CN104531788A - 一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法 - Google Patents

一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104531788A
CN104531788A CN201410809258.6A CN201410809258A CN104531788A CN 104531788 A CN104531788 A CN 104531788A CN 201410809258 A CN201410809258 A CN 201410809258A CN 104531788 A CN104531788 A CN 104531788A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lipase
algae
micro
ionic liquid
biofuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410809258.6A
Other languages
English (en)
Inventor
袁振宏
苗长林
吕鹏梅
罗文�
王忠铭
李惠文
杨玲梅
庄新姝
李志兵
刘姝娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Original Assignee
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS filed Critical Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority to CN201410809258.6A priority Critical patent/CN104531788A/zh
Publication of CN104531788A publication Critical patent/CN104531788A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C12P7/6436—Fatty acid esters
    • C12P7/649—Biodiesel, i.e. fatty acid alkyl esters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，该方法包括以下步骤：a、将干燥的微藻除杂、粉碎、研磨后过200～300目筛，取筛下物，加入离子液体，然后依次加入甲醇、脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上进行油脂提取及酯化反应；b、反应完全后的物料，冷却至室温，经过滤后，滤液静止分层；上层溶液进行减压蒸馏得粗生物柴油。本申请采用的离子液体既作为微藻油脂的提取溶剂又作为微藻油脂脂肪酶催化酯化反应体系的反应介质，有利于同时实现微藻油脂的提取与微藻油脂的酯化或转酯化工艺制备生物柴油。

