一種磁性殼聚糖固定化酶制備烏桕梓生物柴油的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁性殼聚糖固定化酶制備烏桕梓生物柴油的方法，屬于生物柴油制備技術領域。
【背景技術】
[0002]生物柴油提煉自動植物油，普遍用于拖拉機、卡車、船舶等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕櫚等，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換或熱化學工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物質能的一種，其在物理性質上與石化柴油接近，但化學組成不同。生物柴油是含氧量極高的復雜有機成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機物，幾乎包括所有種類的含氧有機物，如:酯、醚、醛、酮、酚、有機酸、醇等。復合型生物柴油是以廢棄的動植物油、廢機油及煉油廠的副產品為原料，再加入催化劑，經專用設備和特殊工藝合成。是指由動植物油脂與醇經酯交換反應得到的脂肪酸單烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。與傳統的石化能源相比，其硫及芳烴含量低、閃點高、十六烷值高、具有良好的潤滑性。有益于保護生態環境，可大大減少由石化柴油燃燒引起的溫室效應、多環苯類致癌物和黑煙等污染物排放。
[0003]目前生產生物柴油的方法有酯交換法、化學法和生物酶合成法，應用最好的是生物酶合成法，酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小、無污染排放的優點。但脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉酯化有效，而對短鏈脂肪醇轉化率低，一般僅為40%?60% ;甲醇和乙醇對酶有一定的毒性，容易使酶失活；副產物甘油和水難以回收，不但對產物形成一致，而且甘油也對酶有毒性；短鏈脂肪醇和甘油的存在都影響酶的反應活性及穩定性，使固化酶的使用壽命大大縮短。因此在此基礎上研究出一種可解決酶法合成生物柴油所存在問題的方法，具有重要的意義和社會價值。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題:針對酶法生產生物柴油，脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉酯化有效，而對短鏈脂肪醇轉化率低，甲醇和乙醇對酶有一定的毒性，容易使酶失活，且短鏈脂肪醇和甘油的存在影響酶的反應活性及穩定性，導致副產物甘油和水難以回收，使固化酶的使用壽命大大縮短的弊端，提供了一種通過將殼聚糖和四氧化三鐵混合制備磁性殼聚糖顆粒，對其堿浸處理，制備微孔磁性殼聚糖顆粒，對其輻照改性，加入固定脂肪酶使其酶解制得生物柴油的方法。本發明制備方法簡單，對原料適應性強，轉化率高。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是:
(1)按質量比1:10，將殼聚糖粉末置于體積分數為2%的乙酸溶液中，在20?30°C下攪拌混合10?15min，制備得殼聚糖溶液，再按固液質量比1:1:30，將Fe304顆粒和硅膠顆粒添加至殼聚糖溶液中，在1200?1500r/min下混合攪拌至其完全溶解，隨后停止攪拌使其靜置脫泡1?2h ; (2)待靜置脫泡完成后，取靜置脫泡溶液將其置于內徑為1.2mm的微量進樣器中，并將其置于高壓靜電裝置上，設置液間距為15cm，流量為ΙΟμπι/min，電壓為10kV，制備得復合殼聚糖微球；
(3)將制備得的殼聚糖微球置于質量濃度為80%的氫氧化鈉溶液中，使其浸泡處理2?3h，溶解硅膠制備得微孔殼聚糖，然后用去離子水洗滌3?5次，置于20?30°C下自然晾干，制備得微孔殼聚糖顆粒；
(4)按質量比1:5:10，將微孔殼聚糖顆粒、脂肪酶和去離子水攪拌混合，并置于三口燒瓶中，在20?30°C下，以600?800r/min的速度磁力攪拌10?15min，隨后通過200?300W超聲輔助振蕩，并對其通入氬氣，排出空氣，將充滿氬氣的三口燒瓶置于γ射線輻照源室中進行福照，福照時間為20?30min ；
(5)待輻照完成后，對其進行過濾并收集濾餅，在30?40°C下干燥6?8h，制備得磁性殼聚糖固定化酶顆粒，按質量比1:20，將磁性殼聚糖固定化酶顆粒添加至烏桕梓油中，在40?50°C搖床上振蕩反應20?24h，隨后對其過濾并收集濾液，置于800?1200r/min離心分離10?15min，收集上清液，按質量比1:50，將上清液溶解至正己烷中，攪拌混合2?3h，靜置20?24h后，即得一種磁性殼聚糖固定化酶制備烏桕梓生物柴油。
[0006]本發明的應用方法:將制得的烏桕梓生物柴油添加到石化柴油中，添加量為70?90mL/L，混合均勻后添加至機動車油箱內，使用后與石化柴油相比，可減少10?12%的微粒、18?20%的碳氫化合物、12?13%的一氧化碳排放量，轉化率高，值得推廣與使用。
[0007]本發明與其他方法相比，有益技術效果是:
(1)本發明生產方法簡單，對原料適應性強，轉化率高于其他方法5%以上；
(2)所得產品穩定性好，十六烷值高于其他生產方法3%以上。
【具體實施方式】
[0008]首先按質量比1:10，將殼聚糖粉末置于體積分數為2%的乙酸溶液中，在20?30°C下攪拌混合10?15min，制備得殼聚糖溶液，再按固液質量比1:1:30，將？6304顆粒和硅膠顆粒添加至殼聚糖溶液中，在1200?1500r/min下混合攪拌至其完全溶解，隨后停止攪拌使其靜置脫泡1?2h ;然后待靜置脫泡完成后，取靜置脫泡溶液將其置于內徑為1.2mm的微量進樣器中，并將其置于高壓靜電裝置上，設置液間距為15cm，流量為ΙΟμπι/min，電壓為10kV，制備得復合殼聚糖微球；將制備得的殼聚糖微球置于質量濃度為80%的氫氧化鈉溶液中，使其浸泡處理2?3h，溶解硅膠制備得微孔殼聚糖，然后用去離子水洗滌3?5次，置于20?30°C下自然晾干，制備得微孔殼聚糖顆粒；再按質量比1:5:10，將微孔殼聚糖顆粒、脂肪酶和去離子水攪拌混合，并置于三口燒瓶中，在20?30°C下，以600?800r/min的速度磁力攪拌10?15min，隨后通過200?300W超聲輔助振蕩，并對其通入氬氣，排出空氣，將充滿氬氣的三口燒瓶置于y射線福照源室中進行福照，福照時間為20?30min ;最后待輻照完成后，對其進行過濾并收集濾餅，在30?40°C下干燥6?8h，制備得磁性殼聚糖固定化酶顆粒，按質量比1:20，將磁性殼聚糖固定化酶顆粒添加至烏桕梓油中，在40?50°C搖床上振蕩反應20?24h，隨后對其過濾并收集濾液，置于800?1200r/min離心分離10?15min，收集上清液，按質量比1:50，將上清液溶解至正己烷中，攪拌混合2?3h，靜置20?24h后，即得一種磁性殼聚糖固定化酶制備烏桕梓生物柴油。
[0009]實例1
首先按質量比1:10，將殼聚糖粉末置于體積分數為2%的乙酸溶液中，在20°C下攪拌混合lOmin，制備得殼聚糖溶液，再按固液質量比1:1:30，將Fe304顆粒和硅膠顆粒添加至殼聚糖溶液中，在1200r/min下混合攪拌至其完全溶解，隨后停止攪拌使其靜置脫泡lh ;然后待靜置脫泡完成后，取靜置脫泡溶液將其置于內徑為1.2mm的微量進樣器中，并將其置于高壓靜電裝置上，設置液間距為15cm，流量為ΙΟμπι/min，電壓為10kV，制備得復合殼聚糖微球；將制備得的殼聚糖微球置于質量濃度為80%的氫氧化鈉溶液中，使其浸泡處理2h，溶解硅膠制備得微孔殼聚糖，然后用去離子水洗滌3次，置于20°C下自然晾干，制備得微孔殼聚糖顆粒；再按質量比1:5:10，將微孔殼聚糖顆粒、脂肪酶和去離子水攪拌混合，并置于三口燒瓶中，在20°C下，以600r/min