CN1453332A - 生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法 - Google Patents

生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法，该方法是采用3～4级固定床酶反应器进行连续转酯反应，首先将原料油脂加入第一级固定床酶反应器中，同时添加甲醇到酶反应器中，醇与油的摩尔比为0.5～1∶1，反应后的流出物分离粗甘油，其余产物分别依次通过各级酶反应器，重复上述操作，反应结束后将反应终产物进行分离，获得成品生物柴油。本发明以廉价油脂为原料，可废物利用，降低生物柴油的生产成本。本发明以脂肪酶和微生物细胞为催化剂，可简化原料处理及产品回收工艺、降低反应温度、避免催化剂对反应副产品甘油的污染，无污染物排放。本发明的产品质量达到生物柴油的国际标准。

Description

生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法
(一)技术领域
本发明涉及酶工程、环境保护、可再生能源技术领域，具体是指一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法。
(二)背景技术
目前，生物柴油主要是用化学法生产。化学法虽然反应速度快，但存在一些自身无法消除的缺点：如工艺复杂，醇过量高，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高，生成过程有废碱液排放等。而采用生物法生产生物柴油具有反应条件温和，醇用量小，无污染物排放等优点，而且能以廉价油脂为原料，从而降低生产成本。目前的生物法存在以下局限性：一是甲醇对生物催化剂有毒害作用；二是反应体系粘度过高；三是甲醇转化率不高。
(三)发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法。该方法解决了甲醇对生物催化剂的毒害作用，提高了甲醇转化率，同时在线分离反应副产物甘油，降低了反应体系粘度，减少了甘油对反应体系的副作用。
本发明所述的一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法，其特征是，它包括如下步骤和工艺条件：采用3～4级固定床酶反应器进行连续转酯反应，首先将经过预处理去除杂质的原料油脂加入第一级固定床酶反应器中，同时添加甲醇到酶反应器中，醇与油的摩尔比为0.5～1∶1，反应后的流出物分离粗甘油，其余产物分别依次通过各级酶反应器，重复上述操作，反应结束后将反应终产物进行分离，获得成品生物柴油；整个反应过程温度为25～50℃。
为了更好地实现本发明，所述原料油脂是餐饮业废油脂、大豆油、转基因大豆油、菜籽油、转基因菜籽油、工程微藻油、蓖麻油、桐子油、黄连木油、动物脂肪、工业废油、食用油废渣；所述固定床酶反应器采用来源于嗜热丝孢菌、米黑毛霉、南极假丝酵母的固定化脂肪酶和固定化产脂肪酶的微生物细胞作为催化剂；所述反应结束时分离出的甲醇重新加入第一级酶反应器中进行反应，而分离出的粗甘油进行精制，得到成品纯甘油。
本发明是利用无溶剂***生物催化转酯反应，将大量的廉价油脂(包括餐饮业废油脂、大豆油、转基因大豆油、菜籽油、转基因菜籽油、工程微藻油、蓖麻油、桐子油、黄连木油、动物脂肪、工业废油、食用油废渣)转化为环保型生物柴油，既能减少空气污染又能节省化石能源，而且可以废物资源化，缓解我国化石柴油供应紧张状况。
本发明是以廉价油脂为原料，采用来源于嗜热丝孢菌(Thermomyceslanuginosus)、米黑毛霉(Rhizomucor miehei)、南极假丝酵母(Candidaantarctica)的固定化脂肪酶和固定化产脂肪酶的微生物细胞(米根霉(Rhizopus oryzae)、中国根霉(Rhizopus chinensis))作为催化剂；分批(3～4次)流加甲醇解决甲醇对生物催化剂的毒害作用，提高甲醇转化率；采用多级酶反应器进行反应，在线分离反应副产物甘油，减少甘油对反应体系的副作用。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本发明以廉价油脂为原料，可废物利用，降低生物柴油的生产成本。
2.本发明以脂肪酶和微生物细胞为催化剂，可简化原料处理及产品回收工艺、降低反应温度、避免催化剂对反应副产品甘油的污染，无污染物排放。
3.本发明的产品质量达到生物柴油的国际标准。
(四)具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步地详细说明。
实施例一
将经过预处理的工业废油与甲醇(醇与油摩尔比0.8∶1)混匀，通过恒流泵泵入第一级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装8g来源于嗜热丝孢菌的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比0.8∶1)混匀后进入第二级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装8g来源于嗜热丝孢菌的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比0.8∶1)混匀后进入第三级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装10g来源于嗜热丝孢菌的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比0.8∶1)混匀后进入第四级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装12g来源于嗜热丝孢菌的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，反应结束后将反应产物进行静置分层，分离出下层粗甘油，上层液蒸馏，回收甲醇，获得成品生物柴油。整个反应过程温度为35℃。
实施例二
将经过预处理的餐饮业废油脂与甲醇(醇与油摩尔比1∶1)混匀，通过恒流泵泵入第一级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装5g来源于南极假丝酵母的脂肪酶)进行转酯反应，流速6mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比1∶1)混匀后进入第二级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装5g来源于南极假丝酵母的脂肪酶)进行转酯反应，流速6mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比1∶1)混匀后进入第三级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装7g来源于南极假丝酵母的脂肪酶)进行转酯反应，流速6mL/h，反应结束后将反应产物进行静置分层，分离出下层粗甘油，上层液蒸馏，回收甲醇，获得成品生物柴油。整个反应过程温度为30℃。
实施例三
将经过预处理的桐子油与甲醇(醇与油摩尔比1∶1)混匀，通过恒流泵泵入第一级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装10g来源于米黑毛霉的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比0.8∶1)混匀后进入第二级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装8g来源于米黑毛霉的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比0.8∶1)混匀后进入第三级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装10g来源于米黑毛霉的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，流出物静置分层，分离出下层粗甘油，上层液与甲醇(醇与油摩尔比0.5∶1)混匀后进入第四级固定床酶反应器(径高比10×300mm，填装8g来源于米黑毛霉的脂肪酶)进行转酯反应，流速8mL/h，反应结束后将反应产物进行静置分层，分离出下层粗甘油，上层液蒸馏，回收甲醇，获得成品生物柴油。整个反应过程温度为50℃。
采用本发明方法获得的生物柴油脂肪酸甲酯含量达90％以上，密度、运动粘度、闪点、凝点、冷滤点、十六烷值均达到生物柴油的国际标准。

Claims (4)

1.一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法，其特征是，它包括如下步骤和工艺条件：采用3～4级固定床酶反应器进行连续转酯反应，首先将经过预处理去除杂质的原料油脂加入第一级固定床酶反应器中，同时添加甲醇到酶反应器中，醇与油的摩尔比为0.5～1∶1，反应后的流出物分离粗甘油，其余产物分别依次通过各级酶反应器，重复上述操作，反应结束后将反应终产物进行分离，获得成品生物柴油；整个反应过程温度为25～50℃。
2.根据权利要求1所述一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法，其特征是，所述原料油脂是餐饮业废油脂、大豆油、转基因大豆油、菜籽油、转基因菜籽油、工程微藻油、蓖麻油、桐子油、黄连木油、动物脂肪、工业废油、食用油废渣。
3.根据权利要求1所述一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法，其特征是，所述固定床酶反应器采用来源于嗜热丝孢菌、米黑毛霉、南极假丝酵母的固定化脂肪酶和固定化产脂肪酶的微生物细胞作为催化剂。
4.根据权利要求1所述一种生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法，其特征是，所述反应结束时分离出的甲醇重新加入第一级酶反应器中进行反应，而分离出的粗甘油进行精制，得到成品纯甘油。
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