KR20170012950A - Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids - Google Patents

Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids Download PDF

Info

Publication number
KR20170012950A
KR20170012950A KR1020150105639A KR20150105639A KR20170012950A KR 20170012950 A KR20170012950 A KR 20170012950A KR 1020150105639 A KR1020150105639 A KR 1020150105639A KR 20150105639 A KR20150105639 A KR 20150105639A KR 20170012950 A KR20170012950 A KR 20170012950A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fatty acid
oil
biodiesel
polar lipid
water
Prior art date
Application number
KR1020150105639A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102495262B1 (en
Inventor
이종인
김상우
김한석
김수현
이미란
Original Assignee
에스케이케미칼주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이케미칼주식회사 filed Critical 에스케이케미칼주식회사
Priority to KR1020150105639A priority Critical patent/KR102495262B1/en
Priority to PCT/KR2016/007579 priority patent/WO2017018695A1/en
Publication of KR20170012950A publication Critical patent/KR20170012950A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102495262B1 publication Critical patent/KR102495262B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C12P7/6436Fatty acid esters
    • C12P7/649Biodiesel, i.e. fatty acid alkyl esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • C12N9/18Carboxylic ester hydrolases (3.1.1)
    • C12N9/20Triglyceride splitting, e.g. by means of lipase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

Disclosed are a method and a device for producing biodiesel from raw oil including polar lipids such as phospholipids (PLs) and glycolipids (GLs). The method comprises the following steps: obtaining a byproduct including crude fatty acid and glycerin by hydrolyzing oil including polar lipids; separating fatty acid from a byproduct layer including glycerin and water by delaminating the byproduct generated by hydrolysis to include the crude fatty acid and glycerin; obtaining fatty acid alkyl ester by performing esterification by reacting the separated fatty acid with alcohol; and obtaining a biodiesel fuel by refining the fatty acid alkyl ester.

Description

극성지질을 포함하는 오일로부터 바이오디젤의 제조방법 및 제조장치{Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for producing biodiesel from an oil containing polar lipids,

본 발명은 바이오디젤의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 인지질(Phospholipids; PLs), 당지질(Glycolipids; GLs) 등의 극성지질을 포함하는 원료 오일로부터 바이오디젤을 제조하는 방법 및 제조장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing biodiesel, and more particularly, to a method for producing biodiesel from a raw oil containing polar lipids such as phospholipids (PLs) and glycolipids (GLs) Manufacturing apparatus.

디젤유는 원유로부터 얻어지는 여러 가지 연료 중에서, 연비가 좋고, 가격이 저렴하며, 이산화탄소 발생량이 적은 장점을 가지는 반면, 연소 후 대기오염 물질이 많이 발생하는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해, 디젤유와 물성이 유사하며, 경제적인 측면에서도 유리하고, 대기오염을 감소시킬 수 있는 자연순환형 대체 연료로서 바이오디젤에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 일반적으로, 바이오디젤은, 산 촉매 또는 알칼리 촉매 하에서, 유채유, 대두유, 해바라기유, 팜유 등의 식물성 오일(지질)에 포함된 트리글리세리드(Triglyceride, 트라아실글리세롤; Triacylglycerol; TAG)와 알코올의 에스테르 교환 반응(Transesterification)으로 제조되고 있다. 즉, 현재 상용화된 대부분의 바이오디젤 생산 공정에 있어서는, 트리글리세리드와 알코올의 에스테르 교환 반응을 이용하며, 에스테르 교환 반응 속도를 높이기 위해 산 촉매 또는 염기 촉매를 사용한다. 보고된 자료에 따르면, 산 촉매의 경우 30 시간 이상, 염기 촉매의 경우에는 2시간 이상의 반응 시간이 필요하므로, 반응 시간 측면에서는 염기 촉매의 사용이 선호되고 있으나, 원료 오일에 유리 지방산(Free fatty acids; FFAs)의 함량이 높을 경우(산가 1 이상), 염기 촉매의 비누화 반응에 의해, 촉매 손실이 발생하고, 트리글리세리드의 전환율이 저하되는 문제점이 있다.Diesel oil is advantageous in fuel efficiency, low cost, and low carbon dioxide generation among various kinds of fuels obtained from crude oil, but there is a disadvantage that many air pollutants are generated after combustion. In order to solve these drawbacks, studies on biodiesel as an alternative natural-cycle fuel that is similar in properties to diesel oil, economically advantageous, and capable of reducing air pollution are being actively conducted. Generally, biodiesel is produced by ester-exchange reaction of triglyceride (triacylglycerol) (TAG) contained in vegetable oils (lipids) such as rapeseed oil, soybean oil, sunflower oil, palm oil, etc. with an acid catalyst or an alkali catalyst (Transesterification). That is, in most commercial biodiesel production processes, an ester exchange reaction between triglyceride and alcohol is used, and an acid catalyst or a base catalyst is used to increase the ester exchange reaction rate. According to the reported data, the reaction time is more than 30 hours for acid catalysts and more than 2 hours for base catalysts. Therefore, base catalysts are preferred in terms of reaction time. Free fatty acids ; FFAs) is high (acid value is 1 or more), there is a problem that the catalyst is lost by the saponification reaction of the base catalyst and the conversion of triglyceride is lowered.

본 출원인의 한국특허공개 10-2007-0106236 및 10-2010-0051374에는, 촉매를 사용하지 않고, 지방산과 알코올의 에스테르화 반응에 의해 지방산알킬에스테르를 제조한 다음, 이를 증류하여 탄소수 14 ~ 24의 지방산알킬에스테르를 얻는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 또한, 본 출원인의 한국특허출원 10-2014-0135030에는, 유리 지방산이 다량 포함된 중성지질(모노, 다이, 트리글리세리드 및 유리 지방산)을 고온, 고압, 무촉매 조건에서 가수분해하여 지방산을 제조한 다음, 이를 알코올과 에스테르화 반응시켜 지방산알킬에스테르를 제조하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 상기 방법들은 유리 지방산이 다량 포함된 중성지질 원료를 이용하여 바이오디젤을 제조하는 것으로서, 원료 중의 유리 지방산 함량이 높은 경우에 발생하는 문제를 해결한 것이다. Korean Patent Laid-open Nos. 10-2007-0106236 and 10-2010-0051374 filed by the present applicant disclose a process for producing a fatty acid alkyl ester by esterification reaction of a fatty acid and an alcohol without using a catalyst, A method and an apparatus for obtaining a fatty acid alkyl ester are disclosed. In Korean Patent Application No. 10-2014-0135030 of the present applicant, a fatty acid is produced by hydrolyzing a neutral lipid (mono, di, triglyceride and free fatty acid) containing a large amount of free fatty acid under high temperature, high pressure, And a method and an apparatus for producing a fatty acid alkyl ester by an esterification reaction with an alcohol. The above methods are for producing biodiesel using a neutral lipid raw material containing a large amount of free fatty acid and solved the problem that arises when the content of free fatty acid in the raw material is high.

