CN106179133B - 一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用 - Google Patents

一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106179133B
CN106179133B CN201610647385.XA CN201610647385A CN106179133B CN 106179133 B CN106179133 B CN 106179133B CN 201610647385 A CN201610647385 A CN 201610647385A CN 106179133 B CN106179133 B CN 106179133B
Authority
CN
China
Prior art keywords
packed bed
shell
fatty acid
rotary packed
bed reactor
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.)
Active
Application number
CN201610647385.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106179133A (zh
Inventor
邓利
徐军涛
邵磊
王芳
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.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
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 Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201610647385.XA priority Critical patent/CN106179133B/zh
Publication of CN106179133A publication Critical patent/CN106179133A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106179133B publication Critical patent/CN106179133B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/085—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/087—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/18—Apparatus specially designed for the use of free, immobilized or carrier-bound enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/10—Rotating vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C12M41/22—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
    • 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
    • C12P7/6409—Fatty acids
    • C12P7/6418—Fatty acids by hydrolysis of fatty acid esters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00176—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles outside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823—Mixing elements
    • B01J2208/00858—Moving elements
    • B01J2208/00867—Moving elements inside the bed, e.g. rotary mixer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00938—Flow distribution elements

Abstract

本发明公开了一种酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解产脂肪酸中的应用方法。采用油脂、水为原料与脂肪酶混合后用于催化反应，超重力水平5‑120g(重力加速度)，钢网填料，底物流速80‑120mL/min，温度35℃‑55℃，脂肪酶加入量0.5％‑1.5％wt(酶/底物)，油水质量比(0.5‑1.5)：1，反应8‑24小时制取游离脂肪酸，水解产率可达98％。本方法首次在旋转填料床反应器中应用脂肪酶催化生产脂肪酸，旋转填料床传质强度高、传质效率高、物料在床中微观混合充分、停留时间短等优点在脂肪酶催化工艺得到应用。无溶剂体系中，该工艺相比传统搅拌体系反应时间缩短30％～50％，脂肪酸产率提高15％～50％。

