Synthèse du butyrate d'éthyle par couplage extraction-estérification de bouillon de fermentation butyrate
Butyrate d' éthyle est un liquide incolore et liquide transparent avec des arômes d'ananas et est largement utilisé dans la saveur, la nourriture, la chimie, la médecine , et les industries de l' énergie. Ces dernières années, en raison de la forte fluctuation des prix internationaux du pétrole, la pollution environnementale grave causée par l' industrie chimique traditionnelle , et la nature non renouvelable des ressources pétrolières, les biocarburants, en particulier la fermentation microbienne, ont attiré une grande attention dans la production d'éthanol et butanol. en plus de l' éthanol, des esters mixtes sont également des additifs efficaces de l' essence et sont censés être substitut d pour les combustibles fossiles ... acétate d' éthyle, le propionate d' éthyle ,et le butyrate d'éthyle sont des carburants appropriés pour les moteurs à combustion par compression homogène ( allumage à compression homogène, HCCI). Le butyrate a une valeur énergétique et des performances similaires à celles du butanol biologique et est supérieur à l'éthanol biologique: il est fondamentalement insoluble dans l'eau et présente les avantages d'un faible chauffage à la vapeur et d'un point d'éclair élevé que l'éthanol.
Le butyrate peut être obtenu par estérification de l'acide butyrique et de l'alcool produit par fermentation microbienne d'un substrat bon marché, et il est plus facile à produire que le butanol biologique. On s'attend donc à ce que le butyrate devienne un nouveau type de bioénergie. à l'heure actuelle, de nombreuses études ont été menées pour produire de l'acide butyrique et de l'éthanol par fermentation à partir de substrats bon marché (cellulose ou biomasse hémicellulosique). une simple étape, faible consommation d'énergie , et la méthode à faible coût peut être mis en place pour esterif y acide butyrique naturel et l' éthanol produit par fermentation sous l'action d' un catalyseur naturel - lipase butyrate d'éthyle synthétisent pour répondre à la demande actuelle du marché pour naturel condiments et biocarburants liquides.
Actuellement, la production industrielle du butyrate d'éthyle se fait principalement par synthèse chimique, mais la synthèse enzymatique du butyrate d'éthyle est immature. une méthode brevetée a été proposée pour la production d'esters - les acides organiques produits par fermentation sont extraits dans le solvant d'extraction, puis directement convertis en esters avec des alcools sous l'action d'un catalyseur, de sorte que la fermentation, l'extraction ,et l'estérification sont couplées ensemble. Enfin, l'ester organique est séparé de l'agent d'extraction par évaporation dans la colonne de distillation, de sorte que le solvant d'extraction est régénéré et recyclé pour le processus d'extraction. les alcools n'ayant pas réagi peuvent également être collectés dans ce procédé. Le brevet propose un procédé de production à grande échelle utilisant des esters organiques synthétiques de lipase, ce qui confère aux esters synthétiques enzymatiques une plus grande valeur industrielle, mais aucune littérature n'a rapporté l'utilisation de ce procédé pour produire du butyrate d'éthyle. Parmi eux, le rendement en acide butyrique était de 301,0 g / L. dans l'étude du couplage fermentation-extraction d'acide butyrique La membrane à fibres creuses a été utilisée pour l'extraction. FBB (bioréacteur à lit de fibres) fermentation immobilisée couplant la production d'acide butyrique, extractant Alamine336 (10 V / V). l'alcool huileux est toxique pour les cellules libres en suspension et non toxique pour les cellules immobilisées FBB. La clé de l'extraction d'un couplage d'estérification est d'utiliser le solvant organique approprié en tant qu'agent d'extraction et d'agir comme solvant de réaction pour la réaction d'estérification. La réaction d'estérification est effectuée directement dans la phase d'extraction pour réaliser le couplage de l'extraction.
Des études ont été menées sur l'extraction du bouillon de fermentation à l'acide butyrique et l'estérification directe de l'acide butyrique avec de l'éthanol catalysée par la lipase dans la phase d'extraction,
L'extraction du bouillon de fermentation butyrate a été réalisée. Couple d'estérification combiné pour former du butyrate d'éthyle. L'étude montre que, l'agent d'extraction TOA. cyclohexane peut efficacement extraire l' acide butyrique à partir du bouillon de fermentation, il peut être utilisé pour le butyrate d'éthyle de synthétiser par estérification enzymatique. La concentration de TOA augmente. Le coefficient de partage et le rendement d'extraction du butyrate ont également augmenté. Le rendement d'estérification du butyrate d'éthyle a diminué; Concentration de TOA appropriée de 0,4 mol / L, Au moment de l'extraction, le rapport de concentration molaire de TOA à l'acide butyrique dans lele bouillon de fermentation était de 2: 3. Pour optimiser les facteurs clés affectant l'estérification, la condition optimale est que la température de réaction est de 40, l'ajout d'enzyme L, 8 Le rapport molaire de l'alkyde est de 2: 1, l'ajout de 40 g, tamis moléculaire L. en utilisant les conditions d'optimisation ci-dessus, Novozym435 catalytique la synthèse du butyrate d'éthyle en phase d'extraction a été équilibrée pendant 5 h. Par ailleurs, la réaction 96 h n'a pas été effectuée dans le sens de la réaction inverse - réaction d'hydrolyse; Novozym435 répété six fois dans le système, le taux d'estérification n'a pas diminué de manière significative, maintenu entre 85,40% et 87,83%; 100 ml de butyrate fermenté par extraction, le butyrate d'éthyle était de 0,65 mol / mol. par rapport au butyrate Ainsi, le procédé d'extraction du butyrate d'éthyle à partir d'un bouillon de fermentation de butyrate avec un couplage ester pour former du butyrate d'éthyle a une valeur d'application industrielle.
