生物制备范文

生物制备范文（精选10篇）

生物制备 第1篇

我们提供一种利用生物脂肪酸或废弃的油脂为原料生产生物燃油的制备方法, 以解决环境污染和工业生产和生活取暖的能源需求。

生物液体燃油制备方法包括下列步骤:

1、在高温低压下, 将生物油脂脱水, 至含水量低于重量比2%;

2、在60℃～80℃下加入0.25%～0.3%重量比的环乙胺、1%柴油和1%化工油, 混合稀释;

3、在200℃～400℃下, 加入3%重量比的分子筛、2%～2.5%重量比的甲醇或乙醇, 裂解醇化;

4、加入助剂, 混合, 过滤即生成产品。

其中:高温低压是指140℃～160℃, 0.2至0.5个大气压反应条件。

生物油脂为动、植物油脂。选自亚油酸、亚麻油、油酸、豆油、花生油、茶油、牛油、猪油、羊油、棕油、泔水油、工业废油、废煎炸油或橄榄油中之一。

分子筛为稀土-X型分子筛、稀土-Y型分子筛、氢-Y型分子筛、硅酸铝分子筛中之一。

助剂包括强碱乳化分散剂、十六烷值改进剂、抗氧化剂、抗磨剂。

用该方法生产出的生物液体燃油, 具有以下理化特征:

外观:褐色透明液体;

凝点:0℃;

闪点:46℃

铜片腐蚀 (50℃, 3小时) :1a级;

总热值 (Kj/g) :40;

运动粘度 (mm2/s) :8。

同时具有下列特点:

生产出的生物液体燃油十六烷值高、抗爆性好、动力大;含氧量高、燃烧充分, 油耗省;运动机件润滑性好, 可降低机件和喷油器磨损;闪点高, 有利于运输、储存;凝点低, 低温发动和启动性好;和柴油混合性好;含硫低, 有利于环保。

联系人:闵春官

地址:上海市南汇区惠南镇永安村勤乐919号

上海申旭特种机用燃料公司

生物制备 第2篇

餐饮废油脂制备生物柴油的现状与发展

摘要：随着石油化工能源日益枯竭,生物柴油作为绿色油品在国际上引起了人们关注.首先对我国餐饮废油脂的产生与管理现状进行了论述,并对餐饮废油脂制备生物柴油的基本原理及各种工艺方法进行了综述,最后结合实际提出了未来废油脂制取生物柴油的产业化前景.作 者：曾彩明 陈沛全 李娴 ZENG Cai-ming CHEN Pei-quan LI Xian 作者单位：东莞市环境科学研究所,广东东莞,523009期 刊：东莞理工学院学报 Journal：JOURNAL OF DONGGUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY年，卷(期)：2010,17(3)分类号：X792关键词：餐饮废油脂 管理 生物柴油 酯交换

生物制备 第3篇

摘 要：通过单因素发酵实验，以苹果渣为发酵基质，开展发酵制备生物腐植酸工艺研究。研究结果表明：复合微生物菌剂接种量5%～7%，尿素添加量2%～3%，物料含水率50%，发酵时间20～25 d，黄腐酸含量达22%，活菌含量5.6亿/g，为生物腐植酸规模化生产提供技术参考。

关键词：苹果渣；黄腐酸

中图分类号：TQ92 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）02-0166-03

生物腐植酸（黄腐酸）是由富含纤维素、木质素的植物残体及辅助材料，经多种微生物在一定条件下发酵转化而成。产品活性成分多，含有大量功能菌剂，具有改良土壤、增进肥效、调节作物生长、提高作物抗逆性和改善作物品质等特点。该研究以苹果渣为原料，进行微生物发酵生产黄腐酸的工艺研究，为其规模化处置提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 发酵基质

以苹果渣为发酵基质，来自果汁加工厂。苹果渣中主要成分含量，见表1。

1.1.2 接种剂

是由木霉M21、放线菌F07、地衣芽孢杆菌X33、酵母菌J05组成的复合生物菌剂，有效活菌数≥100亿/g，亳州市恒顺生态科技有限公司提供。

1.1.3 仪器设备

超净工作台，蒸汽灭菌锅，恒温培养箱，721分光光度计，光学显微镜，真空干燥箱等。

1.2 实驗设计

1.2.1 生物菌剂接种量对发酵过程的影响

实验设四个处理，两次重复。T0为对照处理，处理T1、T2、T3生物菌剂接种量分别为3%、5%、7%。各处理物料含水率50%，尿素添加量2%。

1.2.2 尿素添加量对发酵过程的影响

实验设四个处理，两次重复。T0为对照处理，处理T1、T2、T3尿素添加量分别为1%、2%、3%。各处理物料含水率50%，生物菌剂接种量3%。

1.2.3 物料含水率对发酵过程的影响

实验设四个处理，两次重复，处理T1、T2、T3、T4物料含水率分别为40%、50%、60%、70%。各处理生物菌剂接种量3%，尿素添加量2%。

1.2.4 发酵时间对发酵过程的影响

实验设四个处理，两次重复。

T1：发酵时间15 d；

T2：发酵时间20 d；

T3：发酵时间25 d；

T4发酵时间30 d。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 含水率、有效活菌数的测定

含水率、有效活菌数按照NY/T798-2004复合微生物肥料标准方法测定。

1.3.2 温度测定

在堆肥中心下层、中层和上层放置3支温度计，于每天上午9：00和下午16：00记录堆体温度，取其算术平均值。

1.3.3 黄腐酸含量测定

称取0.2 g试样于250 ml锥形瓶中，加入70 ml水，于瓶口插上小玻璃漏斗，置于沸水浴中加热溶解30 min，并经常搅动，取出锥形瓶，冷却后将溶液及残渣全部转入100 ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，用中速滤纸过滤，弃去最初的部分滤液。