그러나, 최근 바이오디젤의 사용량이 급증하면서, 바이오디젤의 제조 원료인 식물성 오일의 가격이 폭등하였고, 전세계적으로 식량 자원 및 토지 자원의 부족 문제가 제기됨에 따라, 비식용 원료를 이용한 바이오디젤의 제조 필요성이 부각되고 있다. 대표적인 비식용 원료인 미세조류(Microalgae)는 물, 이산화탄소 및 햇빛을 이용하여 광합성으로 생장하는 단세포성 생물로서, 식물 플랑크톤으로도 알려져 있다. 미세조류는 육상계 식물 대비 높은 효율로 이산화탄소를 고정하고, 생장속도가 빠르며, 단위 면적당 오일 생산성(58,700 ~ 97,790 L/ha)이 대두(446 ~ 635 L/ha)나 오일팜(5,366 ~ 5,950 L/ha)에 비해 현저히 높아, 바이오디젤을 제조하기 위한 제3 세대 비식용 원료로 주목받고 있다.However, as the use of biodiesel has recently increased, the price of vegetable oil as a raw material for producing biodiesel has risen, and the problem of lack of food resources and land resources has been raised around the world. Therefore, production of biodiesel using non-edible raw materials There is a growing need. Microalgae, a typical non-edible raw material, is a single-celled organism that grows by photosynthesis using water, carbon dioxide and sunlight, also known as phytoplankton. The microalgae have a high growth rate and high oil productivity (58,700 ~ 97,790 L / ha) per unit area of soybean (446 ~ 635 L / ha) and oil palm (5,366 ~ 5,950 L / ha), which is attracting attention as a third-generation non-edible raw material for producing biodiesel.

그러나, 미세조류에 의해 생산된 오일은 다음과 같은 문제가 있다. 식물의 경우, 광합성에 의해 생성된 지질은 대부분 트리글리세리드 형태로 종자에 저장되고, 이러한 종자의 추출물이 바이오디젤 제조의 주요 원료가 된다. 반면, 미세조류는 광합성 기관과 저장 기관이 공존하는 단일 세포 생물로서, 저장 형태의 지질인 트리글리세리드 외에도, 세포막 및 엽록체를 구성하는 인지질(PLs), 당지질(GLs) 등 다량의 극성지질을 포함하므로, 미세조류의 전체 지질 중, 실제 바이오디젤 합성에 사용되는 지질의 함량은 크게 감소한다. 식물 종자에도 소량의 극성지질이 포함되어 있으며, 이들은 에스테르 교환 반응을 이용하는 전통적인 바이오디젤 전환 과정에서, 지방산알킬에스테르의 층분리를 어렵게 하여 바이오디젤의 수율을 저하시키고, 바이오디젤의 품질 기준인 인(P) 함량 등에 영향을 미친다. 따라서, 식물 종자로부터 추출된 오일은, 일반적으로 탈검(degumming) 및 중화(neutralization) 과정을 통해 극성지질을 제거한 후, 바이오디젤 제조에 사용된다. 정제되지 않은 식물 종자 오일은 약 3% 미만의 극성지질을 포함하며, 이러한 소량의 극성지질을 제거하는 것이 바이오디젤의 생산성 향상에 도움이 되지만, 미세조류는 배양 조건에 따라 20 내지 80 중량%의 극성지질을 포함하므로, 이러한 극성지질을 바이오디젤 제조에 이용하지 못하면, 미세조류 오일을 이용한 바이오디젤 제조의 경제성이 저하될 우려가 있다.However, the oil produced by microalgae has the following problems. In the case of plants, most of the lipids produced by photosynthesis are stored in seeds in the form of triglycerides, and the extract of these seeds is the main raw material for the production of biodiesel. On the other hand, microalgae are single cell organisms in which photosynthetic organs and storage organisms coexist. In addition to triglycerides, which are storage lipids, they contain large amounts of polar lipids such as phospholipids (PLs) and glycolipids (GLs) Among the total lipids of microalgae, the amount of lipid used in the actual biodiesel synthesis is greatly reduced. Plant seeds also contain small amounts of polar lipids, which reduce the yield of biodiesel by making it difficult to separate fatty acid alkyl esters in conventional biodiesel conversion processes that use transesterification, P) content. Thus, oils extracted from plant seeds are generally used for biodiesel production after removal of polar lipids through degumming and neutralization processes. Untreated plant seed oil contains less than about 3% of polar lipids. Removal of these small amounts of polar lipids may help improve the productivity of biodiesel, but microalgae may contain 20 to 80 wt% If polar lipids are not used in the production of biodiesel because of the inclusion of polar lipids, economical efficiency of biodiesel production using microalgae oil may be reduced.

본 발명의 목적은, 생산성 및 경제성이 우수할 뿐만 아니라, 공정이 단순한 바이오디젤 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a biodiesel manufacturing method and a manufacturing apparatus which are not only excellent in productivity and economy, but also have a simple process.

본 발명의 다른 목적은, 미세조류 오일, 식물 종자유 등, 극성지질을 포함하는 오일을 이용한 바이오디젤 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing biodiesel using oil containing polar lipids such as microalgae oil and plant seed oil.

본 발명의 또 다른 목적은, 극성지질을 포함하는 오일로부터, 높은 전환율 및 수율로 바이오디젤을 제조하는 방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing biodiesel from oils containing polar lipids with high conversion and yield.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 극성지질을 포함하는 오일을 가수분해시켜 조 지방산과 글리세린을 포함하는 부산물을 얻는 단계; 상기 가수분해 반응으로 생성된 조 지방산과 글리세린을 포함하는 부산물을 층분리하여, 글리세린 및 물을 포함하는 부산물층으로부터 지방산을 분리하는 단계; 분리된 지방산을 알코올과 반응시켜, 에스테르화 반응을 수행함으로써, 지방산알킬에스테르를 얻는 단계; 및 상기 지방산알킬에스테르를 정제하여, 바이오디젤 연료를 얻는 단계를 포함하는 바이오디젤의 제조방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing an oil-in-water emulsion, comprising hydrolyzing an oil containing a polar lipid to obtain a by-product containing a crude fatty acid and glycerin; Separating the by-product comprising the crude fatty acid and glycerin produced by the hydrolysis reaction to separate the fatty acid from the by-product layer comprising glycerin and water; Reacting the separated fatty acid with an alcohol to carry out an esterification reaction to obtain a fatty acid alkyl ester; And purifying the fatty acid alkyl ester to obtain a biodiesel fuel.

