CN103131735B - 一种提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法,在酶催化短链醇和油脂反应制备生物柴油的过程中,引入在线脱水步骤,使酶反应器内易挥发气体进入低温吸收罐内,脱水后的气体回流至酶反应器中,形成的气路循环可以不断带出酶反应器内的水分,从而可以有效促进反应的进行,提高反应转化率并显著降低生物柴油产品的酸价。这种短链醇吸水工艺大大简化了操作步骤,具有很好的经济效益和环境效益。

Description

一种提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
技术领域
本发明生物化工领域,具体地说,涉及一种提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法。
背景技术
油脂工业的新前景-生物柴油,是由生物油脂原料通过转酯或酯化反应生成的长链脂肪酸酯类物质,它是一种新型的无污染可再生能源。生物柴油在闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、芳烃含量、燃烧耗氧量方面均优于石化柴油,而其它指标与石化柴油相当。燃烧尾气中悬浮颗粒、CO、硫化物以及碳氢化合物都大幅度降低,具备环境友好性。生物柴油的研究和应用已经受到了广泛的关注。
目前生产生物柴油主要采用化学法,即用动植物油脂和一些低碳醇(甲醇或乙醇)在碱或者酸性催化剂作用下进行酯交换反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。化学法制备生物柴油存在如下不可避免的缺点:①对原料油脂中的游离脂肪酸和水的含量有严格要求;②碱法易生成的皂化物增大了反应体系的粘度和甘油分离的困难,酸法反应温度较高,且设备易被腐蚀;③化学法甲醇用量大大超过反应摩尔比,过量甲醇的回收增大过程能耗;④生产过程中产生大量含废酸或废碱的废液,环境污染严重。
利用生物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、运行能耗低、无污染物排放以及具有广泛的油脂原料适用性等优点,符合绿色化学的发展方向,因而日益受到人们的重视。然而,在脂肪酶催化油脂制备生物柴油的过程中,当油脂原料含水量大于0.5%或是游离脂肪酸含量大于3%,这些原料油中含有的水和游离脂肪酸与酰基受体甲醇或乙醇反应产生的水会影响酯化反应的进行,导致产品的最终酸价高于5mgKOH/g油。然而,目前美国、欧盟及中国生物柴油标准中都要求生物柴油产品的酸价低于0.5mgKOH/g油。为了使生物柴油产品满足我国及国际生物柴油品质中对酸价的要求,后续还需要繁琐的碱中和处理过程。这种后续利用碱中和降低酸价的工艺既影响产品收率和品质,又会带来环境污染等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高酶促油脂制备生物柴油产率以及改进产品品质(降低生物柴油终产品的酸价)的方法。
为了实现本发明目的,本发明的一种提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法,在酶催化短链醇和油脂反应制备生物柴油的过程中,引入在线脱水步骤,使酶反应器内易挥发气体进入低温吸收罐内,脱水后的气体回流至酶反应器中,形成的气路循环可以不断带出酶反应器内的水分,从而提高反应转化率。
前述方法中,酶反应器内的反应温度为40℃~45℃。
前述方法中,所述低温吸收罐为0℃~25℃的短链醇吸收罐。
前述方法中,所述酶反应器为一级酶反应器或多级酶反应器。
前述方法中,所述酶催化短链醇和油脂反应制备生物柴油中使用的酶是来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热真菌(Thermomyces lanuginosus)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)或米根霉(Rhizopus.Oryzae)等的脂肪酶。
前述方法中,所述短链醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇等中的一种或多种。
前述方法中,所述油脂为生物油脂。所述生物油脂为植物油脂、动物油脂或微生物油脂中的一种或多种。所述植物油脂为棕榈油、大豆油、菜籽油、麻风树油、小桐子油、玉米油、蓖麻油、花生油、棉籽油、米糠油或文冠果油等中的一种或多种;所述动物油脂为鱼油、牛油、猪油或羊油等中的一种或多种;所述微生物油脂为酵母油脂或微藻类油脂等。
前述方法中,所述油脂为废食用油或油脂精练下脚料。所述废食用油为潲水油或地沟油等。所述油脂精炼下脚料为酸化油等。
本发明首次在酶促油脂制备生物柴油的过程中引入在线脱水技术,将油脂原料中的水或酯化反应产生的水在线除去,从而提高反应的转化率及产品的品质。在线脱水过程可以在一步酶反应制备生物柴油过程中进行(图1),也可以在多步反应中的部分酶反应过程中进行(图2)。具体地:在反应过程中,将酶反应器内易挥发气体从反应器顶部抽出通入装有短链醇的低温吸收罐,易挥发气体会带出反应器内的水分,带出的水分被低温短链醇吸收。然后,脱水后的气体再经气泵经酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成一个气路循环,从而可以使得反应体系中的水分不断被带出和吸收。这种在线脱水工艺主要是利用短链醇在低温下(0℃~20℃)的良好吸水特性来实现的。经过在线脱水后最终反应体系的水含量可以控制在500ppm以下,生物柴油产品酸价低于0.5mg KOH/g油。这种利用短链醇在线脱水的工艺大大简化了操作过程,具有很好的经济效益和环境效益。
本发明的优点在于:
在酶促油脂酯交换反应制备生物柴油的过程中,将一级酶反应器或多级酶反应器中的部分酶反应器与装有短链醇的低温吸收罐相连,使酶反应器内易挥发气体从反应器顶部抽出通入前述低温吸收罐,脱水后的气体再经气泵经酶反应器底部回到酶反应器中,这样形成的气路循环可使酶反应体系中的水分不断被带出和吸收,从而达到提高反应转化率和降低产品酸价的目的。装有短链醇的吸收罐温度控制在0℃~25℃,酶促反应3~12小时后,油脂原料转化生成生物柴油的转化率超过98%,生物柴油最终产品的酸价低于0.5mg KOH/g油。
附图说明
图1为本发明在线脱水的单级酶转化可再生油脂制备生物柴油示意图。
图2为本发明在线脱水的多级酶转化可再生油脂制备生物柴油示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所用原料均为市售商品。
