Síntesis de butirato de etilo por acoplamiento de extracción-esterificación de caldo de fermentación de butirato
Butirato de etilo es un líquido incoloro y líquido transparente con aroma de piña y se utiliza ampliamente en el sabor, alimentos, química, medicina , industria y energía. En los últimos años, debido a la fuerte fluctuación de los precios internacionales del petróleo, la contaminación ambiental grave causada por la industria química tradicional , y la naturaleza no renovable de los recursos derivados del petróleo, los biocombustibles, especialmente fermentación microbiana, han atraído una amplia atención en la producción de etanol y butanol. además de etanol, ésteres son también gasolina eficaz aditivos mezclados y se espera que sean sustituto d de combustibles fósiles ... acetato de etilo, propionato de etilo ,y el butirato de etilo son combustibles adecuados para motores de combustión por compresión homogénea (ignición por compresión homogénea, HCCI). El butirato tiene un valor energético y un rendimiento similares al butanol biológico y es superior al etanol biológico: es básicamente insoluble en agua y tiene las ventajas de un bajo calentamiento con vapor y un alto punto de inflamación que el etanol.
El butirato puede obtenerse por esterificación de ácido butírico y alcohol producido por fermentación microbiana de sustrato barato, y es más fácil de producir que el butanol biológico. Por tanto, se espera que el butirato se convierta en un nuevo tipo de bioenergía. En la actualidad, se han realizado un gran número de estudios para producir ácido butírico y etanol por fermentación utilizando sustratos baratos (biomasa de celulosa o hemicelulosa). un simple de un solo paso, de baja energía , y el método de bajo costo puede ser establecido para esterif y ácido butírico natural y el etanol producido por fermentación bajo la acción del catalizador natural - lipasa para butirato de acetato de sintetizar para satisfacer la demanda del mercado actual para naturales condimentos y biocombustibles líquidos.
En la actualidad, la producción industrial de butirato de etilo se realiza principalmente por síntesis química, pero la síntesis enzimática de butirato de etilo es inmadura. Se ha propuesto un método patentado para la producción de ésteres: los ácidos orgánicos producidos por fermentación se extraen en el solvente de extracción y luego se convierten directamente en ésteres con alcoholes bajo la acción del catalizador, de modo que la fermentación, extracción ,y la esterificación se acoplan. Finalmente, el éster orgánico se separa del extractante por evaporación en la columna de destilación, de manera que el solvente de extracción se regenera y recicla para el proceso de extracción. Los alcoholes que no han reaccionado también pueden recogerse en este proceso. La patente proporciona un proceso de producción a gran escala que utiliza ésteres orgánicos sintéticos de lipasa, lo que hace que los ésteres sintéticos enzimáticos tengan más valor industrial, pero ninguna literatura ha informado del uso de este método para producir butirato de etilo. Entre ellos, el rendimiento de ácido butírico fue de 301,0 g / L. en el estudio del acoplamiento fermentación-extracción del ácido butírico Para la extracción se utilizó la membrana de fibra hueca. FBB (biorreactor de lecho de fibra) inmovilizó la producción de acoplamiento de fermentación de ácido butírico, extractante Alamine336 (10 V / V). El alcohol oleoso es tóxico para las células libres en suspensión y no tóxico para las células inmovilizadas con FBB. La clave para la extracción de un acoplamiento de esterificación es el solvente orgánico apropiado como extractante y actuar como solvente de reacción para la reacción de esterificación. La reacción de esterificación se lleva a cabo directamente en la fase de extracción para realizar el acoplamiento de la extracción.
Se han realizado estudios sobre la extracción de caldo de fermentación de ácido butírico y esterificación directa catalizada por lipasa de ácido butírico con etanol en la fase de extracción.
Se realizó la extracción del caldo de fermentación de butirato. Par de esterificación combinada para formar butirato de etilo. El estudio muestra que, el agente de extracción TOA. ciclohexano puede extraer eficazmente el ácido butírico desde el caldo de fermentación, puede ser utilizado para sintetizar butirato de etilo por esterificación enzimática. La concentración de TOA aumenta. El coeficiente de partición y el rendimiento de extracción del butirato también aumentaron. El rendimiento de esterificación del butirato de etilo disminuyó; Concentración de TOA adecuada de 0,4 mol / L, en el momento de la extracción, la relación de concentración molar de TOA a ácido butírico en elel caldo de fermentación fue 2: 3. Para optimizar los factores clave que afectan la esterificación, la condición óptima es que la temperatura de reacción sea 40, adición de enzima L, 8 La relación molar de alquido es 2: 1, adición de 40 g, tamiz molecular L. utilizando las condiciones de optimización anteriores, Novozym435 catalítico la síntesis de butirato de etilo en la fase de extracción se equilibró durante 5 h. Además, la reacción 96 h no se ha llevado a cabo en la dirección de reacción inversa - reacción de hidrólisis; Novozym435 repitió seis veces en el sistema, la tasa de esterificación no disminuyó significativamente, se mantuvo entre 85,40% y 87,83%; 100 ml de butirato fermentado por extracción, el butirato de etilo fue de 0,65 mol / mol. con respecto al butirato Por tanto, el proceso de extracción de butirato de etilo del caldo de fermentación de butirato con un acoplamiento de éster para formar butirato de etilo tiene valor de aplicación industrial.