또한, 본 발명은, 극성지질을 포함하는 오일을 가수분해하고, 가수분해 반응 생성물을 층분리하여 글리세린 및 물을 포함하는 부산물층과 조 지방산을 분리하는 가수분해 반응기; 상기 분리된 조 지방산을 저장하는 플래쉬 탱크; 조 지방산이 분리된 부산물층으로부터, 고체-액체 분리에 의해, 고체 성분을 분리한 다음, 물을 증류시켜 제거하여, 농축된 글리세린을 얻는 물 회수부; 상기 플래쉬 탱크의 조 지방산과 알코올을 에스테르화 반응시켜 지방산알킬에스테르를 생성하고, 상기 지방산알킬에스테르와 에스테르화 반응에서 생성된 물 및 과잉의 알코올을 층분리하는 에스테르화 반응기; 및 분리된 지방산알킬에스테르를 분자량에 따라 증류하여 바이오디젤을 분리하는 바이오디젤 증류탑을 포함하는 바이오디젤 제조장치를 제공한다.The present invention also relates to a hydrolysis reactor for hydrolyzing an oil containing a polar lipid and separating the hydrolysis reaction product to separate the by-product layer containing glycerin and water from the crude fatty acid; A flash tank for storing the separated crude fatty acid; A water recovery section for separating the solid component from the by-product layer from which the crude fatty acid has been separated by solid-liquid separation and then distilling off the water to obtain concentrated glycerin; An esterification reactor for esterifying fatty acids and alcohols in the flash tank to produce fatty acid alkyl esters and separating water and excess alcohol from the fatty acid alkyl esters in the esterification reaction; And a biodiesel distillation column for separating the biodiesel by distilling the separated fatty acid alkyl ester according to the molecular weight.

본 발명에 따른 바이오디젤의 제조방법 및 제조장치에 의하면, 오일 생산성은 우수하지만, 다량의 극성지질을 포함하는 미세조류 오일 뿐만 아니라, 소량의 극성지질을 포함하는 식물 종자유를 탈검(degumming) 등의 추가적인 공정을 수행하지 않고도, 높은 수율로 바이오디젤로 전환할 수 있으므로, 바이오디젤의 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.According to the method and apparatus for producing biodiesel according to the present invention, not only microalgae oil containing a large amount of polar lipid but also plant seed oil containing a small amount of polar lipid can be used for degumming and the like The biodiesel can be converted into biodiesel at a high yield without performing any additional process, so that the productivity and economical efficiency of biodiesel can be improved.

도 1은 식물 종자와 미세조류에 존재하는 지질의 종류와 함량을 보여주는 도표.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오디젤 제조장치를 보여주는 도면.
도 3은 대두 레시틴의 지질 조성 및 함량과, 원료 레시틴과 가수분해된 레시틴의 TLC(Thin layer chromatography) 분석 결과를 보여주는 도면.
FIG. 1 is a graph showing species and contents of lipids present in plant seeds and microalgae. FIG.
2 is a view showing an apparatus for manufacturing biodiesel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the lipid composition and content of soybean lecithin and the results of TLC (thin layer chromatography) analysis of raw lecithin and hydrolyzed lecithin.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 바이오디젤의 제조에 있어서, 출발물질로 사용되는 "극성지질을 포함하는 오일"은, 인지질(Phospholipids; PLs), 당지질(Glycolipids; GLs), 이들의 혼합물 등의 극성지질(Polar Lipids; PLs)을 포함하는 오일을 의미하며, 극성지질 외, 물과 반응하여 지방산으로 변환될 수 있는 중성지질(Neutral Lipids; NLs, 모노아실글리세롤(MAG), 다이아실글리세롤(DAG), 트리아실글리세롤(TAG), 유리 지방산(FFA) 등) 및 탄수화물, 단백질, 색소 등의 불순물을 포함할 수 있다. 인지질(PLs)은 인산에스테르기를 가지는 지질로서, 예를 들면, 포스파티딜콜린(Phosphatidyl choline, PC), 포스파티딜에탄올아민(Phosphatidyl ethanolamine, PE) 등을 예시할 수 있고, 당지질(GLs)은 당을 구성성분으로 함유하는 지질로서, 예를 들면, 모노갈락토실 다이아실글리세롤(Monogalactosyldiacylglycerol, MGDG), 다이갈락토실 다이아실글리세롤(Digalactosyldiacylglycerol, DGDG) 등을 예시할 수 있다. 상기 "극성지질을 포함하는 오일"에 있어서, 상기 극성지질의 함량은 3 내지 100 중량%, 바람직하게는 3 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 20 중량%이고, 상기 중성지질의 함량은 0 내지 97 중량%, 바람직하게는 50 내지 97 중량%, 더욱 바람직하게는 80 내지 97 중량%이고, 나머지는 기타 불순물일 수 있다. 여기서, 상기 극성지질의 함량이 많은 경우 오일의 생산성을 올려줄 수 있고, 적은 경우에도, 탈검 과정을 생략할 수 있어 경제적으로 바이오디젤을 제조할 수 있다. 또한, 상기 "극성지질을 포함하는 오일"에 있어서, 지방 및 지방산 성분을 구성하는 전체 지방족 탄화수소 사슬에 대하여, 탄소수가 6 내지 24개인 지방족 탄화수소 사슬의 함량은, 3 내지 100 중량%, 바람직하게는 5 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 15 내지 90 중량%, 가장 바람직하게는 50 내지 85 중량%이며, 나머지 지방족 탄화수소 사슬은 탄소수가 6개 미만이거나, 24개를 초과하는 것이다. In the production of biodiesel according to the present invention, the "polar lipid-containing oil" used as a starting material is a polar lipid such as phospholipids (PLs), glycollipids (GLs) ; PLs), and refers to oils other than polar lipids, such as Neutral Lipids (NLs, monoacylglycerol (MAG), diacylglycerol (DAG), triacylglycerol (TAG), free fatty acid (FFA), etc.) and impurities such as carbohydrates, proteins, and pigments. Examples of the phospholipids (PLs) include phosphatidylcholine (PC), phosphatidyl ethanolamine (PE) and the like, and glycolipids (GLs) Examples of the lipid contained therein include monogalactosyldiacylglycerol (MGDG), digalactosyldiacylglycerol (DGDG) and the like. In the above-mentioned "oil containing polar lipid ", the content of the polar lipid is 3 to 100% by weight, preferably 3 to 50% by weight, more preferably 3 to 20% by weight and the content of the neutral lipid is 0 To 97% by weight, preferably 50 to 97% by weight, more preferably 80 to 97% by weight, and the balance may be other impurities. Here, when the content of the polar lipid is large, productivity of the oil can be increased, and even if the amount of the polar lipid is small, omission of the defection process can be economically achieved. In the "oil containing polar lipid", the content of the aliphatic hydrocarbon chain having 6 to 24 carbon atoms relative to the total aliphatic hydrocarbon chain constituting the fat and fatty acid component is preferably 3 to 100% by weight, 5 to 95% by weight, more preferably 15 to 90% by weight, most preferably 50 to 85% by weight, and the remaining aliphatic hydrocarbon chain has less than 6 carbon atoms or more than 24 carbon atoms.

상기 "극성지질을 포함하는 오일"은, 식용 또는 비식용 식물 종자, 해양 미세조류, 담수 미세조류, 편모조류 등의 미세조류(microalgae)를 압착하거나 용매로 추출하여 얻은 식물 종자유, 미세조류 오일 등일 수 있으며, 필요에 따라, 이들로부터 단백질 및 당을 제거하거나 제거하지 않고 사용할 수 있다. 도 1은 식물 종자와 미세조류에 존재하는 지질의 종류와 함량을 보여주는 도표이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 식물 종자유(Vegetable Oil)는 90~98 %의 중성지질(NLs, 유리 지방산(FFAs)의 함량 3 % 미만), 0.5~3 %의 인지질(PLs) 및 1 % 미만의 당지질(GLs)을 포함하는 반면, 미세조류의 오일(Microalgae oil)은 질소가 풍부한 조건(+N)에서 생장시 20~40 %의 중성지질(NLs), 10~20 %의 인지질(PLs) 및 30~60 %의 당지질(GLs)을 포함하고, 질소가 결핍된 조건(-N)에서 생장시 50~80 %의 중성지질(NLs), 10~20 %의 인지질(PLs) 및 10~20 %의 당지질(GLs)을 포함한다(여기서, %는 중량%를 나타낸다). 이와 같이, 본 발명에 사용되는 "극성지질을 포함하는 오일"은 기존의 바이오디젤 제조 원료로 사용되었던 중성지질뿐 만 아니라, 탈검(degumming) 과정을 통해 제거되었던 극성지질을 그대로 포함할 수 있다.The "oil containing a polar lipid" is a plant seed oil or a micro-algae oil obtained by squeezing or extracting a microalgae such as edible or non edible plant seeds, marine microalgae, freshwater microalgae, And, if necessary, can be used without removing or removing proteins and sugars from them. FIG. 1 is a chart showing the kinds and contents of lipids present in plant seeds and microalgae. FIG. As shown in Fig. 1, vegetable oil contains 90 to 98% of neutral lipids (NLs, less than 3% of free fatty acid (FFAs)), 0.5 to 3% of phospholipids (PLs) and less than 1% Microalgae oil contains 20 to 40% of neutral lipids (NLs), 10 to 20% of phospholipids (PLs) in growth under nitrogen-rich conditions (+ N) (NLs), 10 to 20% of phospholipids (PLs) and 10 to 20% of phospholipids (PLs) when grown under nitrogen-deficient conditions % Of glycolipids (GLs), where% represents wt%. As described above, the "oil containing a polar lipid" used in the present invention may contain not only the neutral lipid used as a raw material for conventional biodiesel production but also the polar lipid which has been removed through a degumming process.

본 발명에 따른 바이오디젤의 제조방법에 있어서, 먼저, 출발물질인 "극성지질을 포함하는 오일"을 가수분해시켜 조 지방산(Crude fatty acid; CFA)과 글리세린(Glycerine)을 포함하는 부산물을 얻는다. 상기 "극성지질을 포함하는 오일"의 가수분해(hydrolysis, 수첨 이탈 반응)는, 고온 및 고압 조건에서, "극성지질을 포함하는 오일"과 물을 반응시켜 수행하거나, 효소를 이용하여 "극성지질을 포함하는 오일"을 생물학적으로 가수분해시킬 수도 있다. 상기 오일과 물의 가수분해 반응 온도는 200 내지 280 ℃, 바람직하게는 220 내지 260 ℃, 더욱 바람직하게는 240 내지 260 ℃이고, 반응 압력은 30 내지 80 바아(bar), 바람직하게는 40 내지 60 바아, 더욱 바람직하게는 50 내지 60 바아이다. 여기서, 상기 가수분해 반응 온도가 너무 낮으면, 지방에 대한 물의 용해도가 감소하여 반응속도가 느려지고 반응평형에 의하여 미반응한 지방의 농도가 높아져 전환율이 감소할 우려가 있고, 너무 높으면, 유기물이 열분해될 우려가 있다. 또한, 상기 가수분해 반응 압력이 너무 낮으면, 반응물 중 물이 액체상태로 존재할 수 없어 전환율이 감소할 우려가 있고, 너무 높으면, 반응 설비의 설계압력이 높아 설비비가 증가되는 문제가 있다. 상기 가수분해 반응의 온도, 압력, 시간, 교반 속도, 물의 함량 등을 조절하면, 가수분해 수율을 조절할 수 있다. 상기 "극성지질을 포함하는 오일"을 가수분해하는 효소로는, 모노아실글리세롤, 디아실글리세롤, 트리아실글리세롤, 인지질, 당지질 등으로부터 지방산을 분리할 수 있는 효소를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 미생물, 식물 또는 동물에서 얻을 수 있는 리파아제(lipase)를 사용할 수 있다.In the method for producing biodiesel according to the present invention, first, the starting material "oil containing polar lipid" is hydrolyzed to obtain a by-product containing Crude fatty acid (CFA) and glycerine. The hydrolysis (hydrolysis reaction) of the "oil containing polar lipids " can be carried out by reacting water with a" oil containing polar lipid " under high temperature and high pressure conditions, &Quot; oil "comprising < / RTI > The hydrolysis reaction temperature of the oil and water is 200 to 280 ° C, preferably 220 to 260 ° C, more preferably 240 to 260 ° C .; the reaction pressure is 30 to 80 bar, preferably 40 to 60 bar , More preferably from 50 to 60 bar. If the temperature of the hydrolysis reaction is too low, the solubility of water in the fat decreases and the reaction rate becomes slow, and the conversion of the unreacted fat increases due to the reaction equilibrium, There is a concern. In addition, if the hydrolysis reaction pressure is too low, water may not exist in a liquid state in the reactants, resulting in a decrease in conversion. If the hydrolysis reaction pressure is too high, the design pressure of the reaction equipment is high and the equipment cost is increased. The hydrolysis yield can be controlled by controlling the temperature, pressure, time, stirring speed, and water content of the hydrolysis reaction. As the enzyme that hydrolyzes the oil containing the polar lipid, an enzyme capable of separating a fatty acid from monoacylglycerol, diacylglycerol, triacylglycerol, phospholipid, glycolipid and the like can be used. For example, A lipase obtained from a microorganism, a plant or an animal can be used.

다음으로, 가수분해 반응으로 생성된 조 지방산(CFA)과 글리세린을 포함하는 부산물을 층분리하여, 글리세린 및 물을 포함하는 부산물층(수층, aqueous layer)으로부터 지방산을 분리한다. 이때, 상기 "극성지질을 포함하는 오일"로부터 지방산으로의 전환율을 향상시켜(예를 들면, 전환율, 즉, degree of splitting이 50 이상, 바람직하게는 70 이상, 더욱 바람직하게는 80 이상, 가장 바람직하게는 90 이상, 실시예 참조) 즉, 가수분해 수율을 향상시켜, 계면활성제로 작용하는 인지질의 양을 감소시키면, 상기 지방산과 부산물층의 층분리가 보다 용이하므로 바람직하다. 또한, 상기 부산물층으로부터, 고체-액체 분리(Solid-Liquid separation)에 의해, 인산염(phosphate), 탄화물(Char, 지방산, 글리세롤, 당, 단백질 및 기타 유기물 등이 고온에서 탄화되어 생성된 물질) 등의 고체 성분을 분리한 다음, 물을 증류시켜 제거하여, 농축된 글리세린을 얻을 수도 있으며, 증류된 물은 상기 가수분해 반응에 재사용될 수 있다. Next, crude fatty acid (CFA) produced by the hydrolysis reaction is separated into glycerin-containing byproducts, and the fatty acid is separated from a by-product layer (water layer) containing glycerin and water. At this time, it is preferable to improve the conversion ratio from the above-mentioned "oil containing polar lipid" to fatty acid (for example, conversion rate, that is, degree of splitting is 50 or more, preferably 70 or more, more preferably 80 or more, 90 or more, see Examples) That is, when the amount of the phospholipid acting as a surfactant is reduced by improving the hydrolysis yield, the separation of the fatty acid and the by-product layer is more preferable. Further, the by-product layer may be formed by solid-liquid separation such as phosphate, carbide (Char, fatty acid, glycerol, sugar, protein and other organic substances produced by carbonization at high temperature) And then distilling off the water to obtain concentrated glycerin, and the distilled water can be reused for the hydrolysis reaction.

