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固定化脂肪酶催化光皮树油脂合成生物柴油

丁荣  
【摘要】: 能源资源的日益紧张,引起人们的关注。因此,作为可再生的替代性生物燃料的生物柴油,受到越来越多国家的重视。目前我国生物柴油的开发利用与发达国家相比还比较落后,大力研究生物柴油是当前亟待解决的课题。光皮树是一种高产木本油料树种,是理想的生物柴油原料油料树种之一,将光皮树油作为生物柴油的原料,具有很好的经济效益和社会效益。 为了使光皮树油制备生物柴油工业化,本文致力于找到一条低成本的、易操作的、环保的制备生物柴油方法,研究结果如下: (1)光皮树油提取工艺的研究。先用复合酶对粉碎的光皮树籽进行酶解,再通过索氏连续回流提取法对光皮树油提取工艺进行了研究。通过索氏连续回流提取法,考察了不同溶剂提取光皮树油的提取率情况:石油醚正己烷乙醚乙酸乙酯乙醇。从经济角度考虑,石油醚是比较合适的提取溶剂。光皮树油提取的最佳工艺条件为:果胶酶、a-淀粉酶和复合纤维素酶复合使用进行酶解,料水比为1:0.67,酶解pH=7.5,以石油醚为溶剂,提取温度50℃,提取时间3h,料液比为1:15。在该工艺条件下,光皮树油的提取率可达27.8%,比未通过酶处理的提取率高效的多。 (2)采用酸化水化脱胶法脱去光皮树油中的磷脂,以及溶剂萃取法脱酸。考察了单因素反应温度、水的用量、水化时间对脱胶效果的影响,考察了无水乙醇的用量、萃取的次数及操作时间对光皮树油酸值的影响。得到了最佳的实验条件:反应温度70℃、水的用量为光皮树油质量的4%、水化时间40 min,在此条件下脱胶光皮树油的磷脂含量为12.98 mg/kg。无水乙醇与油的比(V/W)为2:1,萃取4次,每次操作时间15 min,光皮树油的酸值降到0.97 (KOH)/(mg/g)。 (3)首次研究了用固定化脂肪酶Lipozyme TL IM和光皮树油脂在MgCl2饱和溶液体系中与甲醇的反应。实验结果表明,采用氯化镁饱和溶液反应体系,在醇油摩尔比为3:1,固定化酶Lipozyme TL IM用量为光皮树油质量的20%,摇床转速为150 r/min,反应8h时,生物柴油转化率最高,达到86.5%。与传统的三步甲醇醇解或者有机溶剂反应体系比较,本法所采用的氯化镁饱和溶液体系的酶稳定性更好,反应效率更高,有效解决了酶在甲醇中失活的问题,生产成本低,可成为生产生物柴油的新工艺。 (4)生物柴油化学成份的研究。采用气相色谱-质谱联用定性测定生物柴油中的化学成分。结果表明:光皮树油生物柴油主要成分为:油酸甲酯(占53.67%),棕榈酸甲酯(占14.35%),亚油酸甲酯(占12.35%),硬脂酸甲酯(占17.36%)。


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