而后，准确吸取上述滤液5 ml于250 ml锥心瓶中，加入C（K2Cr2O7）=4.8 mol/l重铬酸钾溶液5 ml，缓慢加入浓硫酸15 ml，于沸水浴中加热氧化30 min。

最后，将氧化后的溶液从水浴上取下，冷却至室温，加入70 ml水，3滴邻菲罗琳指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，溶液由橙色经绿色转变为砖红色为终点。按下式计算出黄腐酸含量：

式中：V0为滴定空白试管所消耗的硫酸亚铁体积，ml；

V为滴定样品试管所消耗的硫酸亚铁体积，ml；

N为硫酸亚铁标准溶液的摩尔浓度，mol/l；

0.003为碳的毫克重量，g；

a为样品溶液滴定的体积，ml；

b为滴定时所吸取的样品溶液的体积，ml；

G为配制样品溶液时所加入的样品质量，g；

C为黄腐酸的含碳比（一般取为0.5）。

2 结果与分析

2.1 生物菌剂接种量对发酵过程的影响

2.1.1 发酵过程温度与黄腐酸含量变化

生物菌剂接种量对发酵温度的变化，如图1所示，从数据变化可以看出，各处理温度变化均高于对照。随着菌剂接种量的增加，温度增幅最大，T1、T2、T3处理最高温度分别为46.5 ℃、48.2 ℃、50 ℃，处理T3发酵温度增幅最大。不同生物菌剂接种量黄腐酸含量变化，如图2所示，处理T1、T2、T3发酵后黄腐酸含量均高于对照，分别为15%、18.4%、19.2%，处理T3黄腐酸含量最高。

2.1.2 发酵前后有效活菌数变化

生物菌剂接种量对发酵前后有效活菌数的影响，见表2，从表发酵前后有效活菌数变化，反映随着菌剂接种量增加，菌株利用物料速度加快，活菌数增幅更快更多，物料分解效率越高。

通过上述实验结果得出，随着菌剂接种量增加，菌剂生长加快，物料营养很快被消耗，产热促进温度上升，提升物料的分解效率，促使黄腐酸含量与有效活菌数快速增长。但是，处理T2、T3间数据差异不显著，考虑到成本因素，菌剂最佳接种量5%～7%。

2.2 尿素添加量对发酵过程的影响

2.2.1 发酵过程温度与黄腐酸含量变化

有机物料发酵CN比一般在20～30较为合适，苹果渣CN比52，有机碳含量较高，氮含量不足，影响菌剂生长，不利于物料发酵。通过添加尿素，增加氮含量，降低CN比，促进发酵进程。处理T1、T2、T3的CN比分别为34、25、20。尿素添加量对发酵温度的变化如图3所示，不同尿素添加量黄腐酸含量的变化如图4所示，通过图3、图4数据变化可以看出，随着尿素含量增加，温度增幅愈大，黄腐酸含量增长越多。其中，处理T2、T3效果最佳。

2.2.2 发酵前后有效活菌数变化

尿素添加量对发酵前后有效活菌数的影响，见表3，从表数据可以看出，随着尿素添加量的增加，活菌数增长迅速，合适的CN比可以促进菌株迅速繁殖，加快发酵进程。

上述实验结果表明，物料发酵较适CN比20-30，即尿素添加量2%～3%，物料发酵进程加快，黄腐酸与活菌数含量最高。

2.3 物料含水率对发酵过程的影响

2.3.1 发酵过程温度变化

无聊含水率对发酵温度的变化如图5所示，观察图5各处理发酵温度变化，处理T1、T2最高温度分别为49.5 ℃、49 ℃，说明40%、50%含水率比较有利物料发酵。处理T3、T4温度增幅小，原因是含水率过高，不利于氧气供给，影响了菌种生长，物料分解率下降，产热少。

2.3.2 发酵过程黄腐酸含量与活菌数变化

无聊含水率对黄腐酸含量的影响，如图6所示，看图6黄腐酸含量变化，各处理黄腐酸含量分别为16%、16.4%、13.8%、10.2%，处理T1、T2黄腐酸含量最高。发酵前后的活菌数变化，见表4，处理T1、T2发酵后活菌数最高，分别为4.18亿/g、4.25亿/g。

综上实验结果表明，生物发酵腐植酸较适含水率40%、50%，其中50%含水率的黄腐酸含量提前4～5d达到最高值，物料最佳含水率50%。

2.4 发酵时间对发酵过程的影响

根据上述实验结果，苹果渣制备生物腐植酸发酵参数为：复合生物菌剂添加量5%～7%，尿素添加量2%～3%，物料含水率50%。采用上述工藝参数，研究不同发酵时间黄腐酸与活菌含量变化。

2.4.1 发酵过程温度变化

有机物料发酵分为发热、中高温与降温、腐熟保肥阶段。发酵时间对发酵温度的变化，如图7所示，各处理发酵最高温度约50℃，无明显区别，处理图T1、T2因发酵时间短，缺少降温阶段的腐解。

2.4.2 发酵过程黄腐酸含量变化

从温度变化来看，第11～17 d是发酵中高温阶段，从发酵18 d后，进入降温腐熟保肥阶段，即腐植酸累积阶段。发酵时间对黄腐酸含量的影响，如图8所示，发酵时间20 d，黄腐酸含量达到最高22%。

2.4.3 发酵前后活菌数变化

发酵时间对发酵前后有效活菌数的影响，见表5，发酵15 d，物料活菌数低于发酵20、25、30 d，后三者活菌数差异不显著。

综上所述，发酵13天，物料温度达到最高，发酵18天后进入降温腐熟保肥阶段，即腐植酸累积期，考虑到肥效、黄腐酸与活菌含量因素，最佳发酵时间20～25 d。

3 结 语

利用苹果渣发酵制取生物腐植酸，是一个极其复杂的反应过程。微生物的生长繁殖速度，直接决定了物料腐解程度，从而影响生物腐植酸生成的数量与质量。因此，选择创造最佳的微生物生长环境，探求最优生长因子，是影响发酵好坏的重要因素。研究结果表明，发酵制备生物腐植酸工艺参数为：复合微生物菌剂接种量5%～7%，尿素添加量2%～3%，物料含水率50%，发酵时间20～25 d，黄腐酸含量达22%，活菌含量5.6亿/g。

参考文献：

[1] 沈玉龙，曹文华.发酵法黄腐酸复混肥的开发与应用[J].化工矿物与加 工，2004，（2）.

[2] 司小明.发酵黄腐酸的分离提取及其对植物生理的影响[D].西安：西北 大学，2005.

元宝枫油制备生物柴油 第4篇

1 实验部分

1.1 原料、主要试剂及仪器

元宝枫油由云南白瑞特生物产业开发有限公司提供。

甲醇(分析纯),固体超强酸S042-/Ti02(自制)。

气相色谱仪(GC-7A型,日本岛津公司)。

1.2 元宝枫油理化特性常数

元宝枫油理化特性常数见表1。

水分测定参照GB5497-1985,皂化值测定参照GB/T5535-1995,碘值测定参照GB5532-1985,测定折光率测定参照GB5527-1985,比重测定参照GB5526-1985,酸值测定参照GB5530-1985。

1.3 产品分析方法

气相色谱仪测定条件:检测器FID,N2载气,进样量0.6 μL;色谱柱:DH-1 ht毛细管色谱柱(15m×0.25mm×0.5 μm);色谱条件为柱箱温度100℃,汽化室温度350℃,检测室温度350℃。脂肪酸甲酯含量用面积归一化法求得。

1.4 酯交换反应

将元宝枫精炼油和甲醇按比例加入反应器中,边搅拌边加入一定量固体超强酸,加热到一定温度,保持回流一定时间,停止搅拌,离心分离出催化剂;静置分层,反应混合物分为上下两层,上层为粗制柴油及甲醇,下层为甘油和少量溶于其中的元宝枫油和剩余甲醇的混合物。将上层蒸馏除去甲醇,再减压蒸馏,得到生物柴油。

2 结果与讨论

2.1 元宝枫油酯交换正交实验

为了探求酯交换反应的最佳反应条件,本实验采用正交实验的方法,优化元宝枫精油酯交换反应的条件。正交实验的4个因素为:甲醇和元宝枫油的物质的量比、催化剂用量、反应温度和反应时间,每个因素设3个水平,正交实验因素和水平设计见表2。

以元宝枫油的转化率作为考察指标,正交实验结果和分析见表3。

通过极差分析可知,不同指标所得最优反应条件不同。由转化率所得最佳反应条件为醇油物质的量比6 ∶1,催化剂用量为1.0%,反应温度为60℃,反应时间为80 min。由极差的大小得出4个因数对反应转化率的影响是催化剂用量最大,反应时间最小:催化剂用量>醇油比>反应温度>反应时间;

2.2 放大及验证实验

为了能将实验室酯交换反应的数据应用于工业化,我们将实验室的酯交换反应放大10倍,验证最优化反应条件实验,结果见表4。

由表4可看出,放大实验的反应平均转化率>98%,验证了该酯交换反应的最佳反应条件为:醇油物质的量比6 ∶1,催化剂用量1.0 %,反应温度为60℃,反应时间为80 min。进行放大得到的结果和小试结果比较吻合。

2.3 元宝枫油甲酯生物柴油的质量指标

元宝枫油甲酯生物柴油的质量指标和国产0#柴油质量标准对比,结果见表5。

由表5可见,制备的元宝枫油甲酯生物柴油的主要质量指标基本符合0#柴油标准。生物柴油闪点高,说明比一般的柴油在储存、运输方面有更好的安全性。粘度大,说明如果在不影响燃油雾化的情况下更容易在汽缸内壁形成一层油膜,可提高运动机件的润滑性,降低磨损。

3 结论

1)精炼元宝枫油制备元宝枫油甲酯的最佳反应条件为醇油物质的量比为6 ∶1,催化剂用量为1.0%,反应温度为60℃,反应时间为80 min,产品的转化率达98.14%。

2)由于采用固体酸催化剂, 得到的产品不需要中和洗涤等后处理,无污水排放,解决了传统液相酸或液相碱催化剂制备生物柴油中存在的腐蚀设备、后处理繁琐、副产品甘油难提纯等问题。

3)将自制的生物柴油与我国0#柴油(GB252—1994优级品)的部分主要性能指标比较,已完全达到标准。为进一步的工业放大研究提供了可行性依据。

摘要：以精炼元宝枫油为原料、固体超强酸为催化剂,通过甲醇酯交换反应制备脂肪酸甲酯(生物柴油)。采用气相色谱法测定反应体系中脂肪酸甲酯的含量。应用正交实验法找出精炼元宝枫油酯交换反应的最佳反应条件为:反应温度60℃,醇油物质的量比6∶1,催化剂用量1.0%,反应时间80 min。在此反应条件下原料油转化率可达98.14%。放大实验所得的生物柴油主要质量指标已达到国家0#柴油质量标准。

关键词：元宝枫油,生物柴油,酯交换反应,正交实验

参考文献

[1]王性炎,王妹清,李艳菊.元宝枫开发利用研究[M].西安:陕西科学技术出版社,1996.

[2]王性炎.一种优良的木本油料树种——五角枫[J].油脂科技,1981,(增刊):133.

[3]刘祥义,付惠,陈玉惠.元宝枫油理化特性及脂肪酸组成研究[J].中国油脂,2003,28(3):66-67.

[4]蒋剑春,杨凯华,聂小安,等.生物柴油研究进展[J].中国能源,2006,(2):36-39.

