[发明专利]由发酵的固体催化的生产酯和生物润滑剂的方法

说明书

本发明涉及一种生产酯的方法，其包括在生物催化剂存在下使甲基生物柴油或游离脂肪酸与多羟基化醇反应，该生物催化剂是含有通过固态发酵在农业废料上培养微生物而产生的米黑根毛霉脂肪酶的发酵的固体。

发明领域

本发明涉及生物催化领域。更具体地，本发明涉及开发新的生物催化路线，其扩展了通过酶促路线获得可以用作生物润滑剂的酯的可能性。

发明背景

基础油是润滑油的主要成分，并且可以分类为矿物的(通过石油的蒸馏和炼制获得)和合成的(在来自石化工业的材料的化学反应的基础上获得)。虽然仅小部分的石油消耗于润滑剂的生产中，但是高百分比的这些产物没有被正确地丢弃，因此构成对环境的威胁。作为说明，重要的是要牢记一升矿物润滑剂的泄露可污染1×10⁶升水。

通过环境立法如欧洲标准EN 13432所推行的日益严格的要求、在某些国家中对该领域中工业的食品级润滑剂的需求以及关于石化资源有限的可获得性的问题已经有助于开发来源于可替代源的产品，并且构成了石油化学领域的主要优先事项之一。

生物润滑剂是可生物降解润滑剂，其可通过微生物作用而分解，并且通常从通过化学反应改性的植物油获得，并且用于其中泄露的可能性可危及环境的应用中。

通常，可生物降解性表示润滑剂在至多一年的时间内被微生物代谢的倾向。微生物引起分解的形式基本上取决于它们的结构。植物油是典型地99％可生物降解，通常在与添加剂混合后下降到90％-98％。

用作生物润滑剂的酯的主要类型是二酯、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸酯、C36二聚物和多元醇酯。多元醇酯是在多元醇和单羧酸或二羧酸之间的反应中产生的。这类产物提供非同寻常的稳定性，这归因于在β位上不存在仲氢和存在中心季碳原子。

在通过化学催化剂催化来生产可用作生物润滑剂的酯中所采用的反应是现有技术已知的。

文献BR1020130335827描述了基于由二月桂酸二丁基锡(DBTDL)催化的来自蓖麻油的生物柴油与三羟甲基丙烷酯的交换反应，来生产生物润滑剂。应当注意的是反应条件当使用DBTDL时是苛刻的，要求在168℃-172℃之间的温度和真空。

酶促催化剂或生物催化剂与化学催化剂相比提供了各种优点。这些优点包括例如酶对于它们的基底的高选择性、高产率、更温和的反应条件如温度和压力、没有设备的降解以及生物催化剂的可生物降解性。

然而，可商购的酶制剂的高成本已经成为它们在合成低附加值且高销售量的产品中的工业应用的经济可行性的一个障碍。

使用呈通过固态发酵所产生的发酵的固体形式的酶代表了降低生产成本的一个替代方案，因为消除了酶的萃取和纯化步骤。

专利文献PI0704791-6涉及一种合成用作生物柴油的酯的方法，其采用通过细菌洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacian)通过固态发酵产生的发酵的固体形式的脂肪酶而催化的反应。

在所述现有技术文献的方法中，脂肪酸(在酯化反应的情况下)或甘油三酯源(在酯交换反应的情况下)与单羟基化醇(其优选是乙醇)反应。该文献除了使用细菌来源的酶之外，没有设想采用多羟基化醇的酯交换和加氢酯化反应。

迄今为止，可以推断出现有技术中尚未描述这样的获得生物润滑剂酯的方法，其使用由通过在农业废料上培养微生物而获得的发酵的固体来催化的采用多羟基化醇的酯交换和加氢酯化反应。

本发明包括使用低成本脂肪酶，这有助于生物质的利用以及通过酶促路线来生产生物润滑剂的经济可行性。

发明概述

本发明的目的是提供一种生产酯的方法，其解决了上述现有技术的主要问题。