JP2016503652A - 疎水性樹脂固定化リパーゼを用いた酵素エステル交換/エステル化処理システム及びプロセス - Google Patents
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- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Abstract
Description
−国際公開第WO2011/107977号
−同時係属国際特許出願第PCT/IL2011/000699号
−Ricca,E.et al.,Asia−Pac.J.Chem.Eng.2009;4:365−368
−Hilterhaus,L.et al.,Organic Process Res.Develop.2008,12:618−625
−Sotoft,L.F.et al.,Bioresource Technol.2010,101:5266−5274
−Hama,S.et al.,Biochem.Eng.J.2011,55:66−71
A.前記脂肪酸アルキルエステルの製造用の前記処理システムの少なくとも運転中に、反応容器は固定化リパーゼ調製物を含むことができる。
B.Aの特徴に加えて又はその代わりに、前記脂肪酸アルキルエステルの製造用の前記処理システムの少なくとも運転中に、反応容器は脂肪酸源と、アルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種とを含むことができる。
C.AもしくはBの特徴に加えて又はそれらの代わりに、前記脂肪酸アルキルエステルの製造用の前記処理システムの少なくとも運転中に、前記反応媒体は混合物を含み、前記処理システムは前記反応容器と選択的流体連通しているプレ反応容器をさらに含み、前記プレ反応容器は前記混合物を形成するために少なくとも脂肪酸源と、アルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種とを予備混合するように、かつ前記混合物を前記反応容器に選択的に送るように構成されている。処理システムは、必要に応じて、前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記プレ反応容器と選択的流体連通し、かつ脂肪酸源を前記プレ反応容器に選択的に送るように構成された脂肪酸源と、前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記プレ反応容器と選択的流体連通し、かつアルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種を前記プレ反応容器に選択的に送るように構成されたアルコール源とをさらに含むことができる。処理システムは、必要に応じて、前記プレ反応容器と選択的流体連通し、かつ前記処理システムの少なくとも前記運転中に、アルカリ緩衝水溶液及び水(又は本明細書で定義する水溶液)の内の少なくとも1種を前記プレ反応容器に選択的に送り、前記混合物に含めるように構成された緩衝液源をさらに含むことができる。
D.AからCの特徴に加えて又はそれらの代わりに、処理システムは、前記処理システムの少なくとも前記運転中に、1種又は複数種の脂肪酸源、並びに/又はアルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種、並びに/又はアルカリ緩衝水溶液及び水(若しくは本明細書で定義する水溶液)の内の少なくとも1種を連続式又は個別バッチ式のいずれかの方式でそれぞれ前記プレ反応容器に選択的に送るように構成できる。
E.AからDの特徴に加えて又はそれらの代わりに、プレ反応容器は、前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記混合物を連続式及び/又は個別バッチ式で前記反応容器に選択的に送るように構成できる。
F.AからEの特徴に加えて又はそれらの代わりに、処理システムは、少なくとも1種の脂肪酸源と、アルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種と、アルカリ緩衝水溶液及び水(又は本明細書で定義する水溶液)の内の少なくとも1種とを前記反応容器に選択的かつ直接的に送るように構成できる。
G.AからFの特徴に加えて又はそれらの代わりに、反応容器は、前記反応容器中の反応媒体を選択温度範囲内に維持するように構成された温度調節処理システムを含むことができる。
H.AからGの特徴に加えて又はそれらの代わりに、処理システムは、必要に応じて、前記処理システムの少なくとも運転中に、固定化リパーゼ調製物を前記反応容器内に保持するように構成された保持装置をさらに含むことができる。