다음으로, 분리된 지방산을 알코올과 반응시켜, 에스테르화 반응을 수행함으로써, 지방산알킬에스테르를 얻고, 필요에 따라 이를 정제하여, 바이오디젤 연료를 얻는다. 상기 지방산의 에스테르화 반응은, 통상의 공지된 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들면, 본 출원인의 한국특허공개 10-2007-0106236, 10-2010-0051374 등에 개시된 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에스테르화 반응에 사용되는 알코올로는 탄소수 1 내지 10의 일가 알코올, 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 탄소수 1 내지 4의 저급 일가 알코올을 사용할 수 있으며, 특히 메탄올을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 에스테르화 반응의 온도는 200 내지 350 ℃, 바람직하게는 230 내지 320 ℃이고, 반응 압력은 상압 내지 35 바아, 바람직하게는 1 내지 20 바아, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 바아이다. 여기서, 상기 에스테르화 반응 온도가 너무 낮아, 반응물 중의 물이 효과적으로 제거되지 못하면, 반응평형에 의해 미반응한 지방산 성분이 잔류하게 되며, 이는 지방산알킬에스테르의 전산가(mg KOH/g)를 높여 바이오디젤의 품질기준을 충족하지 못하는 문제가 있고, 너무 높으면, 유기물이 열분해되거나 탄화되는 문제가 있다. 또한, 상기 에스테르화 반응 압력이 너무 낮으면, 반응조건에서 기체 상태인 알코올의 반응물에 대한 용해도가 낮아 반응속도가 떨어지는 문제가 있고, 너무 높으면, 반응 설비의 설계압력이 높아 설비비가 증가하게 되고, 반응물 중의 물이 효과적으로 제거되지 못하여, 반응평형에 의해 미반응한 지방산 성분이 잔류하게 될 우려가 있다.Next, the separated fatty acid is reacted with an alcohol to carry out an esterification reaction to obtain a fatty acid alkyl ester, and if necessary, it is purified to obtain a biodiesel fuel. The esterification reaction of the fatty acid can be carried out by a conventionally known method, for example, by the method disclosed in Korean Patent Application Laid-Open Nos. 10-2007-0106236 and 10-2010-0051374, But is not limited thereto. As the alcohol used in the esterification reaction, a monohydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms, preferably a lower monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol and the like can be used, and methanol is particularly preferably used. The temperature of the esterification reaction is 200 to 350 DEG C, preferably 230 to 320 DEG C, and the reaction pressure is atmospheric pressure to 35 bar, preferably 1 to 20 bar, more preferably 3 to 10 bar. If the temperature of the esterification reaction is too low to effectively remove the water in the reaction product, the unreacted fatty acid component remains due to the reaction equilibrium. This increases the total acid value (mg KOH / g) of the fatty acid alkyl ester, There is a problem that the quality criterion of the organic material is not satisfied, and when it is too high, there is a problem that the organic material is pyrolyzed or carbonized. If the esterification reaction pressure is too low, the solubility of the alcohol in the gaseous state in the reaction state is low and the solubility of the alcohol in the reaction state is low. If the esterification reaction pressure is too high, the designing pressure of the reaction equipment is high, Water in the reaction product can not be effectively removed, and unreacted fatty acid components may remain due to the reaction equilibrium.

상기 에스테르화 반응으로 얻어진 지방산알킬에스테르와 에스테르화 반응에서 생성된 물 및 과잉의 알코올을 층분리한 후, 지방산알킬에스테르를 분자량에 따라 증류하면, 바이오디젤 뿐만 아니라, 지방족 부분의 탄소수가 24를 초과하는 지방족알킬에스테르 성분을 포함하는 중유(heavy oil) 등의 유용한 성분을 얻을 수 있다. 예를 들면, 10 torr의 압력에서, 증류탑 하부 온도를 250 내지 280 ℃로 설정하고, 증류탑 상부 온도를 150 내지 200 ℃로 설정하면, 바이오디젤용 지방산알킬에스테르를 증류탑 상부에서 증류하여 얻고, 증류탑에 잔류하는 고비점 물질은 중유로 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 지방족 부분의 탄소수가 14 미만인 지방족알킬에스테르 성분 등의 저비점 불순물이 증류에 의해 증류탑 탑정으로부터 제거될 수 있다.When the fatty acid alkyl ester obtained by the above esterification reaction is separated from the water produced in the esterification reaction and the excess alcohol and then the fatty acid alkyl ester is distilled in accordance with the molecular weight, not only the biodiesel but also the aliphatic portion has more than 24 carbon atoms Such as heavy oil, containing an aliphatic alkyl ester component. For example, when the temperature of the lower portion of the distillation column is set to 250 to 280 ° C. and the temperature of the upper portion of the distillation column is set to 150 to 200 ° C. at a pressure of 10 torr, the fatty acid alkyl ester for biodiesel is distilled from the upper portion of the distillation column, Residual high boiling point materials can be used as heavy oil. If necessary, low boiling point impurities such as an aliphatic alkyl ester component having an aliphatic moiety having less than 14 carbon atoms can be removed from the top of the distillation tower by distillation.

