KR102011717B1 - Method for producing biodiesel using rice bran - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벼의 정미 과정에서 부산물로서 얻게 되는 미강을 활용한 바이오디젤의 생산 방법을 제공한다. 본 발명은 자체적으로 유지와 리파아제를 함유하고 있는 미강에 알코올을 가하여 바이오디젤을 생산하는 방법, 및 바이오디젤의 생산 수율을 높이기 위한 바이오디젤의 합성에서의 최적의 조건들을 제시한다. 또한, 탈지 미강에 유지 및 알코올을 가하여 바이오디젤을 생산하는 방법을 제시한다. 본 발명은 벼의 정미 과정에서 부산물로서 얻게 되는 미강 또는 미강유를 얻고난 후 버려지는 탈지박, 즉 탈지 미강을 활용하여 매우 간단한 방법으로 바이오디젤의 생산을 가능하게 하므로, 바이오디젤의 생산 방법을 단순화시키고 생산 비용을 절감하여 바이오디젤의 보급화에 이바지할 수 있다. The present invention provides a method for producing biodiesel using rice bran obtained as a by-product from rice milling process. The present invention proposes a method for producing biodiesel by adding alcohol to rice bran containing fats and oils and lipases on its own, and optimal conditions for synthesizing biodiesel for increasing the production yield of biodiesel. In addition, a method of producing biodiesel by adding fat and alcohol to degreasing rice bran is presented. The present invention enables the production of biodiesel in a very simple way by utilizing skim milk or rice bran, which is discarded after obtaining rice bran or rice bran oil obtained as a by-product during rice milling, thereby simplifying the production method of biodiesel. It can contribute to the spread of biodiesel by reducing the production cost and reducing the production cost.

Description

미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법{Method for producing biodiesel using rice bran}Method for producing biodiesel using rice bran {Method for producing biodiesel using rice bran}

본 발명은 벼의 정미 과정에서 부산물로서 얻게 되는 미강을 활용한 바이오디젤의 생산 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing biodiesel using rice bran obtained as a by-product from rice milling process.

현재 전 세계적으로 석유 보유량이 감소하고, 화석연료를 사용할 때 발생하는 온실가스 배출량 감축이 의무화되면서 대체연료인 바이오디젤 개발의 중요성이 증가하고 있다. 바이오디젤은 무독성이고 생분해성이 있으며 재생 가능한 연료 에너지로, 특히 일산화탄소, 이산화탄소, 황산가스와 같은 온실가스 배출량이 적은 장점이 있다.Currently, the importance of developing biodiesel, an alternative fuel, is increasing due to the reduction of oil reserves worldwide and the reduction of greenhouse gas emissions generated when using fossil fuels. Biodiesel is a non-toxic, biodegradable and renewable fuel energy, especially with low greenhouse gas emissions such as carbon monoxide, carbon dioxide and sulfuric acid gas.

바이오디젤은 식물성 유지나 동물성 지방에 함유된 긴 사슬 지방산과 짧은 사슬 알코올의 모노 알킬 에스테르이다. 일반적으로 바이오디젤 합성반응은 화학적 촉매나 효소 촉매를 이용하는데, 화학적 촉매 반응은 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 황산 등을 이용하며, 바이오디젤 생산 시 시간 및 초기 비용이 적게 드는 장점이 있어서 상업적으로는 사용되고 있는 방법이다. 그러나, 반응 후 시행되어야 하는 중화 반응 및 염 제거공정에서 발생하는 다량 발생하는 폐수 처리 비용이 많이 소요되며 및 글리세롤을 회수하기 어려운 단점이 있다. 반면, 효소 촉매를 이용할 경우, 효소가 고가라는 단점이 있으나, 촉매와 반응 생산물을 분리하기 쉽고, 부가적인 처리공정이 필요 없으며, 반응 부산물인 글리세롤의 회수가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 효소 반응은 비교적 온화한 조건에서 일어나므로 추가적인 에너지 사용이 적으며, 비누형성을 방지하여 바이오디젤 수율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.Biodiesel is a mono alkyl ester of long chain fatty acids and short chain alcohols contained in vegetable oils or animal fats. In general, biodiesel synthesis reactions use chemical catalysts or enzyme catalysts, and chemical catalytic reactions use sodium hydroxide, potassium hydroxide, or sulfuric acid. That's how it is. However, a large amount of wastewater treatment costs generated in the neutralization reaction and salt removal process to be carried out after the reaction is expensive and it is difficult to recover glycerol. On the other hand, when using an enzyme catalyst, there is a disadvantage that the enzyme is expensive, it is easy to separate the catalyst and the reaction product, there is no need for an additional treatment process, there is an advantage that the recovery of the reaction by-product glycerol is easy. In addition, since the enzymatic reaction occurs under relatively mild conditions, there is little additional energy use, and the biodiesel yield can be increased by preventing soap formation.

한편, 쌀은 밀, 옥수수와 함께 세계 3대 작물로서, 정미과정에서 제거되는 미강은 현미 중량의 약 10%에 달한다. 미강에는 식물성 스테롤, 토코페롤, 토코트리에놀, 감마오리자놀, 불검화물 등이 함유되어 있으며, 미강은 이러한 유용성분 또는 미강유의 추출을 위해 활용되고 있다. 또한, 탈지 미강은 동물 사료로 이용될 수 있긴 하나 대부분 폐기 처리되고 있는 실정이다. 미강은 리파아제의 가수분해 활성이 높아 정미과정에서 미강유의 가수분해가 쉽게 일어나므로, 다른 식물 유지와 비교하여 미강유의 산가가 높다. 이러한 이유로 가수분해를 유발하는 미강에 함유된 리파아제의 활성을 억제하는 방법이 많이 연구되어 왔다. 그러나 현재까지 미강에 함유된 리파아제를 효율적으로 이용하고자 하는 시도는 전무한 상태이다.
On the other hand, rice is the world's three largest crops along with wheat and corn, and rice bran removed from the milling process is about 10% of the brown rice weight. Rice bran contains vegetable sterols, tocopherols, tocotrienols, gamma-oryzanol, and ungumified products, and rice bran is utilized for the extraction of these useful components or rice bran oil. In addition, degreasing rice bran can be used as an animal feed, but most of them have been disposed of. Rice bran has a high hydrolytic activity of lipase, so that rice bran oil is easily hydrolyzed in the rice milling process, and thus the acid value of rice bran oil is higher than other plant fats and oils. For this reason, many methods have been studied to inhibit the activity of lipase contained in rice bran causing hydrolysis. However, to date, no attempt has been made to efficiently use lipases contained in rice bran.

본 발명은 정미과정에서 생산되는 부산물인 미강을 활용한 바이오디젤의 생산 방법을 제공하고자 한다.
The present invention is to provide a method for producing biodiesel using rice bran, which is a by-product produced in the milling process.

효소를 이용하여 바이오디젤을 생산하는 방법에서는 유지, 알코올, 그리고 이들을 반응시키는 리파아제의 사용을 필수로 한다. 그러나, 리파아제는 구입 또는 합성하여 사용하여야 하고, 이를 담체에 고정시켜 사용하고 사용 후 분리 및 회수 하여야 하는 등 복잡한 공정을 야기하므로 바이오디젤의 생산 단가를 높이는 요인이 되고 있다. The production of biodiesel using enzymes requires the use of fats and oils, and lipases that react with them. However, lipases have to be purchased or synthesized and used to fix them to a carrier, and then use a complex process such as separation and recovery after use, thereby increasing the production cost of biodiesel.

본 발명자들은 리파아제와 이를 이용한 바이오디젤의 합성에 대한 연구를 수행하던 중 정미과정에서 부산물로 얻게 되는 미강에 함유된 미강 리파아제를 활용하는 방안에 관심을 갖게 되었다. 그런데, 본 발명자들은, 놀랍게도, 미강으로부터 미강 리파아제를 분리하는 과정 없이, 미강에 자체적으로 포함되어 있는 유지와 미강 리파아제를 활용하게 되면 여기에 단순히 알코올만을 추가하여 바이오디젤 합성 반응을 유도함으로써 바이오디젤을 높은 수율로 생산할 수 있음을 밝혔다. The present inventors have been interested in using the rice bran lipase contained in rice bran obtained as a by-product during the rice milling process while studying the synthesis of lipase and biodiesel using the same. However, the present inventors, surprisingly, without the process of separating the rice bran lipase from the rice bran, when using the oil and rice lipase contained in the rice bran itself to add biodiesel by simply adding alcohol to induce biodiesel synthesis reaction It can be produced in high yield.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 The present invention

미강에 알코올을 분산하고, 반응기 내에서 상기 미강을 정치시켜 바이오디젤을 합성하고, 항성된 바이오디젤을 분리하는 것을 포함하는 미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing biodiesel using rice bran, which comprises dispersing alcohol in rice bran, allowing the rice bran to stand in a reactor to synthesize biodiesel, and separating starburst biodiesel.

본 발명에 따른 바이오디젤의 생산 방법은 놀라울 만큼 간단하다. 하기 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 미강에 알코올을 분산하고 이를 반응기 내에서 정치시키는 것만으로도 바이오디젤이 생산된다는 사실을 보여준다. 즉, 본 발명은 미강에 자체적으로 포함되어 있는 유지와 미강 리파아제를 활용함으로써 일반적인 효소를 이용한 바이오디젤의 생산 방법에서 필수적으로 요구되는 유지의 공급 및 리파아제의 첨가 단계를 단순화시켰다. 미강 내 리파아제를 분리하지 않고 그대로 활용함으로써 효소적 반응 시스템의 문제점으로 지적되는 효소 고정화 및 분리 단계도 필요하지 않다. 이러한 방법은 기존의 화학적 또는 효소적 반응 시스템과 구별되는 방법으로서, 별도의 복잡한 공정이 필요하지 않으므로, 바이오디젤을 경제적으로 합성할 수 있게 된다. The method of producing biodiesel according to the invention is surprisingly simple. As can be seen in the examples below, the present invention shows that biodiesel is produced by simply dispersing alcohol in rice bran and allowing it to stand in the reactor. That is, the present invention simplifies the step of supplying fats and oils and the addition of lipases, which are essential in the production method of biodiesel using general enzymes, by using fats and oils and lipases contained in rice bran itself. Enzymatic immobilization and separation steps, which are pointed out as a problem of enzymatic reaction system by using lipase in rice bran without separation, are not necessary. This method is distinguished from existing chemical or enzymatic reaction systems, and does not require a separate complicated process, thereby enabling biodiesel to be economically synthesized.

본 발명에 있어서, 알코올을 분산시킨 미강을 반응기 내에 정치시킨다고 함은 그대로 두어도 바이오디젤 합성 반응, 즉 지방산 알킬에스테르의 생성이 진행됨을 의미한다. 본 발명에 따른 바이오디젤 합성 반응은 통상의 바이오디젤의 합성 공정에서 사용되는 별도의 교반 공정을 필수로 요하지 않는다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 반응기는 바이오디젤이 합성될 수 있는 반응의 공간을 제공하는 것이면 족하며, 기질의 주입부와 바이오디젤의 배출부 정도의 기본적 구성만 갖추면 될 뿐, 특별한 장치를 구비하지 않아도 무방하다. 다만, 미강에 알코올을 골고루 분산시키기 위한 분산 장비 또는 교반 장비를 갖추는 것이 바람직할 수 있으나, 알코올의 분산 후 바이오디젤의 합성 반응이 진행되는 동안에는 별도의 교반이 필수적인 것은 아니다. In the present invention, the fact that the rice bran, in which the alcohol is dispersed, is allowed to stand in the reactor means that the biodiesel synthesis reaction, that is, the production of fatty acid alkyl ester proceeds. The biodiesel synthesis reaction according to the present invention does not require a separate stirring process used in the conventional biodiesel synthesis process. Therefore, the reactor used in the present invention is sufficient to provide a space for reaction in which biodiesel can be synthesized, and only the basic configuration of the inlet portion of the substrate and the outlet portion of the biodiesel is provided, and no special device is provided. You don't have to. However, it may be desirable to have a dispersion device or agitation device for evenly dispersing the alcohol in the rice bran, but a separate stirring is not essential during the biodiesel synthesis reaction after the alcohol dispersion.

