微藻油脂两步酶法制备生物柴油

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目前生物柴油制备是利用传统的化学催化剂,在相对严格的条件下反应加入醇直接转酯化而成。这种反应条件中不能存在大量的水,结果消耗很多的能量。而微藻生长在富含水的环境中,由于其含有丰富的可利用油脂,所以采用水解与酯化分开的方法,并利用脂肪酶在水相和醇相中发挥的作用不同,可以克服以上很多缺点。本论文主要研究高含水量的产油微藻经破壁后溢出的油脂利用实验室自制脂肪酶Candida.99-125作为催化剂水解和酯化两步制备生物柴油的工艺。即微藻发酵液加入纤维素酶和蛋白酶进行细胞破碎后,等电点沉淀藻体蛋白并浓缩油水混合液,在混合液中加入游离脂肪酶进行水解反应后油水分离,游离脂肪酸在游离脂肪酶与乙醇作用下进行酯化反应,生成脂肪酸乙酯,并分离出来制备生物柴油的过程。反应过程中分别考察了游离脂肪酶量、含水量、初始乙醇量、醇油摩尔比、温度、pH值、游离酶的使用寿命、不同添加剂的量和反应时间等等单因子对实验的影响,并将得到的单因素数据进行响应面优化,得到了藻油水解率和脂肪酸的酯化率的最优条件及藻油水解率为89.6%,酯化率为91.8%,微藻油脂制备生物柴油的得率为80.1%;为了更好的表征油、水、酶以及醇、油、酶的作用关系,采用动力学的方法对水解和酯化两步反应进行分析,在脂肪酶催化微藻油脂水解及水解产物再酯化的过程中,由酶量与反应速率:V=Kp[E][S]/(Km+[S])底物浓度与反应速率:V=Vm[S]/Km,计算可以得到底物浓度(S)、游离酶浓度(E)、反应速率(v)之间的关系,从而更好的帮助我们解释了反应过程中的一些实验现象。最后将微藻油脂两步酶法制备生物柴油的反应的从摇瓶实验进行了500ml体系的放大反应,并对化学两步法和脂肪酶法两步法的工艺进行了比较,从生物柴油的得率来看,化学一步法生物柴油得率稍大于脂肪酶两步法,但是采用化学法的体系中不能存在水,而微藻含水量高,单从对水、脂肪酶和有机溶剂的利用方面进行了简单的成本分析,结果表明针对高含水量微藻作为原料,酶法相对于化学法成本较低还是很有优势的。
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