一种回收和/或富集水相非固定化脂肪酶的方法和装置

摘要

本发明公开了一种水相非固定化脂肪酶的回收和/或富集方法及装置。本发明所提供的方法是向待回收和/或富集的溶液中通入气体，采用泡沫分离回收和/或富集溶液中的脂肪酶，尤其适用于生物酶法生产生物柴油过程中的水相非固定化脂肪酶的回收和/或富集。本发明提供的方法可以有效回收并富集水相中的脂肪酶，并保持脂肪酶的活性，具有能耗低、易于放大和操作以及成本低的优点。此外，本发明还提供了用于上述方法的装置，其可以单个或多个串联使用，以进行批式或连续操作。

权利要求

1.一种回收和/或富集水相非固定化脂肪酶的方法，所述方法是向待回收和/或富集的溶液中通入气体，采用泡沫分离回收和/或富集溶液中的脂肪酶，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)除去待回收和/或富集的溶液中残留的油脂和/或杂质，使得油脂的含量小于

0.1％；

2)向步骤1)得到的溶液通入气体，采用泡沫分离回收和/或富集其中的脂肪酶，泡沫相破泡后得到脂肪酶溶液A；

3)将步骤2)得到的脂肪酶溶液A用于生物柴油生产，得到生物柴油、乳化层和水相溶液；

4)除去步骤3)得到的水相溶液中的残留的油脂和/或生物柴油和/或杂质，使得油脂和/或生物柴油的含量小于0.1％，得到脂肪酶溶液B；

5)向步骤4)得到的脂肪酶溶液B中通入气体，采用泡沫分离回收和/或富集其中的脂肪酶，泡沫相破泡后得到脂肪酶溶液C；

其中所述步骤2)和步骤5)中通入的气体选自空气、氮气和二氧化碳中的一种或多种，气速为2-15升气体/升溶液/小时；

所述水相非固定化脂肪酶为生物柴油生产过程中使用的脂肪酶或者发酵法生产脂肪酶的发酵液脂肪酶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括向待回收和/或富集的溶液中通入气体之前，调节待回收溶液pH值为3-9的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法可通过批式操作和/或连续操作来实现。

4.一种用于实现权利要求1所述方法的泡沫分离装置，其特征在于，所述泡沫分离装置包括：泡沫塔(2-4)，设置于泡沫塔(2-4)内部的活塞(2-6)，设置于泡沫塔(2-4)底部的气体分布器(2-10)，设置于泡沫塔(2-4)顶部或侧壁的泡沫收集器(2-1)，泡沫收集器内部设置有一顶端导流筒(2-2)，顶端导流筒(2-2)与顶端出料口(2-3)相连，以及位于泡沫塔(2-4)侧壁的进料口(2-7)和位于泡沫塔底端的卸料口(2-11)；

其中，所述泡沫分离装置中泡沫塔(2-4)的高径比为1∶1-100∶1；所述顶端泡沫收集器(2-1)的半径与泡沫塔(2-4)的半径之比为1.5-10∶1；所述顶端泡沫收集器(2-1)的半径与顶端导流筒(2-2)的半径之比为1.1-9∶1；所述泡沫分离装置中气体分布器(2-10)的孔径为0.01-100微米。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述泡沫分离装置还包括：与气体分布器(2-10)相连的外部气体压缩泵(2-9)；

与进料口(2-7)相连的外部液体进料泵(2-8)；以及

与卸料口(2-11)相连的出料收集器(2-12)。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述泡沫分离装置为单个或多个串联，以进行批式或连续操作。

7.权利要求4-6任一项所述的装置在回收和/或富集生物柴油生产过程中水相非固定化脂肪酶或者发酵法生产脂肪酶过程中发酵液中脂肪酶中的应用。

说明书

一种回收和/或富集水相非固定化脂肪酶的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明属于生物化工领域，涉及一种水相非固定化脂肪酶的回收方法和装置，特别涉及一种利用泡沫分离回收和/或富集生物酶法生产生物柴油过程中水相非固定化脂肪酶或发酵法生产脂肪酶过程中发酵液中脂肪酶的方法和装置，实现非固定化脂肪酶回收、富集并用于生物柴油的生产。

