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《南京农业大学》 2007年
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固定化脂肪酶Lipozyme TL IM催化菜籽油醇解反应制备生物柴油的研究

徐炜枫  
【摘要】: 生物柴油是生物质能的一种形式,具有绿色、可再生、能耗低等优点,能够缓解石油即将枯竭和环境污染对人类造成的危机,成为国内外重点研究开发的热点。和传统的化学催化法相比,脂肪酶法合成生物柴油条件温和、工序简单、能耗低、绿色环保。但与化学法相比,酶法反应存在着产率低,时耗长,酶量大,成本高等缺点,使得酶法生产生物柴油难以扩大产业化。本论文主要对固定化脂酶Lipozyme TL IM催化菜籽油醇解反应制备生物柴油进行了研究,旨在提高酶法催化制备生物柴油的产率,缩短酶法反应时间,降低成本。 本文的主要研究结果如下: 1.确定了使用Agilent 6890气相色谱仪,DB-1701毛细管柱进行色谱分析脂肪酸甲酯组成的条件以及定量计算的方法。 2.进行了单批反应的单因子试验,研究了酶量、底物比、反应时间、反应温度、水分添加量、转速、有机溶剂对脂肪酸甲酯得率的影响,结果表明单批反应的最佳反应条件为在5mL正己烷的有机体系,9.75g菜籽油与3摩尔当量甲醇(一次性加入)进行反应,酶量50%,反应温度50℃,添加5%的水分,摇床转速150rpm,反应12h后脂肪酸甲酯得率达92.3±5.12%。 3.研究了酶的浸泡预处理方式、有机溶剂清洗处理方式、反应温度、甲醇的加入方式对多批次反应中Lipozyme TL IM酶活稳定性的影响。结果表明Lipozyme TL IM经过预处理,40℃下进行多批次反应,每批反应24h,分三次加入甲醇即在反应0,8,16h时分别加入1摩尔当量甲醇,并在8、16h以及反应结束时用丙酮洗涤酶并重新投入体系,反应10批次后,Lipozyme TL IM仍有85%相对酶活。 4.采用Box-Behnken设计法对超声预处理固定化酶Lipozyme TL IM的条件进行了优化,评价指标为8h后的FAME得率。结果表明,经过超声总时间30min,超声工作时间6s,超声功率90w的预处理后,将酶投入反应体系。醇解反应条件为含有9.75g菜籽油,3摩尔当量甲醇(一次性加入)与5mL正己烷的有机体系,30%的酶量,反应温度50℃,摇床转速150rpm的反应条件,反应8h后的FAME得率预测值为72.29%,验证试验结果为71.30%。 5.采用最小二乘法进行非线性模型拟和超声预处理后的酶反应初速度。结果表明最佳反应初速度对应的底物甲醇的浓度,由未超声时的3摩尔当量变为超声后的1摩尔当量,确定其最佳的甲醇加入方式为三次加入。在0,5,10h三次加入甲醇反应15h后FAME得率91.34%;采用分三次加入甲醇的方式,超声预处理后的固定化酶LipozymeTL IM反应5个批次后仍有80%的酶活。 6.通过Plackett-Burman设计、全因子中心组合设计(CCD)和响应曲面法对超声预处理后的脂肪酶Lipozyme TL IM的酶促催化菜籽油制备生物柴油的最佳反应条件进行了考察。结果表明酶量为19.79%,甲醇加入总量为3mol,分三次加入,反应温度48℃,反应总时间为13.26h,预测得率为93.28%,验证试验结果为92.08%,表明该实验结果是合理可行的。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TE665.3

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