CN100480362C - 利用油脂原料生产生物柴油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物工程与能源领域，具体地说是一种利用油脂原料生产生物柴油的方法，其步骤如下：a、将低碳酯与油脂按摩尔比为3∶1～12∶1混合均匀，用泵打入可自动控温的反应器；b、加入经扩大培养的活体细胞培养液，加入量为油脂质量10～30%，保持活体细胞的培养温度及催化反应温度为20℃～60℃，5～60小时后反应生成生物柴油和副产物三甲(乙)酸甘油酯；c、用离心法、过滤法分离细胞、生物柴油和副产物三甲(乙)酸甘油酯；d、副产物三甲(乙)酸甘油酯与甲醇反应，生成低碳酯循环使用；e、过滤得到的生物柴油经短程(分子)蒸馏精馏生物柴油粗品得到符合标准的生物柴油。本方法可使生物柴油的工业化生产成本低于化学法生产成本。
Description
技术领域：
本发明涉及生物工程与能源领域，具体地说是一种利用培养生物活体细胞催化含油脂原料和低碳酯进行转酯反应生产生物柴油的方法。
背景技术：
目前生物柴油的生产方法采用最多的是化学法和生物法。生物柴油生产的核心是油脂和一些低碳醇(甲醇或乙醇)在催化剂作用下进行转酯反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。化学法是以酸、碱为催化剂。生物法是以生物酶为催化剂。化学法制备生物柴油采用过量的醇在一定的温度、压力和酸(或碱)催化下与油脂反应，反应结束后需要用水洗涤、中和、蒸馏回收过量的醇和副产物甘油。化学法生产对油脂原料的质量要求苛刻，耗能较大，有废液排放，投资大等缺点。
由于利用生物法生产生物柴油具有反应条件温和、无污染物排放、油脂原料中的游离脂肪酸和少量水并不影响脂肪酶催化反应等优点，符合绿色化学的发展方向，因而日益受到人们的重视。在目前所报道的利用生物法制备生物柴油的生产工艺中，主要是利用一些低碳醇如甲醇、乙醇等作为反应的酰基受体。低碳醇严重影响酶反应活性，降低酶的使用寿命，而且反应副产物甘油极易附着在酶分子表面，影响传质；大量有机溶剂的使用不仅增大了整个生产工艺的成本，也为大规模生产的操作控制带来一定的困难。
发明内容：
本发明的目的旨在提供一种利用油脂原料生产生物柴油的方法，以解决传统生物法生产生物柴油的方法中存在的低碳醇对活体细胞酶活性的失活影响的问题，使生物柴油的工业化生产成本低于化学法生产成本。
实现上述发明目的的技术方案是：利用油脂原料生产生物柴油的方法其步骤如下：
a、将低碳酯与油脂按摩尔比为3：1～12：1混合均匀，用泵打入可自动控温的反应器；
b、加入经扩大培养的活体细胞培养液，加入量为油脂质量10～30％，保持活体细胞的培养温度及催化反应温度为20℃～60℃，5～60小时后反应生成生物柴油和副产物三甲酸甘油酯或三乙酸甘油酯；
c、用离心法、过滤法分离细胞、生物柴油和副产物三甲酸甘油酯或三乙酸甘油酯；
d、副产物三甲酸甘油酯或三乙酸甘油酯与甲醇反应，生成甘油和低碳酯，低碳酯循环使用；
e、过滤得到的生物柴油经短程分子蒸馏精馏得到符合标准的生物柴油。
本发明所述的低碳酯选择乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯其中任一种或两种以上之组合的低碳链酯。
本发明所述的活体细胞选择在培养繁殖中可产生脂肪酶的动植物细胞、微生物细胞、藻类细胞及一切经基因改造的细胞其中任一种或两种以上之组合。
本发明所述的油脂选择动植物油脂、藻类油脂、含油脂的废油、动植物油厂的酸化油及下脚料其中任一种或两种以上之组合。
依照本发明所述的利用油脂原料生产生物柴油的方法，其有益效果是反应条件温和，与环境友好，反应过程简单可控，活体细胞自我繁殖产生脂肪酶并以甘油为碳源消耗甘油提高了转化率；分离后的副产物三甲(或乙)酸甘油酯进一步与甲醇反应又可得到甘油和低碳酯，生成的低碳酯可循环使用；整个工艺的原料是油脂与低碳醇，产品是脂肪酸甲(或乙)酯即生物柴油和甘油。与现有技术相比，本方法解决了传统生物法生产生物柴油的方法中存在的低碳醇对活体细胞酶活性的失活影响的问题，使生物柴油的工业化生产成本低于化学法生产成本。
具体实施方式：
以下结合实施例详述本发明。
实施例1：
将乙酸乙酯和大豆油按摩尔比3：1混合均匀，置于可自动控温的反应器中，加入基于油脂质量30％的细胞培养液，保持温度38℃，反应40小时后油脂转化生物柴油的转化率为91％。
实施例2：
将乙酸甲酯和泔水油按摩尔比12：1混合均匀，置于可自动控温的反应器中，加入基于油脂质量20％的细胞培养液，保持温度40℃，反应22小时后油脂转化生物柴油的转化率为92％。
实施例3：
将甲酸乙酯和废猪油按摩尔比8：1混合均匀，置于可自动控温的反应器中，加入基于油脂质量10％的细胞培养液，保持温度40℃，反应60小时后油脂转化生物柴油的转化率为94％。
实施例4：
副产物三乙酸甘油酯5.0Kg，甲醇0.53Kg，置于可自动控温的反应器中，加入30g氢氧化钠，保持温度60℃反应2.5小时后，99％的甲醇转化成乙酸甲酯，生成的乙酸甲酯经简单蒸馏后可直接循环用于生物柴油的合成。
Claims (4)
1、一种利用油脂原料生产生物柴油的方法，其步骤如下：
a、将低碳酯与油脂按摩尔比为3：1～12：1混合均匀，用泵打入可自动控温的反应器；
b、加入经扩大培养的活体细胞培养液，加入量为油脂质量10～30％，保持活体细胞的培养温度及催化反应温度为20℃～60℃，5～60小时后反应生成生物柴油和副产物三甲酸甘油酯或三乙酸甘油酯；
c、用离心法、过滤法分离细胞、生物柴油和副产物三甲酸甘油酯或三乙酸甘油酯；
d、副产物三甲酸甘油酯或三乙酸甘油酯与甲醇反应，生成甘油和低碳酯，低碳酯循环使用；
e、过滤得到的生物柴油经短程分子蒸馏精馏得到符合标准的生物柴油。
2、根据权利要求1所述的利用油脂原料生产生物柴油的方法，其特征在于所述的活体细胞选择在培养繁殖中可产生脂肪酶的动植物细胞、微生物细胞、藻类细胞及一切经基因改造的细胞其中任一种或两种以上之组合。
3、根据权利要求1所述的利用油脂原料生产生物柴油的方法，其特征在于所述的低碳酯选择乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯其中任一种或两种以上之组合的低碳链酯。
4、根据权利要求1所述的利用油脂原料生产生物柴油的方法，其特征在于所述的油脂选择动植物油脂、藻类油脂、含油脂的废油、动植物油厂的酸化油及下脚料其中任一种或两种以上之组合。
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