본 발명에 따른 미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법은 합성된 바이오디젤을 분리하는 과정을 포함한다. 본 발명의 방법에 있어서, 바이오디젤의 합성은 지방산 알킬 에스테르의 생성을 의미한다. 미강 내 유지를 반응 기질로서 사용하는 경우 바이오디젤, 즉 지방산 알킬 에스테르는 미강 내에 축적되게 된다. 따라서, 지방산 알킬 에스테르의 합성이 종료된 미강으로부터 이러한 지방산 알킬 에스테르를 예컨대, 통상의 유기 용매를 이용하여 추출함으로써 최종적으로 바이오디젤을 얻을 수 있게 된다. 탈지 미강을 이용하는 경우에는 반응 기질로서 추가의 유지를 첨가하여 사용하므로, 이 경우 바이오디젤은 탈지 미강 및/또는 첨가된 유지를 비롯한 반응물 내에 포함되어 있는 상태가 되며, 이로부터 바이오디젤을 추출 및/또는 정제함으로써 최종적으로 바이오디젤을 얻을 수 있게 된다. 바이오디젤의 분리 후 얻게 되는 미강은 2단계 합성 공정 또는 별도의 바이오디젤 생산 공장에서 재사용할 수 있다. 상기 추출에 사용할 수 있는 유기 용매는 유지의 추출에 사용되는 통상의 유기 용매를 이용할 수 있으며, 예를 들어 헥산, 터셔리 부탄올, 아이소프로필 알코올, 아이소옥탄, 클로로포름, 디에틸에테르, 석유에테르 등을 사용할 수 있다. 추출되는 기름의 조성 및 양은 용매의 극성도에 따라 달라질 수 있는데, 극성도가 큰 용매일수록 극성 지질 성분의 추출이 증가한다. 바이오디젤 추출에 있어서 불필요한 극성 지질 성분의 증가는 바이오디젤 순도를 감소시키는 요인이 될 수 있다. 이를 고려할 때, 바이오디젤의 추출에 가장 바람직한 용매는 예컨대, 헥산일 수 있다.The method for producing biodiesel using rice bran according to the present invention includes a process of separating the synthesized biodiesel. In the process of the invention, the synthesis of biodiesel means the production of fatty acid alkyl esters. When oil in rice bran is used as a reaction substrate, biodiesel, ie fatty acid alkyl esters, will accumulate in rice bran. Therefore, the biodiesel can be finally obtained by extracting the fatty acid alkyl ester from, for example, a conventional organic solvent from the rice bran after the synthesis of the fatty acid alkyl ester is completed. In the case of using degreasing rice bran, since additional fats and oils are added as a reaction substrate, in this case, biodiesel is contained in a reaction product including degreasing rice bran and / or added fats and oils, and biodiesel is extracted and / or Alternatively, the biodiesel can be finally obtained by purification. The rice bran obtained after biodiesel separation can be reused in a two-step synthesis process or in a separate biodiesel production plant. As the organic solvent that can be used for the extraction, a conventional organic solvent used for the extraction of fats and oils can be used. For example, hexane, tert-butanol, isopropyl alcohol, isooctane, chloroform, diethyl ether, petroleum ether, etc. Can be used. The composition and amount of oil to be extracted may vary depending on the polarity of the solvent. The solvent having a higher polarity increases the extraction of the polar lipid component. Increasing unnecessary polar lipid components in biodiesel extraction can be a factor in reducing biodiesel purity. In view of this, the most preferred solvent for extraction of biodiesel may be, for example, hexane.

본 발명에 따른 미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법은, 바이오디젤의 분리 후 얻은 미강을 재활용하여 수행될 수 있다. 미강 내 유지는 바이오디젤의 1차 합성 과정에서 소진되겠지만, 미강 리파아제는 효소 활성이 계속적으로 유지된 상태로 미강 내에 존재한다. 하기 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 바이오디젤의 합성에 사용된 미강은 약 10회까지 반복사용하더라도 리파아제의 역할을 유효하게 수행할 수 있다. Biodiesel production method using the rice bran according to the present invention can be carried out by recycling the rice bran obtained after the separation of the biodiesel. Intravitreal oils will be exhausted during the first stage synthesis of biodiesel, but bran lipases are present in the rice bran with the enzyme activity maintained continuously. As can be seen in the following examples, the rice bran used in the synthesis of biodiesel can effectively perform the role of lipase even after repeated use up to about 10 times.

따라서, 본 발명의 한 구체예에서,Thus, in one embodiment of the invention,

상기 생산 방법은,The production method,

상기 바이오디젤 분리 후 얻은 미강에 유지를 첨가하고 알코올을 분산한 후, 반응기 내에서 이를 정치시켜 바이오디젤을 합성하고, 합성된 바이오디젤을 분리하는 과정을 추가로 포함하며, 상기 과정은 1회 내지 10회 반복가능하다.After adding the fat or oil to the rice bran obtained after the biodiesel separation and dispersing the alcohol, it is left in the reactor to synthesize biodiesel, and further comprising the step of separating the synthesized biodiesel, the process is one to Can be repeated 10 times.

미강 리파아제의 반복적인 사용가능성을 고려할 때, 본 발명에 따른 바이오디젤의 합성을 위한 미강으로서 미강유를 얻고 버려지게 되는 탈지 미강을 사용하는 것도 고려해 볼 수 있다.In view of the repeated use of rice bran lipase, it may be considered to use degreasing rice bran which is obtained and discarded rice bran oil as a rice bran for the synthesis of biodiesel according to the present invention.

이에 본 발명자들은 탈지 미강 내 리파아제를 활용하되, 탈지 미강에서 부족하게 된 유지를 추가하는 방법을 착안하였다.  Therefore, the inventors of the present invention devised a method of using lipase in degreasing rice bran, but adding the fats and oils lacked in degreasing rice bran.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 미강이 탈지 미강인 경우, 본 발명에 따른 생산 방법은In one embodiment of the invention, when the rice bran is degreasing rice bran, the production method according to the invention

탈지 미강에 유지를 첨가하고 알코올을 분산한 후, 이들 혼합물을 정치시켜 바이오디젤을 합성하고, After adding fats and oils to skim rice bran and dispersing alcohol, these mixtures were left to synthesize biodiesel,

합성된 바이오디젤을 분리하는 것을 포함하여 수행된다.Isolating the synthesized biodiesel.

탈지 미강 역시 반복사용하더라도 리파아제로서의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 바이오디젤의 생산 방법의 일 구체예에서는 탈지 미강을 이용한 바이오디젤을 합성, 분리 후 얻은 탈지 미강에 다시 유지를 첨가하고 알코올을 분산한 후, 반응기 내에서 이를 정치시켜 바이오디젤을 합성하고, 합성된 바이오디젤을 분리하는 과정을 추가로 포함하며, 상기 과정은 1회 내지 10회 반복가능하다.Degreased rice bran can also function as a lipase even after repeated use. Therefore, in one embodiment of the method for producing biodiesel according to the present invention, after the synthesis and separation of biodiesel using degreasing rice bran, fats and oils are added to the degreasing rice bran, the alcohol is dispersed, and the biodiesel is allowed to stand in a reactor. It further comprises the step of synthesizing, separating the synthesized biodiesel, the process can be repeated 1 to 10 times.

본 발명의 다른 구체예에서, 미강은 0 내지 200, 예컨대 0 내지 100의 산가를 가질 수 있다. 미강은 정미공정에서 시간에 따라 급격히 산가가 증진하게 되므로 저가의 미강을 공급받게 되면 대개 산가가 높은 것일 수 있다. 산가가 높아지면 바이오디젤의 생산 수율이 다소 떨어지긴 하나, 하기 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미강으로부터의 바이오디젤의 생산을 구현하기에는 특별한 문제가 없다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 미강의 산가는 특별히 제한되지 않는다. In another embodiment of the present invention, the rice bran may have an acid value of 0 to 200, such as 0 to 100. Rice bran is rapidly increased in acidity with time in the rice milling process, so if the rice bran is supplied with low price, the acid value may be high. As the acid value increases, the production yield of biodiesel is somewhat lowered, but as can be seen in the following examples, there is no particular problem to implement the production of biodiesel from rice bran according to the present invention. Therefore, the acid value of rice bran used in the present invention is not particularly limited.

바이오디젤의 1차 합성을 거쳐 재사용되는 미강 또는 탈지 미강에 추가로 첨가되는 유지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 바이오디젤의 생산을 위해 사용될 수 있는 것으로 알려진 것이면 어떠한 것이든 사용가능하다. 예를 들어, 상기 유지는 식물성 유지, 동물성 유지, 조류유(algae oil), 오일 생성능이 있는 미생물 유래 오일, 유지 증류 지방산 (Oil distilllate fatty acid), 폐유 또는 애시드 오일(Acid oil) 등 일 수 있다. 식물성 유지의 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 대두유, 팜유, 코코넛유, 유채유, 카놀라유, 해바라기유, 미강유 등이 포함되며, 동물성 유지의 예로는 이에 제한되는 것은 아니나, 어류, 조류, 포유류 등으로부터 유래한 오일일 수 있다. 유지 공급을 위해 사용될 수 있는 조류로는 해양 미세조류, 착편모조류, 담수산 미세조류 등이 있으며, 구체적인 예로 나노클로롭시스(Nannochloropsissp .), 아이소크라이시스 (Isochrysis sp .), 세네데스머스(Scenedesmussp .), 클로렐라(Chlorellasp .) 등이 포함된다. 또한, 오일 생성능이 있는 미생물로는 예를 들면, Aeromonas 속 미생물, Achromobacter 속 미생물, Acidovorax delafieldii, Acidovax facilis, Acinetobacter 속 미생물, Actinomyces 속 미생물, Aeromonas 속 미생물, Alcaligenes 속 미생물, Alteromonas 속 미생물, Althornia 속 미생물, Aplanochytrium 속 미생물, Aspergillus 속 미생물, Amoebobacter 속 미생물, Aphanocapa sp., Aphanothece sp. Aquaspirillum autotrophicum, Azorhizobium caulinodans, Azospirillum sp., Azospirillum 속 미생물, Azotobacter 속 미생물, Bacillus 속 미생물, Beggiatoa 속 미생물, Beijerinckia 속 미생물, Beneckea 속 미생물, Blakeslea 속 미생물, Bordetella pertussis , Bradyrhizobium japonicum , Caryophamon latum , Caulobacter 속 미생물, Chlorogloea 속 미생물, Chromatium 속 미생물, Chromobacterium 속 미생물, Clostridium 속 미생물, Comamonas 속 미생물, Corynebacterium 속 미생물, Crypthecodinium 속 미생물, Cyanobacteria 속 미생물, Derxia 속 미생물, Desulfonema 속 미생물, Desulfosacina variabilis , Desulfovibrio sapovorans , Ectothiorhodospira 속 미생물, Elina 속 미생물, Entomophthora 속 미생물, Ferrobacillus ferroxidans , Flavobacterium sp., Haemophilus influenzae , Halobacterium 속 미생물, Haloferax mediterranei , Hydroclathratus clathratus, Hydrogenomonas facilis , Hydrogenophaga 속 미생물, Hyphomicrobium 속 미생물, Ilyobacter delafieldii , Japonochytrium 속 미생물, Labrys monachus , Lamprocystis reseopersicina , Lampropedia hyalina , Legionella sp., Leptothrix discophorus , Methylobacterium 속 미생물, Methylosinus 속 미생물, Micrococcus 속 미생물, Mortierella 속 미생물, Mycobacterium 속 미생물, Nitrobacter 속 미생물, Nocardia 속 미생물, Paracoccus dentrificans , Oscillatoria limosa , Penicillium cyclopium, Photobacterium 속 미생물, Physarum ploycephalum , Phycomyces 속 미생물, Pseudomonas 속 미생물, Pythium 속 미생물, Ralstonia 속 미생물, Rhizobium 속 미생물, Rhodobacillus 속 미생물, Rhodobacter 속 미생물, Rhodococcus 속 미생물, Rhodocyclus 속 미생물, Rhodomicrobium vannielii , Rhodopseudomonas 속 미생물, Rhodospirillum 속 미생물, Schizochytrium 속 미생물 Sphingomonas paucimobilis , Spirillum 속 미생물, Spirulina 속 미생물, Staphylococcus 속 미생물, Stella 속 미생물, Streptomyces 속 미생물, Syntrophomonas wolfei , Thermophilic cyanobacteria , Thermus thermophilus , Thiobacillus A2, Thiobacillus 속 미생물, Thiocapsa 속 미생물, Thraustochytrium 속 미생물, Thiocystis violacea, Vibrio parahaemolyticus, Xanthobacter autotrophicus , Xanthomonas maltophilia , Zoogloea 속 미생물 및 오일 생성능을 가지는 효소를 코딩하는 유전자로 형질전환된 미생물 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 증류 지방산은 모든 기름에서 나올 수 있으므로 유지 증류 지방산 (oil diseillate fatty acid)은 유지의 정제 과정에서 발생하는 부산물로서 모든 유래의 유지로부터 발생할 수 있으며, 예를 들어 팜유 지방산을 들 수 있다. 한편, 애시드 오일(Acid oil) 란, 유지 정제 과정 중 탈산 과정에서 발생하는 비누분(Soapstock) 이라는 부산물로부터 산처리하여(Acidification) 추출한 유지를 말한다. 이러한 애시드 오일의 예로는 미강유의 정제 과정에서 얻을 수 있는 미강 유래의 애시드오일이 있다.The type of fat or oil additionally added to the rice bran or degreasing rice bran which is reused through the primary synthesis of biodiesel is not particularly limited, and generally, any known oil that can be used for the production of biodiesel can be used. For example, the oil or fat may be vegetable oil, animal oil, algae oil, oil-derived microorganism oil, oil distilllate fatty acid, waste oil or acid oil, and the like. . Examples of vegetable fats and oils include, but are not limited to, soybean oil, palm oil, coconut oil, rapeseed oil, canola oil, sunflower oil, rice bran oil, and the like. Examples of animal fats and oils are derived from fish, algae, mammals, and the like. It may be one oil. Algae that can be used for oil supply include marine microalgae, flax algae, and freshwater microalgae. Specific examples include Nannochloropsissp . , Isochrysis sp . And Scenedesmussp. .), and chlorella (including the Chlorellasp.) and the like. In addition, oil- producing microorganisms include, for example, Aeromonas microorganism, Achromobacter microorganism, Acidovorax delafieldii , Acidovax facilis , Acinetobacter genus microorganism, Actinomyces genus microorganism, Aeromonas Genus Microorganism, Alcaligenes genus Microorganism, Alteromonas Genus Microorganism, Althornia genus microorganism, Aplanochytrium genus microorganism, Aspergillus genus microorganism, Amoebobacter genus microorganism, Aphanocapa sp., Aphanothece sp. Aquaspirillum autotrophicum , Azorhizobium caulinodans, Azospirillum sp., Azospirillum spp, Azotobacter spp, Bacillus spp, Beggiatoa spp, Beijerinckia spp, Beneckea spp, Blakeslea spp, Bordetella pertussis , Bradyrhizobium japonicum , Caryophamon latum , Caulobacter genus microorganism, Chlorogloea genus microorganism, Chromatium Genus Microorganism, Chromobacterium Genus Microorganism, Clostridium Genus Microorganism, Comamonas Genus Microorganism, Corynebacterium Genus Microorganism, Crypthecodinium Genus Microorganism, Cyanobacteria Genus Microorganism, Derxia Genus Microorganism, Desulfonema Genus Microorganism, Desulfosacina variabilis , Desulfovibrio sapovorans , Ectothiorhodospira genus microorganism, Elina genus microorganism, Entomophthora Microorganism , Ferrobacillus ferroxidans , Flavobacterium sp., Haemophilus influenzae , Halobacterium genus microorganism, Haloferax mediterranei , Hydroclathratus clathratus, Hydrogenomonas facilis, Hydrogenophaga spp, Hyphomicrobium spp, Ilyobacter delafieldii , Japonochytrium Genus microbiology, Labrys monachus , Lamprocystis reseopersicina , Lampropedia hyalina , Legionella sp., Leptothrix discophorus, Methylobacterium spp, Methylosinus spp, Micrococcus spp, Mortierella spp, Mycobacterium spp, Nitrobacter spp, Nocardia spp, Paracoccus dentrificans , Oscillatoria limosa, Penicillium cyclopium, Photobacterium spp, Physarum ploycephalum , Phycomyces genus, Pseudomonas genus, Pythium genus, Ralstonia genus, Rhizobium genus, Rhodobacillus genus, Rhodobacter genus, Rhodococcus Genus microorganism, Rhodocyclus genus microorganism, Rhodomicrobium vannielii, Rhodopseudomonas spp, Rhodospirillum spp, Schizochytrium microorganism of the genus Sphingomonas paucimobilis , Spirillum genus microorganism, Spirulina genus microorganism, Staphylococcus genus microorganism, Stella genus microorganism, Streptomyces genus microorganism, Syntrophomonas wolfei , Thermophilic cyanobacteria , Thermus thermophilus , Thiobacillus A2, Thiobacillus Genus microorganism, Thiocapsa Genus microorganism, Thraustochytrium genus microorganism, Thiocystis violacea , Vibrio parahaemolyticus , Xanthobacter autotrophicus , Xanthomonas maltophilia , Zoogloea genus microorganisms and transformed with genes encoding the enzyme having the ability to produce oil, and the like, but is not limited thereto. Distilled fatty acids can come from all oils, so oil diseillate fatty acids are by-products that occur in the purification of oils and fats and can be derived from oils of all origin, for example palm oil fatty acids. On the other hand, acid oil (Acid oil) refers to the oil extracted by acid treatment (Acidification) extracted from the by-product of the soap (Soapstock) generated during the deoxidation process during the oil refining process. Examples of such acid oils include acid oils derived from rice bran which can be obtained during the purification of rice bran oil.