I.AからHの特徴に加えて又はそれらの代わりに、処理システムは前記反応容器と選択的流体連通している生成物分離容器をさらに含み、前記処理システムは反応生成物を含む反応混合物を前記反応容器から前記生成物分離容器に選択的に送るように構成され、前記生成物分離容器はそこに送られた反応混合物から脂肪酸アルキルエステル生成物を選択的に分離するように構成される。例えば、生成物分離容器は、遠心分離機、コアレッサー、及び重力分離処理システムの内の1種であってよい。
J.AからIの特徴に加えて又はそれらの代わりに、反応容器は、前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記反応混合物を前記生成物分離容器に連続式で及び/又は個別バッチ式で選択的に送るように構成される。
K.IからJの特徴に加えて又はそれらの代わりに、処理システムは、脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を前記生成物分離容器から選択的に送るように構成される。例えば、処理システムは、脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を連続式及び/又は個別バッチ式で前記生成物分離容器から選択的に送るように構成される。
L.AからKの特徴に加えて又はそれらの代わりに、処理システムは、前記生成物分離容器に送られる反応混合物由来の脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を増加させるように構成される。この特徴を有する処理システムの一構成では、処理システムは、その後に前記生成物分離容器に送られる反応混合物由来の脂肪酸アルキルエステルの前記生成物をさらに増加させるために、脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を選択的に別のルートで前記反応容器に送るように構成される。この特徴を有する処理システムの別の構成では、処理システムは、補助反応器モジュールに脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を選択的に別のルートで送るように構成され、前記補助反応器モジュールが補助反応容器と補助生成物分離容器とを含み、脂肪酸アルキルエステルのさらに増加した前記生成物が、引き続き前記補助生成物分離容器を介して選択的に送られる。
M.AからLの特徴に加えて又はそれらの代わりに、このシステムは、反応媒体出力を反応容器の上端から反応容器の底部に戻し、その後反応容器を通して反応器の上端に向けて流し、再循環流量に応じて固定化リパーゼ調製物の膨張/流動化を起こさせる反応媒体再循環配管を含む。このような特徴は、脂肪酸源、アルコール源及び水/緩衝液源の内の1種又は複数種の反応容器中への供給速度に無関係であり得る流量で、かつ反応容器中の酵素ビーズなどの固定化酵素(例えば、リパーゼ調製物)の流動化/膨張のさらなる制御を可能とする流量で生成物を反応容器に対し再循環させることができる。
−バルブ167Aは、生成物分離容器160を出て、反応容器120に向けて全反応生成物RPを完全に迂回させて、反応容器を通る完全再循環を可能にできる;
−バルブ167Aは、生成物分離容器160中に全反応生成物RPを完全に迂回させて、反応容器を通る再循環を防止できる;
−バルブ167Aは、反応生成物RPの一部を生成物分離容器160に、反応生成物RPの一部を反応容器120に分流させて、これらの2つの部分の比率を選択的に0〜1まで変えることができ、これにより、反応容器を通る部分再循環を可能にできる;
−バルブ167Aを閉鎖して、反応生成物RPの生成物分離容器160と反応容器120への流れを止める。
−バルブ168Aは、調製エマルジョンPEを入口121経由で反応器120に供給させ、同時に、配管165A中の反応生成物RPが反応容器120に供給されるのを防止する;
−バルブ168Aは、配管165A中の反応生成物RPを入口121経由で反応容器120に供給させ、同時に、調製エマルジョンPEがプレ反応調製容器140から反応容器120に供給されるのを防止する(配管165A及び/又は配管147Aに追加の動力ポンプが必要となるもしくは望ましい場合がある、又は反応生成物RPを配管165Aに重力を利用して流すことができる);
−バルブ168Aは、調製エマルジョンPEの一部を入口121経由で反応器120に供給させ、同時に、配管165A中の反応生成物RPの一部が反応容器120に供給されるのを可能とし、これらの2つの部分の比率を選択的に0〜1に変えることができる;
−バルブ168Aを閉鎖して、調製エマルジョンPEの入口121を介した反応器120への流れを停止し、配管165A中の反応生成物RPの反応容器120への流れを止める。
−3本の配管148、165A、165Bの内の1本のみを選択的に入口121に連結させ、同時に、その他の2本のそれぞれの配管と入口121との間の流体連通を止めることができる;
−3本の配管148、165A、165Bの内のいずれか2本を選択的に入口121に連結させ、同時に、その他の配管と入口121との間の流体連通を止めて、選択された2本の配管中を流れるそれぞれの材料(配管148を経由する調製エマルジョンPE;配管165Bを経由する生成物P;配管165Aを経由する反応生成物RP)の相対的比率を所望の通りにできる;
−3本の配管148、165A、165Bを選択的に入口121に連結させることができ、選択された3本の配管中を流れるそれぞれの材料(配管148を経由する調製エマルジョンPE;配管165Bを経由する生成物P;配管165Aを経由する反応生成物RP)の相対的比率を所望の通りにできる;
−選択的に全ての入口を閉鎖することにより、3本の配管148、165A、165Bのそれぞれと、入口121との間の流体連通を停止する。
材料及び方法
リパーゼの固定化:出願者の国際公開第WO2011/107977号(参照により本明細書に組み込まれる)で開示したものなどの標準的な手順に従ってリパーゼを固定化した。簡単に説明すると、微生物などの特定の供給源由来のリパーゼを、適切なpH値、通常7.5の0.1Mの緩衝液に可溶化する。疎水性の有機又は無機高分子樹脂をリパーゼ溶液に添加する。混合物を室温で8時間振盪する。その後、混合物を濾過して、固定化酵素を乾燥させ、含水量を10%未満に減らす。
内径:10cm;高さ:27cm;反応容積:2120ml。
この実施例では、3種の処理システムを262日にも及ぶ期間の間、試験した。
本明細書で開示の主題の第2の実施形態(図2参照)による、上記ガラス反応器の形態の反応容器120を含む処理システム100’に相当するシステムを使って、大豆油又はその他の供給原料(初期FFA値に無関係)のメタノールを用いたエステル交換/エステル化を使用してバイオディーゼル(及びグリセリン/水)を形成した。反応システム100’の種々の要素は、下記の実施例中で言及される。
図2のシステムに関し、84gの0.1M重炭酸ナトリウム溶液及びメタノール(125g)を含む大豆油(1680g)を、最初にプレ反応調製容器140で予備混合してエマルジョンを形成し、次いでこれを反応容器120に導入した。反応容器120中で反応混合物を、疎水性で多孔質のポリスチレンジビニルベンゼンベースの樹脂(500g)上に固定化されたサーモマイセスラヌギノサス由来のリパーゼと30℃で6時間混合した。上部フィルター125を通して反応混合物を濾別し、出口127を介して生成物分離容器160に供給した。生成物分離容器160中の反応混合物からグリセリン及び過剰な水を除去した。
連続プロセスを開始するために、以下のことを最初に行った。容器120中で初期段階で生成された脂肪酸メチルエステルと全ての未反応グリセリドを含有する上相を、別ルート配管を介して反応容器に再導入し、メタノール(125g)及び84gの0.1M重炭酸ナトリウム溶液を反応容器中の反応媒体に添加後、反応容器の撹拌を再開した。
本実施例で使用した運転のシステム、反応条件及び連続反応方式は、必要な変更を加えた実施例1(a)のものと類似しており、実施例1(b)(i)のわずかな差異は以下の通りである:
−容器160から収集された生成物(1680g)をメタノール(125g)及び0.1M重炭酸ナトリウム溶液(84g)と混合した。
−反応媒体を反応容器に再循環させなかった。
−その後、処理システムの連続運転を以下のように行った。大豆油(80重量%)、メタノール(15%)及び0.1M重炭酸ナトリウム溶液(5%)を含む乳化反応媒体(調製エマルジョン)を、20mL/分の流量で反応容器の反応器の上部に連続的に供給し、同時に、120rpmのスクリューにより反応混合物の撹拌を継続した。反応媒体の温度を30℃に維持した。マクロ多孔質の疎水性樹脂上に固定化されたサーモマイセスラヌギノサスリパーゼ由来の同じバッチの生体触媒を用いた場合、このような反応条件下での脂肪酸メチルエステルへの変換は、著しい活性消失もなく、7カ月を超える期間維持された。
本実施例で使用した運転のシステム、反応条件及び連続反応方式は、必要な変更を加えた実施例1(b)(i)のものと類似しており、実施例1(b)(ii)の唯一の差異は、大豆油(80重量%)、メタノール(15%)及び0.1M重炭酸ナトリウム溶液(5%)を含む乳化反応媒体(調製エマルジョン)を、20mL/分(実施例1(b)(i))又は実施例1(a)で使用)の代わりに、10mL/分の流量で反応容器に連続的に供給したことである。
第1段階の流出物を使用した第2段階エステル交換/エステル化反応
この実施例では、3種の処理システムを121日にも及ぶ期間試験した。
それぞれガラス反応器の形態の上記反応容器120及び補助反応容器220を含む本明細書で開示の主題の第5の実施形態(図5参照)による処理システム200’に相当するシステムを使用し、容器160で分離された流出物の上相の未反応のグリセリド及び遊離脂肪酸のメタノールでのエステル交換/エステル化を用いて、バイオディーゼルグリセリン/水を形成した。反応システム200’の種々の要素は、下記の実施例中で言及される。
図5のシステムに関し、33.6gの0.1M重炭酸ナトリウム溶液及びメタノール(125g)を含み、脂肪酸メチルエステル(80%超)及び未反応グリセリド並びに遊離脂肪酸(1680g)で構成される、分離容器160中で分離された反応容器120由来の流出物の上相を反応容器220に導入した。反応容器220中で反応混合物を、疎水性で多孔質のポリスチレンジビニルベンゼンベースの樹脂(500g)上に固定化されたサーモマイセスラヌギノサス由来のリパーゼと30℃で30分間混合した。
その後、処理システムの連続運転を以下のように行った。分離容器160で得られた反応容器120の流出物から得た上相と、7%のメタノール及び2%の0.1M重炭酸ナトリウム溶液との混合物で構成される乳化反応媒体(調製エマルジョン)を、実施例1(a)の場合のように調製し、その後、20ml/分の流量で補助反応容器220中に連続的に供給した。反応器220の上部にある出口227から出た反応媒体を、補助反応容器220の下部への供給配管270を介して100ml/分の通過流量で補助反応容器220へ再循環し、その間、反応混合物の120rpmのスクリューによる撹拌を継続した。反応媒体の温度を30℃に維持した。マクロ多孔質の疎水性樹脂上に固定化されたサーモマイセスラヌギノサスリパーゼ由来の同じバッチの生体触媒を用いた場合、このような反応条件下の連続的な反応方式による脂肪酸メチルエステルへの変換は、著しい活性消失もなく、3カ月超維持された。
この実施例で使用した運転のシステム、反応条件及び連続反応方式は、必要な変更を加えた実施例2(a)のものと類似しており、実施例2(b)(i)のわずかな差異は以下の通りである:
−反応媒体を反応容器に再循環させなかった。
−反応媒体を補助反応容器に再循環させなかった。
−それぞれの反応容器及びそれぞれの分離容器の流出物から得た上相と、7%のメタノール及び2%の0.1M重炭酸ナトリウム溶液との混合物で構成される乳化反応媒体(調製エマルジョン)を、20ml/分の流量で反応器の上端に送り、それぞれの補助反応容器に連続的に供給した。
−反応器中の反応媒体の流れは、上端から底部への流れである。
この実施例で使用した運転のシステム、反応条件及び連続反応方式は、必要な変更を加えた実施例2(b)(i)のものと類似しており、唯一の差異は、実施例2(b)(ii)では、分離容器160で得られたそれぞれの反応容器の流出物から得た上相と、7%メタノール及び2%の0.1M重炭酸ナトリウム溶液との混合物で構成される乳化反応媒体(調製エマルジョン)を、20mL/分(実施例2(b)(i))又は実施例2(a)で使用)の代わりに、10mL/分の流量で、反応容器の上端から底部及び補助反応容器中へ(同様に上端から底部へ)連続的に供給したことである。
1.水と過剰なメタノールの相分離及び除去後の、反応混合物からの脂肪酸メチルエステルの蒸留。
2.相分離後の無水反応混合物のメタノール及び遊離又は固定化カンジダアンタークティカリパーゼB(これに限定されない)などのエステル化触媒を用いた処理による、未反応FFA及び部分グリセリドの脂肪酸メチルエステルへの変換。このような処理は、残留遊離脂肪酸のメタノールを使ったエステル化による脂肪酸メチルエステル形成を触媒できる酸ベースのイオン交換樹脂の使用も含む。必要に応じて、エステル化触媒に曝露する前に、ガードカラムを使って反応混合物内に存在する可能性のある種々の成分、例えば、正電荷の有機又は無機イオンを除去できる。
3.FFAの塩基による中和とその後の水洗。
4.アルカリケイ酸塩、例えば、Magnesol(登録商標)などの吸着剤を使ったフラッシュ蒸発後の反応混合物の処理によるFFA及び部分グリセリド含量の低減化。
5.イオン交換樹脂を使ったフラッシュ蒸発後の反応混合物の処理による残留FFA及び部分グリセリドの吸着。
Claims (53)
- 脂肪酸アルキルエステルを形成するための、脂肪酸源のアルコールとのエステル交換/エステル化用処理システムであって、脂肪酸源と、アルコール及びアルコール供与体の少なくとも1種とを含む反応媒体を固定化リパーゼ調製物の存在下で反応させるように構成された反応容器を含み、前記固定化リパーゼ調製物が疎水性多孔質の支持体上に固定化された少なくとも1種のリパーゼを含み、前記反応媒体を少なくとも部分的に重力と逆方向に前記固定化リパーゼ調製物中を通過させるように構成された処理システム。
- 前記反応容器が、前記固定化リパーゼ調製物の膨張床又は流動床を提供するように構成された、請求項1に記載の処理システム。
- 前記反応容器が、容器入口ポート及び容器出口ポートを含み、前記容器入口ポートが前記容器出口ポートより低い位置にある、請求項1又は請求項2に記載の処理システム。
- 前記反応容器が、前記反応媒体及び前記固定化リパーゼ調製物を前記反応容器内で攪拌するための攪拌システムを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記反応容器が、前記脂肪酸アルキルエステルの製造用の前記処理システムの少なくとも運転中に、前記固定化リパーゼ調製物を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記反応容器が、前記脂肪酸アルキルエステルの製造用の処理システムの少なくとも運転中に、前記脂肪酸源と、前記アルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種とを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記反応媒体が、前記脂肪酸アルキルエステルの製造用の前記処理システムの少なくとも運転中に、アルカリ緩衝水溶液と水の内の少なくとも1種を含み、前記水が、遊離水とポリオール又はポリオール類との混合水の内の少なくとも1種である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記脂肪酸アルキルエステルの製造用の前記処理システムの少なくとも運転中に、前記反応媒体が混合物を含み、前記処理システムが前記容器入口ポートを介して前記反応容器と選択的流体連通しているプレ反応容器を含み、前記プレ反応容器が前記混合物を形成するために少なくとも脂肪酸源と、アルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種とを予備混合するように構成され、かつ前記混合物を前記反応容器に選択的に送るように構成された、請求項1〜7のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記プレ反応容器と選択的流体連通し、かつ前記脂肪酸源を前記プレ反応容器に選択的に送るように構成された脂肪酸源供給部と、前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記プレ反応容器と選択的流体連通し、かつアルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種を前記プレ反応容器に選択的に送るように構成されたアルコール源とをさらに含む、請求項8に記載の処理システム。
- 必要に応じて、前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記プレ反応容器と選択的流体連通し、かつアルカリ緩衝水溶液と水(遊離水又はポリオール/ポリオール類との混合水)の内の少なくとも1種を前記プレ反応容器に選択的に送り、前記反応混合物に含めるように構成された緩衝水溶液源及び水源の内の少なくとも1種をさらに含む、請求項8又は請求項9に記載の処理システム。
- 前記処理システムの少なくとも前記運転中に、1種又は複数種の前記脂肪酸源と、アルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種とを連続式で、又は個別バッチ式で前記プレ反応容器に選択的に送るように構成された、請求項8〜10に記載の処理システム。
