CN101134904B - 一种制备生物柴油的新工艺 - Google Patents

一种制备生物柴油的新工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN101134904B
CN101134904B CN2007101337370A CN200710133737A CN101134904B CN 101134904 B CN101134904 B CN 101134904B CN 2007101337370 A CN2007101337370 A CN 2007101337370A CN 200710133737 A CN200710133737 A CN 200710133737A CN 101134904 B CN101134904 B CN 101134904B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat shock
shock protein
hsp
lypase
immobilized enzyme
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007101337370A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101134904A (zh
Inventor
王家文
徐斌
李霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ANHUI GELIN BIOLOGY ENERGY Co Ltd
Original Assignee
ANHUI GELIN BIOLOGY ENERGY Co Ltd
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 ANHUI GELIN BIOLOGY ENERGY Co Ltd filed Critical ANHUI GELIN BIOLOGY ENERGY Co Ltd
Priority to CN2007101337370A priority Critical patent/CN101134904B/zh
Publication of CN101134904A publication Critical patent/CN101134904A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101134904B publication Critical patent/CN101134904B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明属于生物柴油领域，具体涉及一种制备生物柴油的新工艺。本发明通过将脂肪酶和作为酶稳定剂的热休克蛋白充分混合，再与载体混合后制得固定化酶反应器，然后使油脂与甲醇或乙醇组成的混合液通过固定化酶反应器进行转脂化反应，从而生成脂肪酸甲酯或脂肪酸乙脂，即生物柴油。本发明中由于热休克蛋白的存在，提高了脂肪酶的反应活性和稳定性，延长了固定化酶的使用寿命，并提高了生物柴油的转化标准，降低了生物柴油的生产成本。

Description

一种制备生物柴油的新工艺
技术领域
本发明属于生物柴油领域，具体涉及一种制备生物柴油的新工艺。
背景技术
生物柴油的生产是采用油脂与甲醇或乙醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯，也即生物柴油。
利用生物酶法合成生物柴油除产量大，质量高外，还具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点，具有较佳的环境友好性，因而日益受到人们的重视。但目前利用生物酶法制备生物柴油存在着一些亟待解决的问题：脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇(如甲醇或乙醇等)转化率较低，一般仅为甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活；副产物甘油和水回收难度大，成本高，不但对整个生产过程的效率有影响，而且甘油也对酶有毒性；短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固定酶的使用寿命大大缩短，上述问题是生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以有效提高脂肪酶反应活性及稳定性，降低生产成本并提高转化效率的制备生物柴油的新工艺。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种制备生物柴油的新工艺，其包括以下步骤：
a、本发明提供一种将脂肪酶和热休克蛋白按1∶1的重量比充分混合后得到的混合液以及一种用清洗剂清洗干净后的载体；
b、将载体与上述混合液按1∶20的重量比充分混合，可得固定化酶反应器；
所述的脂肪酶和热休克蛋白相混合后，先充分溶解在缓冲液体中1小时，弃去所剩液体后，再与载体充分混合；
所述的缓冲液体也有多种选择，如磷酸盐缓冲液、醋酸缓冲液、碳酸缓冲液、柠檬酸缓冲液、三羟甲基氨基甲烷缓冲液；
c、将食用油与甲醇或乙醇按1∶7.5的摩尔比相混合得油醇混合物；
d、在温度为20～45℃的条件下，将所得油醇混合物放置在固定化酶反应器中，经反应后得生物柴油。
由于本发明在反应过程中引入了热休克蛋白，并通过将脂肪酶和热休克蛋白共同吸附在载体上而制得固定化酶反应器，从而大大提高了脂肪酶反应活性及稳定性，并使脂肪酶对短链脂肪醇(如甲醇或乙醇等)的转化率大幅提高，且延长了固定化酶的使用寿命，从而降低了生物柴油的生产成本，提高了生产效率。
附图概述
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种将脂肪酶和热休克蛋白按1∶1的重量比充分混合后得到的混合液以及一种用清洗剂清洗干净后的载体。
所述的脂肪酶有多种可供选择，比如假单胞菌等嗜冷菌脂肪酶、类产碱假单胞菌脂肪酶、曲霉属脂肪酶、酵母脂肪酶、毛霉属脂肪酶等，作为本发明的优选方案，所述的脂肪酶为假丝酵母脂肪酶或假单胞属脂肪酶，因这两种脂肪酶可以使整个转酯化反应的转化率更高，产量更大且单位产量成本更低。
根据研究得知，当有机体暴露于高温的时候，就会由热激发合成热休克蛋白(HSPs)以保护有机体自身，而许多热休克蛋白具有分子伴侣活性。
由上述可以得知，热休克蛋白本身的性质决定了它可以有效地提高酶的反应活性或稳定性，作为本发明的优选方案，所述的热休克蛋白为小分子热休克蛋白(SHSPs)。小分子热休克蛋白的分布极为广泛，从细菌到人的基因组里都有小分子热休克蛋白的基因，因而其来源丰富，便于就地取材，成本较小。
作为本发明更进一步的优选方案，所述的小分子热休克蛋白来自于极端嗜热古菌。极端嗜热古菌中的小分子热休克蛋白具有多种功能，包括赋予多种脂肪酶耐热性以抵抗高温，作为分子伴侣以防止蛋白聚集，减少甲醇和乙醇对酶的毒性，提高酶的稳定性和活性。由于极端嗜热古菌中的小分子热休克蛋白对于脂肪酶具有这种专门的针对性，使得其可以在发明中发挥更大的作用。
将载体用清洗剂清洗干净后，按1∶20的重量比将载体与上述混合液充分混合，可得固定化酶反应器。
载体可有多种选择，如强碱性苯乙烯阴离子树脂、强碱性苯乙烯阳离子树脂、羧甲基纤维素、羟基磷灰石、磷酸钙等，作为本发明的优选方案，所述的载体为聚乙烯阴离子交换树脂或聚乙烯阳离子交换树脂，因这两种树脂来源丰富，且价格较低，利于大规模生产应用。
在对载体清洗时，清洗剂也有多种选择，如0.1摩尔盐酸、0.1摩尔氢氧化钠和清水，可先用载体的2倍体积的0.1摩尔盐酸清洗，后用5倍体积的清水洗，然后再用2倍体积的0.1摩尔氢氧化钠洗涤，再用5倍体积清水洗涤。
作为本发明的优选方案，所述的清洗剂为纯净水。使用纯净水不仅可以达到较好的清洗效果，而且可以简化清洗步骤，降低清洗成本。
作为本发明的另一种优选方案，在所述的脂肪酶和热休克蛋白相混合后，可将所得混合液先充分溶解在缓冲液体中1小时，弃去所剩液体后，再与载体充分混合。
将脂肪酶和热休克蛋白先充分溶解在缓冲液体中，可以有效地提高脂肪酶和热休克蛋白的混合程度，使它们两者可以更好地结合在一起，进一步发挥热休克蛋白的功能，提高脂肪酶耐受各种不良条件的性能，强化其生物活性和稳定性。
所述的缓冲液体也有多种选择，如磷酸盐缓冲液、醋酸缓冲液、碳酸缓冲液、柠檬酸缓冲液、三羟甲基氨基甲烷缓冲液等，作为本发明更进一步的优选方案，所述的缓冲液体为pH值为7.8的磷酸盐或pH值为5.0的醋酸缓冲液体，这两种缓冲液体较为常见，便于配制且成本低。
作为本发明的优选方案，所述的由脂肪酶和热休克蛋白组成的混合液与载体充分混合1小时后可得固定化酶反应器，所述的油醇混合物放置在固定化酶反应器中反应半小时后得到生物柴油，所得生物柴油使用生物柴油分离机分离纯化。
在上述反应时间内可以得到较佳的固定化酶反应器，并制得优质的生物柴油，所得柴油经使用生物柴油分离机分离纯化后，可将原产物中的水、甘油和甲醇或乙醇等副产物及残留物去除，进一步得到技术指标符合国家生物柴油标准及满足我国0号优等柴油标准的生物柴油。
作为本发明更进一步的优选方案，所述的脂肪酶和热休克蛋白组成的混合液与载体充分混合并均匀搅拌，所述的油醇混合物放置在固定化酶反应器中反应时均匀搅拌。经过均匀搅拌，可以加快反应进程，缩短反应时间，达到提高生产效率的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1、取聚乙烯阴离子交换树脂200毫克，放入1000毫升烧杯，用1000毫升纯净水洗涤两遍后凉干。同时按1∶1的重量比，把2克脂肪酶和2克小分子热休克蛋白充分溶解在250毫升、20mm的pH值为7.8的磷酸盐缓冲液体中，在室温下放置一小时，弃去所剩液体。把上述载体和脂肪酶及小分子热休克蛋白与聚乙烯阴离子交换树脂充分混合并搅拌一小时，制备成固定化酶反应器。以食用玉米油为原料，在温度为40℃时，将油和醇以1∶7.5的摩尔比相混合，共1000毫升，放入上述固定化酶反应器并搅拌半小时，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600051
。固定化酶反应器反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600052
。作为对照，在制备成固定化酶反应器时，没有添加酶的稳定剂小分子热休克蛋白，油脂及甘油三酯转化率只有，反复实用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600054
。
实施例2、按实例1所述方法以聚乙烯阳离子交换树脂为载体、以pH值为5.0的醋酸为缓冲液体制备固定化酶反应器，以食用菜籽油为原料，在温度为40℃时，将油和醇以1∶7.5的摩尔比相混合，共1000毫升，放入上述固定化酶反应器并搅拌半小时，油脂及甘油三酯转化率达。反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600056
。作为对照，在制备成固定化酶反应器时，没有添加酶的稳定剂小分子热休克蛋白，油脂及甘油三酯转化率只有
Figure GSB00000631882600057
，反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600058
。
实施例3、按实例1所述方法以强碱性苯乙烯阴离子树脂为载体制备固定化酶反应器，以食用花生油为原料，在温度为40℃时，将油和醇以1∶7.5的摩尔比相混合，共1000毫升，放入上述固定化酶反应器并搅拌半小时，油脂及甘油三酯转化率达。反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB000006318826000510
。作为对照，在制备成固定化酶反应器时，没有添加酶的稳定剂小分子热休克蛋白，油脂及甘油三酯转化率只有
Figure GSB000006318826000511
，反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到。
实施例4、按实例1所述方法以强碱性苯乙烯阳离子树脂为载体、以pH值为5.0的醋酸为缓冲液体制备固定化酶反应器，以棕榈油为原料，在温度为40℃时，将油和醇以1∶7.5的摩尔比相混合，共1000毫升，放入上述固定化酶反应器并搅拌半小时，油脂及甘油三酯转化率达到。反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600061
。作为对照，在制备成固定化酶反应器时，没有添加酶的稳定剂小分子热休克蛋白，油脂及甘油三酯转化率只有
Figure GSB00000631882600062
，反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600063
。
实施例5、按实例1所述方法以羧甲基纤维素为载体制备固定化酶反应器，以麻风树油为原料，在温度为40℃时，将油和醇以1∶7.5的摩尔比相混合，共1000毫升，放入上述固定化酶反应器并搅拌半小时，油脂及甘油三酯转化率达
Figure GSB00000631882600064
。反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600065
。作为对照，在制备成固定化酶反应器时，没有添加酶的稳定剂小分子热休克蛋白，油脂及甘油三酯转化率只有
Figure GSB00000631882600066
，反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600067
。
实施例6、按实例1所述方法以羟基磷灰石为载体、以pH值为5.0的醋酸为缓冲液体制备固定化酶反应器。以食用玉米油为原料，在温度为40℃时，将油和醇以1∶7.5的摩尔比相混合，共1000毫升，放入上述固定化酶反应器并搅拌半小时，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB00000631882600068
。反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到。作为对照，在制备成固定化酶反应器时，没有添加酶的稳定剂小分子热休克蛋白，油脂及甘油三酯转化率只有
Figure GSB000006318826000610
，反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到。
实施例7、按实例1所述方法以磷酸钙为载体制备固定化酶反应器，以食用菜籽油为原料，在温度为40℃时，将油和醇以1∶7.5的摩尔比相混合，共1000毫升，放入上述固定化酶反应器并搅拌半小时，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB000006318826000612
。反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB000006318826000613
。作为对照，在制备成固定化酶反应器时，没有添加酶的稳定剂小分子热休克蛋白，油脂及甘油三酯转化率只有
Figure GSB000006318826000614
，反复使用100次后，油脂及甘油三酯转化率达到
Figure GSB000006318826000615
。

Claims (9)

1.一种制备生物柴油的新工艺，其特征在于包括以下步骤：
a、本发明提供一种将脂肪酶和热休克蛋白按1∶1的重量比充分混合后得到的混合液以及一种用清洗剂清洗干净后的载体；
b、将载体与上述混合液按1∶20的重量比充分混合，可得固定化酶反应器；
所述的脂肪酶和热休克蛋白相混合后，先充分溶解在缓冲液体中1小时，弃去所剩液体后，再与载体充分混合；
所述的缓冲液体也有多种选择，如磷酸盐缓冲液、醋酸缓冲液、碳酸缓冲液、柠檬酸缓冲液、三羟甲基氨基甲烷缓冲液；
c、将食用油与甲醇或乙醇按1∶7.5的摩尔比相混合得油醇混合物；
d、在温度为20～45℃的条件下，将所得油醇混合物放置在固定化酶反应器中，经反应后得生物柴油。
2.根据权利要求1所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的脂肪酶为假丝酵母脂肪酶或假单胞属脂肪酶。
3.根据权利要求1所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的热休克蛋白为小分子热休克蛋白。
4.根据权利要求1所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的载体为聚乙烯阴离子交换树脂或聚乙烯阳离子交换树脂。
5.根据权利要求1所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的清洗剂为纯净水。
6.根据权利要求1所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的由脂肪酶和热休克蛋白组成的混合液与载体充分混合1小时后可得固定化酶反应器，所述的油醇混合物放置在固定化酶反应器中反应半小时后得到生物柴油，所得生物柴油使用生物柴油分离机分离纯化。
7.根据权利要求3所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的小分子热休克蛋白来自于极端嗜热古菌。
8.根据权利要求1所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的缓冲液体为pH值为7.8的磷酸盐或pH值为5.0的醋酸缓冲液体。
9.根据权利要求1所述的制备生物柴油的新工艺，其特征在于：所述的脂肪酶和热休克蛋白组成的混合液与载体充分混合并均匀搅拌，所述的油醇混合物放置在固定化酶反应器中反应时均匀搅拌。
CN2007101337370A 2007-09-29 2007-09-29 一种制备生物柴油的新工艺 Expired - Fee Related CN101134904B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101337370A CN101134904B (zh) 2007-09-29 2007-09-29 一种制备生物柴油的新工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101337370A CN101134904B (zh) 2007-09-29 2007-09-29 一种制备生物柴油的新工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101134904A CN101134904A (zh) 2008-03-05
CN101134904B true CN101134904B (zh) 2012-01-25

Family

ID=39159233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007101337370A Expired - Fee Related CN101134904B (zh) 2007-09-29 2007-09-29 一种制备生物柴油的新工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101134904B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101353587B (zh) * 2008-08-28 2011-12-07 大连海事大学 提高脂肪酶催化生产生物柴油产率的方法
CN101898199B (zh) * 2009-05-27 2012-06-27 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种用于去除土壤中多环芳烃污染物的洗脱剂及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1453332A (zh) * 2003-04-24 2003-11-05 华南理工大学 生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法
CN1640991A (zh) * 2004-12-06 2005-07-20 华中科技大学 一种利用脂肪酶生产生物柴油的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1453332A (zh) * 2003-04-24 2003-11-05 华南理工大学 生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法
CN1640991A (zh) * 2004-12-06 2005-07-20 华中科技大学 一种利用脂肪酶生产生物柴油的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101134904A (zh) 2008-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2404248C2 (ru) Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина
CN101918569B (zh) 用于处理生物质的球孢梭菌
CN101591575A (zh) 羟基脂肪酸衍生物作为燃料添加剂的应用
CN101134904B (zh) 一种制备生物柴油的新工艺
CN102746991B (zh) 一种用产酸废水异养培养小球藻的方法
CN103103126B (zh) 一种微生物耦合培养生产油脂的方法
CN103952447B (zh) 一种利用厌氧条件下发酵生产丁二酸的方法
CN103484504A (zh) 以木薯为原料发酵制备乙醇的方法
Liu et al. Bioethanol production from potato starch by a novel vertical mass-flow type bioreactor with a co-cultured-cell strategy
CN1167792C (zh) 沼气发酵生物活性添加剂
CN103642890B (zh) 载体发酵技术制备乙醇的方法
CN109868208A (zh) 菌藻一体式生物产能装置
CN103086582A (zh) 一种甲烷的制备方法
CN109536565A (zh) 一种利用热解糖高温厌氧菌和产琥珀酸放线杆菌混菌发酵生产丁二酸的方法
CN103103125B (zh) 一种微生物絮凝与气浮相耦合的微藻采收方法
CN100480362C (zh) 利用油脂原料生产生物柴油的方法
CN102321685A (zh) 一种柠檬酸发酵液的制备方法
CN102154249A (zh) 一种生产高活力β-葡萄糖苷酶的培养方法
CN102321693A (zh) 利用天然油体重构法制备固定化脂肪酶用于生产生物柴油
CN1114695C (zh) 一种利用植物纤维原料生产酒精的方法
US20140295515A1 (en) Crude glycerol fermenting process for the production of ethanol and hydrogen
CN2866506Y (zh) 工业化发酵制氢反应设备
CN101200733B (zh) 酵母菌混合发酵乳清生产燃料乙醇的方法
CN105001996A (zh) 一种生物酶法制备生物柴油的装置及方法
CN204958861U (zh) 一种利用生物酶法制备生物柴油的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120125

Termination date: 20130929