バイオ燃料として使用可能な組成物
本発明は、炭素数１〜８のアルキル基と、遊離グリセリンのグリセリン含量が全組成物量に対して最大２重量％までである部分グリセリドが与えるアルキルエステルを含有する組成物に関する。本発明はまた、トリグリセリドを、炭素数１〜８の複数の炭素が与えるアルコールの存在下でエステラーゼと酵素的に反応させ、アルカリ塩を添加することによって該エステラーゼを活性化させる、本発明の組成物の第一の製造方法に関する。追加的な方法では、エステラーゼを固定化及び／又は化学修飾する。本発明はさらに、本発明の組成物を化学的な部分トランスエステル化によって製造する方法に関する。次いで、本発明は、該方法によって得ることのできる組成物、並びに本発明の組成物のバイオディーゼルまたは燃料組成物中の添加剤としての使用に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くグリセリドに、とりわけ、脂肪酸エステルと部分グリセリドを含有する組成物、例えば酵素触媒反応によるその製造、およびそのバイオ燃料としての使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素系燃料、即ち、例えばガス油、暖房油、ガソリン、ディーゼル、灯油等は、多数の添加剤を含有する。従って、腐食抑制剤や潤滑添加剤のほかに、流動性向上剤またはＣＯ、ＣＯ２またはＮＯｘ等のガスの排出値を向上させる化合物もある。
【０００３】
指令２００３／３０／ＥＣ、第３．１条（ｂ）を通じて、欧州議会は、２００５年１２月３１日から全てのディーゼル燃料は２％のバイオ燃料を含有すべきことを命じた。この百分率は、２０１０年１２月３１日までには、５．７５％に上昇することになっている。この指令の第２．２条には、バイオ燃料は以下のように定義される：バイオエタノール、菜種油メチルエステル（ＲＳＭＥ）、バイオガス、バイオメタノール、バイオジメチルエーテル、バイオ水素、合成バイオ燃料および純粋植物油。
【０００４】
一般に、菜種油メチルエステル（ＲＳＭＥ）は、バイオディーゼルとして用いられる。ＥＵ指令下、エンジンを純粋バイオ燃料で作動させることは、既に可能である。しかしながら、ＥＵ指令に従うためには、２％までのＲＳＭＥを通常のディーゼルに添加することとなりそうである。
【０００５】
このＲＳＭＥは、天然トリグリセリドをメチルエステルまたはエチルエステルにさえ変換することによって製造される。このプロセスの副生成物は、粗グリセロールである。ＲＳＭＥとしてのバイオディーゼルを１トン製造する際に、１００ｋｇの遊離グリセロールが形成される。グリセロールの有用性は、バイオディーゼルの増加割合とともに高まっている。グリセロールには限られた市場しかなく、既に既存の製造によって足りているため、処理問題が生じる。もはやグリセロールを余得として織り込むことはできないため、この状況はバイオディーゼルの通常の製造ルートを制限する可能性があり、このルートが経済的に魅力のないものとなる。
【０００６】
グリセロール水準が高いとディーゼルおよびバイオディーゼルの燃焼性能に悪影響を及ぼすため、グリセロールは除去しなくてはならない。この理由の一つは、グリセロールの菜種油メチルエステルへの溶解性が乏しいことである。グリセロールがメチルエステル中で過剰濃度だと、例えば、燃料タンク中で沈み得る重いグリセロール相の形成が引き起こされる。そのようなグリセロール相がエンジンへ注入されると、性能が低下し、個々のエンジン部品の摩耗が増加する可能性がある。
【０００７】
そこで、解決すべき課題の一つは、欧州議会の指針に適合し、グリセロールが誘導体として存在するため、非常に少ない遊離グリセロールしか製造工程における副生成物として形成されない、バイオ燃料を提供することであった。そのような製造工程は、環境フレンドリーであって経済的なものであろう。
【０００８】
化学合成および生化学合成において、ますます酵素が触媒として用いられている。従って、多くの場合には、加水分解酵素、とりわけリパーゼ（ＥＣ３．１．１．３）は、しばしば比較的穏やかな反応条件であるとの理由で、既に、工業的プロセスにおいて脂肪分解またはエステル交換のために使用されている。これらの酵素は、様々な微生物によって製造される。酵素を単離するため、微生物の発酵の後には高価な精製プロセスが続く。これらの触媒の有効性は、高コストの製造と単離によって相殺されることが多いため、研究グループは、酵素の収率または酵素の生産性を高めようと常に努力している。モノグリセリドを製造するための標準的な化学的方法には、トリグリセリドの塩基触媒グリセロール分解が含まれ、通常、全グリセリドに基づき４０〜６０％モノグリセリドの収率が得られる。９０％より高いモノグリセリド含量への更なる富化は、分子蒸留または結晶化等の物理的な分離法によって達成される。
【０００９】
モノグリセリドの製造にとって適当な様々な酵素的な手段は、文献：１）脂肪酸とグリセロールから開始する酵素合成；２）化学的プロセスに相当する、トリグリセリドとグリセロールから開始する酵素グリセロール分解；３）トリグリセリドの１，３−部位選択的な加水分解またはアルコール分解、に記載されてきた。これらの方法の概要は、例えば、（ａ） Ｒｅｃｅｎｔ Ｒｅｓ． Ｄｅｖｅｌ． Ｏｉｌ Ｃｈｅｍ．， ３ （１９９９）， ９３−１０６； （ｂ） Ｈｙｄｒｏｌａｓｅｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ （１９９９）， ｅｄｓ． Ｂｏｒｎｓｃｈｅｕｅｒ ＆ Ｋａｚｌａｕｋａｓに見出すことができる。
【００１０】
ＷＯ ９０１３６５６およびＷＯ ９００４０３３（Ｅｎｚｙｔｅｃｈ． Ｉｎｃ．）およびＵＳ ５，９３９，８２８およびＵＳ ５，３１６，９２７（Ｏｐｔａ Ｆｏｏｄ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ Ｉｎｃ．）には、混合物中、様々なアルコールと少量の水での酵素アルコール分解によるモノグリセリドの製造が記載されている。リパーゼは、粉末形態で使用され、または固定化される。実施例では、リパーゼはトリグリセリドに基づき約２０重量％の量で、アルコール成分は２０倍過剰で、用いられる。
【００１１】
ＷＯ ９１１６４４１、ＷＯ ９１１６４４２およびＵＳ ５，１１６，７４５には、リパーゼを用いた１，２−ジグリセリドと２−モノグリセリドへの、混合された部位選択的アルコール分解および加水分解を、溶媒、アルコールおよび水性緩衝液の存在下で行う方法が記載されている。
【００１２】
ＥＰ ４０７ ９５９には、可溶化剤としての第２級または第３級アルコールの存在下、熱安定性固定化リパーゼを用いてモノエステルを製造する方法が記載されている。
【００１３】
ＷＯ ０２０６５０５（日本水産株式会社）には、固定化リパーゼ、大過剰のアルコールおよび高濃度の酵素を用いた部位選択的アルコール分解、その後のモノグリセリドの再エステル化が記載されている。
【００１４】
ＪＰ ０３１０８４８９およびＪＰ０３１８７３８５（名糖産業株式会社）には、アルカリ塩の存在下での、アルカリリパーゼによるトリグリセリドの部位選択的加水分解が記載されている。用いられるリパーゼは、アルカリ条件下でのみ活性である。
【００１５】
ＪＰ ０３１０３４９９（名糖産業株式会社）には、アルカリリパーゼの存在下での、イソブタノールによるＰＵＦＡトリグリセリドの部位選択的アルコール分解が記載されている。
【００１６】
部分グリセリドの酵素的製造については既に広く記載されているものの、上記文献の全てにおいても溶媒を必要とし、高額をかけて反応水を除去しなければならず、もしくは、リパーゼは非常に特別であって、工業規模では商業的に入手できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明が取り組むべき第一の課題は、欧州議会の指針に適合し、かつ、グリセロールが誘導体として存在し、そのため、製造プロセスにおいて極めて少量の遊離グリセロールしか副生成物として形成されない、バイオ燃料を提供することであった。そのようなプロセスであれば、環境フレンドリーであって、経済的なものである。これによって生じる第二の課題は、ポリオールエステル、例えばトリグリセリドなどからのモノグリセリドとジグリセリドの収率を増加させる、安価な酵素的または化学的な変異体を見出すことであった。さらに、酵素アルコール分解における酵素含量を、最小量に維持するものであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の記述
本発明は、組成物の総量に基づき最大２重量％の遊離グリセロール含量を有する、Ｃ１−８アルキル基と部分グリセリドによるアルキルエステルを含有する組成物に関する。
【００１９】
驚くべきことに、混合物の上記成分と、最大２重量％の遊離グリセロールを含有する組成物によって、本発明が取り組むべき課題を顕著に解決することが見出された。グリセロール含量の最大量は１．３重量％が好適であり、グリセロール含量の最大量は１．０重量％であることが特に好適であって、その評価はＧＣ分析での％面積を基準とし、グリセロールの値は強吸収に照らして較正されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ある特定の実施形態では、組成物は、メチルおよび／またはエチルエステルをアルキルエステルとして含有する。
【００２１】
別の特定の実施形態では、組成物は、組成物の総量に基づき、少なくとも１０重量％の部分グリセリド含量および／または最大５重量％のトリグリセリド含量および／または最大５の酸価を有する。少なくとも２５重量％のモノグリセリド含量が好ましい。
【００２２】
別の特定の実施形態では、組成物は、メチルおよび／またはエチルエステル、モノグリセリドおよびジグリセリドを以下の量で含有する：
メチルおよび／またはエチルエステル：３０〜７０重量％、好ましくは５５〜６０重量％
モノグリセリド：１０〜３５重量％、好ましくは２５〜３３重量％
ジグリセリド：１〜３０重量％、好ましくは１〜２０重量％。
重量パーセントは、ＧＣ分析における％面積によって評価する。
【００２３】
別の特定の実施形態は、アルキルエステルおよび部分グリセリドが、飽和または不飽和で直鎖状または分枝状の脂肪酸の、Ｃ８−２２アルキル基との脂肪酸エステルを表す組成物である。例えばリノレート、オレエート、パルミテート、ステアレートおよび／またはペラルゴナート等の植物油から得られる脂肪酸エステルは、本発明の目的にとって特に好適である。不飽和の典型は、例えば、ラウロレイン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセライジン（ｐｅｔｒｏｓｅｌａｉｄｉｃ）酸、オレイン酸、エライジン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレイジン（ｌｉｎｏｌａｉｄｉｃ）酸、リノレン酸、ガドレイン酸、アラキドン酸およびエルカ酸のエステルである。これらの酸のメチルおよび／またはエチルエステルの混合物も、適当である。
【００２４】
脂肪酸エステルを得るための好適な油は、ひまわり油、菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油、獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、パーム油画分、例えばパームオレインおよびパームステアリン、ヤトロファ油、ヤシ油およびパーム核油である。
【００２５】
ピーナッツ油は、平均して、（脂肪酸に基づき）５４重量％のオレイン酸、２４重量％のリノール酸、１重量％のリノレン酸、１重量％のアラキン酸、１０重量％のパルミチン酸および４重量％のステアリン酸を含有する。その融点は、２〜３℃である。
【００２６】
アマニ油は、通常、５重量％のパルミチン酸、４重量％のステアリン酸、２２重量％のオレイン酸、１７重量％のリノール酸および５２重量％のリノレン酸を含有する。それは、ヨウ素価１５５〜２０５、鹸化価１８８〜１９６および融点約−２０℃を有する。
【００２７】
オリーブ油は、主にオレイン酸を含有する。パーム油は、約２重量％のミリスチン酸、４２重量％のパルミチン酸、５重量％のステアリン酸、４１重量％のオレイン酸、１０重量％のリノール酸を、脂肪酸成分として含有する。
【００２８】
菜種油は、通常、約４８重量％のエルカ酸、１５重量％のオレイン酸、１４重量％のリノール酸、８重量％のリノレン酸、５重量％のエイコセン酸、３重量％のパルミチン酸、２重量％のヘキサデセン酸および１重量％のドコサジエン酸を、脂肪酸成分として含有する。新しい植物からの菜種は、より高水準の不飽和酸を有する。ここで、通常の脂肪酸水準は、エルカ酸０．５重量％、オレイン酸６３重量％、リノール酸２０重量％、リノレン酸９重量％、エイコセン酸１重量％、パルミチン酸４重量％、ヘキサデセン酸２重量％およびドコサジエン酸１重量％である。
【００２９】
