[發(fā)明專利]利用離心技術(shù)回收生物柴油制備中非固定化脂肪酶的工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810224314.4
• 申請(qǐng)日: 2008-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN101381710A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜偉;劉德華;陳新;呂丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N9/20
• 分類號(hào): C12N9/20
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物燃料合成領(lǐng)域，特別涉及一種利用離心技術(shù)回收生物柴油制備中非固定化脂肪酶的工藝，在利用非固定化脂肪酶催化可再生油脂原料制備生物柴油過(guò)程中，利用離心技術(shù)加速非固定化脂肪酶同油相的分離工藝。

背景技術(shù)

生物柴油是由生物油脂原料通過(guò)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)生成的長(zhǎng)鏈脂肪酸酯類物質(zhì)，作為一種清潔的可再生生物燃料，生物柴油的研究和應(yīng)用已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。

目前生物柴油主要是用化學(xué)法生產(chǎn)，即用動(dòng)植物油脂和一些低碳醇(甲醇或乙醇)在堿或者酸性催化劑作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯。化學(xué)法制備生物柴油存在如下一些不可避免的缺點(diǎn)：①油脂原料中的游離脂肪酸和水嚴(yán)重影響反應(yīng)的進(jìn)行；②甲醇在油脂中溶解性不好，易導(dǎo)致乳化液的形成從而使得后續(xù)處理過(guò)程復(fù)雜；③工藝要求甲醇用量大大超過(guò)反應(yīng)摩爾比，過(guò)量甲醇的蒸發(fā)回流增大過(guò)程能耗。

由于利用生物酶法合成生物柴油具有反應(yīng)條件溫和、無(wú)污染物排放、油脂原料中的游離脂肪酸和少量水不影響酶促反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色化學(xué)的發(fā)展方向，因而日益受到人們的重視。但同化學(xué)方法相比，生物酶的成本過(guò)高，這已成為制約酶法產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)生物柴油的主要瓶頸。

固定化脂肪酶可以重復(fù)使用，這可以在一定程度上降低酶的使用成本。但固定化酶的制備成本很高，其中絕大部分成本歸結(jié)于酶的下游過(guò)程操作成本，即酶的分離，純化和固定化。故直接利用非固定化脂肪酶(如液體脂肪酶和游離酶粉)作為催化劑，則可以有效省去酶的分離，純化和固定化等程序，可以大幅度降低酶的制備成本。然而，在利用非固定化脂肪酶作為催化劑轉(zhuǎn)化可再生油脂原料制備生物柴油的過(guò)程中，能否實(shí)現(xiàn)這些非固定化脂肪酶的多次回用是降低酶成本的關(guān)鍵，也是非固定化脂肪酶能否最終應(yīng)用于生物柴油制備領(lǐng)域的主要制約因素。

本發(fā)明提出在利用非固定化脂肪酶(包括液體脂肪酶和非固定化酶粉)作為催化劑轉(zhuǎn)化可再生油脂原料制備生物柴油的過(guò)程中，利用離心分離技術(shù)加速上述非固定化脂肪酶同油相的分離，除去油相后，剩下的包括脂肪酶在內(nèi)的水相和乳化層再用于下批次的生物柴油制備。該發(fā)明可以有效解決非固定化脂肪酶的回用，大大降低非固定化脂肪酶的使用成本。該工藝在生物柴油制備領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用離心技術(shù)回收生物柴油制備中非固定化脂肪酶的工藝，在利用非固定化脂肪酶(包括液體脂肪酶和脂肪酶粉)轉(zhuǎn)化可再生油脂原料制備生物柴油的過(guò)程中，利用離心分離技術(shù)加速上述非固定化脂肪酶同油相的分離，除去油相后，剩下的包括脂肪酶在內(nèi)的水相和乳化層再重復(fù)使用用于生物柴油制備的新工藝。該發(fā)明有效解決了回用過(guò)程中非固定化脂肪酶的損失問(wèn)題，具有重要的工業(yè)應(yīng)用前景。

在利用非固定化脂肪酶催化可再生油脂原料制備生物柴油過(guò)程中，一種利用離心技術(shù)加速非固定化脂肪酶同油相分離的新工藝。其特征在于：加入基于油脂4-9摩爾的短鏈醇(可以采取間歇分批多次加入或連續(xù)流加的方式，保證單次加入量不超過(guò)3摩爾即可)、加入基于油脂質(zhì)量1％-20％的水，以及基于單位油脂質(zhì)量20-200個(gè)酶活單位的非固定化脂肪酶，不同來(lái)源的脂肪酶可以組合使用，裝入適于酶反應(yīng)的任何生化反應(yīng)器中，溫度控制在30℃～65℃，反應(yīng)5—15小時(shí)后，油脂原料轉(zhuǎn)化生成生物柴油的得率超過(guò)95％。反應(yīng)結(jié)束后，在200-20000轉(zhuǎn)/分的條件下離心5-60分鐘，95％以上的脂肪酶可以保留在下層水相和中間乳化層。然后除去上層油相，再將包括脂肪酶在內(nèi)的水相和中間乳化層合并用于催化下一批次反應(yīng)，這樣可以有效減少脂肪酶的損失，達(dá)到重復(fù)回用脂肪酶的目的。

本發(fā)明所述脂肪酶為非固定化脂肪酶，包括液體脂肪酶和脂肪酶酶粉；所述脂肪酶來(lái)源于酵母，霉菌，細(xì)菌或其它微生物的脂肪酶，特別包括來(lái)源于Candidaantarctica，Rhizomucor?miehe，Thermomyces?lanuginosus，Aspergillus?oryzae的脂肪酶；

不同脂肪酶可以單獨(dú)使用也可組合使用。

本發(fā)明所述油脂原料為生物油脂包括植物油脂、動(dòng)物油脂、廢食用油、油脂精練下腳料和微生物油脂。

本發(fā)明所述植物油脂為蓖麻油、菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉子油、米糠油、麻風(fēng)樹油，文冠果油、小桐子油。

本發(fā)明所述動(dòng)物油脂為魚油、豬油。

本發(fā)明所述微生物油脂為酵母油脂，微藻類油脂。

本發(fā)明所述短鏈醇ROH中R為具有1-5個(gè)碳原子的烷基。

本發(fā)明所述短鏈醇為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇。