生物酶法制备生物柴油
摘要：石油资源日益匮乏，生物柴油已经成为国际新能源研究的热点。生产方
法以及生产原料成为生物柴油发展的两大瓶颈。生物柴油主要是以动植物油为原料，通过酯交换反应而制备的长链脂肪酸酯类物质。目前生物柴油的生产工艺主要有化学法和生物酶法。化学法是当前的主流工艺，但存在能耗高、工艺复杂、醇消耗量大、环境污染等缺点。生物酶法具有对原料中脂肪酸和水含量要求低、工艺简单、反应条件温和、选择性高、醇用量小、副产物少、生成的甘油容易回收且无需进行废液处理等优点,因而被认为是取代化学法生产生物柴油的绿色工艺。生物酶法包括游离脂肪酶催化法、离子液体脂肪酶催化法、固定化脂肪酶催化法和细胞内脂肪酶催化法等。全细胞酶法弥补了脂肪酶的生产成本高、使用寿命短、易失活等不足，节省了设备和运行维护费用，成为了未来生物柴油制备的发展方向。收集餐饮废油和工业废油脂，发展高油作物和工程微藻，以此为原料生产生物柴油能够显著降低原料成本。改进传统生物柴油生产工艺，加快脂肪酶酯化工艺的研发，开发原料适应性广、酯化效率高、连续化、自动化程度高的环保经济新工艺，是目前生物柴油产业发展的核心。
关键词：生物柴油；生物酶法；全细胞酶法
1、生物柴油及其利用现状
生物柴油(Biodiesel)是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃油。生物的柴油的制备过程是通过酯交换反应进行的，酯交换法是指通过酯基转移作用将高粘度的植物油或动物油脂转化成低粘度的脂肪酸酯，该过程需要一定的催化剂才能进行。生物柴油作为可再生清洁能源，具有优良的环保特性，无芳烃，含硫低，含氧高，可达11%，十六烷值高，燃烧性能好，润滑性好，闪点高，运输和使用安全等优点。因此，利用生物柴油作为新能源替代传统柴油，在环保和能源领域都有着非常深远的意义。
随着石油资源的日益匮乏，原油价格的不断攀升，生物柴油的优势尤为凸显，被国际可再生能源界誉为最具发展前景的替代油品，生物柴油的研究也已经成为国际新能源研究的热点。图1所示为2003年至2008年全球生物柴油生产能力及实际产量。
图 1 2003年至2008年全球生物柴油生产能力及实际产量
欧盟无疑是全球生物柴油生产的领跑者，2007年欧盟的生物柴油产量为570 万吨，年增长率为16%；2008 年为780 万吨，年增长率为35%；2009年则超过了900 万吨，年增长率为16.6%。2009年欧盟生物柴油产量居前4位的国家分别是德国、法国、西班牙和意大利。美国是世界上最大的石油消耗国，也是世界上最早研究生物柴油的国家之一，其生物柴油产量在2005年翻了2翻,2006
年又翻了2翻,2007年翻了1翻，达到140万吨/年。美国能源署正在大力推广使用生物柴油，要求到2010年，美国的生物柴油产量将达到1200万吨。中国是仅次于美国的全球第二大石油消费国，对海外石油的依赖程度越来越大。面对经济高速发展、环境保护和能源消耗的巨大压力，我国“十五”计划发展纲要把发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。我国生物柴油行业到2007年底年产能超过300万吨，据不完全统计，现有产能1万吨及以上的生物柴油企业有26家。预计到2020年，我国柴油消费量将约2006年的1.8倍，按生物柴油的替代比例2%计算，生物柴油的年需求量将达到420万吨，可见，我国生物柴油市场前景非常广阔，大力发展生物柴油对我国经济的可持续发展具有重要意义。
2、生物柴油原料
生物柴油的生产中，原料成本占总成本的70%左右，是决定生物柴油价格的主要因素，已成为生物柴油生产企业的利润制约点。生产生物柴油需要油脂和低级醇两种原料，油脂主要来源于动物和植物。动物脂肪如猪油、牛油、鸡油及鱼油已用于生物柴油制备的研究，但生物柴油生产所用的油脂主要来自植物，许多食用及非食用植物油如大豆油、菜籽油、葵花籽油、棕榈油、橄榄油、棉籽油、亚麻籽油、蓖麻油、麻风树油和桐油已用于生物柴油生产。为了减少对食用植物油的依赖，废弃烹调油、微生物油和微藻油也已用于制造生物柴油。由于国情不同，各国生产生物柴油使用的油脂原料也有差别，美国主要用转基因大豆油生产生物柴油，欧盟和加拿大生物柴油生产的主要原料是菜籽油，巴西主要用葵花籽油和棕榈油制造生物柴油，东南亚国家马来西亚和印度尼西亚生产生物柴油则主要用棕榈油为原料，中国用废弃烹调油或非食用植物油如麻风树油作为生物柴油的原料则更现实。用于生物柴油生产的低级醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、2-丁醇和异丁醇，醇的分子量越大，密度越大，沸点也越高，通常脂肪酶催化转酯反应的速率随醇的碳链长度而增加。上述低级醇中甲醇和乙醇的产量最大，价格也最便宜，所以工业上生物柴油生产主要用甲醇和乙醇作为酯酰基的受体。但相较于其它脂醇，甲醇和乙醇对脂肪酶的毒性更强。由于价格便宜，大多数国家用甲醇生产生物柴油，但巴西乙醇的价格低于甲醇，所以巴西生产生物柴油时用乙醇为原料。由于甲醇生产以天然气为主要原料，而乙醇则通过微生物发酵生产，所以巴西以乙醇为原料生产的生物柴油是真正意义上的“绿色可再生”燃料。
3、生物柴油生产技术
生物柴油发展至今，国内外很多学者对其合成方法做了大量的研究和探索，使其生产技术基本成熟。目前工业生产生物柴油主要应用酯交换法，在工业中规模化应用的酯交换方法是液体碱催化法(NaOH、KOH等)和液体酸催化法（盐酸、硫酸、磷酸等），但是这两种方法都存在较大缺陷：对反应原料要求高、副产物多、产物后处理工艺复杂、设备腐蚀严重以及污水排放量大等缺点。因此，许多研究者在不断探索中得出了一些更环保、更经济、更有效的生物柴油生产技术，
主要包括超临界法、化学固体催化法、生物酶催化法、离子液体催化法、膜反应法、超声波辅助法、微波辅助法等。本文就生物酶催化法进行了概述。表1对几种生物柴油的制备方法的优缺点进行了总结。
表1 几种生物柴油的制备方法总结
制备方法优点缺点
碱催化法催化效率高，腐蚀作用比酸小，反
应速度比酸快，成本较低对反应物纯度以及水浓度非常敏感，甲醇用量大
酸催化法适用于游离脂肪酸和水含量高的油
脂，酯产率高反应速度慢，腐蚀性强，产物不易分离
固体酸或碱催化法反应活性高，选择性好，易分离，
可循环使用，腐蚀性小，转化率高
制备繁琐，成本高，使用周期短
超临界法污染小，反应速率快，反应时间短，
后处理简单，无需原料预处理反应
条件苛刻，设备成本高膜反应法反应物的转化率高，产物收率高原料混合不充分
超声波辅助法加速反应，提高了催化活力和生物
柴油产率
生产能力偏小
微波辅助法操作简单，产率高，产品易纯化反应器制造水平低，反应机理研究
滞后
离子液体法腐蚀小，后处理容易，可重复使用，
过程清洁
甲醇用量大，生产成本高
生物酶法工艺简单,反应条件温和,选择性高,
醇用量小,副产物少脂肪酶价格昂贵,使用寿命短，反应时间长
4、生物酶法合成生物柴油
生物酶法是一类重要的生物柴油生产新方法，近年来越来越受到人们的重视，国内外研究人员在这方面做了大量的工作。本文主要阐述了细胞内脂肪酶和细胞外脂肪酶技术在生产生物柴油上的进展，并对其中存在的一些问题提供了相应的解决措施，对生物酶法生产生物柴油技术发展提出了建议。生物酶法合成生物柴油技术是指用脂肪酶催化油脂原料与低碳醇间的进行的酯交换反应,制备相应的脂肪酸单酯。此法具有对原料中脂肪酸和水含量要求低、工艺简单、反应条件温和、选择性高、醇用量小、副产物少、生成的甘油容易回收且无需进行废液处理等优点，且此过程还能进一步合成其他一些高价值的产品,包括可生物降解的润滑剂以及用于燃料和润滑剂的添加剂。生物酶法合成生物柴油的工艺流程如图2
图2 生物酶法合成生物柴油的工艺流程
4.1 脂肪酶简介
脂肪酶（酰基甘油水解酶，E.C. 3.1.1.3）是一种广泛分布于动物、植物和微生物中的酶，能够进行可逆的甘油酯键水解，也能够进行甘油酯合成。在一定的条件下，脂肪酶也能够催化许多酯化反应。微生物来源的脂肪酶种类较多、生产方便和酶活较高,在生物柴油生产中应用较多。微生物脂肪酶主要分为细菌类脂肪酶和真菌类脂肪酶。细菌类脂肪酶主要有单假胞菌脂肪酶;霉菌类脂肪酶主要有根霉脂肪酶、毛霉菌脂肪酶、镰刀霉脂肪酶、青霉菌脂肪酶、假丝酵母脂肪酶、隐球酵母脂肪酶等。不同的脂肪酶在催化生产生物柴油的反应过程中表现出的反应活性和催化特性不同。无论在小规模的还是工业规模的酯合成中，作为催化剂，脂肪酶已经得到成功应用。
4.2 细胞外脂肪酶催化合成生物柴油
细胞外脂肪酶催化法主要包括游离脂肪酶催化法和固定化脂肪酶催化法。
4.2.1 游离脂肪酶催化法
游离脂肪酶催化法是脂肪酶游离在溶剂介质中，催化合成生物柴油的方法，溶剂主要分为传统溶剂（水、有机溶剂）和新型离子液体。
4.2.1.1 传统溶剂脂肪酶催化法
脂肪酶催化酯交换反应生产生物柴油，最初是脂肪酶游离在水或有机溶剂介质中进行的。Kamini等利用脂肪酶在以水为介质的反应液中催化米糠油醇解，反应结束后反应液中甲酯的质量分数达到了80.2%。https://www.doczj.com/doc/f118297771.html,ra，E.YPark研究了有机溶剂系统中，脂肪酶催化吸附在活性白土中的植物油来制备生物柴油，用从Candida cylindracea中提取的酶，在正己烷溶剂中，催化植物油制备生物柴油，开始反应的4 h中，得到了超过78%的短链脂肪酸甲酯。
游离脂肪酶虽然对酯交换反应具有催化活性高和选择性好等优点，但其价格昂贵，限制了其在工业化生产中的应用。游离脂肪酶分离困难，难以循环使用，重复利用性不好。游离脂肪酶在有机溶剂中不易分散，导致其催化效率较低。
解决这些问题的方法：对脂肪酶进行修饰、印记和交联处理，能够提高酶的活性和对应体选择性；对酶进行固定化处理，能够提高酶的稳定性, 便于回收利用, 将酶固定在恰当载体上,还可提高酶催化效率；以全细胞生物催化剂的形式来利用脂肪酶，可以实现酶的长期使用，有望降低工艺成本。
4.2.1.2 新型离子液体溶剂脂肪酶催化法
离子液体是在室温或室温附近下完全由离子组成的液体物质，具有无臭、无味、不易燃烧、易分离、易回收、可循环使用、良好的热稳定性和化学稳定性等优点。在催化反应中用离子液体取代传统有机溶剂，可提高反应速率，简化产物分离，同时也避免了传统有机溶剂使用造成严重的环境污染以及设备腐蚀等问题，是真正意义上可设计的环境友好型绿色溶剂和液体催化剂，近年来，广受人们的关注。JAINN等研究发现，离子液体在生物催化反应中能为酶提供稳定适宜的环境，酶在离子液体中能够维持自身的催化活性，并且酶催化反应在这种非水性环境下能够较好的进行。西北大学的王贵军研究了脂肪酶在[BMIM]PF6离子液体中催化桐油制备生物柴油，得出了优化的实验条件：醇油比为3:1，加酶量为油重的15%，
反应温度为45 ℃，反应时间为24 h，实际酯转化率为76.3%。并且对比了有机溶剂体系发现，以[BMIM]PF6为溶剂的反应体系中，脂肪酶经过6次重复使用，酯转化率仍维持在50%以上，而在正己烷有机溶剂的体系中，脂肪酶催化的酯转化率已降到40%以下。表明了脂肪酶在[BMIM]PF6离子液体中具有更好的稳定性。离子液体作为一种新型的环境友好溶剂，在生物催化反应中能更好的保持脂肪酶的稳定性和催化活性，弥补了传统溶剂的不足，在生物柴油的制备中具有良好的应用前景。
4.2.2 固定化脂肪酶催化法
固定化脂肪酶在保持其高效、专一及温和催化反应特性同时，还具有稳定性高、容易回收、可多次重复使用、操作连续及可控、工艺简便等一系列优点，降低了酶法合成生物柴油的成本，可有效促进酶法合成生物柴油在工业规模生产中的应用。表2对几种常用的固定化酶的制备方法进行了总结。
表2 几种常用的固定化酶的方法
方法概念优点缺点
吸附法物理吸附法：酶被载体吸附而固
定的方法酶活力部位及其空间
构象不易被破坏
酶附着在载体上,易于脱落
离子吸附法：将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体以静电作用力相结合的固定化方法处理条件温和,酶活
力部位的氨基酸残基
不易被破坏
载体和酶的结合力比较弱,
容易受缓冲液种类或pH 的
影响,在离子强度高的条件
下进行反应时,酶往往会从
载体上脱落
交联法用双功能试剂或多功能试剂进行
酶分子之间的交联,使酶分子和
双功能试剂或多功能试剂之间形
成共价键,得到三向德交联网状
结构,除了酶分子之间发生交联
外,还存在一定的分子内交联酶之间连接牢固, 具
有良好的稳定性及重
复使用性
难以控制反应条件, 反应
剧烈时引起酶蛋白的高级
结构发生变化,并导致活性
中心受到破坏，交联剂价格
昂贵
共价结合法酶蛋白分子上功能团和固相支持
物表面上的反应基团之间形成化
学共价键连接,以固定酶的方法
酶与载体间连接牢
固, 不易发生酶脱
落, 有良好的稳性及
重复使用性
反应条件比较苛刻，常常会
引起酶蛋白高级结构发生
改变，导致酶的活性中心受
损
包埋法将聚合物的单体与酶溶液混合，
再借助于聚合助进剂的作用进行
聚合，酶被包埋在聚合物中以达
到固定化一般不需要与酶蛋白
的氨基酸残基进行结
合反应，很少改变酶
的空间构象，酶活回
收率较高，可以应用
于许多酶的固定化
不适用于高分子量底物的
传质，不适用于柱反应系
统,且常有扩散限制等问题
国内外科研工作者通过选择不同固定化脂肪酶制备生物柴油，进行了大量的研究。
Mamoru Iso等研究发现，在相同的条件下，采用固定化Pseudomonas fluorescens脂肪酶催化甘油三酯与乙醇反应制备生物柴油，10 h后反应基本完成，而采用游离脂肪酶作催化剂，反应25 h后，反应物产率只有90％。
周丽亚等利用固定化脂肪酶Novozym435催化废餐饮油与乙酸甲酯反应制备生
生物柴油的制备方法主要有 4 种: 直接混合法( 或稀释法) 、微乳化法、高温热裂解法和酯交换法。前两种方法属于物理方法, 虽简单易行, 能降低动植物油的黏度, 但十六烷值不高, 燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。高温裂解法过程简单,没有污染物产生, 缺点是在高温下进行, 需催化剂,裂解设备昂贵, 反应程度难控制, 且高温裂解法主要产品是生物汽油, 生物柴油产量不高。酯交换法又分为碱催化酯交换法、酸催化酯交换法、生物酶催化酯交换法和超临界酯交换法。酯交换法是目前研究最多并已工业化生产的方法但生物酶催化酯交换法目前存在着甲酯转化率不高, 仅有40%～60%, 短链醇( 甲醇、乙醇) 对脂肪酶毒性较大,酶寿命缩短; 生成的甘油对酯交换反应产生副作用,短期内要实现生物酶法生产生物柴油, 还是比较困难。超临界酯交换法由于设备成本较高, 反应压力、温度也高, 一程度上影响了该技术的工业化, 目前主要处于试验室研究阶段。 1 生物柴油生产工艺 目前, 国内采用的原料主要有地沟油、酸化油、混合脂肪酸、废弃的植物和动物油等, 根据不同的原料应采用不同的工艺组合来 生产生物柴油。因目前国内企业的日处理量不是很大( 大多为5～50t /d 不等) , 酯交换( 酯化) 工序一般采用反应釜间歇式的; 分离、水洗工序有采用罐组间歇式的, 也有采离心机进行连续分离、水洗的。 1 地沟油制取生物柴油 地沟油水分大、杂质含量多, 酸值较高, 酸值一般在20(KOH)
/(mg/g) 油左右。由地沟油制得的生物柴油颜色较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。 碱法催化制备生物柴油工艺流程 氢氧化钠→甲醇粗甘油→脱溶→精制→甘油 ↓↑ 地沟油→过滤→干燥→酯交换→分离→脱溶→水洗→干燥→生物柴油 2酸化油制取生物柴油 酸化油的机械杂质含量较大( 如细白土颗粒) , 酸值一般在80～160(KOH) /(mg/g) 油间, 国内有一步酸催化法和先酸催化后碱催化两步法来制备生物柴油。因酸化油中含有一定量的悬浮细白土颗粒及胶杂, 在反应过程易被硫酸炭化, 在反应釜底部会有一定量的黑色废渣。在酯化反应过程国内有采用均相反应的, 也有采用非均相反应的, 各有利弊。均相反应( 反应体系温度60～65℃) 甲醇在体系内分布均匀, 接触面积大, 利于参与反应, 但生成的水没有带走, 阻碍反应进程; 非均相反应( 反应体系温度105～115℃) 甲醇以热蒸汽形式鼓入, 可以带走一部分生成的水, 有利于反应进程, 以及免去反应釜的搅拌装置, 但甲醇气体在油相的停留时间短、接触面积小, 不利于参与反应,需要更多的热能和甲醇循环量。由酸化油制得的生物柴油颜色也较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。一步酸催化制备生物柴油工艺流程:
同时使0号柴油的闪点提高，凝点和冷滤点降低，使储运过程更加安全，低温性能得到改善，有利于在更宽的温度范围内使用，可以满足使用要求。
地沟油酸催化法制备生物柴油是利用地沟油与甲醇或乙醇等低碳醇在酸性催化剂条件下进行酯交换反应，生成相应脂肪酸甲酯或乙酯。姚亚光等以酸作为催化剂，首先对地沟油进行除杂、脱胶、脱色、脱水的预处理，在酸催化条件下利用地沟油制备生物柴油，通过对地沟油与甲醇、乙醇酯化反应进行正交实验，实验确定了酸催化地沟油制备生物柴油的最佳反应条件为：甲醇温度为70 ℃，油醇摩尔比为1∶40，催化剂浓度为7%，反应时间为6小时，级差顺序依次是：油醇摩尔比、反应时间、催化剂浓度、温度；乙醇温度为80 ℃，油醇摩尔比为1∶30，催化剂浓度为5%，反应时间为6小时，级差顺序依次是：油醇摩尔比、温度、催化剂浓度、反应时间。通过该方法制备出性质优良的生物柴油。主要优点有：良好的可燃性（十六烷值）、蒸发性（馏程及馏出温度）、安全性（闪点），黏度和冷凝点温度，对发动机的腐蚀性（酸度和酸值），热值。该实验制备的生物柴油在很多方面具有普通柴油无法比拟的优越特性。 付严等以地沟油为原料，研究了地沟油和甲醇在三段式反应器中固定化脂肪酶上合成生物柴油。对地沟油的酸值、皂化值以及水含量进行了检测。考察了进料流速、溶剂、水含量对反应的影响。在40 ℃，正己烷作溶剂，添加水含量为地沟油质量的20%，每一段反应器中添加的甲醇与地沟油的摩尔比为1∶1时，生物柴油产率为94%。 陈英明等将地沟油通过过滤、脱胶、脱色、脱水等预处理后，与甲醇、正己烷、水等按一定比例通过搅拌器混合均匀，用蠕动泵输送到填充片状固定化酶的反应器顶部，滴入反应器内，恒温循环水浴。将三支反应器串联起来形成一个三级反应系统，每一级反应器进料的油醇摩尔比均为1∶1，每级反应的产物及时去除副产物甘油。将反应产物通过水洗、蒸馏等除去甲醇、水和正己烷，得到粗制生物柴油。以该方法制备的生物柴油，采用GC-2010型气相色谱仪和QP2010型色质联用仪对该生物柴油作定性分析，运用GC-MS方法确定生物柴油中脂肪酸甲酯、游离脂肪酸和甘油酯类的位置，由此确定GC色谱图中各种成分及其含量，并通过面积法和内标法测定生物柴油的转化率和产率，最终得到地沟油酶法制得的生物柴油转化率达到93.53%、产率为77.45%。 李为民等以地沟油为原料制备生物柴油，先通过预酯化把地沟油酸值降低到2±1 mg KOH/g，再进行酯交换制备生物柴油，通过正交试验得到地沟油预酯化反应的最佳条件是：浓硫酸用量为2%、甲醇用量为16%、反应 温度75 ℃、反应时间4 小时；地沟油酯交换反应的最优工艺条件是：甲醇20%、KOH用量1%、反应温度65 ℃、反应时间2 小时，且制备所得的生物柴油达到国家生物柴油标准要求。 张爱华等利用多元醇的预酯化技术对地沟油进行处理，以碱性离子液体1－甲基－3－丁基咪唑氢氧化物为催化剂制备生物柴油。考察了离子液体的用量、醇与油物质的量比、反应温度和反应时间对酯交换反应的影响。结果显示，以地沟油制备生物柴油的工艺条件为：醇与油物质的量比为8∶1、反应温度70 ℃、反应时间110 分钟、催化剂用量为原料油质量的3.0％。在此条件下，脂肪酸甲酯转化率为95.7％。实验考察了甘油加入量、反应温度、反应时间对预酯化反应的影响，同时考察了催化剂用量、醇油摩尔比、反应温度、反应时间对酯交换反应的影响。通过正交试验确定了地沟油预酯化—酯交换反应制备生物柴油的最佳反应条件。陈安等根据地沟油酸值高的特点，采用固酸、固碱两步非均相催化法开发生物柴油。此法避免了均相酸法耐酸设备价格高、反应时间长、酯化率低、有废水等缺点；克服了均相碱催化酯交换反应对高酸值地沟油易皂化、得率低、产生大量废水等弊病；同时，也弥补了两步均相法产生大量废水、影响环境的不足。通过试验确定了该方法的最佳实验条件为：反应时间2.5 小时，醇油摩尔比10∶1，固碱催化剂为油重的2.0％，助溶剂四氢呋喃为3％，反应温度71 ℃。此时酯化率在96％以上。 超临界酯交换反应即无催化的酯交换反应。当甲醇 地沟油超临界法生产生物柴油
阿托伐他汀酶法生产工艺 本生物法制备阿托伐他汀原料药，为目前国内最新工艺，仅有两家运用，一家为生产，另一家处于中试阶段。可直接购买A6或A5开始，国内A6或A5已经规模生产，因此成本较自己再合成成本更低。三种酶在国内苏州汉酶有限公司有商品出售，酶代号为供应商代号，若进行战略合作，则全程技术服务可与之深谈。 ATS-6生产工序 一．配比 ATS-5 146.6kG 苯乙烯212.5L （在冷库存放）温度高会聚合 THF 173+104kg 二异丙胺381kg 乙酸叔丁酯406kg 甲基叔丁基醚170+920+1900kg 金属锂26kg 15%盐酸1900+（150-360）L 碳酸氢钠0.5kg 水450+260 ATS-7酶法工艺 一．配比
1.碳酸钠 50kg 2.纯化水 400+400+20L 3.三乙醇胺 8kg 4.15%盐酸适量 5.硅藻土 40kg 6.活性炭 60kg 7.乙酸乙酯 800+400+400+400L 8.饱和盐水 200+200 9.ATS-6 250-300kg(相对146kgATS-5) 10.酶YK 260*1/催化率*0.8 11.酶YM 260*1/催化率*0.9 12.酶YN 260*1/催化率*0.9 ATS-8制备工艺 一．配比 1.ATS-7 一整批（240-280） 2.甲苯 330+460+900L 3.丙烷 260kg 4.甲基磺酸 1.35-2.7L 5.碳酸氢钠 3.3kg 6.水 320+400+400 7.己烷 750L
ATS-8一精 一．配比 1.ATS-8粗品 4批约620-880kg 2.己烷 1400-1500L 3.乙醇 -1 160kg（套用母液加40-80kg） 4.活性炭 9kg 5.己烷乙醇混合液 20L（3:1） ATS-8二精 一．配比 1.AT S-8一精物一整批约600kg 2.己烷-1 1000-1100L 3.乙醇-1 60-120kg 4.乙醇-2 20kg 5.己烷-2 20L 套用母液总收率可以达到100%，按以上投料量月正常生产可以产出9t成品；二异丙胺，乙酸叔丁酯，甲基叔丁基醚可以上塔回收，乙酸乙酯，甲苯，己烷可以套用。 卢红生 2014年3月2日
学院：化学与环境保护学院专业：化学工程与工艺 姓名：朱慧芳 学号：201031204011
新型藻类制生物柴油生产工艺 摘要：我国石油资源紧缺,研究开发生物柴油是当务之急。结合我国情况介绍了几种可用于生产生物柴油的原料,并针对不同的原料,提出了几种可供使用的生产工艺。用泔水油、地沟油和油厂下脚料等原料生产生物柴油工艺成熟、经济合算, 值得推广。为适应我国生物柴油的研究与生产,建议加快制定我国生物柴油的相关标准。 关键词：生物柴油；酯化；醇解；酯交换；脂肪酸；脂肪酸甲酯 一生物柴油概述 生物柴油 (Biodiesel)，又称脂肪酸甲酯 (Fatty Acid Ester)是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类 (甲醇、乙醇) 经交酯化反应 (Transesterification reaction) 获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr. Rudolf Diesel (1858-1913) 于1895年提出，是指利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使
用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外生物柴油是一种可再生能源，也是一种降解性较高的能源。 二生产生物柴油背景技术市场分析 1生物柴油原料 由于各国的资源差异，生物柴油的原料差异较大，欧盟主要是菜籽油为主，美国主要是以大豆油为主。我国主要生物柴油主要以废弃油脂以及木本原料为主，并在价格合适的情况下考虑进口棕榈油。 2 生物柴油的优缺点 （1）生物柴油优势 与常规柴油相比，生物柴油下述具有无法比拟的性能。 1) 具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%（有催化剂时为70%）；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患碍率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%（有催化剂时为95%）；生物柴油的生物降解性高。 2) 具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。 3) 具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。 4) 具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因
化学法生产生物柴油与生物法生产生物柴油有何优缺点 随着石油日益枯竭和人们对环境的重视, 迫切需要寻找一种对环保的新的可再生能源以解决能源及环境问题, 在此背景下产生了生物柴油。生物柴油是指以动植物油脂等可再生的生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃油, 它是由一系列长链脂肪酸甲酯组成。到目前为止, 已有多种生产生物柴油的方法, 包括高温裂解法、酯交换法等化学法和用固定化酶法，全细胞催化剂法等生物技术法 1化学法生产生物柴油 化学法包括热烈解法、酯交换法等。 1.1 热裂解法 植物油热烈解是对植物油进行热裂解反应Schwab 和Pioch 分别在这一方面进行了探索,所得生物柴油的性能与普通柴油相接近。 1.2 酯交换法 酯交换法是目前生产生物柴油的主要方法。目前, 生物柴油主要是用化学法生产, 即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温( 230~ 250 ℃ ) 下进行转酯化反应, 生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯, 再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用, 生产设备与一般制油设备相同, 生产过程中可产生10 % 左右的副产品甘油。目前生物柴油的主要问题是成本高, 据统计生物柴油制备成本的75 %是原料成本。因此, 用廉价原料及提高转化率从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。美国已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工业废油和废煎炸油。欧州是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。但化学法合成生物柴油有以下缺点: 工艺复杂、醇必须过量, 后续工艺必须有相应的醇回收装置, 能耗高, 色泽深, 由于脂肪中不饱和脂肪酸在 高温下容易变质, 酯化产物难于回收, 成本高,生成过程有废碱液排放。 2生物法生产生物柴油 2.1 固定化脂肪酶 脂肪酶在水溶液中不稳定, 易失活, 因此常用固定化脂肪酶。将酶固定在合适的载体上, 催化结束后便能很容易地从反应混合物中分离出来, 简化了下游工艺。另外, 载体的支撑使酶稳定性及最佳温度提高, 增大了转化率, 缩短了反应时间。酶的高稳定性还能降低失活率, 使酶能被重复利用。。Du 等报道了载体的另一有利影响, 载体材料能影响酰基对酶的有效性, 如1, 3-氯代脂肪酶理论上转化率只能达到66% , 但在基质上却转化了90% 以上。固定化技 术可分为吸附、截留、封装和交叉链接。最常用的是基于范德华力或其他弱作用力的表面吸附技术, 此法简单, 成本低, 不含有毒化学物质,酶活性易保持且在酯交换后还能恢复。用于吸附脂肪酶的载体材料中丙烯酸树脂是最常用的,另外还有大孔树脂、硅胶、硅藻土等, 甚至还有纺织薄膜。用吸附法时所有植物油的转化率普遍高于90%。 酶的交叉链接是固定化的合适方法。通过多功能化学物质的反应可实现分子间的交叉链接, 如戊二醛、环己烷二异氰酸盐与酶分子，总量较小，但稳定性提高。Kumari 等报道了P-洋葱假单胞菌的交叉链接在紫藤木印迪卡油与乙醇酯交换上的应用, 收率为92%。交叉链接脂肪酶形成粒度只有10 um 的无基质聚合物,在非均匀反应系统中使用会加大产物分离的难度。将不同的固定化方法结合起来, 能够克服只使用一种方法带来的问题。Yadav 等将C-南极脂肪酶吸收进六角中孔二氧化硅中, 用海藻酸钙密封, 对氯苯甲醇和乙烯基乙酸盐进 行酯交换反应[。这种固定化杂化酶系统的转化率为68%, 活性消耗仅为4%, 且有极好的可重复利用性。该系统结合了蛋白质载体吸收及密封技术的优点, 因为它提供了稳定的类似笼子的保持架, 有助于酶限制和酶溶滤作用。 2.2 全细胞催化剂 酶催化的酯交换反应, 尤其当使用固定化脂肪酶时耗能少, 利于甘油的分离和生物催
酶法合成阿莫西林介绍 β-内酰胺抗生素经过多年的发展，己成为抗生素中的最主要类型之一。由于具有良好的抗菌效力，较低的毒副作用，在临床上广泛应用，其发展非常迅速。现全世界耗用量已过万吨，预计今后还会增长。其中，青霉素和头孢菌素为最重要的两大类β-内酰胺抗生素。酶法合成技术始于20世纪60年代末70年代初，经过30多年的发展，现在酶缩合反应技术、产品分离以及固定化酶技术等方面取得很大的发展，配套技术日益完善，具备了大规模工业化生产的条件。全球著名的β-内酰胺抗生素生产厂家如荷兰DSM公司已有酶法合成的商品头孢氨苄、阿莫西林等产品面世。由于酶法应用于β-内酰胺抗生素合成，不仅可减少反应步骤，而且还可减少废弃物的产生，有利于保护环境，降低生产成本，产品质量优异，所含杂质极少。因此，21世纪β-内酰胺抗生素的酶法合成将是发展的必然趋势。我国酶法合成研究起步并不晚，但至今仍未形成大规模工业化生产，与国外先进厂家差距较大。随着我国经济快速发展，人们对自身居住环境的要求，政府对环保的重视，政府和越来越多的企业加大“绿色化学制药”的研究开发，特别是加快工业化生产的推进进程。 酶法产品主要有三大特点： 一是产品含量稳定、变化小，可降低制剂在有效期内的检测风险，并且杂质低，降解速度慢，对制剂的安全性，尤其是特殊制剂的稳定性尤为重要。 二是酶法产品生产批量能够达到化学法产品的2～3倍，这既能够大幅度节省制剂生产商的检验成本，粗略估算原料检测成本能够节约人民币9元/kg；同时，也便于物流、仓储和生产管理。 三是酶法产品是通过生物酶一步到位生产而得，以纯净水为介质，不使用传统化学工艺中的特殊化工原料，有机溶剂的使用量大幅度减少90%，废水排放减少80%，品质更纯净。 1 青霉素酰化酶的发展 青霉素酰化酶是从微生物或其代谢产物中发现的一类具有特定活性的蛋白质。能够产生青霉素酰化酶的微生物广泛分布于细菌、放线菌、真菌和酵母中,如:醋酸杆菌、假单胞菌、粪产碱菌、黄单胞菌、产气单胞菌、大肠杆菌、芽孢杆菌、枝状杆菌、克氏梭菌( Kluyvera) 等,其中常用的有巴氏醋酸杆菌、粪产碱
由菜籽油制备生物柴油的实验方案 化强0601 石磊丁佐纯 目录 一．文献综述 1．生物柴油简介 2．目前制备生物柴油的方法 3．本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据 二．实验目的 三．实验原理 1．生物柴油的制备原理 2．碘值的测定原理 3．酸价的测定原理 四．实验用品 1．实验仪器 2．实验药品 五．实验步骤 1．生物柴油的制备 2．粗产物的处理 3．碘值的测定 4．酸价的测定 六．实验结束 七．本实验所参考的文献一览 ★★注：若实验中能够提供超声装置用来替代搅拌装置，一则可以大大缩短反应时间（从原来的1.5—2小时缩短为10分钟左右），又节约了能源同时提高了转化率。
一、文献综述 1、生物柴油简介 1.1目前燃料情况 能源和环境问题是全球性问题，日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。 我国在醇类代用燃料方面已经开展了大量的研究工作，但用粮食生产醇类代用燃料转化能耗高，配制汽油代用燃料不能直接在现有汽车中使用也是一个不容回避的现实问题。而大量研究资料表明，生物柴油在燃烧性能方面丝毫不逊于石化柴油，而且可以直接用于柴油机，被认为是石化柴油的替代品。 1.2什么是生物柴油 生物柴油即脂肪酸甲酯，由可再生的油脂原料经过合成而得到，是一种可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。 1.3生物柴油的优点 1.3.1 能量高，具有持续的可再生性能。 1.3.2具有优良的环保特性： ①生物柴油中不含硫，其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害；生物柴油不含 苯及其他具有致癌性的芳香化合物。 ②其中氧含量高，燃烧时一氧化碳的排放量显著减少； ③生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油； ④生物柴油燃烧所排放的ＣＯ２，远低于植物生长过程中所吸收的ＣO2 ，因此使用 生物柴油，会大大降低ＣＯ２的排放和温室气体积累。 1.3.3具有良好的替代性能：①生物柴油的性质与柴油十分接近，可被现有的柴油机和柴 油配送系统直接利用。②对发动机，油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。具有较好的润滑性能，使喷油泵、发动机缸体和连杆磨损率降低。 1.3.4由于闪点高，不属危险品，储存、运输、使用较为安全。 总之，发展生物柴油具有调整农业结构、增加社会有效供给、改善生态环境、缓解能源危机、增加就业机会等多方面重要意义。 1.4 由菜籽油制生物柴油的有利之处 尽管许多木本油料都可以加工为生物柴油,但规模有限,其他油料作物扩大面积的潜力有限,而油菜具有适应范围广，化学组成与柴油相近等特点,是我国发展生物柴油最理想重要的原料来源。种油菜不与主要粮食争地，且增肥地力，较同期冬小麦早熟半月，有利于后荐作物增产。所以，油菜原料的增长空间是非常大的。据统计,在不影响粮食生产的情况下,我国有2670万hm2以上的耕地可用于发展能源油菜生产,年生产4000万t 生物柴油,相当于建造1.5个永不枯竭的绿色大庆,具有十分重要的战略意义。 2、目前制备生物柴油的方法 生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法；化学法包括高温热裂解法和酯交换法。 2.1 直接使用法 即直接使用植物油作燃料.由于植物油黏度高、含有酸性组分,在贮存和燃烧过程中发生氧化和聚合以至于发动机内沉积多、喷油嘴结焦、活塞环卡以及排放性能不理想等问题,后来便被石油柴油所取代。
一、概述 1.1生物柴油概述生物柴油(Biodiesel) ，又称脂肪酸甲酯(Fatty Acid Ester) 是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类(甲醇、乙醇) 经交酯化反应(Transesterification reaction) 获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr．Rudolf Diesel (1858-1913) 于1895年提出，是指利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上，Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外，生物柴油是一种可再生能源，也是一种降解性较高的能源。1.2使用生物柴油可降低二氧化碳排放生物柴油的使用能减少温室气体二氧化碳的排放，可以这样来理解：燃烧生物柴油所产生的二氧化碳与其原料生长过程中吸收的二氧化碳基本平衡，所以不会增加大气中二氧化碳的含量．而燃烧矿物燃料所释放的二氧化碳需要几百万年才能再转变为石化能，故使用生物柴油能大大减少石化燃料的消耗，相当于降低了二氧化碳的排放。美国能源部研究得出的结论是：使用B20（生
物柴油和普通柴油按1：4混合）和B100（纯生物柴油）较之使用柴油，从燃料生命循环的角度考虑，能分别降低二氧化碳排放的15.6％和78.4％。 1.3生物柴油降低空气污染物的排放生物柴油由于本身含氧10％左右，十六烷值较高，且不含芳香烃和硫，所以它能够降低CO、HC、微粒、NOx和芳香烃等污染物的发动机排气管排放，尤其是微粒中PM10的排放，而它正是导致人类呼吸系统疾病根源的污染物。生物柴油具有许多优点：*原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料。*生物柴油作为柴油代用品使用时柴油机不需作任何改动或更换零件。*可得到经济价值较高的副产品甘油(Glycerine) 以供化工品、医药品等市场。*相对于石化柴油，生物柴油贮存、运输和使用都很安全(不腐蚀溶器，非易燃易爆) ；*可再生性(一年生的能源作物可连年种植收获，多年生的木本植物可一年种维持数十年的经济利用期，效益高；*可在自然状况下实现生物降解，减少对人类生存环境的污染。 生物柴油突出的环保性和可再生性，引起了世界发达国家尤其是资源贫乏国家的高度重视。德国已将生物柴油应用在奔驰、宝马、大众、奥迪等轿车上，全国现有900多家生物柴油加油站。美国、印度等其他发达国家和发展中国家也在积极发展生物柴油产业。目前，世界生物柴油年产量已超过350万吨，预计2010年可达3000万吨以上。1.4我国生物柴油发展的现状在生物柴油方面，我国的技术研究并不落后于欧美等发达国家，从各种公开的文献资料上，涉及生物柴油的文献80余篇，涉及技术研究的文献20余篇，内容包括了生物
1.2 脂肪酶的研究与应用 1.2.1 脂肪酶的研究概况 脂肪酶可以根据其来源分类，分为微生物脂肪酶、动物脂肪酶和植物脂肪酶。脂肪酶可以很容易地从微生物真菌（如南极洲假丝酵母）或细菌（如荧光假单胞菌）中通过发酵过程高产量地生产出来，其过程缺乏基本的净化步骤。一些脂肪酶表现出对底物的位置专一性，而另一些则不然。对不同来源的游离脂肪酶类型的比较研究表明，荧光P.脂肪酶具有最高的酶活性。通常，来自真菌来源的脂肪酶比来自细菌来源的脂肪酶表现出更好的甘油三酯酯交换活性。 作为一种多功能生物催化剂，脂肪酶具有其他酶蛋白无法比拟的优点[15]：1、在有机溶剂中具有良好的稳定性；2、催化过程不需要辅助因子，一般不发生副反应；3、可以催化水解，酯化，酯交换等众多反应[16]；4、具有独特的化学选择性、区域选择性及立体选择性；5、底物谱广，可催化非天然底物进行反应。与动植物脂肪酶相比，微生物脂肪酶生产周期短，分离纯化相对简单，并可利用基因工程和蛋白质工程等技术实现酶的改造并构建生产工程菌[17]，适合工业化生产与应用。1994年，丹麦Novozymes公司首次应用基因工程菌生产来源于Thermomyces lanuginosus的脂肪酶Lipolase，此后许多来源于微生物的脂肪酶也实现了商业化生产[18]。脂肪酶的应用领域日益扩大，被广泛运用于生物柴油、食品加工、面粉改良、造纸造酒、有机合成等化工领域[19]。 1.2.2 脂肪酶的结构及催化机制 脂肪酶是一类重要的水解酶，催化三酰甘油酯中酯键的裂解，具有广泛的生物技术应用价值。脂肪酶是在人体内正确分配和利用油脂所必需的酶。脂蛋白脂肪酶(LPL)在毛细血管中很活跃，它通过水解包装脂蛋白中的甘油三酯，在防止血脂异常方面起着至关重要的作用。30年前，有人提出了一种不活泼的LPL低聚物的存在。M., Tushar Ranjan (2020)指出天然油中高浓度的omega - 3脂肪酸(?-3 FAs)对于维持身体健康非常重要。脂肪酶是一种很有前途的富集催化剂，但脂肪酶的脂肪酸特异性较差。 在脂肪酶催化酯键水解的过程中，活性酶的构象和四面体跃迁态的稳定都是至关重要的。利用蛋白酶定点突变实验的x射线结构数据和结果已被用作预测可
生物柴油制备方法及国内外发展现状 摘要：通过查找文献，简要介绍了生物柴油的定义和优点，重点介绍它的制备方法，同时也对它在国内外的发展现状作了些介绍。 关键词：生物柴油；制备；现状； Abstract:This article gives a brief introduction to the definiton , advantages and development at home and abroad of the biodiesel,it also gives an emphasis introduction on prepation method . Keywords: biodiesel；prepation；actuality； 随着城市对能源需求的不断增加，石油资源的日益枯竭，全世界都将面临能源短缺的危机，而且石油燃烧对环境造成严重的污染，在很大程度上影响着人们的健康水平，于是对生物柴油的研究应用成为缓解日益恶化的能源和环境问题的焦点。 1生物柴油的定义及优点 1.1 定义 生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料，通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料[1]。产业化生产中所说的生物柴油是指脂肪酸甲酯，是脂肪酸与甲醇发生酯化反应后的生成物。 基于美国生物柴油协会定义，生物柴油是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃料。天然油脂由长链脂肪酸的甘油三酯组成，分子量大，接近700～1000，虽本身可以燃烧，但不能和普通柴油充分混合，直接用作柴油有很多缺陷，需要设计专门的柴油机。酯交换后得到脂肪酸甲酯，分子量降低至200-300，与柴油的分子量相近，性能也接近于柴油，可以按任意比例混合，也无需设计专门的柴油机。且具有接近于柴油的性能，是一种可以替代柴油使用的环境友好的环保燃料。 1.2 优点 生物柴油与石化柴油具有相近的性能，并具有显著的优越性[2,3]：(1)具有优良的环保特性。生物柴油中硫含量低，不含芳香烃，不含芳烃和硫(<10μg/g)，燃烧尾气
一步酶法生产7-ACA的优点 7-氨基头孢烷酸（7-ACA）是生产头孢菌素类抗生素的重要母核，头孢菌素分子中由于都含有β-内酰胺结构。它能抑制肽转肽酶所催化的转肽反应，使线性高聚物不能交联成网状结构，抑制粘肽的台成，从而阻止细胞壁的形成，导致细胞的死亡。 目前7-ACA生产采用新型酶法工艺，国内已成功开发出新型酶法7-ACA生产技术，打破国外对一步酶法生产7-ACA 技术的垄断。而目前国内的生产厂家采用的双酶大多数是从国外进口的，成本与化学法不相上下。通过本项目技术的使用大大降低7-ACA的成本，从而获得成本优势。新型酶法较好解决了旧酶法技术生产7-ACA在质量、色泽上劣于化学法的问题，同时在生产上的使用批次也大幅度增加，从而也降低了生产成本。 7-ACA和头孢菌素的合成工艺主要有化学法和酶法两种。化学半合成技术主要包括酰氯法和混酐法，化学法合成存在着活化、缩合、保护和去保护的过程；合成过程长、步骤多反应条件苛刻产生大量的三废等弊端，而酶法合成工艺与化学法相比，由于具有许多优点，如：生产工艺简单，周期短；反应条件温和，pH接近中性；高度的区域和立体选择性以及无需保护和去保护过程，割除了化学合成中所需的毒害物质；劳动环境得到改善，减少了三废的排放。因此，用
酶法实现7-ACA及头孢菌素的半合成体现了绿色环保工艺的各种优势。
一步酶法和两步酶法制备7-ACA优势对比分析 对比项一步酶法（CPCA）两步酶法（DAO 与GAC）生物酶NRB—103 D—氨基酸氧化酶 GL—7ACA酰化酶 设备投资减少30% 较大 操作步骤4步6步 操作周期每批90min 每批150min 同等设备条件产量增大一倍较小 7-ACA转化率/% ≥95 ≥93 收率/% 46—50 44—45 7-ACA含量/% ≥98.5 ≥97 技术安全特性优优 技术环保特性优优 技术发展空间非常大有 优点高转化率,高纯度,高经济性,环境保 护。生产成本低, 减少有机溶媒用量，利于环保。 缺点转化率低,酶解路线长、氧化条件 控制难度大、设备条件高。 一步酶法工艺技术指标: 底物浓度:2.0-3.0% 转化率:不低于98% 得率:不低于95% 反应时间: 90 分钟 固定化头孢菌素酰化酶( immoblized CPC acylase) 酶活:80-100U/g 使用寿命:100 次
本项目所采用的是吸收发展日本HAVE技术及与公司技术研发合作方上海华东理工大学共同研制的脂肪酸甲脂提纯的分子蒸馏技术和自有的精制技术相结合，自主开发创新，独具特色的生产工艺和设备。是在国内外同行业中具有先进性的生物柴油生产新工艺。 叙述如下： STEP-1前处理 原料油在,多数场合时是含有一定的水分和微生物的,在加热100℃以上的情况下.甘油三酯(三酸甘油酯)的一部分加水分解,变为游离脂肪酸。因此,一般的原料油尤其是废食用油里含有2～3%的游离脂肪酸,饱和溶解度的水以及残渣的固定成分。这些杂质,特别是在由碱性触媒法的酯化交换过程中,使触媒活性下降,产生副反应生成使燃料特性变坏的副生物,所以,在酯交换反应前,有去除的必要.D/OIL 制造过程中,配合高速分离,真空脱水,脱酸等,几乎可以全部除去废食用油中的杂质。饱和脂肪酸采用烙合法断链转换成不饱和脂肪酸。 STEP-2 甲醇触媒的溶解 水分等杂质含有量在所定值以下的甲醇和触媒混合后,用来调制甲醇溶液.此过程中,特别要注意的是,由于溶解热的突然沸腾,有必要控制溶解速度和溶液的温度。另有,KOH触媒由于吸水性较高,所以,在储藏和使用阶段尽量防止吸收水分、一旦,吸收了大量的水分时, KOH就会变得难于溶解,将会影响到下一个工序。
STEP-3 酯交换反应 将经过前处理的原料油和触媒,甲醇混合,在65度左右时进行酯交换反应(Ⅲ--4)。在此工序中,为了达到完全反应的目的(tri-di-mono-甘油酯的转化率在99%以上),有必要控制甲醇/原料油比,触媒/原料油比,搅拌速度,反应时间等的参数。。通常,甲醇/原料油比和触媒/原料比越大,反应速度越快,投入化学反应理论以上的过剩甲醇时,不只是D/OIL的制造原价升高, D/OIL中的残存甲醇浓度也升高,燃料特性反而恶化。还有,此工程,如果原料油中水分和游离脂肪酸有残留的情况下,会引起如下图所示的副反应。过量甲醇通过闪蒸分离后经精馏回用。 STEP-4 甘油的分离 反应结束后,从酯交换反应的生成物甘油和甲酯的混合物中分离出甘油. 甘油的分离,虽然可以利用甘油(1.20g/cm3) 和甲酯(0.88g/cm3)的比重差,使之自然沉降,不仅分离速度很慢,也不能使甘油完全分离.所以, .D/OIL的制造过程是通过高效率的高速离心分离机来进行分离的. STEP-5 甲酯的精制 甲酯的精制是通过蛋白页岩吸附剂，去除生物柴油中的碱性氮、和黄曲霉素。
生物柴油的生产与应用 摘要: 随着能源危机的加深和环境污染的加剧，寻找新能源来替代石化能源已 经迫在眉睫。而生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，具有环境友好，可再生等优点，可以说是化石能源的良好替代品。本文简述了生物柴油的化学反应原理、、生产方法、优缺点，应用以及发展前景。 关键词：生物柴油生产方法优缺点应用及前景 前言：随着化石燃料的枯竭以及环境污染的日益严重，全球范围内的能源危机 使得寻求新的代替型能源已经是必然趋势，因此生物柴油具有巨大的发展潜力，将对保证石油安全、保证生态环境等方面有十分重大的作用。通过利用可再生资源生产生物柴油替代石化柴油，不仅是我国经济发展和能源需求的战略选择，而且对保障国家能源安全，减少温室气体排放，改善生态环境，实现社会、经济、环境的可持续发展均具有重大的意义。可以预料，生物柴油作为石化柴油的替代能源，在未来几十年内必将呈现出有增无减的发展趋势。 1生物柴油的介绍 1.1生物柴油的定义 生物柴油是指以动植物油或水解的脂肪酸为原料,在催化剂的作用下与低碳醇发生酯交换反应而形成的一种脂肪酸烷基酯,是一种优质成品柴油的代用品。 1.2生物柴油的优点 生物柴油的优点可以概括为[1] a生产原料来源广泛且可再生，大豆油、花生油、菜籽油、玉米油、棉籽油、乌桕油等植物油、猪油、牛油等动物油脂，以及餐饮废油等均可以作为生产生物柴油的原料b具有优良的环保特性。生物柴油具有生物可降解性，低排放，尾气中多环芳香族碳氢化合物、亚硝酸盐、硫化物、硫酸盐、一氧化碳以及烟尘颗粒的含量远低于石化柴油。c可以任何比例与石化柴油混溶，直接添加使用，无需对发动机作任何改进。d闪点高，具有较好的安全性能。生物柴油不属于危险品，在运输、储存、使用方面的优势显而易见。 2生产生物柴油的原理及方法 近年来，实验室研究的生物柴油生产技术非常多，而且针对各种不同的原料进行的工艺试验很多。从反应来讲，涉及物理法、化学催化、生物催化、超临界无催化剂的酯化/酯交换反应 2.1直接混合法[2] 直接混合法是将植物油与矿物柴油按一定的比例混合后作为发动机燃料使用。国外研究人员曾用50%植物油和50%的矿物柴油混合作燃料，结果表明曲轴箱变稠，喷油嘴积炭较厚。美国阿拉巴马州罕次准尔大学约翰逊环境与能源中心用1：2 的混合燃料(1/3 的豆油和2/3 的矿物柴油)，结果表明：1/3 的脱胶豆油和2/3 的矿物柴油混合可代替柴油，他们对该混合燃料进行了900h的耐力试验，发现曲轴箱污染物不多，也未发生变硬和凝胶现象。但是植物油的黏度比柴油高11~13倍，加热到100℃才能接近柴油的黏度。因此柴油机发动时需燃用矿物柴油，正常行驶时候再切换为植物油，但这在运输时这是很难实现的。
酶法加工麦芽糊精生产工艺 中国食品添加剂和配料协会尤新 概述 麦芽糊精的生产工艺大致可分为3种：酸法工艺、酶法工艺、酸酶法工艺。目前，酸法工艺已基本被淘汰，国内外生产麦芽糊精均采用酶法工艺。酶法产品聚合度在1—6的产物的水解率比值均在2以上，产品透明度高，溶解性强，室温储存不变浑浊。 利用α-淀粉酶对于淀粉的催化水解具有高度的专一性，即只能按照一定的方式水解一定种类和一定部位的葡萄糖苷键，仅水解淀粉，不分解蛋白质、纤维素等。因此，麦芽糊精是以玉米、大米等粗粮直接投料(不是以精制淀粉为原料)，经酶法控制部分水解、脱色提纯、真空浓缩、喷雾干燥而成。 为了便于叙述，在此以大米作原料为例，并按优级品质生产工艺说明。 麦芽糊精系列产品的生产按酶法工艺要求可分为6个工序：原料预处理、液化、过滤、浓缩、干燥、包装等。 1原料预处理工序 预处理包括计量投料、热水浸泡、淘洗杂质、粉碎磨浆4个内容，计量投料是为了保证投料准确，便于操作和管理。热水浸泡可使水分渗透到米的内部组织，促进米粒组织膨胀软化，便于淘洗和粉碎。淘洗是为了除去米糠和其他杂质，保障食品卫生和产品质量。粉碎磨浆是为了保证淀粉粒的细度和粉浆的流动性能，使淀粉易于糊化，并为酶能均匀地水解淀粉创造良好的条件。 大米预处理工序技术要求如下： 浸洗后的米，应该色白无米糠，无酸败味，米粒用两手指轻捏即成粉末状。 粉浆细度，60目以上粉粒应占80%以上，手感无粗粒，不允许在粉浆中混有米粒。 粉浆浓度控制在22—24°Bé，1t米磨成的粉浆相当于2.2m3左右。 粉浆不发酵，pH不低于5.2。 淘洗去杂
一般淘洗米采用机械淘洗，通常用压缩空气来翻动淘洗，在特制的洗米罐中进行。 淘洗操作时，将米按规定量送到洗米罐，放入清水，待水浸没米层后，通入压缩空气，利用空气冲击使米粒在水中翻动和相互摩擦，把附着于米粒上的米糠和杂质洗掉，悬浮物从溢流口溢出。当悬浮物基本溢净，可关闭进水阀和空气阀，放出米泔水。如此反复洗米2—3次，可使米粒洗净。 热水浸泡 热水浸泡的目的是为了加快吸收水分，促进米粒组织软化。米粒吸水程度和下列因素有关。 (1)与米粒吸水和浸米时间有关。一般说来，浸泡时间不能少于2h，否则米粒中心部分的水分浸入不足，这样就不利于米的粉碎和糊化。 (2)米粒吸水程度还决定于米的品质。非糯性米要相对延长浸泡时间。 (3)米粒吸水还和浸泡水温度有关。提高水温可加速米粒吸水，缩短浸泡时间。在冬季，浸泡水可利用生产中冷却水代替冷水，但水温不宜高于45℃，若再提高温度，会使米粒表面糊化，淀粉流失。 在浸泡过程中还要注意米粒发酵情况，虽浸泡2h不会很快受到微生物侵入而发酵。若在洗米时没有将米糠洗净，往往也会引起米粒发酵，如此将米磨成粉浆后，会造成液化中途pH下降，致使发生液化困难。凡发酵米粒必须要重新洗米才能粉碎。 米粒和粉浆发酵经常发生在夏秋高温季节，在此期间生产，更应重视环境卫生和设备清洗消毒工作，以减少微生物污染机会。 粉碎磨浆 将米粉碎磨成粉浆，要注意细度和浓度两个质量要求。 粉浆细度影响着液化程度和过滤速度。从糊化角度考虑，粒度细的粉浆溶解性好，容易糊化。从过滤性看，粉浆太细，则不利于过滤。根据工业化规模生产结果表明，粉浆细度以70目为宜，这样液化性和过滤性均好。 粉浆浓度关系到糊化液的流动性和蒸发量，粉浆浓度低，黏度小，流动性好，容易糊化，有利于加热和过滤。但降低液化浓度，增加了蒸发负荷，经济上不合算。高浓度粉浆则流动性差，且糊化困难。所以，粉浆最适宜浓度应在22—24°Bé。 砂盘磨工艺操作 开车：接通电源，先空载运转1—2min，检查有无异常振动和噪音，再调节上下磨盘间距到发出有轻微的摩擦声止。
生物酶法制备生物柴油研究综述 分数低于0.0005 %，十六烷值高达73.6，在0#柴油中添加了 20%的生物柴油后，尾气排放中 CO 降低了28%，未燃烧的碳氢化合物降低了 36 %，NOx降低了24 %，全负荷烟度下降幅度达到 0.2～0.9 Rb。 蔡志强等 [10]探究了固定化脂肪酶分别催化酯化与醇解两种方法合成生物柴油的最佳工艺条件。 研究发 现，酯化工艺的最佳工艺条件是：2%固定化脂肪酶，温度为30 ℃，油酸∶甲醇=1∶1（摩尔比），分 2 次等摩尔流加甲醇，反应时间 24 h，或分 3 次等摩尔流加甲醇，反应时间 36 h，酯化率都可以达到 95%以上；醇解的最佳工艺条件是：4%固定化脂肪酶，温度为30 ℃，菜籽油∶甲醇=1∶3（摩尔比），分 3 次等摩尔流加甲醇，反应时间为 48 h，酯化率可以达到 95%以上，去除下层甘油后，菜籽油甲酯纯度可达 98%。 安永磊等 [11]利用固定化脂肪酶催化餐饮废油与乙醇反应制备生物柴油。通过实验获得了酯化反应的最佳条件：反应温度47 ℃，有机溶剂为正己烷，醇油比3∶1，5 次投加乙醇，酶用量为 0.3 g，反应时间 32 h 时，生物柴油产率可达 81%。 徐桂转等 [12]利用固定化脂肪酶 Novozym 435，在无有机溶剂存在的情况下，催化菜籽油与甲醇酯交换反应制取生物柴油。研究得到了菜籽油间歇酯交换反应的适宜工艺条件：转速200 r/min，反应温度：50 ℃，甲醇∶菜籽油=1∶5 （摩尔比），酶用量 10%（与菜籽油的质量比）。 反应分两次加入等量甲醇，即先加入总量一半的甲醇，反应 10 h（菜籽油的酯交换率达到 47%）；再加入剩下全部甲醇，反应26 h（酯交换率达到80%）。 唐凤仙等 [13]以戊二醛交联壳聚糖固定的 A.niger Li-38脂肪酶催化棉籽毛油 合成生物柴油取得了不错的效果。 研究发现该固定化酶的贮藏稳定性较好，室温放置 12 d, 酶活性仍能保持 80%以上。固定化酶在30~70 ℃，pH=5.5~6.5 之间较稳定，其热稳定性和 pH 稳定性较游离酶有所提高。固定化酶可重复使用 7 次，转化率保持在80%以上。 洪鲲等 [14]研究了两种脂酶顺序催化制备生物柴油的生产工艺。结果表明：固相化细菌 A007 脂酶催化甘油三酯（TAG）水解的最适条件为：含水量 40%、脂酶用量100 U/g、反应温度30 ℃、反应时间 12 h，此时 TAG水解率和游离脂肪酸（FFA）含量分别为 93.3%和90.1%；在催化 FFA 甲酯化过程中，固相 化 Candidaantarctica 脂酶在FFA∶甲醇=1∶5 时可达到最佳效果；在第二次甲酯化时，加入甘油有利于提高FFA 酯化率，经过 24 h 反应，可将总酯化率
Short Communication Enzymatic routes for the production of mono-and di-glucosylated derivatives of hydroxytyrosol Antonio Trincone,Eduardo Pagnotta,Annabella Tramice ? Istituto di Chimica Biomolecolare,Consiglio Nazionale delle Ricerche,Via Campi Flegrei 34,80072Pozzuoli,Naples,Italy a r t i c l e i n f o Article history: Received 30August 2011 Received in revised form 20October 2011Accepted 21October 2011 Available online 30October 2011Keywords:a -Glucosidase Aplysia fasciata Transglycosylation Hydroxytyrosol Biocatalysis a b s t r a c t In this work,a new eco-friendly procedure for the synthesis of hydroxytyrosol and tyrosol a -glycosidic derivatives was proposed by using the marine a -glucosidase from Aplysia fasciata ,and a commercial tyrosinase from mushroom for the bioconversion of tyrosol glycosidic derivatives into the corresponding hydroxytyrosol products.New hydroxytyrosol mono-and di-saccharide derivatives were synthesized at ?nal concentrations of 9.35and 10.8g/l of reaction,respectively,and their antioxidant activity was evaluated by DPPH test.The best antioxidant agent resulted the (3,4-dihydroxyphenyl)ethyl-a -D -gluco-pyranoside;it showed a radical scavenging activity similar to that of the hydroxytyrosol,together with an increased hydrosolubility.This molecule could be a good response to many food industry demands,always in search of cheap antioxidants with nutritional properties to improve the nutritional value and the quality of foods. ó2011Elsevier Ltd.All rights reserved. 1.Introduction Olive biophenols have attracted the attention of food and phar-maceutical industries ?rst of all for their well-acquainted antioxidant activity (Obied et al.,2005).2-(4-Hydroxyphenyl)etha-nol (tyrosol,1)and 3,4-dihydroxyphenyl ethanol (hydroxytyrosol,2)represent the most abundant oil phenols (Vissers et al.,2004).Hydroxytyrosol,as well as being a powerful antioxidant and scavenger of free radicals,reduces,in fact,the risk of coronary heart disease and atherosclerosis (Visioli et al.,1995,2002)and it is involved in a mechanism of protection against oxidative DNA damage (Waterman and Lockwood,2007).Differently,tyrosol shows milder antioxidant properties (Damiani et al.,2003).Never-theless,it exerts a powerful protective effect against oxidative inju-ries in cell systems and improves the intracellular antioxidant defence systems (Mateos et al.,2008).In spite of their potential applications in the nutraceutical and pharmaceutical ?elds,few methods have been developed for synthesizing tyrosol and hydroxytyrosol glycosidic derivatives. In this paper,we screened the possibility to perform glucosyla-tion reactions of various phenolic compounds,including tyrosol and hydroxytyrosol and their structurally analogous compounds,by using the marine a -glucosidase from Aplysia fasciata .Interesting glucosylations at phenolic sites of some selected acceptors were ob-served,especially considering that phenolic hydroxyls are inef?-ciently glycosylated by glycosidases (van Rantwijk et al.,1999).Among all molecules tested,tyrosol and hydroxytyrosol glycosyla-tion procedures were more deeply investigated.Tyrosol a -glycosidic derivatives were ef?ciently produced by direct glucosylation and in a second enzymatic step,these molecules were regioselectively oxi-dized by a commercial mushroom tyrosinase to give the hydroxyty-rosol a -glycosyl derivatives,possessing interesting radical scavenging activities. These results appeared of great interest when compared to enzymatic synthesis of salidroside,monoglucuronides derivatives of hydroxytyrosol,and tyrosol,previously reported in literature (Tong et al.,2004;Khymenets et al.,2006).2.Methods 2.1.General TLC solvent systems:(A)(CH 3CN:H 2O,8:2,v/v);(B)(CH 3CN:H 2O,9:2,v/v).Compounds on TLC plates were visualized under UV light or charring with a -naphthol reagent. Other technical information were reported in Supplementary Section S.1.2.2.Enzyme source A clear enzymatic homogenate from A.fasciata visceral mass was prepared as previously described by Andreotti et al.(2006).Since the most abundant hydrolytic enzyme in A.fasciata visceral mass extract was an a -D -glucosidase activity,this enzy-matic solution (8.1mg total protein/ml;1.2U/mg,using p -nitro- 0960-8524/$-see front matter ó2011Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.biortech.2011.10.073 Corresponding author.Tel.:+390818675070;fax:+390818041770. E-mail address:atramice@https://www.doczj.com/doc/f118297771.html,r.it (A.Tramice).