ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ТРАНСЭСТЕРИФИКАЦИИ/ЭСТЕРИФИКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛИПАЗ, ИММОБИЛИЗОВАННЫХ НА ГИДРОФОБНЫХ СМОЛАХ

1. Технологическая система для трансэстерификации/эстерификации источника жирных кислот с помощью спирта с образованием алкиловых эфиров жирных кислот, включающая
реакционный сосуд, выполненный с обеспечением возможности протекания реакции реакционной среды, включающей источник жирной кислоты и, по меньшей мере, спирт или донор спирта, в присутствии состава с иммобилизованной липазой, включающего по меньшей мере одну липазу, иммобилизованную на гидрофобном пористом носителе, при этом упомянутая технологическая система выполнена с обеспечением возможности прохождения реакционной среды через упомянутый состав с иммобилизованной липазой в направлении, по меньшей мере частично, противоположном направлению действия силы тяжести.
2. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутый реакционный сосуд выполнен с возможностью создания увеличенного или псевдокипящего слоя упомянутого состава с иммобилизованной липазой.
3. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутый реакционный сосуд включает впускной порт и выпускной порт, при этом упомянутый впускной порт расположен ниже, чем упомянутый выпускной порт.
4. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутый реакционный сосуд включает систему перемешивания для перемешивания реакционной среды и упомянутого состава с иммобизиованной липазой внутри реакционного сосуда.
5. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутый реакционный сосуд включает состав с иммобилизованной липазой, по меньшей мере, во время работы упомянутой технологической системы по производству алкиловых эфиров жирных кислот.
6. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутый реакционный сосуд содержит источник жирных кислот и по меньшей мере спирт или спиртовой донор, по меньшей мере, во время работы упомянутой технологической системы по производству алкиловых эфиров жирных кислот.
7. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутая реакционная среда включает по меньшей мере водный щелочной буферный раствор или воду, при этом упомянутая вода является по меньшей мере чистой водой или смесью с полиолом или полиолами, по меньшей мере, во время работы упомянутой технологической системы по производству алкиловых эфиров жирных кислот.
8. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутая реакционная среда включает смесь и содержащая дореакционный сосуд, соединенный с упомянутым реакционным сосудом через упомянутый впускной порт, при этом дореакционный сосуд выполнен с возможностью предварительного смешивания по меньшей мере источника жирных кислот и по меньшей мере одного спирта или спиртового донора с образованием упомянутой смеси, и с возможностью селективной доставки упомянутой смеси в упомянутый реакционный сосуд, по меньшей мере, во время работы упомянутой технологической системы по производству алкиловых эфиров жирных кислот.
9. Технологическая система по п. 8, дополнительно включающая источник жирной кислоты, соединенный с упомянутым дореакционным сосудом и приспособленный для селективной доставки источника жирных кислот в упомянутый дореакционный сосуд, по меньшей мере, во время упомянутой работы упомянутой технологической системы, и источник спирта, соединенный с упомянутым дореакционным сосудом и приспособленный для селективной доставки по меньшей мере одного спирта или спиртового донора в упомянутый дореакционный сосуд, по меньшей мере, во время упомянутой работы упомянутой технологической системы.
10. Технологическая система по п. 8, необязательно включающая по меньшей мере один источник буферного раствора или воды, соединенный с упомянутым дореакционным сосудом и приспособленный для селективной доставки по меньшей мере водного щелочного буферного раствора или воды, свободной или в смеси с полиолом/полиолами, в упомянутый дореакционный сосуд, для добавления в упомянутую реакционную смесь, по меньшей мере, во время упомянутой работы упомянутой технологической системы.
11. Технологическая система по п. 8, выполненная с возможностью селективной доставки источника жирных кислот или по меньшей мере одного спирта или спиртового донора в упомянутый дореакционный сосуд непрерывным образом или порциями, по меньшей мере, во время упомянутой работы упомянутой технологической системы.
12. Технологическая система по п. 8, выполненная с возможностью селективной доставки по меньшей мере водного щелочного буферного растворы или воды, свободной или в смеси с полиолом/полиолами, в упомянутый дореакционный сосуд непрерывным образом или порциями, по меньшей мере, во время упомянутой работы упомянутой технологической системы.
13. Технологическая система по п. 8, в которой упомянутый дореакционный сосуд выполнен с возможностью селективной доставки упомянутой смеси в упомянутый реакционный сосуд непрерывным образом или порциями, по меньшей мере, во время упомянутой работы упомянутой технологической системы.
14. Технологическая система по п. 1, выполненная с возможностью селективной и прямой доставки в упомянутый реакционный сосуд по меньшей мере источника жирных кислот, и/или по меньшей мере спирта или спиртового донора, и/или по меньшей мере водного щелочного буферного раствора или воды, свободной или в смеси с полиолом/полиолами.
15. Технологическая система по п. 1, в которой упомянутый реакционный сосуд включает технологическую систему терморегуляции, обеспечивающую поддержку температуры реакционной среды в упомянутом реакционном сосуде в выбранном температурном интервале.
16. Технологическая система по п. 1, дополнительно включающая удерживающее устройство для удерживания состава с иммобилизованной липазой внутри упомянутого реакционного сосуда, по меньшей мере, во время работы упомянутой технологической системы.
17. Технологическая система по п. 16, в которой упомянутое удерживающее устройство расположено на одном или на обоих входе и выходе упомянутого реакционного сосуда.
18. Технологическая система по п. 1, включающая сосуд для разделения продуктов, соединенный с упомянутым реакционным сосудом, и выполненная с возможностью селективной доставки реакционной смеси, включая продукты реакции из упомянутого реакционного сосуда, в упомянутый сосуд для разделения продуктов, при этом упомянутый сосуд для разделения продуктов выполнен с возможностью селективного отделения полученных алкиловых эфиров жирных кислот из доставленной в него реакционной смеси.
19. Технологическая система по п. 18, в которой упомянутый сосуд для разделения продуктов включает центрифугу, коагулятор или технологическую систему для гравитационного разделения.
20. Технологическая система по п. 18, в которой упомянутый реакционный сосуд выполнен с возможностью селективной доставки упомянутой реакционной смеси в упомянутый сосуд для разделения продуктов непрерывным образом или порциями, по меньшей мере, во время упомянутой работы упомянутой технологической системы.
21. Технологическая система по п. 18, выполненная с возможностью селективного распределения упомянутых полученных алкиловых эфиров жирных кислот из упомянутого сосуда для разделения продуктов.
22. Технологическая система по п. 21, выполненная с возможностью селективной доставки упомянутых полученных алкиловых эфиров жирных кислот из упомянутого сосуда для разделения продуктов непрерывным образом или порциями.
23. Технологическая система по п. 18, выполненная с возможностью увеличения выхода упомянутых полученных алкиловых эфиров жирных кислот из реакционной смеси, доставленной в упомянутый сосуд для разделения продуктов.
24. Технологическая система по п. 23, выполненная с возможностью селективного перенаправления упомянутых полученных алкиловых эфиров жирных кислот в упомянутый реакционный сосуд для дальнейшего увеличения выхода упомянутых полученных алкиловых эфиров жирных кислот из реакционной смеси, последовательно доставленной в упомянутый сосуд для разделения продуктов.
25. Технологическая система по п. 23, выполненная с возможностью селективного перенаправления упомянутых полученных алкиловых эфиров жирных кислот в один или несколько вспомогательных реакторных модулей, при этом каждый упомянутый вспомогательный реакторный модуль включает вспомогательный реакторный сосуд и вспомогательный сосуд для разделения продуктов, причем упомянутый далее увеличенный выход алкиловых эфиров жирных кислот селективно впоследствии доставляется через соответствующий упомянутый вспомогательный сосуд для разделения продуктов.
26. Технологическая система по п. 25, в которой каждый упомянутый вспомогательный реакционный сосуд приспособлен для реакции упомянутых полученных алкиловых эфиров жирных кислот в присутствии состава с иммобилизованной липазой, включающего по меньшей мере одну липазу, имообилизованную на гидрофобном пористом носителе, и которая выполнена с обеспечением возможности пропускания реакционной среды через упомянутый состав с иммобилизованной липазой в соответствующем упомянутом вспомогательном реакционном сосуде в направлении, по меньшей мере частично, противоположном направлению действия гравитации.