实施例1提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将300g棕榈油和醇油摩尔比为1:1的甲醇置于酶反应器中,体系含水0.3%,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应温度控制在45℃,短链醇吸收罐装入含水量为400ppm的甲醇150g,吸收罐温度控制在25℃。在反应过程中,进行如图1所示的在线脱水:将酶反应器内易挥发甲醇气体从反应器顶端泵出后通入装有甲醇的低温吸收罐,被甲醇气体带出的水被低温吸收罐吸收后,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵泵出从酶反应器底部回到酶反应器中,这样形成的气路循环可以不断带出酶反应器内的水分。在气量为400L/H的条件下反应12小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量为500ppm,酸价低于0.5mg KOH/g油。
实施例2提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将300g小桐子油和醇油摩尔比为1:2的乙醇置于酶反应器中,体系含水0.8%,加入基于单位油脂质量100个标准酶活的来源于米曲霉(Aspergillus oryzae)的固定化脂肪酶及基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应温度控制在45℃,短链醇吸收罐装入含水量为400ppm的乙醇150g,温度控制在20℃。在反应过程中,进行如图1所示的在线脱水:酶反应器顶部的乙醇气体从反应器顶端泵出后进入低温罐,气体中带出水会被低温吸收罐吸收,脱水后的干燥乙醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环可以不断带出酶反应器内的水分。在通气量为400L/H的条件下反应12小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量在达到500ppm,酸价低于0.5mgKOH/g油。
实施例3提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将300g棉籽油和醇油摩尔比为1:1的甲醇置于酶反应器中,体系含水1%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)的固定化脂肪酶及基于单位油脂质量100个标准酶活的来源于米根霉(Rhizopus.Oryzae)的固定化脂肪酶,反应温度控制在40℃,短链醇吸收罐装入含水量为400ppm的甲醇400g,温度控制在15℃。在反应过程中,进行如图1所示在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中带出的水会被低温吸收罐吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环可以不断去除酶反应体系中的水,促进反应的进行。在通气量为300L/H的条件下反应10小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量在达到560ppm,酸价低于0.5mg KOH/g油。
实施例4提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将300g小桐子油和醇油摩尔比为1:0.5的乙醇置于酶反应器中,体系含水0.3%,加入基于单位油脂质量100个标准酶活的来源于米曲霉(Aspergillus oryzae)的固定化脂肪酶及基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应温度控制在45℃,短链醇吸收罐装入乙醇150g,温度控制在20℃。在反应过程中,进行如图1所示:酶反应器顶部的乙醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温乙醇吸收,脱水后的干燥乙醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中。这样形成的气路循环可以不断去除反应液中的水,从而有效促进脂肪酸与乙醇的酯化反应进行。在通气量为400L/H的条件下反应12小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量在达到560ppm,酸价低于0.5mg KOH/g油。
实施例5提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和大豆油脂置于酶反应器中,体系含水3%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温40℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应7小时后,进行静置分离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油335g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为0.04%的甲醇400g,甲醇温度控制在5℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中并与反应液充分接触,样形成的气路循环会不断去除反应液中的水,促进脂肪酸与甲醇的酯化反应进行。在通气量为400L/H的条件下反应3小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到123ppm,酸价达到0.24mg KOH/g油。
实施例6提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和微藻油脂置于酶反应器中,体系含水3%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应7小时后,进行离心分离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油335g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为0.55%的甲醇395g,甲醇温度控制在11℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后,进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水,从而促进脂肪酸与甲醇的酯化反应进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到160ppm,酸价达到0.26mg KOH/g油。
