Enzymtechnik
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Abstrakt

Wirksamkeit der enzymatischen Umesterung von Rindfleisch unter Verwendung des experimentellen Enzyms Ns88001 mit Methanol und Hexan

S Kumar, AE Ghaly, MS Brooks, SM Budge und D Dave

 Die Wirksamkeit der enzymatischen Umesterung von tierischem Fett mithilfe des experimentellen Enzymkatalysators NS88001 wurde untersucht. Die Auswirkungen des Molverhältnisses Öl:Alkohol (1:1, 1:2, 1:3, 1:4 und 1:5), der Reaktionstemperatur (35, 40, 45 und 50°C) und der Reaktionszeit (4, 8, 12 und 16 h) auf die Biodiesel-Umwandlungsausbeute wurden untersucht. Als Lösungsmittel wurde n-Hexan verwendet. Die höchste Umwandlungsausbeute an Biodiesel wurde bei einem Molverhältnis Öl:Alkohol von 1:4, einer Reaktionszeit von 16 h und einer Reaktionstemperatur von 45°C erzielt. Die Umwandlungsrate der Fettsäureester nahm mit zunehmender Reaktionszeit zu. Die Reaktion verläuft zu Beginn langsam, da der Alkohol zunächst mit dem Öl vermischt und verteilt wird und das Enzym aktiviert wird. Nach der Dispersion des Alkohols interagierte das Enzym rasch mit den Fettsäureestern. Eine Erhöhung der Reaktionszeit von 4 auf 16 Stunden erhöhte die Biodieselausbeute um 13,05 – 71,94 %, je nach Reaktionstemperatur und Öl: Alkohol-Molverhältnis. Eine Erhöhung des Öl: Alkohol-Molverhältnisses von 1:1 auf 1:4 erhöhte die Biodieselausbeute um 32,68 – 82,11 %, während eine Erhöhung des Öl: Alkohol-Molverhältnisses von 1:4 auf 1:5 die Biodieselausbeute um 5,43 – 34,27 % verringerte, je nach Reaktionszeit und Reaktionstemperatur. Die Erhöhung des Öl: Alkohol-Molverhältnisses fördert die Reaktion zwischen dem Enzym und dem Substrat. Die Wechselwirkungen zwischen der Polymeroberfläche des Enzyms und dem Substrat scheinen aufgrund von Wasserstoffbrücken und ionischen Wechselwirkungen, die eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Thermostabilität der Lipase im System spielen, von der Reaktionstemperatur abhängig zu sein. Eine Erhöhung der Reaktionstemperatur von 40 auf 45 °C erhöhte die Biodieselausbeute um 3,64 – 58,78 Höhere Temperaturen von 45 bis 50 °C denaturierten die spezifische Struktur der Enzyme und führten zu einer Verringerung der Biodieselausbeute um 4,3 bis 32,47 %. Die Verwendung von n-Hexan in der Reaktion half, das Enzym zu stabilisieren und die Toxizität des Alkohols zu minimieren. Die Aktivität des experimentellen Enzymkatalysators (NS88001) in Gegenwart von n-Hexan nahm nach 10 Zyklen leicht ab. Die Enzymaktivität nahm jedoch schnell ab, wenn die Anzahl der Zyklen über 10 erhöht wurde, und stoppte nach 50 Zyklen vollständig.