８０〜８５重量％のヒマシ油は、リシノール酸のグリセリドからなる。ヒマシ油もまた、約７重量％のオレイン酸グリセリド、３重量％のリノール酸グリセリドおよび約２重量％のパルミチン酸とステアリン酸のグリセリドを含有する。
【００３０】
大豆油は、全脂肪酸に基づき５５〜６５重量％のポリ不飽和酸、とりわけリノール酸およびリノレン酸を含有する。状況はひまわり油と同様であって、その通常の脂肪酸スペクトルは、全脂肪酸に基づき、以下の通りである：約１重量％のミリスチン酸、３〜１０重量％のパルミチン酸、１４〜６５重量％のオレイン酸および２０〜７５重量％のリノール酸。
【００３１】
トリグリセリド中のパーセンテージ脂肪酸含量に関する上記数量は全て、原料の量に依存することが知られており、それに応じて変化し得る。
【００３２】
混合物中の脂肪酸組成物は、使用する植物油の特定の生来の脂肪酸組成と、メチルおよび／またはエチルエステル並びにモノグリセリドを生成させる原料の特定量から構成される。
【００３３】
本発明はまた、トリグリセリドと、アルカリ塩の添加によって活性化されたエステラーゼを酵素的に反応させ、反応は炭素数１〜８のアルコールの存在下で行う、バイオ燃料の製造方法にも関する。
【００３４】
驚くべきことに、アルカリ塩の添加によってエステラーゼを活性化させることができ、その結果、トリグリセリドのアルコール分解において、既知の方法と比較してさらに高いモノグリセリド収率が達成されることが判明した。
【００３５】
本発明による方法では、アルコールの存在下で、トリグリセリドは２−モノグリセリドと２つの脂肪酸エステルに分かれる。この方法では、９０％より多くのグリセロールが生成物中で化学結合したままであり、低濃度の遊離グリセロールが生成物中で単一相に溶解したままである。よって、従来のバイオディーゼル製造とは対照的に、本発明による方法ではグリセロールが副生成物として形成されることがないので、原料（油）の必要量を結果的に減少させることができる。この方法によって、優れた手法で本発明による組成物を製造することができる。
【００３６】
少量のエステラーゼ、好ましくはリパーゼの使用を通じて、非常に経済的に反応を行うことができる。反応は、酵素を協力に活性化させる添加アルカリ無機塩の存在下、酵素濃縮物によって直接行う。このような方法で、少量の酵素によって、固定化による酵素の安定化なしでさえ、高転化率が達成される。溶媒の添加は必要がない。
【００３７】
アルコール分解は、１０℃〜４０℃、好ましくは１０℃〜３０℃の温度で、とりわけ最適な部位選択性と活性を維持するためには、１５℃〜２５℃の温度で行われる。反応は、トリグリセリド量に基づき０．１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％、とりわけ０．１〜２重量％の含水量で行われ、ここで液体酵素調製物の含水量が含まれる。より高い含水量で反応を行うこともできるが、その場合には形成される遊離脂肪酸の含量が増加する。高水準の遊離脂肪酸は望ましくないが、それは、バイオディーゼル中で使用する場合、高温でエンジン部品に腐食作用を有し得るからである。
【００３８】
反応時間は好ましくは１２〜４８時間であって、使用する酵素濃度に依存する。好適な実施形態では、全ての反応物質を混合し、酵素調製物の添加によって反応を開始する。
【００３９】
炭素数１〜８のアルコール成分、好ましくはメタノールおよび／またはエタノール、好ましくはエタノールを、反応の当初に完全に、もしくは、反応の期間中にわたって添加する。アルコールの使用量は、混合物中、最小、油１モルに対してアルコール２モルと、最大、アルコール５０重量％および油５０重量％、の間で変化し得る。
【００４０】
本発明による方法の別の工程で、エステラーゼを熱によって失活させることができ、次いで沈降したエステラーゼを必要に応じて濾別してよく、その場合には、沈降したエステラーゼのみならず、添加剤や使用する酵素調製物の処方成分も除去することができる。
【００４１】
本発明による方法に、以下の任意の工程を付加することができる。
・遊離酸の形成を抑えるための、酵素反応中の吸水剤の添加
・添加剤または酵素調製物の成分を除去するための、濾過助剤による反応混合物の濾過
・副生成物として少量形成される遊離グリセロールを除去するための、水による生成混合物の精製
【００４２】
形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。
【００４３】
本発明の特定の実施形態において、アルコールおよび／または水は、好ましくは蒸留によって、完全または部分的に除去される。まだ存在している任意の遊離グリセロール（副生成物として少量形成されたもの）も、蒸留工程で除去してよい。バイオディーゼルとディーゼルをブレンドした後でさえ、モノグリセリドの乳化作用のおかげで、これらの成分はディーゼル中で溶解したままであることは、試験により示されている。
【００４４】
少量のアルカリ無機塩を添加することによってエステラーゼの酵素活性が大きく増加することが、実験データにより示されている。特に、非固定化リパーゼは、アルカリ塩によって活性化される。
【００４５】
市販の液体調製物は、好ましくは、使用するトリグリセリド量に基づき０．０５〜２％の濃度で用いられる。これらの市販の液体酵素調製物は、平均して１００，０００Ｕ／ｍｌの酵素活性を有する。１酵素単位Ｕは、１マイクロモルの基材と１分間あたりに反応する酵素量と定義される。本発明による方法では、水中に予め溶解したナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよびアンモニウムの水酸化物、炭酸塩およびリン酸塩からなる群から選択されるアルカリ無機塩は、好ましくは、エステラーゼを活性化するために用いられる。本発明によれば、エステラーゼを活性化するためのアルカリ無機塩の量は、トリグリセリド量に基づき、０．００００１〜１重量％の間、好ましくは０．０００１〜０．２重量％の間である。使用する塩基性添加剤の量は、使用する緩衝化した液体酵素調製物の量と塩基強度に依存する。ＮａＯＨと０．５％未満の液体酵素調製物を用いる場合には、濃度はより低い範囲であり；Ｎａ２ＣＯ３と２％の液体酵素調製物を用いる場合には、塩基性添加剤の量はより高い濃度範囲である。
【００４６】
驚くべきことに、例えば、リン酸三ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化アンモニウムなどの塩を、市販の液体酵素調製物へ（トリグリセリド含量に基づき）０．０００１〜０．２重量％の量で添加した際に、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼの最も強い活性化が達成された。驚くべきことに、ポリプロピレン上に吸収されたＴｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓリパーゼによる場合より速いモノグリセリド合成速度が達成された。リパーゼの活性化は強いため、これを反応媒体だけのｐＨ変化によって説明することはできない。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼを同一条件下、固定化形態で使用するなら、塩の添加による同様に強力な活性化の形跡はない。高い活性化水準は、担体に固定されたリパーゼによって低水媒体中でしか達成できないことが一般に認められているため、この強力な活性化は極めて驚くべきことである。強力な活性化によって、固定化プロセスを念入りに行う必要がなくなり、単純な工場概念がもたらされる。さらに、反応した生成混合物のｐＨ値を測定すると、ｐＨは中性から弱酸性の範囲にあり、ｐＨ変化だけによっては起こりそうにない酵素活性化が生じることが示される。
【００４７】
本発明はまた、トリグリセリドと固定化および／または化学修飾されたエステラーゼを、炭素数１〜８のアルコールの存在下、酵素的に反応させる、モノグリセリドの製造方法にも関する。
【００４８】
驚くべきことに、この酵素プロセスによって、卓越した方法で、本発明による組成物を製造することもできることが判明した。また、この方法でも、９０％より多くのグリセロールが生成物中で化学結合したままであって、低濃度の遊離グリセロールが生成物中で単一相に溶解したままである。よって、従来のバイオディーゼルの製造とは対照的に、本発明による方法では副生成物としてグリセロールが形成されることがないため、その結果、原料（油）の必要量を際立って減少させることができる。固定化および／または化学修飾されたエステラーゼ、好ましくはリパーゼを繰り返し使用することによって、非常に経済的に反応を行うことができる。溶媒の添加は必要がない。
【００４９】
アルコール分解は、１０℃〜６０℃、好ましくは１０℃〜４０℃の温度で、とりわけ、最適な部位選択性と活性を維持するためには、１５℃〜３０℃の温度で行われる。トリグリセリド量に基づき、０．１〜１０重量％の含水量、好ましくは０〜５重量％、とりわけ０〜２重量％で、反応を行う。より高い含水量で反応を行うこともできるが、その場合には形成される遊離脂肪酸の含量が増加する。高水準の遊離脂肪酸は望ましくないが、これは、バイオディーゼル中で用いた場合に、それらが高温でエンジン部品に腐食作用を有し得るからである。
【００５０】
反応時間は好ましくは１〜４８時間であって、使用する酵素濃度に依存する。好適な実施形態では、全ての反応物質を混合し、酵素調製物の添加によって反応を開始する。
【００５１】
アルコール成分、好ましくはメタノールおよび／またはエタノール、好ましくはエタノールを、反応の当初に完全に添加するか、反応の期間にわたって添加するかのいずれかである。アルコールの使用量は、混合物中で、最小、油１モルに対してアルコール２モルと、最大、アルコール５０重量％と油５０重量％の間で変化し得る。
【００５２】
本発明による方法の別の工程で、エステラーゼを濾別することができる。以下の任意的な工程を、本発明による方法へ付加することができる。
・遊離酸の形成を抑えるための、酵素反応中の吸水剤の添加
・酵素調製物の成分または使用した油の不溶成分を除去するための、濾過助剤による反応混合物の濾過
・副生成物として少量形成される遊離グリセロールを除去するための、水による生成混合物の精製
【００５３】
形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。
【００５４】
本発明の特定の実施形態において、アルコールおよび／または水は、好ましくは蒸留によって、完全または部分的に除去される。まだ存在している任意の遊離グリセロール（副生成物として少量形成されたもの）も、蒸留工程で除去してよい。バイオディーゼルとディーゼルをブレンドした後でさえ、モノグリセリドの乳化作用のおかげで、これらの成分はディーゼル中で溶解したままであることは、試験により示されている。
【００５５】
酵素の形成に適する様々なキャリア材料を、本発明による方法のために使用してよい。例えば、Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ １６（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）、ＣｅｌｉｔｅまたはＡｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００ （Ｍｅｍｂｒａｎａ）のような、疎水性相互作用によってエステラーゼを結合する、プラスチック、鉱物担体、または樹脂を、担体として使用してよい。他の適当な担体は、イオン性および部分的に疎水性相互作用によってエステラーゼを結合するイオン交換体であって、例えばＤｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）またはＤｕｏｌｉｔｅ Ａ ５６８（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）などが挙げられる。他の適当な担体は、化学的反応性基によってエステラーゼを結合させ得るものであって、例えばＥｕｐｅｒｇｉｔ（Ｄｅｇｕｓｓａ）が挙げられる。
【００５６】
化学修飾もまた、エステラーゼを反応系に適合させるのに適している。例えば界面活性剤による被覆などの疎水性修飾、もしくは、脂肪アルデヒドによる化学修飾を用いてよい。例えばグルタルアルデヒド、ＤＭＡまたはＥＤＣによる、架橋を通じたエステラーゼの安定化も、適当である。
【００５７】
化学修飾と固定化を組み合わせることも、エステラーゼを反応系に適合させるのに適している。この場合、エステラーゼをまず固定化し、次いで担体上で修飾してもよいし、もしくは、既に化学修飾されたエステラーゼを固定化してもよい。
【００５８】
