[发明专利]一种酶法催化高酸价油脂制备生物柴油的方法

说明书

本发明公开了一种酶法催化高酸价油脂制备生物柴油的方法，属于油脂化工技术领域。首先采用固定化甘油三酯脂肪酶在甲醇远过量的情况下催化高酸价油脂甲酯化，反应平衡后，回收甘油三酯脂肪酶、甲醇和油相产物；随后，采用固定化偏甘油酯脂肪酶继续催化上述油相产物甲酯化，可快速将上述产物中未反应的偏甘油酯转化为脂肪酸甲酯，反应平衡后，收集固定化酶、甲醇和终产物。该方法操作简单，成本低廉，脂肪酸甲酯生成速率和产量大大提升；且所用甘油三酯脂肪酶和固定化偏甘油酯脂肪酶可多次回收利用，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明属于油脂化工技术领域，具体涉及一种酶法催化高酸价油脂制备生物柴油的方法。

背景技术

众所周知，化石燃料的大量使用导致大气中二氧化碳积累的增加，进而导致全球气温急剧上升，因此迫切需要寻找清洁、环保和可再生的能源，以最大程度地减少对化石燃料的依赖。生物柴油因其优良的环保特性、较高的安全性和可再生性等成为化石燃料的良好代替。目前，生物柴油生产成本的很大一部分来自原材料成本，而高酸价油脂如高酸价餐饮废油、高酸价米糠油、高酸价小麦胚芽油和脱臭馏出物等因其价格便宜使其成为生产生物柴油的良好原料。

目前，工业上采用高酸价油脂制备生物柴油时，通常先采用物理蒸馏的方式降低高酸价油脂的酸价，随后采用碱催化剂催化脱酸后的高酸价油脂转酯化制备生物柴油。此方法耗能大、生产成本高、污染严重且工艺繁琐。因此，长期以来探索环保且经济可行的高酸价油脂制备生物柴油的方法一直是研究的热点。

酶法催化高酸价油脂制备生物柴油因其反应条件温和、安全和环保等优点近年来引起了广泛关注。目前，采用脂肪酶催化高酸价油脂制备生物柴油时，为了避免反应副产物甘油和水对反应带来的负面效应，常常需要添加极性有机溶剂来提高高酸价油脂的转化率和生物柴油的产量，不仅增加了反应过程的复杂性，而且极性有机溶剂的使用降低了脂肪酶活性；此外，采用脂肪酶在溶剂体系中催化高酸价油脂制备生物柴油时，反应达到平衡时需要6h甚至更长时间，且反应达到平衡时产物中脂肪酸甲酯含量通常低于90％。因此，针对目前酶法催化高酸价油脂制备生物柴油时所面临的反应速率低和生物柴油产量低的问题，开发酶法转化新技术实现高酸价油脂快速转化制备高产量生物柴油具有重要意义。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种酶法催化高酸价油脂制备生物柴油的方法，大幅提高了脂肪酸甲酯的生成速率和产量，且操作简单，成本低，具有良好的经济效益。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种酶法催化高酸价油脂制备生物柴油的方法，包括以下步骤：包括以下步骤：

步骤1：采用固定化甘油三酯脂肪酶在过量甲醇存在条件下催化高酸价油脂进行甲酯化反应，反应平衡后，经过滤、减压蒸馏，得到油相产物；

步骤2：采用固定化偏甘油酯脂肪酶继续催化步骤1得到的油相产物进行甲酯化反应，反应平衡后，经过滤、减压蒸馏，得到生物柴油。

优选地，步骤1中，固定化甘油三酯脂肪酶为Lipozyme 435或Novozym435。

优选地，步骤1中，甲醇的质量为底物总质量的1.4～2.1倍，甘油三酯脂肪酶的质量为底物总质量的5～10％。

优选地，步骤1中，反应温度为30～50℃，反应时间为0.5～2h。

优选地，步骤2中，固定化偏甘油酯脂肪酶为固定化Lipase SMG1或固定化LipaseG“Amano”50。

优选地，固定化偏甘油酯脂肪酶的制备方法为：采用丙烯酸十八烷酯ECR8806树脂作为固定化载体，按照偏甘油酯脂肪酶与固定化载体比例为30mg/g树脂，在30℃下以200rpm的转速搅拌8h或采用环氧树脂ECR8285作为固定化载体，按照偏甘油酯脂肪酶与固定化载体比例为20mg/g树脂，在30℃下以200rpm的转速搅拌2h。