27. Технологическая система по любому из пп. 1-26, выполненная с возможностью селективного вывода и перенаправления реакционной смеси, включая упомянутые продукты реакции, обратно в упомянутый реакционный сосуд для дальнейшей обработки и увеличения выхода упомянутых алкиловых эфиров жирных кислот.
28. Технологическая система по п. 27, выполненная с возможностью селективного вывода и перенаправления реакционной смеси, включая упомянутые продукты реакции, обратно в упомянутый реакционный сосуд, и селективного последующего вывода и доставки модифицированной реакционной смеси, включающей продукты реакции, в упомянутый сосуд для разделения продуктов, при этом упомянутый сосуд для разделения продуктов выполнен с возможностью селективного выделения полученных алкиловых эфиров жирных кислот из доставленной в него реакционной смеси.
29. Технологическая система по п. 27, выполненная с возможностью перенаправления реакционной смеси через упомянутый реакционный сосуд в направлении, по меньшей мере частично, противоположном направлению действия гравитации.
30. Технологическая система по п. 27, выполненная с возможностью селективного вывода и перенаправления реакционной смеси, полученной в каждом упомянутом вспомогательном реакционном сосуде, обратно в соответствующий упомянутый вспомогательный реакционный сосуд для повышения выхода упомянутых алкиловых эфиров жирных кислот.
31. Технологическая система по п. 27, выполненная с возможностью селективного вывода и перенаправления реакционной смеси, включая упомянутые продукты реакции, полученные в соответствующем упомянутом вспомогательном реакционном сосуде, обратно в соответствующий упомянутый вспомогательный реакционный сосуд и для селективного последующего вывода и доставки модифицированной реакционной смеси, включающей продукты реакции, из соответствующего упомянутого вспомогательного реакционного сосуда в соответствующий упомянутый вспомогательный сосуд для разделения продуктов, и в которой соответствующий упомянутый вспомогательный сосуд для разделения продуктов выполнен с возможностью селективного выделения полученных алкиловых эфиров жирных кислот из доставленной в него реакционной смеси.
32. Технологическая система по п. 30, выполненная с возможностью пропускания продуктов реакции через каждый упомянутый вспомогательный реакционный сосуд в направлении, по меньшей мере частично, противоположном направлению действия гравитации.
33. Способ трансэстерификации/эстерификации источника жирных кислот при помощи спирта с образованием алкиловых эфиров жирных кислот, включающий реакцию реакционной среды, содержащей источник жирных кислот и спирт или спиртовой донор в присутствии состава с иммобилизованной липазой, включающего по меньшей мере одну липазу, иммобилизованную на гидрофобной пористой основе, при этом реакционную среду необязательно перемешивают, и она содержит по меньшей мере водный щелочной буферный раствор или воду, свободную или в смеси с полиолом/полиолами, при этом реакционную среду пропускают через упомянутый состав с иммобилизованной липазой в направлении, по меньшей мере частично, противоположном направлению действия гравитации.
34. Способ по п. 33, в котором упомянутую реакцию проводят для получения продуктов реакции, включая упомянутые алкиловые эфиры жирных кислот.
35. Способ по п. 34, дополнительно включающий стадию селективной прямой рециркуляции упомянутых продуктов реакции в упомянутый состав с иммобилизованной липазой.
36. Способ по п. 35, в котором в упомянутой стадии рециркуляции упомянутые продукты реакции пропускают через упомянутый состав с иммобилизованной липазой в направлении, по меньшей мере частично, противоположном направлению действия гравитации.
37. Способ по п. 35, включающий неоднократное повторение упомянутой стадии селективной прямой рециркуляции продуктов упомянутой реакции в упомянутый состав с иммобилизованной липазой.
38. Способ по п. 34, дополнительно включающий стадию селективного выделения алкиловых эфиров жирных кислот из упомянутых продуктов реакции.
