[发明专利]一种在线脱水的脂肪酶催化可再生油脂制备生物柴油工艺

说明书

技术领域

本发明属于生物燃料合成技术领域，特别涉及一种在线脱水的脂肪酶催化可再生油脂制备生物柴油工艺。

背景技术

油脂工业的新前景-生物柴油是由生物油脂原料通过转酯反应生成的长链脂肪酸酯类物质，是一种新型的无污染可再生能源，被称为生物柴油。其燃烧性能可以与传统的石油系柴油媲美，由于生物柴油燃烧后发动机排放出的尾气里有害物质比传统石化柴油降低了50％。目前生物柴油的研究和应用已经受到了广泛的关注。

目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动植物油脂和一些低碳醇(甲醇或乙醇)在碱或者酸性催化剂作用下进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。化学法制备生物柴油存在如下一些不可避免的缺点：①油脂原料中的游离脂肪酸和水严重影响反应的进行；②甲醇在油脂中溶解性不好，易导致乳化液的形成从而使得后续处理过程复杂；③工艺要求甲醇用量大大超过反应摩尔比，过量甲醇的回收增大过程能耗。

利用生物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、无污染物排放以及具有广泛的油脂原料适用性等优点，符合绿色化学的发展方向，因而日益受到人们的重视。但利用常规脂肪酶催化工艺转化油脂原料进行生物柴油的制备，当油脂原料含水量大于0.5％时(基于油重)，反应结束后生物柴油产品酸价往往高于0.5mg KOH/g油，不能满足我国及国际生物柴油品质中对酸价的要求，故后续还得需要繁琐的碱中和后续处理过程。这种后续利用碱中和降低酸价的工艺既影响产品收率，又会带来环境污染等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线脱水的脂肪酶催化可再生油脂制备生物柴油工艺，在脂肪酶催化可再生油脂原料制备生物柴油的过程中，利用在线脱水，使最终生物柴油产品脂肪酸酯含量高于98％，酸价低于0.5mg KOH/g油。该脂肪酶反应可以一步完成，也可以多步完成。在脂肪酶催化的一步或多步反应过程中，通过在全过程中或部分过程中引入在线脱水，可以使得生物柴油终产品的酸价低于0.5mg KOH/g油。这种在线脱水工艺大大简化了操作过程，具有很好的经济效益和环境效益。一步脂肪酶催化过程中实行在线脱水的示意图见图1，多级脂肪酶催化过程中实行在线脱水的示意图见图2。

本发明是以短链醇ROH作为反应酰基受体，利用脂肪酶作为催化剂催化油脂原料与上述短链醇进行酯交换反应合成生物柴油。该脂肪酶反应可以一步完成，也可以多步完成。在脂肪酶催化的一步或多步反应过程中，通过在全过程中或部分过程中引入在线脱水，可以使得生物柴油终产品的酸价低于0.5mg KOH/g油。

本发明的特征在于：加入基于油脂4-8摩尔的短链醇、加入基于油脂质量20-2000个酶活单位的脂肪酶，装入一级或多级酶反应器中，并在全过程或部分反应过程中采用膜或分子筛进行在线脱水，温度控制在20℃～50℃，反应3-10小时后，油脂原料转化生成生物柴油的得率超过98％，生物柴油终产品的酸价低于0.5mg KOH/g油。

所述的全过程中采用膜或分子筛进行在线脱水是指在酶催化全过程或部分反应过程中采用膜或分子筛进行在线脱水。

所述的膜为有机膜，无机膜或陶瓷膜。

所述的分子筛为或分子筛。

所述的脂肪酶为来源于Candida antarctica、Thermomyces lanuginosus、Aspergillusniger、Rhizomucor miehei或Rhizopus.Oryzae的固定化脂肪酶或液体脂肪酶。

所述的短链醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。

所述的油脂为生物油脂包括植物油脂、动物油脂、废食用油、油脂精练下脚料或微生物油脂。

所述的植物油脂为蓖麻油、棕榈油、菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉子油、米糠油、麻风树油、文冠果油或小桐子油。

所述的指废食用油为潲水油或地沟油。

所述的指油脂精炼下脚料为酸化油。

所述的动物油脂为鱼油、牛油、猪油或羊油。

所述的微生物油脂为酵母油脂或微藻类油脂。

本发明的有益效果是在酶催化的一步或多步反应过程中，通过在全过程或部分过程中引入在线脱水，可以使生物柴油终产品的酸价低于0.5mg KOH/g油。这种在线脱水工艺大大简化了操作过程，具有很好的经济效益和环境效益。

附图说明

图1为在线脱水的单级酶转化可再生油脂制备生物柴油示意图。

图2为在线脱水的多级酶转化可再生油脂制备生物柴油示意图。

具体实施方式