Синтез этилбутирата сочетанием экстракции-этерификации бутиратного ферментационного бульона
Этиловый эфир бутират представляет собой бесцветный и прозрачная жидкость с ароматом ананаса и широко используется в ароматизаторе, пищевая, химия, медицина , и энергетической промышленности. В последние годы в связи с резким колебанием мировых цен на нефть, серьезного загрязнения окружающей среды , вызванного в традиционной химической промышленности , а также невозобновляемых характер нефтяных ресурсов, биотоплива, особенно микробной ферментации, привлекли широкое внимание в производстве этанола и бутанол. кроме того , этанол, сложные эфиры также являются эффективными бензин смешанные добавки и , как ожидается , будет заменой д ископаемого топлива ... этилацетат, этиловый эфир пропионовой кислоты ,и этилбутират являются подходящими видами топлива для двигателей с гомогенным сжатием и воспламенением от сжатия ( HCCI). Бутират имеет такую же энергетическую ценность и характеристики, как биологический бутанол, и превосходит биологический этанол: он в основном нерастворим в воде и имеет преимущества низкого нагрева пара и высокой температуры вспышки, чем этанол.
Бутират может быть получен этерификацией масляной кислоты и спирта, полученного микробной ферментацией дешевого субстрата, и его легче производить, чем биологический бутанол. Таким образом, ожидается, что бутират станет новым видом биоэнергетики. В настоящее время проведено большое количество исследований по производству масляной кислоты и этанола путем ферментации с использованием дешевых субстратов (целлюлоза или биомасса гемицеллюлозы). простой один шаг, низкоэнергетический , и недорогой метод может быть создана для esterif у природной масляная кислоты и этанола , полученный путем ферментации под действием естественного катализатора - липаза для синтеза этилового эфира бутирата для удовлетворения текущего рыночного спроса на природный приправы и жидкое биотопливо.
В настоящее время промышленное производство этилового бутират в основном путем химического синтеза, но ферментативный синтез этилового эфира бутирата является незрелой. был предложен запатентованный метод производства сложных эфиров - органические кислоты, полученные в результате ферментации, экстрагируются в экстракционный растворитель, а затем непосредственно превращаются в сложные эфиры со спиртами под действием катализатора, так что ферментация, экстракция ,и этерификация связаны вместе. Наконец, органический сложный эфир отделяется от экстрагента путем выпаривания в дистилляционной колонне, так что экстракционный растворитель регенерируется и возвращается в процесс экстракции. непрореагировавшие спирты также могут быть собраны в этом процессе. Патент обеспечивает крупномасштабный производственный процесс с использованием синтетических органических сложных эфиров липазы, что делает ферментативные синтетические сложные эфиры более промышленными, но в литературе не сообщается об использовании этого метода для производства этилбутирата. Среди них выход масляной кислоты составил 301,0 г / л. при исследовании сочетания масляной кислотной ферментации-экстракции. Для экстракции использовали половолоконную мембрану. FBB (биореактор с волокнистым слоем) иммобилизовал ферментационную смесь для производства масляной кислоты, экстрагента Alamine336 (10 В / В). масляный спирт токсичен для свободных клеток в суспензии и нетоксичен для иммобилизованных клеток FBB. Ключом к экстракции одной реакции этерификации является использование подходящего органического растворителя в качестве экстрагента и его действия в качестве реакционного растворителя для реакции этерификации. Реакция этерификации проводится непосредственно в фазе экстракции, чтобы реализовать сопряжение экстракции.
Были проведены исследования по экстракции бульона масляно-кислотного брожения и прямой катализируемой липазой этерификации масляной кислоты этанолом в фазе экстракции.
Осуществлена экстракция бульона бутиратного брожения. Пары этерификации объединяются с образованием этилбутирата. Исследование показывает, что экстракционный агент TOA. циклогексан может эффективно извлечь масляную кислоту из в ферментационном бульоне, он может быть использован для синтеза этилового эфира бутирата путем ферментативной этерификацией. Концентрация ТОА увеличивается, коэффициент распределения и выход экстракции бутирата также увеличиваются, выход этерификации этилбутирата снижается; Приемлемая концентрация ТОА 0,4 моль / л, В то время экстракции, в молярном соотношении концентраций TOA к масл ной кислоты вферментационный бульон был 2: 3. Для оптимизации ключевых факторов, влияющих на этерификацию, оптимальным условием является температура реакции 40, добавление фермента L, 8 Молярное соотношение алкидной кислоты составляет 2: 1, добавление 40 г молекулярного сита L. с использованием вышеуказанных условий оптимизации, каталитический раствор Novozym435 синтез этилбутирата в фазе экстракции уравновешивался в течение 5 ч. Более того, 96 ч реакция не проводилась в направлении обратной реакции - реакции гидролиза; Novozym435 повторяется шесть раз в системе. Степень этерификации существенно не снижалась, поддерживалась между 85,40% и 87,83%; 100 мл ферментированного бутирата путем экстракции, этилбутират 0,65 моль / мол. относительно бутирата Таким образом, процесс экстракции этилбутирата из бутиратного ферментационного бульона с помощью одной сложноэфирной связи с образованием этилбутирата имеет значение для промышленного применения.