- 前記処理システムの少なくとも前記運転中に、アルカリ緩衝水溶液及び水(遊離水又はポリオール/ポリオール類との混合水)の内の少なくとも1種を、連続式で又は個別バッチ式で前記プレ反応容器に選択的に送るように構成された、請求項8〜11のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記プレ反応容器が、前記混合物を連続式又は個別バッチ式で前記反応容器に選択的に送るように構成された、請求項8〜12のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、少なくとも1種の前記脂肪酸源、並びに/又はアルコール及びアルコール供与体の内の少なくとも1種、並びに/又はアルカリ緩衝水溶液及び水(遊離水又はポリオール/ポリオール類との混合水)の内の少なくとも1種を前記反応容器に選択的かつ直接的に送るように構成された、請求項1〜13のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記反応容器が、前記反応容器中の前記反応媒体を選択温度範囲内で維持するように構成された温度調節処理システムを含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムの少なくとも運転中に、前記固定化リパーゼ調製物を前記反応容器内に保持するように構成された保持装置をさらに含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記保持装置が、前記反応容器出口と前記反応容器入口の片方又は両方に存在する、請求項16に記載の処理システム。
- 前記反応容器と選択的流体連通した生成物分離容器をさらに含み、前記処理システムが反応生成物を含む反応混合物を前記反応容器から前記生成物分離容器に選択的に送るように構成され、前記生成物分離容器がそこに送られた反応混合物から脂肪酸アルキルエステルの生成物を選択的に分離するように構成された、請求項1〜17のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記生成物分離容器が、遠心分離機、コアレッサー及び重力分離処理システムの内の1つを含む、請求項18に記載の処理システム。
- 前記処理システムの少なくとも前記運転中に、前記反応容器が、前記反応混合物を連続式又は個別バッチ式で前記生成物分離容器に選択的に送るように構成された、請求項18及び19のいずれか1項に記載の処理システム。
- 脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を前記生成物分離容器から選択的に送るように構成された、請求項18〜20のいずれか1項に記載の処理システム。
- 脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を連続式又は個別バッチ式で前記生成物分離容器から選択的に送るように構成された、請求項21に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、前記生成物分離容器に送られた前記反応混合物由来の前記脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を増加させるように構成された、請求項18〜22のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、その後に前記生成物分離容器に送られる前記反応混合物由来の前記脂肪酸アルキルエステルの前記生成物をさらに増加させるために、前記脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を前記反応容器に選択的に別のルートで送るように構成された、請求項23に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、前記脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を別のルートで1つ又は複数の補助反応モジュールに選択的に送るように構成され、それぞれの前記補助反応モジュールが補助反応容器及び補助生成物分離容器を含み、前記脂肪酸アルキルエステルの前記さらに増加した生成物が、その後、それぞれの前記補助生成物分離容器を介して選択的に送られる、請求項23又は請求項24に記載の処理システム。
- それぞれの前記補助反応容器が、固定化リパーゼ調製物の存在下で前記脂肪酸アルキルエステルの前記生成物を反応させるように構成され、前記固定化リパーゼ調製物が、疎水性多孔質の支持体上に固定化された少なくとも1種のリパーゼを含み、前記処理システムが、前記反応媒体を少なくとも部分的に重力と逆方向にそれぞれの前記補助反応容器中の前記固定化リパーゼ調製物中を通過するように構成された、請求項25に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、前記反応生成物を含む反応混合物を選択的に産出し、別のルートで前記反応容器に戻し、その中でさらなる処理を行い、前記脂肪酸アルキルエステルの収率を高めるように構成された、請求項1〜26のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、前記反応生成物を含む反応混合物を選択的に産出し、別のルートで前記反応容器に戻し、その後に反応生成物を含む変性反応混合物を選択的に産出し、前記生成物分離容器に送るように構成され、また、前記生成物分離容器が、送られてきた前記反応混合物由来の脂肪酸アルキルエステルの生成物を選択的に分離するように構成された、請求項18〜27のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、前記反応混合物を前記反応容器を通って少なくとも部分的に重力と逆方向に別のルートで送るように構成された、請求項27又は請求項28に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、それぞれの前記補助反応容器により供給された反応混合物を選択的に産出し、別のルートでそれぞれの前記補助反応容器に戻し、前記脂肪酸アルキルエステルの収率を高めるように構成された、請求項25〜29のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、前記それぞれの補助反応容器により供給される前記反応生成物を含む反応混合物を選択的に産出し、別のルートでそれぞれの前記補助反応容器に戻し、その後にそれぞれの前記補助反応容器からの反応生成物を含む変性反応混合物を選択的に産出し、それぞれの前記補助生成物分離容器に送るように構成され、また、それぞれの前記補助生成物分離容器が、送られてきた前記反応混合物由来の前記脂肪酸アルキルエステル生成物を選択的に分離するように構成された、請求項25〜30のいずれか1項に記載の処理システム。
- 前記処理システムが、前記反応生成物をそれぞれの前記補助反応容器中を少なくとも部分的に重力と逆方向に通過させるように構成された、請求項30又は請求項31に記載の処理システム。
- 脂肪酸アルキルエステルを形成するための、脂肪酸源のアルコールによるエステル交換/エステル化プロセスであって、脂肪酸源と、アルコール又はアルコール供与体とを含む反応媒体を固定化リパーゼ調製物の存在下で反応させることを含み、前記固定化リパーゼ調製物が疎水性多孔質支持体上に固定化された少なくとも1種のリパーゼを含み、必要に応じて、前記反応媒体が攪拌され、アルカリ緩衝水溶液及び水(遊離水又はポリオール/ポリオール類との混合水)の内の少なくとも1種を含み、前記反応媒体が少なくとも部分的に重力と逆方向に前記固定化リパーゼ調製物を通過するプロセス。
- 前記反応が、前記脂肪酸アルキルエステルを含む反応生成物を提供する、請求項33に記載のプロセス。
- 前記反応生成物を選択的かつ直接的に前記固定化リパーゼ調製物に再循環させることをさらに含む、請求項34に記載のプロセス。
- 前記再循環ステップにおいて、前記反応生成物が、少なくとも部分的に重力と逆方向に前記固定化リパーゼ調製物を通過する、請求項35に記載のプロセス。
- 前記固定化リパーゼ調製物に前記反応の反応生成物を選択的かつ直接的に再循環させる前記ステップを複数回繰り返すことを含む、請求項35又は請求項36に記載のプロセス。
- 前記反応生成物から脂肪酸アルキルエステルを選択的に分離するステップをさらに含む、請求項34〜37のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記アルカリ緩衝水溶液の添加時に、オイル供給原料を含む前記反応媒体のpHが約5〜約11であり、溶解塩及びポリオール/ポリオール類の内の少なくとも1種の水溶液の形態の前記水のそれぞれの添加時に、前記オイル供給原料を含む前記反応媒体のpHが約3〜約11である、請求項33〜38のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記アルカリ緩衝水溶液及び水の少なくとも1種が、少なくとも0.01重量%の脂肪酸源、具体的には、少なくとも2重量%の脂肪酸源、さらに具体的には、少なくとも5重量%の脂肪酸源の量で含まれる、請求項33〜39のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記アルコールが、短鎖アルコール、具体的には、C1〜C6アルキルアルコール、さらに具体的には、C1〜C4アルキルアルコール、特に、メタノール又はエタノールであるか、又は前記アルコールが、中鎖脂肪族アルコール(C6〜C10)もしくは長鎖脂肪族アルコール(C12〜C22)である、請求項33〜40のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記アルコール供与体が、酢酸メチルなどのモノアルキルエステル、又は炭酸ジメチルなどの炭酸ジアルキルであり、前記反応媒体中で弱アルカリ性試薬源としての機能も果たす、請求項33〜41のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1種のリパーゼが、リゾムコールミーハイ(Rhizomucor miehei)、シュードモナス属種(Pseudomonas sp.)、リゾプスニベウス(Rhizopus niveus)、ムコールジャバニクス(Mucor javanicus)、リゾプスオリゼ(Rhizopus oryzae)、アスペルギルスニガー(Aspergillus niger)、ペニシリウムカメンベルティ(Penicillium camembertii)、アルカリジェネス属種(Alcaligenes sp.)、アクロモバクター属種(Acromobacter sp.)、ブルクホルデリア属種(Burkholderia sp.)、サーモマイセスラヌギノサス(Thermomyces lanuginosus)、クロモバクテリウムビスコサム(Chromobacterium viscosum)、カンジダアンタークティカB(Candida antarctica B)、カンジダルゴサ(Candida rugosa)、カンジダアンタークティカA(Candida antarctica A)、パパイヤ種子及びパンクレアチンの内のいずれか1種に由来するリパーゼである請求項33〜42のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記固定化リパーゼが、遊離脂肪酸の前記エステル化を触媒して、脂肪酸アルキルエステルと、副産物として水とを生成することができ、また、トリグリセリド及び部分グリセリドの前記エステル交換を触媒して、脂肪酸アルキルエステルと副産物としてグリセリンとを生成することができる、請求項33〜43のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記リパーゼ調製物が、疎水性支持体上でそれぞれ別々に固定化されるか、又は同じ疎水性の支持体上に一緒に固定化され得る少なくとも2種のリパーゼを含み、前記リパーゼが、脂肪族アシル基に対して同じ若しくは異なる位置特異性又は選択性を有する、請求項33〜44のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記支持体が、疎水性脂肪族高分子ベースの支持体及び疎水性芳香族高分子ベースの支持体のいずれか1種である、請求項33〜45のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記支持体が、多孔質又は非多孔質の無機支持体であり、これらが疎水性であり得るか、又は疎水性の有機材料でコーティングされている、請求項33〜46のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記アルカリ緩衝液が、予備混合の段階で前記脂肪酸源に添加されるか、又は前記反応媒体に直接添加される、請求項33〜47のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記脂肪酸源が、植物油、動物性脂肪、藻油、魚油、廃油、グリーストラップ及びそれらの任意の混合物の内のいずれか1種である、請求項33〜48のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記脂肪酸源が、リン脂質及びワックスエステルなどの他の微量の脂肪酸誘導体の非存在下または存在下で遊離脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリドもしくはトリグリセリド、及び任意の割合でのそれらの混合物を含み、より具体的には、前記脂肪酸源が、未精製物、精製物、漂白物、脱臭物又はそれらの任意の組み合わせである、請求項33〜49のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記アルコールがメタノールであり、前記得られた脂肪酸エステルが脂肪酸メチルエステル(FAME−バイオディーゼル)である、請求項33〜50のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記反応が0℃〜100℃、具体的には20℃〜30℃の温度で行われる、請求項33〜51のいずれか1項に記載のプロセス。
- 請求項1〜32のいずれか1項に記載の処理システムにより行われる、請求項33〜52のいずれか1項に記載のプロセス。
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