酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸酯富集的耦合工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸酯富集的耦合工艺，包括：S1、将油脂水解成脂肪酸；S2、水解产物进行油水两相分离；S3、用脂肪酶催化油相发生醇解反应，反应过程中通过控制短链醇流加和实行在线脱水，消除副产物水对脂肪酶和产物得率的影响，实现从脂肪酸到生物柴油的转化；S4、将S3所得反应液流入下一阶段酶反应器中，使反应液中未反应完全的甘油酯和脂肪酸在酶催化下与碳酸二甲酯或碳酸二乙酯发生反应，生成多元不饱和脂肪酸酯，反应过程中实行在线脱水以除去反应过程中生成的副产物水，进而实现从油脂到生物柴油以及多元不饱和脂肪酸酯的转化。本工艺具有油脂原料适用性强，生产过程环保清洁，产品品质及得率高等优点。
【专利说明】
酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸醋富集的輔合工艺
技术领域
[0001] 本发明属于生物化工领域，具体地说，设及酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪 酸醋富集的禪合工艺。
【背景技术】
[0002] 生物柴油，是由生物油脂通过转醋或醋化反应生成的长链脂肪酸醋类物质。生物 柴油在闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、芳控含量、燃烧耗氧量方面均优于石化柴油，而其 它指标与石化柴油相当。燃烧尾气中悬浮颗粒、一氧化碳、硫化物W及碳氨化合物都大幅度 降低，具备环境友好性，已在欧美国家广泛使用。
[0003] -些生物油脂中还含有多元不饱和脂肪酸(PUFAs)。根据PUFA双键位置又将其分 为O -3和CO -6系列，从脂肪酸分子中距离簇基最远的甲基端的碳原子计数，第一个双键出 现在第=和第四个碳原子之间的称为U-3PUFA，第一个双键出现在第六和第屯个碳原子之 间的称为C0-6PUFA。研究发现，很多C0-3PUFAS是具有多种生理活性的功能因子，因此被广 泛应用于各个领域。然而，大多数《 -3PUFA来源于深海鱼油，但含量比较低，目前CO -3PUFAS 的分离方法主要集中在尿素包合法、分子蒸馈、阴离子络合法、超临界萃取、高效液相色谱 法、生物酶法等几种方法。其中尿素包合法较为常用，在有机溶剂中尿素可W与直链饱和脂 肪酸形成尿素包合复合物在低溫下结晶析出，但该法需使用大量的有机溶剂，参与后续提 纯步骤;分子蒸馈可在低溫下汽化待分离物，严格控制溫度得到不同溫度的馈分，可得到较 高的CO -3PUFAS，但过程能耗大；阴离子络合法中硝酸银阴离子可与CO -3PUFAS络合，产物亲 水性强，因此《 -3PUFAS可W W阴离子络合物的形式进入水相，从而实现分离，但硝酸银价 格昂贵，故仅限于实验室小量制备;利用超临界C〇2萃取具有《-3PUFA不发生氧化等优点， 但对设备要求较高。总之，采用W上物理或化学的方法富集《-3PUFA存在选择性差，过程能 耗高等问题，迫切需要开发具有高度选择性、且对环境友好的生物酶法工艺进行《-3PUFAs 的富集。但目前关于酶法工艺富集多元不饱和脂肪酸的工艺繁琐，成本高，选择性差，工业 化应用前景不明朗。
[0004] 另外，多元不饱和脂肪酸在生物油脂中的含量有限，其余大部分为其它常规脂肪 酸(如栋桐酸、硬脂酸W及油酸等），在富集多元不饱和脂肪酸的同时，将其它脂肪酸醋同时 转化成脂肪酸短链醋(生物柴油），可W显著提升整个油脂转化的经济效益。然而，要实现生 物柴油和多元不饱和脂肪酸醋富集的禪合工艺，需研发产品收率更高，生物柴油品质高的 先进制备工艺。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸醋富集的禪合工艺。
[0006] 为了实现本发明目的，本发明提供的酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸醋富 集的禪合工艺，包括W下步骤：
[0007] Sl、将油脂水解成脂肪酸(水解产物中脂肪酸得率在95% W上）；
[0008] S2、水解产物进行油水两相分离，收集到的油相（除了脂肪酸，油相中还含有少许 的单甘油醋、二甘油醋W及S甘油醋等)用于下一步反应；
[0009] S3、用脂肪酶催化油相发生醇解反应，在酶促醇解反应过程中，通过控制短链醇流 加和实行在线脱水，消除副产物水对脂肪酶和产物得率的影响，实现从脂肪酸到生物柴油 的转化(转化率在96% W上）；
[0010] S4、将S3所得反应液流入下一阶段酶反应器中，使反应液中未反应完全的甘油醋 和脂肪酸在酶催化下与碳酸二甲醋或碳酸二乙醋发生反应，生成多元不饱和脂肪酸醋，反 应过程中实行溫和的在线脱水W除去反应过程中生成的副产物水，进而实现从油脂到生物 柴油W及多元不饱和脂肪酸醋的转化。
[0011] Sl中水解反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量 50-1000%的水进行油脂的水解，反应在100-300°C，1.0-3 .OMpa条件下进行;优选地，水解 反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-500 %的水进行 油脂的水解，反应在160-230°C，1.5-3Mpa条件下进行。
[0012] 前述的工艺，Sl中水解反应是指在无机酸、短链有机酸和表面活性剂存在下，向一 级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000%的水进行油脂的水解， 反应在100-120°C条件下进行。
[0013] 所述无机酸包括硫酸、盐酸或憐酸等，所述短链有机酸包括甲酸或乙酸等，按油脂 质量1-5 %添加，所述表面活性剂包括但不限于十二烷基横酸钢，按油脂质量0.2-2 %添加。
[0014] 前述的工艺，Sl中水解反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基 于油脂质量50-1000%的水W及基于单位油脂质量500-1000个标准酶活的脂肪酶进行水 解，反应在35-50°C条件下进行。
[0015] 前述的工艺，S3是将油相和基于单位油脂质量200-1000个酶活单位的脂肪酶装入 一级或多级环流反应器中，通过脂肪酶催化脂肪酸与短链醇发生醋化反应，反应器溫度控 制在20-50°C，所述短链醇包括甲醇、乙醇、丙醇或下醇等。
[0016] 前述的工艺，S3酶促醇解反应过程中，实行变速流加短链醇和溫和的在线脱水。
[0017] 前述的工艺，S4为在脂肪酶催化下，将S3所得反应液中未反应完全的甘油醋和脂 肪酸进一步与碳酸二甲醋或碳酸二乙醋发生反应，反应过程中使用溫和的在线脱水。
[0018] 本发明中所述溫和的在线脱水是指利用膜、分子筛或短链醇气提。在线脱水所用 的膜为有机膜、无机膜或陶瓷膜等;在线脱水所用的分子筛为3A或4某分子筛等;所述短链 醇气提是将反应器一侧直接与装有无水短链醇的罐体相连，无水短链醇的溫度为20-40°C， 反应器的另一侧与真空累连接，然后真空累与冷凝器连接；将反应器中真空控制在10- 1 OOMpa，冷凝器溫度为5-15°C ;所述短链醇包括甲醇、乙醇等。
[0019] 本发明酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸醋富集的禪合工艺流程图见图1。
[0020] 本发明中所述脂肪酶包括来源于酵母、霉菌、细菌或其它微生物的脂肪酶;脂肪酶 为单种脂肪酶或多种脂肪酶的组合。例如，来源于米曲霉(AspergiIlus O巧zae)的脂肪酶， 来源于南极假丝酵母（Candida antarctiCa)的脂肪酶，来源于米黑根毛霉（Rhizomucor miehei)的脂肪酶等。
[0021] 本发明中所述油脂为含有多元不饱和脂肪酸的生物油脂，包括植物油脂、动物油 月旨、废食用油、酸化油、油脂精练下脚料和微生物油脂等。其中，所述植物油脂为藍麻油、栋 桐油、菜巧油、大豆油、花生油、玉米油、棉子油、米慷油、麻风树油、文冠果油或小桐子油等； 所述动物油脂为鱼油、牛油、猪油或羊油等;所述微生物油脂为酵母油脂或微藻类油脂等。 所述废食用油为滿水油或地沟油等;所述油脂精炼下脚料为酸化油等。
[0022] 本发明中设及的多元不饱和脂肪酸是指分子中有多于一个双键的长链脂肪酸，包 括但不限于Q-亚麻酸(C18:3)、二十二碳六締酸(C22:6)、二十碳五締酸(C20:5)、花生四締 酸(C20:4)等。
[0023] 本发明首次提出高品质生物柴油制备和多元不饱和脂肪酸醋富集的禪合工艺，第 一阶段先将含有多元不饱和脂肪酸的油脂进行水解，然后分离出高纯度水解产物脂肪酸， 运样可W完全规避油脂尤其是低品质油脂中多种复杂成分对后续脂肪酶催化特性的负面 影响。在后续的酶促脂肪酸醇解反应制备生物柴油过程中，通过溫和的在线脱水技术，使得 脂肪酸可W高效转化为脂肪酸短链醋。为进一步促进余下甘油醋及脂肪酸的转化，将前述 反应液通过下一阶段酶反应器，使得反应液中未反应完全的甘油醋和脂肪酸在酶催化下与 碳酸二甲醋或碳酸二乙醋发生反应，反应过程中通过溫和的在线脱水技术及时除去反应过 程中生成的副产物水，从而实现油脂到生物柴油W及多元不饱和脂肪酸醋的充分转化，实 现高品质生物柴油制备和多元不饱和脂肪酸醋富集的高效禪合。
[0024] 本工艺显著降低了油脂中复杂成分对酶活的影响；在酶促油脂醇解反应中，参与 反应的物质为高纯度脂肪酸，反应副产物主要为水分，采用溫和的在线脱水技术就可使生 成的水分在线去除，从而使反应不断朝正反应方向进行，酶促转化效率大幅度提高。同时， 为进一步促进余下甘油醋及脂肪酸的充分转化，进而在脂肪酶催化下，使得前述反应中的 甘油醋W及未反应完全的脂肪酸进一步与碳酸二甲醋或碳酸二乙醋发生反应，由于最后一 步中采用碳酸二甲（乙）醋代替传统的酷基受体甲（乙）醇，使得反应过程中不再产生甘油， 从根本上解除了甘油对酶促活性和稳定性的负面影响，从而实现了高收率和高品质生物柴 油制备W及多元不饱和脂肪酸醋的富集。
[0025] 本工艺适用于各种各样的油脂，后续产品的分离纯化方便易行，具有很好的工业 化应用前景。
【附图说明】
[00%]图1为本发明酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸醋富集的禪合工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027] W下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例 中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
[0028] 实施例1
[00巧]将IOg来自化Iorella vulgaris微藻油脂(含有二十二碳六締酸）、基于油脂质量 50%的水，基于油脂质量0.5%的甲酸，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控 溫120°C ,2.OMpa,反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为95%，水解后油水两相分离， 油相进一步置于酶反应器（装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于米曲霉 Aspergi 1 Ius oryzae的脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空累和冷凝 器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为20°C，甲醇罐溫度为25 °C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为97.4%。含有脂肪酸短链醋的油相进一步通 过第二阶段酶反应器（装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于南极假丝酵母 化ndida antarctica的脂肪酶W及基于油重0.5%的碳酸二甲醋），酶反应器一侧连接无水 碳酸二甲醋罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10 °C，反应器溫度为20°C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为99%，酸价为0.3mg KOH/ g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分离出来，二十 二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0030] 实施例2
[0031] 将IOg来自Botryococ州S SP.的微藻油脂(含有二十碳五締酸和二十二碳六締酸） 基于油脂质量1000%的水，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控溫220°C， 3.OMpa，反应3小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为95.5%，水解后油水两相分离，油相进 一步置于酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于米曲霉Aspergillus oryzae的脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系 中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为50°C，甲醇罐溫度为25°C，反应5小时， 体系中脂肪酸短链醋的收率为98%。含有脂肪酸短链醋的油相进一步通过第二阶段酶反应 器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于南极假丝酵母化ndida antarctica的 脂肪酶W及基于油重0.2%的碳酸二甲醋），酶反应器一侧连接无水碳酸二甲醋罐，另一侧 连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，酶反应器溫度为50 °C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为98.8 %，酸价为0.4mg KOH/g。进一步在140- 160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分离出来，二十二碳六締酸短链 醋则富集在塔蓋中。
[0032] 实施例3
[0033] 将IOg来自C. vulgaris的微藻油脂(含有二十碳五締酸）、基于油脂质量200%的 水，基于油脂质量5%的硫酸和基于油重0.2%的十二烷基横酸钢，置于适于一级或多级反 应器中进行油脂的水解。控溫l〇〇°C，反应4小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为95%。水 解后油水两相分离，油相进一步置于酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来 源于南极假丝酵母化ndida antarctica的脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧 连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为IOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为30°C， 反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为97.4%。含有脂肪酸短链醋的油相进一步通过第 二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于南极假丝酵母Candida an化rctica的脂肪酶W及基于油重0.5%的碳酸二甲醋），酶反应器一侧连接无水碳酸二甲 醋罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器 溫度为30°C，甲醇罐溫度为25°C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为99%，酸价为 0.3mg KOH/g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分 离出来，二十二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0034] 实施例4
[0(X3日]将IOg来自C.minutissima的微藻油脂（含有花生四締酸，C20:4)、基于油脂质量 400%的水，基于油脂质量1.0%的盐酸和基于油重0.2%的十二烷基横酸钢，置于适于一级 或多级反应器中进行油脂的水解。控溫ll〇°C，反应4小时，有效油脂到脂肪酸的转化率为 94.8%，水解后油水两相分离，油相进一步置于酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标 准酶活的来源于米黑根毛霉Rhizomucor miehei的脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇 罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫 度为20°C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为98.4%。含有脂肪酸短链醋的油相进 一步通过第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于南极假丝酵 母Candida an化rctica的脂肪酶W及基于油重0.3%的碳酸二甲醋），酶反应器一侧连接无 水碳酸二甲醋罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为 l〇°C，反应器溫度为20°C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为99%，酸价为0.2mg KOH/g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分离出来， 二十二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0036] 实施例5
[0037] 将IOg来自T.fluviatilis的微藻油脂(含有花生四締酸和二十碳五締酸）、基于油 脂质量400%的水，基于油脂质量1%的硫酸和基于油重0.2%的十二烷基横酸钢，置于适于 一级或多级反应器中进行油脂的水解。控溫l〇〇°C，反应3小时，有效油脂到脂肪酸的转化率 为95.5 %，水解后油水两相分离，油相进一步置于酶反应器(装有基于单位油脂质量500个 标准酶活的来源于米黑根毛霉化izomucor miehei的脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇 罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫 度为20°C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为98.6%。含有脂肪酸短链醋的油相进 一步通过第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于南极假丝酵 母Candida an化rctica的脂肪酶W及基于油重0.8%的碳酸二甲醋），酶反应器一侧连接无 水甲醇罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反 应器溫度为20°C，反应2小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为99%，酸价为0.2mg KOH/g。进 一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分离出来，二十二碳 六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[003引实施例6
[0039] 将IOg来自T.pseudonana的微藻油脂(含有二十二碳六締酸化HA，二十碳五締酸和 花生四締酸）、基于油脂质量1000%的水，基于单位油脂质量800个标准酶活的来源于极假 丝酵母化ndidaan化rctica的脂肪酶，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控溫 40°C，反应8小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为94%，水解后油水两相分离，油相进一步 置于酶反应器（装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于米黑根毛霉Rhizomucor miehei的脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系 中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为20°C，反应5小时，体系中脂肪酸短链 醋的收率为97.4%。含有脂肪酸短链醋的油相进一步通过第二阶段酶反应器(装有基于单 位油脂质量800个标准酶活的来源于南极假丝酵母化ndida antarctica的脂肪酶W及基于 油重1%的碳酸二乙醋），酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制 体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为20°C，反应5小时，体系中脂肪酸 短链醋的收率为99%，酸价为0.2mg KOH/g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳 链长(C10-C18)的生物柴油分离出来，二十二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0040] 实施例7
[0041] 将IOg来自T.fluviatilis的微藻油脂(含有花生四締酸和二十碳五締酸）、基于油 脂质量50%的水，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控溫280°C ,3.OMpa,反应 8小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为98.5%，水解后油水两相分离，油相进一步置于酶 反应器(装有基于单位油脂质量500个标准酶活的来源于米黑根毛霉化izomucor miehei的 脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空 为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为20°C，反应5小时，体系中脂肪酸短链醋的收率 为98.4%。含有脂肪酸短链醋的油相进一步通过第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质 量800个标准酶活的来源于南极假丝酵母Candida antarctica的脂肪酶W及基于油重 0.2 %的碳酸二甲醋），酶反应器一侧连接无水碳酸二甲醋罐，另一侧连接真空累和冷凝器， 控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为20°C，反应5小时，体系中脂 肪酸短链醋的收率为99%，酸价为0.2mg KOH/g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下， 将碳链长(C10-C18)的生物柴油分离出来，二十二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0042] 实施例8
[0043] 将IOg来自化Iorella vulgaris微藻油脂(含有DHA，二十二碳六締酸）、基于油脂 质量100%的水，基于油脂质量5%的硫酸和2%的十二烷基横酸钢，置于适于一级或多级反 应器中进行油脂的水解。控溫l〇〇°C，反应5小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为97.3%， 水解后油水两相分离，油相进一步置于酶反应器(装有基于单位油脂质量1000个标准酶活 的来源于米黑根毛霉Rhizomucor miehei的脂肪酶），酶反应器一侧连接无水甲醇罐，另一 侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10°C，反应器溫度为40 °C，反应3小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为98.4%。含有脂肪酸短链醋的油相进一步通 过第二阶段酶反应器（装有基于单位油脂质量1000个标准酶活的来源于南极假丝酵母 化ndida antarctica的脂肪酶W及基于油重0.3%的碳酸二甲醋），酶反应器一侧连接无水 碳酸二甲醋罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空为lOMPa，冷凝器溫度为10 °C，反应器溫度为40°C，反应2小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为99%，酸价为0.2mg KOH/ g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分离出来，二十 二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0044] 实施例9
[0045] 将IOg来自Botryococcus sp.的微藻油脂（含有二十碳五締酸和二十二碳六締 酸）、基于油脂质量100%的水，基于单位油脂质量1000个标准酶活的来源于极假丝酵母 化ndida antarctica的脂肪酶，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解，控溫40°C， 反应8小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为96.5%，水解后油水两相分离，油相进一步置 于酶反应器（装有基于单位油脂质量1000个标准酶活的来源于米黑根毛霉Rhizomucor miehei的脂肪酶），酶反应器溫度为25°C，甲醇和脂肪酸摩尔比为5:1，甲醇分别在反应0小 时，1小时，2小时，3小时和4小时各加入1摩尔，反应过程用如图1所示的在线脱水(膜或分子 筛），反应3小时，体系中脂肪酸到脂肪酸短链醋的转化率为98.5%。含有脂肪酸短链醋的油 相进一步通过第二阶段酶反应器(装有基于单位油脂质量1000个标准酶活的来源于南极假 丝酵母化ndida an化rctica的脂肪酶W及基于油重0.3%的碳酸二甲醋），反应过程用如图 1所示的在线脱水(膜或分子筛），反应2小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为99%，酸价为 0.2mg KOH/g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分 离出来，二十二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0046] 实施例10
[0047] 将IOg来自化Iorella vulgaris微藻油脂(含有DHA，二十二碳六締酸）、基于油脂 质量1000%的水，置于适于一级或多级反应器中进行油脂的水解。控溫300°C，3Mpa，反应4 小时后，有效油脂到脂肪酸的转化率为97.6%，水解后油水两相分离，油相进一步置于酶反 应器(装有基于单位油脂质量1000个标准酶活的来源于米黑根毛霉化izomucor miehei的 脂肪酶），酶反应器一侧连接无水乙醇罐，另一侧连接真空累和冷凝器，控制体系中的真空 为15MPa，冷凝器溫度为12°C，酶反应器溫度为30°C，乙醇罐溫度为25°C，反应6小时，体系中 脂肪酸短链醋的收率为98.4%。含有脂肪酸短链醋的油相进一步通过第二阶段酶反应器 (装有基于单位油脂质量1000个标准酶活的来源于南极假丝酵母化ndida an化rctica的脂 肪酶W及基于油重0.3%的碳酸二乙醋），酶反应器一侧连接无水乙醇罐，另一侧连接真空 累和冷凝器，控制体系中的真空为15MPa，冷凝器溫度为12°C，酶反应器溫度为30°C，乙醇罐 溫度为25°C，反应6小时，反应3小时，体系中脂肪酸短链醋的收率为99%，酸价为0.2mg KOH/g。进一步在140-160°C，真空度6-lOmmHg下，将碳链长(C10-C18)的生物柴油分离出来， 二十二碳六締酸短链醋则富集在塔蓋中。
[0048] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可W对之作一些修改或改进，运对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此，在不偏离本发明精神的基础上所做的运些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸酯富集的耦合工艺，其特征在于，包括以下 步骤： 51、 将油脂水解成脂肪酸； 52、 水解产物进行油水两相分离，收集到的油相用于下一步反应； 53、 用脂肪酶催化油相发生醇解反应，在酶促醇解反应过程中，通过控制短链醇流加和 实行在线脱水，消除副产物水对脂肪酶和产物得率的影响，实现从脂肪酸到生物柴油的转 化； 54、 将S3所得反应液流入下一阶段酶反应器中，使反应液中未反应完全的甘油酯和脂 肪酸在酶催化下与碳酸二甲酯或碳酸二乙酯发生反应，生成多元不饱和脂肪酸酯，反应过 程中实行在线脱水以除去反应过程中生成的副产物水，进而实现从油脂到生物柴油以及多 元不饱和脂肪酸酯的转化。2. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S1中水解反应是指向一级或多级反应器中 间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000%的水进行油脂的水解，反应在100-300°C， 1.0-3. OMpa条件下进行;优选地，水解反应是指向一级或多级反应器中间歇或连续加入油 脂和基于油脂质量50-500%的水进行油脂的水解，反应在160-230°C，1.5-3Mpa条件下进 行。3. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S1中水解反应是指在无机酸、短链有机酸 和表面活性剂存在下，向一级或多级反应器中间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000%的水进行油脂的水解，反应在100-120°C条件下进行； 所述无机酸包括硫酸、盐酸或磷酸，所述短链有机酸包括甲酸或乙酸，按油脂质量1-5 %添加，所述表面活性剂包括十二烷基磺酸钠，按油脂质量0.2-2 %添加。4. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S1中水解反应是指向一级或多级反应器中 间歇或连续加入油脂和基于油脂质量50-1000%的水以及基于单位油脂质量500-1000个标 准酶活的脂肪酶进行水解，反应在35-50°C条件下进行。5. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S3是将油相和基于单位油脂质量200-1000 个酶活单位的脂肪酶装入一级或多级环流反应器中，通过脂肪酶催化脂肪酸与短链醇发生 酯化反应，反应器温度控制在20-50°C，所述短链醇包括甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。6. 根据权利要求1或5所述的工艺，其特征在于，S3酶促醇解反应过程中，实行变速流加 短链醇和在线脱水;所述在线脱水是指利用膜、分子筛或短链醇气提。7. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S4为在脂肪酶催化下，将S3所得反应液中 未反应完全的甘油酯和脂肪酸进一步与碳酸二甲酯或碳酸二乙酯发生反应，反应过程中使 用在线脱水;所述在线脱水是指利用膜、分子筛或短链醇气提。8. 根据权利要求6或7所述的工艺，其特征在于，在线脱水所用的膜为有机膜、无机膜或 陶瓷膜;在线脱水所用的分子筛为3 A或4A分子筛;所述短链醇气提是将反应器一侧直接 与装有无水短链醇的罐体相连，无水短链醇的温度为20-40°C，反应器的另一侧与真空栗连 接，然后真空栗与冷凝器连接;将反应器中真空控制在l〇-l〇〇Mpa，冷凝器温度为5-15Γ;所 述短链醇包括甲醇、乙醇。9. 根据权利要求1-8任一项所述的工艺，其特征在于，所述脂肪酶包括来源于酵母、霉 菌、细菌或其它微生物的脂肪酶;脂肪酶为单种脂肪酶或多种脂肪酶的组合。10.根据权利要求1-9任一项所述的工艺，其特征在于，所述油脂为含有多元不饱和脂 肪酸的生物油脂，包括植物油脂、动物油脂、废食用油、酸化油、油脂精练下脚料和微生物油 脂。
【文档编号】C12P7/64GK105925628SQ201610529540
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】杜伟, 戴玲妹, 刘德华
【申请人】清华大学, 东莞深圳清华大学研究院创新中心