脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法
脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将脂肪酸乙酯和甘油置于物料罐中混合;混合后的物料依次流经甘油分离器分离甘油后进入装有固定化脂肪酶的反应器;再经过填料塔脱乙醇,然后流回物料罐,经过6~300小时循环反应,最后返回物料罐(2)步骤(1)所得物料经分子蒸馏分离脱除未反应的脂肪酸乙酯,得到甘油酯型产物。
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资料详情
基本信息
专利号:ZL201010147162.X
专利类型:发明专利
授权公告号:/
授权公告日:2013-05-15
证书号:第1196415号
交易方式:合作研发
专利状态:已下证
发明人:马永钧,杨博,范海星,王卫飞,唐峰,潘志杰,劳敏军,杨平
专利权人:浙江兴业集团有限公司
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本发明的目的在于针对已有技术存在的不足,提供脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法,以提高脂肪酸乙酯和甘油间的反应速率和转化率,提高产品的稳定性,具体技术方案如下。 脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法,包括以下步骤: (1)将脂肪酸乙酯和甘油置于物料罐中混合;混合后的物料依次流经甘油分离器分离甘油后进入装有固定化脂肪酶的反应器;再经过填料塔脱乙醇,然后流回物料罐,经过6~300小时循环反应,最后返回物料罐; (2)步骤(1)所得物料经分子蒸馏分离脱除未反应的脂肪酸乙酯,得到甘油酯型产物。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,所述填料塔内的绝对压力为100~600pa。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,步骤(1)中,所述甘油分离器为纤维床式相分离器。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,步骤(1)中,所述酶反应器为固定床酶反应器。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,步骤(1)中,所述脂肪酸乙酯和甘油的重量比为6~18∶1。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,步骤(1)中,所述脂肪酸乙酯和甘油的反应温度为30~70℃。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,固定化脂肪酶的用量为脂肪酸乙酯的1~5%。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,其特征在于步骤(1)中,所述固定化脂肪酶为根酶属、曲霉属、毛酶属、细菌、酵母菌和胰脂肪酶中的一种以上。 上述的脂肪酸乙酯转化为甘油酯的方法中,所述物料罐、甘油分离器、反应器、填料塔之间用管道封闭连接。 与现有技术相比,本发明具有如下优点和显著效果: 本发明有两种措施可以大幅度提高酶催化脂肪酸乙酯和甘油的反应效率,第一,采用固定床反应器和泵强制循环强化传质的方法;第二,物料在进入酶反应器前采用甘油分离器将游离的甘油尽可能分离除去,可以在很大程度上解决甘油的包裹作用。通过以上技术,不仅使得脂肪酸乙酯和甘油间的反应效率大大提高,而且固定化脂肪酶可以长时间使用而不失活,取得意想不到的效果。 甘油是粘稠的液体,具有亲水性,很容易覆盖在酶制剂表面而阻碍了酶制剂和其它物料的接触。本发明中,为克服这一问题,采用甘油分离器除去游离甘油。从油脂中分离甘油属于液液分离,其实现的方式可以有多种,如自然沉降分层、旋流分离、离心分离等。采用离心的方法对物料中的游离甘油进行分离,可以达到很好的分离效果,但是,离心机一般都要求流量不要有很大的波动,对于本发明所采用的方法,离心机的操作带来较大不方便,所以离心分离并不是最优化的分离方法。旋流分离对物料流速也有较高要求,不是最优选的方案。经过研究,本发明优选纤维床式相分离器,纤维床相分离器是利用两种液相液滴的表面张力不同,促进液滴的凝聚作用,从而使密度大的液体凝聚下降,从而实现分离,目前已有成熟的商品可选。经过纤维床相分离器,物料仍呈现轻微浑浊状态,表明仍有少量游离甘油存在。研究发现,即使物料系统中包含有足够小的液滴态甘油,只要采用正确的酶反应器,也不会对酶产生危害性的包裹。本发明中,所采用的酶反应器为固定床反应器,固定床反应器是装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状,堆积成一定高度(或厚度)的床层。床层静止不动,流体通过床层进行反应。但对于实现本发明所述的目的,相对于搅拌罐式反应器,固定床反应器具有以下优点:a)便于强化传质;b)防止固定化酶载体受到机械损伤;c)可以耐受更高的游离甘油浓度。因此,本发明采用固定床反应器。 对于脂肪酸乙酯和甘油的配比,通常根据要得到产物类型而选择不同的配比,脂肪酸乙酯用量多有利于生成更多甘油三酯,甘油用量多有利于生成更多单甘脂和提高脂肪酸乙酯转化率。在本发明中,采用脂肪酸乙酯和甘油的重量比为6~18∶1。 为使得反应不断往生成甘油酯的方向进行,需要不断移除反应生成物,本发明中,反应生成物包括甘油酯和乙醇,甘油酯的移除具有很大的困难,乙醇的分离比较方便,通常采用真空蒸发的方式。本发明中,采用流经填料塔真空方式脱除乙醇。在反应初期,有大量乙醇生成,对脱除乙醇的真空度要求并不高,随着反应的进行,需要提高真空度才可以达到有效脱除的目的,优选填料塔处于100~600pa的绝对压力下运行。 本发明的反应可以在很宽的温度范围内有效进行,本发明在高于90℃的温度而使反应正常进行,但过高的温度容易导致酶不稳定,而且,也不利于防止油脂氧化,过低的反应温度会大大影响反应效率。本发明采用30~70℃的温度范围。 酶的用量不是严格的参数,酶的用量通常仅影响达到反应效果所需要的时间,在本发明中,通常酶的用量优选为油脂量的1~5%。 酶催化反应时间和酶的用量、温度、反应程度等条件相关,通常所采用的反应时间为6小时以上,但考虑经济性,通常不超过300小时反应时间。 在通常的酶活力下,物料经过300个以上循环即可达到预期的反应效果,此时,反应产物中包含了大量甘油酯和未反应物,反应产物经分子蒸馏分离除去未反应的脂肪酸乙酯和微量甘油,根据对产品的要求,也可以提高分子蒸馏温度或增加分子蒸馏级数将部分单甘脂也分离除去。分子蒸馏分离按照常规的操作方式进行操作,通常的条件下是压力小于1pa,分离脂肪酸乙酯的温度选择150~180℃。 本发明所述的脂肪酶即三酰基甘油酰基水解酶(EC3.1.1.3),它催化天然底物油脂水解,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。本发明所采用的脂肪酶为来源于根酶属、曲霉属、毛酶属、细菌、酵母菌和胰脂肪酶中的一种或两种以上的混合物。

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