叔丁醇体系中动物油脂制备生物柴油.pdf

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1、第34卷第5期北京化工大学学报Vol.34,No.52007年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY2007叔丁醇体系中动物油脂制备生物柴油黄　瑛　郑　海　闫云君(华中科技大学生命科学与技术学院,湖北武汉　430074)摘　要:探讨了叔丁醇体系中脂肪酶Novozyme435催化动物油脂制备生物柴油的新工艺。用猪油做原料,醇油摩尔比为5∶1,Novozyme435用量3%(质量分数),叔丁醇用量40%(体积分数),50℃下240r/min反应24h,生物柴油得率为9512%。酶重复使用10批次后生物柴油得

2、率仍保持在90%以上,结果表明新工艺条件下猪油可以有效转化为生物柴油,且脂肪酶能保持良好的稳定性。关键词:生物柴油;叔丁醇;猪油;转酯反应中图分类号:TQ64513Novozyme435催化猪油制备生物柴油的工艺过程,引　言研究了酶用量、醇油比、反应温度、含水量、反应时生物柴油是一种可再生的生物能源,主要是以间、叔丁醇用量等因素对生物柴油得率的影响,为动动植物油为原料,通过转酯反应而制备的长链脂肪物油脂制备成生物柴油的工业化应用提供了理论和酸酯类物质,具有可生物降解、无毒、低污染等特点,技术基础。是一种应用前景非常广阔的环境友好型石油替代[122]1　材料

3、和方法品。按照当前的技术,利用动植物油脂原料生产生物柴油,原料成本占生产总成本的70%～111　材料90%,所以油脂原料是决定生物柴油价格的最主要脂肪酶(商品名Novozyme435),丹麦Novo因素。目前,制备生物柴油的原料主要有大豆油、油Nordisk公司;猪油市购;肉豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲[326][7]菜籽油、棕榈油等植物油以及废油等,但植物酯、棕榈油酸甲酯、十七烷酸酸甲酯、硬脂酸甲酯、油油多为食用油,容易出现生物柴油挤占食品油的局酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯和十三烷酸甲酯为面,影响粮食安全,而废油数量有限且收集困难。因色谱纯试剂,Sigma公司

4、。其他试剂均为分析纯,国此,如何扩大生物柴油的油脂原料来源是当前急迫产市售。的研究课题。112　实验方法猪油是动物油脂中产量最大的一种油脂。过去11211转酯化反应　将猪油、甲醇、有机溶剂以一我国将猪油作为主要的食用油之一,但随着人们生定比例混合,装入50mL具塞锥形瓶中,混合均匀活水平的提高和健康意识的增强,猪油在饮食行业后加入适量的脂肪酶,置于恒温摇床中一定温度和中的使用量日益降低。实际上,猪肥肉中的油脂是转速(240r/min)下密闭振荡反应。定时取出反应一种重要的再生资源,重新开发和利用日渐过剩的液,离心后用于色谱分析。猪油成为一个重要问题。利用猪

5、油制备生物柴油是11212酶的稳定性　每批反应结束后,过滤分离脂一个非常有意义的尝试,目前这方面的研究还处于肪酶和反应液,脂肪酶经叔丁醇冲洗加入到新鲜反[829]起步阶段,相关报道极少。应底物中进行下一批次的催化反应,反应条件与上本文探讨了在叔丁醇反应体系中利用脂肪酶一批相同。11213分析与测定　油脂完全甲酯化方法依据收稿日期:2007205216GB/T17376—1998。基金项目:国家“863”计划(2006AA020203)猪油平均分子量(M)的测定由皂化值(SV)和第一作者:女,1976生,讲师,博士生酸值(AV)计算得到,猪油的酸价测定依据G

6、BE2mail:huangying@mail.hust.edu.cn5530—1985。·550·北京化工大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年反应混合物中的脂肪酸甲酯含量采用气相色谱程中的传质阻力。测定。将取出的100μL反应液离心分层,取上层液213　醇油摩尔比对生物柴油转化率的影响样5μL,用295μL正己烷溶解,加入300μL内标物理论上,酯交换反应需要添加的醇油摩尔比为[10](十三烷酸甲酯正己烷溶液),混匀,取1μL样品进3∶1,但过多的醇会导致酶失活。在反应体系样。色谱条件为:GC9790气相色谱仪(福立分析仪4127g猪油,4

7、0%叔丁醇(体积分数),3%Novozyme器有限公司),Innowax毛细管柱,FID检测器,载气435(质量分数),240r/min,50℃反应24h条件下,为高纯氮气。采用程序升温,柱温180℃,维持2考察了醇油比对酯交换反应的影响,结果见图2。min后以3℃/min的速度升至230℃,维持1min。醇油摩尔比为5∶1时催化油脂的转酯得率最高;当进样口温度和检测器温度分别为230℃和280℃。醇油比高于5∶1时,转酯得率并没有进一步提高,反甲酯得率y(%)采用下式计算:而有一定程度的下降。这是因为有机溶剂叔丁醇的m1加入不仅缓解了甲醇对脂肪酶的毒害,

8、同时也稀释y=×100%m了底物浓度,导致单位时间内转酯效率降低。