背景技术

[0002] 由于化石能源日趋枯竭以及其燃烧后产生的二氧化碳、氧化氮、氧化硫以及排放的黑烟等导致了严重的环境污染问题，开发可再生的替代能源，例如生物能源受到了世界各国的广泛关注。其中，生物柴油是最为受到重视的生物能源之一。

[0003] 生物柴油是由生物油脂原料通过转酯化反应生成的长链脂肪酸酯类化合物。目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动植物油脂和一些低碳醇(甲醇或乙醇)在碱或者酸性催化剂作用下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。化学法制备生物柴油存在如下一些不可避免的缺点：①油脂原料中的游离脂肪酸和水严重影响反应的进行；②甲醇在油脂中溶解性不好，易导致乳化液的形成从而使得后续处理过程复杂；③工艺要求甲醇用量大大超过反应摩尔比，过量甲醇的蒸发回流增大过程能耗。由于利用生物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、无污染物排放、油脂原料中的游离脂肪酸和少量水不影响酶促反应等优点，符合绿色化学的发展方向，因而日益受到人们的重视。但同化学方法相比，生物酶的成本过高，这已成为制约酶法产业化生产生物柴油的主要瓶颈。

[0004] 固定化脂肪酶可以重复使用，这可以在一定程度上降低酶的使用成本。但固定化酶的制备成本很高，其中绝大部分成本归结于酶的下游过程操作成本，即酶的分离，纯化和固定化。故直接利用非固定化脂肪酶(如液体脂肪酶和游离酶粉)作为催化剂，则可以有效省去酶的分离，纯化和固定化等程序，可以大幅度降低酶的制备成本。然而，在利用非固定化脂肪酶作为催化剂转化可再生油脂原料制备生物柴油的过程中，能否实现这些非固定化脂肪酶的多次回用是降低酶成本的关键，也是非固定化脂肪酶能否最终应用于生物柴油制备领域的主要制约因素。

[0005] 因此，有必要开发出简单、高效回收和富集非固定化脂肪酶的方法。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种回收和/或富集水相非固定化脂肪酶的方法。

[0007] 本发明的另一个目的是提供一种用于回收和/或富集水相非固定化脂肪酶的装置。

[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。一方面，本发明提供了一种回收和/或富集水相非固定化脂肪酶的方法，所述方法是向待回收和/或富集的溶液中通入气体，采用泡沫分离回收和/或富集溶液中的脂肪酶。

[0009] 优选地，所述向待回收和/或富集的溶液中通入的气体选自空气、氮气和二氧化碳中的一种或多种。

[0010] 优选地，所述向待回收和/或富集的溶液中通入的气体气速为2-15升气体/升溶液/小时，所述气体气速可保持恒定和/或根据需要逐渐增大和/或逐渐减小。

[0011] 优选地，所述方法还包括向待回收和/或富集的溶液中通入气体之前，调节待回收溶液pH值为3-9的步骤，所述pH值优选为4-8之间，更优选为待回收溶液的自然pH值。

[0012] 优选地，所述方法还包括向待回收和/或富集的溶液中通入气体之前，去除待回收溶液中的杂质的步骤。

[0013] 优选地，所述水相非固定化脂肪酶为生物柴油生产过程中使用的脂肪酶或者发酵法生产脂肪酶的发酵液脂肪酶。

[0014] 优选地，所述方法包括以下步骤：1)向待回收和/或富集的发酵液中通入气体，采用泡沫分离回收和/或富集其中的脂肪酶，泡沫相破泡后得到脂肪酶溶液A；2)将步骤1)得到的脂肪酶溶液A用于生物柴油生产，得到生物柴油、乳化层和水相溶液；3)除去步骤2)得到的水相溶液中的杂质，得到脂肪酶溶液B，优选地，所述杂质包括固体杂质、油脂和/或生物柴油；4)向步骤3)得到的脂肪酶溶液B中通入气体，采用泡沫分离回收和/或富集其中的脂肪酶，泡沫相破泡后得到脂肪酶溶液C。优选地，所述步骤1)和步骤4)中，在向溶液中通入气体之前，还包括除去溶液中残留的油脂和/或生物柴油的步骤，使得油脂和/或生物柴油的含量小于0.1％，优选小于0.01％。

[0015] 优选地，所述方法可通过批式操作和/或连续操作来实现。

[0016] 另一方面，本发明提供一种泡沫分离装置，所述泡沫分离装置包括：泡沫塔2-4，用于提供进行泡沫分离的空间；设置于泡沫塔2-4内部的活塞2-6，用于调节泡沫层的高度；设置于泡沫塔2-4底部的气体分布器2-10，用于将气体分布成微小气泡；设置于泡沫塔2-4顶部或侧壁的泡沫收集器2-1，用于收集泡沫；泡沫收集器内部设置有一顶端导流筒2-2，顶端导流筒2-2与顶端出料口2-3相连；以及位于泡沫塔2-4侧壁的进料口2-7和位于泡沫塔底端的卸料口2-11。

[0017] 优选地，所述泡沫分离装置还包括：与气体分布器2-10相连的外部气体压缩泵2-9；与进料口2-7相连的外部液体进料泵2-8；以及与卸料口2-11相连的出料收集器
2-12。

[0018] 优选地，所述泡沫分离装置中泡沫塔2-4的高径比为1-100∶1。

[0019] 优选地，所述顶端泡沫收集器2-1的半径与泡沫塔2-4的半径之比为1.5-10∶1。

[0020] 优选地，所述顶端泡沫收集器2-1的半径与顶端导流筒2-2的半径之比为1.1-9∶1。

[0021] 优选地，所述泡沫分离装置中气体分布器2-10的孔径为0.01-100微米。

[0022] 优选地，所述泡沫分离装置为单个或多个串联，以进行批式或连续操作。当采用连续操作时，可将泡沫分离装置串联，进行多级泡沫分离。

[0023] 在一个优选实施方案中，本发明提供的装置包括：泡沫塔2-4，在泡沫塔2-4的顶端设置有泡沫收集器2-1，泡沫收集器内部设置有一顶端导流筒2-2，顶端导流筒2-2与顶端出料口2-3相连，泡沫塔2-4内设置有一可上下移动的活塞2-6，泡沫塔2-4底部设置有气体分布器2-10，气体分布器2-10与外设的气体压缩泵2-9相连，在泡沫塔2-4的底端连有一卸料口2-11，泡沫塔2-4侧壁上具有泡沫塔进料口2-7和泡沫塔出料口2-5，泡沫塔进料口2-7与外设的液体进料泵2-8相连，泡沫塔出料口2-5与外设的侧线泡沫收集器2-1相连。优选地，所述泡沫分离装置中活塞2-6用于调节泡沫层高度；所述泡沫塔进料口2-7和泡沫塔出料口2-5位于泡沫塔2-4两侧，可根据需要调节进料位置和出料位置。

[0024] 此外，本发明还提供了上述装置在回收和/或富集生物柴油生产过程中水相非固定化脂肪酶或者发酵法生产脂肪酶过程中发酵液中脂肪酶中的应用。

[0025] 可见，本发明利用泡沫分离回收并富集生物酶法生产生物柴油过程中水相非固定化脂肪酶和/或发酵法生产脂肪酶过程中发酵液中脂肪酶的方法和装置，可实现水相非固定化脂肪酶的回收、富集并循环用于生物柴油生产过程中。泡沫分离是根据表面吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面(气泡的表面)上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质(在泡沫层)和净化液相主体的目的。蛋白质(例如脂肪酶)具有表面活性，因而可采用泡沫分离技术将其从水溶液中回收并富集。

[0026] 综上所述，本发明提供的生物柴油生产过程中水相非固定化脂肪酶的回收和富集方法和装置具体详述如下：

[0027] 本发明所提供的生物酶法生产生物柴油过程中非固定化脂肪酶的回收并循环用于生物柴油生产的工艺流程图如图1所示，其中1-1为脂肪酶发酵，1-2和1-5为过滤，1-3和1-7为泡沫分离回收并富集脂肪酶，1-4为生物柴油合成反应，1-6为离心或膜过滤。

[0028] 脂肪酶发酵过程中一部分脂肪酶分泌到细胞外，即发酵液中存在脂肪酶。该发酵液经过过滤除去细胞等固体杂质后，进行泡沫分离。所述经过过滤后的发酵液可调节pH值至5-7，优选地，所述经过过滤后的发酵液pH值不进行调节，即pH值为其自然pH值。经过泡沫分离后，泡沫液中脂肪酶的浓度与初始液相中的脂肪酶浓度提高一倍以上。泡沫相破泡后得到脂肪酶溶液A。该溶液与一定比例的油脂和甲醇混合后，在一定转速下搅拌合成生物柴油。反应结束后静置分层，最下层为水相。该水相溶液经过过滤除去杂质后进一步通过离心或膜过滤除去残留油脂，得到脂肪酶溶液B。脂肪酶溶液B经调节pH值至5-7，优选地，所述脂肪酶溶液B的pH值未进行调节，为其自然pH值。进一步采用泡沫分离进行脂肪酶回收并富集，使得脂肪酶浓度提高至初始浓度的一倍以上。泡沫液破泡后得到脂肪酶溶液C，该脂肪酶溶液回用于生物柴油的合成。

[0029] 此外，本发明提供的泡沫分离装置可进行批式或连续操作。当进行批式操作时，待富集的脂肪酶溶液泵入泡沫塔2-4后，通入气体并根据需要调节气速。所述气体可为空气、氮气或二氧化碳气体；优选地，所述气体为空气或氮气。采用活塞2-6调节泡沫层高度。优选地，泡沫层高度为泡沫塔2-4高度。泡沫上升至顶端泡沫收集器2-1后加以破泡，所得液体经过顶端导流筒2-2从顶端出料口2-3流出。当泡沫塔2-4内剩余液体的残余脂肪酶含量低于一定值时即使通入气体量增大也不能形成稳定的泡沫，此时完成一批次的脂肪酶富集，待塔内残留泡沫自然破裂后从卸料口2-11排出剩余液体。该液体仍含有一定量的脂肪酶，但与初始脂肪酶溶液相比，其浓度已显著降低。当进行连续操作时，往泡沫塔2-4中连续泵入待富集的脂肪酶溶液，当塔内溶液液面达一定高度时，通入气体，产生稳定的气泡，并调节液体进料速率和气速，使得泡沫塔2-4内液面保持在某一高度。稳定一段时间后打开卸料口2-11，放出底层液体并调节进料液体流量，使得泡沫塔2-4内液面保持在原先高度。优选地，所述液体进料位置可在泡沫层，也可在液体层；泡沫可从顶端出料口2-3排出，也可从泡沫塔出料口2-5排出。为进一步富集脂肪酶，可采用多个泡沫分离装置串联。优选地，泡沫分离装置的串联级数为二至三级。当泡沫分离装置串联时，从前一个装置出来的泡沫破裂得到的液体泵入后一个泡沫分离装置，所述第二个泡沫分离装置的操作条件可与前一个装置的操作条件相同，也可根据需要，如要求的富集比，进行调整。

[0030] 因此，本发明提出在利用非固定化脂肪酶作为催化剂转化可再生油脂原料制备生物柴油的过程中，利用泡沫分离法回收并富集水相中的脂肪酶，并提出了相关工艺和泡沫分离装置。回收的脂肪酶可进一步回用于下一批次的生物柴油制备。该发明提供的脂肪酶回收方法和装置，可以有效解决水相非固定化脂肪酶的回收，回收能耗低，回收过程无酶活损失。该方法和装置在生物法制备生物柴油领域及发酵法生产脂肪酶领域具有重要的应用前景。

[0031] 本发明提供的方法可以有效回收并富集水相中的非固定化脂肪酶，不仅能耗低、设备投资低，而且酶回收和富集的条件温和，可在常温常压下进行，回收过程不造成酶活损失，特别适用于低浓度脂肪酶的回收和富集。

附图说明

[0032] 图1为本发明较佳实施例中从发酵液中回收脂肪酶并将其用于生物柴油生产的工艺流程图，其中1-1为脂肪酶发酵，1-2和1-5为过滤，1-3和1-7为泡沫分离回收并富集脂肪酶，1-4为生物柴油合成反应，1-6为离心或膜过滤；

[0033] 图2为本发明较佳实施例的泡沫分离装置，其中2-1为顶端或侧线泡沫收集器，2-2为顶端导流筒，2-3为顶端出料口，2-4为泡沫塔，2-5为泡沫塔出料口，2-6为活塞，2-7为泡沫塔进料口，2-8为液体进料泵，2-9为气体压缩泵，2-10为气体分布器，2-11为卸料口。

具体实施方式

[0034] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0035] 实施例1

[0036] 采用微生物发酵生产脂肪酶，发酵液中脂肪酶酶活为2000IU/ml，pH为6.5。本实施例所使用的泡沫分离装置参见图2所示，具体详述如下。

[0037] 通过外设的液体进料泵2-8，将4L发酵液从泡沫塔2-4侧壁上的泡沫塔进料口2-7泵入泡沫分离装置中，通过外设的气体压缩泵2-9将空气以10L气体/L液体/h的气速通入泡沫塔2-4中，泡沫塔2-4底部设置的气体分布器2-10将空气分布成微小气泡，产生泡沫，待泡沫层高度达到液体层高度的2倍时，开始通过泡沫塔侧壁上的出料口2-5和与之相连的外设侧线泡沫收集器2-1收集泡沫，通过泡沫塔2-4内的活塞2-6调节保持泡沫层高度为液体层高度的2倍左右。

[0038] 90分钟后停止通气，待塔内残留泡沫自然破裂后从卸料口2-11排出剩余液体。将泡沫收集器中的泡沫相破泡后，得到泡沫液，测得泡沫液体积为1.5L左右，其中脂肪酶酶活为5000IU/ml，脂肪酶富集比为2.5∶1，酶活回收率为93.75％。

[0039] 实施例2

[0040] 采用微生物发酵生产脂肪酶，发酵液中脂肪酶酶活为2000IU/ml，pH为6.5。本实施例所使用的泡沫分离装置与实施例1相同。

[0041] 将4L发酵液倒入泡沫分离装置。以10L气体/L液体/h的气速通入空气，产生泡沫。等泡沫层高度达到液体层高度的2倍时开始收集泡沫，且始终保持泡沫层高度为液体层高度的2倍左右。总通气时间为90分钟，每间隔15分钟测定泡沫液体积和酶活。所得泡沫液在第15、30、45、60、75和90分钟时的脂肪酶酶活分别为7000IU/ml、6000IU/ml、4500IU/ml、4000IU/ml、3700IU/ml和3500IU/ml；脂肪酶富集比分别为3.5∶1，3∶1，
2.25∶1，2∶1，1.35∶1和1.25∶1；泡沫液体积分别为0.17L、0.53L、1.24L、1.64L、
1.95L、2.16L；脂肪酶酶活回收率分别为15％、40％、70％、82％、90％和94.5％。

[0042] 实施例3

[0043] 将4L脂肪酶(Rhizopus oryzae free lipase)浓度为100μg/ml的溶液用硫酸调pH值至5.0后倒入泡沫分离装置。本实施例所使用的泡沫分离装置参见图2所示，具体详述如下。

[0044] 通过外设的液体进料泵2-8，将4L发酵液从泡沫塔2-4侧壁上的泡沫塔进料口2-7放入泡沫分离装置中，通过外设的气体压缩泵2-9将空气以5L气体/L液体/h的气速通入泡沫塔2-4中，泡沫塔2-4底部设置的气体分布器2-10将空气分布成微小气泡，产生泡沫。泡沫上升至顶端泡沫收集器2-1后，经顶端导流筒2-2从顶端出料口2-3流出。收集出料，2小时后停止通气。出料泡沫相自然破泡后得泡沫液。经测定可得脂肪酶蛋白回收率为78.8％，脂肪酶酶活回收率为83.4％，脂肪酶蛋白富集比为5.25。

[0045] 实施例4

[0046] 将4L脂肪酶(Rhizopus oryzae free lipase)浓度为300μg/ml的溶液用硫酸调pH值至6.0后倒入泡沫分离装置。本实施例所使用的泡沫分离装置与实施例3相同，具体详述如下。

[0047] 以15L气体/L液体/h的气速通入空气，产生泡沫。泡沫上升至顶端泡沫收集器后经顶端导流筒从顶端出料口流出。收集出料，1小时后停止通气。出料泡沫相自然破泡后得泡沫液。经测定可得脂肪酶蛋白回收率为88.1％，脂肪酶酶活回收率为101.5％，脂肪酶蛋白富集比为1.76。

[0048] 实施例5

[0049] 将4L脂肪酶(Rhizopus oryzae free lipase)浓度为200μg/ml的溶液调pH值至7.0后倒入泡沫分离装置。本实施例所使用的泡沫分离装置与实施例3相同，具体详述如下。

[0050] 以10L气体/L液体/h的气速通入空气，产生泡沫。泡沫上升至顶端泡沫收集器后经顶端导流筒从顶端出料口流出。收集出料，1小时后停止通气。出料泡沫相自然破泡后得泡沫液。经测定可得脂肪酶蛋白回收率为100.9％，脂肪酶酶活回收率为97.5％，脂肪酶蛋白富集比为3.67。

[0051] 实施例6

[0052] 4L脂肪酶(Rhizopus oryzae free lipase)浓度为300μg/ml的溶液未进行pH值调节，即其pH值为自然pH值，倒入泡沫分离装置。本实施例所使用的泡沫分离装置与实施例3相同，具体详述如下。

[0053] 以2L气体/L液体/h的气速通入空气形成泡沫，但泡沫未能达到顶端泡沫收集器即破裂，表明气速太小，遂以5L气体/L液体/h的气速通入空气，产生泡沫。泡沫上升至顶端泡沫收集器后经顶端导流筒从顶端出料口流出。总通气时间为100分钟，间隔一定时间测定泡沫液体积、蛋白浓度和酶活浓度。所得泡沫液在第20、40、60、80和100分钟时的蛋白回收率分别为18％，48％，65％，80％和94％；脂肪酶酶活回收率分别为22％、47％、70％、92％和100％；脂肪酶蛋白富集比分别为2.2∶1，2.1∶1，1.9∶1，1.8∶1和1.8∶1。

[0054] 实施例7

[0055] 4L脂肪酶(Rhizopus oryzae free lipase)浓度为300μg/ml的溶液未进行pH值调节，即其pH值为自然pH值，倒入泡沫分离装置。以15L气体/L液体/h的气速通入空气，产生泡沫。本实施例所使用的泡沫分离装置与实施例3相同，具体详述如下。

[0056] 泡沫上升至顶端泡沫收集器后经顶端导流筒从顶端出料口流出。总通气时间为60分钟，间隔一定时间测定泡沫液体积、蛋白浓度和酶活浓度。所得泡沫液在第10、20、30、
40、50和60分钟时的蛋白回收率分别为12％、35％、50％、65％、74％和78％；酶活回收率分别为：13％、40％、58％、74％、88％和93％；脂肪酶蛋白富集比分别为2.3∶1，1.8∶1，
1.7∶1，1.6∶1，1.55∶1和1.5∶1。

[0057] 实施例8

[0058] 一定量的脂肪酶(Rhizopus oryzae free lipase)溶液用于催化油脂合成生物柴油后，静置分层，下层水相经过简单过滤后采用超滤膜除去油脂，使得油脂和生物柴油的总含量小于0.01％。该溶液中脂肪酶蛋白浓度为200μg/ml左右，甲醇含量约为20％，甘油浓度约为40％。本实施例所使用的泡沫分离装置与实施例3相同，具体详述如下。

[0059] 将4L该液体倒入泡沫分离装置。以5L气体/L液体/h的气速通入空气，产生泡沫。泡沫上升至顶端泡沫收集器后经顶端导流筒从顶端出料口流出。总通气时间为10分钟，间隔一定时间测定泡沫液体积、蛋白浓度和酶活浓度。所得泡沫液在第2、4、6、8和10分钟时的蛋白回收率分别为13.3％、26.1％、37.9％、49.2％和56.5％；脂肪酶富集比分别为1.4∶1，1.3∶1，1.26∶1，1.23∶1和1.19∶1。

[0060] 实施例9

[0061] 一定量的脂肪酶(Rhizopus oryzae free lipase)溶液用于催化油脂合成生物柴油后，静置分层，下层水相经过简单过滤后采用超滤膜除去油脂，使得油脂和生物柴油的总含量小于0.01％。该溶液中脂肪酶蛋白浓度为200μg/ml左右，甲醇含量约为20％，甘油浓度约为40％。本实施例所使用的泡沫分离装置与实施例3相同，具体详述如下。

[0062] 将2L该液体倒入泡沫分离装置后，以5L气体/L液体/h的气速通入空气，产生泡沫。同时以一定流量泵入液体，使液体上表面保持在原先位置。进料位置与液体上表面基本水平。泡沫上升至顶端泡沫收集器后经顶端导流筒从顶端出料口流出。稳定一段时间后从低端卸料口以一定流量放出液体，同时调节进料流量，使得液体上表面保持在原先位置。达到稳态后，进料流量为3.6L/h；泡沫液流量为1.1L/h；泡沫塔卸料口液体流量为2.5L/h，泡沫液脂肪酶富集比为1.6∶1。

[0063] 实施例10

[0064] 本发明所提供的生物酶法生产生物柴油过程中非固定化脂肪酶的回收并循环用于生物柴油生产的工艺流程图如图1所示，其中1-1为脂肪酶发酵，1-2和1-5为过滤，1-3和1-7为泡沫分离回收并富集脂肪酶，1-4为生物柴油合成反应，1-6为离心或膜过滤。

[0065] 脂肪酶发酵过程中一部分脂肪酶分泌到细胞外，即发酵液中存在脂肪酶。该发酵液经过过滤除去细胞等固体杂质后，进行泡沫分离。经过泡沫分离后，泡沫液中脂肪酶的浓度与初始液相中的脂肪酶浓度提高一倍以上。泡沫相破泡后得到脂肪酶溶液A。该溶液与一定比例的油脂和甲醇混合后，在一定转速下搅拌合成生物柴油。反应结束后静置分层，最下层为水相。该水相溶液经过过滤除去杂质后进一步通过离心或膜过滤除去残留油脂，得到脂肪酶溶液B。进一步采用泡沫分离进行脂肪酶回收并富集，使得脂肪酶浓度提高至初始浓度的一倍以上。泡沫液破泡后得到脂肪酶溶液C，该脂肪酶溶液回用于生物柴油的合成。

[0066] 本发明提供的泡沫分离装置如图2所示，包括：泡沫塔2-4，在泡沫塔2-4的顶端设置有泡沫收集器2-1，泡沫收集器内部设置有一顶端导流筒2-2，顶端导流筒2-2与顶端出料口2-3相连，泡沫塔2-4内设置有一可上下移动的活塞2-6，泡沫塔2-4底部设置有气体分布器2-10，气体分布器2-10与外设的气体压缩泵2-9相连，在泡沫塔2-4的底端连有一卸料口2-11，泡沫塔2-4侧壁上具有泡沫塔进料口2-7和泡沫塔出料口2-5，泡沫塔进料口2-7与外设的液体进料泵2-8相连，泡沫塔出料口2-5与外设的侧线泡沫收集器2-1相连。所述泡沫分离装置中活塞2-6用于调节泡沫层高度；所述泡沫塔进料口2-7和泡沫塔出料口2-5位于泡沫塔2-4两侧，可根据需要调节进料位置和出料位置。

[0067] 此外，本发明提供的泡沫分离装置可进行批式或连续操作。当进行批式操作时，待富集的脂肪酶溶液泵入泡沫塔2-4后，通入空气并根据需要调节气速。采用活塞2-6调节泡沫层高度，使得泡沫层高度为泡沫塔2-4的高度。泡沫上升至顶端泡沫收集器2-1后加以破泡，所得液体经过顶端导流筒2-2从顶端出料口2-3流出。当泡沫塔2-4内剩余液体的残余脂肪酶含量低于一定值时即使通入气体量增大也不能形成稳定的泡沫，此时完成一批次的脂肪酶富集，待塔内残留泡沫自然破裂后从卸料口2-11排出剩余液体。该液体仍含有一定量的脂肪酶，但与初始脂肪酶溶液相比，其浓度已显著降低。当进行连续操作时，往泡沫塔2-4中连续泵入待富集的脂肪酶溶液，当塔内溶液液面达一定高度时，通入气体，产生稳定的气泡，并调节液体进料速率和气速，使得泡沫塔2-4内液面保持在某一高度。稳定一段时间后打开卸料口2-11，放出底层液体并调节进料液体流量，使得泡沫塔2-4内液面保持在原先高度。优选地，所述液体进料位置可在泡沫层，也可在液体层；泡沫可从顶端出料口2-3排出，也可从泡沫塔出料口2-5排出。为进一步富集脂肪酶，可采用多个泡沫分离装置串联。优选地，泡沫分离装置的串联级数为二至三级。当泡沫分离装置串联时，从前一个装置出来的泡沫破裂得到的液体泵入后一个泡沫分离装置，所述第二个泡沫分离装置的操作条件可与前一个装置的操作条件相同，也可根据需要，如要求的富集比，进行调整。

[0068] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。