一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物能源领域，具体涉及以产油微生物为原料，采用浓硫酸作为催化剂，在有机溶剂体系中，提取-酯交换一步制备生物柴油的方法。
【背景技术】
[0002]随着化石燃料的日益枯竭及其燃烧对环境的污染，寻求可持续和可再生能源迫在眉睫。
[0003]生物柴油(b1diesel)是指以动植物油脂、微生物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的液体燃料，与柴油相溶性极佳，而且能够与国标柴油混合或单独使用，是典型的清洁、可再生“绿色能源”，是石油等不可再生资源的理想替代品。
[0004]随着现代微生物技术的发展，以微生物油脂为原料，生产生物柴油的研宄也取得了一定的进展。微生物具有繁殖速度快、生长周期短、油脂产量高、环境适应能力强等特点，与其它油料作物相比，利用微生物培养生产生物柴油所需的占地面积少，微生物可以利用二氧化碳作为原料，还可以在各种气候、环境中生长，甚至包括沙漠、荒地和海滨滩涂等不宜农耕的地区。
[0005]目前以产油微生物为原料直接酯交换制备生物柴油的方法有很多，但为了使微生物将细胞内的油脂释放出来，一般都以超声或微波为辅助条件，破坏产油微生物的细胞壁和加快酯交换反应速率；或者以强极性有机溶剂如氯仿在高温条件下提取-酯交换反应。但上述方法均有不足之处，使用超声、微波的能耗很大，不易于工业化；氯仿的破壁效果虽然很好，但是毒性很大，对环境有一定的影响。
[0006]因此，需要开发一种效率高、能耗低、工艺简单、成本低的生物柴油的制备方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种以产油微生物为原料，直接酯交换制备生物柴油的方法，所述方法利用低毒混合有机溶剂，能够实现直接以生物质为原料，提取-酯交换一步制备生物柴油。反应过程无需微波、超声等辅助，节约能耗；溶剂均为低毒性有机溶剂，清洁环保；工艺流程简单，易操作。
[0008]为实现上述目的，本发明采用了的技术方案为一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，具体而言，该方法包括下述步骤，
[0009]SI将干燥的产油微生物与正己烷和乙醇组成的混合溶剂、催化剂浓硫酸进行混合，在高温条件下的恒温油浴锅中冷凝回流搅拌反应。
[0010]S2反应完成后，将反应完的溶液取出，于室温条件下静置冷却1-1.5小时，过滤除去滤渣，滤液用正己烷萃取，加入饱和的NaCl溶液，静置分层后，收集上层正己烷相，反复萃取3-4次，合并有机相，减压蒸馏，即得到生物柴油粗产品。
[0011]所述产油微生物为小球藻、葡萄球藻、栅藻、杜氏藻、拟微绿球藻、粘红酵母、海洋红酵母中的一种或几种。
[0012]所述产油微生物的生物质与混合溶剂的料液比为1:10?1:30g/mL。
[0013]所述混合溶剂中正己烷和乙醇的体积比为1:3?3:1，乙醇的浓度为70 %?80 %(v/v)。
[0014]所述催化剂浓硫酸的浓度为5?25mL/g生物质。
[0015]所述反应在恒温油浴中冷凝回流的温度为60?100°C。
[0016]所述混合溶剂与生物质反应的时间为30?120min。
[0017]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
[0018]根据本发明的方法，利用低毒的混合有机溶剂，可以实现以产油微生物为原料，提取-酯交换一步法制备生物柴油。反应过程无需微波、超声等辅助，节约能耗；溶剂均为低毒性有机溶剂，清洁环保；工艺流程简单，易操作。
【具体实施方式】
[0019]为了更好的理解本发明的实质性内容，结合实例作详细说明，但并不以此限制本发明。本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
[0020]实施例1
[0021]称取小球藻的干藻粉0.3g于50mL圆底烧瓶中，加入6mL的正己烧和75%乙醇的混合溶液(正己烷:75%乙醇=1:2 (v/v)，0.SmL的浓硫酸，将圆底烧瓶置于在90°C的恒温油浴中冷凝回流，搅拌反应120min。反应完成后，将反应完的溶液取出，于室温条件下静置冷却I小时，过滤除去藻粉，滤液转移到分液漏斗中，用4mL正己烷萃取，加入4mL饱和NaCl溶液，静置分层后，收集上层正己烷相，反复萃取3次，合并有机相，减压蒸馏，即得到生物柴油粗产品，生物柴油的转化产率为90.61%。
[0022]实施例2
[0023]称取小球藻的干藻粉0.3g于50mL圆底烧瓶中，加入4.5mL的正己烧和75%乙醇的混合溶液(正己烷:75%乙醇=1:2 (v/v)，0.6mL的浓硫酸，将圆底烧瓶置于在90°C的恒温油浴中冷凝回流，搅拌反应120min。反应完成后，将反应完的溶液取出，于室温条件下静置冷却I小时，过滤除去藻粉，滤液转移到分液漏斗中，用3mL正己烷萃取，加入3mL饱和NaCl溶液，静置分层后，收集上层正己烷相，反复萃取4次，合并有机相，减压蒸馏，即得到生物柴油粗产品，生物柴油的转化产率为84.46%。
[0024]实施例3
[0025]称取小球藻的干藻粉0.3g于50mL圆底烧瓶中，加入6mL的正己烧和75%乙醇的混合溶液(正己烷:75%乙醇=l:2(v/v),0.4mL的浓硫酸，将圆底烧瓶置于在100°C的恒温油浴中冷凝回流，搅拌反应120min。反应完成后，将反应完的溶液取出，于室温条件下静置冷却I小时，过滤除去藻粉，滤液转移到分液漏斗中，用4mL正己烷萃取，加入4mL饱和NaCl溶液，静置分层后，收集上层正己烷相，反复萃取3次，合并有机相，减压蒸馏，即得到生物柴油粗产品，生物柴油的转化产率为89.13%。
[0026]以上的实施例中，将所用产油微生物替换为葡萄球藻、栅藻、杜氏藻、拟微绿球藻、粘红酵母、海洋红酵母，重复上述实验，所得结果相似。
【主权项】
1.一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于:该方法包括下述步骤， Si将干燥的产油微生物与正己烷和乙醇组成的混合溶剂、催化剂浓硫酸进行混合，在高温条件下的恒温油浴锅中冷凝回流搅拌反应； S2反应完成后，将反应完的溶液取出，于室温条件下静置冷却1-1.5小时，过滤除去滤渣，滤液用正己烷萃取，加入饱和的NaCl溶液，静置分层后，收集上层正己烷相，反复萃取3-4次，合并有机相，减压蒸馏，即得到生物柴油粗产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于:所述产油微生物为小球藻、葡萄球藻、栅藻、杜氏藻、拟微绿球藻、粘红酵母、海洋红酵母中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于:所述产油微生物的生物质与混合溶剂的料液比为1:10?l:30g/mL。
4.根据权利要求1所述的一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于:所述混合溶剂中正己烷和乙醇的体积比为1:3?3:1，乙醇的浓度为70%?80%(v/v)。
5.根据权利要求1所述的一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于:所述催化剂浓硫酸的浓度为5?25mL/g生物质。
6.根据权利要求1所述的一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于:所述反应在恒温油浴中冷凝回流的温度为60?100°C。
7.根据权利要求1所述的一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于:所述混合溶剂与生物质反应的时间为30?120min。
【专利摘要】一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法，该方法以产油微生物为原料，直接酯交换制备生物柴油。首先将干燥后的生物质与正己烷和一定浓度乙醇组成的混合溶剂，以及催化剂浓硫酸进行混合，在一定温度的恒温油浴中冷凝回流搅拌反应一定时间。反应结束后，过滤除掉滤渣，萃取滤液，减压蒸馏溶剂得到生物柴油粗产品。根据本发明的方法，利用低毒混合有机溶剂，可以实现直接以生物质为原料，提取-酯交换一步制备生物柴油。反应过程无需微波、超声等辅助，节约能耗；溶剂均为低毒性有机溶剂，清洁环保；工艺流程简单，易操作。
【IPC分类】C11B3-00, C11C3-10, C11B3-12, C11B1-10, C10L1-02
【公开号】CN104745298
【申请号】CN201510148399
【发明人】张栩, 张艳, 谭天伟
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月31日