一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法技术

本发明专利技术公开了一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，将圆红冬孢酵母、甲醇和酸性离子液体催化剂放入密闭的反应釜中，反应釜在惰性氛围下加热，酵母细胞壁被酸性离子液体破坏，其中的油脂溢出后在H

【技术实现步骤摘要】
一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及生物柴油的制备
，尤其涉及一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法。
[0003]
技术介绍

[0004]随着社会的发展，人类对化石燃料的需求日益增加，由此带来的能源短缺、环境污染问题日益加重，使用可再生能源可有效缓解这一问题。其中，生物质是地球上唯一可再生碳源，地球上每年生长的生物质总量约为1400
‑
1800亿吨，相当于目前世界总能耗的10倍。开发利用生物质能对于人类的可持续发展具有重要意义。生物柴油是一种脂肪酸单烷基酯，最典型的为脂肪酸甲酯，其具有无毒、含硫量低、可生物降解等优点，受到世界各国研究人员的广泛关注。现有生物柴油常使用农林废弃物、地沟油、陈化粮等作原料，虽然有效利用了废弃物，但由于原料来源不稳定，原料一致性差，对后期生物柴油的产量和品质造成了影响，探索来源稳定、一致性良好的原料成了生物柴油迫在眉睫的问题。近年来，产油微生物逐渐被学者们重视。产油微生物一般指含油量在20%以上的微生物，包括藻类、细菌、霉菌、酵母。由于微生物在培养过程中会消耗CO2，可减缓温室效应，其作为新型原料制备生物柴油具有广阔的前景。产油微生物中，圆红冬孢酵母因其体内可积累达到70%干重的油脂而受到广泛关注。
[0005]现有通过圆红冬孢酵母制备生物柴油的技术需要两个步骤，即对细胞破壁后萃取油脂，再使用甲醇或乙醇进行酯交换反应得到脂肪酸甲酯或乙酯，即生物柴油。现有破壁技术中，存在设备昂贵、工艺繁琐等缺陷。例如，胡敏等人在CN106947693B公开了一种超声波细胞破壁装置，该装置噪声巨大，散热困难，敏感活性物质易失活；洪丰等人在CN103911288B中公开了一种破壁提取油脂的方法，该方法使用过高的空气压力，不仅能耗高，而且存在安全隐患；刘巍峰等人在CN101717733B中公开了一种使用酶对啤酒酵母进行破壁的方法，但该方法反应时间较长，一次完整的试验至少需要36个小时才能完成，且反应条件苛刻，在规模化生产中难以实现。对于油脂提取后进行的酯交换反应，需要使用强酸（如硫酸、盐酸）或强碱（如氢氧化钠、氢氧化钾）作为催化剂，不仅易对设备产生腐蚀，而且产生的废液对环境有污染，使用的均相催化剂也不可重复使用。对于圆红冬孢酵母，细胞壁较厚实，其细胞壁主要结构为葡甘露聚糖。这种由葡萄糖和甘露糖以β（1，3）、β（1，4）连接的聚合结构异常坚韧，使用现有技术往往需要复杂工艺才能将其破壁，难以满足工业规模化生产的需求。
[0006]因此，需要开发一种新型圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，要求该方法工艺简单、节能环保、成本低廉。
[0007]
技术实现思路

[0008]针对现有技术中圆红冬孢酵母破壁困难、酯交换反应工艺复杂、催化剂有污染等缺陷，本专利技术公开了一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，使用热化学的方法制备生物柴油，使用酸性离子液体作为催化剂，催化剂在破壁和酯交换反应中均起到了促进作用。以圆红冬孢酵母为原料一步法制备生物柴油，反应条件温和，工艺流程简单，反应后生物柴油与酵母细胞壁分离容易，细胞壁可用作饲料等其他用途，酵母得到高效利用。同时，该方法使用的离子液体催化剂，不仅催化效率高，而且可回收利用，解决了传统工艺中催化剂对有环境污染且无法回收的问题，实现了可持续发展。
[0009]本专利技术提出的一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，在惰性氛围中，将圆红冬孢酵母、甲醇和酸性离子液体催化剂放入密闭的反应釜中，反应釜在惰性氛围下加热，酸性离子液体在甲醇中电离出的H
+
将酵母细胞壁中的C
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O破坏，从而破坏细胞壁，酵母细胞内的油脂溢出后与甲醇在H
+
催化作用下发生酯交换反应，滤去残渣，液相使用正己烷萃取后，得到脂肪酸甲酯即生物柴油；加热反应温度为80℃
‑
120℃。
[0010]进一步的，所述惰性氛围为CO2、N2、Ar氛围。
[0011]进一步的，所述圆红冬孢酵母与甲醇的质量比为0.01
‑
1:1。
[0012]进一步的，所述酸性离子液体与圆红冬孢酵母的质量比为0.3
‑
1.1:1。
[0013]进一步的，所述圆红冬孢酵母内油脂含量为50%
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70%。
[0014]进一步的，所述酸性离子液体为1
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丁基
‑
3甲基咪唑硫酸氢盐、二（1
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丁基
‑
3甲基咪唑）磷酸氢盐、1
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丁基
‑
3甲基咪唑磷酸二氢盐其中的一种。
[0015]进一步的，所述液相与正己烷的用量比为1：1萃取3次。
[0016]所述圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，具体包括以下步骤：（1）将圆红冬孢酵母在95℃下烘干12h后使用100
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150目的筛子筛选后备用；（2）将反应物料和催化剂按比例加入到反应釜中，密封反应釜，使用CO2、N2、Ar中的一种，排除反应釜中的空气，升温；（3）达到反应温度80℃
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120℃后，物料在反应釜中的停留时间为≤120min；（4）反应结束后，自然冷却至室温，滤去残渣，在液相中加入正己烷萃取生物柴油，取有机层去除正己烷后即得到生物柴油；（5）将剩余的液体旋转蒸发去除甲醇，使用乙酸乙酯清洗3次去除甘油后即可回收催化剂。
[0017]进一步的，所述反应物料为圆红冬孢酵母与甲醇，催化剂为酸性离子液体，采用旋转蒸发仪去除正己烷。
[0018]进一步的，所述圆红冬孢酵母与甲醇的质量比为0.01
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1:1；酸性离子液体与圆红冬孢酵母的质量比为0.3
‑
1.1:1。
[0019]有益效果：本专利技术提供的一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法和现有技术相比具有以下优点：1. 本专利技术的方法中，使用热化学的方法一步将圆红冬孢酵母制备成生物柴油，省
去了酵母细胞破壁的步骤，甲醇既作为反应物又作为溶剂，反应条件温和，解决了酵母细胞壁过厚导致破壁困难的问题；2. 本专利技术选取的酸性离子液体催化剂对细胞破壁和酯交换反应均有催化作用，其催化效果与传统均相催化剂相当，同时催化剂可回收利用，不仅降低了成本，而且安全环保；3. 本专利技术的方法中，在一次反应中实现了破壁与酯交换两个过程，反应后得到的产物以油酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯为主要成分的混合物（即生物柴油），简化了工艺过程，解决了现有技术中酵母破壁困难及后续酯交换反应造成的环境污染等问题；4. 本专利技术的方法中，酵母细胞壁可完整的保留，可继续用作饲料或其他用途，相比与现有酸热法对细胞壁的完全破坏，本专利技术实现了对圆红冬孢酵母的高效综合利用；5. 本专利技术工艺简单，可操作性强，可广泛用于以圆红冬孢酵母为原料的生物柴油的制备，提高了生产效率，降低了圆红冬孢酵母商业化应用成本；
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1圆红冬孢酵母制备生物柴油的GC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，其特征在于：在惰性氛围中，将圆红冬孢酵母、甲醇和酸性离子液体催化剂放入密闭的反应釜中，反应釜在惰性氛围下加热，酸性离子液体在甲醇中电离出的H
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将酵母细胞壁中的C
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O破坏，从而破坏细胞壁，酵母细胞内的油脂溢出后与甲醇在H
+
催化作用下发生酯交换反应，滤去残渣，液相使用正己烷萃取后，得到脂肪酸甲酯即生物柴油；加热反应温度为80℃
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120℃。2.根据权利要求1所述的圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，其特征在于：所述惰性氛围为CO2、N2、Ar氛围。3.根据权利要求1所述的圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，其特征在于：所述圆红冬孢酵母与甲醇的质量比为0.01
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1:1。4.根据权利要求1所述的圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，其特征在于：所述酸性离子液体与圆红冬孢酵母的质量比为0.3
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1.1:1。5.根据权利要求1所述的圆红冬孢酵母制备生物柴油的方法，其特征在于：所述酸性离子液体为1
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丁基
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3甲基咪唑硫酸氢盐、二（1
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丁基
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3甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉炜，樊永胜，熊永莲，高豪杰，严军，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：