采用碱处理进行脂肪酸烷基酯生产制造技术

一种生产脂肪酸烷基酯的方法，该方法包含提供含有油相/疏水相和亲水相的系统，并在水和一种或多种酯解酶存在下，将存在于所述油相/疏水相中的脂肪酸原料与醇反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】序列表的引用本申请包含一个计算机可读形式的序列表。该计算机可读形式通过引用结合在此。专利
本专利技术涉及从脂肪酸原料生产脂肪酸烷基酯的方法。根据本专利技术所述的方法中包括抛光反应，在该反应中碱试剂或碱直接混合入该全酶反应混合物中。
技术介绍
可以将脂肪酸烷基酯在标准的柴油发动机中用作燃料、生物柴油。生物柴油可以单独使用或与石化柴油混合使用。目前因为其环境方面的益处，生物柴油已经变得更有吸引力。虽然目前生物柴油主要是化学产生的(使用例如NaOH和/或甲醇钠作为催化剂)，但是有几个相关的问题限制了它的发展，例如由于高含量的游离脂肪酸的油的预加工、为了在反应中的高醇盈余的需求将化学催化剂从酯和甘油相去除、和在甘油回收方法中去除无机盐。通过使用酯解酶作为催化剂，极大地防止了由化学催化剂导致的这些劣势，并且在最近这些年，在生产生物柴油的酯交换中使用脂肪酶引起了人们的兴趣。通过酶生物转换产生的生物柴油(与化学转换相比)更加环保。然而，有非常少的例外，目前酶技术未用于商业化规模的生物柴油生产。使用液体酶来进行脂肪酸烷基酯的酶生产方法描述于例如，WO2006/072256，Lv等人，方法生化(ProcessBiochemistry)45(2010)446-450)和WO2012/098114中。在生产脂肪酸烷基酯或生物柴油的方法中，将脂肪酸原料与醇(典型地甲醇)反应以产生脂肪酸烷基酯和甘油。这些方法包括另外的步骤，例如对脂肪酸烷基酯进行碱处理以降低游离脂肪酸的量。在这些加工步骤之前，将包含脂肪酸烷基酯、游离脂肪酸等的油相/疏水相与包含例如水、甘油和过量的醇的一部分的亲水相分离。在碱处理之前，油相/疏水相和亲水相的分离被认为是必须的，主要是因为，据信，在碱处理之前没有相分离，作为生产脂肪酸烷基酯的副产品形成的甘油将包含大量的盐。这是不理想的，因为甘油本身就是有价值的副产品，其中该甘油被加工成工业级甘油。另外，为了降低醇的蒸发，在碱处理之前分离油相/疏水相和亲水相被认为是有优势的，因为碱处理是在升高的温度下进行的，该温度接近醇的沸点。最后，当通过酶生物转化生产脂肪酸烷基酯/生物柴油时，在碱处理之前的相分离使再使用大量的该酶成为可能，否则该酶在碱处理过程中会至少部分变性。然而，在油相/疏水相和亲水相的分离过程中，形成了第三个乳剂相，该乳剂相也包含一些脂肪酸烷基酯或生物柴油。这个第三相不与油相/疏水相一起被收集。因此，除了带来技术挑战外，该分离步骤也导致了脂肪酸烷基酯或生物柴油的失去。因此，对生产脂肪酸烷基酯或生物柴油更有效的方法存在需求。专利技术概述本专利技术提供通过将脂肪酸原料与醇在系统中反应来生产脂肪酸烷基酯的方法，该系统包含油相/疏水相和亲水相，其中在所述醇/所述亲水相存在的情况下，通过用一种或多种碱性试剂进行处理，皂/盐形成自游离脂肪酸。本专利技术也提供生产脂肪酸烷基酯的方法，包括i)提供包含油相/疏水相和亲水相的系统，和ii)在水和一种或多种酯解酶存在的情况下，将存在于所述油相/疏水相中的脂肪酸原料与醇反应；其中所述一种或多种酯解酶的总量在100至500个酶单位/g油相/疏水相范围内。本专利技术的方法的优势是，在该方法中失去非常少的产物(即脂肪酸酯/生物柴油)，该方法提供了经济效益并增加了可持续性。另一个优势是，这些方法操作已被极大地简化了。在另外的方面，本专利技术提供包含至少90％(w/w)脂肪酸烷基酯、从300至400ppm皂、少于0.25％(w/w)游离脂肪酸和少于0.23％(w/w)甘油酯的组合物。附图简要说明图1：显示根据本专利技术所述的方法的示意图，包括具有高含量脂肪酸酯(FAME相)的油相/疏水相的制备，该脂肪酸酯分离自包含残余的脂肪酸(甘油/皂相)的甘油、醇和皂/盐的亲水相；皂/脂肪酸盐的酸化以产生游离脂肪酸，该游离脂肪酸可循环利用并在酶反应中用作脂肪酸原料；以及高等级/工业级甘油的生产。图2：显示本专利技术的方法的实施例。该图显示批处理操作装置的工艺流程图。在具体的实施例中，该反应系统包括1％水、10％甘油、1.4当量MeOH和0.3％酶(脂肪酶)，该系统对应于300个脂肪酶单位/g油相/疏水相。也可以将该装置构建为连续搅拌反应釜系统。已经包括了这些图，仅出于说明性目的，并且不应该被理解为限制本专利技术。专利技术详述定义生物柴油：短链醇的脂肪酸烷基酯(FAAE)、例如脂肪酸甲基酯(FAME)和脂肪酸乙基酯(FAEE)也叫做生物柴油，因为它们可以用作石化柴油的添加剂或替代。醇：用于本专利技术的方法中的醇优选地是具有1至5个碳原子(C1、C2、C3、C4、或C5)的短链醇。脂肪酸原料：该术语“脂肪酸原料”在此被定义为以下底物，该底物包含甘油三脂、甘油二酯、甘油单酯、游离脂肪酸或其任意组合。原则上，任何包含脂肪酸的植物或动物来源的油和脂肪可以在本专利技术的方法中被用作底物来生产脂肪酸烷基酯。脂肪分解酶应用于本专利技术的方法中的一种或多种酯解酶选自脂肪酶，磷酸脂肪酶，角质酶，酰基转移酶或脂肪酶、磷酸脂肪酶、角质酶和酰基转移酶中的一种和多种的混合物。该一种或多种酯解酶选自在EC3.1.1、EC3.1.4、和EC2.3.中的酶。该一种或多种酯解酶也可以是一种或多种脂肪酶的混合物。该一种或多种酯解酶可以包括脂肪酶和磷酸脂肪酶。该一种或多种酯解酶包括EC3.1.1.3的脂肪酶。该一种或多种酯解酶包括在三-、二-、和单甘油酯上具有活性的脂肪酶。脂肪酶：合适的酯解酶可以是具有脂肪酶活性的多肽，例如，选自如在WO88/02775中披露的南极假丝酵母(Candidaantarctica)脂肪酶A(CALA)，如在WO88/02775中披露并示于WO2008065060的SEQIDNO:1中的南极假丝酵母(C.antarctica)脂肪酶B(CALB)，在EP258068中披露的疏棉状嗜热丝孢菌(Thermomyceslanuginosus)(之前为柔毛腐质霉(Humicolalanuginosus))脂肪酶，在WO2000/60063或WO1995/22615中披露的疏棉状嗜热丝孢菌(Thermomyceslanuginosus)变体(具体地，示于WO95/22615的SEQIDNO:2的位置1-269处的脂肪酶、Hyphozymasp.脂肪酶(WO98/018912)、和曼赫根毛霉(曼赫根毛霉)脂肪酶(在WO2004/099400中的SEQIDNO:5))，来自产碱假单胞菌或类产碱假单胞菌(EP218272)、洋葱假单胞菌(EP331376)、施氏假单胞菌(GB1,372,034)、萤光假单胞菌、假单胞菌属物种菌株SD705(WO95/06720和WO96/27002)、威斯康星假单胞菌(P.wisconsinensis)(WO96/12012)的脂肪酶；芽孢杆菌属脂肪酶，例如来自枯草芽孢杆菌(达图瓦(Dartois)等人，(1993)，生物化学与生物物理学报(BiochemicaetBiophysicaActa)，1131,253-360)、嗜热脂肪芽抱杆菌(JP64/744992)或短小芽孢杆菌(WO91/16422)。也优选的是来自以下生物体中任一种的脂肪酶：尖镰孢、犁头包蜕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产脂肪酸烷基酯的方法，该方法包括：在包含油相/疏水相和亲水相的系统中，和在一种或多种酯解酶存在的情况下，将脂肪酸原料与醇反应来生产脂肪酸烷基酯和甘油，其中在所述醇/所述亲水相存在的情况下，通过用一种或多种碱性试剂进行处理，从油相/疏水相中的游离脂肪酸形成皂/盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.28 EP 14170447.8;2014.07.03 EP 14175592.61.一种用于生产脂肪酸烷基酯的方法，该方法包括：在包含油相/疏水相和亲水相的系统中，和在一种或多种酯解酶存在的情况下，将脂肪酸原料与醇反应来生产脂肪酸烷基酯和甘油，其中在所述醇/所述亲水相存在的情况下，通过用一种或多种碱性试剂进行处理，从油相/疏水相中的游离脂肪酸形成皂/盐。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述碱试剂以如下量添加，该量对应于1.0-2.0摩尔当量的游离脂肪酸的量。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括i)提供包含所述油相/疏水相和所述亲水相的系统，ii)在水和一种或多种酯解酶存在的情况下，将存在于所述油相/疏水相中的脂肪酸原料与醇反应以产生所述脂肪酸烷基酯、游离脂肪酸和甘油。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中步骤ii)包括将脂肪酸原料与所述醇反应，直到至少60％(w/w)，例如至少65％(w/w)、至少70％(w/w)、至少75％(w/w)、至少80％(w/w)、至少85％(w/w)、至少90％(w/w)，或例如至少95％(w/w)的脂肪酸酰基或在所述脂肪酸原料中的游离脂肪酸已经被转换成脂肪酸烷基酯。5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，该方法包含将脂肪酸烷基酯与包含所述皂/盐和该一种或多种酯解酶的亲水相分离。6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中该一种或多种酯解酶是脂肪酶。7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述一种或多种酯解酶的总量在0.005-5g酶蛋白(EP)/kg油或脂肪酸原料的范围内。8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述醇是甲醇。9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中该脂肪酸原料源自以下各项中的一种或多种：海藻油；卡诺拉油；椰子油；蓖麻油；椰子油；椰子干油；玉米油；酒糟玉米油；棉花籽油；亚麻油；鱼油；葡萄籽油；大麻油；麻风果油；荷荷巴油；芥子油；卡诺拉油；棕榈油；棕榈硬脂；棕榈油精；棕榈仁油；花生油；菜籽油；米糠油；红花油；大豆油；向...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·兰克马森，P·M·尼尔森，
申请(专利权)人：诺维信公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK