Способ получения биодизельного топлива



Владельцы патента RU 2665041:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" (RU)

Изобретение относится к получению топлив из возобновляемого сырья. Способ получения биодизельного топлива заключается в том, что масло смешивают с низшим спиртом с получением смеси, затем проводят процесс переэтерификации с использованием воды и каталитически активной мембраны, состоящей из диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом, при этом пористый полимер выбран из тканых или нетканых материалов из волокон полиэтилена, полипропилена, политетрафторэтилена, полиамида, при этом указанную смесь приводят в контакт с каталитически активным слоем мембраны, а воду - с диффузионным слоем мембраны, после чего продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем подвергают упариванию для удаления непрореагировавшего спирта с получением целевого биодизельного топлива, а продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. Технический результат – усовершенствование технологии получения биодизельного топлива, что обеспечивается липолитическим микроорганизмом, находящимся в активном сосотоянии в течение всего времени контактирования, при этом продукт получают с достаточно высоким выходом. 5 пр.

 

Изобретение относится к области получения топлив из возобновляемого сырья, в частности, к области получения биодизельного топлива из растительных масел.

Под биодизельным топливом понимают смеси сложных эфиров жирных кислот, в особенности метиловых и этиловых эфиров жирных кислот.

Известны способы получения биодизельного топлива с использованием неорганического катализатора - кислоты или щелочи (US 6211390, 2001, WO 2005/093015, 2005; US 5713965, 1998; US 5525126, 1996). Общим и существенным недостатком данных решений является необходимость очистки продуктов от неорганического катализатора путем промывки водой с последующей нейтрализацией. Кроме того, к недостаткам можно отнести образование большого количества щелочных или кислых стоков, что отрицательно сказывается на экологических показателях процесса в целом.

Также описаны методы получения биодизельного топлива с использованием биокатализаторов: ферментов или нативных клеток различных липолитических микроорганизмов. Данные методы позволяют избежать присутствия неорганических примесей в продуктах, однако такие показатели как выход и конверсия исходного сырья для описанных способов не велики, поскольку при использовании биокатализатора невозможно использовать большой избыток спирта в исходной смеси. Кроме того, биокатализатор теряет свою активность в ходе реакции за счет образования глицерина.

Так, известен способ получения биодизельного топлива, проводимый с помощью биореактора, содержащего полупроницаемую мембрану из регенерированной целлюлозы и иммобилизированной на носителе липазы Candida antarctica lipase В (KR 101143313, 2012).

Недостатками данного способа являются необходимость использования дорогостоящей выделенной липазы, а также необходимость иммобилизации липазы, которая приводит к частичной потере каталитической активности.

Наиболее близким к изобретению является способ получения биодизельного топлива (CN 101265413, 2008) с использованием липазы, иммобилизированной на пористой мембране. Мембрана, при этом, выполнена в виде пустотелого волокна, находящегося внутри реактора. Смесь масла и спирта циркулирует в объеме реактора, вода - в полости волокна. Образующийся в качестве продукта глицерин проникает сквозь мембрану и выводится из реакционной среды, обеспечивая смещение равновесие в реакции переэтерификации. Кроме того, вода, циркулирующая через полость волокна мембраны, частично проникая в реакционный объем, обеспечивает высокую активность иммобилизированной липазы.

Недостатками данного способа являются необходимость использования дорогостоящей липазы, а также сложность проведения процесса иммобилизации последней.

Техническая проблема заключается в упрощении технологии получения биодизельного топлива и снижении затрат на его производство.

Поставленная проблема решается описываемым способом получения биодизельного топлива, заключающийся в том, что смешивают масло с низшим спиртом с получением смеси и проводят процесс переэтерификации с использованием воды и каталитически активной мембраны, состоящей из диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом, при этом указанную смесь приводят в контакт с каталитически активным слоем мембраны, а воду - с диффузионным слоем мембраны, после чего продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем подвергают упариванию для удаления непрореагировавшего спирта с получением целевого биодизельного топлива, а продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин.

Технический результат заключается в повышении площади поверхности контактирования смеси масла со спиртом с каталитически активным слоем за счет использования липолитического микроорганизма, находящегося в активном состоянии в течение всего времени контактирования.

Способ получения биодизельного топлива проводят следующим образом.

Смешивают масло с низшим спиртом с получением смеси и проводят процесс переэтерификации с использованием воды и каталитически активной мембраны, состоящей из диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом.

Диффузионный слой мембраны представляет собой слой полимерного материала, проницаемого по отношению к низшим спиртам, в том числе по отношению к многоатомным спиртам, в частности, к глицерину. В качестве полимера возможно использовать любые полимерные материалы, совместимые с водными растворами спиртов, например, ацетат целлюлозы, поликарбонат, политетрафторэтилен.

Соединительный слой выполнен из пористого полимера, инертного по отношению к используемым в способе реагентам и липолитическим микроорганизмам. В качестве указанного пористого полимера возможно, например, использовать вспененные полимеры, в частности, пенополиуретан, а также тканые и нетканые материалы из полимерных волокон, например, тканые или нетканые материалы из волокон полиэтилена, полипропилена, политетрафторэтилена, поламидных волокон (нейлона, капрона), целлюлозных волокон.

Каталитически активный слой мембраны образован липолитическим микроорганизмом.

Используемую в описываемом способе каталитически активную мембрану получают следующим образом.

Предварительно готовят питательную среду для культивирования липолитических микроорганизмов.

Состав питательной среды подбирают в соответствии с видовой принадлежностью используемого липолитического микроорганизма. Предпочтительно используют загущенную питательную среду, содержащую необходимые для роста микроорганизма минеральные соли, источник углерода, источник азота и полисахарид для загущения среды. Минеральные соли выбирают в соответствии с видовой принадлежностью используемого липолитического микроорганизма. Так, в случае использования в качестве липолитического микроорганизма грибов вида Aspergillus niger или дрожжей вида Yarrowia lipolytica возможно использовать для приготовления питательной среды в качестве источника минеральных солей водопроводную воду.

Источник углерода выбирают из ряда: масло подсолнечника, рапсовое масло, глюкоза, фруктоза, глюкозо-фруктозный сироп, меласса, солодовый экстракт.

Источник азота выбирают из ряда: соевая мука, дрожжевой экстракт, пептон, триптон, мочевина.

Полисахарид для загущения среды выбирают из ряда: агар, альгинат натрия, карбоксиметилцеллюлоза.

Полученную загущенную питательную среду распределяют по поверхности соединительного слоя мембраны, состоящей из двух слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину и соединительного слоя, выполненного из пористого полимера.

При этом споры или клетки липолитических микроорганизмов возможно импрегнировать в загущенную питательную среду перед или после ее распределения по поверхности соединительного слоя данной мембраны.

Затем мембрану с распределенной по поверхности соединительного слоя загущенной питательной средой выдерживают в присутствии воздуха при термостатировании при температуре, подходящей для роста выбранного липолитического микроорганизма, в течение 20-200 часов. Предпочтительно проводят термостатирование при температуре, оптимальной для роста выбранного липолитического микроорганизма.

Таким образом, достигают равномерного зарастания поверхности исходной мембраны липолитическим микроорганизмом с получением каталитически активной мембраны, состоящей из трех слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом.

Полученная мембрана может быть выполнена в виде пустотелого волокна (трубок) или в виде полимерной пленки.

При этом в качестве липолитического микроорганизма возможно использовать любой микроорганизм, характеризующийся тем, что он синтезирует липазы - ферменты, катализирующие реакции гидролиза, этерификации и переэтерификации липидов, в том числе триглицеридов жирных кислот, свободных жирных кислот и их сложных эфиров. К числу таких микроорганизмов могут относиться, например, бактерии, археи и эукариоты, в том числе одноклеточные грибы (дрожжи) и мицелиальные грибы. Возможно также использование генно-модифицированных микроорганизмов. Предпочтительно в качестве липолитического микроорганизма используют мицелиальные грибы, характеризующиеся тем, что они синтезируют липазы. Наиболее предпочтительно использовать грибы вида Aspergillus niger и дрожжи вида Yarrowia lipolytica.

В качестве масла возможно использовать растительные масла (например, масло подсолнечника, рапсовое масло, пальмовое масло, масло рыжика и другие), а также смеси растительных масел с животными жирами, в том числе, с высоким содержанием свободных жирных кислот.

В качестве спирта возможно использовать различные низшие спирты, предпочтительно, используют метиловый и этиловый спирты.

Наиболее предпочтительно (в случае использования в качестве липолитического микроорганизма грибов вида Aspergillus niger) в качестве питательной среды используют загущенную агаром среду следующего состава: дрожжевой экстракт - 6,2 г/л, соевую муку - 7,4 г/л, масло подсолнечника - 13,2 г/л, агар бактериологический - 15 г/л. Указанную среду готовят на основе водопроводной воды.

Далее смесь масла с низшим спиртом, предпочтительно в массовом соотношении от 3:1 до 20:1, приводят в контакт с каталитически активным слоем мембраны, образованным липолитическим микроорганизмом, а воду - с диффузионным слоем мембраны. Процесс проводят в периодическом или непрерывном режиме. При проведении указанного контактирования продукт контактирования подвергают рециркуляции с добавлением низшего спирта, предпочтительно из расчета от 1:3 до 1:20 в массовых долях по отношению к массе масла на каждый цикл рециркуляции. После проведения достаточного числа циклов рециркуляции продукт контактирования смеси масла с низшим спиртом с каталитически активным слоем мембраны подвергают упариванию для удаления непрореагировавшего спирта с получением целевого биодизельного топлива. Число циклов рециркуляции определяют исходя из суммарного расхода низшего спирта, который предпочтительно составляет от 1:2 до 1:5 по отношению к массе масла. Продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. При этом отделенную воду возможно направлять на рециркуляцию, а глицерин использовать в качестве товарного продукта.

Реализацию описываемого способа возможно осуществлять с использованием любых известных аппаратов, предпочтительно реакторов, например, мембранных реакторов.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие описываемый способ, но не ограничивающие его.

Пример 1.

Предварительно готовят питательную среду следующего состава: дрожжевой экстракт - 6,2 г, соевая мука - 7,4 г, масло подсолнечника - 13,2 г, агар бактериологический - 15 г; водопроводная вода - до объема 1 л. Растворяют агар бактериологический при постоянном нагреве и перемешивании, затем среду в стеклянном сосуде помещают в автоклав и стерилизуют при избыточном давлении. После окончания стерилизации охлаждают жидкую среду до температуры 50-60°С. Затем в стерильных условиях полученную загущенную питательную среду распределяют по поверхности соединительного слоя мембраны, состоящей из двух слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину - ацетата целлюлозы и соединительного слоя, выполненного из пористого полимера - полипропилена и выдерживают при комнатной температуре до затвердевания.

Полученную мембрану помещают в мембранный биореактор. Объемы биореактора со стороны соединительного слоя мембраны с затвердевшей загущенной питательной средой и со стороны диффузионного слоя заполняют стерилизованной водопроводной водой. Объем биореактора со стороны соединительного слоя засевают спорами гриба Aspergillus niger, туда же подают воздух и термостатируют в течение 20 часов при температуре 30°С. Во время термостатирования мицелий гриба равномерно покрывает мембрану, образуя каталитически активный слой.

Таким образом, после проведения термостатирования получают каталитически активную мембрану, состоящую из трех слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину - ацетата целлюлозы, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера полипропилена, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом - грибом Aspergillus niger.

Затем смесь масла с низшим спиртом приводят в контакт с каталитически активным слоем полученной мембраны, а воду - с диффузионным слоем данной мембраны следующим образом.

В реакционный объем биореактора (со стороны каталитически активного слоя мембраны) подают смесь рапсового масла и метанола, взятых в массовом соотношении 10:1. В объем биореактора со стороны диффузионного слоя подают дистиллированную воду и одновременно отводят из него воду, обогащенную глицерином.

Процесс переэтерификации ведут при температуре 20-22°С при рециркуляции смеси внутри реакционного объема. Рециркуляцию смеси проводят с добавлением метанола из расчета 1:10 в массовых долях по отношению к массе масла на каждый цикл рециркуляции до достижения суммарного расхода метанола, равного 1:3 по отношению к массе масла. После окончания процесса переэтерификации продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем мембраны замещают на новую порцию смеси масла и спирта и повторяют процесс.

Продукт контактирования смеси с каталитически активным слоем мембраны подвергают упариванию, а именно, нагреванию под вакуумом для удаления непрореагировавшего спирта. Полученный после упаривания продукт представляет собой биодизельное топливо. Продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. При этом отделенную воду возможно направлять на рециркуляцию, а глицерин использовать в качестве товарного продукта.

Выход биодизельного топлива составляет 68% от массы исходного рапсового масла.

Пример 2.

Предварительно готовят питательную среду состава по примеру 1. Растворяют агар бактериологический при постоянном нагреве и перемешивании, затем среду в стеклянном сосуде помещают в автоклав и стерилизуют при избыточном давлении. После окончания стерилизации охлаждают питательную среду до температуры 50-60°С и вносят в нее при перемешивании споры гриба Aspergillus niger. Затем в стерильных условиях полученную загущенную питательную среду равномерно распределяют по поверхности мембраны, состоящей из диффузионного слоя (поликарбонат) и соединительного слоя (полиэтилен), со стороны соединительного слоя и выдерживают при комнатной температуре до затвердевания. Полученную мембрану помещают в мембранный биореактор. Объемы биореактора со стороны питательного слоя и со стороны диффузионного слоя заполняют стерилизованной водопроводной водой. В объем биореактора со стороны питательного слоя подают воздух и термостатируют в течение 50 часов при температуре 25°С. Во время термостатирования мицелий гриба равномерно покрывает мембрану, образуя каталитически активный слой.

Таким образом, после проведения термостатирования получают каталитически активную мембрану, состоящую из трех слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину - поликарбоната, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера - полиэтилена, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом - грибом Aspergillus niger.

Затем смесь масла с низшим спиртом приводят в контакт с каталитически активным слоем полученной мембраны, а воду - с диффузионным слоем данной мембраны следующим образом.

В реакционный объем биореактора (со стороны каталитически активного слоя мембраны) подают смесь масла подсолнечника и этанола, взятых в массовом соотношении 5:1. В объем биореактора со стороны диффузионного слоя подают дистиллированную воду и одновременно отводят из него воду, обогащенную глицерином.

Процесс переэтерификации ведут в непрерывном режиме при температуре 20-22°С, при рециркуляции смеси в реакционном объеме с добавлением этанола из расчета 1:5 в массовых долях по отношению к массе масла на каждый цикл рециркуляции. При этом рециркуляцию проводят до достижения суммарного расхода этанола, равного 1:2 по отношению к массе масла. После окончания процесса переэтерификации продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем мембраны замещают на новую порцию смеси масла и спирта и повторяют процесс.

Продукт контактирования смеси с каталитически активным слоем мембраны подвергают упариванию, а именно, нагреванию под вакуумом для удаления непрореагировавшего спирта. Полученный после упаривания продукт представляет собой биодизельное топливо. Продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. При этом отделенную воду возможно направлять на рециркуляцию, а глицерин использовать в качестве товарного продукта.

Выход биодизельного топлива составляет 66% от массы исходного масла подсолнечника.

Пример 3

Предварительно готовят питательную среду состава по примеру 1. Растворяют агар бактериологический при постоянном нагреве и перемешивании, затем среду в стеклянном сосуде помещают в автоклав и стерилизуют при избыточном давлении. После окончания стерилизации охлаждают жидкую среду до температуры 50-60°С. Затем в стерильных условиях питательную среду равномерно распределяют по поверхности соединительного слоя мембраны, состоящей из диффузионного слоя (ацетат целлюлозы) и соединительного слоя (полипропилен) и формованной в виде трубки таким образом, что диффузионный слой образует внутреннюю поверхность трубки, а соединительный слой - внешнюю поверхность трубки, и выдерживают при комнатной температуре до затвердевания. Полученную мембрану в виде трубки, помещают в мембранный биореактор. Внешний по отношению к мембранным трубкам объем биореактора, а также внутренний объем мембранных трубок заполняют стерилизованной водопроводной водой. Внешний объем биореактора засевают спорами гриба Aspergillus niger, туда же подают воздух и термостатируют в течение 96 часов при температуре 25°С. Во время термостатирования мицелий гриба равномерно покрывает поверхность соединительного слоя мембраны, образуя каталитически активный слой.

Таким образом, после проведения термостатирования получают каталитически активную мембрану, состоящую из трех слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину - поликарбоната, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера - полиэтилена, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом - грибом Aspergillus niger.

Затем смесь масла с низшим спиртом приводят в контакт с каталитически активным слоем полученной мембраны, а воду - с диффузионным слоем данной мембраны следующим образом.

В реакционный объем биореактора (со стороны каталитически активного слоя мембраны) подают смесь масла рыжика и этанола, взятых в массовом соотношении 15:1.

Процесс переэтерификации ведут при температуре 20-22°С при рециркуляции указанной смеси, проводимой с добавлением этанола из расчета 1:15 в массовых долях по отношению к массе масла на каждый цикл рециркуляции. При этом рециркуляцию проводят до достижения суммарного расхода этанола, равного 1:2 по отношению к массе масла. Во внутренний объем мембранных трубок непрерывно подают дистиллированную воду и одновременно отводят воду, обогащенную глицерином.

После окончания процесса переэтерификации прореагировавшую массу в объеме биореактора замещают на новую порцию смеси масла и спирта и повторяют процесс.

Продукт контактирования смеси с каталитически активным слоем мембраны подвергают упариванию, а именно, нагреванию под вакуумом для удаления непрореагировавшего спирта. Полученный после упаривания продукт представляет собой биодизельное топливо. Продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. При этом отделенную воду возможно направлять на рециркуляцию, а глицерин использовать в качестве товарного продукта.

Выход биодизельного топлива составляет 62% от массы исходного масла рыжика.

Пример 4.

Предварительно готовят питательную среду состава по примеру 1. Растворяют агар бактериологический при постоянном нагреве и перемешивании, затем среду в стеклянном сосуде помещают в автоклав и стерилизуют при избыточном давлении. После окончания стерилизации охлаждают жидкую среду до температуры 30-40°С и вносят в нее при перемешивании клетки дрожжей Yarrowia lipolytica. Затем в стерильных условиях питательную среду равномерно распределяют по поверхности соединительного слоя мембраны, состоящей из диффузионного слоя (политетрафторэтилен) и соединительного слоя (волокнистый политетрафторэтилен) и формованной в виде трубки таким образом, что диффузионный слой образует внутреннюю поверхность трубки, а соединительный слой - внешнюю поверхность трубки, и выдерживают при комнатной температуре до затвердевания. Полученную мембрану в виде трубки помещают в мембранный биореактор. Внешний по отношению к мембранным трубкам объем биореактора, а также внутренний объем мембранных трубок заполняют стерилизованной водопроводной водой. Во внешний объем биореактора подают воздух и термостатируют в течение 150 часов при температуре 30°С. Во время термостатирования дрожжи равномерно покрывают поверхность соединительного слоя мембраны, образуя каталитически активный слой.

Таким образом, после проведения термостатирования получают каталитически активную мембрану, состоящую из трех слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину - поликарбоната, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера - полиэтилена, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом - клетками дрожжей Yarrowia lipolytica.

Затем смесь масла с низшим спиртом приводят в контакт с каталитически активным слоем полученной трехслойной мембраны, а воду - с диффузионным слоем данной мембраны следующим образом.

В реакционный объем биореактора (со стороны каталитически активного слоя мембраны) подают смесь масла рыжика и метанола, взятых в массовом соотношении 5:1.

Процесс переэтерификации ведут в непрерывном режиме при температуре 30-32°С при рециркуляции указанной смеси с добавлением метанола из расчета 1:5 в массовых долях по отношению к массе масла на каждый цикл рециркуляции. Рециркуляцию проводят до достижения суммарного расхода метанола, равного 1:3 по отношению к массе масла. Во внутренний объем мембранных трубок непрерывно подают дистиллированную воду и одновременно отводят воду, обогащенную глицерином.

После окончания процесса переэтерификации продукт контактирования замещают на новую порцию смеси масла и спирта и повторяют процесс.

Продукт контактирования смеси с каталитически активным слоем мембраны подвергают упариванию, а именно, нагреванию под вакуумом для удаления непрореагировавшего спирта. Полученный после упаривания продукт представляет собой биодизельное топливо. Продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. При этом отделенную воду возможно направлять на рециркуляцию, а глицерин использовать в качестве товарного продукта.

Выход биодизельного топлива составляет 55% от массы исходного масла рыжика.

Пример 5.

Предварительно готовят питательную среду состава по примеру 1. Растворяют агар бактериологический при постоянном нагреве и перемешивании, затем среду в стеклянном сосуде помещают в автоклав и стерилизуют при избыточном давлении. После окончания стерилизации охлаждают жидкую среду до температуры 50-60°С. Затем в стерильных условиях питательную среду равномерно распределяют по поверхности соединительного слоя мембраны, состоящей из диффузионного слоя (ацетат целлюлозы) и соединительного слоя (нейлон) и формованной в виде трубки таким образом, что диффузионный слой образует внутреннюю поверхность трубки, а соединительный слой - внешнюю поверхность трубки, и выдерживают при комнатной температуре до затвердевания. Полученную мембрану в виде трубки помещают в мембранный биореактор. Внешний по отношению к мембранным трубкам объем биореактора, а также внутренний объем мембранных трубок заполняют стерилизованной водопроводной водой. Во внешний объем биореактора вносят посевную культуру дрожжей Yarrowia lipolytica, туда же подают воздух и термостатируют в течение 200 часов при температуре 30°С. Во время термостатирования дрожжи равномерно покрывают поверхность соединительного слоя мембраны, образуя каталитически активный слой.

Таким образом, после проведения термостатирования получают каталитически активную мембрану, состоящую из трех слоев - диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину - ацетата целлюлозы, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера - нейлона, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом - клетками дрожжей Yarrowia lipolytica.

Затем смесь масла с низшим спиртом приводят в контакт с каталитически активным слоем полученной трехслойной мембраны, а воду - с диффузионным слоем данной мембраны следующим образом.

В реакционный объем биореактора (со стороны каталитически активного слоя мембраны) подают смесь масла рыжика и этанола, взятых в массовом соотношении 20:1.

Процесс переэтерификации ведут при температуре 30-32°С, в непрерывном режиме, при рециркуляции смеси во внешнем объема биореактора с добавлением этанола из расчета 1:20 в массовых долях по отношению к массе масла на каждый цикл рециркуляции. Указанную рециркуляцию проводят до достижения суммарного расхода этанола, равного 1:2 по отношению к массе масла. Во внутренний объем мембранных трубок непрерывно подают дистиллированную воду и одновременно отводят воду, обогащенную глицерином.

После окончания процесса переэтерификации прореагировавшую массу - продукт контактирования в объеме биореактора замещают на новую порцию смеси масла и спирта и повторяют процесс.

Полученный продукт контактирования смеси с каталитически активным слоем мембраны подвергают упариванию, а именно, нагреванию под вакуумом для удаления непрореагировавшего спирта. Полученный после упаривания продукт представляет собой биодизельное топливо. Продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. При этом отделенную воду возможно направлять на рециркуляцию, а глицерин использовать в качестве товарного продукта.

Выход биодизельного топлива составляет 70% от массы исходного масла рыжика.

Проведение способа получения биодизельного топлива с использованием иных липолитических микроорганизмов, иного исходного сырья приводит к аналогичным результатам.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет упростить процесс получения биодизельного топлива и позволяет снизить затраты на его производство за счет исключения использования дорогостоящих препаратов очищенных липолитических ферментов при высоком выходе целевого продукта.

Способ получения биодизельного топлива, заключающийся в том, что смешивают масло с низшим спиртом с получением смеси, затем проводят процесс переэтерификации с использованием воды и каталитически активной мембраны, состоящей из диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом, при этом пористый полимер выбран из тканых или нетканых материалов из волокон полиэтилена, полипропилена, политетрафторэтилена, полиамида, при этом указанную смесь приводят в контакт с каталитически активным слоем мембраны, а воду - с диффузионным слоем мембраны, после чего продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем подвергают упариванию для удаления непрореагировавшего спирта с получением целевого биодизельного топлива, а продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области биотехнологии. Штамм одноклеточных микроводорослей Eustigmatos magnus, продуцирующий эйкозапентаеновую кислоту и нетребовательный к условиям выращивания, депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России под регистрационным номером ВКПМ Al-25.

Изобретение относится к способу ферментации низкомолекулярного сахара. Предложен способ ферментации низкомолекулярного сахара, предусматривающий смешивание в водной среде низкомолекулярного сахара, одного или более ферментирующих микроорганизмов, лигноцеллюлозного материала, облученного ионизирующим облучением при дозе облучения, составляющей от 0,25 Мрад до 10 Мрад.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения липидного продукта посредством микробиологической конверсии газообразного субстрата (варианты).

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения липидного продукта посредством микробиологической конверсии газообразного субстрата (варианты).

Изобретение относится к области генной инженерии, конкретно к получению микробных продуцентов, и может быть использовано для получения микробного масла. Сконструирована жирообразующая клетка дрожжей, способная к конверсии источника углерода в жирную кислоту, производное жирной кислоты и/или триацилглицерин.

Изобретение относится к области генной инженерии, конкретно к получению микробных продуцентов, и может быть использовано для получения микробного масла. Сконструирована жирообразующая клетка дрожжей, способная к конверсии источника углерода в жирную кислоту, производное жирной кислоты и/или триацилглицерин.

Изобретение относится к биотехнологии, прикладной микробиологии и может быть использовано для получения эфирного масла. Предложен штамм гриба Eremothecium gossypii ВКПМ F-1321, являющийся продуцентом эфирного масла, аналогичного розовому маслу крымского происхождения.

Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Eremothecium ashbyi Guill.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ ферментативного дегуммирования триглицеридов или снижения содержания масла в камеди растительного масла, которая собирается при дегуммировании масла, который содержит следующие этапы: а) приведение триглицеридов или камеди растительного масла, которая собирается при дегуммировании масла, в контакт с композицией, которая содержит по меньшей мере один расщепляющий гликозиды фермент, выбранный из амилаз, амилоглюкозидаз, изоамилаз, глюкоамилаз, глюкозидаз, галактозидаз, глюканаз, пуллуланаз, арабиназ, ламинараназ, пектолиаз, маннаназ, декстраназ, пектиназ, целлюлаз, целлобиаз и ксиланаз, причем по меньшей мере один расщепляющий гликозиды фермент не демонстрирует никакой фосфолипазной и никакой ацилтрансферазной активности и композиция не содержит ни фосфолипазы, ни ацилтрансферазы; и b1) в случае триглицеридов в качестве исходного материала: отделение камедей от триглицеридов; или b2) в случае камеди растительного масла в качестве исходного материала: разделение на водную, содержащую лецитин, фазу и фазу, содержащую масло.

Изобретение относится к биологическим средствам для повышения продуктивности культурных растений и защиты их от болезней. Изобретение представляет собой базовую композицию комплексного биопрепарата для растениеводства, включающую в себя комплекс жирных кислот с преобладанием арахидоновой кислоты, продуцируемых микромицетом Mortierella alpina ВКПМ F-1134 и целевые добавки: биоразлагаемый детергент, а также аскорбиновую кислоту или α-токоферол или β-каротин, а среди жирных кислот присутствуют гептадекановая и эйкозановая кислоты, в ее составе также присутствуют продуцируемые штаммом Mortierella alpina ВКПМ F-1134 миристиновая, пентадекановая, пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, γ-линоленовая, дигомо- γ-линоленовая, эйкозадиеновая и гондоиновая жирные кислоты, содержание и соотношение которых не нормируется.

Изобретение относится к способу ферментации низкомолекулярного сахара. Предложен способ ферментации низкомолекулярного сахара, предусматривающий смешивание в водной среде низкомолекулярного сахара, одного или более ферментирующих микроорганизмов, лигноцеллюлозного материала, облученного ионизирующим облучением при дозе облучения, составляющей от 0,25 Мрад до 10 Мрад.

Изобретение относится к производству бетаина, более конкретно - к выделению бетаина из барды, образующей в результате ферментации и дистилляции сахарной свеклы. .

Изобретение относится к производству этанола, глицерина, янтарной кислоты и свободно текущих в дистилляторе сухих зерен и растворимых веществ, применяемых в качестве пищи для животных.

Изобретение относится к биотехнологии , конкретно к способу получения 1,2-диацил-Зп-глицерина из фосфатидилхолина (ФХ) природного происхождения. .

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при получении гетерогенных биокатализаторов для процессов биокаталитической трансформации органических соединений.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен иммобилизованный биокатализатор для получения фумаровой кислоты.

Изобретение относится к синтетическому носителю для иммобилизации микроорганизмов. Описана композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов, состоящая из поливинилового спирта и катализатора сшивки церий-аммоний нитрата, отличающаяся тем, что исходные компоненты взяты в мольном соотношении ПВС:(NH4)2Се(NO3)6 (160-110):(1-1,3).

Группа изобретений относится к медицине, а именно к терапевтическому лечению подагры и предупреждению сопутствующих побочных реакций и осложнений у пациентов. Способ предупреждения и прогноз риска инфузионных реакций при внутривенном введении ПЭГилированной уриказы пациентам с подагрой заключается в определении содержания мочевой кислоты в сыворотке крови пациента с последующим указанием на прекращение терапии на уровне примерно 4 мг/дл.

Изобретение относится к получению топлив из возобновляемого сырья. Способ получения биодизельного топлива заключается в том, что масло смешивают с низшим спиртом с получением смеси, затем проводят процесс переэтерификации с использованием воды и каталитически активной мембраны, состоящей из диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом, при этом пористый полимер выбран из тканых или нетканых материалов из волокон полиэтилена, полипропилена, политетрафторэтилена, полиамида, при этом указанную смесь приводят в контакт с каталитически активным слоем мембраны, а воду - с диффузионным слоем мембраны, после чего продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем подвергают упариванию для удаления непрореагировавшего спирта с получением целевого биодизельного топлива, а продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин. Технический результат – усовершенствование технологии получения биодизельного топлива, что обеспечивается липолитическим микроорганизмом, находящимся в активном сосотоянии в течение всего времени контактирования, при этом продукт получают с достаточно высоким выходом. 5 пр.

Наверх