实施例7提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为5:1的甲醇和酵母油脂置于酶反应器中,体系含水5%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应8小后,离心分离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油335g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,控温23℃,短链醇吸收罐装入含水量为5.8%的甲醇336g,甲醇温度控制在5℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水,促进脂肪酸与甲醇的酯化反应进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到186ppm,酸价达到0.46mg KOH/g油。
实施例8提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的丙醇和鱼油置于酶反应器中,体系含水10%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,丙醇在6个小时内匀速加入。反应14小时后,进行离心分离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温30℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的丙醇400g,丙醇温度控制在11℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的丙醇气体从反应器顶端泵出后,进入低温吸收罐,气体中的水会被低温丙醇吸收,脱水后的干燥丙醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环将不断带出反应体系中的水分,从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到188ppm,酸价达到0.32mg KOH/g油。
实施例9提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的丁醇和牛油置于酶反应器中,体系含水10%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,丁醇在6个小时内匀速加入。反应15小时后,进行离心分离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温30℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的丁醇400g,丁醇温度控制在11℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的丁醇气体从反应器顶端泵出后,进入低温吸收罐,气体中的水会被低温丁醇吸收,脱水后的干燥丁醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到196ppm,酸价达到0.30mg KOH/g油。
实施例10提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和酸化油置于酶反应器中,体系含水10%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温35℃,甲醇在6个小时内匀速加入。反应8小时后,进行静置出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为4.1%的甲醇400g,甲醇温度控制在5℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后,进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到120ppm,酸价达到0.30mg KOH/g油。
实施例11提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和玉米油置于酶反应器中,体系含水10%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心分离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为4.55%的甲醇400g,甲醇温度控制在5℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后,进入低吸收水罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到146ppm,酸价达到0.33mg KOH/g油。
实施例12提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和油酸置于酶反应器中,体系含水7.5%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的甲醇400g,甲醇温度控制在5℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到156ppm,酸价达到0.30mg KOH/g油。
实施例13提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和花生油置于酶反应器中,体系含水5%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的甲醇400g,甲醇温度控制在15℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸水罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水,促进脂肪酸与甲醇的酯化反应进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到213ppm,酸价达到0.28mg KOH/g油。
实施例14提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和文冠果油置于酶反应器中,体系含水5%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的甲醇400g,甲醇温度控制在15℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后,进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水从而促进反应的进行。在通气量为500L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到231ppm,酸价达到0.27mg KOH/g油。
