[发明专利]一种利用生物表面活性剂制得生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面活性剂，尤其采用生物表面活性剂制得逆胶束体系在生物柴油制备上的应用及其制备方法。

背景技术

生物柴油被认为是未来解决液体能源问题的重要途径之一。

生物柴油主要是通过酯基转移化的工艺来制备，所谓酯基转移作用即是通过甲醇或者是乙醇，将甘油三酸脂的甘油酯基取代下了，形成长链脂肪酸甲酯或乙酯。经过酯基转移反应之后，一个植物油的大分子被三个单独的脂肪酸甲酯或乙酯，从而降低了碳链的长度，降低了粘度，增加了流动性，同时生成有用的副产物-甘油，酯交换法主要有酸催化酯交换、碱催化酯交换、酶化催化酯交换、相转移体系催化酯交换和超临界酯交换等六种方法。新的研究表明，脂肪酶是一种很好的催化醇与脂肪酸甘油酯的酯交换反应催化剂，酶作为一种生物催化剂，具有高的催化效率和经济性，日益受到关注，目前用化学方法生产生物柴油使用的催化剂存在难以分离以及所需能量太大等问题，都可以通过使用酶催化剂加以解决。

逆胶束是表面活性剂在非极性有机溶剂中超过临界胶团浓度(CMC)时自组装形成的纳米尺寸的聚集体，具有良好的热力学稳定性。逆胶束体系中，表面活性剂疏水的非极性尾部指向有机溶剂，亲水的极性头部指向聚集体内部形成一个纳米级大小的极性腔(polar core)。此极性腔可容纳一定量的水，其内部接近细胞内环境，酶等生物物质溶解在其中，由于胶团的屏蔽作用，这些生物物质不与有机溶液直接接触，因而逆胶束体系可以有效保持生物物质的活性，从而提高该体系中酶催化反应的效率。逆胶束酶反应系统具有两大优势特征:其一,逆胶束酶反应系统为非均相微系统,这一结构本身意味着亲水性和疏水性的反应底物均可溶入其中.换言之,逆胶束酶反应系统提供了酶和底物(包括亲水性、亲脂性和两亲性的底物)接触的条件.其二,逆胶束系统具有严格的“超微区域化作用(nanocompartmentalization)”,其亚结构具有可控性.具体而言,在逆胶束酶系统中,由于表面活性剂分子形成反相微胶层,使微水相与有机溶剂分隔开,产生面积相当大的界面,形成特殊的界面隔离效应.而系统中的微胶层与核心水团均具有可调节性,通过控制系统中各参数的特征,可以对其亚结构进行调控,从而优化酶在其中的行为和性质。

表面活性剂对于逆胶束体系的形成及其性能起着关键性作用。表面活性剂的结构，尤其是其疏水部位对于溶入逆胶束中的酶蛋白有着重要影响。常用的化学合成表面活性剂在酶催化反应过程中与酶蛋白表面易产生强烈的静电相互作用，使酶蛋白易变性失活，从而降低酶催化作用的有效性。因此，寻找更好的逆胶束体系是逆胶束用于强化酶催化反应技术的发展方向之一，而开发适用于逆胶束体系的且具有良好环境兼容性的表面活性剂则成为逆胶束应用研究的一个重要内容。

本发明选用的表面活性素是一类在很低浓度时能够显著降低液体表面张力的化合物,它的分子一般都是由非极性的疏水(亲油)基团和极性的亲水基团组成,它是已发现的最强的一类生物表面活性剂,具有广泛的潜在工业应用价值。

发明内容

本发明的目的在于：提供环境友好、污染少、稳定性强、油脂酶解效果好的逆胶束的方法，操作简便、成本低，该逆胶束在生物柴油生产中应用。

本发明的目的是这样实现的：一种利用生物表面活性剂制得生物柴油的方法，分步骤实施；

步骤1在室温下：取3克表面活性素为A；取3克鼠李糖脂为B；取1.5克表面活性素与1.5克鼠李糖脂为C；取1克表面活性素与2克鼠李糖脂为D；取2克表面活性素与1克鼠李糖脂为E；

步骤2将A、B、C、D、E分别溶于15ml助表面活性剂正丁醇溶液中混合均匀，再将A、B、C、D、E的混合液分别注入到15mL非极性有机相正已烷中；

步骤3将步骤2中最终含有A、B、C、D、E的混合液分别处置如下：

1）置于超声波震荡30min，使其表面活性剂完全溶解，相均透明后得到逆胶束溶液；

2）将逆胶束溶液置于45℃的恒温摇床中，将棉籽油与甲醇以1:3的浓度分三次，等摩尔加入逆胶束溶液中，在200rpm的条件下，震荡反应36h后，测得生物柴油在A、B、C、D、E逆胶束溶剂催化下的转化率分别为94.8%、92.1%、94.6%、93.1%、96.3%；

其中助表面活性剂为正丁醇、正丙醇或正己醇，其浓度为3mol/L-8mol/L；

非极性有机溶剂为异辛烷、正己烷或正庚烷。