Время реакции. Повторное использование иммобилизованной липазы

Время реакции

Влияние времени реакции исследовали Косе и др.. (2002) и др. Ватанабе. (2000) с помощью липазы С. antarctica в ферментативном метанолизе растительных масел. Косе и др. (2002) достиг 90% конверсии хлопкового масла в качестве субстрата за 7 часов использования, однако, он использовал большое количество катализатора 30%масс. (от масла). Ватанабе и соавт. (2000) использовали соевое масло в качестве субстрата после трехступенчатого добавления метанола, чтобы избежать торможения липазы несмешивающимся метанолом. Он обнаружил, что переэтерификации требуется около 48 ч при использовании 4% (от массы масла) иммобилизованной липазы при 30 ^оС. С т-бутанолом в качестве растворителя, процесс достиг 100% конверсии в течение 24 ч с использованием 1, 7% (от массы масла) катализатора, при температуре 50 ^оС. Ду и соавт. (2003) и Суману и Борншер (2003) сообщили, что 30% эфира преобразуется с 15% (от массы масла) липазы, молярным отношением метанола к маслу 3: 1, температурой 50 °С и при скорости вращения 200 оборотов в минуту. Скорость реакции быстро увеличивается в первые 6 ч, после чего скорость стала расти медленней и конверсия эфира увеличилась менее чем на 15%. От 12 до 24 ч конверсия увеличилась лишь на 10%, а общее конверсия эфира на 50% через 24 часа. Переэтерификация является обратимой реакцией, и обратная скорость реакции увеличивается с образованием и накоплением продуктов. Таким образом, скорость конверсии эфира будет уменьшаться с течением времени (Гуй-чжуань и соавт. 2006).

Переэтерификация могут продлевать для того, чтобы произошло полная конверсия остаточных триацилглицеридов в биодизельное топливо. Быстрое формирование биодизеля наблюдается в течение первых 30 мин реакции. Через 30 мин, скорость реакции снижалась с образованием биодизеля, реакционную смесь разделило на две несмешивающиеся фазы, биодизеля и метанола. Формирование двух фаз привело к повышению сопротивления массообмена, которые препятствуют скорости реакции (Лотеро и соавт. 2005). Другой причиной было то, что накопление воды в реакционной системе препятствует дальнейшей реакции, приводящей к затруднению конверсии триацилглицеридов в биодизельное топливо (Гофф и др. 2004; Шривастава и Прасад 2000). При оптимальных условиях, преобразование биодизеля достигло 83% через 30 мин и более чем на 99% после 12 ч (Тинг и соавт. 2008).

Повторное использование иммобилизованной липазы

Для крупномасштабного производства биодизеля с использованием биокатализатора, серьезной проблемой является повторное использование липазы. Когда несколько короткоцепочных спиртов были использованы в качестве ацильного акцептора, глицерин один из основных побочных продуктов может подавлять ферментативные реакции и липаза может быстро потерять активность при повторном использовании без удаления глицерина. Несколько попыток было предпринято для десорбции глицерина из липазы и испробовано большое количество гидрофильных растворителей, необходимых для удаления глицерина, которое сложно выполнение, особенно для крупномасштабного производства биодизеля (Доссат и соавт., 2002). Пан и соавт. (2002) использовал R. oryzae иммобилизованнуюна биомассе и изучил возможность многократного использования иммобилизованных биокатализаторов и обнаружили, что активность клеток была сохранена в течение 11 циклов без особого снижения от первоначальной активности. Регенерацию использованных ферментов изучали Чэнь и Ву (2003) с использованием иммобилизованной липазы С. antarctica и обнаружили, что иммобилизованные ферменты можно регенерировать и использовать в течение 3 циклов после промывки 2-бутанолом и т-бутанолом без особого снижения начальной активности.

Когда был использован метилацетат в качестве ацильного акцептора, то в системы не было никакого глицерина. Ферментативная активность прошла без потерь 10 повторов реакции. В этом процессе был получен триацетилглицерол, вместо глицерина, в качестве побочного продукта, который не влияет на общие свойства конечного. Таким образом, ферментативная переэтерификация растительных масел с метилацетат в качестве ацил акцептора является перспективой для производства биодизельного топлива в согласно Ксю и соавт. (2003). Таблица 5 показывает, работы по производству биодизеля с использованием биокатализаторов.

Таблица 5 - Производство биодизеля с использованием биокатализаторов[5]

Продолжение таблицы 5