Biyoyağlama yağlarının tutuklanmış lipaz katalizli üretimi
Biolubricant production by immobilized lipase catalysis
Yazar: BAHAR GÜRKAYA KUTLUK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NURCAN KAPUCU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Enzim immobilizasyonu = Enzyme immobilization ; Enzimatik esterleşme = Enzymatic esterification ; Enzimatik sentez = Enzymatic synthesis ; Enzimatik yöntemler = Enzymatic methods ; Esterleşme = Esterification ; Lipaz = Lipase ; Oleik asit = Oleic acid ; Çitosan = Çitosan

Özet:
Günümüzde petrol kaynaklarının hızla azalması ve çevreye karşı duyarlılığın artması sebebiyle bitkisel yağların sentetik esterlerinin biyoyağlama yağı olarak kullanımı yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada oleik asidin bir polyol alkol olan trimetilolpropan (TMP) ile transesterleşmesi sonunda biyoyağlama yağı (TMP ester) üretimi incelenmiştir. Üre hidrolizi yöntemiyle sentezlenen Mg-Al hidrotalsit desteğe tutuklanmış olan Thermomyces lanuginosa lipazı (ÜHT-TL100L) reaksiyonda katalizör olarak kullanılmıştır. Reaksiyonda sıcaklık, yağ asidi/alkol mol oranı, katalizör miktarı, çalkalanma hızı ve ortamdaki su içeriğinin TMP-ester verimine etkisi incelenmiştir. Reaksiyonlar ağzı açık ve kapalı olmak üzere 25 ml hacmindeki erlenlerde 24 saat süre ile gerçekleştirilmiş, böylece reaksiyon ilerledikçe oluşan suyun ortamdan uzaklaştırılmasının dönüşüme etkisi gözlemlenmiştir. Başlangıçta ortama eklenen su miktarı (ağ. % substrat) %0-20 aralığında değiştirilerek asit/alkol mol oranının 3/1, 4/1 ve 6/1 olduğu koşullarda deney yapılmıştır. Sıcaklık 30-60 °C aralığında değiştirilmiştir. Enzim miktarının etkisinin incelendiği deneylerde, enzim tepkime ortamına ağırlıkça %1-9 aralığında farklı oranlarda eklenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda 30 °C sıcaklıktaki farklı başlangıç su içeriğine sahip deney setlerinde elde edilen bulgular bu sıcaklığın yüksek dönüşümler elde etmek için yetersiz kaldığını göstermiştir. %1'in üzerinde su içeriğinin değiştirilmesi ise dönüşüme bir etki sağlamamıştır. 24 saatlik reaksiyon süresi içerisinde 3/1 asit/alkol mol oranı ile 40 °C sıcaklıkta, %5 enzim miktarı, %1 su içeriği ve 320 rpm çalkalama hızı, %90'ın üzerinde TMP ester verimi sağlamıştır.Anahtar kelimeler: Biyoyağlayıcı, Polyol Esterler, Lipaz, Thermomyces lanuginosa, Hidrotalsit.

Abstract:
Today, the rapid decline in oil supplies due to increased sensitivity to the environment is expanding the use of synthetic esters of vegetable oils, as biolubricant. In this study, transesterification of oleic acid with trimethylolpropane (TMP), which is a polyol alcohol, to produce biolubrication oil (TMP ester) was studied. Thermomyces lanuginosus lipase was immobilized on urea hydrolyzed Mg-Al hydrotalcite (UHT- TL100L) used as catalyst. The effect of reaction temperature, fatty acid/alcohol molar ratio, amount of the catalyst and amount of water on TMP ester yield were examined. The reactions were carried out in the 25 ml volumed open and closed flasks for 24 hours to observe the effect on the oleic acid conversion of evaporation of the water generated in the reaction. Initial water content of the media (% substrate, w/w) in the range of 0-20%, by changing the acid/alcohol molar ratio 3/1, 4/1 and 6/1 under conditions in which tests were carried out. The temperature was varied between 30-60 °C. Tests examined the effect of the amount of enzyme, the enzyme was added to the reaction medium at different rates in the range of 1-9% by weight. As a result of experimental studies at 30 °C with different initial water content of the findings are inadequate to achieve this temperature showed higher conversions. Changing of the water content of more than 1% did not change the conversion. When the reaction time of 24 hours in 3/1 acid/alcohol molar ratio at 40 °C with 5% the amount of enzyme, 320 rpm agitation speed and 1% water content, the yield of ester is more than 90%.Keywords: Biolubricants, polyol esters, lipase, Thermomyces lanuginosus, Hidrotalcite.