酶法生产生物柴油中液体脂肪酶的回收方法研究

论文摘要

生物柴油作为清洁可再生能源,是石化柴油的重要替代品。游离脂肪酶法制备生物柴油是一种新的研究方向。而脂肪酶成本过高制约了生物柴油产业的发展。为循环使用酶法生产生物柴油过程中的水相脂肪酶,本文采用了泡沫分离法和大孔树脂分离法对其进行回收。本文首先考察了泡沫分离法回收水相中脂肪酶,以液体脂肪酶溶液为研究对象,通过正交实验考察了pH值、通气速度、初始酶浓度对富集比、酶蛋白回收率和酶活回收率的影响。实验结果表明,当气速为10 L/(L.h),进料酶浓度为0.2 g/L,pH值7.0时蛋白回收率和酶活回收率接近100%,相应的富集比为3.67；初始酶浓度对于富集比和蛋白回收率具有显著影响,而pH值的影响不显著,回收过程中脂肪酶活性没有损失。进一步考察了甲醇、甘油及生物柴油对分离效果的影响,结果表明：甲醇的存在能显著提高泡沫分离的回收速率,甘油的存在降低了富集比,而生物柴油的存在影响了泡沫的稳定性,要形成稳定的泡沫层,生物柴油的含量需小于0.01%。本文其次考察了大孔树脂分离法回收水相中脂肪酶,然后以液体脂肪酶溶液为研究对象,通过正交实验考察了温度、时间、酶／树脂、初始酶浓度对酶蛋白回收率的影响。实验结果表明,当酶／树脂为0.05/1,吸附时间超过2h时,酶蛋白回收率达到或超过95%,并且酶／树脂对于酶蛋白回收率具有显著影响,而温度基本没有影响。进一步考察了甲醇、甘油及生物柴油对分离效果的影响,结果表明：甲醇基本不影响分离效果,甘油的存在影响了酶蛋白的回收速率,而只有当生物柴油浓度不高于0.01%时,大孔树脂分离才能正常进行。本文还研究了吸附完酶的树脂的催化能力,实验结果表明,吸酶树脂能在叔丁醇体系下稳定催化20批次,在水相中可以得到很高的油脂转化率,并在水相中逐渐脱附。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 生物柴油概述
• 1.1.1 固定化脂肪酶法
• 1.1.2 全细胞脂肪酶法
• 1.1.3 游离脂肪酶法
• 1.2 蛋白质的回收方法
• 1.2.1 泡沫分离法回收蛋白质
• 1.2.2 膜过滤回收蛋白质
• 1.2.3 液液萃取
• 1.2.4 其他分离回收方法
• 1.3 研究的目的和意义及研究的主要内容
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究的主要内容
• 1.3.3 本论文的创新之处
• 第二章 材料与方法
• 2.1 主要试剂与材料
• 2.2 仪器及设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 甘油和甲醇浓度的测定
• 2.3.2 蛋白浓度的测定
• 2.3.3 生物柴油含量的测定
• 2.3.4 脂肪酶活性的测定
• 2.3.5 树脂的活化
• 2.3.6 泡沫分离回收脂肪酶实验过程
• 2.3.7 大孔吸附树脂回收脂肪酶实验过程
• 第三章 泡沫分离法回收液体脂肪酶
• 3.1 泡沫分离效果评价
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 正交实验结果
• 3.2.2 气速的影响
• 3.2.3 甲醇浓度的影响
• 3.2.4 甘油浓度的影响
• 3.2.5 生物柴油的影响
• 3.2.6 实际生产中的脂肪酶溶液的泡沫分离
• 3.3 结论
• 第四章 大孔吸附树脂回收液体脂肪酶
• 4.1 本章引论
• 4.2 大孔吸附树脂的选择
• 4.3 正交试验结果
• 4.4 温度的影响
• 4.5 酶/树脂质量比的影响
• 4.6 转速的影响
• 4.7 甲醇浓度的影响
• 4.8 甘油浓度的影响
• 4.9 生物柴油的影响
• 4.10 大孔树脂回收实际生产中的液相脂肪酶
• 4.11 吸附完酶的树脂用于催化生物柴油制备
• 4.12 叔丁醇体系下吸附酶树脂的酶催化
• 4.13 无溶剂体系中吸附酶树脂的催化性能
• 4.14 树脂回用实验
• 4.15 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文