯得率随着酶的加入量的增加而升高，但当酶的加入量大于30％时，酯交换反应的甲酯得率一直维持在91％的最大水平。为了节约成本，取30％的加酶量为最适加酶量。

对于生物柴油的大批量生产来说，脂肪酶的重复利用是非常重要的^[83-86]。通常以短链醇(如甲醇)作为酯交换反应的酰基受体，不但甲醇对酶有失活作用，而且反应副产物甘油会对酶活产生负面影响，从而导致脂肪酶难以多批次重复使用^[69]，使生产成本很高。当以乙酸甲酯为酰基受体时，在脂肪酶催化棉籽油酯交换合成生物柴油的过程中，反应体系中反应底物乙酸甲酯对脂肪酶没有毒害作用，而且反应副产物三乙酸甘油酯对酶反应活性也无任何负面影响，脂肪酶不需经任何处理就可以直接投入下一批次的使用。可见在反应40个批次后，酶活仍然保持很好，没有出现明显的下降趋势。

本发明得出不同植物油脂的(棉籽油、菜籽油、茶油、大豆油)的优化条件，并比较了棉籽油、茶油、大豆油的粗油和精油在固定化脂肪酶催化下的酯交换反应。以乙酸甲酯为酰基受体，反应副产物为三乙酸甘油酯，它是一种具有较高附加值的化工产品，在许多行业有广泛应用。如在化学纤维工业中普遍用它做丝束膨化剂和定型剂；在卷烟工业中用作香烟过滤嘴的胶粘增塑剂；还可用作食品添加剂，香料固定剂等。另一方面，考虑到乙酸甲酯相对较高的成本(相对于甲醇)，副产物三乙酸甘油酯可以进一步转化生成乙酸甲酯，从而实现反应物乙酸甲酯的循环使用整个工艺反应起始物仍然为油脂原料和甲醇，生成的产物为生物柴油和甘油如图2示。

Claims (6)

1.一种以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，其特征是：以乙酸甲酯为酰基受体，用固定化脂肪酶Novozym 435催化不同种类的植物油，在乙酸甲酯和植物油的摩尔比为(12～16)∶1，Novozym 435酶的加入量为植物油的30％，反应温度为40℃以及反应时间为10～14小时的条件下进行如下反应：

甘油三酯        乙酸甲酯            生物柴油        三乙酸甘油酯

2.根据权利要求1所述的以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，其特征是：所述植物油为棉籽油时，酯交换条件为：乙酸甲酯和棉籽油的摩尔比为14∶1，反应时间为14小时。

3.根据权利要求1所述的以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，其特征是：所述植物油为菜籽油时，酯交换条件为：乙酸甲酯和精制菜籽油的摩尔比为16∶1，反应时间为14小时。

4.根据权利要求1所述的以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，其特征是：所述植物油为茶油时，酯交换条件为：乙酸甲酯和茶油的摩尔比为16∶1，反应时间为12小时。

5.根据权利要求1所述的以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，其特征是：所述植物油为大豆油时，酯交换条件为：乙酸甲酯和大豆油的摩尔比为12∶1，，反应时间为10小时。

6.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的以乙酸甲酯为酰基受体的生物柴油制备方法，其特征是：一批反应物反应结束后，过滤分离脂肪酶和反应液，脂肪酶经乙酸甲酯冲洗或不经冲洗直接加入到新鲜反应底物中进行下一批次催化反应，反应条件与上一批次相同。

Images