乌桕梓油酶法制备生物柴油工艺研究

论文摘要

生物柴油作为一种环保和可再生的替代燃料,已受到越来越广泛的关注。近年来,随着非水相酶学及技术的迅速发展,应用脂肪酶催化制备生物柴油技术正成为生物能源领域新的研究热点。但由于脂肪酶的高价格和油脂原料的缺乏,我国酶法生产生物柴油工艺的产业化进程受到一定程度的制约。乌桕是我国特有木本油料资源,其种子含油量高达45%以上,是我国四大木本油料之一。但乌桕油不宜食用,限制了它的利用。将其制备生物柴油,则可拓展乌桕油的应用领域,扩大生物柴油的原料来源。因此,本文应用具有协同效应的复合脂肪酶催化乌桕梓油制备生物柴油,对其工艺条件进行了优化,主要结果如下。（1）有机溶剂体系的确定。以乌桕梓油为原料,Novozym 435脂肪酶为催化剂,研究了不同有机溶剂体系制备生物柴油工艺中转酯效率,结果表明,叔丁醇体系中得率最高,超过90%,为最佳有机介质。（2）在叔丁醇体系中,研究了Novozym 435催化乌桕梓油制备生物柴油反应条件及工艺。在单因子优化的结果下,以生物柴油转化率为指标,采用响应面法对反应条件进行了优化。所得最优工艺条件为:Novozym 435酶添加量3%（wt/wt）,反应温度40°C,叔丁醇用量38.7%（v/v）,分子筛添加量11.9%（wt/wt）,醇油摩尔比4.77:1。此条件下,生物柴油的得率高达97.69%。且回收的脂肪酶经正己烷、叔丁醇和丙醇冲洗后,循环使用10次后转化率仍然保持在90%左右,保持了很强的操作稳定性。（3）在实验室已有基础上,研究了Novozym 435和Lipozyme TLIM复合催化乌桕梓油制备生物柴油的工艺条件。在单因子优化条件基础上,以生物柴油转化率为指标,采用响应面法系统优化了叔丁醇体系中Novozym 435和Lipozyme TLIM最佳酶配比,提高了转酯效率,降低了酶的使用成本。所得最优工艺条件为:复合酶添加量Novozym 435 1.8%（wt/wt）+Lipozyme TLIM 2.4%（wt/wt）,温度40°C,叔丁醇用量41%（v/v）,分子筛添加量5.5%（wt/wt）,醇油摩尔比5.05:1。此条件下,生物柴油的得率高达98.72%,与Novozym 435单独催化相比,该酶用量明显降低,而Lipozyme TLIM价格仅为Novozym 435的1/17,大幅节约了成本。复合酶工艺下,经有机溶剂正己烷、叔丁醇和丙醇冲洗后重复使用10次,催化效率仍保持在80%以上,维持了较高的操作稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 生物柴油简介
• 1.3 国内外生物柴油发展状况
• 1.4 生物柴油的制备方法
• 1.5 生物柴油的生产原料
• 1.6 本研究课题目的和意义
• 2 单一酶法制备生物柴油工艺研究
• 2.1 原料油理化特性及脂肪酸组成分析
• 2.2 脂肪酶催化合成生物柴油工艺
• 2.3 结果与分析
• 2.4 生物柴油性质分析
• 2.5 讨论
• 2.6 小结
• 3 复合酶法制备生物柴油的工艺研究
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 4 全文总结与展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献