制备微生物柴油的研究

武汉工业学院硕士学位论文制备微生物柴油的研究论文作者：杨建斌指导教师：陈涛研究员何东平教授学科专业：粮食、油脂及植物蛋白工程所在院系：食品科学与工程学院2008年6月分类号密级UDC编号武汉工业学院硕士学位论文制备微生物柴油的研究Studyonpreparationofmicrobialbiodiesel论文作者：杨建斌指导教师：陈涛研究员何东平教授学科专业：粮食、油脂及植物蛋白工程论文提交日期论文答辩日期答辩委员会主席评阅人2008年6月I论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉工业学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体均已在文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律责任和法律后果由本人承担。论文作者签名：签字日期：年月日论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解武汉工业学院有关保留、使用学位论文的规定，特授权武汉工业学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月II摘要本论文利用微生物油脂为原料。针对微生物油脂具有相当数量的多不饱和脂肪酸，先分离纯化多不饱和脂肪酸(Polyunsaturatedfattyacids，简称PUFAs，下同)，剩余脂肪酸制备生物柴油，使其在生产生物柴油的同时，生产出更具价值的功能性脂肪酸，以提高生物柴油的综合经济效益。本论文对微生物油脂的理化指标、微生物油脂中的多不饱和脂肪酸分离纯化方法、微生物油脂制备生物柴油进行了研究。对微生物油脂的理化性质如相对密度，折光指数，酸值，皂化值，过氧化值，碘值，水分进行了分析研究。对微生物油脂进行GC/MS检测分析可知，油酸的含量占总脂肪酸的53.44%、亚油酸的含量占总脂肪酸的21.27%、棕榈酸的含量占总脂肪酸的11.57%、γ-亚麻酸的含量占总脂肪酸的6.80%。简要分析了采用尿素包合法分离纯化M.isabellina菌油中多不饱和脂肪酸(PUFAs)的昀佳工艺参数为：脂肪酸/尿素/乙醇=1:3.5:10.5，包合温度-5℃，包合时间20h。采用响应面分析法(RSM)中的Plackett-Bruman设计法来对实验进行设计并对实验结果进行分析和优化，确定了以微生物油脂为原料，甲醇钠为催化剂，酯交换反应制备微生物柴油的昀佳工艺条件为：醇油摩尔比为7.85:1，催化剂用量为油重的0.95%，反应时间为117min，反应温度为60.75℃。产品微生物柴油的物理性质及化学性质都和石化柴油非常接近，可以成为石化柴油很好的替代品，而且比现有石化柴油更加环保，更加符合可持续发展的要求。关键词：微生物油脂,多不饱和脂肪酸,尿素包合法,酯交换反应,微生物柴油IIIABSTRACTMicroorganismgreaseisusedasrawmaterialinthispaper.Onaccountofmicroorganismgreaseisrichinpolyunsaturatedfattyacids(PUFAs),theseparationandpurificationofPUFAsfrommicroorganismgrease,theremainderfattyacidwillbeusedtomicrobialbiodiesel.Theissueofcostingcanbesolvedintheway.Thispapersystematicallystudiedthephysic-chemicalpropertiesofmicroorganismgrease,theseparationandpurificationofPUFAs,preparationofmicrobialbiodieselbymicroorganismgrease.Thispaperdealedwiththedeterminingofthephysic-chemicalpropertiesofmicroorganismgreaseincludingspecificgravity,refractiveindex,acidvalue,saponificationvalue,peroxidationvalue,iodinevalue,watercomponent.BymeansofGC/MSanalysisofmicroorganismgrease,oleicacidaccountsfor53.44%,linoleicacidaccountsfor21.27%,hexadecanoicacidaccountsfor11.57%,γ-linolicacid(GLA)accountsfor6.80%wasobtained.TheseparationandpurificationofPUFAsfrommicroorganismgrease(Mortierellaisabellina)viaureacomplexationwasstudied.Theoptimumtechnicalconditionwasobtainedasfollows：weightratioforfattyacidtoureatomethanolwas1:3.5:10.5．crystaltemperaturewas-5andcrystaltimewas20hours.℃Theprocessofmicrobialbiodieselproductionwasoptimizedbyapplicationofthefactorialdesignandresponsesurfacemethodology(RSM)toobtaintheoptimumconditionsformicrobialbiodieselsynthesis.Microorganismgreaseisusedasrawmaterial,sodiummethylateascatalyst.Theresultsshowedthattheoptimumreactionconditionswere：molarratioofmethanoltooil7.85:1,catalysts0.95gNaOH/100gmicroorganismgrease,reactiontime117min,reactiontemperature60.75.The℃productionanalysisshowedthatthephysicalandchemicalcharacteristicsoftheIVproductwereclosertodieselfuel,whichmadethemagoodsubstitutefordieselfuel.Keywords:microorganismgrease,polyunsaturatedfattyacids,ureacomplexation,transesterification,microbialbiodieselV目录第一章绪论.......................................................1引言...............................................................11.1微生物油脂研究开发的概况...................................11.1.1国外微生物油脂的研究进展.............................11.1.2国内微生物油脂的研究进展.............................21.2利用微生物油脂制取生物柴油的意义...........................31.3生物柴油的国内外研究现状...................................41.3.1国外生物柴油的现状...................................41.3.2我国生物柴油的现状以及发展思路.......................51.4微生物柴油的概念...........................................61.5微生物柴油的可行性分析.....................................61.6微生物柴油的制备方法.......................................71.6.1直接混合法...........................................81.6.2微乳化法.............................................81.6.3高温裂解法...........................................91.6.4酯交换反应法.........................................91.7微生物油脂多不饱和脂肪酸分离纯化方法......................131.7.1低温冷冻结晶法......................................131.7.2尿素包合法..........................................141.7.3银离子络合法........................................151.7.4超临界C02精馏法......................................151.7.5分子蒸馏法..........................................151.8本论文的主要研究内容......................................15VI1.9现阶段我国生物柴油研究存在的问题及本论文的设想............161.10预期创新之处.............................................17第二章微生物油脂的理化性质及组成分析.......................182.1材料与方法................................................182.1.1实验仪器............................................182.1.2实验试剂与材料......................................182.1.3实验方法............................................192.2结果与讨论................................................192.2.1微生物油脂的理化性质分析............................192.2.2微生物油脂肪酸组成成分的分析........................212.3本章小结..................................................22第三章尿素包合法分离纯化微生物油脂中的多不饱和脂肪酸...243.1实验原理..................................................243.2实验材料、试剂............................................243.3实验方法与步骤........