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치를 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치는, 극성지질을 포함하는 오일(10, Total oil)을 가수분해하고, 가수분해 반응 생성물을 층분리하여 글리세린 및 물을 포함하는 부산물층(aqueous layer)과 조 지방산(CFA)을 분리하는 가수분해 반응기(20); 상기 분리된 조 지방산을 저장하는 플래쉬 탱크(22); 조 지방산이 분리된 부산물층으로부터, 고체-액체 분리에 의해, 인산염(phosphate), Char 등의 고체 성분을 분리한 다음, 물을 증류시켜 제거하여, 농축된 글리세린을 얻는 물 회수부(24, Water recovery); 플래쉬 탱크(22)의 조 지방산과 알코올을 에스테르화 반응시켜 지방산알킬에스테르를 생성하고, 상기 지방산알킬에스테르와 에스테르화 반응에서 생성된 물 및 과잉의 알코올을 층분리하는 에스테르화 반응기(30); 분리된 지방산알킬에스테르를 분자량에 따라 증류하여 바이오디젤 및 필요에 따라, 중유 등으로 분리하는 바이오디젤 증류탑(Product column, 34)을 포함한다. 이때, 필요에 따라, 증류에 의해 저비점 불순물이 바이오디젤 증류탑(34)의 상부를 통해 제거될 수 있고, 에스테르화 반응에서 생성된 물 및 과잉의 알코올 혼합물은 알코올 회수 증류탑(32)에서 분리되어, 고순도의 알코올을 회수할 수 있다. 예를 들면, 알코올 회수 증류탑(32)의 압력은 1 atm, 하부 온도는 101 ℃, 상부 온도는 64 ℃에서 운전될 수 있다.Next, an apparatus for manufacturing biodiesel according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the apparatus for producing biodiesel according to the present invention comprises hydrolyzing a total oil (10) containing a polar lipid and separating the hydrolysis reaction product to obtain a by-product containing glycerin and water A hydrolysis reactor 20 for separating the aqueous layer and crude fatty acid (CFA); A flash tank 22 for storing the separated crude fatty acids; A solid component such as phosphate or Char is separated from the by-product layer in which the crude fatty acid has been separated by solid-liquid separation and then the water is distilled off to remove the water to recover the concentrated glycerin. recovery); An esterification reactor 30 for esterifying fatty acids and alcohols in the flash tank 22 to produce fatty acid alkyl esters and separating water and excess alcohol from the fatty acid alkyl esters in the esterification reaction; And a biodiesel distillation column (product column) 34 for separating the separated fatty acid alkyl esters according to their molecular weights and separating them into biodiesel and, if necessary, heavy oil. At this time, if necessary, low boiling point impurities can be removed through the upper part of the biodiesel distillation column 34 by distillation, and the water and the excess alcohol mixture produced in the esterification reaction are separated in the alcohol recovery distillation column 32, High-purity alcohol can be recovered. For example, the pressure of the alcohol recovery distillation column 32 can be operated at 1 atm, the lower temperature 101 ° C, and the upper temperature 64 ° C.

이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

[실시예 1] 레시틴의 가수분해[Example 1] Hydrolysis of lecithin

a. 레시틴 50 g과 물 50 mL을 250 mL 볼륨의 고온/고압 반응기에 넣고 밀폐한 후, 온도 250 ℃ 및 압력 40 바아에서 6 시간 동안 가수분해 반응을 수행하여, 조 지방산을 제조하였다. 얻어진 반응물을 층분리하여, 물 및 글리세린을 포함하는 부산물층(하층)과 지방산(상층)을 분리하였다. 얻어진 지방산의 전환률(degree of splitting)은 89.3이었으며, 발생한 탄화물(char)은 건조 중량으로 10.7 g이었다. 여기서, 전환율(degree of splitting) = 산가(Acid Value) / 비누화가(Saponificable Value)로서, 지방 분해 공정의 전환율 지표이다. 상기 산가(Acid Value)는 1 g의 유리 지방산을 중화하는데 소모되는 수산화칼륨의 양이며, 비누화가(Saponificable Value)는 1 g의 지방 또는 지방산을 비누화하는데 소모되는 수산화칼륨의 양을 나타낸다. 따라서 전환율 값은 지방이 지방산으로 전환되는 정도를 나타낸다. 또한, 대표적인 대두 레시틴의 지질 조성 및 함량과, 원료 레시틴과 가수분해된 레시틴의 TLC(Thin layer chromatography) 분석 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서, PA, PI, PE, PS는 각각 포스파티딘산(Phosphatidic acid, PA), 포스파티딜 이노시톨(Phosphatidyl inositol, PI), 포스파티딜에탄올아민(Phosphatidyl ethanolamine, PE) 및 포스파티딜세린(Phosphatidyl serine, PS)을 나타낸다.a. 50 g of lecithin and 50 mL of water were placed in a 250 mL high-temperature / high-pressure reactor and sealed, followed by hydrolysis reaction at 250 DEG C and 40 bar pressure for 6 hours to prepare crude fatty acids. The obtained reaction product was subjected to layer separation to separate a by-product layer (lower layer) and a fatty acid (upper layer) containing water and glycerin. The degree of splitting of the obtained fatty acid was 89.3, and the amount of char formed was 10.7 g in dry weight. Here, the degree of splitting = Acid Value / Saponificable Value is an index of conversion of the lipolysis process. The Acid Value represents the amount of potassium hydroxide consumed in neutralizing 1 g of free fatty acid and the Saponificable Value represents the amount of potassium hydroxide consumed in saponifying 1 g of fat or fatty acid. Therefore, the conversion value indicates the degree of conversion of fat to fatty acid. The lipid composition and content of representative soybean lecithin and the result of TLC (thin layer chromatography) analysis of raw lecithin and hydrolyzed lecithin are shown in FIG. (PA), phosphatidyl inositol (PI), phosphatidyl ethanolamine (PE), and phosphatidyl serine (PS), respectively. .

b. 레시틴과 물의 가수분해 반응을 350 rpm으로 교반하면서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1의 a와 동일한 방법으로 가수분해 반응을 수행하여, 조 지방산을 제조하였다. 얻어진 지방산의 전환율(degree of splitting)은 89.5이었고, 발생한 탄화물(char)은 건조 중량으로 6.1 g이었다.b. A crude fatty acid was prepared by carrying out a hydrolysis reaction in the same manner as in Example 1, except that the hydrolysis reaction of lecithin and water was carried out with stirring at 350 rpm. The degree of splitting of the obtained fatty acid was 89.5, and the char formed was 6.1 g as dry weight.

c. 레시틴 50 g과 물 100 mL의 가수분해 반응을 350 rpm으로 2 시간 동안 교반하면서 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1의 a와 동일한 방법으로 가수분해 반응을 수행하여, 조 지방산을 제조하였다. 얻어진 지방산의 전환율(degree of splitting)은 92.4이었고, 발생한 탄화물(char)은 비건조 중량으로 2.9 g이었다.c. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 1, a, except that 50 g of lecithin and 100 mL of water were subjected to a hydrolysis reaction at 350 rpm for 2 hours while stirring, to prepare a crude fatty acid. The degree of splitting of the obtained fatty acid was 92.4, and the generated char was 2.9 g in terms of the non-dry weight.

d. 레시틴 50 g과 물 100 mL의 가수분해 반응을 350 rpm으로 4 시간 동안 교반하면서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1의 a와 동일한 방법으로 가수분해 반응을 수행하여, 조 지방산을 제조하였다. 얻어진 지방산의 전환율(degree of splitting)은 97.0이었고, 발생한 탄화물(char)은 비건조 중량으로 3.8 g이었다.d. Hydrolysis was carried out in the same manner as in Example 1 (a) except that 50 g of lecithin and 100 mL of water were subjected to a hydrolysis reaction at 350 rpm for 4 hours while stirring, to prepare a crude fatty acid. The degree of splitting of the obtained fatty acid was 97.0, and the generated char was 3.8 g as a non-dry weight.

e. 레시틴 50 g과 물 100 mL의 가수분해 반응을 온도 180 ℃ 및 압력 10 바아에서 350 rpm으로 6 시간 동안 교반하면서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1의 a와 동일한 방법으로 가수분해 반응을 수행하여, 조 지방산을 제조하였다. 얻어진 지방산의 전환율(degree of splitting)은 50.0이었고, 탄화물(char)은 발생하지 않았다.e. A hydrolysis reaction was carried out in the same manner as in Example 1 (a) except that 50 g of lecithin and 100 mL of water were subjected to hydrolysis reaction at 180 ° C and 10 bar pressure at 350 rpm for 6 hours, Crude fatty acids were prepared. The degree of splitting of the obtained fatty acid was 50.0, and no char was formed.

[실시예 2] 반응물의 분석[Example 2] Analysis of reactants

상기 실시예 1의 d에서 얻어진 분리된 지방산 및 부산물층을 분석한 결과, 원료 레시틴 중의 인(P) 함량이 18,000 ppm 이었으나, 가수분해한 지방산 중의 인(P) 함량은 370 ppm으로 감소하였고, 부산물층(수층)에는 char와 함께 하얀색 파우더가 생성되었는데, 분석결과 칼슘(Ca), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 등과 결합한 인산염이었다.Analysis of the separated fatty acid and by-product layer obtained in Example 1 d revealed that the content of phosphorus (P) in the raw lecithin was 18,000 ppm, but the content of phosphorus (P) in the hydrolyzed fatty acid decreased to 370 ppm, White powder was formed with char in the layer (water layer). It was phosphate which was combined with calcium (Ca), potassium (K), magnesium (Mg)

[실시예 3] 지방산 메틸에스테르의 제조[Example 3] Production of fatty acid methyl esters

상기 실시예 1의 d에서 얻은 지방산 100 g을 250 mL 볼륨의 고온/고압 반응기에 넣고, 메탄올을 시간당 16.7 g 공급하면서 세미-배치(semi-batch) 반응을 수행하였다. 온도 290 ℃ 및 압력 5 ~ 8 바아로 유지하면서 에스테르화 반응을 진행하여, 지방산 메틸에스테르를 제조하였다. 반응에서 발생한 물과 반응에 참여하지 않은 메탄올은 컨덴서에서 냉각하여 분리하였으며, 반응액의 산가를 측정하여 지방산으로부터 지방산메틸에스테르로의 전환율을 측정하였다. 6 시간의 에스테르화 반응 후, 산가(acid value)는 0.3 mg/KOH/g이었다. 반응 후 메틸에스테르 중의 인(P) 함량은 100 ppm으로 감소하였다.100 g of the fatty acid obtained in Example 1 d was placed in a 250 mL high-temperature / high-pressure reactor and semi-batch reaction was carried out with 16.7 g of methanol being supplied per hour. The esterification reaction was carried out while maintaining the temperature at 290 ° C and the pressure of 5 to 8 bar to prepare fatty acid methyl esters. The water from the reaction and methanol not participating in the reaction were separated by cooling in a condenser and the conversion of fatty acid methyl ester to fatty acid was measured by measuring the acid value of the reaction solution. After the esterification reaction for 6 hours, the acid value was 0.3 mg / KOH / g. After the reaction, phosphorus (P) content in the methyl ester decreased to 100 ppm.

Claims (11)

극성지질을 포함하는 오일을 가수분해시켜 조 지방산과 글리세린을 포함하는 부산물을 얻는 단계;
상기 가수분해 반응으로 생성된 조 지방산과 글리세린을 포함하는 부산물을 층분리하여, 글리세린 및 물을 포함하는 부산물층으로부터 지방산을 분리하는 단계;
분리된 지방산을 알코올과 반응시켜, 에스테르화 반응을 수행함으로써, 지방산알킬에스테르를 얻는 단계; 및
상기 지방산알킬에스테르를 정제하여, 바이오디젤 연료를 얻는 단계를 포함하는 바이오디젤의 제조방법.
Hydrolyzing an oil containing a polar lipid to obtain a by-product comprising crude fatty acid and glycerin;
Separating the by-product comprising the crude fatty acid and glycerin produced by the hydrolysis reaction to separate the fatty acid from the by-product layer comprising glycerin and water;
Reacting the separated fatty acid with an alcohol to carry out an esterification reaction to obtain a fatty acid alkyl ester; And
And purifying the fatty acid alkyl ester to obtain a biodiesel fuel.
제1 항에 있어서, 상기 극성지질은 인지질, 당지질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 바이오디젤의 제조방법.The method of claim 1, wherein the polar lipid is selected from the group consisting of phospholipids, glycolipids, and mixtures thereof. 제1 항에 있어서, 상기 극성지질을 포함하는 오일은 3 내지 100 중량%의 극성지질 및 0 내지 97 중량%의 중성지질을 포함하는 것인, 바이오디젤의 제조방법.The method of claim 1, wherein the oil comprising the polar lipid comprises 3 to 100% by weight of polar lipid and 0 to 97% by weight of neutral lipid. 제1 항에 있어서, 상기 극성지질을 포함하는 오일은 식물 종자 또는 미세조류(microalgae)를 압착하거나 용매로 추출하여 얻은 식물 종자유 또는 미세조류 오일인 것인, 바이오디젤의 제조방법.The method for producing biodiesel according to claim 1, wherein the oil containing the polar lipid is plant seed oil or microalgae oil obtained by squeezing plant seeds or microalgae or extracting with a solvent. 제1 항에 있어서, 상기 극성지질을 포함하는 오일의 가수분해는, 200 내지 280 ℃의 반응 온도 및 30 내지 80 바아(bar)의 반응 압력에서, 극성지질을 포함하는 오일과 물을 반응시켜 수행되는 것인, 바이오디젤의 제조방법.The process according to claim 1, wherein the hydrolysis of the oil comprising the polar lipid is carried out by reacting an oil comprising polar lipid with water at a reaction temperature of 200 to 280 ° C and a reaction pressure of 30 to 80 bar By weight based on the total weight of the biodiesel. 제1 항에 있어서, 상기 극성지질을 포함하는 오일의 가수분해는, 상기 극성지질을 포함하는 오일 중의 지질로부터 지방산을 분리할 수 있는 효소에 의해 수행되는 것인, 바이오디젤의 제조방법.The method of claim 1, wherein the hydrolysis of the oil comprising the polar lipid is performed by an enzyme capable of separating the fatty acid from the lipid in the oil comprising the polar lipid. 제6 항에 있어서, 상기 효소는 리파아제인 것인, 바이오디젤의 제조방법.7. The method according to claim 6, wherein the enzyme is a lipase. 제1 항에 있어서, 상기 조 지방산과 글리세린을 포함하는 부산물의 층분리 단계는, 상기 극성지질을 포함하는 오일로부터 지방산으로의 전환율인 degree of splitting이 50 이상인 상태에서 수행되어, 계면활성제로 작용하는 인지질의 양이 감소된 상태에서 수행되는 것인, 바이오디젤의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the step of separating the by-product containing the crude fatty acid and the glycerin is performed in a state where the degree of splitting of the fatty lipid-containing oil to fatty acid is 50 or more, Is carried out with the amount of phospholipid being reduced. 제1 항에 있어서, 상기 지방산알킬에스테르를 정제하여, 중유를 얻는 단계를 더욱 포함하는 바이오디젤의 제조방법.The method for producing biodiesel according to claim 1, further comprising the step of purifying the fatty acid alkyl ester to obtain heavy oil. 극성지질을 포함하는 오일을 가수분해하고, 가수분해 반응 생성물을 층분리하여 글리세린 및 물을 포함하는 부산물층과 조 지방산을 분리하는 가수분해 반응기;
상기 분리된 조 지방산을 저장하는 플래쉬 탱크;
조 지방산이 분리된 부산물층으로부터, 고체-액체 분리에 의해, 고체 성분을 분리한 다음, 물을 증류시켜 제거하여, 농축된 글리세린을 얻는 물 회수부;
상기 플래쉬 탱크의 조 지방산과 알코올을 에스테르화 반응시켜 지방산알킬에스테르를 생성하고, 상기 지방산알킬에스테르와 에스테르화 반응에서 생성된 물 및 과잉의 알코올을 층분리하는 에스테르화 반응기; 및
분리된 지방산알킬에스테르를 분자량에 따라 증류하여 바이오디젤을 분리하는 바이오디젤 증류탑을 포함하는 바이오디젤 제조장치.
A hydrolysis reactor for hydrolyzing an oil containing a polar lipid and separating a hydrolysis reaction product to separate a byproduct layer containing glycerin and water and a crude fatty acid;
A flash tank for storing the separated crude fatty acid;
A water recovery section for separating the solid component from the by-product layer separated from the crude fatty acid by solid-liquid separation and then distilling off the water to obtain concentrated glycerin;
An esterification reactor for esterifying fatty acids and alcohols in the flash tank to produce fatty acid alkyl esters and separating water and excess alcohol from the fatty acid alkyl esters in the esterification reaction; And
And a biodiesel distillation column for separating the biodiesel by distilling the separated fatty acid alkyl ester according to the molecular weight.
제10 항에 있어서, 상기 극성지질은 인지질, 당지질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 바이오디젤 제조장치.11. The apparatus of claim 10, wherein the polar lipid is selected from the group consisting of phospholipids, glycolipids, and mixtures thereof.
KR1020150105639A 2015-07-27 2015-07-27 Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids KR102495262B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150105639A KR102495262B1 (en) 2015-07-27 2015-07-27 Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids
PCT/KR2016/007579 WO2017018695A1 (en) 2015-07-27 2016-07-13 Method and apparatus for preparing biodiesel from oil containing polar lipid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150105639A KR102495262B1 (en) 2015-07-27 2015-07-27 Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170012950A true KR20170012950A (en) 2017-02-06
KR102495262B1 KR102495262B1 (en) 2023-02-03

