JP5405193B2 - バイオ燃料の製造方法 - Google Patents
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Description
酵素とシリカ−金属系粉末との存在下で、油脂と低級一価アルコールとの反応を行うと共に、
前記シリカ−金属系粉末は、シリカとマグネシウム酸化物もしくはマグネシウム水酸化物とを含む無機粉末、または、シリカ粉末とカルシウム酸化物もしくはカルシウム水酸化物との粉末を含む無機粉末であり、且つ該シリカ−金属系粉末は、酸化物換算で、下記式(1):
SiO 2 ・nMO (1)
式中、Mは、MgまたはCaを示し、
nは、0.19〜20の数である、
で表されるモル組成を有しており、
前記油脂100重量部当り、酵素を0.05〜1.0重量部及び前記シリカ−金属系粉末を20〜200重量部の量で使用することを特徴とするバイオ燃料の製造方法が提供される。このとき、無機粉末として、シリカとマグネシウム酸化物との複合酸化物粉末を使用することが好適である。
(1)前記シリカ−金属系粉末として、BET比表面積が20m2/g以上の無機粉末を使用すること、
(2)前記油脂及び前記シリカ−金属系粉末が、油脂精製乃至再生工程から排出され且つ回収された吸着油脂分を含む回収精製剤であること、
(3)有機溶媒の存在下で酵素を作用させること、
(4)酵素としてリパーゼを使用すること、
(5)低級一価アルコールとして、メタノールを使用すること、
が好適である。
バイオ燃料の出発原料として用いる油脂は、脂肪酸とグリセリンとのエステルを主成分とするものであり、例えばサフラワー油、大豆油、菜種油、パーム油、パーム核油、綿実油、ヤシ油、米糠油、ゴマ油、ヒマシ油、亜麻仁油、オリーブ油、桐油、椿油、落花生油、カポック油、カカオ油、木蝋、ヒマワリ油、コーン油などの植物油や、牛脂、鯨油及び魚油などの動物性油などである。
本発明において、酵素としては、油脂分に対してエステル交換によって低級一価アルコールのエステル(バイオ燃料)を生成し得るものであれば、何れをも用いることができるが、一般にはリパーゼが用いられる。リパーゼとしては、その由来等は特に限定されず、微生物由来のリパーゼ、植物由来のリパーゼ、動物膵臓由来のリパーゼ等が使用される。また、用いるリパーゼは適切な担体に固定化されたものであってもよい。
本発明において、酵素と併用する無機粉末は、エステル交換反応に対する反応促進剤として機能するものであり、シリカ−金属系粉末が使用される。即ち、シリカ−金属系粉末は、油脂と低級一価アルコールとのエステル交換反応で副生するグリセリンを吸着して除去する機能と、油脂中に含まれる遊離脂肪酸を石けん化して油脂から分離する機能を有しているものと推定され、これにより酵素を触媒としてのエステル交換反応を著しく向上させ得るものである。
SiO2・nMO (1)
式中、Mは、MgまたはCaを示し、
nは、0.19〜20の数である、
で表されるモル組成を有していることが必要である。かかる組成において、ケイ素化合物成分が比表面積の増大等により各種成分、特にグリセリンに対する吸着性に寄与し、MO成分が、油脂中の遊離脂肪酸に対する石鹸化による分離機能を示すものと思われる。従って、上記式中のnの値が、上記範囲内である場合には、グリセリンに対する吸着性と油脂中の遊離脂肪酸に対する石鹸化による分離機能とがバランスよく発現し、最も大きなエステル交換促進機能が発揮される。
エステル化に用いる低級一価アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール、ヘキサノール、へプタノール、オクタノール等の炭素数8以下のアルコールを挙げることができるが、特に炭素数7以下が好ましく、中でも反応性及びコストの点でメタノールが好ましい。
本発明において、上述した酵素、無機粉末の存在下で油脂に低級一価アルコールを作用させるエステル化反応は、これらの成分を、反応容器に投入し、酵素が失活しないような温度範囲、例えば10乃至50℃、特に20乃至40℃の室温程度の温度範囲で攪拌混合することにより行われる。
実施例5及び実施例8は参考例とする。
和光純薬製ステアリン酸メチル標準品を用いた。
反応液は濾過または遠心分離後にメンブレンフィルターで濾過し、500mgを軽油5gと混合して試料液とした。なお、n−ヘキサンなどを有機溶媒として使用した場合は有機溶媒を留去後に測定に供した。
これを送液ポンプLC−20AD、オートサンプラーSIL−20A、カラムオーブンCTO−20A、示差屈折率検出器RID−10Aおよびコントローラ−CM−20A(それぞれ島津製作所製)およびデータ処理装置で構成された高速液体クロマトグラフシステムを用いて、下記条件で測定し試料のメチルエステルピーク面積を得た。
カラム:Luna 5A Silica(2)100A(Phenomenex製)
カラム温度:40℃
溶離液:0.4体積%2−プロパノールと99.4体積%n−ヘキサン混合液
溶離液流量:1.0ml/分
注入量:10μL
検量線は、次のように作成した。ステアリン酸標準品(和光純薬製)を各10mg、50mg、100mg、500mgと軽油5gの混合液を標準液として同様に測定し、ピーク面積から軽油中のメチルエステル濃度検量線を得た。
検量線より試料中のメチルエステル濃度(%)を求め、これをメチルエステル変換率とした。
ユアサアイオニクス製マルチソーブ16にて測定した。
リパーゼは、名糖産業製Lipase−QLMを用いた。
500ml三角フラスコにミズカシルP−526を33.3g、パーム油50g、メタノール6.5g、n−ヘキサン 50gとリパーゼ0.075gを混合し25℃で撹拌しながら反応させた。24時間毎に試料をサンプリングしメチルエステル変換率を測定した。結果を表2に示す。
500ml三角フラスコに4A型ゼオライト1.9g、パーム油51g、メタノール3.6g、n−ヘキサン 50gとリパーゼ0.084gを混合し25℃で撹拌しながら反応させた。測定結果を表2に示す。
500ml三角フラスコにミズカライフF1−Gを33.3g、パーム油50g、メタノール6.5g、n−ヘキサン 50gとリパーゼ0.075gを混合し25℃で撹拌しながら反応させた。測定結果を表2に示す。
実施例1と同じ処方で、ミズカライフF1−Gの代わりにミズカライフF2−Gを用いて実施例1と同様に反応した。測定結果を表2に示す。
500ml三角フラスコに、食用油の再生に使用されたミズカライフF2−Gを83.3、メタノール6.5g、n−ヘキサン 50gとリパーゼ0.075gを混合し25℃で撹拌しながら反応させた。24時間毎に試料をサンプリングしメチルエステル変換率を測定した。
なお、この使用済みミズカライフからはn−ヘキサンを溶剤としたソックスレー抽出により50gの油脂が得られることをあらかじめ確認している。測定結果を表2に示す。
500ml三角フラスコにミズカライフF2−Gを33.3g、使用済み天ぷら油50g、メタノール6.5g、n−ヘキサン 50gとリパーゼ0.075gを混合し25℃で撹拌しながら反応させた。24時間毎に試料をサンプリングしメチルエステル変換率を測定した。
なお、この使用済み天ぷら油の酸価は2.1であった。測定結果を表2に示す。
実施例4と同じ処方で、ミズカライフF1−Gの代わりに酸化マグネシウムDSを用いて実施例4と同様に反応した。測定結果を表2に示す。
実施例4と同じ処方で、ミズカライフF1−Gの代わりに水澤化学製試作高表面積非晶質シリカ30gと酸化マグネシウムDS3.9gの混合物を用いて実施例4と同様に反応した。測定結果を表2に示す。
実施例4と同じ処方で、ミズカライフF1−Gの代わりにミズカシルP−527を24.5gと水酸化カルシウム11gの混合物を用いて実施例4と同様に反応した。測定結果を表2に示す。
実施例4と同じ処方で、ミズカライフF1−Gの代わりにセピオライトを用いて実施例4と同様に反応した。測定結果を表2に示す。
実施例4と同じ処方で、ミズカライフF1−Gの代わりに微粉タルクを用いて実施例4と同様に反応した。測定結果を表2に示す。
500ml三角フラスコにミズカライフF2−G(水澤化学製)33.3g、パーム油50g、メタノール6.5g、n−ヘキサン 50gとリパーゼ0.050gを混合し25℃で撹拌しながら反応させた。測定結果を表3に示す。
実施例8において、ミズカライフF2−Gを16.7g、リパーゼを0.075gにそれぞれ変更した以外は実施例8と同様に反応した。測定結果を表3に示す。
実施例8において、ミズカライフF2−Gを8.3g、リパーゼを0.075gにそれぞれ変更した以外は実施例8と同様に反応した。測定結果を表3に示す。
Claims (7)
- 酵素の存在下で油脂と低級一価アルコールを反応させてエステルとするバイオ燃料の製造方法において、
酵素とシリカ−金属系粉末との存在下で、油脂と低級一価アルコールとの反応を行うと共に、
前記シリカ−金属系粉末は、シリカとマグネシウム酸化物もしくはマグネシウム水酸化物とを含む無機粉末、または、シリカ粉末とカルシウム酸化物もしくはカルシウム水酸化物との粉末を含む無機粉末であり、且つ該シリカ−金属系粉末は、酸化物換算で、下記式(1):
SiO 2 ・nMO (1)
式中、Mは、MgまたはCaを示し、
nは、0.19〜20の数である、
で表されるモル組成を有しており、
前記油脂100重量部当り、酵素を0.05〜1.0重量部及び前記シリカ−金属系粉末を20〜200重量部の量で使用することを特徴とするバイオ燃料の製造方法。 - 前記シリカ−金属系粉末として、シリカとマグネシウム酸化物との複合酸化物粉末を使用する請求項1に記載のバイオ燃料の製造方法。
- 前記無機粉末として、BET比表面積が20m2/g以上の無機粉末を使用する請求項1または2に記載のバイオ燃料の製造方法。
- 前記油脂及び前記シリカ−金属系粉末が、油脂精製乃至再生工程から排出され且つ回収された吸着油脂分を含む回収精製剤である請求項1〜3の何れかに記載のバイオ燃料の製造方法。
- 有機溶媒の存在下で酵素を作用させる請求項1〜4の何れかに記載のバイオ燃料の製造方法。
- 酵素としてリパーゼを使用する請求項1〜5の何れかに記載のバイオ燃料の製造方法。
- 低級一価アルコールとして、メタノールを使用する請求項1〜6の何れかに記載のバイオ燃料の製造方法。
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