固定化脂肪酶催化毛棉籽油制备生物柴油-生物化工专业论文.docxVIP

河北工业大学硕士学位论文 河北工业大学硕士学位论文 i i 固定化脂肪酶催化毛棉籽油制备生物柴油 摘 要 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12 min、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 10 h，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=0.3473 mol/(min·L·g)；KA=0.0939 mol/L；KB=0.066 mol/L； KiA=0.0006 mol/L；KiB=0.0937 mol/L。 关键词：脂肪酶，棉籽油，生物柴油，响应曲面，动力学 固定化脂肪酶催化毛棉籽油制备生物柴油 Immobilized lipase-catalyzed synthesis of biodiesel from crude cottonseed oil ABSTRACT Biodiesel, which is made from animal oil or plant oil, is an environmental friendly and renewable liquid fuel, and is expected to be a substitute for conventional fossil diesel. Biocatalytic synthesis is a promising and environmental friendly process for biodiesel production. The transesterification of crude cottonseed oil with methyl acetate to biodiesel catalyzed by combined lipases (Lipozyme TL IM and Novozym 435) was investigated. The results showed that the biodiesel yield significantly increased with the addition of methanol into the reaction system. Response surface methodology was employed to optimize the synthesis process, and the kinetics of lipase-catalyzed crude cottonseed oil to biodiesel was also investigated. The best conditions of cleaning phospholipid and peroxide from crude cottonseed oil during preparation of biodiesel were investigated. The con