据《农业工程学报》2010年7月报道，作为可再生的、对环境友好的替代能源，生物柴油已经引起了世界范围的广泛关注。我国也于上世纪90年代开始了生物柴油的研究，但目前工业化生产中普遍采用化学催化剂、间歇反应工艺，具有催化剂不能重复使用、经济成本较高等缺点。固定化脂肪酶催化油脂制取生物柴油反应条件温和、催化剂能够重复使用，如果能够实现固定化脂肪酶连续催化油脂制取生物柴油，则能够提高其生产效率、降低其生产成本，提高其市场竞争力，从而推动生物柴油产业的发展。

油桐是中国广泛种植的一种油料植物，桐籽含油量60%左右，在河南南阳、洛阳等山区广泛种植，盛产期20～30年，每公顷产桐油籽1800公斤以上。桐油的主要成分为α、β桐油酸、硬脂酸、油酸和棕榈酸，这些成分适用于生产生物柴油。

作者利用商品化的固定化脂肪酶NOVO435成功地连续催化桐油与甲醇酯交换反应制取生物柴油，为利用桐油工业化制取生物柴油提供了一种可行的工艺路线。

此研究报告刊登于《农业工程学报》2010年第7期，题为“脂肪酶连续催化桐油酯交换反应制取生物柴油”，第一作者为河南农业大学副教授、硕士生导师徐桂转，通信作者为张百良教授。

生物柴油是由动植物油脂与短链醇经酯交换反应得到的液体燃料，其成分为多种脂肪酸甲酯。由于原料具有可再生性能、资源丰富、无污染、可生物降解使其具有与优质石油柴油相近的燃烧性能，排放性能大大优于石化柴油，是石化柴油的良好替代燃料，可在内燃机中直接使用。国内外对生物柴油的研究已有30余年，利用化学催化法生产生物柴油也实现了工业化生产。但由于化学法生产过程中要求甲醇加入量过大，造成产物分离困难、成本较高；催化剂与产物不易分离，废弃的催化剂会对环境造成二次污染；生产过程中容易出现皂化现象，产品不稳定。利用固定化脂肪酶作为催化剂，则不需要过量的甲醇，产物后处理简便；反应条件温和，固定化脂肪酶可以重复利用，不会对环境造成污染；脂肪酶催化油脂高效、专一，产品质量稳定，引起了国内外学者的广泛关注。

我国《可再生能源中长期发展规划》指出，到2020年生物柴油的年利用率要达到200万吨，而目前我国生物柴油的年实际生产量只有50万吨左右，主要存在生产技术和原料供应两方面的问题。目前，国内依然采用化学催化法制取生物柴油，生产效率低、催化剂不能重复使用，利用固定化脂肪酶则可以克服以上缺点，如果能够实现酶法制取生物柴油的工业化生产则可以大大降低生物柴油的生产成本，提高生产效率、简化生产流程，从而提高生物柴油的市场竞争力。

作者在研究中首次提出利用流化床反应器进行酶法制取生物柴油连续生产工艺的研究。目前，甲醇对脂肪酶的抑制作用和副产物甘油在催化剂上的粘附是困扰酶法连续制取生物柴油的主要原因。为了解决这两个问题，作者提出了多个反应器串联操作的思路，在每个反应器中提供少于反应所需的理论甲醇量，从而减小甲醇的抑制作用，使反应速率总保持在较高的水平。同时，作者提出了利用流化床反应器形式，加热油脂，降低油脂的黏性，提高油脂的流动性，使反应器内底物呈现流态化的流动状况，该流动状况下，流动的底物会对粘附在催化剂上的甘油有一种冲刷作用，促使甘油从催化剂上分离开来，保证催化剂与油脂、甲醇反应底物的结合，从而有利于反应的连续不断的进行。

作者提出的生产工艺中没有使用有机溶剂，甲醇没有过量，产物分离工艺简单，相比间歇反应过程，劳动强度大为降低；在相同的反应器体积情况下，间歇反应单位时间能处理的最大油脂量为0.014毫升/分钟，而连续反应的油脂处理量则为0.33毫升/分钟，连续反应使生产效率大幅提高；在相同反应器体积下，间歇反应固定化脂肪酶的填充密度为0.105克/毫升，连续反应的填充密度为0.15克/毫升，虽然连续反应脂肪酶用量稍大于间歇反应，但间歇反应每次结束时对酶的过滤会引起酶的损失，综合考虑，连续反应的酶用量只会少于间歇反应。因此，作者提出的连续反应工艺比间歇反应具有更高的生产效率、更小的劳动强度和更少的脂肪酶损失，这些都将有利于生物柴油生产成本的下降，从而使其具有更强的市场竞争力。

文章来源：《山东农业工程学院学报》 网址: http://www.sdnygcxyxb.cn/qikandaodu/2021/0314/670.html