本発明による酵素プロセスにおいて使用するエステラーゼは、好ましくは、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ａ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ、Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ、Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｏｒｃｉｎｅ ｐａｎｃｒｅａｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ、Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ、Ｐｓｅｕｄｏｍｐｎａｓ ｓｐ．、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｖｉｓｃｏｓｕｍ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍおよびＰｅｎｉｃｉｌｉｕｍ ｃａｍｅｍｂｅｒｔｉからなる群から選択される生物に由来するものである。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｌａｎｕｇｉｎｏｓａと同義）に由来するエステラーゼは特に好適である。
【００５９】
エステラーゼは、エステルの形成と加水分解を触媒する酵素であり、加水分解酵素としては、エステラーゼは、水の元素を取り込んでその個々の基質を分割する。エステラーゼには、例えば、本発明による方法に好適なエステラーゼを代表する脂肪分解リパーゼが含まれる。１，３−部位特異的リパーゼを用いることは本発明による方法にとって特に好適であり、これらのリパーゼは、それが脂肪酸を１位および３位のトリグリセリドで選択的に分裂させる事実によって区別される。原則として、遊離または固定化形態の任意の１，３−部位選択的リパーゼまたはエステラーゼを、本発明による方法のために用いてよい。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ（製造業者：Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ、名称：Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＴＬ １００ ｌまたはＬｉｐｏｐｌａｓｅ １００ ＥＸ）のリパーゼは、本発明による方法によって特に好適であることが分かった。
【００６０】
本発明はまた、トリグリセリドを炭素数1〜8のアルコールの存在下で化学反応させる、モノグリセリドの製造方法にも関する。この方法では、グリセリド結合脂肪酸のモル濃度より低いモル濃度でアルコールを使用する。驚くべきことに、本発明による組成物はこの方法によって製造できることが判明した。この本発明による方法では、トリグリセリド中に存在する少なくとも大部分のグリセロールが、生成物中で結合したままであるため、従来のバイオディーゼルの製造におけるよりも少ないグリセロールしか形成されない。
【００６１】
本発明による方法では、アルカリ触媒を低圧エステル交換において使用してよいし、もしくは、強酸性触媒を低圧エステル交換において使用してよい。化学触媒の存在下での高圧エステル交換も、その方法の一部であってよい。
【００６２】
均一系触媒作用におけるアルカリ低圧エステル交換用の好適な触媒は、１〜８個の炭素原子を含有するアルコールの一価カチオンによる塩であり、メタノールおよびエタノールのナトリウムおよびカリウムの塩は特に好適である。不均一系触媒作用におけるアルカリ低圧エステル交換用の好適な触媒は、例えば、炭酸ナトリウムまたは酸化カルシウムなどのような、炭酸塩および酸化物である。触媒は、０．０１重量％〜５重量％の濃度で、好ましくは０．１重量％〜１重量％の濃度で用いられる。アルカリ触媒は、水不含有のＮａＯＨまたはＫＯＨと相当するアルコールから、インサイチュで調製してよい。エステル交換は、４０〜１２０℃の温度で最大２ｂａｒの圧力下に行われる。反応は、好ましくは、最大１．２ｂａｒの圧力下に行われる。反応終了時に、触媒を、例えば、クエン酸、リン酸、塩酸または硫酸などの酸を添加することによって中和し、分離によって除去する。反応時間は、好ましくは０．１〜１０時間であって、用いる触媒濃度と反応温度に依存する。
【００６３】
均一系触媒作用における酸性低圧エステル交換用の好適な触媒は、鉱酸、とりわけ硫酸、または脂肪族および芳香族スルホン酸である。触媒は、０．０１重量％〜５重量％の濃度で用いられる。エステル交換は、４０〜１６０℃の温度で、最大５ｂａｒの圧力下に行われる。反応終了時に、触媒を、例えば、水性ＮａＯＨまたはＫＯＨなどのアルカリを添加することによって中和し、分離によって除去する。反応時間は、好ましくは、０．５〜２５時間であって、用いる触媒濃度と反応温度に依存する。
【００６４】
高圧エステル交換用の好適な触媒は、金属塩または金属石鹸、好ましくは、例えば、酢酸亜鉛またはステアリン酸亜鉛などの亜鉛の塩または石鹸であって、０．０１重量％〜１重量％の濃度である。エステル交換は、１２０〜２５０℃の温度で、最大２０〜２００ｂａｒの圧力下に行われる。反応終了時に、触媒を濾過によって除去する。反応時間は、好ましくは０．１〜５時間であって、用いる触媒濃度と反応温度に依存する。
【００６５】
本発明による方法では、部分的な化学的エステル交換を、回分反応として、または連続反応として、行ってよい。連続の異形においては、アルコール成分は、油に対して向流にガスとして輸送してよく、あるいは、高圧条件または低圧条件下で、単一相として油と並流に輸送してもよい。好適な実施形態では、全ての反応物質を混合し、触媒の添加によって反応を開始する。アルコール成分、好ましくはメタノールおよび／またはエタノール、好ましくはエタノールを、反応の当初に完全に、もしくは、反応の期間中にわたって添加する。アルコールの使用量は、混合物中に使用される油の量に基づき、最小、アルコール１０モル％、最大、アルコール３０モル％の間で変化し得る。
【００６６】
本発明による方法の別の工程で、反応後に触媒を濾別または中和し、および洗い流すことができる。以下の任意的な工程を、本発明による方法へ付加することができる。
・遊離酸の形成を抑えるための、反応中の吸水剤の添加
・触媒または使用した油の不溶成分を除去するための、濾過助剤による反応混合物の濾過
・副生成物として形成される遊離グリセロールを除去するための、水による生成混合物の精製
【００６７】
形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。
【００６８】
本発明の特定の実施形態において、アルコールおよび／または水は、好ましくは蒸留によって、完全または部分的に除去される。まだ存在している任意の遊離グリセロール（副生成物として少量形成されたもの）も、蒸留工程で除去してよい。
【００６９】
上記の酸触媒低圧プロセスにおいて、および化学触媒高圧プロセスにおいて、酸含有油脂を容易に使用することができる。
【００７０】
高含有量百分率の一価および／または多価不飽和脂肪酸を有し、ひまわり油、菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油、獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヤトロファ油、ヤシ油、パーム核油およびオールドオイル、例えば使用済みフライ脂からなる群から選択される、油脂に由来するトリグリセリドは、本発明による方法において好適に用いられる。本発明による方法では、精製形態または未精製形態で油脂を用いてよい。本発明による方法では、酸含有油脂を容易に使用し得る。
【００７１】
炭素数１〜８のアルコールは、本発明による方法のために、アルコール成分として好適に用いられる。これらのアルコールは、直鎖状または分枝状炭素鎖を有してよく、好ましくは第１級または第２級アルコールであって、好ましくはメタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール；１−ブタノール、ｓｅｃ．ブタノール、ｔｅｒｔ．ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、２−エチルヘキサノールからなる群から選択される。特に好適なアルコール成分は、メタノール、エタノールまたは１−プロパノールである。メタノールおよびエタノールまたはそれらの混合物は特に好適であり、エタノールは最も好適である。使用するエタノールは、好適には、生物源から、例えば炭水化物の発酵から得ることができる。
【００７２】
アルコール含量は、使用するトリグリセリドに基づき、好ましくは化学プロセスにおいて１０〜５０重量％または１０〜３０モル％であり、好適には、１５〜４０重量％または１５〜２５モル％が化学プロセスにおいて用いられる。モノグリセリド含量は、アルコールの使用量に依存する。
【００７３】
本発明はまた、本発明による方法によって得ることのできる組成物にも関する。こうして得られる、アルコール、アルキルエステル、モノグリセリドおよびジグリセリドから主に構成される組成物は、ディーゼル燃料へ直接添加してよい。形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。微量の水は、より効果的に結合され、もはや燃焼工程に悪影響を及ぼさない。形成されるモノグリセリドは、潤滑特性を高める。本発明による組成物におけるその混合形態での成分の作用は、なお存在するグリセロールが燃焼工程でより効果的に燃焼されることであり得る。引火点を下げるために、本発明によって製造された組成物から、これをディーゼルに添加する前に、例えば蒸留によって、アルコールを完全または部分的に除去することができる。
【００７４】
よって、本発明はまた、９０〜９９．５重量％のガス油と、０．５〜１０重量％、好ましくは２〜６重量％の本発明による組成物または本発明による方法によって得ることのできる組成物を含有する燃料組成物にも関する。
【００７５】
本発明において、ガス油は、添加剤含有状態と添加剤不含有状態の両方における、あらゆる可能な石油留分を包含するものと理解される。本発明におけるガス油は、好ましくは、ディーゼルであるものと理解される。その添加剤含有状態における上記ガス油中に存在し、本発明による組成物に加えて存在し得る添加剤は、伝導性向上剤、セタン価向上剤、ＣＦＰＰ／ＣＰ向上剤、消泡剤、潤滑向上剤、腐食抑制剤およびヘイズ防止剤（Ｄｅｈａｚｅｒ）からなる群から選択される添加剤である。これらの添加剤は、通常の濃度で用いられ、石油産業で広く知られている。
【００７６】
このガス油の潜在用途は、その定義に含まれる。これには、交通部門、例えばエンジン用のディーゼルとしての使用、および、交通部門外の使用、例えば暖房油、トラクター油、移動式ディーゼルエンジン用のディーゼル、マリンバンカー油などとしての使用の両方が含まれる。ガス油留分の蒸留範囲は、１４０〜４００℃に広がる。
【００７７】
該使用は、添加剤含有状態および添加剤不含有状態の両者についての上記したガス油留分の全てに当てはまる。
【００７８】
ディーゼル燃料は、ガス油からクラッキングによって、または、褐炭または石炭の低温炭化において得られたタールから得られる。ディーゼル燃料は、定圧または圧縮点火エンジン（ディーゼルエンジン）用の燃料として用いられ、主にオレフィン、ナフテンおよび芳香族炭化水素が混合したパラフィンから構成される、液体炭化水素の低可燃性混合物である。それらの組成は、変わることがあり、特に製造方法に依存する。典型的な生成物は、密度０．８３〜０．８８ｇ／ｃｍ３、沸点１７０〜３６０℃および引火点７０〜１００℃を有する。
【００７９】
本発明はまた、Ｃ１−８アルキル基によるアルキルエステルと、組成物の総量に基づき最大２重量％の遊離グリセロール含量を有する部分グリセリドを含有する本発明による組成物、または、本発明による方法によって得ることのできるこのような組成物の好適態様の、バイオ燃料としての使用にも関する。
【００８０】
本発明は、わずか少量の遊離グリセロールしか副生成物として存在しないバイオ燃料を提供する。とりわけ、純粋植物油とバイオアルコールの酵素反応はアルキルエステルと部分グリセリドの混合物を与え、これをバイオ燃料として、または欧州指令２００３／３０／ＥＣに従う添加剤として使用してよい。植物油に加えて、エタノールも再生可能原料から好適に製造され、再生可能源由来の原料の利点を保持するバイオ燃料が製造され、また利用されることを、ここに強調する。
【００８１】
副生成物の少ないその製造に加え、本発明によるバイオ燃料の利点は、排出を減らす燃焼路に更なる酸素を導入することにある。さらに、部分グリセリドの追加的な潤滑作用によって、潤滑性向上剤を使用する必要がなくなる。菜種油メチルエステルの既知の製造とは対照的に、最初の製造プロセスは省エネルギーであるが、それは、純粋に酵素的であって、最終生成物の大がかりな精製を含まないからである。本発明による組成物とのブレンドすることによって、市販ディーゼルの低温挙動が悪影響を受けないことは、試験によって示されている。重要特性である低温フィルター目詰まり点（ＣＦＰＰ）は、悪影響を受けない。混合物の僅かな曇りであって、沈殿や相分離ではないものが、−２０℃周辺の温度で観測された。混合物は希薄液状でポンプ送り可能なままである。４℃での貯蔵中には変化を生じない。