Description

一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水 解制备脂肪酸中的应用
技术领域
本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种改进的具有高效传质和微观混合的旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用。
背景技术
超重力旋转床是通过转子旋转产生的离心力来模拟超重力环境，该仪器能够极大地强化传质与物料间的微观混合。超重力旋转床装置中的填料床式、螺旋通道式、螺旋式等超重力旋转床反应器在专利(申请号91111028.3、91109255.2、01268009.5、200520100685.3、02114174.6和200510032296.6)中已经公开。目前该技术已经应用于分离、解吸、化学反应、超微颗粒制备等诸多的领域(专利申请号92102061，93104828.1、95105344.2、2004100378859、200810103231.X、201110259324.3)。旋转床强化传质的原理是：物料由料液分布器喷入反应器，由于喷入方向与填料旋转方向不同而与填料产生强大的碰撞，物料接触到填料因强大离心力作用而被撕裂成细小的液滴、液丝或液膜，巨大的剪切力能够提高液体的比表面积，降低液体表面张力，强化传质和物料间的微观混合。
脂肪酸是重要的有机化工和精细化工原料，以脂肪酸为原料生产的下游衍生物广泛应用于纺织、食品、印染、医药、日用化工和颜料等。目前，天然动植物油脂经水解生产的脂肪酸占脂肪酸总量的80％以上，是世界脂肪酸的主要来源。脂肪酸主要包含饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸主要作为橡胶添加剂或应用于乳液聚合；塑料工业中的稳定剂、润滑剂和增塑剂等。不饱和脂肪酸主要用于制取油田化学品、矿石浮选剂和生产涂料用的二聚酸、三聚酸，如油酸、亚油酸、芥酸等。
传统油脂水解生成脂肪酸主要有物理、化学、生物酶催化等方法，理化法油脂水解反应耗时短、水解率高的特点，不足之处是过程所需温压较高、设备投资大、产物中不饱和脂肪酸易发生分解重排反应、耗酸碱量大且环境污染较大等缺点，无法满足产物高质量的需求。而脂肪酶催化方法具有反应条件温和、副产物少、设备投资小、产物脂肪酸和甘油质量好、环境污染小等优点。但目前大多数脂肪酶催化反应由于底物传质与物料间的微观混合效果较差，致使脂肪酶催化水解的反应速率与反应的转化率较低。
国内外油脂酶催化水解产脂肪酸的工艺研究结果显示，传统反应方式仍需改进和提高。王英雄(王英雄,王国富,侯相林,等.无溶剂体系中脂肪酶催化亚麻油水解反应研究[J].日用化学工业,2003,33(4):222-224.)等人在搅拌反应中，当加酶量占反应物总质量3％时，反应转化率为40％，酶量增加至10％时转化率可达80％左右。Yomi Watanabe(Watanabe Y,Nagao T,Nishida Y,et al.Enzymatic production of fatty acid methylesters by hydrolysis of acid oil followed by esterification[J].Journal of theAmerican Oil Chemists'Society,2007,84(11):1015-1021.)等人在最优条件下对酸化油水解，24h转化率可达91％。Gaur(Gaur R,Khare S K.Statistical optimization of palmoil hydrolysis by Pseudomonas aeruginosa PseA lipase[J].Asia‐Pacific Journalof Chemical Engineering,2011,6(1):147-153.)等在异辛烷体系中通过响应面法确定了棕榈油酶促水解的最佳反应条件，该脂肪酶对水解十六碳脂肪酸显示了最佳的催化活性，最佳条件下转化率为89％，而对橄榄油、椰子油、芥菜油、亚麻油等显示了很低的催化活性。Meng Yonghong(Meng Y,Wang G,Yang N,et al.Two-step synthesis of fatty acidethyl ester from soybean oil catalyzed by Yarrowia lipolytica lipase[J].Biotechnology for biofuels,2011,4(1):1.)等人以硬脂酸钠为添加剂在油脂水解中进行研究，当添加硬脂酸钠时反应36小时水解率高于90％，而无添加剂时脂肪酸水解率在60％左右。黄甫(黄甫,王萌,聂开立,等.脂肪酶催化米糠油水解反应的研究[J].北京化工大学学报:自然科学版,2012,39(5):87-91.)等通过Candida sp.99-125脂肪酶对米糠油酶催化水解过程中水油比、酶用量和反应温度进行优化，无添加剂加入时最优条件下水解48h的转化率为90.6％。
旋转填料床反应器能够极大地降低液体表面张力的作用，同时巨大的剪切力能够提高液体的比表面积，增强了传质的效率。传统反应器的酶催化底物微观混合效果较差，粒度分布不均匀；而旋转填料床的反应环境下，微观混合更好，粒度分布均匀，较高的传质效果也增加了酶与底物的接触几率。
发明内容
本发明目的之一是提供一种酶与底物微观混合更均匀、物料传质更高效的改进的旋转填料床反应器。
本发明为实现上述目的采取的技术方案如下：
一种改进的酶催化用旋转填料床反应器，包括反应器壳体、转子、料液分布器、反应液储槽和循环水加热装置；所述转子设置于壳体内并通过旋转轴与壳体旋转连接，该旋转轴还延伸至壳体外与电动机固定连接，转子内填充填料并由转子密封盖加以固定，以防止填料移动；所述料液分布器从壳体外延伸至转子内部并通过壳体密封盖与壳体固定连接；所述壳体下方还设有循环水入口、循环水出口和料液出口，循环水入口和循环水出口通过管路与循环水加热装置循环连接，料液出口通过管路与反应液储槽连接，反应液储槽通过管路串联蠕动泵与料液分布器连接；所述反应液储槽设有夹套结构，夹套通过管路与循环水加热装置循环连接。
所述壳体设有夹套结构，所述循环水入口和循环水出口均设置在夹套上。
所述填料可以是金属材料或非金属材料的丝网、多孔板、波纹板、泡沫材料或规整材料等。
所述金属材料可以是不锈钢、合金等；所述非金属材料可以是泡沫塑料、聚乙烯塑料等。
为进一步确保反应体系的保温效果和反应效率，反应器所述管路优选管壁厚度1.5mm～3.0mm的硅胶管。
本发明另一目的是提供一种利用上述改进的旋转填料床反应器进行酶催化反应生产脂肪酸的方法，包括如下步骤：
首先将原料油与水按质量比(0.5-1.5)：1加入反应液储槽混合均匀，按原料油和水总量的0.5％-1.5％wt加入催化剂，通过蠕动泵将反应液储槽中的料液泵入料液分布器，喷入填料内实现酶催化反应，控制料液流速80-120mL/min，控制反应体系温度35℃-55℃，反应时间8-24小时。
所述反应体系温度包括反应液储槽内的温度和反应器壳体内的温度，循环水加热装置同时向反应液储槽的夹套内和壳体的夹套内提供循环水控制反应体系温度。
所述催化剂为商业购买的脂肪酶粉。
为进一步提升催化效果，可对脂肪酶粉进行固定化处理。
本发明中的超重力水平指旋转填料床装置中转子旋转产生的离心加速度的大小，通常以重力加速度g的倍数表示，主要和转子的转速及转子的内外径有关。
所述旋转填料床反应器通过变频器转速调控超重力水平实现酶催化反应，超重力水平为1～900g，优选为5～120g。
在本发明中超重力水平的大小设置根据反应过程中的底物与酶的混合、接触反应时间控制在一定范围内，在该范围内油脂与水具有较好的微观混合，且不会因为离心力过强影响酶对底物的催化效果。
上述酶催化反应结束后停止蠕动泵进液，取离心后上层油脂相进行气相分析，测得脂肪酸产率约为91％～98％。
所述旋转填料床反应器可采用单级间歇式操作，也可采用多级串联连续操作。
有益效果：
无有机溶剂体系中脂肪酶催化水解工艺，反应条件温和，工艺简单，反应特异性强，副产物少，有利于产物的提取，且反应过程无污染排放。
脂肪酶在改进旋转填料床中催化油脂水解反应中，对反应底物的混合效果较好，无需额外添加乳化剂，节约成本。
脂肪酶在改进旋转填料床反应器油脂催化水解反应中，填料层钢网对反应液中脂肪酶有一定的截留固定作用，有利于脂肪酶催化效率的提高。
相比传统搅拌反应，底物在旋转填料床反应器中的两相分散效果、微观混合更好，传质强度、效率更高，降低了底物的表面张力，使得酶与底物更好的接触，促进水解反应的进行，转化速率和转化率均有所提高。
本发明工艺与传统搅拌体系相比反应时间缩短30％～50％，脂肪酸产率提高15％～50％。
附图说明
图1为本发明改进旋转填料床反应器的结构示意图；
其中，1-反应液储槽，2-蠕动泵，3-料液分布器，4-转子密封盖，5-转子，6-壳体，7-料液出口，8-循环水加热装置，9-循环水入口，10-循环水出口，11-电动机，12-壳体密封盖。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案，并结合附图，进一步叙述本发明。除非特别说明，实施方式中未描述的技术手段均可以用本领域技术人员所公知的方式实现。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分、用量、尺寸、形状进行的各种修改、替换、改进也属于本发明的保护范围，并且本发明所限定的具体参数应有可允许的误差范围。
本发明所述的原料油可以采用如大豆油、棉籽油、棕榈油、猪油等常见动、植物油其中一种。以下实施方式中涉及的催化剂脂肪酶采用：Candida sp.99-125脂肪酶，北京凯泰生物技术有限公司生产；Candida Antarctica脂肪酶，sigma等公司商业化脂肪酶。
图1为本发明具体实施方式中提供的一种改进的酶催化用旋转填料床反应器，除了附图标记，图1中管路附近的箭头表示管路中的循环水或料液的流动方向。
参考图1所述，一种改进的酶催化用旋转填料床反应器，包括反应器壳体6、转子5、料液分布器3、反应液储槽1和循环水加热装置8；所述转子5设置于壳体6内并通过旋转轴与壳体6旋转连接，该旋转轴还延伸至壳体6外与电动机11固定连接，转子5内填充填料并由转子密封盖4加以固定，以防止填料移动；所述料液分布器3从壳体外延伸至转子5内部并通过壳体密封盖12与壳体6固定连接；所述壳体6下方还设有循环水入口9、循环水出口10和料液出口7，循环水入口9和循环水出口10通过管路与循环水加热装置8循环连接，料液出口7通过管路与反应液储槽1连接，反应液储槽1通过管路串联蠕动泵2与料液分布器3连接；所述反应液储槽1设有夹套结构，夹套通过管路与循环水加热装置8循环连接。所述壳体6设有夹套结构，所述循环水入口9和循环水出口10均设置在夹套上。
以下实施方式中如无特别说明均采用上述旋转填料床反应器。
实施例1：
采用本发明旋转填料床反应器，调节旋转床超重力水平为120g，填料为不锈钢网。添加150g酸价为1.2mgKOH/g的大豆油，油水比1:1均匀混合，控制反应体系温度40℃，添加酶活力43000U的Candida Antarctica脂肪酶3g，底物流速120mL/min。反应24小时后停止蠕动泵进液和旋转填料床转动，脂肪酸产率为90.79％。
实施例2：
采用本发明旋转填料床反应器，调节旋转床超重力水平为15g，填料为不锈钢网。添加150g酸价为1.2mgKOH/g的大豆油，油水比5:6均匀混合，控制反应体系温度40℃，添加酶活力38000U的Candida sp.99-125游离脂肪酶3.3g，底物流速100mL/min。反应24小时停止蠕动泵进液和旋转填料床转动，脂肪酸产率为95.37％。
实施例3：
采用本发明旋转填料床反应器，调节旋转床超重力水平为15g，填料为不锈钢网。添加150g酸价为0.75mgKOH/g的棕榈油，油水比5:7均匀混合，控制反应体系温度50℃，添加酶活力43000U的Candida Antarctica游离脂肪酶3.3g，流速80mL/min。反应20h后停止蠕动泵进液和旋转填料床转动，脂肪酸产率为91.37％。
实施例4：
采用传统搅拌式反应器，以150g酸价为1.2mgKOH/g的大豆油为原料，加入500mL三口烧瓶，油水比5:6，控制反应体系温度40℃，添加酶活力38000U的Candida sp.99-125游离脂肪酶3.3g，调节搅拌器转速200r/min，48h后停止搅拌。反应24h脂肪酸产率为78.54％，48h后脂肪酸产率为90.84％。
实施例5：
采用本发明旋转填料床反应器，调节旋转床超重力水平为60g，填料为聚乙烯塑料网。添加150g酸价为1.2mgKOH/g的大豆油，油水比5:4均匀混合，控制反应体系温度40℃，添加酶活力43000U的Candida Antarctica游离脂肪酶2.7g，底物流速120mL/min。反应24h停止蠕动泵进液和旋转填料床转动，脂肪酸产率达92.37％。
实施例6：
采用本发明旋转填料床反应器，调节旋转床超重力水平为15g，填料为不锈钢网。添加150g酸价为1.2mgKOH/g的大豆油，油水比5:6均匀混合，控制反应体系温度35℃，添加38000U的Candida sp.99-125游离脂肪酶5g，流速100mL/min。反应24h后停止蠕动泵进液和旋转填料床转动，脂肪酸产率为93.12％。
实施例7：
采用本发明旋转填料床反应器，调节旋转床超重力水平为15g，填料为不锈钢网。添加150g酸价为1.2mgKOH/g的大豆油，油水比5:6均匀混合，控制反应体系温度40℃，添加酶活力6300U固定化酶16.5g(固定化脂肪酶按Candida sp.99-125游离脂肪酶1g与硅藻土4g溶于30mL pH7.4的磷酸缓冲液的比例配比，混合均匀后放置于30℃摇床中固定3h，固定后于冻干机中冻干，冻干后磨成酶粉可用)，流速100mL/min。反应8h时脂肪酸产率达90.23％，反应24h停止蠕动泵进液和旋转填料床转动，脂肪酸产率可达到98.09％。