生物制备 第5篇

丙酮酸壳聚糖衍生物的制备及其吸附性能研究

摘要：利用壳聚糖C2位上活泼氨基与丙酮酸进行大分子反应，采用正交试验法优 化合成条件，合成了带有高取代羧基、能溶于水的功能聚合物-丙酮酸改性壳聚糖(简 称 PCTS)．研究了PCTS对Cu2+，Zn2+，Co2+等重金属离子的吸附性能，其对低浓度金 属离子去除率分别达到100％，99．8％和40．5％，与壳聚糖、水杨醛改性壳聚糖相比， 溶解性能和吸附性能均有较大提高．Abstract：Chitosan functional polymer containing schiff-base group was synthesized by chemical modifi cation of amino group of chitosan with pyruvic acid. The synthesis conditions were optimized by orthogonal test method. The adsorption properties of PCTS for Cu(Ⅱ), Zn(Ⅱ), Co(Ⅱ) were also investigated. The results show that the percentage of removing low concentration metal ions are 100%, 99.8% ,40.5%, re spectively. In comparison with chitosan and chitosan modified by salicylaldehyde, the solvencies and ad sorption properties are improved.作 者：马全红    高永红    邹宗柏    Ma Quanhong    Gao Yonghong    Zou Zongbai  作者单位：东南大学化学化工系，南京 210096 期 刊：东南大学学报(自然科学版)  ISTICEIPKU  Journal：JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE EDITION） 年，卷(期)：2000, 30(6) 分类号：X131 关键词：壳聚糖    丙酮酸    化学改性    正交试验    吸附   Keywords：chitosan    pyruvic acid    chemical modification    orthogonal test    adsorption   

利用猪软骨细胞制备生物材料 第6篇

韩国亚洲大学医学院的一个研究小组利用猪软骨细胞制备了一种生物材料, 目前该材料已开始进入临床, 以帮助患者修复软骨组织。研究人员通过体外大量培养猪软骨细胞, 分离软骨组织中的生物蛋白等有效物质, 独创性地制造了一种全新的生物材料, 用于促进关节软骨等人体组织的再生;此外, 还成功开发出使用这种物质进行移植手术的方法。

新材料是一种纤维蛋白和透明质酸的混合体, 与软骨细胞的亲和力很强, 能够大幅提高骨髓刺激术的疗效。研究小组发现, 分布于混合体内的软骨细胞能够形成很完美的软骨组织。如果在其中植入骨髓间质干细胞, 即使不添加转化生长因子 (TGF-β) , 也能够很好地诱导软骨组织分化。研究人员在混合体的外表面覆盖了藻酸盐层以提高其整体物理强度, 制得可应用于临床的崭新生物材料。这种新材料被研究人员命名为“Artifilm”。研究人员在制作工艺中杜绝了猪细胞的混入, 以避免在植入人体后出现排斥反应。据介绍, 该材料可根据临床需要制作成颗粒状或者片状等多种形状。片状的“Artifilm”比现有的类似产品更薄, 植入关节更方便。

生物柴油制备方法的研究进展 第7篇

关键词：生物柴油,酯交换反应,可再生能源

生物柴油 (Biodiesel) 是指以油料作物、野生油料植物、餐饮废油等为原料, 通过酯交换工艺制成有机脂肪酸酯类燃料, 是典型的“绿色能源”[1]。随着化石燃料的枯竭以及环境污染的日益严重, 寻求新的代替型能源已经是必然趋势, 生物柴油具有环保性好、安全性高、低温启动性好、可燃性和润滑性好等优越性[2]。目前世界上超过95%的生物柴油制备是以食用油为原料的, 尽管现阶段存在生产成本过高等缺点, 但是通过合理开发利用, 可以有效缓解石化柴油供应紧张的局面。因此生物柴油具有巨大的发展潜力, 将对保证石油安全、保证生态环境、促进农业和制造业的发展、提高农民的收入等产生十分重大的作用[3]。生物柴油的原料来源广泛[4], 如菜籽油、棉籽油、大豆油、花生油、玉米油、猪油、牛油、藻类油脂、餐饮业废油脂等。我国现有木本油料林600多万hm2, 主要油料树种果实年产量在200万t以上, 其中最重要的可以转化为生物柴油的原料有大豆、油菜、木棉、棕榈、麻风树等。虽然不同原料制备的生物柴油理化特性有所差异, 但生物柴油都有含硫量低、十六烷值高、含氧量高、芳烃含量少理化性质和普通生物柴油较为接近的特点。

1 物理法

物理法是通过物理机械的方法, 改变原料油脂或脂肪的黏度和流动性等得到生物柴油。

1.1 直接混合法

直接混合法是将植物油与矿物柴油按一定的比例混合后作为发动机燃料使用。1983年, ADAMS等[5]发现将脱胶的大豆油与2#柴油混合时, 可以作为农用机械的替代燃料。物理法工艺简单, 但是未从根本上改变植物油的高黏度性能, 只是一种分散的多相体系, 稳定性差, 长期使用对发动机有较大的损坏性。

1.2 微乳液法

微乳液法是将动植物油与溶剂混合制成微乳状液。NEUMA等[6]开发了可替代柴油的新的微乳状液体系, 其性质与柴油接近。微乳液法可以在一定程度上改善植物油的性能, 但是易出现破乳现象, 稳定性差。

2 化学法

化学法是将动植物油脂进行化学转化, 改变其分子结构, 使油脂转化成为分子量约为其1/3的单链脂肪酸甲烷基酯, 从根本上改善其流动性和黏度。目前, 生物柴油的工业生产基本都采用化学法。

2.1 高温热裂解法

高温热裂解是指在空气或氮气流中由热能引起化学键断裂而产生小分子的过程, 1993年PIOCH等[7]将椰油和棕榈油以SiO2/Al2O3为催化剂, 450℃裂解, 得到的产物分为气液固三相, 其中液相的成分为生物汽油和生物柴油。高温热裂解法过程简单, 没有污染物产生;但高价值的成分比例极低, 生产工艺复杂。

2.2 酯交换法

酯交换法是利用甲醇、乙醇等醇类物质, 将植物油中的甘油三酸酯中的甘油取代下来, 形成长链的脂肪酸酯, 从而降低碳链长度, 增加流动性和降低黏度。目前, 生产生物柴油多采用甲醇酯交换法。

2.2.1 强碱催化法

均相强碱催化法是较为成熟的工艺。常用的无机碱催化剂有氢氧化钠、氢氧化钾等, 这类催化剂活性高、速度快、醇油比小、反应温度低, 最终收率一般能达到90%以上。强碱催化制备生物柴油虽然较为成熟, 但是要求原料中游离脂肪酸小于0.5%, 否则会发生严重的皂化反应。李宜海[8]在100L反应釜中进行制备黄连木生物柴油的中试试验, 反应温度60℃, 甲醇用量为油重的20%, 催化剂KOH用量为油重的1.2%, 搅拌速率为150r/min, 反应时间为60min, 此时转化率达最高值93.6%。所得生物柴油基本达到GB/T20828-2007所规定的技术要求, 净热值达到0#柴油的89.7%。

2.2.2 固体碱催化法

固体碱一般包括碱金属、碱土金属氧化物, 水滑石、类水滑石固体碱, 负载型固体碱等。其优点是固体催化剂容易和液体物料分离, 工艺流程简化且环保。但是反应会形成甲醇-油脂-催化剂三相, 降低反应速率。王渤洋[9]采用化学合成法制备了铝酸钙固体催化剂, 并将其用于菜籽油与甲醇酯交换反应的研究。结果表明, 当醇油摩尔比为15∶1, 催化剂质量分数6%, 反应温度65℃, 搅拌速率270r/min, 反应时间3h, 甲酯的收率为89.05%。铝酸钙固体催化剂具有较好的稳定性, 连续使用7次, 甲酯的收率均在87.00%以上。

2.2.3 强酸催化法

酸催化在工业合成生物柴油上已经得到了普遍的应用, 常用的催化剂有浓硫酸、苯磺酸、磷酸和盐酸等。此类催化剂不受原料中游离脂肪酸含量等因素的影响, 对任何品质的原料均可直接应用。但反应速度较慢, 腐蚀性严重, 后处理过程复杂, 排放含酸废水易造成严重的环境污染。苏有勇[10]等, 以皂脚为原料进行制备生物柴油的试验分析, 研究结果表明, 酯化反应温度为 (100±5) ℃, 皂脚质量0.5%~0.8%的硫酸或3%~4%的对甲苯磺酸为催化剂, 甲醇蒸气通入速度6L/min, 反应时间90~120min, 生物柴油精馏器的液相温度为160~220℃, 气相温度为120~190℃, 水蒸气温度为 (100±5) ℃, 水蒸气通入量为5L/min, 能使皂脚制备生物柴油的转化率达99%以上, 产品品质指标基本达到美国的ASTM生物柴油标准, 并与中国的0#柴油接近。

2.2.4 固体酸催化法

生物柴油制备中常用的固体酸主要包括沸石分子筛、杂多酸、离子交换树脂、固体超强酸等。此类催化剂对原料要求低、能适应脂肪酸含量高的低成本原料油, 且反应完毕后催化剂易分离、对环境友好。但此类催化剂催化活性低, 反应速率慢, 反应温度较高, 转化率低。王志华[11]用沉淀-浸渍法制备固体超强酸S2O82-/Fe2O3-ZrO2-La2O3催化剂, 结果表明, 当Fe、Zr和La的摩尔比为1∶0.42∶0.075时, 催化剂活性最高。最佳工艺条件为:催化剂用量为菜籽油质量的2%, 醇和油的摩尔比为12∶1, 反应温度为220℃, 反应时间为10h, 产率可达90.3%。催化剂重复使用5次反应时间达50h, 产率仍达83%。GC-MS表征表明制得的生物柴油的纯度较高。

3 酶催化法

酶催化法是指用脂肪酶为催化剂, 将醇与植物油进行酯交换反应生成脂肪酸酯的过程。酶催化法具有油脂原料适用性较广、反应条件温和 (30~40℃) 、醇用量小、脂肪酸酯收率较高、产品易于收集和无污染等优点, 近年来越来越受到人们的关注。缺点:用有机溶剂就达不到高酯交换率;反应系统中如甲醇达到一定量, 脂酶就会失活;酶价格偏高, 反应时间较长。邹晓霞[12]对复合酶Novozym435和LipozymeTLIM催化乌桕梓油制备生物柴油的工艺条件进行了优化。最优工艺参数为:复合酶Novozym435加入量2.52%、LipozymeTLIM1.68% (基于油质量) , 反应温度40℃, 叔丁醇加入量41% (基于油体积) , 分子筛加入量5.5% (基于油质量) , 醇油摩尔比5.05∶1。在此条件下, 生物柴油的转化率高达98.72%, 与回归模型预测的最优条件下生物柴油转化率97.69%非常接近。

4 超临界工艺

为了解决化学法和酶法的不足, 人们开始研究超临界流体法制备生物柴油。超临界流体具有不同于气体或液体的性质, 它的密度接近于液体, 黏度接近于气体, 而导热率和扩散系数则介于气体和液体之间。在超临界流体中进行酯交换反应, 油脂与醇的互溶性能够得到极大改善, 从而加速酯交换反应的进行。超临界流体条件下的酯交换反应通常能够在无催化剂介入的时候, 在极短的时间内获得非常高的转化率。但该方法的操作条件一般为350~400℃、45~65MPa, 对设备要求高, 耗能大, 难以实现大规模工业应用。邢存章[13]考察了花椒油、单酸在超临界甲醇中各因素对其转化率的影响, 最佳工艺条件:温度为300℃, 压力为15MPa, 时间为2h, 醇油摩尔比为6∶1, 脂肪酸甲酯收率 (花椒油转化率) 可达85%以上;主要性质与普通柴油的性质接近, 基本符合美国的生物柴油质量标准。

生物制备 第8篇

记者从中南林业科技大学获悉, 由该校承担的2014年度国家林业公益性行业科研专项重大项目“林木纤维乙醇生物共转化关键技术创新与示范”项目在湖南长沙启动, 中南林业科技大学将联合中国林科院林产化学工业研究所等单位, 一道向攻克生物乙醇制备技术发起冲击。

我国拥有丰富的可作为生物乙醇原料的林木纤维资源, 仅林业“三剩物” (采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物) 每年就达1.33亿吨, 多被废弃或焚烧。如将其一半转化为生物乙醇, 则可替代21%的汽油消费量。此外我国速生人工林资源也具有较高的开发潜力。近年来, 木质纤维生物转化燃料乙醇技术陆续实现国产化, 特别是杨木等转化燃料乙醇技术有所突破, 但利用木纤维生产乙醇的主要核心技术与世界先进水平仍有相当距离甚至“代差”, 普遍存在转化效率偏低而成本偏高等不足, 致使产业化欲速而不达。

据介绍, 中南林业科技大学项目组已从事生物乙醇技术研究近10年, 建有国家林业局生物乙醇中心, 并在湖南省常德市建成较先进的中试车间, 此次依托行业专项重大项目, 将瞄准林业生物乙醇产业化方向, 针对林木纤维资源的特点开展多酶协同与酶系优化等多项关键技术创新, 重点突破提高林木纤维乙醇转化效率的技术性瓶颈, 同时针对废水废物资源化处理进行木质素酚醛树脂等高附加值副产品开发, 以实现全生物量利用, 最终获得具有自主知识产权的生物共转化乙醇及高附加值副产品技术, 助推我国生物乙醇产业发展。

生物活性肽的制备方法及其功能 第9篇

1. 化学合成法制备活性肽。

美国化学家于1963年创建了经典的固相多肽合成法并因此获得1984年诺贝尔化学奖。该法主要是将带有氨基保护基的氨基酸的羧基端固定到不溶性树脂上, 脱去该氨基酸上的氨基保护基, 同下一个氨基酸的活化羧基形成酯键, 从而延伸肽链形成多肽。多肽固相合成法经过不断的改进和完善, 已经广泛用于多肽和蛋白质的研究领域, 尤其是短肽的合成。

2. 酶法制备活性肽。

酶法制备生物活性肽是指利用蛋白酶直接水解蛋白质, 分离纯化得到生物活性肽的过程。利用蛋白酶制备生物活性肽可以使多肽产品具有良好的溶解性、耐酸和耐热稳定性及较高的速溶性等优点。然而各种蛋白质的酶解过程中会产生苦味肽, 影响了生物活性肽的实际应用。研究表明, 蛋白质水解产品中的苦味主要是由于酶解的过程使芳香侧链或长链烷基侧链的疏水性氨基酸残基暴露的结果。如在大豆多肽的制备过程中发现, 采用单一的酶水解大豆蛋白时, 除了梨形毛霉蛋白酶水解物无苦味外, 其他酶的水解物都有不同程度的苦味。目前解决苦味的方法有:利用药用炭、硅藻土作为吸附剂分离脱苦;利用外切酶切除苦味肽;利用乙醇、丙醇和丁醇等进行醇提;利用β-环糊精、多磷酸盐和明胶等对低分子苦味肽进行络合处理。然而上述方法再生困难, 多肽和氨基酸损失较多, 工序较为烦琐且成本较高。

3. 微生物发酵法制备活性肽。

微生物法制备生物活性肽是指通过利用蛋白酶产生菌产酶水解蛋白, 分离纯化得到生物活性肽的过程, 其较酶法而言减少了蛋白酶的纯化和制备过程。微生物法作为一种新的制备生物活性肽的方法, 有其良好的优越性:微生物蛋白酶来源广、酶产量高、生长周期短、生产成本低。与此同时, 利用微生物法可以直接生产脱苦的活性肽, 这样可以使蛋白的水解以及多肽的脱苦同步进行, 实现一步法制备多肽, 大大降低了成本;利用发酵法制备多肽, 水解度为25%~30%, 多肽得率为75%;与酶解法相比, 得率提高10%~20%, 成本仅为酶解法的50%~60%。微生物不仅可以直接发酵制备生物活性肽, 而且可以提供廉价的商品酶, 为生物活性肽的制备创造了良好的条件。但微生物发酵法存在安全问题, 目前用于食品开发的蛋白酶生产源是有限的, 主要有米曲霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌等, 很多优良的产酶菌株被证明是有毒或是有害的。

4. 活性肽制备的其他方法。

随着生物活性肽研究的不断进行, 有学者选择用酸碱来降解蛋白质。虽然酸碱法制备生物活性肽工艺简单, 但是具有氨基酸受损严重、水解程度难以控制、副产物较多、影响肽的结构及功能等缺点, 故而限制了该方法的广泛应用。分子生物学及相关技术的发展, 基因重组的方法也在生物活性肽的制备中有所运用, 但该方法还不够完善, 例如会出现翻译后难以修饰, 易形成包涵体等不恰当的折叠构型等不利情况。

二、部分常见生物活性肽及其功能

1. 大豆肽。

大豆肽是大豆蛋白经蛋白酶水解后, 利用分离、脱色、脱臭等工艺精制而成的低分子肽 (分子量<1000u) , 其氨基酸组成几乎与大豆蛋白完全一样。研究发现, 大豆肽能够有效预防“负氮平衡”所引起的不良反应, 增加肌红蛋白的合成, 缓解机体的缺氧症状, 达到抗疲劳的效果以及增强机体免疫功能。同时, 大豆肽能够有效抑制血管紧张素转换酶 (ACE) 的活性, 对于因ACE引起的人体血压升高具有一定的控制作用

2. 谷胱甘肽。

谷胱甘肽 (Glutathion, GSH) 是一种具有重要生理功能的活性三肽, 由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成。GSH广泛存在于动、植物组织中, 以酵母、谷物种子胚芽和动物肝脏中含量最高。近年来的研究发现, GSH具有清除自由基、抗氧化、解毒、机体免疫、物质运输等重要生理功能。

3. 白蛋白肽。

白蛋白肽 (Albumin polypeptide, AP) 是将卵清蛋白通过定向酶切制成的小分子多肽, 其氨基酸序列与人体血清蛋白极为相似, 生物利用率高, 主要生理功能表现在调节人体免疫功能, 增强免疫。可抑制ACE, 起到降血压和保护肾脏的功能。捕获自由基, 抗氧化、防衰老, 调节胃肠道功能等。

4. 鱼肉肽。

鱼肉肽是指鱼类蛋白经蛋白酶水解所制得的一系列肽, 其较蛋白质更容易吸收, 而且具有多种生理功能。如由鲢鱼制备的抗氧化肽具有较强的抗氧化活性, 可以作为食品添加剂防止食品氧化变质。而鳙鱼酶解所制得的生物活性肽则表现出抗氧化、促进钙质吸收、增强免疫力等生理功效。

5. 其他活性肽。

碱均相催化制备生物柴油工艺研究 第10篇

关键词：生物柴油,废食油,碱均相催化

生物柴油既可作为一种生物燃料,又可作为柴油机燃料的添加剂。与矿物柴油相比,生物柴油具有相近的发火性能、热值和动力特性,而且生物柴油对发动机腐蚀性远远小于矿物柴油,其安全性比矿物柴油高,无须对现有的柴油发动机进行任何的改进,就可将生物柴油作为燃料直接使用,不会对发动机造成任何有害的影响[1]。而且,生物柴油可以以任何比例与矿物柴油相混合,不但可以减少尾气中对环境有害物质的排放,并且可以有效地降低使用成本。

近20年来,由植物油制备柴油作为石油燃料的替代物, 已引起了世界各国的广泛关注。目前,欧洲和北美主要以植物油为原料制备生物柴油,而日本则通过回收废食用油来制备生物柴油[2]。

目前,我国对生物柴油的开发和研究尚处于起步阶段,以泔水油为原料既可减少泔水对环境的污染,又可缓解能源短缺的危机。随着世界范围的能源短缺以及人们对环境保护的日益重视,开发和研究生物柴油这一绿色环保型燃料,以替代不断枯竭的石油能源已迫在眉睫,它不仅是开发新能源的有效途径之一,而且可充分利用我国的土地资源,调整我国农作物结构,促进农业的发展,同时还可促进生物柴油工业的生产和发展,可产生巨大的社会效益和经济效益。可见,在我国开展生物柴油的开发和研究,具有重大的意义和广阔的应用前景[3]。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

废食用油;无水甲醇、氢氧化钠、无水硫酸钠、氯化钠、无水硫酸镁、硫酸(均为分析纯)。

1.2 仪器设备

CL-3型恒温加热磁力搅拌器, 旋转蒸发器RE-52AA, SHZ-D循环水式真空泵,ND-2运动粘度测定仪、WFY-111B石油闪点仪等。

1.3 实验方法

1.3.1 油脂的预处理

在油脂进行酯交换时,要严格控制油脂中的杂质、水分和酸值。而餐饮业废油脂是含有杂质的高酸值油脂,含有游离脂肪酸、聚合物、分解物等,对酯交换制甲酯十分不利,必须进行预处理。油脂经过离心后,用适量的碱液进行漂洗,用活性炭(活性白土)脱色,经压滤得精制油,测定水含量。

1.3.2 碱催化制备生物柴油[4,5]

将一定量的废食用油预热,在一定温度下加入配制好的甲醇NaOH溶液,进行酯交换反应,至反应终点,取反应混合物置于冷水中,使反应及时结束。将反应混合物置于分液漏斗中,静置分层。上层为甲酯(生物柴油)与甲醇的混合物,下层为甘油、未反应的甘油三酸酯。

取生物柴油与甲醇的混合物,在薄膜蒸发器中蒸馏,除去甲醇,在蒸馏残余物中加入加入1.5倍体积的60 ℃蒸馏水,充分振荡、洗涤、并除去水相,重复3～5次,以除去催化剂、脂肪酸盐、甘油、以及水溶性物质和游离脂肪酸。将洗涤好的甲酯溶液,按每100 mL混合物加入10 g的比例加入无水硫酸镁粉末,充分振荡后静置5 min,再过滤除去无水硫酸镁,即得生物柴油。

(1)单因素实验:

保持其他3个因素为最佳值不变,在不同催化剂用量、反应时间、反应温度下,制备生物柴油,考察各因素对生物柴油收率的影响。

(2)正交实验:

制备生物柴油工艺的研究采用浓硫酸为催化剂,对制备的温度,时间,催化剂用量进行考虑,设计L9(34)的正交实验,目的在于找到较优的制备条件。

1.3.3 生物柴油分析

收集精制的生物柴油,用韦氏天平(液体比重仪)测定其密度,用粘度测定仪测定其运动粘度,用闭口杯法进行闪点的测定。

2 结果与分析

2.1 原料油质量及含水量对得率的影响

废食用油含有较多的不溶性杂质,这些杂质会与催化剂发生反应或使催化剂中毒,通过沉降、过滤或离心等物理方法将其脱去。用碱进行漂洗,脱除油中的游离脂肪酸,并除掉一部分磷脂、蛋白质及其分解产物。用活性白土进行脱色,除掉一些色素及分子量较大的物质,避免影响生物柴油的燃烧性能,以及燃烧不完全,残留物增多的问题。最后经压滤脱水,得精制油脂。确定醇油摩尔比为30∶1,温度60 ℃,催化剂用量1%,反应时间40 min,油脂在不同含水量下,考察生物柴油的收率,试验结果见图1。

由图1可知,油脂中含水量对产品的收率有很大的影响,水的存在会消耗酯交换反应中的催化剂,或使催化剂中毒,增加催化剂的用量,使催化剂的用量不确定,另外,水还会与甘油三酸酯反应,生成脂肪酸,增加原料油中游离脂肪酸的含量。从酯化反应化学平衡原理,水的存在不利于酯化反应的进行,实验表明,油脂含水量越低对酯化反应越有利,产品收率越高,含水量超过0.1%,收率有较明显降低。

2.2 影响产物得率的因素分析

在用碱作催化剂的酯交换反应生产生物柴油中,醇油摩尔比、反应时间、催化剂使用量、反应温度以及原料油中的含水量这些因素都是影响生物柴油生产的主要因素。

(1)醇油摩尔比对产率的影响

在温度60 ℃,反应时间40 min,NaOH为催化剂,催化剂投加质量为原料油质量的1%的情况下,对醇油摩尔比对反应产率的影响进行了研究。

由图2知,在醇油摩尔比为10∶1时,产率随着醇油摩尔比的增加而增加。而当醇油摩尔比继续增加后,得率反而会有所下降。这是由于醇油摩尔比较低时,催化剂浓度会降低,反应的活化中心下降,导致得率的下降。

(2)催化剂用量对得率的影响

催化剂用量存在一个最佳范围。用量过少则催化效果差;增加催化剂用量,催化效果可明显提高,而催化剂用量增加到一定程度后,催化效果就不再有明显改变。醇油摩尔比为30∶1,温度60 ℃,反应时间40 min,对催化剂用量对反应产率的影响进行了研究。

由图3可知,在催化剂浓度小于1.0%(质量百分数)时,产率随着催化剂浓度的增加而增加。而当催化剂的浓度继续增加后,得率反而会有所下降。这是由于催化剂浓度较低时,催化剂会与废油中的游离脂肪酸发生中和反应,催化作用较弱,随着催化剂浓度的增加,反应的活化中心增加,使得得率上升。而催化剂浓度达到一定程度时,再增大其浓度体系可能发生皂化反应,导致得率下降。

(3)反应时间对产率的影响

在醇油摩尔比为30∶1,催化剂用量为1.0%,温度为60 ℃时,通过设计不同的反应时间来探讨反应时间对反应产率的影响。

如图4可知,生物柴油的得率随着反应时间的增加而增大,但反应开始40 min后得率随时间的增加变得不明显。这是由于刚开始随着反应时间的增加,正反应速度大于逆反应速度,目标产物增加,随着反应的进行,逆反应速度在不断增加,当反应时间达到40 min后,逆反应的速度与正反应速度相当,反应达到平衡,得率趋于稳定,因此,在该反应中反应时间并不是越长越好。

(4)温度的影响

在醇油摩尔比为30∶1,催化剂用量为1.0%,反应时间为40 min时,通过设计不同的反应温度来探讨反应温度对反应产率的影响。

由图5可知,随着反应温度的增加,生物柴油的得率先增加后下降,60 ℃时,得率达到最大值。酯化反应的正反应是吸热反应,当其他条件一定时,得率会随着温度的升高而增大。但是,当温度接近或超过甲醇的沸点(64.65 ℃)时,本试验装置中的甲醇会蒸发泄漏,使得醇油比降低,造成了得率下降。

2.3 正交实验结果及分析

以反应温度A(45 ℃、60 ℃、75 ℃)、醇油摩尔比B(10∶1、20∶1、30∶1)、催化剂添加量C(1%、2%、3%)、反应时间D(0.5 h、1.0 h、1.5 h)等可变因素进行4因素3水平正交实验,确定酯交换反应的最佳工艺条件。以柴油的得率作为考察指标,正交实验结果和分析如表1。

从正交实验分析结果可知,影响酯转换反应程度的顺序为RB>RA>RC>RD,即投料比为关键因素,反应温度为重要因素,反应时间为一般因素,催化剂用量为次要因素。反应最佳条件为(A2B3C1D2):反应投料比为30∶1、反应温度为60 ℃、催化剂用量为1%、时间为60 min。实验过程中,为了增加油脂的转化率,增加甲醇用量可以推动反应平衡向正反应方向移动,醇的亲和作用对反应进程起着十分重要的作用。

2.4 理化指标检测结果分析

将各次试验制取的生物柴油汇集到大型玻璃容器内,对其密度、粘度和闪点3项理化指标进行了测定,测定在室温(18.5 ℃)条件下进行,检测结果与标准值的比较见表2。

表2是实测结果与车用柴油国家标准GB/T 19147-2003、以及生物柴油欧洲标准EN-14213的比较。可见,3项指标均符合GB/T 19147—2003和欧洲标准EN-14213的要求。

3 结论

(1)影响生物柴油生产的因素主要有:油醇摩尔比、催化剂使用量、反应温度、反应时间和原料油中的水和游离酸含量。废食用油在NaOH作催化剂下最佳条件为投料比30∶1、反应温度60 ℃、催化剂用量1%、时间60 min,收率可达89.06%。

(2)通过测定,生物柴油性能指标值符合相关标准,实际燃烧情况良好,开展生物柴油的开发和研究,具有重大的意义和广阔的应用前景。

参考文献

[1]杨艳,卢滇楠,李春,等.面向21世纪的生物能源[J].化工进展,2003,22(1):8-12.

[2]朱建良,张冠杰.国内外生物柴油研究生产现状及发展趋势[J].化工时刊,2004,18(1):23-27.

[3]李大庆.我国生物柴油产业大势已成[J].RenewableEnergy,2003,(4):30.

[4]王一平,崔怡,张金利,等.生物柴油制备方法研究进展[J].化工进展,2003,22(1):8-11.