Description

一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法
技术领域：
本发明涉及生物化工领域，具体涉及一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法。
背景技术：
随着石油资源的日益紧缺和化石能源燃烧造成的生态环境日益恶化，生物柴油作为一种环境友好型的可再生能源而得到广泛关注。
目前，欧盟、美国、日本等国主要以菜籽油、大豆油为原料制备生物柴油。由于我国人口多，耕地相对稀缺，如果我国也以大豆油为主要原料来生产生物柴油，将会导致生物柴油“与人争粮”和“与粮争地”的现象。因此，积极寻找新的生物质原料，以缓解目前的粮食和能源危机已成为世界各国高度关注的问题。在众多的可提取生物柴油的原料中，微藻脱颖而出。与陆生油料作物相比，微藻具有生长速度快、环境适应能力，強光合效率高、油脂含量高，不与粮食作物竞争土地等特点。同时，微藻还能用于污水处理以及碳捕获，因此以藻类生物燃料生产生物柴油，更利于保护环境和公共健康，更有长远的发展前景。
以微藻为原料制备生物柴油，已取得了一定进展。分析传统工艺可以发现，生物柴油的制备主要分离两个步骤(油脂获取部分和酯交换反应部分)：首先通过萃取或者压榨的手段提取微藻油脂，然后将分离提取到的微藻油脂再和一些低碳醇(甲醇或乙醇)在催化剂作用下进行酯化或转酯反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。
但传统工艺利用微藻制备生物柴油也存在亟待解决的问题：
首先，微藻油脂提取目前主要采用“溶剂萃取”和“机械压榨”的方法。由于大部分含油微藻细胞壁较厚，常规有机溶剂萃取时，细胞内的油脂难以渗出细胞壁，溶剂萃取油脂耗时长，而且需要耗用大量有机萃取剂，加大了分离的难度，且萃取效率低；另外用有机溶剂萃取后的微藻，需蒸馏出有机溶剂才能得到油脂。“机械压榨”同样存在提取率偏低，能耗高的问题。
其次，传统工艺采用化学法制备生物柴油存在着醇消耗量大，产物难回收，环境污染大等缺点。利用脂肪酶的酶法制备生物柴油具有反应条件温和，特异性强，产品易分离、对环境无污染等优势，但利用生物酶法制备生物柴油的生产工艺中，往往要在有机溶剂反应介质中进行，强极性的有机溶剂会夺取酶表面微环境中的必需水，严重影响酶反应活性，降低酶的使用寿命。
针对上述待解决的技术问题，如若能将油脂萃取与酯交换反应两部分耦合成一个单元，并找到能够有效提高微藻油脂提取率和转化效率的新型生物酶催化反应体系，提高酯化合成量，对微藻生物柴油工业化制备，具有一定意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，该方法包括以下步骤：
a、将干燥的微藻除杂、粉碎、研磨后过200～300目筛，取筛下物，加入离子液体，混匀，然后依次加入甲醇、脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上进行油脂提取及酯化反应；所述离子液体选自双氰胺类离子液体[BMIm][dca]、[MOMMIm][dca]、[MOEMIm][dca]、[EOEMIm][dca]、[BMIm][dca]中的任一种；所述的脂肪酶选自固定化南极假丝酵母脂肪酶(Novozym435)；所述微藻筛下物与离子液体的质量比为1：10～1：50；所述醇与微藻中油脂的摩尔比为6：1～12：1；所述脂肪酶与微藻油脂质量比为1∶10～2.5：10；
b、反应完全后的物料，冷却至室温，经过滤去除微藻残渣后，滤液静止分层；上层溶液进行减压蒸馏得粗生物柴油。
步骤a中优选的反应条件为：所述恒温水浴摇床的旋转速度为160-180r/min，温度为60～65℃，反应的时间为12-48小时。
恒温水浴摇床的旋转速度不能过大，防止把固定化的脂肪给打碎了，不利于脂肪酶的回收。
所述的微藻选自小球藻或栅藻。
步骤b中所述微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用。
步骤b中所述下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油回收离子液体，所述离子液体可循环使用。
本发明的有益效果如下：
1、本专利申请最大的特点是整个反应是“一步完成”，也就是说，本申请直接以微藻粉为原料，制备生物柴油，微藻油脂的提取和微藻油脂转化是同时进行的，不需要先提取微藻油脂，然后再将微藻油脂转化为生物柴油，本方法将微藻油脂的提取与微藻油脂的酯化或转酯化工艺合二为一，避免了微藻油脂的提取精炼，工艺步骤大大简化。
2.本专利申请的离子液体是集清洁性与安全性于一体的油脂提取溶剂和脂肪酶催化剂保护剂，以本发明的离子液体代替传统的有机溶剂作为反应体系，利用离子液体对微藻细胞壁具有很好的溶解性能，提高了油脂的释放，同时避免了传统方法中有机溶剂对脂肪酶催化剂的毒害作用，提高了脂肪酶的热稳定性及其对底物的立体选择性、延长了脂肪酶催化剂的重复使用性。
总之，本申请采用的离子液体既作为微藻油脂的提取溶剂又作为微藻油脂转酯化或酯化反应体系的反应介质，有利于同时实现微藻油脂的提取与微藻油脂的酯化或转酯化工艺制备生物柴油。本方法将油脂的提取与油脂的酯化或转酯化工艺合二为一，设计巧妙，操作简单方便，避免了微藻油脂的提取精炼，简化了工艺步骤和设备，缩短了反应操作时间，能快速制备生物柴油，从而大大提高生产效率，降低生产成本，为微藻工业化生产生物柴油提供了一个新方法。
附图说明：
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
将干燥的小球藻除杂，粉碎、研磨后过200～300目筛；取1克筛下物，加入10克[BMIm][dca]离子液体，在三角瓶中混匀，然后依次加入甲醇(甲醇与微藻中油脂的摩尔比为6：1)、0.1克脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上(摇床旋转速度为160r/min)60℃进行油脂提取及酯化反应，反应的时间为16小时；反应结束后，冷却至室温，将反应物过滤去除微藻残渣(微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用)，滤液转入到分液漏斗中，室温静置50min后，得分层的两相溶液，取上层溶液进行减压蒸馏，收集全部馏分，即得生物柴油，生物柴油得率达到85％以上，下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油回收离子液体，所述离子液体可循环使用。
实施例2
将干燥的小球藻除杂，粉碎、研磨后过200～300目筛；取1克筛下物，加入15克[MOMMIm][dca]离子液体，在三角瓶中混合均匀，然后依次加入甲醇(甲醇与微藻中油脂的摩尔比为12：1)、0.1克脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上(摇床旋转速度为160r/min)65℃条件下，开始水浴反应，反应的时间为20小时，反应结束后，冷却至室温，将反应物过滤去除微藻残渣(微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用)，滤液转入到分液漏斗中，室温静置50min后，得分层的两相溶液，取上层溶液进行减压蒸馏，收集全部馏分，即得生物柴油，生物柴油得率达到89％以上，下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油回收离子液体，所述离子液体可循环使用。
实施例3
将干燥的小球藻除杂，粉碎、研磨后过200～300目筛；取1克筛下物，加入20克[MOMMIm][dca]离子液体在三角瓶中混合均匀，然后依次加入甲醇(甲醇与微藻中油脂的摩尔比为12：1)、0.15克脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上(摇床旋转速度为170r/min)65℃条件下，开始水浴反应，反应的时间为24小时，反应结束后，冷却至室温，将反应物过滤去除微藻残渣(微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用)，滤液转入到分液漏斗中，室温静置50min后，得分层的两相溶液，取上层溶液进行减压蒸馏，收集全部馏分，即得生物柴油，生物柴油得率达到90％以上，下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油回收离子液体，所述离子液体可循环使用。
实施例4
将干燥的栅藻除杂，粉碎、研磨后过200～300目筛；取1克筛下物，加入30克[MOEMIm][dca]离子液体在三角瓶中混合均匀，然后依次加入甲醇(甲醇与微藻中油脂的摩尔比为12：1)、0.15克脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上(摇床旋转速度为180r/min)60℃条件下，开始水浴反应，反应的时间为40小时，反应结束后，冷却至室温，将反应物过滤去除微藻残渣(微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用)，滤液转入到分液漏斗中，室温静置50min后，得分层的两相溶液，取上层溶液进行减压蒸馏，收集全部馏分，即得生物柴油，生物柴油得率达到91％以上，下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油回收离子液体，所述离子液体可循环使用。
实施例5
将干燥的栅藻除杂，粉碎、研磨后过200～300目筛；取1克筛下物，加入40克[EOEMIm][dca]离子液体在三角瓶中混合均匀，然后依次加入甲醇(甲醇与微藻中油脂的摩尔比为12：1)、0.2克脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上(摇床旋转速度为180r/min)温度为65℃条件下，开始水浴反应，反应的时间为48小时，反应结束后，冷却至室温，将反应物过滤去除微藻残渣(微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用)，滤液转入到分液漏斗中，室温静置50min后，得分层的两相溶液，取上层溶液进行减压蒸馏，收集全部馏分，即得生物柴油，生物柴油得率达到93％以上，下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油回收离子液体，所述离子液体可循环使用。

