[发明专利]一种用于制备生物柴油的固载脂肪酶催化剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备生物柴油的固载脂肪酶催化剂、其制备方法及利用其制备生物柴油的方法，具体涉及一种固载在海泡石上的脂肪酶催化剂、其制备方法及利用所述催化剂制备生物柴油的方法，属于生物柴油制备领域。 

背景技术

根据1992年美国生物柴油协会（National Biodiesel Borad，NBB）给出的定义，生物柴油（Biodiesel）是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃油。随着石油资源逐渐枯竭与环境的恶化，生物柴油作为石油燃料的替代物，具有基本不含硫和芳烃、能量密度高、十六烷值高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分、能生物降解、无毒等优良性能，是一种具有很大发展潜力的环境友好的大宗生物基液体燃料。 

生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理法操作简单，但物理法得到的产品在使用过程中会发生不同程度的烧结（如发动机喷嘴）、活塞环卡死和积碳等问题。化学法主要包括热裂解法和酯交换法。其中，热裂解法得到的产品质量较好，但是制备工艺条件苛刻（如高温），反应难以控制，产物组分复杂，设备和操作成本高，因而没有得到广泛的应用。而酯交换法是动植物油脂与短链醇进行酯交换反应，生成相对分子质量小的脂肪酸酯（即生物柴油）。 

而酯交换法制备生物柴油的方法又可分为化学催化法、酶催化法和超临界法。化学催化法主要有酸催化和碱催化，其中酸催化对原料的适应性广，但传统酸催化工艺对设备腐蚀严重，反应速率慢、能耗大、收率低；而新技术中的 固体酸催化反应虽然解决了对设备的腐蚀问题，但活性偏低，反应速率较慢。而碱催化虽然较酸催化活性高、反应速率高、且不腐蚀设备，但对于原料的要求高，只能使用脂肪酸和水含量低的原料。超临界法制备生物柴油的反应速率非常高、对原料的适应性强、环境友好、反应速率快、转化率高，但是其反应条件苛刻，需要高温高压下进行，对设备的要求比较高。 

酶催化法制备生物柴油是指用脂肪酶为催化剂，将醇与植物油进行酯交换反应生成脂肪酸酯的过程。酶催化法具有油脂原料适用性广、反应条件温和（30-40℃）、醇用量小、脂肪酸酯收率较高、产品易于收集和无污染等优点。但由于很多酶对水的依赖性强，且生物柴油酯交换过程的醇体系对酶的活性也有一定的影响，导致酶的催化寿命较短，限制了酶法制备生物柴油的发展。 

为了解决酶的流失，降低酶的催化成本，固载化酶受到了关注，如用高岭土负载脂肪酶（Production of biodiesel fuel from triglycerides and alcohol using immobilized lipase.Iso M,Chen B,Eguchi M,et al.Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic,2001,16:53-58）；邓利等成功地从假丝酵母发酵液中提取出了假丝酵母脂肪酶，将其固定到纺织品上，应用到废弃油脂及食用油的酯交换反应中，在有机溶剂存在的情况下，成功地制取出了性能合格的生物柴油产品（脂肪酶催化合成生物柴油的研究，邓利等，生物工程学报，2003,19（1）：97-101）；Shah等将Chromobacterium viscosum固载在Delite-545上，在40℃反应8h得到71%的得率（Shan S,Sharma S,Gupta M N.Biodiesel preparation by Lipase-Catalyzed transesterification of Jatropha oil.Energy and Fuels,2004,18(1):154-159）；用硅基MCF材料固载脂肪酶（硅基MCF材料固载脂肪酶转化餐饮废油产生物柴油，申渝，化工学报，2012，63（6））等。酶法制备生物柴油的反应条件温和，但是由于酶的价格昂贵，造成成本较高；而且酶的反应条件苛刻、容易失活，重 复利用次数低。 

因此，如何开发一种能够多次重复利用、成本较低、活性较稳定的用于制备生物柴油的脂肪酶催化剂，是本领域亟待解决的一个技术问题。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种能够多次重复利用、成本较低、活性较稳定的用于制备生物柴油的脂肪酶催化剂，尤其是一种制备生物柴油的固载脂肪酶催化剂，具体为将脂肪酶固载在海泡石上。