固定化脂肪酶催化毛棉籽油制备生物柴油

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiatiandegushi1989
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生物柴油是以动植物油脂为原料制得的液体燃料,是普通柴油的替代品,具有环境友好可再生等优点。研究了固定化脂肪酶Lipozyme TL IM和Novozym 435催化毛棉籽油制备生物柴油的过程,结果发现:向反应体系中添加甲醇,可减少乙酸的生成,明显提高生物柴油得率,且能增加酶的稳定性。以响应面法(RSM)优化反应条件,并研究了脂肪酶催化毛棉籽油合成生物柴油的动力学机制。   在制备生物柴油前,对毛棉籽油预处理,降低磷脂和过氧化物的含量。以水化法除磷脂,水化时间15 min,水化温度60°C,加油重3[%]的水,水洗3次后磷脂含量由0.2994[%]降低到0.0769[%]。以吸附法去除油中的过氧化物,在0.095MPa的真空度下,吸附温度98°C,吸附时间12min、加油重3[%]的活性白土,棉籽油的过氧化值由0.1944降低到0.1148。   确定制备生物柴油最佳单因素反应条件为:正己烷作溶剂,乙酸甲酯与油摩尔比9:1,添加油重3[%]的甲醇,油重10[%]的Lipozyme TL IM和5[%]的Novozym 435复合使用,温度55°C,转速150 r/min反应8 h,生物柴油得率达到91.83[%]。   通过Plackett-Burman实验从反应变量:甲醇浓度、反应温度、反应时间、复合酶浓度、底物(乙酸甲酯和棉籽油)摩尔比和有机溶剂正己烷的浓度中,筛选出对生物柴油得率影响显著的因素。再以响应曲面法优化对生物柴油得率影响显著的因素(甲醇浓度、反应温度和复合酶浓度),优化后的反应条件:复合酶量为油重的17.7[%]、反应温度57.36°C、底物摩尔比(乙酸甲酯/棉籽油)为12:1、油重2.96[%]的甲醇和35[%]的正己烷、反应10h,模拟的生物柴油得率为93.61[%]。经过验证实验得到94.92[%]的生物柴油得率,与预测值相符。   脂肪酶催化棉籽油制备生物柴油的动力学符合双底物抑制的乒乓BiBi机制,得到相关的动力学参数分别为:Vmax=0.3473mol/(min·L·g);KA=0.0939mol/L;KB=0.066mol/L;KiA=0.0006mol/L;KiB=0.0937mol/L。
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