固定化脂肪酶催化大豆油酯交换制备生物柴油.pdf

2016年 l2月 中国粮油学报 Vo1．31，No．12 第31卷第 12期 JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociation Dec．2016 固定化脂肪酶催化大豆油酯交换制备生物柴油 陈俊燕 陆向红 聂 勇 计建炳 (浙江工业大学化学工程；浙江省生物质燃料利用技术研究重点实验室，杭州 310014) 摘 要 以大豆油为原料，以Novozym435固定化脂肪酶为催化剂，采用滴加 甲醇的方法制备生物柴油。 考察了甲醇滴加速度、水的添加量、反应温度、反应级数对脂肪酸甲酯收率的影响。结果表 明，甲醇滴加可 以 减弱甲醇对酶的毒害，达到添加叔戊醇相同的效果。甲醇的滴加速度、反应温度对脂肪酸甲酯收率有很大影 响，可以调节甲醇的滴加速度和反应温度提 高脂肪酸 甲酯收率，甲醇滴加速度 3．43×10 g甲醇／(g油 · min)，反应温度60qC是适宜的反应条件 ，在此条件下，产物收率可以达到98．75％。反应生成的甘油会影响酶 的活性和产物收率，采用二级反应，级间脱除甘油，有fi,0于产物收率的提高。对于Novozym435固定化脂肪酶， 水的添加不利于产物收率的提高。 关键词 滴加 甲醇法 Novozym435 酯交换 脂肪酸 甲酯 中图分类号：TQ645 文献标识码 ：A 文章编号：1003—0174(2016)12—0057—05 生物柴油是一种可再生的清洁能源，能替代矿 醇作为反应介质，固定化脂肪酶Novozym435催化大 物柴油直接用于柴油发动机 叶2J。在当前能源和环 豆油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油，在40℃条 境的双重压力下，发展生物柴油有利于经济的发展 件下反应 15h，生物柴油得率可达97％。在前人的 和国家能源安全 J。生物柴油的主要成分是脂肪酸 研究工作中，脂肪酸 甲酯得率可观，为了进一步探索 甲酯，是由动植物油通过酯化／酯交换方法制备得 反应过程中分离甘油能否促进反应 向正方 向进行， 到 J。目前生物柴油的生产工艺主要有化学催化 缩短反应时间，试验考察了级问脱除甘油反应对脂 法、酶催化法和高温高压法。化学催化法主要使用 肪酸甲酯收率的影响；为了降低能源损耗，简化后续 酸、碱为催化剂，碱催化法对原料中游离脂肪酸和水含 分离步骤，研究了无溶剂体系下采用滴加 甲醇法制 量有严格限制；酸催化法存在醇油比高、腐蚀设备和污 备脂肪酸甲酯。 染环境等问题；高温高压法存在能耗高、设备投资大等 缺点。酶催化法具有反应条件温和、生产过程清洁等 1 材料与方法 优点 。但酶成本高，若能采用固定化酶，易于分 1．1 试验材料 离、可实现多次循环使用，降低酶的消耗 ；并且酶的 1．1．1 原料与试剂 活性易受反应物甲醇和副产物甘油的影响，若能在操 大豆油：食品级；甲醇 (分析纯)：上海振兴试剂 作工艺上降低 甲醇／甘油对酶活性的影响，酶催化法将 一 厂；Novozym435固定化脂肪酶：诺维信公司；十一 成为具有前景的生物柴油生产方法 。 酸 甲酯标样、十七酸 甲酯标样 ：阿拉丁试剂公司。 李俐林等 以菜籽油作原料，反应介质叔丁醇 1．1．2 仪器与设备 和油脂的体积比为 1：1，甲醇与油脂的摩尔比为4：1， BTIO0—2J型蠕动泵：保定兰格恒流泵有限公 I％的Novozym435和 3％的LipozymeTLIM结合使