Claims (5)

1.一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、将干燥的微藻除杂、粉碎、研磨后过200～300目筛，取筛下物，加入离子液体，混匀，然后依次加入甲醇、脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上进行油脂提取及酯化反应；所述离子液体选自双氰胺类离子液体[BMIm][dca]、[MOMMIm][dca]、[MOEMIm][dca]、[EOEMIm][dca]、[BMIm][dca]中的任一种；所述的脂肪酶选自固定化南极假丝酵母脂肪酶(Novozym435)；所述微藻筛下物与离子液体的质量比为1：10～1：50；所述醇与微藻中油脂的摩尔比为6：1～12：1；所述脂肪酶与微藻油脂质量比为1∶10～2.5：10；
b、反应完全后的物料，冷却至室温，经过滤去除微藻残渣后，滤液静止分层；上层溶液进行减压蒸馏得粗生物柴油。
2.根据权利要求1所述的微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤a中反应条件为：所述恒温水浴摇床的旋转速度为160-180r/min，温度为60～65℃，反应的时间为12-48小时。
3.根据权利要求1或2所述的微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，其特征在于，所述的微藻选自小球藻或栅藻。
4.根据权利要求1或2所述的微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤b中所述微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用。
5.根据权利要求1或2所述的微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤b中所述下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油后，回收离子液体，所述离子液体可循环使用。
CN201410809258.6A 2014-12-19 2014-12-19 一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法 Pending CN104531788A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410809258.6A CN104531788A (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410809258.6A CN104531788A (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104531788A true CN104531788A (zh) 2015-04-22

Family

ID=52847410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410809258.6A Pending CN104531788A (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104531788A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104911222A (zh) * 2015-06-24 2015-09-16 中国科学院广州能源研究所 一种离子液体体系下无载体固定化脂肪酶催化制备生物柴油的方法
CN110408466A (zh) * 2019-08-05 2019-11-05 福建福瑞康信息技术有限公司 一种酶辅助离子液体提取微藻油脂的方法
CN110607200A (zh) * 2019-10-08 2019-12-24 中国石油大学(华东) 萃取与酶催化组合处理微藻制备生物柴油的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102191126A (zh) * 2011-03-22 2011-09-21 深圳大学 酶法制备微藻油脂生物柴油的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102191126A (zh) * 2011-03-22 2011-09-21 深圳大学 酶法制备微藻油脂生物柴油的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIM Y H ET AL.: "Ionic liquid-mediated extraction of lipids from algal biomass", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 *
LIU QINGBIN ET AL: "room-temprature ionic liquids that dissolve carbohydrates in high concentrations", 《GREEN CHEMISTRY》 *
杨建军等: "离子液体在生物柴油合成中的研究进展", 《化工进展》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104911222A (zh) * 2015-06-24 2015-09-16 中国科学院广州能源研究所 一种离子液体体系下无载体固定化脂肪酶催化制备生物柴油的方法
CN104911222B (zh) * 2015-06-24 2018-01-16 中国科学院广州能源研究所 一种离子液体体系下无载体固定化脂肪酶催化制备生物柴油的方法
CN110408466A (zh) * 2019-08-05 2019-11-05 福建福瑞康信息技术有限公司 一种酶辅助离子液体提取微藻油脂的方法
CN110607200A (zh) * 2019-10-08 2019-12-24 中国石油大学(华东) 萃取与酶催化组合处理微藻制备生物柴油的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101580857B (zh) 微藻一步法制备生物能源
CN103045352A (zh) 一种微藻油脂的提纯方法
González-Delgado et al. Microalgae based biorefinery: Issues to consider
KR101134294B1 (ko) 미세조류로부터 오일 추출 및 바이오디젤 전환 방법
KR101264543B1 (ko) 미세조류로부터 바이오디젤용 원료유를 추출하는 방법 및 이를 이용한 바이오디젤 생산방법
CN101613618B (zh) 一种以微藻油脂为原料制备生物柴油的方法
CN100408656C (zh) 一种生物柴油的制备方法
CN102586002A (zh) 一种利用离子液体从微藻中提取油脂的方法
CN101619329A (zh) 一种生物催化“一锅法”制备生物柴油的工艺方法
KR20110077723A (ko) 바이오 디젤 및 그 제조방법
CN101805670A (zh) 一种微生物柴油的制备方法
CN108587918A (zh) 一种基于兼养微藻油脂积累的方法
CN101935592A (zh) 一种低酸值废弃油料制备生物柴油的工艺
CN104531788A (zh) 一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法
CN104498544A (zh) 利用微藻发酵生产生物柴油的方法
Kumar et al. Life cycle analysis of biodiesel derived from fresh water microalgae and Karanja
CN104560409B (zh) 一种微藻超声波辅助离子液体组合物直接制备生物柴油的方法
CN105779105A (zh) 一种基于废弃咖啡渣提取生物柴油的方法
CN101121896A (zh) 利用脂肪酶催化生产生物柴油的方法
CN102559374A (zh) 利用超临界甲醇通过一步法从微藻制备生物柴油的方法
CN102168111A (zh) 一种利用餐厨垃圾制造酒精的工艺方法
CN103571610A (zh) 一种微藻油脂的提纯方法
CN104745298A (zh) 一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法
CN102229858B (zh) 一种生物柴油的制备方法
CN101649333B (zh) 一种利用荔枝深加工下脚料生产生物柴油的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150422