利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，包括：N级酶反应釜、N级酶反应泵和N+2个静态混合器；N级酶反应釜通过管道顺次连接；第1级酶反应釜的下部侧壁开设有进料口，第N+1个静态混合器依次与第N+2个静态混合器、第1级酶反应釜进料口通过管道顺次连接；第n级酶反应釜的上部侧壁均开设有循环液入口n，下部侧壁均开设有循环液出口n，其中，循环液出口n依次与静态混合器n、第n级酶反应泵、循环液入口n通过管道顺次连接；且N，n均为正整数，1≤n≤N。本发明专利技术利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置能耗低，得到的脂肪酸甲酯产品质量高，使用生物酶作为催化剂，节能环保无污染。

Equipment and method for continuous esterification of fatty acid methyl ester by enzyme catalysis

【技术实现步骤摘要】
利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置及方法
本专利技术涉及生物能源
，更具体的说是涉及一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置及方法。
技术介绍
餐厨废弃油脂，泛指在生活中存在的各类劣质油，如回收的食用油、反复使用的炸油等，餐厨废弃油脂的出现，一方面不仅会对环境造成污染，另一方面还可能存在着餐厨废弃油脂回流餐桌造成严重饮食安全隐患，为了消除上述餐厨废弃油脂产生的安全和环保隐患，人们尝试着将餐厨废弃油脂转换成更为安全、有用的产品。目前，现有技术中以餐厨废弃油脂为原料合成脂肪酸甲酯有多种方法，但是这些方法均存在诸多缺陷，例如大多以强酸、强碱作为催化剂催化，催化过程有大量的废渣、废气产生，严重污染环境，现有公开技术中还公开采用甲醇合成脂肪酸甲酯，但是其对甲醇中的水分含量要求严格，一般要求甲醇中的水分含量≤0.5％，合成过程需要大量的甲醇，甲醇精馏回收的费用和投资高，而且酯化反应阶段反应温度大多需要100-280℃，能耗大，回收成本高，合成过程需要先做酯化，在做酯交换，流程复杂，不适合大规模化生产和应用。因此，研发一种甲醇用量少，回收费用低廉，能耗低，工艺流程简单，节能环保无污染的利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，包括：N级酶反应釜、N级酶反应泵和N+2个静态混合器；其中，N级酶反应釜通过管道顺次连接；第1级酶反应釜的下部侧壁开设有进料口，第N+1个上述静态混合器依次与第N+2个上述静态混合器、第1级酶反应釜进料口通过管道顺次连接；且第n级上述酶反应釜与第n级上述酶反应泵对应连接；第n级上述酶反应釜的上部侧壁均开设有循环液入口n，下部侧壁均开设有循环液出口n，其中，循环液出口n依次与静态混合器n、第n级上述酶反应泵、循环液入口n通过管道顺次连接；且N，n均为正整数，1≤n≤N。进一步，还包括：PH值调节泵和酶泵；上述PH值调节泵和第N+1个静态混合器通过管道连接；上述酶泵和第N+2个静态混合器通过管道连接。本专利技术采用上述进一步的有益效果是：PH值调节泵使PH值到5.0-5.5，在此PH值下酶的活性更高，反应速度更快。进一步，还包括：N级甲醇泵；且第n级上述甲醇泵和静态混合器n通过管道连接。本专利技术采用上述进一步的有益效果是：甲醇泵、静态混合器使餐厨废弃油脂与甲醇混合更好，反应更完全。进一步，N级酶反应釜的底端均开设有排液口。进一步，上述N，n均为正整数，且N不小于4，1≤n≤N。本专利技术还提供一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的方法，包括以下步骤：(1)根据上述一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，餐厨废弃油脂原料进入第N+1个静态混合器，将氢氧化钠溶液通过第N+1个静态混合器连续加入餐厨废弃油脂原料中，调节PH值至5.0-5.5；(2)经步骤(1)处理后的物料进入第N+2个静态混合器，将生物酶通过第N+2个静态混合器连续加入经步骤(1)处理后的物料中，上述生物酶的加入量为餐厨废弃油脂原料质量的1-3‰；(3)经步骤(2)处理后的物料依次进入N级酶反应釜，第n级酶反应釜通过第n级酶反应泵外循环静态混合器n加入甲醇，进行第n级酶反应，N级反应完成后经沉淀分离得到脂肪酸甲酯产品。进一步，步骤(1)中，上述餐厨废弃油脂原料的温度为38-42℃，酸值为60mg/g以上，含水率为1-3％，上述氢氧化钠溶液的质量浓度为10-20％。本专利技术采用上述进一步的有益效果是：在此温度下38-42℃，酶的活性更高，在含水率为1-3％下，酶不易被有毒物质作用下失去活性。进一步，步骤(3)中，上述甲醇的加入速度为每小时加入餐厨废弃油脂原料质量的0.5-2％，总加入量为餐厨废弃油脂原料质量的0-10％，酶反应时间为6-8小时，反应温度为38-42℃。本专利技术采用上述进一步的有益效果是：酶反应时间为6-8小时，在此时间段反应比较完全，能耗最低。优选地，步骤(3)中，n＝1时，上述甲醇的加入速度为每小时加入餐厨废弃油脂原料质量的1-2％，总加入量为餐厨废弃油脂原料质量的8-10％，酶反应时间为6-8小时，反应温度为38-42℃。优选地，步骤(3)中，n＝2时，上述甲醇的加入速度为每小时加入餐厨废弃油脂原料质量的0.5-2％，总加入量为餐厨废弃油脂原料质量的5-8％，酶反应时间为6-8小时，反应温度为38-42℃。优选地，步骤(3)中，n＝3时，上述甲醇的加入速度为每小时加入餐厨废弃油脂原料质量的0.5-2％，总加入量为餐厨废弃油脂原料质量的3-5％，酶反应时间为6-8小时，反应温度为38-42℃。优选地，步骤(3)中，n＝4时，上述甲醇的加入速度为每小时加入餐厨废弃油脂原料质量的0.5-2％，总加入量为餐厨废弃油脂原料质量的0-3％，酶反应时间为6-8小时，反应温度为38-42℃。进一步，上述利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的方法还包括：第n级酶反应完成后，第n级级酶反应釜通过底端的排液口分离出甘油、水及过量的甲醇。所述生物酶为食品级南极假丝酵母脂肪酶B，酶含量为6％，酶活力＞5000LU/g，生物酶为基因工程菌高密度发酵生产，经分离提纯精制而得的黄色到淡褐色水溶液，含甘油等少量多醇类稳定剂。本专利技术的有益效果是：本专利技术连续酶反应工艺甲醇用量少，总耗醇量为餐厨废弃油脂原料质量的20％左右，回收费低廉，本专利技术连续酶反应工艺对甲醇中的水份含量要求不严格，水份≤2％即可，避免了甲醇精馏回收的高费用和高投资，酯化反应阶段反应条件温和，大大降低了能耗，工艺流程简单，方便操作，一步既可以发生酯化也能发生酯交换，得到的脂肪酸甲酯产品中含有的杂质脂肪酸的含量为脂肪酸甲酯产品质量的1％-3％，产品质量高，使用生物酶作为催化剂，节能环保无污染。本专利技术利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置能耗低，工艺流程简单，方便操作，适合大规模化生产和应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯装置的结构示意图；其中，1-第1级酶反应釜，2-第2级酶反应釜，3-第3级酶反应釜，4-第4级酶反应釜，5-第1级酶反应泵，6-第2级酶反应泵，7-第3级酶反应泵，8-第4级酶反应泵，9-静态混合器1，10-静态混合器2，11-静态混合器3，12-静态混合器4，13-静态混合器5，14-静态混合器6，15-循环液入口1，16-循环液入口2，17-循环液入口3，18-循环液入口4，19-循环液出口1，20-循环液出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，其特征在于，包括：N级酶反应釜、N级酶反应泵和N+2个静态混合器；/n其中，N级酶反应釜通过管道顺次连接；第1级酶反应釜的下部侧壁开设有进料口，第N+1个所述静态混合器依次与第N+2个所述静态混合器、第1级酶反应釜进料口通过管道顺次连接；/n且第n级所述酶反应釜与第n级所述酶反应泵对应连接；/n第n级所述酶反应釜的上部侧壁均开设有循环液入口n，下部侧壁均开设有循环液出口n，其中，循环液出口n依次与静态混合器n、第n级所述酶反应泵、循环液入口n通过管道顺次连接；/n且N，n均为正整数，1≤n≤N。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，其特征在于，包括：N级酶反应釜、N级酶反应泵和N+2个静态混合器；
其中，N级酶反应釜通过管道顺次连接；第1级酶反应釜的下部侧壁开设有进料口，第N+1个所述静态混合器依次与第N+2个所述静态混合器、第1级酶反应釜进料口通过管道顺次连接；
且第n级所述酶反应釜与第n级所述酶反应泵对应连接；
第n级所述酶反应釜的上部侧壁均开设有循环液入口n，下部侧壁均开设有循环液出口n，其中，循环液出口n依次与静态混合器n、第n级所述酶反应泵、循环液入口n通过管道顺次连接；
且N，n均为正整数，1≤n≤N。


2.根据权利要求1所述一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，其特征在于，还包括：PH值调节泵和酶泵；
所述PH值调节泵和第N+1个静态混合器通过管道连接；
所述酶泵和第N+2个静态混合器通过管道连接。


3.根据权利要求1所述一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，其特征在于，还包括：N级甲醇泵；且第n级所述甲醇泵和静态混合器n通过管道连接。


4.根据权利要求1所述一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，其特征在于，N级酶反应釜的底端均开设有排液口。


5.根据权利要求1-4任一项所述的一种利用生物酶催化连续酯化合成脂肪酸甲酯的装置，其特征在于，所述N，n均为正整数，且N不小于4，1≤n≤N。


6.一种利用生物酶催化连续酯化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵敏仲，王子腾，
申请(专利权)人：赵汇川，
类型：发明
国别省市：河北;13