实施例15提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和米糠油置于酶反应器中,体系含水5%,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在4个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的甲醇400g,甲醇温度控制在15℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中形成一个气路循环,这样形成的气路循环会不断去除反应液中的水从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到193ppm,酸价达到0.26mg KOH/g油。
实施例16提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和蓖麻油置于酶反应器中,体系含水5%,加入基于单位油脂质量300个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在5个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的甲醇400g,甲醇温度控制在11℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中形成气路循环,不断去除反应液中的水,从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应4小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到163ppm,酸价达到0.42mgKOH/g油。
实施例17提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和麻风树油置于酶反应器中,体系含水10%,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在6个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的甲醇400g,甲醇温度控制在11℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中形成气路循环,不断去除反应液中的水,从而促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应2.5小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到230ppm,酸价达到0.22mgKOH/g油。
实施例18提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和地勾油置于酶反应器中,体系含水10%,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在6个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸收罐装入含水量为500ppm的甲醇400g,甲醇温度控制在5℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中形成气路循环,不断去除反应液中的水,促进反应的进行。在通气量为400L/H的条件下反应3小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到170ppm,酸价达到0.33mgKOH/g油。
实施例19提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法
将摩尔比为4.5:1的甲醇和棉籽油置于酶反应器中,体系含水3%,加入基于单位油脂质量200个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的液体脂肪酶,控温45℃,甲醇在6个小时内匀速加入。反应8小时后,进行离心分离出甘油和粗生物柴油相。粗生物柴油340g进入酶反应器进行反应,加入基于单位油脂质量400个标准酶活的来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)的固定化脂肪酶,反应控温25℃,短链醇吸水塔装入含水量为500ppm的甲醇400g和40g金属丝网填料,甲醇温度控制在11℃。在该反应过程中,进行如图2所示的在线脱水:酶反应器顶部的甲醇气体从反应器顶端泵出后进入低温吸收罐,气体中的水会被低温甲醇吸收,脱水后的干燥甲醇气体再经气泵从酶反应器底部打入酶反应器中,这样形成的气路循环不断去除反应液中的水。在通气量为400L/H的条件下反应2.5小时,反应转化率高于98%,酶反应器内反应液水含量达到150ppm,酸价达到0.21mg KOH/g油。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种提高酶促油脂制备生物柴油产率的方法,其特征在于,在酶催化短链醇和油脂反应制备生物柴油的过程中,引入在线脱水步骤,使酶反应器内易挥发气体进入低温吸收罐内,脱水后的气体回流至酶反应器中,形成的气路循环可以不断带出酶反应器内的水分,从而提高反应转化率;
酶反应器内的反应温度为40℃~45℃;
所述低温吸收罐为0℃~25℃的短链醇吸收罐;
所述短链醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酶反应器为一级酶反应器或多级酶反应器。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酶催化短链醇和油脂反应制备生物柴油中使用的酶是来源于南极假丝酵母(Candida antarctica)、嗜热真菌(Thermomyces lanuginosus)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)或米根霉(Rhizopus.Oryzae)的脂肪酶。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述油脂为生物油脂。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述生物油脂为植物油脂、动物油脂或微生物油脂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述植物油脂为棕榈油、大豆油、菜籽油、麻风树油、小桐子油、玉米油、蓖麻油、花生油、棉籽油、米糠油或文冠果油中的一种或多种;所述动物油脂为鱼油、牛油、猪油或羊油中的一种或多种;所述微生物油脂为酵母油脂或微藻类油脂。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述油脂为废食用油或油脂精练下脚料。
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