Claims (9)

1.一种利用旋转填料床反应器进行酶催化油脂水解制备脂肪酸的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：首先将原料油与水按质量比(0.5-1.5)：1加入反应液储槽混合均匀，按原料油和水总量的0.5％-1.5％wt加入催化剂，通过蠕动泵将反应液储槽中的料液泵入料液分布器，喷入填料内实现酶催化反应，控制料液流速80-120mL/min，控制反应体系温度35℃-55℃，反应时间8-24小时；
所述旋转填料床反应器，包括反应器壳体(6)、转子(5)、料液分布器(3)、反应液储槽(1)和循环水加热装置(8)；所述转子(5)设置于壳体(6)内并通过旋转轴与壳体(6)旋转连接，该旋转轴还延伸至壳体外与电动机(11)固定连接，转子(5)内填充填料并由转子密封盖(4)加以固定，以防止填料移动；所述料液分布器(3)从壳体外延伸至转子(5)内部并通过壳体密封盖(12)与壳体(6)固定连接；所述壳体(6)下方还设有循环水入口(9)、循环水出口(10)和料液出口(7)，循环水入口(9)和循环水出口(10)通过管路与循环水加热装置(8)循环连接，料液出口(7)通过管路与反应液储槽(1)连接，反应液储槽(1)通过管路串联蠕动泵(2)与料液分布器(3)连接；所述反应液储槽(1)设有夹套结构，夹套通过管路与循环水加热装置(8)循环连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壳体(6)设有夹套结构，所述循环水入口(9)和循环水出口(10)均设置在夹套上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填料包括但不限于金属材料或非金属材料的丝网、多孔板、波纹板、泡沫材料或规整材料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属材料包括但不限于不锈钢或合金；所述非金属材料包括但不限于泡沫塑料或聚乙烯塑料。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述反应体系温度包括反应液储槽内的温度和反应器壳体内的温度，循环水加热装置同时向反应液储槽的夹套内和壳体的夹套内提供循环水控制反应体系温度。
6.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述催化剂为商业购买的脂肪酶粉，所述脂肪酶粉直接使用或进行固定化后再使用。
7.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述旋转填料床反应器通过变频器转速调控超重力水平为1～900g。
8.如权利要求7任一所述的方法，其特征在于，所述旋转填料床反应器通过变频器转速调控超重力水平为5～120g。
9.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述旋转填料床反应器采用单级间歇式操作或多级串联连续操作。
CN201610647385.XA 2016-08-09 2016-08-09 一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用 Active CN106179133B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610647385.XA CN106179133B (zh) 2016-08-09 2016-08-09 一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610647385.XA CN106179133B (zh) 2016-08-09 2016-08-09 一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106179133A CN106179133A (zh) 2016-12-07
CN106179133B true CN106179133B (zh) 2018-12-07

Family

ID=57513867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610647385.XA Active CN106179133B (zh) 2016-08-09 2016-08-09 一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106179133B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112852620B (zh) * 2020-12-30 2023-11-21 苏州汇通色谱分离纯化有限公司 一种通用型准固定化酶反应器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4400275A (en) * 1980-12-08 1983-08-23 Imperial Chemical Industries Plc Mass transfer apparatus and process
CN101570500A (zh) * 2009-05-11 2009-11-04 中北大学 一种芳香类有机物气相磺化制备芳香类磺酸的方法及设备
CN102925287A (zh) * 2012-11-19 2013-02-13 北京化工大学 一种生物-化学催化偶联制备生物柴油的方法
CN105080436A (zh) * 2014-05-06 2015-11-25 北京化工大学 一种超声波耦合超重力旋转填充床及其应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100605055B1 (ko) * 2004-06-18 2006-07-31 서울산업대학교 산학협력단 유기 용매를 사용하지 않는 반응계에서 리파제를 이용한중쇄 지방산을 함유한 1,3-디글리세리드의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4400275A (en) * 1980-12-08 1983-08-23 Imperial Chemical Industries Plc Mass transfer apparatus and process
CN101570500A (zh) * 2009-05-11 2009-11-04 中北大学 一种芳香类有机物气相磺化制备芳香类磺酸的方法及设备
CN102925287A (zh) * 2012-11-19 2013-02-13 北京化工大学 一种生物-化学催化偶联制备生物柴油的方法
CN105080436A (zh) * 2014-05-06 2015-11-25 北京化工大学 一种超声波耦合超重力旋转填充床及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106179133A (zh) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Ultrasonic pretreatment of food waste to accelerate enzymatic hydrolysis for glucose production
Ali et al. Design aspects of bioreactors for solid-state fermentation: a review
US5888806A (en) Tower reactors for bioconversion of lignocellulosic material
Xu et al. Rotating packed bed reactor for enzymatic synthesis of biodiesel
JP2001169795A (ja) ジグリセリドの製造方法
Pitol et al. Optimization studies to develop a low-cost medium for production of the lipases of Rhizopus microsporus by solid-state fermentation and scale-up of the process to a pilot packed-bed bioreactor
CN103146762B (zh) 青霉素菌渣的处理方法
CN105087694A (zh) 一种利用填充床反应器制备中长链甘油三酯的方法
Mustafa et al. Green synthesis of isopropyl palmitate using immobilized Candida antarctica lipase: Process optimization using response surface methodology
CN115369132A (zh) 一种中长链甘油三酯的酶法合成方法
Santin et al. Batch esterification of fatty acids charges under ultrasound irradiation using Candida antarctica B immobilized in polyurethane foam
CN106179133B (zh) 一种改进的酶催化用旋转填料床反应器及其在酶催化油脂水解制备脂肪酸中的应用
CN1239710C (zh) 一种甘油二酯油脂的生产方法
Hao et al. Ultrasound-assisted enzymatic preparation of fatty acid ethyl ester in deep eutectic solvent
CN103060394B (zh) 一种甘油解反应制备偏甘油酯的方法
Aguieiras et al. Solid-state fermentation for the production of lipases for environmental and biodiesel applications
CN110511967A (zh) 一种生产甘油二酯的方法
CN106591385B (zh) 一种酶法制备丁酸甘油酯的方法
CN113684126A (zh) 一种多液相体系连续化全酶法合成甘油二酯的装置及方法
Ćorović et al. Batch and semicontinuous production of L-ascorbyl oleate catalyzed by CALB immobilized onto Purolite® MN102
CN101497803A (zh) 生物柴油及其制备技术
CN111593045A (zh) 一种超临界状态下opo油脂的固定化磁酶制备方法
Mojović et al. Rhizopus arrhizus lipase-catalyzed interesterification of palm oil midfraction in a gas-lift reactor
RU2664860C1 (ru) Биореактор для интенсивного процесса выращивания аэробных микроорганизмов
Ishak et al. Kojic acid esters: comparative review on its methods of synthesis

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant