[发明专利]磷脂酶和脂肪酶组合使用催化油脂制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物柴油的制备方法，具体地说，涉及磷脂酶和脂肪酶组合使用催化油脂制备生物柴油的方法。

背景技术

石化柴油的未来替代品——生物柴油是由可再生油脂与短链醇通过转酯化反应生成的脂肪酸短链醇酯类物质，具有燃烧性能优良，燃烧尾气污染低等优点。在能源与环境问题日益突出的今天，生物柴油作为一种清洁、环保的可再生能源，越来越受到世界各国的广泛关注。

生物柴油的生产方法主要有化学法和生物酶法两种。其中化学法又包括酸法和碱法，虽然反应速度较快，但是存在很多不可避免的弊端：工艺复杂，反应受到原料中游离脂肪酸和水含量的限制，醇用量大并且回收能耗高，此外，还会有大量废水生成。与化学法相比，生物酶法合成生物柴油则具有反应条件温和，对油脂原料品质要求低，醇用量小，无污染物排放等诸多优点，符合清洁生产的发展要求，日益受到了人们的重视。

目前制约生物柴油工业化生产的主要瓶颈是原料油脂的成本问题，所以人们也逐渐开始将目光转向利用一些相对廉价的油脂原料(比如非精制油脂，餐饮废油和一些下脚料油脂等)以及开发新型的微生物油脂资源。

但是在这些非精制油脂和微生物油脂中，往往会含有一定的磷脂，给反应带来一些不利的影响：反应过程中易生成大量泡沫，并且反应结束后，油水相难以完全分层，为后续产品的分离以及脂肪酶的回收利用带来困难。另一方面，残留于生物柴油中的磷可能会破坏汽车尾气排放控制系统的催化转换器，磷在高温环境中会形成氧化物吸附在催化剂表面，导致催化剂中毒，从而缩短催化转换器的寿命。美国及欧洲生物柴油标准中也都有磷含量不能超过10ppm的规定。

因此，亟待开发出能够高效利用含磷脂的油脂原料制备生物柴油的方法。

发明内容

本发明主要针对原料油脂中磷脂可能产生的负面影响，提供一种磷脂酶和脂肪酶组合使用催化油脂制备生物柴油的新方法。

本发明的一种磷脂酶和脂肪酶组合使用催化油脂制备生物柴油的方法，其是以磷脂酶和脂肪酶为催化剂催化含有磷脂的油脂原料与短链醇反应，制备生物柴油。

前述的方法中，油脂原料与短链醇的摩尔比为4～8∶1，且所述含有磷脂的油脂原料中磷脂的质量百分数为0.01％～10％。

前述的方法中，脂肪酶用量为20～200U/g油脂，磷脂酶用量为0.2～20U/g油脂。

前述的方法中，酶催化反应体系中还含有基于油脂质量2％～20％的水；反应条件为35℃～50℃，搅拌4～12h。

前述的方法中，所述磷脂酶为磷脂酶A₁、磷脂酶A₂、磷脂酶C中的一种或多种。

前述的方法中，所述脂肪酶是由南极假丝酵母(Candida antarctica)、米黑根毛霉(Rhizomucor miehe)、米曲霉(Aspergillus oryzae)或嗜热丝孢菌(Thermomyces lanuginosus)产生的脂肪酶，或它们的组合。

前述的方法中，所述短链醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇中的一种或多种；所述短链醇的添加方式为分步多次添加或连续流加。

前述的方法中，所述油脂为含磷脂的植物油脂、动物油脂、微生物油脂或各种废弃油脂。

前述的方法中，所述含磷脂的植物油脂为大豆油、菜籽油、蓖麻油、花生油、玉米油、棉籽油、米糠油、棕榈油、棕榈油脂肪酸、文冠果油、小桐籽油中的一种或多种；所述含磷脂的动物油脂为鱼油、猪油或牛油；所述含磷脂的微生物油脂为来源于酵母、霉菌、藻类的油脂中的一种或多种；所述含磷脂的废弃油脂为酸化油、地沟油、潲水油、煎炸油以及油脂精制过程中产生的下脚料油脂中的一种或多种。

以磷脂酶和脂肪酶为催化剂的催化反应的具体工艺为：将醇油摩尔比为4～8∶1的短链醇和磷脂含量为0.01％～10％的油脂原料(短链醇可分步多次添加，也可连续流加)、基于油脂质量2％～20％的水、基于单位油脂质量(g)20～200个酶活单位的游离脂肪酶和基于单位油脂质量(g)0.2～20个酶活单位的磷脂酶，加入适于酶反应的任何生化反应器中进行反应，并保持不停的机械搅拌以保证体系处于良好的乳化状态。不同来源的脂肪酶和磷脂酶可以进行各种组合。反应温度为35℃～50℃，反应时间为4～12h，生物柴油得率可达90％以上。在反应结束后，可通过静置或离心的方式实现油水相的分离，其中，油相即为生物柴油粗产品，水相主要为脂肪酶、磷脂酶、水、副产物甘油、少许油脂以及酶解磷脂后的含磷部分。