叔丁醇體系中動物油脂制備生物柴油.pdf

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1、第34卷第5期北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.34,No.52007年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY2007叔丁醇體系中動物油脂制備生物柴油黃　瑛　鄭　?！￠Z云君(華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,湖北武漢　430074)摘　要:探討了叔丁醇體系中脂肪酶Novozyme435催化動物油脂制備生物柴油的新工藝。用豬油做原料,醇油摩爾比為5∶1,Novozyme435用量3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),叔丁醇用量40%(體積分?jǐn)?shù)),50℃下240r/min反應(yīng)24h,生物柴油得率為9512%。酶重復(fù)使用10批次后生物柴油得

2、率仍保持在90%以上,結(jié)果表明新工藝條件下豬油可以有效轉(zhuǎn)化為生物柴油,且脂肪酶能保持良好的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:生物柴油;叔丁醇;豬油;轉(zhuǎn)酯反應(yīng)中圖分類號:TQ64513Novozyme435催化豬油制備生物柴油的工藝過程,引　言研究了酶用量、醇油比、反應(yīng)溫度、含水量、反應(yīng)時(shí)生物柴油是一種可再生的生物能源,主要是以間、叔丁醇用量等因素對生物柴油得率的影響,為動動植物油為原料,通過轉(zhuǎn)酯反應(yīng)而制備的長鏈脂肪物油脂制備成生物柴油的工業(yè)化應(yīng)用提供了理論和酸酯類物質(zhì),具有可生物降解、無毒、低污染等特點(diǎn),技術(shù)基礎(chǔ)。是一種應(yīng)用前景非常廣闊的環(huán)境友好型石油替代[122]1　材料

3、和方法品。按照當(dāng)前的技術(shù),利用動植物油脂原料生產(chǎn)生物柴油,原料成本占生產(chǎn)總成本的70%～111　材料90%,所以油脂原料是決定生物柴油價(jià)格的最主要脂肪酶(商品名Novozyme435),丹麥Novo因素。目前,制備生物柴油的原料主要有大豆油、油Nordisk公司;豬油市購;肉豆蔻酸甲酯、棕櫚酸甲[326][7]菜籽油、棕櫚油等植物油以及廢油等,但植物酯、棕櫚油酸甲酯、十七烷酸酸甲酯、硬脂酸甲酯、油油多為食用油,容易出現(xiàn)生物柴油擠占食品油的局酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯和十三烷酸甲酯為面,影響糧食安全,而廢油數(shù)量有限且收集困難。因色譜純試劑,Sigma公司

4、。其他試劑均為分析純,國此,如何擴(kuò)大生物柴油的油脂原料來源是當(dāng)前急迫產(chǎn)市售。的研究課題。112　實(shí)驗(yàn)方法豬油是動物油脂中產(chǎn)量最大的一種油脂。過去11211轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)　將豬油、甲醇、有機(jī)溶劑以一我國將豬油作為主要的食用油之一,但隨著人們生定比例混合,裝入50mL具塞錐形瓶中,混合均勻活水平的提高和健康意識的增強(qiáng),豬油在飲食行業(yè)后加入適量的脂肪酶,置于恒溫?fù)u床中一定溫度和中的使用量日益降低。實(shí)際上,豬肥肉中的油脂是轉(zhuǎn)速(240r/min)下密閉振蕩反應(yīng)。定時(shí)取出反應(yīng)一種重要的再生資源,重新開發(fā)和利用日漸過剩的液,離心后用于色譜分析。豬油成為一個(gè)重要問題。利用豬

5、油制備生物柴油是11212酶的穩(wěn)定性　每批反應(yīng)結(jié)束后,過濾分離脂一個(gè)非常有意義的嘗試,目前這方面的研究還處于肪酶和反應(yīng)液,脂肪酶經(jīng)叔丁醇沖洗加入到新鮮反[829]起步階段,相關(guān)報(bào)道極少。應(yīng)底物中進(jìn)行下一批次的催化反應(yīng),反應(yīng)條件與上本文探討了在叔丁醇反應(yīng)體系中利用脂肪酶一批相同。11213分析與測定　油脂完全甲酯化方法依據(jù)收稿日期:2007205216GB/T17376—1998。基金項(xiàng)目:國家“863”計(jì)劃(2006AA020203)豬油平均分子量(M)的測定由皂化值(SV)和第一作者:女,1976生,講師,博士生酸值(AV)計(jì)算得到,豬油的酸價(jià)測定依據(jù)G

6、BE2mail:huangying@mail.hust.edu.cn5530—1985?！?50·北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年反應(yīng)混合物中的脂肪酸甲酯含量采用氣相色譜程中的傳質(zhì)阻力。測定。將取出的100μL反應(yīng)液離心分層,取上層液213　醇油摩爾比對生物柴油轉(zhuǎn)化率的影響樣5μL,用295μL正己烷溶解,加入300μL內(nèi)標(biāo)物理論上,酯交換反應(yīng)需要添加的醇油摩爾比為[10](十三烷酸甲酯正己烷溶液),混勻,取1μL樣品進(jìn)3∶1,但過多的醇會導(dǎo)致酶失活。在反應(yīng)體系樣。色譜條件為:GC9790氣相色譜儀(福立分析儀4127g豬油,4

7、0%叔丁醇(體積分?jǐn)?shù)),3%Novozyme器有限公司),Innowax毛細(xì)管柱,FID檢測器,載氣435(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),240r/min,50℃反應(yīng)24h條件下,為高純氮?dú)狻２捎贸绦蛏郎?柱溫180℃,維持2考察了醇油比對酯交換反應(yīng)的影響,結(jié)果見圖2。min后以3℃/min的速度升至230℃,維持1min。醇油摩爾比為5∶1時(shí)催化油脂的轉(zhuǎn)酯得率最高;當(dāng)進(jìn)樣口溫度和檢測器溫度分別為230℃和280℃。醇油比高于5∶1時(shí),轉(zhuǎn)酯得率并沒有進(jìn)一步提高,反甲酯得率y(%)采用下式計(jì)算:而有一定程度的下降。這是因?yàn)橛袡C(jī)溶劑叔丁醇的m1加入不僅緩解了甲醇對脂肪酶的毒害,

8、同時(shí)也稀釋y=×100%m了底物濃度,導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)酯效率降低。