Family

ID=57884760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150105639A KR102495262B1 (en) 2015-07-27 2015-07-27 Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102495262B1 (en)
WO (1) WO2017018695A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10988708B2 (en) 2019-02-25 2021-04-27 Inventure Renewables, Inc. Systems and methods for fatty acid alkyl ester production with recycling

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090071064A1 (en) * 2007-07-27 2009-03-19 Machacek Mark T Continuous algal biodiesel production facility
JP2014027908A (en) * 2012-07-31 2014-02-13 Fukushima Univ Method for producing biodiesel fuel
KR20150011306A (en) * 2013-07-22 2015-01-30 에스케이케미칼주식회사 Method for preparing fatty acid alkyl ester using fat

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100503785C (en) * 2006-04-06 2009-06-24 河南省商丘油脂化学厂 Application of selective hydrolysis process in bio-diesel oil production
KR20150001130A (en) * 2013-06-26 2015-01-06 삼성전자주식회사 Method for processing user input and apparatus for the same
JP5611429B1 (en) * 2013-08-15 2014-10-22 エヌエスエックス グローバル プロプライアタリー リミティド Novel microalgae and biofuel production method using the same
KR102411079B1 (en) * 2014-10-07 2022-06-21 에스케이에코프라임 주식회사 Method for preparing of bio-diesel and fatty acid using microalgae oil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090071064A1 (en) * 2007-07-27 2009-03-19 Machacek Mark T Continuous algal biodiesel production facility
JP2014027908A (en) * 2012-07-31 2014-02-13 Fukushima Univ Method for producing biodiesel fuel
KR20150011306A (en) * 2013-07-22 2015-01-30 에스케이케미칼주식회사 Method for preparing fatty acid alkyl ester using fat

Also Published As

Publication number Publication date
KR102495262B1 (en) 2023-02-03
WO2017018695A1 (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shin et al. Lipid extraction from Tetraselmis sp. microalgae for biodiesel production using hexane-based solvent mixtures
López et al. Biodiesel production from Nannochloropsis gaditana lipids through transesterification catalyzed by Rhizopus oryzae lipase
Thiru et al. Process for biodiesel production from Cryptococcus curvatus
KR101136890B1 (en) Methods for producing alkyl esters
ES2961399T3 (en) Continuous enrichment procedure in DHA ethyl esters of an oil produced by microalgae
AU2007299896A1 (en) Algal medium chain length fatty acids and hydrocarbons
KR102327852B1 (en) Method for preparing fatty acid alkyl ester using fat
CA2609341A1 (en) Concentration of fatty acid alkyl esters by enzymatic reactions with glycerol
KR20100105848A (en) Method for the cultivation of microorganisms of the order thraustochytriales
KR20150112976A (en) Biomass of the microalgae schizochytrium mangrovei and method for preparing same
CN105925628A (en) Coupling process for producing biodiesel with enzymic method and enriching polyunsaturated fatty acid ester
Chin et al. The effects of light intensity and nitrogen concentration to enhance lipid production in four tropical microalgae
ES2326022B1 (en) IMPROVED PROCEDURE FOR BIODIESEL PRODUCTION.
KR102495262B1 (en) Method and apparatus for preparing biodiesel from oils containing polar lipids
Panchal et al. Optimization of biodiesel from dried biomass of Schizochytrium limacinum using methanesulfonic acid-DMC
KR102411079B1 (en) Method for preparing of bio-diesel and fatty acid using microalgae oil
CN104031950B (en) It is a kind of to prepare the method rich in the polyunsaturated fatty acid phosphatide of n 3
US11060120B1 (en) Method of producing biodiesel from microalgae using thermo-responsive switchable solvent
Hawash et al. Direct conversion of dry algae to biodiesel under supercritical methanolysis.
US20110089370A1 (en) Lipophilic Preparations
US9434899B2 (en) Hydroesterification process for producing biodiesel from wet microalgae biomass
Darvishi et al. The effect of olive oil on the production of omega fatty acids in Yarrowia lipolytica
KR101510689B1 (en) Process for the fermentation of a lipid from a starting material, which comprises alcohol, soaps and/or fatty acids, involving a step of precipitating alkaline earth metal soaps
JP2008125365A (en) Method for preparing high-purity plasmologen
WO2015046736A1 (en) Method for directly producing high-energy biodiesel from wet biomass

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant