微生物油脂转酯化制备生物柴油的研究

微生物油脂转酯化制备生物柴油的研究

论文摘要

生物柴油是一种可再生能源,本文以玉米皮渣为原料,深黄被孢霉为菌株发酵产油脂,酯交换制备生物柴油,主要进行了玉米皮渣各组分近红外光谱分析模型的建立,玉米皮渣为原料发酵制备微生物油脂,微生物油脂转酯化制备生物柴油的研究。本文利用近红外光谱分析技术对玉米皮渣中水分、灰分、纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、蛋白质和脂肪的含量进行了检测分析,并将用国标或其他常规方法测定的结果作为建立模型的参比化学值,模型的Q值可以达到0.693012,达到了较满意的建模结果,并对未知玉米皮渣样品进行含量分析,结果表明,所建模型可用于对玉米皮渣样品全组分的分析。以玉米皮渣水解液为深黄被孢霉的主要碳源,添加适量的(NH4)2SO4、MgSO4、K2HPO4、KH2PO4,在10L发酵罐中放大培养。研究结果表明:添加葡萄糖比例为20%,搅拌转速200r/min,通气量0.5v/(v·m)的条件下,连续培养96h后,生物量及微生物油脂含量达到最大值,分别为19.35gL、42.12%。比较了不同提油方法,最终确定索氏法为提取工艺:以石油醚(沸点为60~90℃)为萃取剂,提取温度为95℃,时间为8h时。本文重点研究了酸碱两步法制备生物柴油。确定了H2SO4为催化剂的最佳酯化脱酸的条件:催化剂用量为5%,醇油物质量比为12:1,反应温度为65℃,反应时间为2h,在此优化反应条件下,酸值可降至2mgKOH/g以下,符合下一步酯交换反应要求;酯交换过程中,在单因素实验的基础上,利用Box-Benhnken中心组合设计实验并利用响应面分析(Response Surface Methodology, RSM)确定微生物油脂和甲醇在KOH作为催化剂下进行酯交换反应的最佳条件:催化剂用量为1.25%,醇油物质量比为10:1,反应温度为57℃,反应时间为1.47h,在此反应条件下生物柴油的实际收率为90%以上。气相色谱分析表明其主要为16碳和18碳系脂肪酸甲酯,依据生物柴油标准进行相关指标分析,符合国家标准限度。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 本课题的来源及研究意义
  • 1.2 近红外光谱分析技术
  • 1.3 生物柴油概述
  • 1.4 本论文研究内容及意义
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 玉米皮渣组分分析实验方法
  • 2.3 油脂微生物发酵培养方法
  • 2.4 微生物油脂制备生物柴油方法
  • 第三章 玉米皮渣各组分近红外光谱分析模型的建立
  • 3.1 玉米皮渣各组分含量的化学分析
  • 3.2 玉米皮渣近红外光谱的采集
  • 3.3 玉米皮渣各组分近红外光谱的预处理
  • 3.4 玉米皮渣各组分近红外光谱分析模型的建立
  • 3.5 玉米皮渣各组分近红外光谱分析模型的验证及应用
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 玉米皮渣为原料制备微生物油脂研究
  • 4.1 玉米皮渣水解液的制备
  • 4.2 发酵参数的监控
  • 4.3 发酵过程中发酵液残糖变化曲线
  • 4.4 玉米皮渣发酵产脂研究
  • 4.5 产油微生物发酵稳定实验
  • 4.6 微生物油脂提取工艺
  • 4.7 微生物油脂理化性质分析
  • 4.8 本章小结
  • 第五章 微生物油脂转酯化制备生物柴油
  • 5.1 微生物油脂的脱酸研究
  • 5.2 微生物油脂制备生物柴油
  • 5.3 微生物油脂转酯化制备生物柴油的生产工艺的确定
  • 5.4 生物柴油理化性质分析
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 结论
  • 6.1 结论
  • 6.2 本论文创新点
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者简介
  • 攻读硕士学位期间研究成果
  • 相关论文文献

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