[发明专利]一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及生物化工领域，具体涉及一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法。

背景技术：

随着石油资源的日益紧缺和化石能源燃烧造成的生态环境日益恶化，生物柴油作为一种环境友好型的可再生能源而得到广泛关注。

目前，欧盟、美国、日本等国主要以菜籽油、大豆油为原料制备生物柴油。由于我国人口多，耕地相对稀缺，如果我国也以大豆油为主要原料来生产生物柴油，将会导致生物柴油“与人争粮”和“与粮争地”的现象。因此，积极寻找新的生物质原料，以缓解目前的粮食和能源危机已成为世界各国高度关注的问题。在众多的可提取生物柴油的原料中，微藻脱颖而出。与陆生油料作物相比，微藻具有生长速度快、环境适应能力，強光合效率高、油脂含量高，不与粮食作物竞争土地等特点。同时，微藻还能用于污水处理以及碳捕获，因此以藻类生物燃料生产生物柴油，更利于保护环境和公共健康，更有长远的发展前景。

以微藻为原料制备生物柴油，已取得了一定进展。分析传统工艺可以发现，生物柴油的制备主要分离两个步骤(油脂获取部分和酯交换反应部分)：首先通过萃取或者压榨的手段提取微藻油脂，然后将分离提取到的微藻油脂再和一些低碳醇(甲醇或乙醇)在催化剂作用下进行酯化或转酯反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。

但传统工艺利用微藻制备生物柴油也存在亟待解决的问题：

首先，微藻油脂提取目前主要采用“溶剂萃取”和“机械压榨”的方法。由于大部分含油微藻细胞壁较厚，常规有机溶剂萃取时，细胞内的油脂难以渗出细胞壁，溶剂萃取油脂耗时长，而且需要耗用大量有机萃取剂，加大了分离的难度，且萃取效率低；另外用有机溶剂萃取后的微藻，需蒸馏出有机溶剂才能得到油脂。“机械压榨”同样存在提取率偏低，能耗高的问题。

其次，传统工艺采用化学法制备生物柴油存在着醇消耗量大，产物难回收，环境污染大等缺点。利用脂肪酶的酶法制备生物柴油具有反应条件温和，特异性强，产品易分离、对环境无污染等优势，但利用生物酶法制备生物柴油的生产工艺中，往往要在有机溶剂反应介质中进行，强极性的有机溶剂会夺取酶表面微环境中的必需水，严重影响酶反应活性，降低酶的使用寿命。

针对上述待解决的技术问题，如若能将油脂萃取与酯交换反应两部分耦合成一个单元，并找到能够有效提高微藻油脂提取率和转化效率的新型生物酶催化反应体系，提高酯化合成量，对微藻生物柴油工业化制备，具有一定意义。

发明内容：

本发明的目的是提供一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法，该方法包括以下步骤：

a、将干燥的微藻除杂、粉碎、研磨后过200～300目筛，取筛下物，加入离子液体，混匀，然后依次加入甲醇、脂肪酶催化剂，在恒温水浴摇床上进行油脂提取及酯化反应；所述离子液体选自双氰胺类离子液体[BMIm][dca]、[MOMMIm][dca]、[MOEMIm][dca]、[EOEMIm][dca]、[BMIm][dca]中的任一种；所述的脂肪酶选自固定化南极假丝酵母脂肪酶(Novozym435)；所述微藻筛下物与离子液体的质量比为1：10～1：50；所述醇与微藻中油脂的摩尔比为6：1～12：1；所述脂肪酶与微藻油脂质量比为1∶10～2.5：10；

b、反应完全后的物料，冷却至室温，经过滤去除微藻残渣后，滤液静止分层；上层溶液进行减压蒸馏得粗生物柴油。

步骤a中优选的反应条件为：所述恒温水浴摇床的旋转速度为160-180r/min，温度为60～65℃，反应的时间为12-48小时。

恒温水浴摇床的旋转速度不能过大，防止把固定化的脂肪给打碎了，不利于脂肪酶的回收。

所述的微藻选自小球藻或栅藻。

步骤b中所述微藻残渣经水洗、过滤、干燥回收脂肪酶催化剂后，用于下次循环使用。

步骤b中所述下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油回收离子液体，所述离子液体可循环使用。

本发明的有益效果如下：

1、本专利申请最大的特点是整个反应是“一步完成”，也就是说，本申请直接以微藻粉为原料，制备生物柴油，微藻油脂的提取和微藻油脂转化是同时进行的，不需要先提取微藻油脂，然后再将微藻油脂转化为生物柴油，本方法将微藻油脂的提取与微藻油脂的酯化或转酯化工艺合二为一，避免了微藻油脂的提取精炼，工艺步骤大大简化。