이에 제한되는 것은 아니나, 바이오디젤의 수율을 고려할 때 상기 유지는 유지와 미강을 합한 전체 중량의 5 내지 25%의 비율로 추가되는 것이 바람직하다.Although not limited thereto, the fats and oils are preferably added at a ratio of 5 to 25% of the total weight of fat and rice bran when considering biodiesel yield.

본 발명의 바이오디젤 생산 방법에 있어서, 바이오디젤의 합성은 사용되는 미강의 상태(탈지 여부, 산가 등), 알코올의 종류, 반응온도, 유지: 알코올의 몰비, 등과 같은 다양한 조건에 따라 그 수율이 변경될 수 있다. 특정 조건하에서 바이오디젤의 합성이 수행될 경우 바이오디젤의 생산 수율이 향상되나, 생산 수율은 경제성을 얻기 위해 사용자가 임의의 컷오프 값을 선택할 수 있는 것이므로, 아래에서 설명하는 특정 조건이 본 발명의 특징을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 어떠한 조건을 선택하더라도 본 발명의 바이오디젤 생산 방법은 위에서 설명한 간단한 과정으로 바이오디젤을 생산할 수 있게 된다. In the biodiesel production method of the present invention, the synthesis of biodiesel is produced according to various conditions such as the state of rice bran used (degreasing, acid value, etc.), the type of alcohol, reaction temperature, fat and oil: molar ratio of alcohol, and the like. can be changed. When the synthesis of biodiesel is carried out under specific conditions, the production yield of biodiesel is improved, but the production yield is that the user can select any cutoff value in order to obtain economic feasibility. It should not be construed as limiting Whatever conditions are selected, the biodiesel production method of the present invention can produce biodiesel by the simple process described above.

본 발명에 있어서, 바이오디젤의 생산을 위해 미강에 분산시키는 알코올은 바이오디젤의 생산에 사용될 수 있는 것이라면 어떠한 것이든 사용가능하다. 바람직하게는 미강에 분산시키는 알코올로서 짧은 사슬 알코올, 즉 C1-6의 저급 알코올, 특히, C1-4 알코올, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 이소프로필, 부탄올 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 메탄올을 알코올로서 사용하는 경우, 메탄올이 트리글리세리드로부터 글리세롤을 분리시켜 유리 지방산으로 분해하고 미강 내 리파아제가 이러한 유리 지방산의 에스테르화를 일으켜 바이오디젤로서 지방산 메틸 에스테르가 생성된다. 마찬가지로, 에탄올을 알코올로서 사용하는 경우, 바이오디젤로서 지방산 에틸 에스테르가 생성된다. In the present invention, alcohol dispersed in rice bran for the production of biodiesel may be used as long as it can be used for production of biodiesel. Preferably, short-chain alcohols, that is, C1-6 lower alcohols, in particular C1-4 alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl, butanol and the like can be used as the alcohol dispersed in the rice bran. For example, when methanol is used as alcohol, methanol separates glycerol from triglycerides and breaks it down into free fatty acids, and lipase in rice bran causes esterification of these free fatty acids, producing fatty acid methyl esters as biodiesel. Likewise, when ethanol is used as the alcohol, fatty acid ethyl esters are produced as biodiesel.

본 발명의 한 구체예에서, 미강에 분산시키는 알코올은 메탄올일 수 있다. 일반적으로 바이오디젤의 합성에 사용되는 알코올은 사슬의 길이가 긴 것이 유리한 것으로 여겨지나, 하기 실시예에서는 유지와의 반응을 위해 가장 적합한 알코올이 메탄올임을 보여준다.In one embodiment of the invention, the alcohol dispersed in the rice bran may be methanol. It is generally considered that alcohols used for the synthesis of biodiesel have long chains, but the following examples show that methanol is the most suitable alcohol for reaction with fats and oils.

바이오디젤의 합성 시 필요한 알코올의 양은 리파아제나 유지의 양과 상관관계가 있다. 따라서, 본 발명에 있어서, 미강에 분산시키는 알코올의 양은 미강 내 존재하는 리파아제의 양을 고려하여, 미강 내 유지의 양 또는 재활용 미강이나 탈지 미강에 추가되는 유지의 양에 따라 적절히 조절될 필요가 있다. The amount of alcohol required for biodiesel synthesis correlates with the amount of lipase or oil. Therefore, in the present invention, the amount of alcohol dispersed in the rice bran should be appropriately adjusted according to the amount of fat or oil added to the recycled rice bran or degreasing rice bran in consideration of the amount of lipase present in the rice bran. .

일반 미강을 사용하는 경우에는 미강 내 리파아제와 유지의 양이 고정적이므로 미강 대 알코올의 양만을 적절히 조절하면 된다. 반대로, 재활용 미강이나 탈지 미강을 사용하는 경우에는 미강 내 리파아제의 양은 고정적이나 유지의 양이 달라질 수 있으므로, 첨가하는 유지의 양과 알코올의 양을 적절히 조절할 필요가 있다. 예를 들어, 미강에 첨가하는 유지의 양을 늘리면 합성되는 바이오디젤의 절대량은 늘어날 수 있으나, 합성에 소요되는 시간은 늘어날 수 있으므로, 비용과 시간을 고려한 적절한 양과 비율의 선택이 필요하다. If you use regular rice bran, the amount of lipase and fat or oil in the rice bran is fixed. On the contrary, in the case of using recycled rice bran or degreasing rice bran, the amount of lipase in rice bran may be fixed but the amount of fat or oil may vary. Therefore, it is necessary to appropriately adjust the amount of fat and alcohol to be added. For example, increasing the amount of fats and oils added to rice bran may increase the absolute amount of biodiesel synthesized, but the time required for synthesis may increase, and therefore, an appropriate amount and ratio should be selected in consideration of cost and time.

또한, 본 발명에서 알코올은 미강의 가수분해를 억제하는 한편 바이오디젤의 합성에 있어서 에스테르 반응에 관여한다. 미강 리파아제의 활성을 억제하지 않는 적절한 알코올의 양을 고려하면, 이에 제한되는 것은 아니나, 알코올은 미강 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 100 중량부로 분산되는 것이 바람직할 수 있다. In the present invention, the alcohol inhibits the hydrolysis of the rice bran and is involved in the ester reaction in the synthesis of biodiesel. Considering the appropriate amount of alcohol that does not inhibit the activity of rice bran lipase, it is preferable that the alcohol is dispersed in 0.1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of rice bran.

하기 실시예에서는, 미강과 여기에 첨가되는 유지의 중량의 합을 기준으로 10%, 15%, 20%, 25%의 유지를 추가할 경우, 유지:알코올의 몰비에 따라 바이오디젤의 합성 수율이 어떻게 변화하는지를 분석한 결과를 보여준다. In the following examples, when adding 10%, 15%, 20%, 25% fat or oil based on the sum of the weight of rice bran and fats and fats added thereto, the synthetic yield of biodiesel depends on the molar ratio of fats and oils: alcohol. Show the results of analyzing how the changes are made.

유지 첨가량이 미강 및 유지의 전체 중량의 10% 내지 25%인 범위 내에서 유지:알코올의 몰비를 1:1 내지 1:3 내에서 조절하면 최적의 수율을 얻을 수 있는 유지의 첨가량과 유지:알코올의 몰비를 결정할 수 있다. The amount of fats and oils: fats and fats: fats and fats: 10% to 25% of the total weight of the rice bran and fats and oils to obtain an optimum yield by adjusting the molar ratio of alcohols between 1: 1 and 1: 3. The molar ratio of can be determined.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 바이오디젤의 합성은 유지:알코올의 몰비가 1:1 내지 1:3인 조건에서 수행될 수 있다. 유지와 알코올의 몰비는 기질간의 충분한 반응과 높은 반응 수율을 얻기 위해 상기 범위인 것이 바람직한 것으로 나타났다. 별도의 표시가 없더라도, 본 명세서에 따른 유지:알코올의 몰비는 유지 중 지방산을 기준으로 나타낸 것이다. 즉, 본 명세서에 있어서 유지:알코올의 몰비는 지방산:알코올의 몰비를 의미한다. 바람직한 구체예에서, 유지:알코올의 몰비는 1:1.5 내지 1:2.5일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the synthesis of biodiesel may be carried out under the condition that the molar ratio of fats and oils: 1: 1 to 1: 3. It was shown that the molar ratio of fats and oils to the above ranges is sufficient to obtain sufficient reaction between substrates and high reaction yields. Unless otherwise indicated, the molar ratio of fats and oils according to the present specification is based on fatty acids in fats and oils. That is, in this specification, the molar ratio of fats and oils: alcohol means a molar ratio of fatty acid: alcohol. In a preferred embodiment, the molar ratio of fats and oils: alcohol can be from 1: 1.5 to 1: 2.5.

본 발명의 다른 구체예에서, 바이오디젤의 합성은 20 내지 70℃, 예를 들어, 20 내지 50℃, 30 내지 60℃ 등에서 이루어질 수 있다. 하기 실시예에서는 바이오디젤의 생산 수율을 높일 수 있는 온도 범위는 20 내지 70℃이며, 이 중에서도 약 40℃에 최적의 수율을 나타냄을 보여준다. 위 온도 범위 내라면 항온 또는 변온 조건 모두 무방할 것이다. 실제 산업화되는 경우의 편의성을 고려할 때 상기 온도는 20 내지 50℃가 바람직할 것이다.In another embodiment of the invention, the synthesis of biodiesel can be made at 20 to 70 ℃, for example, 20 to 50 ℃, 30 to 60 ℃ and the like. In the following examples, the temperature range in which the production yield of biodiesel can be increased is 20 to 70 ° C, among which the optimum yield is shown at about 40 ° C. Within the above temperature range, both constant temperature and ambient temperature conditions will be acceptable. In consideration of the convenience in the case of actual industrialization, the temperature may be 20 to 50 ° C.

본 발명의 다른 구체예에서, 바이오디젤의 합성에 사용되는 미강은 5 내지 25%의 수분 함량을 갖고 있을 수 있다. 바람직하게는 미강은 10 내지 15%의 수분 함량을 갖고 있을 수 있다. 미강 내 수분은 산가(Acid value)와 관련되며 수분이 높을수록 산가가 높아진다. 본 발명의 방법에서는 산가가 높은 미강을 사용하더라도 바이오디젤을 생산할 수 있으나, 생산 수율을 높이기 위해서는 상기 범위 내의 수분 함량을 갖고 있어 적절 산가를 나타내는 미강을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the rice bran used in the synthesis of biodiesel may have a water content of 5-25%. Preferably the rice bran may have a water content of 10 to 15%. Moisture in rice bran is associated with acid value, and the higher the moisture, the higher the acid value. In the method of the present invention, biodiesel can be produced even when using a high acid value rice bran, but in order to increase the production yield, it may be preferable to use rice bran having an appropriate acid value because the water content is within the above range.

본 발명에 따른 미강으로부터의 바이오디젤의 생산 방법은 2단계 합성 공정을 통해 수율을 최대화시킬 수 있다. 바이오디젤의 수율을 향상시키기 위하여, 반응물에 추가의 기질을 공급하고 반응 수율을 최대한으로 이끌어 내는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 본 발명의 바이오디젤 생산 방법은 바이오디젤의 합성 후 얻어진 반응물로부터 바이오디젤을 추출하고, 잔사에서 수분 및 알코올을 제거한 후 다시 알코올을 분산하고, 반응기 내에서 이를 정치시켜 바이오디젤을 합성하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 과정은 미강으로부터의 바이오디젤의 생산 수율을 최대 96중량%까지도 이끌어 낼 수 있다. Biodiesel production method from rice bran according to the present invention can be maximized through a two-step synthesis process. In order to improve the yield of biodiesel, it is characterized by supplying additional substrates to the reactants and maximizing the reaction yield. For example, the biodiesel production method of the present invention extracts biodiesel from the reactants obtained after the synthesis of biodiesel, removes water and alcohol from the residue, and then disperses the alcohol again, and stands in the reactor to synthesize biodiesel. It may further include. This process can lead to production yields of biodiesel from rice bran up to 96% by weight.

본 발명에 따른 미강으로부터의 바이오디젤의 생산 방법에 있어서 바이오디젤의 합성은 또한 용매 중에서 수행될 수 있다. 이러한 용매계 합성 방법에서 사용하는 용매는 반응에는 참여하지 않으며, 매질(medium)으로 사용되는 것으로서 통상의 용매계 합성 방법에서 사용하는 용매를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 헥산, 터셔리 부탄올, 아이소프로필 알코올, 아이소옥탄, 클로로포름, 디에틸에테르, 석유에테르 등을 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 바이오디젤의 합성을 용매 중에서 수행할 경우 용매계에서 바이오디젤을 합성함과 동시에 합성된 바이오디젤을 추출할 수 있게 되므로 생산 공정을 보다 단순화시킬 수 있다는 점에서 바람직할 수 있다. In the method for producing biodiesel from rice bran according to the invention, the synthesis of biodiesel can also be carried out in a solvent. The solvent used in such a solvent-based synthesis method does not participate in the reaction, and may be used as a medium, and a solvent used in a conventional solvent-based synthesis method may be used, but is not limited thereto. For example, hexane, Tertiary butanol, isopropyl alcohol, isooctane, chloroform, diethyl ether, petroleum ether and the like can be used. When the synthesis of the biodiesel according to the present invention is carried out in a solvent, it may be preferable in that the biodiesel can be extracted simultaneously with the synthesis of the biodiesel in the solvent system, thereby simplifying the production process.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 바이오디젤의 합성 과정은 약 7일 내지 약 21일 동안 수행될 수 있다. 합성에 소요되는 시간 또한 수율과 관계되는 것으로서 사용자가 임의로 조절할 수 있다. 약 9일 내지 약 15일의 범위 내에서는 높은 생산 수율을 얻을 수 있으므로 보다 바람직할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the biodiesel synthesis process may be performed for about 7 days to about 21 days. The time required for the synthesis is also related to the yield and can be arbitrarily adjusted by the user. Within the range of about 9 days to about 15 days, high production yields can be obtained, which may be more desirable.

본 발명은 자체적으로 유지와 효소를 함유하고 있는 미강에 알코올을 가하여 바이오디젤을 생산하는 방법, 및 바이오디젤의 생산 수율을 높이기 위한 바이오디젤의 합성에서의 최적의 조건들을 제시한다. 본 발명은 벼의 정미 과정에서 부산물로서 얻게 되는 미강 또는 미강유를 얻고 난 후 버려지는 탈지박, 즉 탈지 미강을 활용하여 매우 간단한 방법으로 바이오디젤의 생산을 가능하게 하므로, 바이오디젤의 생산 방법을 단순화시키고 생산 비용을 절감하여 바이오디젤의 보급화에 이바지할 수 있다.
The present invention proposes a method for producing biodiesel by adding alcohol to rice bran which itself contains fats and enzymes, and optimum conditions in the synthesis of biodiesel for increasing the production yield of biodiesel. The present invention enables the production of biodiesel in a very simple way by utilizing skim milk or rice bran, which is discarded after obtaining rice bran or rice bran oil obtained as a by-product in the rice milling process, thereby simplifying the production method of biodiesel. It can contribute to the spread of biodiesel by reducing the production cost and reducing the production cost.

도 1은 열처리 시간에 따라 미강의 가수분해가 저해되는 양상을 보여주는 그래프이다.
도 2는 열 처리 시간에 따른 미강을 이용한 바이오디젤의 합성 수율을 보여주는 그래프이다.
도 3은 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 있어서 알코올의 종류에 따른 바이오디젤의 합성 수율을 나타낸 것이다.
도 4는 미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 반응 온도가 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 보여준다.
도 5는 미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 기질 간의 몰 비율이 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 6은 미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 미강 내 수분 함량이 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 나타낸다.
도 7은 수분 조절을 이용한 2단계 합성이 미강을 이용한 바이오디젤의 합성 수율을 향상시킬 수 있음을 보여주는 그래프이다.
도 8은 고산가 미강을 이용하더라도 본 발명에 따른 미강을 이용한 바이오디젤의 합성이 이루어짐을 보여주는 그래프이다.
도 9는 탈지에 사용되는 용매의 종류가 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 보여주는 그래프이다.
도 10은 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성 중 첨가되는 유지의 종류에 따른 바이오디젤의 합성 수율을 나타낸다.
도 11은 탈지 미강에 첨가하는 대두유의 함량과 그에 따른 메탄올의 몰 비율이 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 나타낸다.
도 12는 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성 중 15 % 유지 함량에서 기질 간의 몰 비율이 바이오디젤 수율에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 13은 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성 중 반응 온도가 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 14는 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성 중 미강 내 수분함량이 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 15는 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성 최적 조건에서 반응 횟수에 따른 바이오디젤 수율을 나타낸 그래프로 처리군은 반응 중에 생성되는 글리세롤을 제거해 준 경우이고, 대조군는 글리세롤 제거가 없는 경우이다.
도 16은 용매계에서 미강을 촉매로 한 바이오디젤 합성 수율을 보여주는 그래프이다.
1 is a graph showing a phenomenon that the hydrolysis of the rice bran is inhibited with the heat treatment time.
Figure 2 is a graph showing the synthesis yield of biodiesel using rice bran over the heat treatment time.
Figure 3 shows the synthesis yield of biodiesel according to the type of alcohol in biodiesel synthesis using rice bran.
Figure 4 shows the effect of the reaction temperature on the yield of biodiesel during biodiesel synthesis reaction using rice bran.
Figure 5 shows the effect of the molar ratio between the substrate on the biodiesel yield during biodiesel synthesis reaction using rice bran.
Figure 6 shows the effect of the moisture content in the rice bran in biodiesel synthesis reaction using rice bran.
7 is a graph showing that the two-step synthesis using moisture control can improve the synthesis yield of biodiesel using rice bran.
8 is a graph showing that the synthesis of biodiesel using rice bran according to the present invention is performed even when the high acid rice bran is used.
9 is a graph showing the effect of the type of solvent used for degreasing on biodiesel synthesis using degreasing rice bran.
Figure 10 shows the synthesis yield of biodiesel according to the type of fats and oils added during biodiesel synthesis using degreasing rice bran.
Figure 11 shows the effect of the content of soybean oil added to degreasing rice bran and the molar ratio of methanol according to the biodiesel synthesis.
Figure 12 shows the effect of the molar ratio between the substrate on the biodiesel yield at 15% fat content during biodiesel synthesis using skim rice bran.
Figure 13 shows the effect of the reaction temperature on biodiesel synthesis during biodiesel synthesis using degreasing rice bran.
Figure 14 shows the effect of the moisture content in the rice bran during biodiesel synthesis using degreasing rice bran to biodiesel synthesis.
FIG. 15 is a graph showing biodiesel yield according to the number of reactions under optimal conditions for biodiesel synthesis using degreasing rice bran. The treatment group is a case in which glycerol is generated during the reaction, and the control group is no glycerol removal.
FIG. 16 is a graph showing biodiesel synthesis yield using rice bran as a catalyst in a solvent system.

재료material

본 연구에서 사용된 미강은 국내산 벼 (품종명: 보람찬, 자포니카 벼)를 정미하는 과정에서 얻은 미강을 원료로 하였다. 미강은 30 mesh 크기의 체를 이용하여 왕겨, 배아, 싸래기 및 기타 불순물을 제거하여 사용하였으며, 이 때 미강의 평균 수분 ?량과 유지 함량은 각각 12%와 15%이었다. 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 사용된 유지로는 식물성 유지 (대두유, 카놀라유), 동물성 유지 (라드), 팜유, 팜유 지방산(탈취 증류물), 폐 식용유 (M 햄버거사 감자튀김 폐유), 애시드 오일 (Acid oil) 등이었다. 준비된 미강 및 탈지 미강은 -85 ℃ 초저온 냉동고에 보관하여 사용하였다. 내부표준물질로 사용한 트리카프린 (tricaprin)은 시그마 알드리치 (서울, 한국) 회사에서 구입하였다. 이외의 언급되지 않은 다른 시약은 특급 이상의 것을 사용하였다.
The rice bran used in this study was made from rice bran obtained from the process of refining domestic rice (Break-chan, Japonica rice). Rice bran was used to remove rice husks, embryos, wraps and other impurities using a 30 mesh sieve. At this time, the average water content and oil content of rice bran were 12% and 15%, respectively. Fats and oils used in biodiesel synthesis using skim rice bran are vegetable oils (soybean oil, canola oil), animal fats (lard), palm oil, palm oil fatty acid (deodorant distillate), waste cooking oil (M hamburger fries waste oil), acid oil (Acid oil) and the like. Prepared rice bran and degreasing rice bran was stored in -85 ℃ ultra low temperature freezer used. Tricaprin, an internal standard, was purchased from Sigma Aldrich (Seoul, Korea). Other reagents not mentioned were used above express.

추출 및 분석 방법Extraction and Analysis Method

미강 내 유지 성분을 헥산을 이용하여 추출하는 과정은 다음과 같다. 250mL 비커에 4 g의 기질과 헥산 60 mL를 넣고 1시간 동안 300rpm의 속도로 교반하였다. 그리고 헥산층을 여과를 통하여 분리하였다. 이상의 과정은 4회 반복하여 추출이 실시되었다. 유지 성분이 함유된 헥산층은 250 mL 둥근 플라스크에 옮긴 후 60 ℃에서 회전 진공 증발기를 통해 제거하고, 고 진공을 통해 잔존하는 헥산을 완전히 제거하였다.The extraction process of the oil and fat component in rice bran using hexane is as follows. 4 g of substrate and 60 mL of hexane were added to a 250mL beaker and stirred at 300 rpm for 1 hour. And the hexane layer was separated by filtration. The above procedure was repeated four times and extraction was performed. The hexane layer containing the fats and oils was transferred to a 250 mL round flask and 60 Removal was carried out via a rotary vacuum evaporator at < RTI ID = 0.0 > C < / RTI >

추출된 유지 성분 40mg 정도를 5mL 정용 부피 플라스크에 정확히 칭량한 후 0.5 mg 트리카프린의 내부 표준물질과 함께 가스크로마토그래피 (Model 3800; Varian, Palo Alto, CA, USA)로 정량 분석을 실시하였다. 컬럼은 DB-1ht column (15 m × 0.25 mm i.d.; J&W Scientific, Folsom, CA, USA)을 사용하였고, 검출기는 불꽃 이온화 검출기를 사용하였다. 컬럼의 온도는 120 ℃에서 3분간 유지하고 25 ℃/min 의 속도로 370 ℃까지 올라간 후 370 ℃에서 5분간 유지되도록 프로그래밍 되었다. 운반 가스로는 헬륨을 사용하여 1.5 mL/min으로 흘려주었다. 주입부와 검출기는 모두 370 ℃에서 유지되었다.About 40 mg of the extracted oil component was accurately weighed into a 5 mL volumetric flask and quantitatively analyzed by gas chromatography (Model 3800; Varian, Palo Alto, CA, USA) with an internal standard of 0.5 mg tricaprine. The column used a DB-1ht column (15 m × 0.25 mm i.d .; J & W Scientific, Folsom, Calif., USA) and the detector used a flame ionization detector. The temperature of the column was programmed to hold at 120 ° C. for 3 minutes, rise to 370 ° C. at 25 ° C./min, and then hold at 370 ° C. for 5 minutes. The carrier gas was flowed at 1.5 mL / min using helium. Both the inlet and the detector were kept at 370 ° C.

추출된 유지 성분의 산가 (Acid value)는 AOCS Cd 3d-63 방법에 의해 측정되었다. The acid value of the extracted oil component was measured by the AOCS Cd 3d-63 method.

합성된 바이오디젤의 수율은 추출된 유지 중의 지방산 알킬 에스터의 퍼센트(중량 기준)를 나타낸다.
The yield of synthesized biodiesel represents the percentage (by weight) of fatty acid alkyl esters in the extracted fats and oils.

실시예Example 1:  One: 미강을Rice bran 이용한 바이오디젤 합성 Biodiesel Synthesis

정미 직후의 신선한 미강 (초기 산가=0)을 이용하여 매개변수로 반응 온도, 몰 비율, 미강 내 수분함량을 선정하고, 반응시간에 따른 바이오디젤의 수율을 조사하여 각 매개변수의 최적 반응 조건을 조사하였다. Using the fresh rice bran immediately after the scouring mill (initial acid value = 0), the reaction temperature, molar ratio, and water content in the rice bran were selected as parameters, and the biodiesel yield according to the reaction time was investigated to determine the optimum reaction conditions for each parameter. Investigate.

본 실시예에서 사용된 미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 과정은 다음과 같다. 먼저, 1L 폴리프로필렌 병에 100 g의 미강과, 미강 내 함유한 유지(지방산)를 기준으로 한 특정 몰 비율의 알코올을 첨가하였다. 그 후 이를 5분간 격렬하게 흔들어 알코올을 미강에 고루 분산시켰다. 알코올이 고루 분산된 미강 4 g을 15mL 폴리프로필렌 병에 옮겨 알코올이 날아가지 않도록 밀봉하여 특정 온도의 항온에서 반응을 실시하여 바이오디젤을 합성하였다.
The biodiesel synthesis reaction process using rice bran used in this example is as follows. First, 100 g of rice bran and alcohol at a specific molar ratio based on fats and oils (fatty acids) contained in rice bran were added to a 1 L polypropylene bottle. Then, it was shaken vigorously for 5 minutes to distribute the alcohol evenly in the rice bran. Bioglycine was synthesized by transferring 4 g of rice bran evenly dispersed in alcohol into a 15 mL polypropylene bottle and sealing the alcohol to prevent it from flying.

실험예Experimental Example 1:  One: 미강Rice bran 내 자가 효소에 의한 바이오디젤의 합성 확인 Confirmation of Biodiesel Synthesis by Internal Autozyme

실시예 1에 따른 미강을 이용한 바이오디젤의 합성이 미강 내 자가 효소 즉 미강 리파아제에 의한 반응인지 여부를 확인하기 위해 미생물 살균에 사용되는 멸균기 (Autoclave)를 이용한 열처리를 통하여 가수분해 반응과 바이오디젤 수율을 조사하였다. 효소의 활성 저해 정도를 확인하기 위해 미강은 내열 유리병 (Media bottle)에 담아 밀봉하여 열처리 시간을 달리하여 멸균기 (Autoclave) (121 ℃)에서 0분, 15분, 30분, 60분간 열처리 되었다. 그리고 열처리 시간에 따른 미강 효소 (미강 리파아제)의 가수분해 활성 저해 효과를 확인하기 위해 서로 다른 시간 동안 열처리를 거친 미강 4g을 15mL 폴리프로필렌 병에 담아 밀봉하여 항온기에서 반응을 실시하였다. 또한, 열처리 시간에 따른 미강 리파아제의 에스테르 반응 활성, 즉 바이오디젤 합성 반응 저해 효과를 확인하기 위해 서로 다른 시간 동안 열처리를 수행한 미강에 일정량의 메탄올을 가하여 바이오디젤 합성 반응 즉 에스테르 반응을 실시하였고, 그 반응 과정은 다음과 같다. 먼저, 폴리프로필렌 병에 미강과 미강 내 함유한 유지(지방산)의 양을 기준으로 2몰의 메탄올을 넣었다. 그 후 뚜껑을 닫아 봉한 후 5분간 격렬하게 혼합하여 메탄올이 미강에 고루 분산되도록 하였다. 메탄올이 고루 분산된 기질 4g을 15mL 폴리프로필렌 병에 옮겨 메탄올이 날아가지 않도록 뚜껑을 닫아 밀봉하였다. 이상의 과정을 거쳐 만들어진 시료는 일정 온도로 유지되는 항온기에서 반응을 실시하여 바이오디젤을 합성하였다. 이 때의 반응 온도는 40 ℃이었으며, 미강 내 수분함량은 12% 이었다.
Hydrolysis reaction and biodiesel yield through heat treatment using an autoclave used for microbial sterilization to determine whether the synthesis of biodiesel using rice bran according to Example 1 is a reaction by autologous enzyme, ie rice lipase, in rice bran. Was investigated. In order to confirm the degree of inhibition of enzyme activity, rice bran was sealed in a heat-resistant glass bottle (Media bottle) and heat-treated at different times of heat treatment for 0 minutes, 15 minutes, 30 minutes, and 60 minutes in an autoclave (121 ° C). In addition, in order to confirm the inhibitory effect of the hydrolytic activity of rice bran enzyme (rice lipase) according to the heat treatment time, 4 g of rice bran, which had been heat-treated for different periods of time, was sealed in a 15mL polypropylene bottle and reacted in a thermostat. In addition, to confirm the esterification activity of rice bran lipase according to the heat treatment time, that is, to inhibit the biodiesel synthesis reaction, a certain amount of methanol was added to the rice bran, which was heat-treated for different times, to perform a biodiesel synthesis reaction, that is, an ester reaction. The reaction process is as follows. First, 2 mol of methanol was added to the polypropylene bottle based on the amount of fat (fatty acid) contained in rice bran and rice bran. After that, the lid was sealed and then mixed vigorously for 5 minutes to allow methanol to be evenly dispersed in the rice bran. 4 g of the substrate evenly dispersed with methanol was transferred to a 15 mL polypropylene bottle and sealed by closing the lid to prevent methanol from flying away. Samples made through the above process were reacted in a thermostat maintained at a constant temperature to synthesize biodiesel. At this time, the reaction temperature was 40 ° C., and the moisture content in the rice bran was 12%.

(1) 열처리 시간에 따른 효소의 가수분해 및 에스테르 반응 활성 변화(1) Change of Hydrolysis and Ester Reaction Activity of Enzyme with Heat Treatment Time

미강을 멸균기 (Autoclave)에서 15분, 30분, 60분 동안 고압 열처리한 결과, 미강 내 효소의 가수분해 및 에스테르 반응의 활성이 모두 저해되었다.
The rice bran was heat-treated in autoclave for 15 minutes, 30 minutes, and 60 minutes, and the activity of both the hydrolysis and ester reaction of the enzyme in the rice bran was inhibited.

(2) 열처리 시간에 따른 (2) according to the heat treatment time 미강의Rice bran 가수분해 저해 Hydrolysis inhibition

도 1은 열처리 시간에 따라 미강의 가수분해가 저해되는 양상을 보여주는 그래프이다. 가수분해 반응의 경우, 고압 열처리처리를 하지 않은 미강을 15일 동안 40 ℃ 에서 저장한 후 헥산으로 추출된 유지 (대조군)의 산가가 110인 반면에 15분, 30분, 60분 고압 열처리한 미강의 경우, 동일 조건에서 저장한 후 헥산을 통하여 추출된 유지의 산가는 각각 28, 30, 9 이었다.
1 is a graph showing a phenomenon that the hydrolysis of the rice bran is inhibited with the heat treatment time. In the case of the hydrolysis reaction, the rice bran, which had not been subjected to the high-pressure heat treatment, was stored at 40 ° C. for 15 days, and then the acid value of the oil (control) extracted with hexane was 110. In the case of, the acid values of the fats and oils extracted through hexane after storage under the same conditions were 28, 30, and 9, respectively.

(3) 열처리 시간에 따른 (3) according to the heat treatment time 미강의Rice bran 바이오디젤 수율 Biodiesel Yield

도 2는 열 처리 시간에 따른 미강을 이용한 바이오디젤의 합성 수율을 보여주는 그래프이다. 바이오디젤 합성에 관여하는 에스테르 반응의 경우, 멸균기 (Autoclave)를 통해 열처리를 하지 않은 원료 미강을 이용 반응을 실시한 결과, 12 일째 83 중량%의 바이오디젤 수율을 얻었다. 반면, 15분, 30분, 60분 동안 열처리한 경우, 34, 35, 12 중량% 의 수율을 얻었다. 따라서, 15분 또는 30분 동안 열처리를 한 경우, 미강 내 바이오디젤 합성에 관여하는 효소의 활성이 비슷한 수준으로 저해되었고, 60분 동안 열처리를 한 경우, 미강 내 효소의 활성의 더 많이 저해된 것을 알 수 있었다.
Figure 2 is a graph showing the synthesis yield of biodiesel using rice bran over the heat treatment time. In the case of the ester reaction involved in biodiesel synthesis, the reaction was performed using raw rice bran which was not heat-treated through a sterilizer (Autoclave) to obtain biodiesel yield of 83% by weight on the 12th day. On the other hand, when the heat treatment for 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes, yields of 34, 35, 12% by weight were obtained. Therefore, if the heat treatment for 15 or 30 minutes, the activity of the enzyme involved in biodiesel synthesis in the rice bran was inhibited to a similar level, and if the heat treatment for 60 minutes, it was more inhibited of the activity of the enzyme in the rice bran Could know.

본 실험예 1의 결과로부터 미강을 이용하여 합성되는 바이오디젤은 미강이 갖고 있는 자체 효소인 미강 리파아제에 의해 합성된다는 것을 증명할 수 있었다.
From the results of Experimental Example 1, it was proved that biodiesel synthesized using rice bran was synthesized by rice bran lipase, which is an enzyme of rice bran.

실시예Example 1-(1)  1- (1) 미강을Rice bran 이용한 바이오디젤 합성에 대한 알코올의 종류에 따른 효과 Effect of Alcohols on Biodiesel Synthesis

알코올 종류가 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 확인하기 위하여 메탄올, 에탄올, 부탄올 (1-butanol)을 사용하여 바이오디젤을 합성하였다. 반응 조건은 미강 내 유지(지방산):알코올의 몰 비율 1:2 , 반응온도 40 ℃ 이었다.Biodiesel was synthesized using methanol, ethanol, butanol (1-butanol) to confirm the effect of alcohol type on biodiesel synthesis using rice bran. Reaction conditions are oil-fat (fatty acid): alcohol molar ratio 1: 2, reaction temperature 40 It was ℃.

도 3은 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 있어서 알코올의 종류에 따른 바이오디젤의 합성 수율을 나타낸 것이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 반응 12 일째 기준으로, 메탄올의 바이오디젤 수율은 83 중량%로 세 가지 알코올 중 바이오디젤 수율이 가장 높았고, 에탄올과 부탄올을 이용한 바이오디젤 수율은 모두 69 중량% 이었다.Figure 3 shows the synthesis yield of biodiesel according to the type of alcohol in biodiesel synthesis using rice bran. As shown in FIG. 3, on the 12th day of the reaction, the biodiesel yield of methanol was 83 wt%, the highest biodiesel yield among the three alcohols, and the biodiesel yield using ethanol and butanol was 69 wt%. .

따라서 메탄올이 본 실험에 가장 적합한 알코올이라는 결론을 얻을 수 있었다.
Therefore, it was concluded that methanol is the most suitable alcohol for this experiment.

실시예Example 1-(2)  1- (2) 미강을Rice bran 이용한 바이오디젤 합성에 반응 온도가 미치는 영향 Effect of Reaction Temperature on Biodiesel Synthesis

미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 반응 온도가 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 본 실험에서 수행된 온도의 범위는 20 ℃ ~ 70 ℃ 이었으며, 이 때 미강 내 유지(지방산)와 메탄올의 몰 비율은 1:2, 미강 내 수분함량 12% 이었다.The effect of reaction temperature on the yield of biodiesel during biodiesel synthesis using rice bran was investigated. The temperature range in this experiment ranged from 20 ° C to 70 ° C. At this time, the molar ratio of fat (fatty acid) and methanol in rice bran was 1: 2 and water content in rice bran was 12%.

도 4는 미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 반응 온도가 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 보여준다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 반응 9일 동안 바이오디젤 수율은 20 ℃ 에서 50 ℃ 의 온도 증가에 비례하였고, 60 ℃와 70 ℃ 에서는 수율이 다시 떨어졌다. 하지만, 50 ℃의 경우, 반응 9일 이후에 바이오디젤 수율은 더 이상 증가하지 않은 반면, 40 ℃의 경우, 반응 12일까지 계속 증가하여 83 중량%의 최대 수율을 얻었다.Figure 4 shows the effect of the reaction temperature on the yield of biodiesel during biodiesel synthesis reaction using rice bran. As can be seen in FIG. 4, biodiesel yield was proportional to the increase in temperature from 20 ° C. to 50 ° C. for 9 days, and the yield dropped again at 60 ° C. and 70 ° C. But 50 In the case of ℃, the biodiesel yield no longer increased after 9 days of reaction, while in the case of 40 ℃, it continued to increase until 12 days of reaction to obtain a maximum yield of 83% by weight .

60 ℃와 70 ℃의 경우, 반응 6일까지 바이오디젤 수율이 증가하였지만, 6일 이후 바이오디젤 수율은 더 이상 증가하지 않았다. 20 ℃와 30 ℃의 경우, 반응 12일까지 바이오디젤 수율이 증가하였지만, 12일 이후 바이오디젤 수율은 더 이상 증가하지 않았다. 따라서 40 ℃가 최적 반응 온도로 나타났다.
At 60 ° C. and 70 ° C., biodiesel yield increased up to 6 days of reaction, but biodiesel yield no longer increased after 6 days. In the case of 20 ° C. and 30 ° C., biodiesel yield was increased up to 12 days of reaction, but biodiesel yield no longer increased after 12 days. Thus 40 ° C. was shown as the optimum reaction temperature.

실시예Example 1-(3)  1- (3) 미강을Rice bran 이용한 바이오디젤 합성에  For biodiesel synthesis 미강Rice bran 내 유지와 메탄올의 몰 비율이 미치는 영향 Effect of Mole Ratio of Oil Retention and Methanol

미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 기질 간의 몰 비율이 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 본 실험에서 수행한 미강 내 유지(지방산)와 메탄올의 몰 비율의 범위는 1:1 ~ 1:3 (미강 내 유지:메탄올) 이었다. 이 때 반응온도는 40 ℃, 미강 내 수분함량은 12% 이었다.The effect of mole ratio between substrates on the yield of biodiesel was investigated in biodiesel synthesis using rice bran. The molar ratio of oil in the rice bran (fatty acid) and methanol in this experiment ranged from 1: 1 to 1: 3 (oil in the rice bran: methanol). At this time, the reaction temperature was 40 ℃, water content in the rice bran was 12%.

도 5는 미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 기질 간의 몰 비율이 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 1:3 를 제외한 조건에서 몰 비율이 증가함에 따라 바이오디젤 수율이 증가하였다. 하지만, 1:1의 경우, 반응 2일 이후, 반응속도가 확연히 느려졌다. 1:2과 1:2.5의 경우, 전 반응 기간 동안 가장 높은 바이오디젤 수율을 보였으며, 두 몰 비율 간에 큰 차이를 보이지 않았다. 1:3의 경우, 반응 2일 동안은 반응속도가 가장 느렸지만, 반응 12일까지 바이오디젤 수율이 계속 증가하다 반응 15 일째 다시 감소하였다. 따라서 메탄올이 효소 변성에 미치는 영향과 비용을 고려하여 최적 몰 비율은 1:2으로 선정하였다. 1:2에서 최대 수율은 반응 12 일째 83 중량% 이었다.
Figure 5 shows the effect of the molar ratio between the substrate on the biodiesel yield during biodiesel synthesis reaction using rice bran. The biodiesel yield increased as the molar ratio was increased except for 1: 3. However, in the case of 1: 1, after 2 days of reaction, the reaction rate was significantly slowed down. In the case of 1: 2 and 1: 2.5, the highest biodiesel yield was shown for the whole reaction period, and there was no significant difference between the two molar ratios. In the case of 1: 3, the reaction rate was the slowest for 2 days, but the biodiesel yield continued to increase until the 12th reaction and then decreased again at the 15th reaction. Therefore, the optimum molar ratio of 1: 2 was chosen in consideration of the effect and cost of methanol on enzyme denaturation. The maximum yield at 1: 2 was 83% by weight on day 12 of the reaction.

실시예Example 1-(4)  1- (4) 미강을Rice bran 이용한 바이오디젤 합성에  For biodiesel synthesis 미강Rice bran 내 수분 함량이 미치는 영향 Effect of moisture content in

미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 미강 내 수분 함량이 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 본 실험에서 수행한 수분함량의 범위는 1.6%~24% 이었다. 1.6%의 수분함량은 미강을 동결건조 하였을 때 남아있는 최소 수분함량이었다. 이 때의 반응 조건은 온도 40 ℃, 미강 내 유지(지방산)와 메탄올의 몰 비율 1:2 이었다.The effect of water content in rice bran on biodiesel yield was investigated during biodiesel synthesis using rice bran. The moisture content ranged from 1.6% to 24%. The water content of 1.6% was the minimum water content remaining when lyophilized rice bran. Reaction conditions at this time were the temperature of 40 degreeC, and molar ratio 1: 2 of rice fat (fatty acid) and methanol.

도 6은 미강을 이용한 바이오디젤 합성 반응 중 미강 내 수분 함량이 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 나타낸다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 미강 내 수분함량이 1.6%에서 12%까지는 수분함량이 증가함에 따라 바이오디젤 수율이 증가하였다. 그리나, 미강 내 수분함량이 18% 또는 24%로 증가함에 따라 바이오디젤 수율은 점차적으로 감소하였다. 최대 수율은 수분 12%에서 반응 12 일째 83 중량%를 얻었다. 따라서 최적 미강 내 수분함량은 12%로 선정하였다.
Figure 6 shows the effect of the moisture content in the rice bran in biodiesel synthesis reaction using rice bran. As can be seen in Figure 6, the moisture content in the rice bran increased from 1.6% to 12% biodiesel yield increased as the water content increases. However, biodiesel yield gradually decreased as the water content in rice bran increased to 18% or 24%. The maximum yield was 83% by weight on day 12 of reaction at 12% in moisture . Therefore, the optimum water content in rice bran was chosen as 12%.

실시예Example 1-(5) 수분 조절을 이용한 2단계 반응 2-step reaction using 1- (5) moisture control

앞에서 얻은 최적 조건에서 최대 바이오디젤 수율은 83 중량%이었다. 이 때 유지의 조성에는 바이오디젤 이외에 8.5 중량%의 지방산과 1~2 중량%의 아실글리세롤 (모노글리세라이드+다이글리세라이드+트리글리세라이드)이 잔존하였다. 수분함량에 따른 산가 결과를 보았을 때, 수분이 증가함에 따라 산가가 증가하였다. 따라서 남아있는 지방산을 제거하고자 12일 동안 최적 조건 (온도 40 ℃, 지방산과 메탄올의 몰 비율 1:2, 미강 내 수분 12%)에서 메탄올과 반응시킨 후, 건조를 통해 수분을 제거한 후 메탄올을 재첨가하여 40 ℃에서 재반응을 실시하였다. 그 결과, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 재반응 6일 만에 지방산이 모두 바이오디젤로 전환되어, 최대 수율 96 중량% ( 불검화물질 4 중량%를 제외하면 바이오디젤로의 전환률 100%)의 바이오디젤을 얻을 수 있었다.
The maximum biodiesel yield was 83% by weight at the optimum conditions obtained above. At this time, 8.5% by weight of fatty acid and 1-2% by weight of acylglycerol (monoglyceride + diglyceride + triglyceride) remained in addition to the biodiesel. When the acid value of the water content was observed, the acid value increased with increasing moisture. Therefore, optimal conditions for 12 days to remove remaining fatty acids (temperature 40 ℃, molar ratio of fatty acid and methanol 1: 2, water content in rice bran 12%) and then reacted with methanol to remove the water by drying and re-add methanol 40 The reaction was carried out at 占 폚. As a result, as can be seen in Figure 7, all fatty acids are converted to biodiesel in 6 days of re-reaction, yielding a maximum yield of 96% by weight ( 100% conversion to biodiesel except for 4% by weight of non- saturated material ) Biodiesel was obtained.

실시예Example 1-(6) 고산가  1- (6) High Peak 미강으로부터From rice bran 바이오디젤 합성 Biodiesel Synthesis

미강 리파아제는 가수분해 역가가 매우 높다. Siti Zullaikah (2005) 에 따르면 미강 내 유리지방산은 도정 후 한 시간 내부터 빠르게 증가하기 시작하여 하루에 약 5%씩 증가한다고 보고되고 있다. 특히 미강 내 유리지방산 함량은 온도가 높을수록, 저장 기간이 길어질수록 증가한다. 따라서 유리 지방산 함량이 높은 미강을 이용하여 바이오디젤 합성 정도를 조사하였다.Rice bran lipase has a very high hydrolysis titer. According to Siti Zullaikah (2005), free fatty acids in rice bran begin to increase rapidly within an hour after milling and increase by about 5% per day. In particular, the free fatty acid content in rice bran increases with higher temperature and longer storage period. Therefore, the degree of biodiesel synthesis was investigated using rice bran with high free fatty acid content.

본 실험에서 사용된 미강 내 유지의 초기 산가가 100 (유리지방산 50%)이었다. 미강 내 유지(지방산)와 메탄올의 몰 비율 1:2, 반응 온도 40 ℃, 수분 12%에서 반응한 결과, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 반응 12 일째, 78 중량%의 수율을 얻었다.
The initial acid value of the oil in the rice bran used in this experiment was 100 (50% free fatty acid). As a result of reacting the rice bran oil (fatty acid) with methanol at a molar ratio of 1: 2, a reaction temperature of 40 ° C., and a water content of 12%, as shown in FIG. 6, a yield of 78% by weight was obtained at day 12 of the reaction.

비교실험예Comparative Experiment 1:  One: 미강으로부터From rice bran 분리된 리파아제 추출물을 이용한 바이오디젤의 합성 Synthesis of Biodiesel Using Isolated Lipase Extracts

본 발명에 따른 미강을 이용한 바이오디젤의 합성 방법은 미강 내 자체 효소인 미강 리파아제에 의한 것이므로, 이러한 미강 리파아제를 분리하여 바이오디젤을 합성할 수 있는지 확인해 보고자 하였다. 이에 미강으로부터 리파아제를 분리한 리파아제 추출물을 이용하여 바이오디젤의 합성을 시도하였다.Since the method for synthesizing biodiesel using rice bran according to the present invention is based on rice lipase which is an enzyme in rice bran, it was intended to check whether biodiesel can be synthesized by separating such rice bran lipase. Thus, biodiesel was synthesized using lipase extract from which lipase was separated from rice bran.

우선, 보람찬 품종의 미강을 헥산으로 추출하여 탈지 미강을 얻었다. 탈지 미강에 탈지 미강 무게의 8배에 해당하는 인산칼륨 완충액 (50 밀리몰농도 mM, pH 7.0)을 30 분간 교반한다. 원심분리를 하여 상층액을 따로 모아두고, 하층에 다시 새 인산칼륨 완충액을 넣고 30 분간 교반한다. 위 과정을 4번 반복한다. 상층액, 곧 조 리파아제 추출물 (crude lipase extract)과 폐식용유를 1:10 중량비로 넣고, 메탄올을 폐식용유의 2배의 해당하는 몰 (mol) 만큼 넣어 50 ℃ 에서 3시간 반응하였다. 그 결과, 본 비교실험예 1에서는 바이오디젤이 전혀 합성되지 않았으며, 곧, 그 수율은 0 중량% 이었다.
First, rice bran of the rewarding variety was extracted with hexane to obtain skim rice bran. To degreasing rice bran, potassium phosphate buffer (50 mmol mM, pH 7.0) corresponding to 8 times the weight of degreasing rice bran is stirred for 30 minutes. Centrifuge and collect the supernatant separately, add fresh potassium phosphate buffer to the lower layer and stir for 30 minutes. Repeat the above four times. The supernatant, that is, crude lipase extract and waste cooking oil were added in a 1:10 weight ratio, and methanol was added in two times the corresponding mole (mol) of waste cooking oil and reacted at 50 ° C. for 3 hours. As a result, in Comparative Example 1, no biodiesel was synthesized, and the yield was 0% by weight.

실시예Example 2: 탈지  2: degreasing 미강을Rice bran 이용한 바이오디젤 합성 Biodiesel Synthesis

미강유를 얻기 위해 착유 공정을 거친 탈지 미강을 사용하더라도 본 발명의 방법에 따른 바이오디젤의 합성이 가능한지 확인하고자 본 실험을 진행하였다.This experiment was carried out to check whether the synthesis of biodiesel according to the method of the present invention is possible even when degreasing rice bran which has undergone milking process to obtain rice bran oil.

먼저, 실험에 사용될 탈지 미강을 제조하기 위하여 미강 100 g에 용매 500 mL를 가한 후 20분간 교반하면서 탈지 과정을 실시하였고 이상의 추출 과정을 4회 반복하여 지방 함량이 1% 이하인 탈지 미강을 제조하였다. 추출이 끝난 탈지 미강에 함유된 용매는 실온의 흄후드에서 12시간 이상 용매를 제거하였다.First, in order to prepare a degreasing rice bran to be used in the experiment, 500 mL of a solvent was added to 100 g of rice bran, followed by a 20 min agitation, and a degreasing process was performed four times. The solvent contained in the extracted skim rice bran was removed from the fume hood at room temperature for at least 12 hours.

이상의 과정을 거쳐 제조한 탈지 미강을 촉매로 하여 여러 유지로부터 바이오디젤을 합성하였고, 그 과정은 다음과 같다. 1L 폴리프로필렌 병에 100 g의 탈지 미강에 10-25% 함량의 유지를 헥산과 함께 첨가한 후 회전진공 증발기를 이용하여 헥산을 제거하여 유지를 탈지 미강에 고루 분산시켰다. 그 후 실온의 흄후드에서 잔존 헥산을 증발시켜 제거하였다. 유지가 첨가된 미강에 최적 수분 및 메탄올 함량을 맞추기 위해 일정량의 수분과 메탄올을 첨가하여 고루 분산시켰다. 이 과정을 통하여 만들어진 시료들은 일정온도로 유지되는 항온기에서 반응을 실시하여 바이오디젤을 합성하였다.
Biodiesel was synthesized from various fats and oils using degreasing rice bran prepared through the above process, and the process is as follows. In a 1 L polypropylene bottle, a 10-25% fat or oil was added to 100 g of degreasing rice bran together with hexane, and then hexane was removed using a rotary vacuum evaporator to uniformly disperse the fat or oil in the degreasing rice bran. Thereafter, the remaining hexane was removed by evaporation in a fume hood at room temperature. To adjust the optimum moisture and methanol content in the rice bran added fat or oil, a certain amount of water and methanol were added and dispersed. Samples made through this process were synthesized by reacting in a thermostat maintained at a constant temperature.

실시예Example 2-(1) 탈지 용매 종류에 따른 탈지  2- (1) Degreasing depending on the type of degreasing solvent 미강의Rice bran 바이오디젤 수율 비교 Biodiesel yield comparison

탈지에 사용되는 용매의 종류가 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 확인하기 위하여 용매로 헥산, 클로로포름, 다이에틸에테르, 아세톤을 이용하여 같은 방법으로 탈지 미강을 얻고, 미강 내 효소를 이용한 대두유의 바이오디젤의 합성 정도를 비교하였다. 반응과정은 다양한 용매로 탈지된 탈지미강에 일정량의 유지, 메탄올 및 수분을 첨가하여 반응을 실시 하였다. 즉 반응 조건으로는 유지 (대두유) 첨가량 15 중량%, 미강 내 수분함량 12%, 몰 비율 1:2 (첨가된 대두유(지방산):메탄올), 온도 40 ℃ 이었다.In order to determine the effect of the type of solvent used for degreasing on biodiesel synthesis using degreasing rice bran, the degreasing rice bran was obtained in the same way using hexane, chloroform, diethyl ether and acetone as solvents, and soybean oil using enzymes in rice bran. The degree of synthesis of biodiesel was compared. The reaction was carried out by adding a certain amount of oil, methanol and water to degreasing rice bran degreased with various solvents. Namely, the reaction conditions were 15% by weight of fat or oil (soybean oil), 12% water content in rice bran, molar ratio 1: 2 (added soybean oil (fatty acid): methanol), and a temperature of 40 ° C.

도 9는 탈지에 사용되는 용매의 종류가 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 보여주는 그래프이다. 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 반응 9 일째 기준으로, 바이오디젤의 수율은 헥산 (88.71 중량%), 클로로포름 (83.42 중량%), 에틸에스테르 (78.60 중량%), 아세톤 (77.89 중량%) 순으로 나타났다. 따라서 헥산을 이용하여 만들어진 탈지 미강이 바이오디젤 합성에 가장 높은 수율을 보여주었다.
9 is a graph showing the effect of the type of solvent used for degreasing on biodiesel synthesis using degreasing rice bran. As can be seen in FIG. 9, on the 9th day of the reaction, the yield of biodiesel was hexane (88.71 wt%), chloroform (83.42 wt%), ethyl ester (78.60 wt%), acetone (77.89 wt%) appear. Therefore, degreasing rice bran made with hexane showed the highest yield for biodiesel synthesis.

실시예Example 2-(2) 유지 종류에 따른 바이오디젤 합성 2- (2) Biodiesel Synthesis by Oil Type

탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성 중 첨가되는 유지의 종류에 따른 바이오디젤의 합성 수율에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 식물성 유지 (대두유, 카놀라유), 동물성 유지 (라드), 팜유, 팜유 증류물, 폐 식용유, 애시드 오일(Acid oil)을 이용하여 바이오디젤의 수율을 비교하였다. 반응 조건으로는 유지 첨가량 15 중량%, 유지(지방산 기준)와 메탄올의 몰 비율 1:2, 반응 온도 40 ℃, 수분함량 12% 이었다. 이때 사용된 탈지 미강은 헥산으로 탈지된 탈지미강을 사용하였다.In order to determine the effect of biodiesel synthesis yield on the type of oil added during biodiesel synthesis using skim rice bran, vegetable oil (soybean oil, canola oil), animal oil (lard), palm oil, palm oil distillate, waste cooking oil The yield of biodiesel was compared using acid oil. Reaction conditions were 15 weight% of fats and oils, molar ratio 1: 2 of fats and oils (fatty acid basis), and methanol, reaction temperature 40 degreeC, and water content 12%. The degreasing rice bran used at this time was the degreasing rice bran degreased with hexane.

도 10은 탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성 중 첨가되는 유지의 종류에 따른 바이오디젤의 합성 수율을 나타낸다. 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 반응 12 일째, 순서대로 각각 90.43 중량% (대두유), 90.65 중량% (카놀라유), 91.36 중량% (라드), 91.92 중량% (팜유), 87.15 중량% (팜유 증류물: 지방산함량 98%>), 87.29 중량% (폐식용유; 튀김유), 80.02 중량% (애시드 오일)의 수율을 얻었다.
Figure 10 shows the synthesis yield of biodiesel according to the type of fats and oils added during biodiesel synthesis using degreasing rice bran. As can be seen in Figure 10, on day 12 of the reaction, 90.43% by weight (soybean oil), 90.65% by weight (canola oil), 91.36% by weight (rad), 91.92% by weight (palm oil), 87.15% by weight (palm oil distillation), respectively Water: fatty acid content 98%>), 87.29% by weight (waste cooking oil; fried oil), 80.02% by weight (acid oil).

실시예Example 2-(3) 탈지  2- (3) degreasing 미강을Rice bran 이용한 바이오디젤 합성에 대해 유지 첨가량이 미치는 영향 Effect of Oil Addition on Biodiesel Synthesis

탈지 미강을 이용한 바이오디젤 합성에 첨가 유지와 메탄올의 몰 비율이 바이오디젤 합성 수율에 미치는 영향을 분석하여 최적 조건을 도출하고자 실험을 진행하였다. 이 때 탈지 미강에 첨가한 유지는 대표적인 식물성 유지인 대두유를 사용하였다. 탈지 미강에 대두유를 첨가하여, 유지 첨가량이 10, 15, 20, 25%(퍼센트는 유지 첨가량 / (탈지 미강 무게 + 유지 첨가량)으로 계산) 인 대두유 함유 미강을 제조하였다. 여기에 유지를 기준으로 1몰, 2몰, 3몰의 메탄올을 각각 첨가한 후 최적 온도 및 미강 내 수분함량 (40 ℃, 12%)에서 저장기간에 따른 바이오디젤의 수율을 측정하였다.An experiment was conducted to derive the optimum conditions by analyzing the effect of addition oil retention and the molar ratio of methanol on biodiesel synthesis yield in the synthesis of skim rice bran. At this time, the fat or oil added to skim rice bran was used as a representative vegetable oil. Soybean oil was added to skim rice bran to prepare soybean oil-containing rice bran having 10, 15, 20, 25% (fat percentage calculated by the amount of fat / oil skimmed + weight of skim rice + oil). To this, 1 mol, 2 mol, and 3 mol of methanol were added based on fats and fats, and biodiesel yields were measured at optimum temperatures and moisture content (40 ° C., 12%) in the rice bran.

도 11은 탈지 미강에 첨가하는 대두유의 함량과 그에 따른 메탄올의 몰 비율이 바이오디젤 합성에 미치는 영향을 나타낸다. 유지 첨가량 10%의 경우, 1:3의 몰 비율이 최적이었으며, 반응 9 일째 89 중량%의 수율을 얻었다. 유지 첨가량 15%의 경우, 1:2의 몰 비율이 최적이었으며, 반응 12 일째 90 중량%의 수율을 얻었다. 유지 첨가량 20%의 경우, 1:1의 몰 비율이 최적이었으며, 반응 27 일째 94 중량%의 수율을 얻었다. 유지 첨가량 25%의 경우, 반응 27 일째 83 중량%의 수율을 얻었다.
Figure 11 shows the effect of the content of soybean oil added to degreasing rice bran and the molar ratio of methanol according to the biodiesel synthesis. In the case of 10% fat or oil addition, a molar ratio of 1: 3 was optimal, and a yield of 89% by weight was obtained on the 9th day of the reaction. In the case of 15% fat or oil, the molar ratio of 1: 2 was optimal, and a yield of 90% by weight was obtained on the 12th day of the reaction. In the case of 20% fat or oil addition, a molar ratio of 1: 1 was optimal, and a yield of 94% by weight was obtained on the 27th day of the reaction. In the case of 25% of the oil-fat addition amount, the yield of 83 weight% was obtained on the 27th reaction.

실시예Example 2-(4)  2- (4) 탈지미강을Degreasing 이용한 바이오디젤 합성에 대해  About biodiesel synthesis 미강Rice bran 내 유지와 메탄올의 몰 비율이 미치는 영향 Effect of Mole Ratio of Oil Retention and Methanol

유지 첨가량 15%에 있어서 바이오디젤 합성에 미치는 기질간의 몰 비율의 영향을 반응 시간에 따라 도 12에 나타내었다. 수행한 몰 비율의 범위는 1:1 ~ 1:3 (미강 내 유지:메탄올) 이었다. 이 때 반응온도는 40 ℃, 미강 내 수분함량은 12% 이었다.몰 비율에 따른 바이오디젤의 수율은 다음과 같았다. 바이오디젤 수율은 몰 비율 1:1 에서 1:2 의 몰 비율 증가에 비례하였고, 1:2.5에서 1:3은 떨어졌다. 하지만, 1:1의 경우, 반응 2일 이후, 반응속도가 확연히 느려졌다. 반응 6일 동안은 1:1.5과 1:2의 경우, 가장 높은 바이오디젤 수율을 보였지만, 반응 9일 이후 1:2는 바이오디젤 수율이 계속 증가하는 반면, 1:1.5는 더 이상 증가하지 않았다.The effect of the molar ratio between the substrates on the biodiesel synthesis at 15% fat or oil was shown in FIG. 12 according to the reaction time. The molar ratios performed ranged from 1: 1 to 1: 3 (oil retention in rice bran: methanol). At this time, the reaction temperature was 40 ℃, water content in the rice bran was 12%. The yield of biodiesel according to the molar ratio was as follows. Biodiesel yield was proportional to the molar ratio increase of molar ratio 1: 1 to 1: 2, and 1: 3 fell from 1: 2.5. However, in the case of 1: 1, after 2 days of reaction, the reaction rate was significantly slowed down. The highest biodiesel yields were found for 1: 1.5 and 1: 2 for 6 days, whereas 1: 2 did not increase for 1: 2 after 9 days.

따라서 최대 수율 및 메탄올이 효소 변성에 미치는 영향과 비용을 고려하여 최적 몰 비율은 1:2으로 선정하였다. 1:2에서 최대 수율은 반응 15 일째 93 중량% 이었다.
Therefore, the optimum molar ratio was selected to be 1: 2 in consideration of the maximum yield and the effect and cost of methanol on enzyme denaturation. The maximum yield at 1: 2 was 93% by weight on day 15 of the reaction .

실시예Example 2-(5)  2- (5) 탈지미강을Degreasing 이용한 바이오디젤 합성에 대해 반응 온도가 미치는 영향 Effect of reaction temperature on biodiesel synthesis

미강 내 자가 효소에 의한 바이오디젤 합성 반응 중 반응 온도가 바이오디젤의 수율에 미치는 영향을 도 13에 나타냈다. 본 실험에서 수행된 온도의 범위는 30 ℃ ~ 60 ℃ 이었으며, 이 때 미강 내 유지와 메탄올의 몰 비율은 1:2, 미강 내 수분함량 12% 이었다.13 shows the effect of the reaction temperature on the yield of biodiesel during biodiesel synthesis by the rice bran autoenzyme. The temperature range in this experiment ranged from 30 ° C to 60 ° C. At this time, the molar ratio of fat and oil in rice bran and methanol was 1: 2 and water content in rice bran was 12%.

반응 온도에 따른 바이오디젤의 수율은 다음과 같았다. 바이오디젤 수율은 30 ℃에서 40 ℃의 온도 증가에 비례하였고, 50 ℃ 이상의 온도에서는 온도 증가에 따라 수율이 다시 감소하였다. 50 ℃ 이상의 온도의 경우, 반응 9일 이후에 바이오디젤 수율은 더 이상 증가하지 않은 반면, 40 ℃ 이하의 온도의 경우, 반응 15일까지 계속 증가하였다. 40 ℃에서 반응속도가 가장 빠르고 바이오디젤 수율 최대치 (반응 15 일째 93 중량%)를 얻었으며, 반응 12 일째 92 중량%의 수율을 얻었다.The yield of biodiesel according to the reaction temperature was as follows. The biodiesel yield was proportional to the temperature increase from 30 ° C. to 40 ° C., and at 50 ° C. or higher the yield decreased again with increasing temperature. 50 For temperatures above 캜, biodiesel yield no longer increased after 9 days of reaction, while for temperatures below 40 캜, it continued to increase until reaction 15. At 40 ° C., the reaction rate was the fastest and biodiesel yield maximum (93 wt% on day 15 of reaction) was obtained, and 92 wt% on day 12 of reaction.

따라서 40 ℃ 가 최적 반응 온도로 나타났다.
Thus, 40 ° C. was found to be the optimum reaction temperature.

실시예Example 2-(6)  2- (6) 탈지미강을Degreasing 이용한 바이오디젤 합성에 대해  About biodiesel synthesis 미강Rice bran 내 수분함량이 미치는 영향 Effect of moisture content in

바이오디젤 합성에 미치는 미강 내 수분함량의 영향을 반응 시간에 따라 도 14에 나타내었다. 수행한 수분함량의 범위는 0.96%~24% 이었다. 0.96%의 수분함량은 미강을 동결건조하였을 때 남아있는 최소 수분함량이었다. 이 때의 반응 조건은 온도 40 ℃, 몰 비율 1:2 이었다.The effect of moisture content in rice bran on biodiesel synthesis is shown in FIG. 14 according to reaction time. The moisture content ranged from 0.96% to 24%. The water content of 0.96% was the minimum water content remaining when lyophilized rice bran. Reaction conditions at this time were the temperature of 40 degreeC, and molar ratio 1: 2.

미강 내 수분함량에 따른 바이오디젤 수율은 다음과 같았다. 0.96%에서 12%까지는 수분함량이 증가함에 따라 바이오디젤 수율이 증가하였다. 그리나, 미강 내 수분함량이 18% 또는 24%로 증가함에 따라 바이오디젤 수율은 점차적으로 감소하였다. 초기 반응 속도는 수분 12%에서 최대이었으며, 반응 15 일째 수분 6%와 12%에서의 바이오디젤 수율은 큰 차이를 보이지 않았다. 또한, 초기 미강 내 수분 함량이 12% 이었으며, 비용 및 시간을 고려하였을 때, 수분 12%를 미강내 최적 수분함량으로 선정하였다. 반응 15 일째 최대 수분함량 93 중량%를 얻었으며, 반응 12 일째 92 중량%의 수율을 얻었다.
The yield of biodiesel according to moisture content in rice bran was as follows. Biodiesel yield increased with water content from 0.96% to 12%. However, biodiesel yield gradually decreased as the water content in rice bran increased to 18% or 24%. The initial reaction rate was maximum at 12% moisture, and biodiesel yields at 6% and 12% moisture were not significantly different on day 15 of the reaction. In addition, the initial moisture content in the rice bran was 12%, and considering the cost and time, 12% moisture was selected as the optimum water content in the rice bran. A maximum moisture content of 93 wt% was obtained on the 15th day of the reaction, and a yield of 92 wt% was obtained on the 12th day of the reaction.

실시예Example 2-(7)  2- (7) 탈지미강을Degreasing 이용한 바이오디젤 합성 최적 조건에서 탈지  Degreasing under optimum conditions for biodiesel synthesis 미강Rice bran 리파아제 활성도 측정 Lipase Activity Measurement

상기 실시예 2-(4) 내지 2-(7)에서 측정한 최적 조건(기름 함량 15%, 반응 온도 40℃, 유지와 메탄올의 몰비율 1:2, 수분 함량 12%, 반응시간 12일)에서 바이오디젤 수율로부터 효소의 활성도를 측정하였다. 또한, 글리세롤이 효소의 활성 억제에 미치는 영향을 알아보기 위하여 매 반응 후 아세톤으로 반응 중에 생성된 글리세롤을 제거하는 반응과 글리세롤을 제거하지 않은 반응으로 나누어 반응 횟수에 따른 바이오디젤의 수율을 비교하였다. 글리세롤을 제거하기 위한 용매로는 아세톤이 사용되었으며, 반응 1회분마다 실시예 2와 동일한 방법으로 탈지 후, 미강 무게의 5배의 부피로 20분간 교반 과정을 총 3회 실시하였다. 그 후, 다시 미강 무게의 5배의 부피로 헥산을 사용하여 20분간 교반 과정을 총 2회 실시하였다. 이후의 과정은 상기 실시예 2와 동일하게 수행하였다.Optimum conditions measured in Examples 2- (4) to 2- (7) (oil content 15%, reaction temperature 40 ℃, molar ratio of fat and oil and methanol 1: 2, water content 12%, reaction time 12 days) The activity of the enzyme was measured from biodiesel yield. In addition, in order to determine the effect of glycerol on the inhibition of enzyme activity, the yield of biodiesel was compared according to the number of reactions by dividing the reaction between removing glycerol generated during the reaction with acetone and not removing glycerol after each reaction. Acetone was used as a solvent for removing glycerol, and after degreasing in the same manner as in Example 2 for each batch of reaction, a stirring process was performed three times for 20 minutes at a volume of 5 times the weight of rice bran. Thereafter, the mixture was twice subjected to a stirring process for 20 minutes using hexane in a volume of 5 times the weight of rice bran. The subsequent process was performed in the same manner as in Example 2.

글리세롤을 제거하지 않은 결과(도 15 대조군 곡선), 반응이 반복됨에 따라 반응 2회 이후 바이오디젤 수율이 꾸준히 감소하다가 반응 8회 이후 급격히 감소하였다. 반면, 글리세롤을 제거한 결과 (도 15 처리군 곡선), 반응 3회까지 일정한 바이오디젤 수율을 보이고 이후 9회까지 서서히 감소하다가 그 이후 급격히 감소하였다.As a result of not removing glycerol (FIG. 15 control curve), as the reaction was repeated, biodiesel yield was steadily decreased after 2 reactions, and then rapidly decreased after 8 reactions. On the other hand, as a result of removing glycerol (Fig. 15 treatment group curve), the reaction yielded a constant biodiesel yield up to 3 times, and then gradually decreased to 9 times, and then rapidly decreased thereafter.

따라서, 탈지 미강 리파아제로부터 반응 시 생성되는 글리세롤을 제거하는 것이 효소의 활성을 유지하고 사용기간을 연장시키는데 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
Therefore, it was confirmed that the removal of glycerol produced during the reaction from the degreasing rice bran lipase was effective in maintaining the activity of the enzyme and extending the use period.

실시예Example 3:  3: 용매계에서In a solvent system 미강을Rice bran 촉매로 한 바이오디젤 합성  Biodiesel Synthesis with Catalyst

미강 또는 탈지 미강 3 g을 50mL 삼각플라스크에 담고, 시료 미강 내 함유된 유지에 대한 메탄올의 몰 비율이 1:2이 되도록 메탄올을 첨가하고, 헥산 10mL을 첨가한 후 밀봉하여 진탕항온수조 (orbital water bath shaker)에서 300 rpm으로 교반하면서 40 ℃에서 반응을 실시하여 바이오디젤을 합성하였다.3 g of rice bran or degreasing rice bran is placed in a 50 mL Erlenmeyer flask, methanol is added so that the molar ratio of methanol to fats and oils contained in the sample bran is 1: 2, 10 mL of hexane is added, and the mixture is sealed and shaken with an orbital water bath (orbital water). The reaction was performed at 40 ° C. while stirring at 300 rpm in a bath shaker to synthesize biodiesel.

헥산을 반응 매질로 한 용매계 반응 시스템에서 미강을 촉매제로 하고 미강 내 유지와 메탄올을 원료로 하여 반응시켰을 때, 반응 12 일째 57 중량% 수율을 얻었으며, 이 때의 산가는 0이었다. 탈지 미강을 촉매제로 하고 식물성 유지 (대두유)와 메탄올을 원료로 하여 반응시켰을 때, 반응 12 일째 52 중량%의 수율을 얻었다 (도 16).In a solvent-based reaction system using hexane as a reaction medium, when the reaction was performed with rice bran as a catalyst, oil in the rice bran and methanol as a raw material, a yield of 57% by weight was obtained on the 12th day of the reaction, and the acid value was zero. When degreasing rice bran was used as a catalyst and vegetable oil (soybean oil) was reacted with methanol as a raw material, a yield of 52% by weight was obtained at day 12 of the reaction (Fig. 16).

Claims (14)

미강에 알코올을 분산하고, 반응기 내에서 상기 미강과 알코올의 혼합물을 정치시켜 바이오디젤을 합성하고,
합성된 바이오디젤을 분리하는 것을 포함하며,
상기 미강은 1.6 내지 24%의 수분 함량을 갖고 있는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
Dispersing alcohol in rice bran, and mixing the mixture of rice bran and alcohol in a reactor to synthesize biodiesel,
Separating the synthesized biodiesel,
The rice bran has a moisture content of 1.6 to 24%
Production method of biodiesel using rice bran.
제1항에 있어서,
상기 생산 방법은,
상기 바이오디젤 분리 후 얻은 미강에 유지를 첨가하고 알코올을 분산한 후, 반응기 내에서 이를 정치시켜 바이오디젤을 합성하고, 합성된 바이오디젤을 분리하는 과정을 추가로 포함하며,
상기 과정은 1회 내지 10회 반복가능한 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method of claim 1,
The production method,
After adding the fat or oil to the rice bran obtained after the biodiesel separation and dispersing the alcohol, it is left in the reactor to synthesize biodiesel, and further comprising the step of separating the synthesized biodiesel,
The process is repeatable 1 to 10 times
Production method of biodiesel using rice bran.
제1항에 있어서,
상기 미강이 탈지 미강인 경우,
탈지 미강에 유지를 첨가하고 알코올을 분산한 후, 이들 혼합물을 정치시켜 바이오디젤을 합성하고,
합성된 바이오디젤을 분리하는 것을 포함하는
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method of claim 1,
If the rice bran is degreasing rice bran,
After adding fats and oils to skim rice bran and dispersing alcohol, these mixtures were left to synthesize biodiesel,
Comprising separating the synthesized biodiesel
Production method of biodiesel using rice bran.
제3항에 있어서,
상기 생산 방법은,
상기 바이오디젤 분리 후 얻은 미강에 유지를 첨가하고 알코올을 분산한 후, 반응기 내에서 이를 정치시켜 바이오디젤을 합성하고, 합성된 바이오디젤을 분리하는 과정을 추가로 포함하며,
상기 과정은 1회 내지 10회 반복가능한 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method of claim 3,
The production method,
After adding the fat or oil to the rice bran obtained after the biodiesel separation and dispersing the alcohol, it is left in the reactor to synthesize biodiesel, and further comprising the step of separating the synthesized biodiesel,
The process is repeatable 1 to 10 times
Production method of biodiesel using rice bran.
제1항에 있어서,
상기 미강은 0 내지 200의 산가를 갖는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method of claim 1,
The rice bran has an acid value of 0 to 200
Production method of biodiesel using rice bran.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유지는 식물성 유지, 동물성 유지, 조류유(algae oil), 오일 생성능이 있는 미생물 유래 오일, 유지 증류 지방산 (Oil distilllate fatty acid), 폐유 또는 애시드 오일(Acid oil)인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method according to any one of claims 2 to 4,
The fats and oils are vegetable oils, animal oils, algae oil, oil-derived microbial oil, oil distilllate fatty acid, waste oil or acid oil (Acid oil)
Production method of biodiesel using rice bran.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유지는 유지와 미강을 합한 전체 중량의 5 내지 25%의 비율로 첨가되는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method according to any one of claims 2 to 4,
The fats and oils are added in a ratio of 5 to 25% of the total weight of the fat and rice bran
Production method of biodiesel using rice bran.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알코올은 메탄올, 에탄올 또는 부탄올인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The alcohol is methanol, ethanol or butanol
Production method of biodiesel using rice bran.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알코올은 미강 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부로 분산되는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The alcohol is dispersed in 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of rice bran
Production method of biodiesel using rice bran.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오디젤의 합성은 유지:알코올의 몰비가 1:1 내지 1:3인 조건에서 수행되는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method according to any one of claims 2 to 5,
Synthesis of the biodiesel is carried out under the condition that the molar ratio of fats and oils: 1: 1 to 1: 3.
Production method of biodiesel using rice bran.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오디젤의 합성은 20 내지 70℃에서 이루어지는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Synthesis of the biodiesel is made at 20 to 70 ℃
Production method of biodiesel using rice bran.
삭제delete 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생산 방법은 상기 바이오디젤의 합성 후 얻어진 반응물로부터 바이오디젤을 분리하고, 잔사에서 수분 및 알코올을 제거한 후 다시 알코올을 분산하고, 반응기 내에서 이를 정치시켜 바이오디젤을 합성하는 과정을 추가로 포함하는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The production method further includes the step of separating the biodiesel from the reactants obtained after the synthesis of the biodiesel, removing the water and alcohol from the residue and then dispersing the alcohol again, and standing in the reactor to synthesize biodiesel. That
Production method of biodiesel using rice bran.
제1항에 있어서,
상기 바이오디젤의 합성은 용매 중에서 수행되는 것인
미강을 이용한 바이오디젤의 생산 방법.
The method of claim 1,
Synthesis of the biodiesel is carried out in a solvent
Production method of biodiesel using rice bran.
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