Tổng hợp etyl butyrat bằng cách chiết xuất nước dùng lên men butyrat kết hợp este hóa
Ethyl butyrate là không màu và chất lỏng trong suốt với dứa thơm và được sử dụng rộng rãi trong hương vị, thực phẩm, hóa học, y học , các ngành công nghiệp và năng lượng. Trong những năm gần đây, do sự biến động mạnh của giá quốc tế dầu khí, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do các hóa chất công nghiệp truyền thống , và bản chất không thể tái tạo các nguồn tài nguyên dầu mỏ, nhiên liệu sinh học, đặc biệt là quá trình lên men vi sinh vật, đã thu hút được sự chú ý rộng rãi trong việc sản xuất ethanol và butanol. ngoài ethanol, este cuõng coù taùc duïng xăng phụ gia hỗn hợp và được dự kiến sẽ được thay thế d cho nhiên liệu hóa thạch ... ethyl acetate, ethyl propionate ,và ethyl butyrate là nhiên liệu thích hợp cho động cơ đốt cháy nén đồng nhất (Homogenegecompressionignition, HCCI). Butyrate có giá trị năng lượng và hiệu suất tương tự butanol sinh học và vượt trội hơn so với ethanol sinh học: về cơ bản nó không hòa tan trong nước và có ưu điểm là đun nóng bằng hơi nước thấp và điểm chớp cháy cao hơn ethanol.
Butyrate có thể thu được bằng cách este hóa axit butyric và rượu được sản xuất bằng cách lên men vi sinh vật của cơ chất rẻ tiền, và nó dễ sản xuất hơn butanol sinh học. Do đó, butyrate được kỳ vọng sẽ trở thành một dạng năng lượng sinh học mới. Hiện nay, một số lượng lớn các nghiên cứu đã được thực hiện để sản xuất axit butyric và etanol bằng cách lên men sử dụng cơ chất rẻ tiền (sinh khối xenluloza hoặc hemixenluloza). một bước đơn giản, năng lượng thấp , và phương pháp chi phí thấp có thể được thành lập để esterif y axit butyric tự nhiên và ethanol được sản xuất bằng cách lên men dưới tác động của chất xúc tác tự nhiên - lipase để tổng hợp etyl butyrate để đáp ứng nhu cầu thị trường hiện tại cho tự nhiên gia vị và nhiên liệu sinh học lỏng.
Hiện nay, sản xuất công nghiệp của etyl butyrate là chủ yếu bởi sự tổng hợp hóa học, nhưng sự tổng hợp enzyme etyl butyrate là chưa trưởng thành. một phương pháp được cấp bằng sáng chế đã được đề xuất để sản xuất este —— các axit hữu cơ được tạo ra bởi quá trình lên men được chiết xuất vào dung môi chiết xuất, và sau đó chuyển trực tiếp thành este với rượu dưới tác dụng của chất xúc tác, để lên men, chiết xuất ,và quá trình este hóa được kết hợp với nhau. Cuối cùng, este hữu cơ được tách ra khỏi chất chiết bằng cách làm bay hơi trong cột chưng cất, để dung môi chiết được tái sinh và tái chế cho quá trình chiết. rượu chưa phản ứng cũng có thể được thu thập trong quá trình này. Bằng sáng chế cung cấp quy trình sản xuất quy mô lớn bằng cách sử dụng các este hữu cơ tổng hợp lipase, làm cho các este tổng hợp bằng enzym có giá trị công nghiệp hơn, nhưng không có tài liệu nào báo cáo việc sử dụng phương pháp này để sản xuất etyl butyrat. Trong số đó, sản lượng axit butyric là 301,0 g / L. trong nghiên cứu ghép nối chiết xuất lên men axit butyric Màng sợi rỗng được sử dụng để chiết xuất. FBB (lò phản ứng sinh học tầng sợi) sản xuất khớp nối lên men cố định sản xuất axit butyric, chất chiết xuất Alamine336 (10 V / V). cồn dầu độc với tế bào tự do ở dạng huyền phù và không độc đối với tế bào cố định FBB. Chìa khóa để chiết xuất một khớp nối este hóa là sử dụng dung môi hữu cơ thích hợp làm chất chiết và hoạt động như dung môi phản ứng cho phản ứng este hóa. Phản ứng este hóa được thực hiện trực tiếp trong giai đoạn chiết xuất để nhận ra sự kết hợp của quá trình chiết.
Các nghiên cứu đã được thực hiện trên chiết xuất nước dùng lên men axit butyric và quá trình este hóa trực tiếp axit butyric xúc tác lipase với etanol trong giai đoạn chiết xuất,
Việc chiết xuất nước dùng lên men butyrate đã được thực hiện. Cặp đôi este hóa kết hợp với nhau để tạo thành etyl butyrat. Nghiên cứu cho thấy rằng, chất chiết xuất TOA. xyclohexan có thể chiết xuất hiệu quả axit butyric từ môi trường lên men, Nó có thể được sử dụng để tổng hợp etyl butyrat bằng cách este hóa bằng enzym. Nồng độ TOA tăng, Hệ số phân vùng và năng suất chiết của butyrat cũng tăng, Hiệu suất este hóa của etyl butyrat giảm; Nồng độ TOA Thích hợp 0,4 mol / L, Tại thời điểm khai thác, tỷ lệ nồng độ mol của TOA axit butyric trong cácnước dùng lên men là 2: 3. Để tối ưu hóa các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình este hóa, Điều kiện tối ưu là nhiệt độ phản ứng là 40, Thêm enzym L, 8 Tỷ lệ mol của alkyd là 2: 1, Thêm 40 g, rây phân tử L. sử dụng các điều kiện tối ưu hóa ở trên, xúc tác Novozym435 tổng hợp etyl butyrat trong giai đoạn chiết xuất được cân bằng trong 5 giờ, Hơn nữa, 96 giờ phản ứng không được thực hiện theo hướng phản ứng ngược —— phản ứng thủy phân; Novozym435 lặp lại sáu lần trong hệ thống, Tỷ lệ este hóa không giảm đáng kể, Duy trì từ 85,40% đến 87,83%; 100 mL butyrate lên men bằng cách chiết xuất, Ethyl butyrate là 0,65 mol / mol. so với butyrat Như vậy, Quy trình chiết xuất etyl butyrat từ dịch lên men butyrat với một đầu nối este để tạo thành etyl butyrat có giá trị ứng dụng trong công nghiệp.
