年产8吨脂肪酸提取纯化生产工艺的设计
关于脂肪酸工艺的基础知识
脂肪酸工艺基础知识一、油脂水解工艺原理在适当条件下,油脂和水可以反应生成脂肪酸和甘油。
该反应实质上是在水的作用下,依次地使油脂变成甘油二酸酯、甘油一酸酯、脂肪酸和甘油。
该反应属可逆反应。
水解进行到一定程度时水解的速度将逐渐减慢直到反应达到平衡。
为了获得较高的水解率,需要使用过量的水,以促进水解反应的进行。
在通常压力下,即使水达到沸点,水在油脂和脂肪酸内的溶解度也很小。
而在高温下,溶解度就迅速增高。
为了使足够的水溶解于油脂中,还需要有足够的压力使水保留在液相中。
温度的选择取决于油脂中多不饱和脂肪酸,特别是共轭多不饱和脂肪酸的含量。
高温下不饱和脂肪酸容易发生聚合降解,不仅影响产品质量,也增加了油脂的消耗。
当然,温度的选择还有别的原因:温度太高,则水与脂肪完全混溶,逆流操作就无法进行;另外,在274℃以上时,有一些甘油会分解成丙烯醛。
相反,如果温度降低至205℃以下,则会使水解速率显著降低。
因此,必须选择一个适当温度使系统中的水,大部分既能分离出来,并作为水相存在,又能保证高的水解率。
当一种高压连续水解工艺,可以在相当广泛的温度和压力范围内进行时,所选择的温度和压力必须是既能保证溶解在油脂中的水量大于使油脂完全水解所必需的水量,又能不使水与油脂达到完全混溶而形成单一液相的程度。
反应水量与油脂的比例,主要取决于要水解的程度、水解的速率以及甘油水中甘油浓度等因素。
水油比(重量比)通常为0.8~0.85(其中水的重量包括高压蒸汽的重量)。
采用逆流原理,可使反应中生成的甘油水和脂肪酸连续从反应区排出。
水解塔底部有一分离区,使脂肪物与甘油水能充分分离。
否则,进入的油脂将与排出的甘油水发生乳化现象。
同样,塔的上部也有一分离区,使脂肪酸在出塔之前能从水溶液中分离出来。
在正常操作条件下,仅有小部分水解反应在油水界面上反应,而大部分水解反应是水溶解在油脂内的均相反应。
水溶解在油脂内的程度取决于操作的温度和压力,这也是决定水解速率和水解度的主要因素。
脂肪酸生产工艺流程
脂肪酸生产工艺流程1.脂肪酸生产通常开始于动植物油脂的提取。
The production of fatty acids usually begins with the extraction of animal and vegetable oils and fats.2.提取后的油脂首先经过脱水和脱酸处理。
The extracted oils and fats are first dehydrated and deacidified.3.接着油脂经过加热和蒸馏,将其中的杂质去除。
The oils and fats are then heated and distilled to remove impurities.4.然后将经过处理的油脂与碱液或水合碱进行皂化反应。
The processed oils and fats are then subjected to saponification reaction with alkali or hydrated alkali.5.皂化反应产生的皂液随后进行分离,得到脂肪酸和甘油。
The saponification reaction produces soap solution, which is then separated to obtain fatty acids and glycerol.6.脂肪酸经过蒸馏和结晶纯化,使得其纯度达到要求。
The fatty acids are purified by distillation and crystallization to achieve the required purity.7.接下来,脂肪酸经过脱色和脱臭处理,提高其质量。
Next, the fatty acids are subjected to decolorization and deodorization to improve their quality.8.最终,脂肪酸通过结晶、过滤和干燥加工,得到成品。
脂肪酸生产工艺
脂肪酸生产工艺脂肪酸是一类重要的化工原料,在化学工业中有广泛的应用。
目前,脂肪酸的生产工艺主要有物理法、化学法和生物法三种。
物理法是指通过机械方法从天然油脂中提取脂肪酸。
这种方法的优点是操作简单,成本低廉,适用于大规模生产。
常见的物理法包括压榨法和脱色法。
压榨法是将油料经过物理压榨,将其中的脂肪酸从固体油料中分离出来。
脱色法是在物理压榨的基础上,通过脱色工艺去除油料中的杂质,得到纯净的脂肪酸。
化学法是指通过化学反应将天然油脂中的甘油与脂肪酸分离。
这种方法需要一系列化学步骤,操作相对复杂,产品纯度较高。
常见的化学法包括加热分解法和酸化分解法。
加热分解法是将天然油脂加热至一定温度,使其分解为甘油和脂肪酸。
酸化分解法是将天然油脂与强酸反应,使其发生酸化分解反应,得到脂肪酸。
生物法是指利用微生物来生产脂肪酸。
这种方法相对环保,能够利用废弃物等廉价原料进行生产。
常见的生物法包括发酵法和生物转化法。
发酵法是利用微生物对废弃物等有机物进行发酵,产生脂肪酸。
生物转化法则是利用微生物对废弃物等有机物进行酵素转化,得到脂肪酸。
不同的生产工艺具有各自的优势和适用范围。
物理法相对简单,适合大规模生产;化学法产物纯度高,适合高端应用;生物法环保,利用廉价原料进行生产。
随着科技的发展,人们对脂肪酸的需求也在不断增加,生产工艺也在不断创新和改进,以满足市场需求。
总之,脂肪酸的生产工艺主要有物理法、化学法和生物法三种。
不同的工艺具有各自的特点和适用范围,人们可以根据需求选择适合的工艺进行生产。
随着科技的进步,脂肪酸生产工艺也会不断创新和改进,以满足市场需求。
工业脂肪酸的精制工艺技术
工业脂肪酸的精制工艺技术以动植物油脂或植物油皂脚为原料,采用间歇式或连续式水解得到的粗制脂肪酸都不同程度地存在着色泽问题,很少直接使用,大都要经过活性白土、活性炭等脱色或经过蒸馏精制后才能使用。
粗制脂肪酸的大致组成如下:溶解气体0.02%未分解油脂2%~3%水分0.5%~1%高级脂肪酸95%~98%低分子物质(醛、酮、醇、酸等) 0.5%~1.5%杂质(不皂化物、色素游离甘油等)0.1%~0.5%短链脂肪酸(C8~C10) 0.5%~2.5%蒸馏的目的是改善脂肪酸的色泽,除去粗酸中的未分解油脂、不皂化物、色素等杂质,通过蒸馏(分馏)操作从混合脂肪酸中得到高纯度的脂肪酸组分,以满足工业上的需要。
脂肪酸蒸馏工艺分间歇式和连续式两种,由于间歇蒸馏工艺设备投资少、操作简单,所以被国内大多数脂肪酸生产厂家所采用。
国外多采用连续蒸馏工艺。
1、脂肪酸蒸馏的基本原理脂肪酸蒸馏的基本原理是根据脂肪酸与杂质混合物沸点的不同,控制一定的蒸馏温度,即可将低沸点杂质和高沸点杂质与脂肪酸分离,从而达到精制的目的。
天然脂肪酸的蒸馏,可以采用间歇式和连续式的装置进行,但不管采用何种形式,首先必须考虑脂肪酸最基本的特性,如沸点、熔点等。
在实际生产操作时虽然与手册中所列数据有某些差异,但可以明确哪些脂肪酸可通过分馏来取得,哪些脂肪酸不能取得。
如硬脂酸和油酸,由于沸点差太小,很难通过分馏的方法达到分离的目的,因此必须采用其他的方法进行分离。
熔点虽与蒸馏没有直接关系,但在分馏单体脂肪酸时通过测定馏出物的中和值和熔点,可以推测产物的纯度,或根据熔点来配制目的混合酸。
此外也据此可方便地对冷却器的温度进行调节。
影响蒸馏脂肪酸质量和得率的因素很多,除蒸馏工艺、设备形式外,与粗脂肪酸的质量及脂肪酸的成分有很大关系。
如果原料中未水解完全的重馏分多,则残渣部分将以重馏分含量的1.5~1.8倍增加,因此要求水解度高,粗酸中杂质要少。
对脂肪酸成分而言,脂肪酸的双键越多,对蒸馏的条件要求越高,在高温条件下,高度不饱和酸随着在塔中停留时间的延长,发生热氧化、热聚合、催化聚合及键断裂的程度越强。
分离纯化脂肪酸和油脂副产品的新技术
第十八章脂肪酸和油脂副产物的分离纯化新技术,(1.加拿大萨斯喀彻温省萨斯卡通POS试验场公司,2.加拿大萨斯喀彻温省萨斯卡通加拿大农业和农业食品萨斯卡通研究中心,3.加拿大圣约翰纽芬兰纽芬兰纪念大学)第一节引言油脂是根据它们在有机溶剂中的溶解度不同而进行分类的一组化合物,包括几类具有相关性但化学和物理性质不同的化合物。
大多数油脂的主要成分是甘油三酯(TAGs),准确的说它们是甘油和三个脂肪酸形成的酯。
在从种子、果皮或果仁中萃取油脂时,伴随甘油三酯的其它化合物,如磷脂、色素、生育酚、甾醇类等也分离出来。
当油用作食用时,这些同时萃取出来的脂溶性物质使产品形成不良味道和非期望色泽,有时货架期缩短。
随着食用油脂工业技术的发展,毛油通过精炼得到主要成分甘油三酯(TAGs)。
在精炼过程同时将几种具有较高商业价值的成分分离出来。
越来越多的科学证据证实,这些成分具有潜在的健康益处和功能用途,已做出很多努力来分离和浓缩这些微量成分。
虽然食用油脂的主要分子形式是甘油三酯,但也很有必要根据其化学成分来分离食用油,或用不同方式对其进行改性。
第二节制取脂肪酸的方法在以油脂为原料获得的产品中,脂肪酸的产量最大,其用途从矿物油的净化到用于食物、药品。
自然界中,脂肪酸以游离状态或大部分以酯化形式存在。
脂肪酸根据碳链长度和碳碳双键的数目分类。
各类脂肪具有自己的脂肪酸特征组成。
已经建立了从天然原料中分离(或浓缩)和提取特殊脂肪酸及其衍生物(及其酯、游离脂肪酸、甘油三酯等)的多种方法,但只有极少数方法适合大规模生产。
这些可行方法包括色谱(吸附和分离)、分馏或分子蒸馏、酶水解、低温结晶、超临界流体萃取和尿素络合。
每一种方法都有其优点和缺点。
油脂中大多数的脂肪酸以甘油酯的形式存在,这些与甘油相酯化的甘油酯是构成油脂的主要组分。
例如,在棕榈油中,脂肪酸的天然混合物可分为两个组成部分,即“软脂”,它含尽可能少的饱和脂肪酸,另一个是“硬脂”,含尽可能少的不饱和脂肪酸。
脂肪酸蒸馏的基本原理及工艺方法
脂肪酸蒸馏的基本原理及工艺方法以动植物油脂或植物油皂脚为原料,采用间歇式或连续式水解得到的粗制脂肪酸都不同程度地存在着色泽问题,很少直接使用,大都要经过活性白土、活性炭等脱色或经过蒸馏精制后才能使用。
粗制脂肪酸必须经过蒸馏。
而蒸馏的目的是改善脂肪酸的色泽,除去粗酸中的未分解油脂、不皂化物、色素等杂质,通过蒸馏(分馏)操作从混合脂肪酸中得到高纯度的脂肪酸组分,以满足工业上的需要。
脂肪酸蒸馏工艺分间歇式和连续式两种,由于间歇蒸馏工艺设备投资少、操作简单,所以被国内大多数脂肪酸生产厂家所采用。
国外多采用连续蒸馏工艺。
1、脂肪酸蒸馏的基本原理脂肪酸蒸馏的基本原理是根据脂肪酸与杂质混合物沸点的不同,控制一定的蒸馏温度,即可将低沸点杂质和高沸点杂质与脂肪酸分离,从而达到精制的目的。
天然脂肪酸的蒸馏,可以采用间歇式和连续式的装置进行,但不管采用何种形式,首先必须考虑脂肪酸最基本的特性,如沸点、熔点等。
在实际生产操作时虽然与手册中所列数据有某些差异,但可以明确哪些脂肪酸可通过分馏来取得,哪些脂肪酸不能取得。
如硬脂酸和油酸,由于沸点差太小,很难通过分馏的方法达到分离的目的,因此必须采用其他的方法进行分离。
熔点虽与蒸馏没有直接关系,但在分馏单体脂肪酸时通过测定馏出物的中和值和熔点,可以推测产物的纯度,或根据熔点来配制目的混合酸。
此外也据此可方便地对冷却器的温度进行调节。
影响蒸馏脂肪酸质量和得率的因素很多,除蒸馏工艺、设备形式外,与粗脂肪酸的质量及脂肪酸的成分有很大关系。
如果原料中未水解完全的重馏分多,则残渣部分将以重馏分含量的1.5~1.8倍增加,因此要求水解度高,粗酸中杂质要少。
对脂肪酸成分而言,脂肪酸的双键越多,对蒸馏的条件要求越高,在高温条件下,高度不饱和酸随着在塔中停留时间的延长,发生热氧化、热聚合、催化聚合及键断裂的程度越强。
金属离子的存在或酸根(无机)离子存在,对上述反应的影响更为明显。
因此,一般要求停留时间不超过10min,饱和脂肪酸的操作温度在260~265℃,当大部分为一个或多个双键时,塔底温度要求低于240℃。
脂肪酸emersol分离法生产流程
脂肪酸emersol分离法生产流程The process of producing fatty acid emulsions through emulsification involves several steps. This process is vital for ensuring the stability and quality of the final product. It begins with the selection of suitable raw materials, including the fatty acids and emulsifiers. The raw materials are then mixed together to form a stable emulsion, which is then subjected to various processing techniques to ensure the desired properties of the final product.脂肪酸emersol分离法生产流程包括以下步骤。
首先是选择适当的原材料,包括脂肪酸和乳化剂。
然后将原材料混合在一起,形成稳定的乳液,然后经过各种加工技术,以确保最终产品的期望特性。
One of the first steps in the production process is the selection ofraw materials. The quality of the fatty acids and emulsifiers used can significantly impact the stability and functionality of the emulsion. Therefore, it is essential to carefully evaluate and choose the appropriate raw materials based on their purity, chemical composition, and compatibility with the intended application. The fatty acids are typically sourced from natural sources such asvegetable oils, animal fats, or synthetic sources, while emulsifiers are chosen based on their ability to effectively stabilize the emulsion.生产流程中的第一步是选择原材料。
脂肪酸工业生产工艺
脂肪酸工业生产工艺脂肪酸是一种重要的化学物质,广泛应用于食品工业、化妆品工业、石化工业等领域。
脂肪酸的工业生产过程主要包括原料选择、预处理、酯化反应、脱水、分离和精制等步骤。
下面将详细介绍脂肪酸的工业生产工艺。
首先,原料选择是脂肪酸生产的关键环节。
脂肪酸的原料主要来自于植物油和动物油,常用的原料包括棕榈油、大豆油、花生油、动物油脂等。
原料的选择主要考虑其产量、质量和成本等因素。
然后是原料的预处理。
首先,将原料进行脱酸处理,即将油脂中的酸性物质去除,以降低酸值。
脱酸处理可采用物理方法如蒸煮、蒸发和机械分离等,也可采用化学方法如碱处理。
接下来是酯化反应。
酯化反应是指将脂肪酸与醇反应生成酯的过程。
在反应中,通常先加入催化剂如盐酸或硫酸,然后控制温度和压力,促使酯化反应进行。
反应的过程中,水分是通过加入少量的醇来吸收的,以促进反应的进行。
常见的酯化反应装置有批式反应器和连续反应器。
脱水是酯化反应后的下一步,主要是将水分从反应物中去除。
脱水的方法多种多样,常用的有蒸汽脱水和减压脱水等。
脱水反应的目的是提高产率和纯度。
脱水后,脂肪酸还需要进行分离和精制。
分离主要是将得到的脂肪酸与未反应醇、杂质分离开,常用的方法有蒸馏、萃取等。
精制则是进一步提高脂肪酸的质量和纯度,常用的方法包括冷却结晶、活性炭吸附、金属离子吸附等。
最后,需要对产物进行后续处理。
脂肪酸的最终产品可以是液态,也可以是固态。
液态脂肪酸可以通过过滤、防震、装瓶等步骤进行包装和储存。
固态脂肪酸可以进一步进行造粒、压片等处理,以便于储运和使用。
脂肪酸工业生产工艺是一个复杂的过程,需要科学的设备和技术支持。
随着现代化工技术和装备的发展,脂肪酸的生产效率和质量得到了极大的提高,为各行各业的应用提供了更好的物质基础。
脂肪酸生产方法
脂肪酸生产方法
根据油脂品种和生产条件不同,油脂水解生产脂肪酸的方法有以下几种:
1、常压触媒水解法:通称屈魏氏法(Twitch ell process)。
它是
采用1898年屈魏氏法的专利试剂作为催化剂,使油脂和水在常压的敞口设备中用蒸汽煮沸分解成脂肪酸的方法。
屈魏氏试剂开始是用油酸与硫酸反应制成,其后改用邻二甲苯与油酸、硫酸反应制成硬脂酸二甲苯磺酸作为分解油脂专利试剂。
该方法尽管存在着脂肪酸色泽深,甘油水处理困难等不足,但因设备投资省,操作方便,故目前工业上仍有应用。
2、低压间歇水解法:此法是在蒸汽压力0.8—1.3mpa和温度为
170—190℃条件下,以碱性物质(氧化锌、氧化钙、氧化镁和氢氧化钠)为催化剂的油脂分解方法。
为了省去硫酸处理水解后脂肪酸中所含有金属,生成硫酸盐水溶液的污染,也可不用催化剂,经1—2次分段反应,在原有压力的基础上,分解度均可达到95%以上。
这一方法的设备投资为连续高压法的70%,不用高压蒸汽,操作方便,生产灵活,适于对批量小、品种多的油脂进行水解,在现行的工业方法中仍然占有一定的比重。
3、油脂加酶水解法:该法是用脂肪酶做催化剂水解脂肪。
此种方
法反应条件温和,收率高,产品质量好。
酶水解技术在国内处于研制阶段。
日本己有工业化装置。
但国内生产的脂肪酶还不适合油脂水解的工业化生产。
4、连续高压水解法:在压力为3.0—5.0mpa之间对油脂进行连续
水解,不加催化剂,适于现代大规模工业生产。
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脂肪酸生产工艺流程
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年产8吨脂肪酸提取纯化生产工艺的设计
年产8吨脂肪酸提取纯化生产工艺的设计1.概述1.1脂肪酶的来源脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。
植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。
在动物体内,各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程;细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富(Pandey等)。
由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异,具有比动植物更广的作用pH、作用温度范围以及底物专一性,且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶,适合于工业化大生产和获得高纯度样品,因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源,并且在理论研究方面也具有重要的意义。
1.2脂肪酸的性质脂肪酶,又称甘油三酷水解酶,是一类特殊的酯键水解酶,它广泛地存在于动物组织、植物种子和微生物体中。
脂肪酶能催化天然底物油脂(甘油三酯)水解, 产生脂肪酸和甘油,在水解过程中会产生中间产物甘油单酯和甘油二酯。
脂肪酶可以催化酯类化合物的分解、合成和酯的交换,它具有化学选择性和高度的立体异构专一性,且反应不需要辅酶,反应条件温和,副产物少。
脂肪酶的另一显著特点是:它只能在异相系统(即油一水界面)或有机相中作用,这不仅发展了“界面酶学”,也促进了“非水酶学”的研究和深入。
脂肪酶属于丝氨酸水解酶,且它含有相同的结构序列,G- XI —S-X2 —G(G为甘氨酸,S为丝氨酸,X伪组氨酸, X2为天冬氨酸),它的三维结构对酶的催化作用影响很大。
微生物脂肪酶的温度适应范围很广,一般在30-90 C之间,有的低温脂肪酶在20C下仍能保持较高的活性,嗜热脂肪酶则能适应50C以上的高温。
脂肪酶适应的pH值范围变化也很大,在pH4.0-11.0之间,表现出不同的稳定性。
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年产8吨脂肪酸提取纯化生产工艺的设计1.概述1.1脂肪酶的来源脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。
植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。
在动物体内,各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程;细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富(Pandey等)。
由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异,具有比动植物更广的作用pH、作用温度范围以及底物专一性,且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶,适合于工业化大生产和获得高纯度样品,因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源,并且在理论研究方面也具有重要的意义。
1.2脂肪酸的性质脂肪酶,又称甘油三酷水解酶,是一类特殊的酯键水解酶,它广泛地存在于动物组织、植物种子和微生物体中。
脂肪酶能催化天然底物油脂(甘油三酯)水解, 产生脂肪酸和甘油,在水解过程中会产生中间产物甘油单酯和甘油二酯。
脂肪酶可以催化酯类化合物的分解、合成和酯的交换,它具有化学选择性和高度的立体异构专一性,且反应不需要辅酶,反应条件温和,副产物少。
脂肪酶的另一显著特点是:它只能在异相系统(即油一水界面)或有机相中作用,这不仅发展了“界面酶学”,也促进了“非水酶学”的研究和深入。
脂肪酶属于丝氨酸水解酶,且它含有相同的结构序列,G- XI —S-X2 —G(G为甘氨酸,S为丝氨酸,X伪组氨酸, X2为天冬氨酸),它的三维结构对酶的催化作用影响很大。
微生物脂肪酶的温度适应范围很广,一般在30-90 C之间,有的低温脂肪酶在20C下仍能保持较高的活性,嗜热脂肪酶则能适应50C以上的高温。
脂肪酶适应的pH值范围变化也很大,在pH4.0-11.0之间,表现出不同的稳定性。
脂肪酶是重要的工业酶制剂品种之一,可以催化解脂、酯交换、酯合成等反应,广泛应用于油脂加工、食品、医药、日化等工业。
不同来源的脂肪酶具有不同的催化特点和催化活力。
其中用于有机相合成的具有转酯化或酯化功能的脂肪酶的规模化生产对于酶催化合成精细化学品和手性化合物有重要意义。
1.3脂肪酶国内外生产情况与发展前景由于微生物脂肪酶具有不同的催化功能,除有无水解脂肪酷键位置专一性外,还有作用温度的高温、中温和低温,作用PH勺碱性、中性和酸性,从而构成极为广阔的应用空间。
以微生物为来源生产脂肪酶较动植物更具有巨大的潜力和优势。
目前,国内外微生物脂肪酶的研究、生产和应用都取得很大的进展。
国外,微生物脂肪酶的生产主要集中在丹麦、日本和美国等国家,据不完全统计,有66个属的微生物可产脂肪酶,其中:细菌有29个属;放线菌有4个属:酵母属有10个属,真菌有23个属。
由于发酵酶活测定方法的不可比性,无法正确显示目前国外脂肪酶的发酵酶活,但产品酶活用统一标准的测定方法,可得到显示的酶活单位,以我国绿微康酶活测定的方法,我们比较了几个国家生产企业的脂肪酶产品,产品酶活差别很大,从几万卩/ g到几十万卩/ g都有。
据了解,国外几家脂肪酶生产企业其发酵酶活都没有新的突破,但酶的下游工程的技术和装备突破很大,尤其酶的定向进化技术的应用,使酶的特性和酶活单位有了很大的改进和提高,产品都可显示出高酶活单位。
我国微生物脂肪酶的生产,就目前而言,碱性脂肪酶仅绿微康独家生产,假丝酵母产中性脂肪酶也仅1、2家,绿微康碱性脂肪酶罐上发酵单位可稳定在6000 卩/ ml 左右,产品酶活可由几千卩/ g到几万卩/ g,甚至更高。
我国微生物脂肪酶己实现产业化,虽然目前生产量还低,但己在诸多产业中逐步推广使用。
由于价低质优,在国际市场中极具竞争力,绿微康已首次实现我国碱性脂肪酶的出口,而且份额正在逐步扩大之中。
因此,微生物脂肪酶具有广阔的应用空间,尤其国产微生物脂肪酶具有优良的酶学特性,可适应不同应用领域的需求,微生物脂肪酶国产化己为期不远了。
1.4脂肪酶的用途1、在洗涤工业中的应用:与碱性蛋白酶配伍成的复合酶,添加于洗衣粉中,可明显提高洗衣粉的去污力。
2、在面粉工业中的应用:与真菌a—淀粉酶等配伍成的复合酶,作为面粉改良剂,应用于馒头粉和面包粉中,具有增筋和增白双重作用,可以少用甚至不用化学乳化剂和化学增筋增白剂。
3、在皮革工业中的应用:在毛皮、皮毛脱脂中作为一种高效、无污染的生物脱脂剂,其脱脂效果优于碱法脱脂和化学法脱脂,明显提高皮革的等级率。
4、在食品工业的应用:利用酶作用后释放出的链较短的脂肪酸,增加和改进食品的风味和香味;利用脂肪酶催化的醇解和酯化反应来生产各种香精酯,作调料剂;用有1,3 -专一性的微生物脂肪酶提高食用油营养价值和增加食用油的花色品种,制备代可可酯等高档油脂;另外,脂肪酶还可以用于酒类的去浊除渣、改善面包质量,改善蛋白的发泡等等方面。
5、在脂肪酸工业中的应用:可实现脂肪酸工业酶法生产新工艺,具有作用温和,低温,低压,设备简单,提取收率咼,对环境污染少等独特优点。
6在造纸工业中的应用:可实现木浆中松脂去除有机械法转向酶法,彻底解决机械法去除松脂不彻底的难题,明显提高纸张的等级率:可作为油墨纸浆中去墨的生物脱脂剂,具有明显的去墨效果。
7、在机械加工中的应用:可作为一种优良的生物脱脂剂,而应用于汽车、轮船及相关机械工业中得清洗剂,效果优于化学脱脂剂。
8、在饲料工业中的应用:与a -淀粉酶、纤维素酶、果胶酶等配伍成复合酶,作为饲料添加剂,可明显提高饲料利用率,料肉比和料蛋比,降低饲料成本。
也可单独使用,可减少仔猪的腹泻率。
9、在医药、精细化工等工业中的应用:在医药、农药、精细化工工业中的手性化合物的生物拆分,微生物脂肪酶是实现酶法拆分的最主要酶钟,是制备手性化合物的首选方法。
10、在酿酒工业中的应用:可提高白酒中酯类香味物质含量,加快白酒中各种酸、醇、酯的反应平衡,缩短贮存老熟时间,调节白酒中各种香味物质的含量和比例,使酒质窖香浓郁、绵甜爽冽,香味协调饱满、余味悠长;优质酒品率可以提升30%以上。
11、在酱类酿造工业中的应用:可达到增香的目的。
12、脂肪酶在外消旋混合物光学拆分中的应用酶催化反应的高效性、高立体选择性及温和反应条件使得酶催化拆分法可用于某些用一般法难以拆分的手性化合物。
脂肪酶是水解酶,对广泛的底物能催化不对称水解或不对称酯化。
脂肪酶对手性化合物,如醇、羧酸、酯、酰胺和胺等均有较好的立体选择性。
因此脂肪酶被广泛地用来拆分外消旋醇和羧酸。
拆分的主要途径为立体选择性水解、酯化或转酯反应。
用乙烯基酯为活性酯,在无水二氯甲烷中用假单胞菌脂肪酶催化氰醇的化学拆分,得S型醇,经化学转化合成B -肾上腺素抑制剂。
此外,脂肪酶还用于酯环仲醇的拆分,拟除虫菊酯中间体的拆分,除草剂对甲氧基苯甲酸基奈普生、布罗芬的拆分等。
1.5设计范围1. 设计规模为年产8吨的脂肪酶的提取纯化生产工艺。
利用假丝酵母培养基培养经提取纯化得到脂肪酶2. 工艺计算3. 主要设备的计算和选型4. 绘制带控制点的工艺流程图2. 原材料及产品的主要技术规格2.1培养基配方5%黄豆粉,3%米糠,0.2%的硫酸铵,0.5%豆油,0.1%磷酸二氢钾,0.05% 硫酸镁。
22试剂与仪器221主要仪器蛋白质分子筛层析系统(电脑,电脑采集器WD-1A核酸蛋白检测仪WHD-3B HL-3恒流泵,BSZ-100A自动部分收集器),电泳仪-ECP300C及其他电泳装置,离心机,玻璃板,恒温水浴锅(DK-98-1),透析袋,比色皿。
2.2.2主要试剂硫酸铵,聚乙二醇20000,葡聚糖凝胶G-75,磷酸氢二钾,磷酸二氢钾,Tris 碱,盐酸,甘氨酸,SDS甘油,B 一巯基乙醇,溴酚蓝,正丁醇,考马斯亮G-250,乙醇,磷酸。
2.3产品的主要技术规格生产规模:8吨/年生产方法:利用假丝酵母培养基培养经提取纯化得到脂肪酶生产天数:300天/年纯化周期:30h3. 生产流程和测量方法3.1生产流程3.1.1离心提取粗酶液取细菌发酵液于4C, 8000rpm离心5min,去掉菌体,收集上清液,于4C冰箱放置备用3.1.2盐析法初提脂肪酶量取一定量经过离心提取的粗酶液,用饱和硫酸铵溶液缓慢加入,边加入边搅拌,于4°C下冰箱放置6h,4°C, lOOOOrpm,离心5min后,收集沉淀。
3.1.3透析脱盐将经过硫酸铵分级沉淀收集到的沉淀物用pH7.2的Tris-HCI缓冲液溶解。
按照酶与缓冲液1: 20的体积比于4C下透析脱盐,中间更换缓冲液数次。
3.1.4分子筛凝胶过滤层析法分离纯化脂肪酶将经过上述硫酸铵盐析得到的样品液用聚乙二醇20000浓缩,将浓缩液作为样品上样到SephadexG-75层析柱上,以pH7.2的0.05 mol/ L磷酸钾缓冲液洗脱,控制流速,观察并收集洗脱液。
3.1.5脂肪酶SDS-PAG电泳,电泳实验采用垂直不连续电泳方式,首先选取15%的电泳分离胶,4%的电泳浓缩胶,灌胶后以水饱和正丁醇覆盖胶面。
其次,将Sephadex G-75层析收集得到的样品液与上样缓冲液等体积混合后于沸水中保持2min,8000rpm,离心5min,取2.5卩/L点入加样孔;于80V电压下电泳至示踪染料溴酚蓝进入分离胶后改用120V电压电泳直到示踪染料溴酚蓝接近分离胶边缘后停止电泳。
3.2测量方法3.2.1脂肪酶活性的测定lml细菌发酵液于40C、pH7.5条件下水解脂肪,每分钟产生l卩mol的脂肪酸,即为一个脂肪酶活力单位,以U/ml表示。
量取4%聚乙二醇(PVP)溶液150mL加50m瞰榄油(菜子油),用高速组织捣碎机搅动6min(分两次搅拌,每次3min,中间休息5min),即成乳白色PVP--橄榄油乳化液。
取两个100m三角瓶,分别于空白瓶A(对照)和空白瓶B中,各加入底物溶液4m和0.025 mol / L的磷酸缓冲液5ml,再于A瓶中加入95%的乙醇15ml,两瓶同时放入40C士0. 2C水浴中预热10分钟,在两瓶中各加入酶液lmL,立即混匀并计时,在40C士O 2C水浴中准确反应15分钟,在B瓶中立即加入95%乙醇15mL 终止酶反应:于对照和样品溶液中各加入酚酞指示剂3滴,用0.05 mol / L氢氧化钠溶液滴定,直至微红色并保持约30秒不褪色为其终点,记录消耗0.05 mol / L氢氧化钠溶液的体积。
按如下公式计算:X=((B-A)*c*50* n)/(t*0.05)式中,x为样品的酶活力,单位是U/ mL B为滴定样品时消耗氢氧化钠标准碱液的体积,单位是mL A为滴定对照消耗的氢氧化钠标准碱液的体积,单位是ml; c 为氢氧化钠标准溶液的浓度,单位是mol/L; 0.05为氢氧化钠标准溶液浓度换算系数;50为0.05mol / L氢氧化钠溶液lmL相当于脂肪酸50卩mol; t为反应时间,单位是分钟;n为稀释倍数。