39. Способ по п. 33, в котором при добавлении упомянутого водного щелочного буферного раствора рН реакционной среды, содержащей исходное масло, составляет приблизительно от 5 до 11, соответственно при добавлении упомянутой воды, которая может быть в форме водного раствора по меньшей мере одной растворенной соли или полиола/полиолов, и рН реакционной среды, содержащей исходное масло, составляет приблизительно от 3 до 11.
40. Способ по п. 33, в котором упомянутый по меньшей мере один водный щелочной буферный раствор или вода содержится в количестве по меньшей мере 0,01 мас.% от количества источника жирных кислот, особенно, 2 мас.% от количества источника жирных кислот, преимущественно 5 мас.% от количества источника жирных кислот.
1
6
1
4
6
10
12
22
41. Способ по п. 33, в котором упомянутый спирт является короткоцепочечным спиртом, в частности, C-С алкиловым спиртом, в частности, C-С алкиловым спиртом, особенно метанолом или этанолом, или упомянутый спирт является жирным спиртом с цепочкой средней длины (С-С) или длинноцепочечным жирным спиртом (С-С).
42. Способ по п. 33, в котором упомянутый спиртовой донор является моноалкиловым эфиром, таким как метилацетат, или диалкилкарбонатом, таким как диметилкарбонат, и служит также в качестве умеренно щелочного реагента в реакционной среде.
43. Способ по п. 33, в котором упомянутая по меньшей мере одна липаза является липазой, происходящей из любого из следующих: Rhizomucor miehei, Pseudomonas sp., Rhizopus niveus, Mucor javanicus, Rhizopus oryzae, Aspergillus niger, Penicillium camembertii, Alcaligenes sp., Acromobacter sp., Burkholderia sp., Thermomyces lanuginosus, Chromobacterium viscosum, Candida antarctica B, Candida rugosa, Candida antarctica А, семена папайи и панкреатин.
44. Способ по п. 33, в котором упомянутая иммобилизованная липаза способна катализировать эстерификацию свободных жирных кислот с образованием алкиловых эфиров жирных кислот и воды в качестве побочного продукта, и трансэстерификацию триглицеридов частичных глицеридов с образованием алкиловых эфиров жирных кислот и глицерода в качестве побочного продукта.
45. Способ по п. 33, в котором упомянутый состав с липазой включает по меньшей мере две липазы, каждая из которых отдельно может быть иммобилизована на гидрофобном носителе или со-иммобилизована на этом же гидрофобном носителе, и в котором упомянутые липазы обладают идентичной или разной региоспецифичностью или селективностью к жирным ацильным группам.
46. Способ по п. 33, в котором упомянутый носитель является любым из гидрофобных алифатических носителей на полимерной основе и гидрофобных ароматических носителей на полимерной основе.
47. Способ по п. 33, в котором упомянутый носитель является пористым или непористым неорганическим носителем, при этом он может быть гидрофобным или быть покрытым гидрофобным органическим материалом.
48. Способ по п. 33, в котором упомянутый щелочной буферный раствор добавляют в упомянутый источник жирных кислот на стадии предварительного смешивания или напрямую в реакционную среду.
49. Способ по п. 33, в котором упомянутый источник жирных кислот является растительным маслом, животным жиром, маслом из водорослей, рыбьим жиром, отработанным маслом, маслоуловителем или их смесью.
50. Способ по п. 33, в котором упомянутый источник жирных кислот включает свободные жирные кислоты, моно-, ди- или триглицериды, их смеси в любом соотношении, с содержанием или без содержания других производных жирных кислот, таких как фосфолипиды и эфиры восков, в частности, упомянутый источник жирных кислот может быть неочищенным, очищенным, осветленным, дезодорированным или любой их комбинацией.
51. Способ по любому из пп. 33-50, в котором упомянутый спирт является метанолом и упомянутые полученные эфиры жирных кислот являются метиловыми эфирами жирных кислот (биодизель).
52. Способ по п. 33, в котором реакцию проводят при температуре от 0°С до 100°С, в частности, от 20 до 30°С.
53. Способ по п. 33, который проводят в технологической системе по любому из пп. 1-32.