【００８２】
本発明はまた、Ｃ１−８アルキル基によるアルキルエステルと部分グリセリド含有する、とりわけ、メチルおよび／またはエチルエステル、モノグリセリドおよびメタノールおよび／またはエタノールを含有し、組成物の総量に基づき最大２重量％のグリセロール含量を有する、本発明による組成物、または、本発明による方法によって得ることのできるこのような組成物の好適態様の、好ましくは０．５〜１０重量％の量で、とりわけ１〜５重量％の量での、燃料組成物中の添加剤としての使用にも関する。特に好適な実施形態では、本発明による組成物は、燃料組成物の潤滑性能を向上させるための添加剤として用いられる。
【００８３】
燃料用の様々な添加剤の使用は、文献から知られている。モノグリセリドおよび他の部分エステル化またはエーテル化ポリオール（例えばグリコールモノエステルでさえ）は、それらが良好な潤滑作用を有するがゆえに、ディーゼル添加剤として添加される。そのような添加剤を記述する特許出願としては、例えばＥＰ ０ ７２１ ４９２（Ｉｎｆｉｎｅｕｍ ＵＳＡ Ｌ．Ｐ．）、ＷＯ ０１１９９４１（Ｆｉｎａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓ．Ａ．）およびＷＯ ００６３３２２（Ｐｕｒｅ Ｆｕｅｌｓ ＵＳＡ Ｉｎｃ．）が挙げられる。
【００８４】
とりわけ、高率のモノグリセリドを有するグリセリド混合物は、良好な潤滑特性を有する。従って、本発明による方法によって製造されたモノグリセリドも、ディーゼル燃料における燃料添加剤として使用することができ、良好な潤滑特性を示すことが判明した。
【００８５】
天然油の部位特異的な脂肪酸組成物は、本発明による酵素プロセスにおいて利用し得る。モノグリセリド画分は、油の２位に見出されるべき脂肪酸組成物を主に含有する。大部分の天然油では、より高不飽和の脂肪酸は、好ましくは、２位で結合している。このような方法で、高リノール酸含量のモノグリセリドを、例えばひまわり油またはアザミ油から製造することができる。これらのモノグリセリドは、ディーゼル添加剤としてのモノグリセリドの使用にとって特に重要な、低下した凝固点を有する。高オレイン酸含量のモノグリセリドは、例えば、パーム油から得ることができる。
【００８６】
本発明においては、燃料組成物は、自由燃焼エネルギーを機械仕事に変換する任意のエネルギー供給燃料であると理解される。これには、室温および標準圧で液体である、あらゆるタイプのモーター燃料および航空機燃料が含まれる。モーター燃料、例えば自動車およびトラックのエンジン用のものは、一般的には炭化水素、例えばガソリンまたは高沸石油留分を含有する。本発明による燃料組成物は、好ましくはディーゼル油である。
【実施例】
【００８７】
実施例１：遊離および固定化形態での様々な酵素による部位選択的アルコール分解
菜種油２０ｇとエタノール２．５ｇからなる１６個の混合物を、電磁撹拌機が装備されたガラスビーカーに入れた。水０．２５ｇを撹拌しながら混合物１〜９、１５および１６に添加し、水０．５ｇを混合物１０〜１４に添加した。その後、下記表に列挙した遊離および固定化形態のリパーゼを添加した。混合物を撹拌しながら２４時間インキュベートし、別のエタノール２．５ｇを５時間後に添加した。混合物１〜１４のアルコール分解を、室温にて多撹拌機板上で行った。混合物１５および１６を、４５℃にて振盪機上でインキュベートした。２４時間後、試料を取り出し、グリセリドとエチルエステルの含量をガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は、％面積として評価した。形成された少量の脂肪酸が、エチルエステル面積中に含まれている。
【００８８】
混合物１〜３、１５および１６の固定化物を、固定化形態で製造業者から直接得た。混合物４〜８の固定化物を、Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００（Ｍｅｍｂｒａｎａ）上への吸着によって調製した。このために、Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００を１時間、エタノール１０ｍｌ中でインキュベートした。エタノールをデカント除去後、水１０ｇと各リパーゼ調製物０．５ｇを添加した。混合物を室温で一晩インキュベートした。その後、固定化物を濾過によって分離し、室温で２４時間、紙シート上で乾燥した。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
結果：
試験した全ての固定化リパーゼは、アルコール分解活性を示し、従って、原則として、本発明による組成物の製造に適していることが分かった。特に良好な反応は、固定化されたＴｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ、ＲｈｉｚｏｐｕｓおよびＰｏｒｃｉｎｅ Ｐａｎｃｒｅａｓによって達成され、中程度の転化率がＲｈｉｚｏｍｕｃｏｒおよびＭｕｃｏｒリパーゼで観察された。試験条件下で、遊離リパーゼは、明らかに低い転化率を示した。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ由来の遊離リパーゼだけが、顕著な生成物形成を示した。
【００９２】
実施例２：非固定化リパーゼによるひまわり油の部位選択的アルコール分解
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇからなる６個の混合物を、電磁撹拌機が装備されたガラスビーカーに入れた。水０．４ｇを撹拌しながら添加した。４０ｍｇの固体Ｎａ３ＰＯ４×１２Ｈ２Ｏを、混合物２、４および６に添加した。０．４ｇのｌｉｐｏｌａｓｅ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼ、液体調製物）を混合物１および２に添加し、０．４ｇのＮｏｖｏｚｙｍ ５２５（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂリパーゼ、液体調製物）を混合物３および４に添加し、０．４ｇのＮｏｖｏｚｙｍ ３８８（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉリパーゼ、液体調製物）を混合物５および６に添加した。アルコール分解を、室温にて多撹拌機板上で行った。試料を１６時間後と４４時間後に取り出し、グリセリド含量をガスクロマトグラフィーにより分析した。結果は、％面積として評価した。
【００９３】
【表３】
【００９４】
結果：
Ｌｉｐｏｌａｓｅは塩基性塩の存在下で、顕著な活性を示した（混合物２）。対照的に、塩を添加しないと、非常に弱いアルコール分解反応しか検出できなかった。Ｎｏｖｏｚｙｍ ３８８では弱い活性が検出されたが、塩の添加には依存しなかった。
【００９５】
実施例３：固定化ｌｉｐｏｌａｓｅとｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物の活性の比較
０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物または担体に固定された相当量のｌｉｐｏｌａｓｅを含有する混合物を比較した。
【００９６】
Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００（Ｍｅｍｂｒａｎａ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化：
５ｇのＭＰ１０００を２５０ｍｌの三角フラスコに入れ、エタノール１５ｍｌを添加した。混合物を１時間振盪し、その後にエタノールをデカント除去した。水５０ｇをＭＰ１０００に添加した。１時間撹拌した後、水をデカント除去した。リン酸緩衝液１００ｍｌ（２０ｍＭ、ｐＨ６．０）を添加し、ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物５ｇを添加することによって固定化を開始した。混合物を８℃で夜通し撹拌し、その後に酵素固定化物を濾別した。固定化物を紙タオルの間で、室温にて夜通し乾燥した。固定化物を検量し、ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇに相当する量の固定化物を、アルコール分解のために使用した。
【００９７】
Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００（Ｍｅｍｂｒａｎａ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化、別法：
上述のようにして固定化を行った。固定化物を濾別した後、２００ｍＭのＮａ３ＰＯ４溶液５ｍｌを添加した。全混合物を、室温にて真空で乾燥した。この追加工程の目的は、既にアルカリの固定化物を調製することであった。固定化物を検量し、ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇに相当する量の固定化物を、アルコール分解のために使用した。
【００９８】
Ｄｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化：
２００ｍｇのＤｏｗｅｘ ＷＢＡを、小さなガラスビーカーに入れた。ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇをピペットにより添加し、ピペットの先端で完全に混合した。時々混合しながら、混合物を室温で２時間インキュベートした。全混合物（Ｄｏｗｅｘ＋上澄）を変換（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のために使用した。非結合ｌｉｐｏｌａｓｅを固定化物から洗い出し（Ａｕｓｗａｓｃｈｅｎ）によって得た並列試験により、存在するｌｉｐｏｌａｓｅの約９０％は担体へ固定されたことが示された。
【００９９】
Ｄｕｏｌｉｔｅ Ａ ５６８（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化：
２００ｍｇのＤｕｏｌｉｔｅ Ａ ５６８を、小さなガラスビーカーに入れた。ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇををピペットにより添加し、ピペットの先端で完全に混合した。時々混合しながら、混合物を室温で２時間インキュベートした。全混合物（Ｄｕｏｌｉｔｅ＋上澄）を変換のために使用した。非結合ｌｉｐｏｌａｓｅを固定化物から洗い出し（Ａｕｓｗａｓｃｈｅｎ）によって得た並列試験により、存在するｌｉｐｏｌａｓｅの約８０％は担体へ固定されたことが示された。
【０１００】
試験手順：
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇからなる１０個の混合物を、電磁撹拌機が装備されたガラスビーカーに入れた。水０．４ｇを、撹拌しながら添加した。５０ｍｇの固体Ｎａ２ＣＯ３を、混合物２，４，６，８および１０に添加した。０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼ、液体調製物）を混合物１および２に添加し、Ｄｏｗｅｘ固定化物を混合物３および４に、Ｄｕｏｌｉｔｅ固定化物を混合物５および６に、ＭＰ１０００固定化物を混合物７および８に、およびＮａ３ＰＯ４で処理後のＭＰ１０００固定化物を混合物９および１０に添加した。アルコール分解を、室温にて多撹拌機板上で行った。混合物３〜１０を２回処理した。試料を１６時間後に取り出し、グリセリド含量をガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は、％面積として評価した。
【０１０１】
【表４】
【０１０２】
結果：
ｌｉｐｏｌａｓｅを含有する全固定化物は、アルコール分解活性を示した。Ｎａ３ＰＯ４で前処理を施した固定化物を除いて、全ての固定化物がＮａ２ＣＯ３による追加的な活性化を示した。しかしながら、液体ｌｉｐｏｌａｓｅのＮａ２ＣＯ３による活性化は、固定化物の活性化よりもかなり強い。同じ秤量の酵素では、塩活性化ｌｉｐｏｌａｓｅ（混合物２）によるアルコール分解は、固定化物による場合より遥かに速かった。一方、固定化によって、酵素の反復使用、それ故により多量の酵素の使用が可能となった。
【０１０３】
実施例４：様々なアルコールによる反応
ひまわり油４０ｇと可変量のアルコールからなる様々な混合物に、ｌｉｐｏｌａｓｅによる室温でのアルコール分解反応を施した。混合物は、次表中に示した組成物を有していた。
【０１０４】
【表５】
【０１０５】
グリセリドとエステルの含量は、ガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は％面積として評価し、過剰の遊離アルコールは含まれない。表中に示した時間で、試料を取り出した。
【０１０６】
【表６】
【０１０７】
結果：
用いたアルコールの全てで、アルコール分解反応が観察された。酵素は、第１級および第２級アルコール、並びに線状および分枝状アルコールを受容する。水２％を含有する反応媒体中、アルコールであるエタノールおよびプロパノールによって、最良の反応が観察された。他のアルコールについては、最適な転化率を達成するために、一部分において、反応条件を僅かに変更しなければならなかった。ブタノール（混合物１０〜１２）を用いた、およびヘキサノール（混合物１３〜１５）を用いた詳細な検討によって、これらのアルコールによる場合でさえ、モノグリセリド含量が＞６０％のグリセリドの製造が可能であることが示された。ブタノールによる反応は、比較的少ない水しか含有しない媒体中で良く起こるのに対して、ヘキサノールによる反応は、比較的大量の水の存在下でのみ首尾良く起こる。このことから、最適な反応速度を達成するために、アルコールがより疎水性になる場合には、水の濃度を増やさなければならないことを、一般的に結論づけ得る。
【０１０８】
実施例５：グリセロール形成、酸形成およびモノグリセリド含量に対するエタノール濃度の影響
ひまわり油４０ｇおよび可変量のエタノールからなる様々な混合物に、０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅによる室温でのアルコール分解反応を施した。２５ｍｇのＮａ２ＣＯ３量を添加した。混合物は、次表に示した組成物を有していた。
【０１０９】
【表７】
【０１１０】
グリセリド含量を、ガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は、％面積として表した。グリセロール含量もまた、ガスクロマトグラフィーによって分析した。結果を、無較正の％面積として表す。ここでの主要因は相対値の比較ではあるが、物質収支によると、絶対グリセロール含量はより低い。グリセロール測定用には１６時間の反応時間後に、グリセリド測定用には４０時間の反応時間後に、ＧＣ試料を取り出した。酸価は１６時間後に決定した。
【０１１１】
【表８】
【０１１２】
グリセロールは、用いたＧＣ法ではエチルエステルおよびグリセリドよりも相対的に強い吸着を示すため、エチルエステル、遊離エタノールおよびグリセリドの混合物において直接、較正を行った。０〜１．０重量％グリセロールの濃度範囲にわたる吸着は、次式で示される。
ｙ＝２．３ｘ（ｙ＝吸着、ｘ＝秤り取り量）
上記分析から、次のパターンが現れる。
【０１１３】
【表９】
【０１１４】
結果：
用いたアルコールの濃度が高いほど、得られたモノグリセリド含量は高くなる。全グリセリドに基づき、９０％より高いモノグリセリド含量を達成し得る。
【０１１５】
アルコール含量の増加によって、油の全加水分解から形成される遊離脂肪酸またはグリセロールなどの副生成物の減少につながる。
【０１１６】
アルコール含量を増加すると、反応速度が低下した。含水量を増やすことによって反応速度が改善されたため、大過剰モルのエタノール（混合物６）であってさえ、良好なモノグリセリド形成が達成された。
【０１１７】
実施例６：様々な油による反応
並列試験にて、様々な油を用いて加水分解を調べた。４０ｇの量の油を、エタノール１０ｇを有するガラスビーカーに秤り取った。０．４ｇの量の水を撹拌しながら添加し、次いで４０ｍｇの固体Ｎａ３ＰＯ４ｘ１２Ｈ２Ｏを添加した。０．４ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。１６時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１１８】
【表１０】
【０１１９】
結果：
良好なアルコール分解が、用いた全ての油について観察された。全グリセリドに基づき＞７０％のモノグリセリド含量が、全ての油について達成された。
【０１２０】
実施例７：様々なアルカリ塩による反応
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇの混合物５個を、秤り入れた。水０．４ｇを、５個の混合物全てに撹拌しながら添加した。４０ｍｇのＮａ３ＰＯ４ｘ１２Ｈ２Ｏを混合物１に添加し、１１ｍｇのＮａ２ＣＯ３を混合物２に添加し、４ｍｇのＣａ（ＯＨ）２を混合物３に添加し、３１ｍｇのクエン酸三ナトリウムｘ２Ｈ２Ｏを混合物４に添加し、そして混合物５には塩を添加しなかった。０．４ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。１６時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１２１】
【表１１】
【０１２２】
結果：
リン酸塩、炭酸塩および水酸化物の添加により、アルコール分解反応は成功した。
【０１２３】
実施例８：使用した塩濃度の最適化（Ｎａ２ＣＯ３について）
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇの混合物１２個を、秤り入れた。撹拌しながら、水０．２ｇを混合物１〜６に添加し、水０．４ｇを混合物７〜１２に添加した。次に、次表に示した様々な量の塩を添加した。０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。１６時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１２４】
【表１２】
【０１２５】
結果：
混合物における含水量の増加によって、最適量のＮａ２ＣＯ３に僅かな変化が生じる。水０．２ｇを添加すると塩の最適量は２５ｍｇ〜１００ｍｇの範囲に広がるが、水０．４ｇを添加すると、最適範囲は５０ｍｇ〜２００ｍｇの間である。
塩基性添加剤の最適条件は、用いた緩衝酵素溶液の量と塩基の強度に依存することに注目すべきである。Ｎａ２ＣＯ３による試験群は、典型的なものと見なし得る。
【０１２６】
実施例９：エステル交換速度への温度の影響
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇの６個の混合物を、秤り入れた。撹拌しながら、水０．４ｇと５０ｍｇのＮａ２ＣＯ３を、混合物に添加した。０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。次表に示した異なる温度で、反応を行った。２４時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１２７】
【表１３】
【０１２８】
結果：
リパーゼは、３０℃以上の低さの温度でさえ、明らかに失活される。最適な反応温度は、２０〜２５℃の範囲である。
【０１２９】
実施例１０：エタノールの一定添加によるエチルエステル／部分グリセリド混合物の合成
油の量に基づき菜種油１２００ｇ、エタノール７５ｇ、水０．３７５％、および濃度１ｍｏｌ／ｌの０．０２５％ＮａＯＨを、加熱可能な２リットルの二重ジャケット付き反応器中へ導入した。混合物を、撹拌しながら１５℃に冷却し、その後、油の量に基づき０．２５％のｌｉｐｏｌａｓｅを添加した。混合物を、撹拌しながら１５℃で４８時間インキュベートした。２．５時間後にさらにエタノール７５ｇ、および５時間後にエタノール１５０ｇを、反応器中へ導入した。４８時間後、酵素を失活させるために、反応器の内容物を１時間、８０℃に加熱した。最終的な生成混合物は、単一相混合物であった。
【０１３０】
ガスクロマトグラフィーによる分析によって、以下の組成が得られた（％面積、エタノールは含まれず）：エチルエステル５８．２％、モノグリセリド２５．６％、ジグリセリド１７．１％、トリグリセリド０．７％。数学的には、混合物はまだなお約１２重量％の遊離エタノールを含有する。
【０１３１】
実施例１１：エタノールの連続添加による合成＋エチルエステル／部分グリセリド混合物の仕上げ
菜種油１０００ｇ、エタノール５０ｇおよび濃度１ｍｏｌ／ｌの０．０２５％ＮａＯＨを、加熱可能な２リットルの二重ジャケット付き反応器中へ導入した。混合物を、撹拌しながら１７℃に冷却し、その後、油の量に基づき０．２５％のｌｉｐｏｌａｓｅを添加した。混合物を、撹拌しながら１７℃で４５時間インキュベートした。反応を開始した後、エタノール２００ｇを、流速０．１４ｍｌ／分で連続的に反応器中へポンプ注入した。４５時間後、０．１重量％のＴｏｎｓｉｌを反応器中へ導入し、反応器の内容物を加熱した。７５℃で１時間のインキュベーション後、反応器の内容物を濾別した。遊離グリセロールの残渣を除去するため生成物５００ｇを水２５０ｇで２回洗い、エマルジョン形成を避けるため反応系だけをゆっくり撹拌した。グリセロール含有およびアルカリ含有の水相を、油から分離した。最終的な生成混合物は、透明な単一相混合物であった。
【０１３２】
ガスクロマトグラフィーによる分析によって、以下の組成が得られた（％面積、エタノールは含まれず）：
【０１３３】
数学的には、水洗前、混合物はまだなお約１２重量％の遊離エタノールを含有する。洗浄した最終生成物の遊離グリセロール含量は、０．０５重量％より低い。洗浄前、生成物は較正後に１．１重量％のグリセロール含量を有していた。
【０１３４】
実施例１２：実施例１１の反応生成物の貯蔵安定性
実施例１１の生成物をガラス瓶に入れ、昼光で室温にて５５日間保存した。比較のＧＣ分析を行った。
【０１３５】
【表１４】
【０１３６】
結果：
ＧＣ分析精度限界内で、試料は５５日後に変化しなかった。よって、酵素プロセスによって製造されるバイオディーゼルは、少なくとも５５日間貯蔵安定である。
【０１３７】
実施例１３：実施例１１の反応生成物からのグリセロールの除去
５０ｇ量の実施例１１の未洗浄生成物を、２重量％水で２回、および５重量％水で２回、洗浄した。各洗浄工程の後、水相を分離した。以下のグリセロール含量が得られた：
【０１３８】
結果：
広い濃度範囲にわたる水洗とその後の相の分離によって、生成物からグリセロールを除去し得る。
【０１３９】
実施例１４：ディーゼル燃料における性能試験
酵素的に製造したバイオ燃料の試料２個を、通常の給油所ディーゼルへの添加剤として試験した。この目的で、グリセロール除去なし（コード：ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１ＤＳ）および水洗によるグリセロールの除去後（コード：ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１）の両者について、実施例１０の生成物を使用した。
【０１４０】
ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１：
エチルエステル＋モノグリセリド＋エタノールの混合物、グリセロール含量＜０．０５重量％
ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１ＤＳ：
エチルエステル＋モノグリセリド＋エタノールの混合物、グリセロール含有（グリセロール含量＞１重量％）
【０１４１】
給油所ディーゼルへの２．５重量％、３重量％および５重量％の添加として、低温挙動について混合物を試験した。この目的で、試料のＣＦＰＰ値を決定した。
【０１４２】
【表１５】
【０１４３】
結果：
比較的低濃度では、ＣＦＰＰに顕著な悪化はなかった。比較的高濃度でのみ、１℃のＣＦＰＰ上昇が生じた。
２つの混合物の低温での貯蔵によって、−２０℃でのディーゼル／バイオ燃料混合物に僅かな曇りが生じ、ポンプ送り性に何らの悪影響もなかった。４℃では、数週間後でさえ、混合物は変化しないままである。
【０１４４】
実施例１５：潤滑特性を試験するためのモノグリセリド含有混合物の製造
混合物１：５０ｇのＡｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００を、エタノール５００ｇによって１時間インキュベートした。エタノールの除去後、水５００ｇと５０ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加し、混合物を２４時間撹拌した。水の除去後、固定化物を乾燥した。固定化物を３リットルの反応器に入れ、ひまわり油１．６ｋｇ、エタノール０．４ｋｇおよび水８ｇを添加した。撹拌しながら、室温で２４時間、反応混合物をインキュベートした。反応の終了後、固定化物を濾別し、過剰の水／エタノール混合物を反応器から除去した。１６ｇのＴｏｎｓｉｌと水２ｇを試料に添加し、その後、８０℃で３０分間インキュベーションを施した。次に、試料を真空で乾燥し、Ｔｏｎｓｉｌを濾過によって除去した。こうして得たエチルエステル／部分グリセリド混合物を、潤滑試験のために使用した。
【０１４５】
混合物２：２５ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを、２５ｇのＤｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ上にピペット取りした。混合物を混合し、固定化のために冷蔵庫内に２時間貯蔵した。菜種油４ｋｇとエタノール１ｋｇを、６リットルの反応器に入れた。固定化物を反応混合物に撹拌しながら添加し、その後、撹拌しながら４５時間インキュベーションした。反応の後、固定化物を濾別し、過剰の水／エタノール混合物を回転式蒸発器にて、８０℃／５０ｍｂａｒで除去した。次いで、エチルエステル／部分グリセリド混合物に短経路蒸留を施した。蒸留により、１７５℃にて０．３ｍｂａｒの真空下で、エチルエステルを除去した。底部の生成物を、潤滑試験のために使用した。
【０１４６】
混合物３：２５ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを、２５ｇのＤｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ上にピペット取りした。混合物を混合し、固定化のために冷蔵庫内に２時間貯蔵した。菜種油１．８３ｋｇとブタノール０．７ｋｇを、３リットルの反応器に入れた。固定化物を反応混合物に撹拌しながら添加し、その後、撹拌しながら６０時間インキュベーションした。反応の後、固定化物を濾別し、過剰の水／ブタノール混合物を回転式蒸発器にて、８０℃／５０ｍｂａｒで除去した。こうして得たブチルエステル／部分グリセリド混合物を、潤滑試験のために使用した。
得られた生成物組成物を、実施例１６に示す。
【０１４７】
実施例１６：ディーゼル燃料における潤滑特性の試験
潤滑特性は、ＣＥＣ法Ｆ−０６−Ｔ−９４によるＨＦＦＲ試験（高周波往復リグ試験）に従った。次表に示したように、様々なディーゼル燃料と、ひまわり油と菜種油に基づく実施例１５によるモノグリセリド混合物を使用した。
【０１４８】
【表１６】
【０１４９】
【表１７】
【０１５０】
【表１８】
【０１５１】
結果：
全試料は、用いたディーゼル燃料の潤滑特性を顕著に改善し、ＨＦＦＲ値を規定の限界（例えば現在のスイスでは４５０μｍ）より下に低減している。
【０１５２】
実施例１７：エタノール含有エチルエステル／部分グリセリド混合物の酵素的合成
菜種油１ｋｇに基づき、精製菜種油１６００ｋｇ、エタノール６４０ｋｇ、１ＭのＮａＯＨを６００ｍｌ、水７ｌおよび２５０，０００Ｕのリパーゼ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ由来のエステラーゼ、単位は製造業者による）の全てを、４０００リットルの反応器に入れた。混合物を４０時間撹拌し、撹拌しながら８０℃に加熱し、その後、８０℃で２時間撹拌し、エタノールが逃げられないように反応器を閉じたままとした。次に、混合物を５０℃に冷却し、１０ｋｇのＣｅｌａｔｏｍ ＦＷ１４を含有するドラムフィルターによって濾過した。生成物を樽中に注ぎ、室温で貯蔵した。
【０１５３】
結果：
生成物２２００ｋｇが得られ、収率９８％に相当していた。
【０１５４】
実施例１８：蒸留したエチルエステル/部分グリセリド混合物の製造
菜種油１ｋｇに基づき、精製菜種油１６００ｋｇ、エタノール６４０ｋｇ、１ＭのＮａＯＨを６００ｍｌ、水７ｌおよび２５０，０００Ｕのリパーゼ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ由来のエステラーゼ、単位は製造業者による）の全てを、４０００リットルの反応器に導入した。混合物を４０時間撹拌し、次いで撹拌しながら１２０℃に加熱した。反応器に真空を適用し、エタノール/水混合物を反応器から除去した。混合物からそれ以上のエタノールが出なくなるまで、真空度をゆっくり下げた。次に、混合物を５０℃に冷却し、１０ｋｇのＣｅｌａｔｏｍ ＦＷ１４を含有するドラムフィルターによって濾過した。生成物を樽中に注ぎ、室温で貯蔵した。
【０１５５】
結果：
生成物１７４２ｋｇと蒸留液４７０ｋｇが得られ、収率９８％に相当していた。
【０１５６】
実施例１９：実施例１７と１８による試験生成物の分析
実施例１７と１８の試験生成物について、次表に示した分析を行った。
【０１５７】
【表１９】
【０１５８】
結果：
試験生成物は、菜種油の脂肪酸組成物に基づくエチルエステルおよびモノグリセリドから主に構成される混合物である。ジグリセリドは比較的少量で存在し；副生成物は脂肪酸とトリグリセリドである。非蒸留の混合物は、さらにエタノールと少量の水を含有する。試験生成物は、用いた油のものに対応する良好な色を有する。有機および無機の物質含量は低い。グリセロール分析は、トリグリセリドのグリセロールは部分グリセリドの形態でほとんど完全に結合し、５％未満のグリセロールが遊離の形態で存在することを示している。
【０１５９】
実施例２０：実施例１７と１８の試験生成物の安定性
実施例１７と実施例１８の生成物をストッパ付き樽に入れ、３ヶ月間貯蔵した。
【０１６０】
【表２０】
【０１６１】
結果：
生成物は、ディーゼル添加剤またはディーゼル用燃料添加剤としての使用にとって、十分に貯蔵安定である。
【０１６２】
実施例２１：ＦＡＭＥ（脂肪酸メチルエステル）と本発明による組成物との潤滑作用の比較
ディーゼルのＦＡＭＥとの異なる混合物のＨＦＦＲ値を、本発明による実施例１８の組成物の３％混合物と比較して決定し、こうして潤滑作用を調べた。試験はＩＳＯ １２１５６に記載されている。試験において、金属ピンを金属板上で引き、傷跡のサイズを決定した。傷跡が小さいほど、潤滑作用は良好であるということになる。
３％混合物を得るためにディーゼルに添加した本発明による組成物は、次の重量％分布：エチルエステル５５．５％、モノグリセリド３２．３％、ジグリセリド１１．４％、＜１％の副生成物を含有していた。
結果：
【０１６３】
【表２１】
【０１６４】
本発明による組成物を従来のディーゼルに添加すると、様々な濃度での脂肪酸メチルエステルとの混合物と比較して、比例的を超えて潤滑性が向上することが示された。摩耗傷跡についての特定のＥＮ限界は４６０μｍである。
【０１６５】
【表２２】
【０１６６】
説明：
セーボルト協会：独立して測定価値を決定するためのロッテルダムの協会
炭素残留マイクロ（１０％残留炭素分）：この試験は、ディーゼル中の炭素残渣を決定するために行われる。この目的で、試料を窒素流中で蒸発させ、残渣を秤量する。「マイクロ」は方法を表す。０．１％未満の残渣を生じさせようとする材料について、１０％蒸留残渣をまず調製し、次いで測定する。
蒸留挙動の決定：
ＩＢＰ：初期沸点
ＦＢＰ：最終沸点。百分率の数字は、それぞれの温度で蒸留させたディーゼルのバーセントを表す。
改善された潤滑性は、際立って有利であることとして明白である。
【０１６７】
実施例２３：化学的な部分エステル交換
メタノール（２０％）中の菜種油９３ｇ、メタノール４ｇおよびナトリウムメチラート３ｇを、フラスコ中へ導入した。反応混合物を撹拌しながら加熱し、付属の還流冷却器によって還流下で１時間、撹拌しながらインキュベートした。反応の終了後、反応混合物をクエン酸溶液で中和し、水５０ｇで洗浄した。分離させた生成物を水５０ｇで再洗浄した。その後、水相を除去した。試料を、合成後であって、２度の洗浄工程の後に取り出し、ガスクロマトグラフィーにより分析した。結果を％面積として表す。生成した少量の脂肪酸は、エチルエステル領域に含まれる。
【０１６８】
【表２３】
【０１６９】
結果：
化学的な部分エステル化によって、エステルと部分グリセリドからなる生成混合物が得られ、そこから大部分のグリセロールを洗浄のみによって容易に除去し得る。得られた混合物は単一相混合物である。トリグリセリド中に存在する１０％グリセロールの全てのうち、５０％未満が部分エステル交換において放出される。残りのグリセロールは、生成物中で結合したままである。よって、副生成物グリセロール流が半分以上、このプロセス中で低減される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くグリセリドに、とりわけ、脂肪酸エステルと部分グリセリドを含有する組成物、例えば酵素触媒反応によるその製造、およびそのバイオ燃料としての使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素系燃料、即ち、例えばガス油、暖房油、ガソリン、ディーゼル、灯油等は、多数の添加剤を含有する。従って、腐食抑制剤や潤滑添加剤のほかに、流動性向上剤またはＣＯ、ＣＯ２またはＮＯｘ等のガスの排出値を向上させる化合物もある。
【０００３】
指令２００３／３０／ＥＣ、第３．１条（ｂ）を通じて、欧州議会は、２００５年１２月３１日から全てのディーゼル燃料は２％のバイオ燃料を含有すべきことを命じた。この百分率は、２０１０年１２月３１日までには、５．７５％に上昇することになっている。この指令の第２．２条には、バイオ燃料は以下のように定義される：バイオエタノール、菜種油メチルエステル（ＲＳＭＥ）、バイオガス、バイオメタノール、バイオジメチルエーテル、バイオ水素、合成バイオ燃料および純粋植物油。
【０００４】
一般に、菜種油メチルエステル（ＲＳＭＥ）は、バイオディーゼルとして用いられる。ＥＵ指令下、エンジンを純粋バイオ燃料で作動させることは、既に可能である。しかしながら、ＥＵ指令に従うためには、２％までのＲＳＭＥを通常のディーゼルに添加することとなりそうである。
【０００５】
このＲＳＭＥは、天然トリグリセリドをメチルエステルまたはエチルエステルにさえ変換することによって製造される。このプロセスの副生成物は、粗グリセロールである。ＲＳＭＥとしてのバイオディーゼルを１トン製造する際に、１００ｋｇの遊離グリセロールが形成される。グリセロールの有用性は、バイオディーゼルの増加割合とともに高まっている。グリセロールには限られた市場しかなく、既に既存の製造によって足りているため、処理問題が生じる。もはやグリセロールを余得として織り込むことはできないため、この状況はバイオディーゼルの通常の製造ルートを制限する可能性があり、このルートが経済的に魅力のないものとなる。
【０００６】
グリセロール水準が高いとディーゼルおよびバイオディーゼルの燃焼性能に悪影響を及ぼすため、グリセロールは除去しなくてはならない。この理由の一つは、グリセロールの菜種油メチルエステルへの溶解性が乏しいことである。グリセロールがメチルエステル中で過剰濃度だと、例えば、燃料タンク中で沈み得る重いグリセロール相の形成が引き起こされる。そのようなグリセロール相がエンジンへ注入されると、性能が低下し、個々のエンジン部品の摩耗が増加する可能性がある。
【０００７】
そこで、解決すべき課題の一つは、欧州議会の指針に適合し、グリセロールが誘導体として存在するため、非常に少ない遊離グリセロールしか製造工程における副生成物として形成されない、バイオ燃料を提供することであった。そのような製造工程は、環境フレンドリーであって経済的なものであろう。
【０００８】
化学合成および生化学合成において、ますます酵素が触媒として用いられている。従って、多くの場合には、加水分解酵素、とりわけリパーゼ（ＥＣ３．１．１．３）は、しばしば比較的穏やかな反応条件であるとの理由で、既に、工業的プロセスにおいて脂肪分解またはエステル交換のために使用されている。これらの酵素は、様々な微生物によって製造される。酵素を単離するため、微生物の発酵の後には高価な精製プロセスが続く。これらの触媒の有効性は、高コストの製造と単離によって相殺されることが多いため、研究グループは、酵素の収率または酵素の生産性を高めようと常に努力している。モノグリセリドを製造するための標準的な化学的方法には、トリグリセリドの塩基触媒グリセロール分解が含まれ、通常、全グリセリドに基づき４０〜６０％モノグリセリドの収率が得られる。９０％より高いモノグリセリド含量への更なる富化は、分子蒸留または結晶化等の物理的な分離法によって達成される。
【０００９】
モノグリセリドの製造にとって適当な様々な酵素的な手段は、文献：１）脂肪酸とグリセロールから開始する酵素合成；２）化学的プロセスに相当する、トリグリセリドとグリセロールから開始する酵素グリセロール分解；３）トリグリセリドの１，３−部位選択的な加水分解またはアルコール分解、に記載されてきた。これらの方法の概要は、例えば、（ａ） Ｒｅｃｅｎｔ Ｒｅｓ． Ｄｅｖｅｌ． Ｏｉｌ Ｃｈｅｍ．， ３ （１９９９）， ９３−１０６； （ｂ） Ｈｙｄｒｏｌａｓｅｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ （１９９９）， ｅｄｓ． Ｂｏｒｎｓｃｈｅｕｅｒ ＆ Ｋａｚｌａｕｋａｓに見出すことができる。
【００１０】
ＷＯ ９０１３６５６およびＷＯ ９００４０３３（Ｅｎｚｙｔｅｃｈ． Ｉｎｃ．）およびＵＳ ５，９３９，８２８およびＵＳ ５，３１６，９２７（Ｏｐｔａ Ｆｏｏｄ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ Ｉｎｃ．）には、混合物中、様々なアルコールと少量の水での酵素アルコール分解によるモノグリセリドの製造が記載されている。リパーゼは、粉末形態で使用され、または固定化される。実施例では、リパーゼはトリグリセリドに基づき約２０重量％の量で、アルコール成分は２０倍過剰で、用いられる。
【００１１】
ＷＯ ９１１６４４１、ＷＯ ９１１６４４２およびＵＳ ５，１１６，７４５には、リパーゼを用いた１，２−ジグリセリドと２−モノグリセリドへの、混合された部位選択的アルコール分解および加水分解を、溶媒、アルコールおよび水性緩衝液の存在下で行う方法が記載されている。
【００１２】
ＥＰ ４０７ ９５９には、可溶化剤としての第２級または第３級アルコールの存在下、熱安定性固定化リパーゼを用いてモノエステルを製造する方法が記載されている。
【００１３】
ＷＯ ０２０６５０５（日本水産株式会社）には、固定化リパーゼ、大過剰のアルコールおよび高濃度の酵素を用いた部位選択的アルコール分解、その後のモノグリセリドの再エステル化が記載されている。
【００１４】
ＪＰ ０３１０８４８９およびＪＰ０３１８７３８５（名糖産業株式会社）には、アルカリ塩の存在下での、アルカリリパーゼによるトリグリセリドの部位選択的加水分解が記載されている。用いられるリパーゼは、アルカリ条件下でのみ活性である。
【００１５】
ＪＰ ０３１０３４９９（名糖産業株式会社）には、アルカリリパーゼの存在下での、イソブタノールによるＰＵＦＡトリグリセリドの部位選択的アルコール分解が記載されている。
【００１６】
部分グリセリドの酵素的製造については既に広く記載されているものの、上記文献の全てにおいても溶媒を必要とし、高額をかけて反応水を除去しなければならず、もしくは、リパーゼは非常に特別であって、工業規模では商業的に入手できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明が取り組むべき第一の課題は、欧州議会の指針に適合し、かつ、グリセロールが誘導体として存在し、そのため、製造プロセスにおいて極めて少量の遊離グリセロールしか副生成物として形成されない、バイオ燃料を提供することであった。そのようなプロセスであれば、環境フレンドリーであって、経済的なものである。これによって生じる第二の課題は、ポリオールエステル、例えばトリグリセリドなどからのモノグリセリドとジグリセリドの収率を増加させる、安価な酵素的または化学的な変異体を見出すことであった。さらに、酵素アルコール分解における酵素含量を、最小量に維持するものであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の記述
本発明は、組成物の総量に基づき最大２重量％の遊離グリセロール含量を有する、Ｃ１−８アルキル基と部分グリセリドによるアルキルエステルを含有する組成物に関する。
【００１９】
驚くべきことに、混合物の上記成分と、最大２重量％の遊離グリセロールを含有する組成物によって、本発明が取り組むべき課題を顕著に解決することが見出された。グリセロール含量の最大量は１．３重量％が好適であり、グリセロール含量の最大量は１．０重量％であることが特に好適であって、その評価はＧＣ分析での％面積を基準とし、グリセロールの値は強吸収に照らして較正されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ある特定の実施形態では、組成物は、メチルおよび／またはエチルエステルをアルキルエステルとして含有する。
【００２１】
別の特定の実施形態では、組成物は、組成物の総量に基づき、少なくとも１０重量％の部分グリセリド含量および／または最大５重量％のトリグリセリド含量および／または最大５の酸価を有する。少なくとも２５重量％のモノグリセリド含量が好ましい。
【００２２】
別の特定の実施形態では、組成物は、メチルおよび／またはエチルエステル、モノグリセリドおよびジグリセリドを以下の量で含有する：
メチルおよび／またはエチルエステル：３０〜７０重量％、好ましくは５５〜６０重量％
モノグリセリド：１０〜３５重量％、好ましくは２５〜３３重量％
ジグリセリド：１〜３０重量％、好ましくは１〜２０重量％。
重量パーセントは、ＧＣ分析における％面積によって評価する。
【００２３】
別の特定の実施形態は、アルキルエステルおよび部分グリセリドが、飽和または不飽和で直鎖状または分枝状の脂肪酸の、Ｃ８−２２アルキル基との脂肪酸エステルを表す組成物である。例えばリノレート、オレエート、パルミテート、ステアレートおよび／またはペラルゴナート等の植物油から得られる脂肪酸エステルは、本発明の目的にとって特に好適である。不飽和の典型は、例えば、ラウロレイン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセライジン（ｐｅｔｒｏｓｅｌａｉｄｉｃ）酸、オレイン酸、エライジン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレイジン（ｌｉｎｏｌａｉｄｉｃ）酸、リノレン酸、ガドレイン酸、アラキドン酸およびエルカ酸のエステルである。これらの酸のメチルおよび／またはエチルエステルの混合物も、適当である。
【００２４】
脂肪酸エステルを得るための好適な油は、ひまわり油、菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油、獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、パーム油画分、例えばパームオレインおよびパームステアリン、ヤトロファ油、ヤシ油およびパーム核油である。
【００２５】
ピーナッツ油は、平均して、（脂肪酸に基づき）５４重量％のオレイン酸、２４重量％のリノール酸、１重量％のリノレン酸、１重量％のアラキン酸、１０重量％のパルミチン酸および４重量％のステアリン酸を含有する。その融点は、２〜３℃である。
【００２６】
アマニ油は、通常、５重量％のパルミチン酸、４重量％のステアリン酸、２２重量％のオレイン酸、１７重量％のリノール酸および５２重量％のリノレン酸を含有する。それは、ヨウ素価１５５〜２０５、鹸化価１８８〜１９６および融点約−２０℃を有する。
【００２７】
オリーブ油は、主にオレイン酸を含有する。パーム油は、約２重量％のミリスチン酸、４２重量％のパルミチン酸、５重量％のステアリン酸、４１重量％のオレイン酸、１０重量％のリノール酸を、脂肪酸成分として含有する。
【００２８】
菜種油は、通常、約４８重量％のエルカ酸、１５重量％のオレイン酸、１４重量％のリノール酸、８重量％のリノレン酸、５重量％のエイコセン酸、３重量％のパルミチン酸、２重量％のヘキサデセン酸および１重量％のドコサジエン酸を、脂肪酸成分として含有する。新しい植物からの菜種は、より高水準の不飽和酸を有する。ここで、通常の脂肪酸水準は、エルカ酸０．５重量％、オレイン酸６３重量％、リノール酸２０重量％、リノレン酸９重量％、エイコセン酸１重量％、パルミチン酸４重量％、ヘキサデセン酸２重量％およびドコサジエン酸１重量％である。
【００２９】
８０〜８５重量％のヒマシ油は、リシノール酸のグリセリドからなる。ヒマシ油もまた、約７重量％のオレイン酸グリセリド、３重量％のリノール酸グリセリドおよび約２重量％のパルミチン酸とステアリン酸のグリセリドを含有する。
【００３０】
大豆油は、全脂肪酸に基づき５５〜６５重量％のポリ不飽和酸、とりわけリノール酸およびリノレン酸を含有する。状況はひまわり油と同様であって、その通常の脂肪酸スペクトルは、全脂肪酸に基づき、以下の通りである：約１重量％のミリスチン酸、３〜１０重量％のパルミチン酸、１４〜６５重量％のオレイン酸および２０〜７５重量％のリノール酸。
【００３１】
トリグリセリド中のパーセンテージ脂肪酸含量に関する上記数量は全て、原料の量に依存することが知られており、それに応じて変化し得る。
【００３２】
混合物中の脂肪酸組成物は、使用する植物油の特定の生来の脂肪酸組成と、メチルおよび／またはエチルエステル並びにモノグリセリドを生成させる原料の特定量から構成される。
【００３３】
本発明はまた、トリグリセリドと、アルカリ塩の添加によって活性化されたエステラーゼを酵素的に反応させ、反応は炭素数１〜８のアルコールの存在下で行う、バイオ燃料の製造方法にも関する。
【００３４】
驚くべきことに、アルカリ塩の添加によってエステラーゼを活性化させることができ、その結果、トリグリセリドのアルコール分解において、既知の方法と比較してさらに高いモノグリセリド収率が達成されることが判明した。
【００３５】
本発明による方法では、アルコールの存在下で、トリグリセリドは２−モノグリセリドと２つの脂肪酸エステルに分かれる。この方法では、９０％より多くのグリセロールが生成物中で化学結合したままであり、低濃度の遊離グリセロールが生成物中で単一相に溶解したままである。よって、従来のバイオディーゼル製造とは対照的に、本発明による方法ではグリセロールが副生成物として形成されることがないので、原料（油）の必要量を結果的に減少させることができる。この方法によって、優れた手法で本発明による組成物を製造することができる。
【００３６】
少量のエステラーゼ、好ましくはリパーゼの使用を通じて、非常に経済的に反応を行うことができる。反応は、酵素を協力に活性化させる添加アルカリ無機塩の存在下、酵素濃縮物によって直接行う。このような方法で、少量の酵素によって、固定化による酵素の安定化なしでさえ、高転化率が達成される。溶媒の添加は必要がない。
【００３７】
アルコール分解は、１０℃〜４０℃、好ましくは１０℃〜３０℃の温度で、とりわけ最適な部位選択性と活性を維持するためには、１５℃〜２５℃の温度で行われる。反応は、トリグリセリド量に基づき０．１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％、とりわけ０．１〜２重量％の含水量で行われ、ここで液体酵素調製物の含水量が含まれる。より高い含水量で反応を行うこともできるが、その場合には形成される遊離脂肪酸の含量が増加する。高水準の遊離脂肪酸は望ましくないが、それは、バイオディーゼル中で使用する場合、高温でエンジン部品に腐食作用を有し得るからである。
【００３８】
反応時間は好ましくは１２〜４８時間であって、使用する酵素濃度に依存する。好適な実施形態では、全ての反応物質を混合し、酵素調製物の添加によって反応を開始する。
【００３９】
炭素数１〜８のアルコール成分、好ましくはメタノールおよび／またはエタノール、好ましくはエタノールを、反応の当初に完全に、もしくは、反応の期間中にわたって添加する。アルコールの使用量は、混合物中、最小、油１モルに対してアルコール２モルと、最大、アルコール５０重量％および油５０重量％、の間で変化し得る。
【００４０】
本発明による方法の別の工程で、エステラーゼを熱によって失活させることができ、次いで沈降したエステラーゼを必要に応じて濾別してよく、その場合には、沈降したエステラーゼのみならず、添加剤や使用する酵素調製物の処方成分も除去することができる。
【００４１】
本発明による方法に、以下の任意の工程を付加することができる。
・遊離酸の形成を抑えるための、酵素反応中の吸水剤の添加
・添加剤または酵素調製物の成分を除去するための、濾過助剤による反応混合物の濾過
・副生成物として少量形成される遊離グリセロールを除去するための、水による生成混合物の精製
【００４２】
形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。
【００４３】
本発明の特定の実施形態において、アルコールおよび／または水は、好ましくは蒸留によって、完全または部分的に除去される。まだ存在している任意の遊離グリセロール（副生成物として少量形成されたもの）も、蒸留工程で除去してよい。バイオディーゼルとディーゼルをブレンドした後でさえ、モノグリセリドの乳化作用のおかげで、これらの成分はディーゼル中で溶解したままであることは、試験により示されている。
【００４４】
少量のアルカリ無機塩を添加することによってエステラーゼの酵素活性が大きく増加することが、実験データにより示されている。特に、非固定化リパーゼは、アルカリ塩によって活性化される。
【００４５】
市販の液体調製物は、好ましくは、使用するトリグリセリド量に基づき０．０５〜２％の濃度で用いられる。これらの市販の液体酵素調製物は、平均して１００，０００Ｕ／ｍｌの酵素活性を有する。１酵素単位Ｕは、１マイクロモルの基材と１分間あたりに反応する酵素量と定義される。本発明による方法では、水中に予め溶解したナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよびアンモニウムの水酸化物、炭酸塩およびリン酸塩からなる群から選択されるアルカリ無機塩は、好ましくは、エステラーゼを活性化するために用いられる。本発明によれば、エステラーゼを活性化するためのアルカリ無機塩の量は、トリグリセリド量に基づき、０．００００１〜１重量％の間、好ましくは０．０００１〜０．２重量％の間である。使用する塩基性添加剤の量は、使用する緩衝化した液体酵素調製物の量と塩基強度に依存する。ＮａＯＨと０．５％未満の液体酵素調製物を用いる場合には、濃度はより低い範囲であり；Ｎａ２ＣＯ３と２％の液体酵素調製物を用いる場合には、塩基性添加剤の量はより高い濃度範囲である。
【００４６】
驚くべきことに、例えば、リン酸三ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムまたは水酸化アンモニウムなどの塩を、市販の液体酵素調製物へ（トリグリセリド含量に基づき）０．０００１〜０．２重量％の量で添加した際に、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼの最も強い活性化が達成された。驚くべきことに、ポリプロピレン上に吸収されたＴｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓリパーゼによる場合より速いモノグリセリド合成速度が達成された。リパーゼの活性化は強いため、これを反応媒体だけのｐＨ変化によって説明することはできない。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼを同一条件下、固定化形態で使用するなら、塩の添加による同様に強力な活性化の形跡はない。高い活性化水準は、担体に固定されたリパーゼによって低水媒体中でしか達成できないことが一般に認められているため、この強力な活性化は極めて驚くべきことである。強力な活性化によって、固定化プロセスを念入りに行う必要がなくなり、単純な工場概念がもたらされる。さらに、反応した生成混合物のｐＨ値を測定すると、ｐＨは中性から弱酸性の範囲にあり、ｐＨ変化だけによっては起こりそうにない酵素活性化が生じることが示される。
【００４７】
本発明はまた、トリグリセリドと固定化および／または化学修飾されたエステラーゼを、炭素数１〜８のアルコールの存在下、酵素的に反応させる、モノグリセリドの製造方法にも関する。
【００４８】
驚くべきことに、この酵素プロセスによって、卓越した方法で、本発明による組成物を製造することもできることが判明した。また、この方法でも、９０％より多くのグリセロールが生成物中で化学結合したままであって、低濃度の遊離グリセロールが生成物中で単一相に溶解したままである。よって、従来のバイオディーゼルの製造とは対照的に、本発明による方法では副生成物としてグリセロールが形成されることがないため、その結果、原料（油）の必要量を際立って減少させることができる。固定化および／または化学修飾されたエステラーゼ、好ましくはリパーゼを繰り返し使用することによって、非常に経済的に反応を行うことができる。溶媒の添加は必要がない。
【００４９】
アルコール分解は、１０℃〜６０℃、好ましくは１０℃〜４０℃の温度で、とりわけ、最適な部位選択性と活性を維持するためには、１５℃〜３０℃の温度で行われる。トリグリセリド量に基づき、０．１〜１０重量％の含水量、好ましくは０〜５重量％、とりわけ０〜２重量％で、反応を行う。より高い含水量で反応を行うこともできるが、その場合には形成される遊離脂肪酸の含量が増加する。高水準の遊離脂肪酸は望ましくないが、これは、バイオディーゼル中で用いた場合に、それらが高温でエンジン部品に腐食作用を有し得るからである。
【００５０】
反応時間は好ましくは１〜４８時間であって、使用する酵素濃度に依存する。好適な実施形態では、全ての反応物質を混合し、酵素調製物の添加によって反応を開始する。
【００５１】
アルコール成分、好ましくはメタノールおよび／またはエタノール、好ましくはエタノールを、反応の当初に完全に添加するか、反応の期間にわたって添加するかのいずれかである。アルコールの使用量は、混合物中で、最小、油１モルに対してアルコール２モルと、最大、アルコール５０重量％と油５０重量％の間で変化し得る。
【００５２】
本発明による方法の別の工程で、エステラーゼを濾別することができる。以下の任意的な工程を、本発明による方法へ付加することができる。
・遊離酸の形成を抑えるための、酵素反応中の吸水剤の添加
・酵素調製物の成分または使用した油の不溶成分を除去するための、濾過助剤による反応混合物の濾過
・副生成物として少量形成される遊離グリセロールを除去するための、水による生成混合物の精製
【００５３】
形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。
【００５４】
本発明の特定の実施形態において、アルコールおよび／または水は、好ましくは蒸留によって、完全または部分的に除去される。まだ存在している任意の遊離グリセロール（副生成物として少量形成されたもの）も、蒸留工程で除去してよい。バイオディーゼルとディーゼルをブレンドした後でさえ、モノグリセリドの乳化作用のおかげで、これらの成分はディーゼル中で溶解したままであることは、試験により示されている。
【００５５】
酵素の形成に適する様々なキャリア材料を、本発明による方法のために使用してよい。例えば、Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ １６（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）、ＣｅｌｉｔｅまたはＡｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００ （Ｍｅｍｂｒａｎａ）のような、疎水性相互作用によってエステラーゼを結合する、プラスチック、鉱物担体、または樹脂を、担体として使用してよい。他の適当な担体は、イオン性および部分的に疎水性相互作用によってエステラーゼを結合するイオン交換体であって、例えばＤｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）またはＤｕｏｌｉｔｅ Ａ ５６８（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）などが挙げられる。他の適当な担体は、化学的反応性基によってエステラーゼを結合させ得るものであって、例えばＥｕｐｅｒｇｉｔ（Ｄｅｇｕｓｓａ）が挙げられる。
【００５６】
化学修飾もまた、エステラーゼを反応系に適合させるのに適している。例えば界面活性剤による被覆などの疎水性修飾、もしくは、脂肪アルデヒドによる化学修飾を用いてよい。例えばグルタルアルデヒド、ＤＭＡまたはＥＤＣによる、架橋を通じたエステラーゼの安定化も、適当である。
【００５７】
化学修飾と固定化を組み合わせることも、エステラーゼを反応系に適合させるのに適している。この場合、エステラーゼをまず固定化し、次いで担体上で修飾してもよいし、もしくは、既に化学修飾されたエステラーゼを固定化してもよい。
【００５８】
本発明による酵素プロセスにおいて使用するエステラーゼは、好ましくは、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ａ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ、Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ、Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｏｒｃｉｎｅ ｐａｎｃｒｅａｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ、Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ、Ｐｓｅｕｄｏｍｐｎａｓ ｓｐ．、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｖｉｓｃｏｓｕｍ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍおよびＰｅｎｉｃｉｌｉｕｍ ｃａｍｅｍｂｅｒｔｉからなる群から選択される生物に由来するものである。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｌａｎｕｇｉｎｏｓａと同義）に由来するエステラーゼは特に好適である。
【００５９】
エステラーゼは、エステルの形成と加水分解を触媒する酵素であり、加水分解酵素としては、エステラーゼは、水の元素を取り込んでその個々の基質を分割する。エステラーゼには、例えば、本発明による方法に好適なエステラーゼを代表する脂肪分解リパーゼが含まれる。１，３−部位特異的リパーゼを用いることは本発明による方法にとって特に好適であり、これらのリパーゼは、それが脂肪酸を１位および３位のトリグリセリドで選択的に分裂させる事実によって区別される。原則として、遊離または固定化形態の任意の１，３−部位選択的リパーゼまたはエステラーゼを、本発明による方法のために用いてよい。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ（製造業者：Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ、名称：Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＴＬ １００ ｌまたはＬｉｐｏｐｌａｓｅ １００ ＥＸ）のリパーゼは、本発明による方法によって特に好適であることが分かった。
【００６０】
本発明はまた、トリグリセリドを炭素数1〜8のアルコールの存在下で化学反応させる、モノグリセリドの製造方法にも関する。この方法では、グリセリド結合脂肪酸のモル濃度より低いモル濃度でアルコールを使用する。驚くべきことに、本発明による組成物はこの方法によって製造できることが判明した。この本発明による方法では、トリグリセリド中に存在する少なくとも大部分のグリセロールが、生成物中で結合したままであるため、従来のバイオディーゼルの製造におけるよりも少ないグリセロールしか形成されない。
【００６１】
本発明による方法では、アルカリ触媒を低圧エステル交換において使用してよいし、もしくは、強酸性触媒を低圧エステル交換において使用してよい。化学触媒の存在下での高圧エステル交換も、その方法の一部であってよい。
【００６２】
均一系触媒作用におけるアルカリ低圧エステル交換用の好適な触媒は、１〜８個の炭素原子を含有するアルコールの一価カチオンによる塩であり、メタノールおよびエタノールのナトリウムおよびカリウムの塩は特に好適である。不均一系触媒作用におけるアルカリ低圧エステル交換用の好適な触媒は、例えば、炭酸ナトリウムまたは酸化カルシウムなどのような、炭酸塩および酸化物である。触媒は、０．０１重量％〜５重量％の濃度で、好ましくは０．１重量％〜１重量％の濃度で用いられる。アルカリ触媒は、水不含有のＮａＯＨまたはＫＯＨと相当するアルコールから、インサイチュで調製してよい。エステル交換は、４０〜１２０℃の温度で最大２ｂａｒの圧力下に行われる。反応は、好ましくは、最大１．２ｂａｒの圧力下に行われる。反応終了時に、触媒を、例えば、クエン酸、リン酸、塩酸または硫酸などの酸を添加することによって中和し、分離によって除去する。反応時間は、好ましくは０．１〜１０時間であって、用いる触媒濃度と反応温度に依存する。
【００６３】
均一系触媒作用における酸性低圧エステル交換用の好適な触媒は、鉱酸、とりわけ硫酸、または脂肪族および芳香族スルホン酸である。触媒は、０．０１重量％〜５重量％の濃度で用いられる。エステル交換は、４０〜１６０℃の温度で、最大５ｂａｒの圧力下に行われる。反応終了時に、触媒を、例えば、水性ＮａＯＨまたはＫＯＨなどのアルカリを添加することによって中和し、分離によって除去する。反応時間は、好ましくは、０．５〜２５時間であって、用いる触媒濃度と反応温度に依存する。
【００６４】
高圧エステル交換用の好適な触媒は、金属塩または金属石鹸、好ましくは、例えば、酢酸亜鉛またはステアリン酸亜鉛などの亜鉛の塩または石鹸であって、０．０１重量％〜１重量％の濃度である。エステル交換は、１２０〜２５０℃の温度で、最大２０〜２００ｂａｒの圧力下に行われる。反応終了時に、触媒を濾過によって除去する。反応時間は、好ましくは０．１〜５時間であって、用いる触媒濃度と反応温度に依存する。
【００６５】
本発明による方法では、部分的な化学的エステル交換を、回分反応として、または連続反応として、行ってよい。連続の異形においては、アルコール成分は、油に対して向流にガスとして輸送してよく、あるいは、高圧条件または低圧条件下で、単一相として油と並流に輸送してもよい。好適な実施形態では、全ての反応物質を混合し、触媒の添加によって反応を開始する。アルコール成分、好ましくはメタノールおよび／またはエタノール、好ましくはエタノールを、反応の当初に完全に、もしくは、反応の期間中にわたって添加する。アルコールの使用量は、混合物中に使用される油の量に基づき、最小、アルコール１０モル％、最大、アルコール３０モル％の間で変化し得る。
【００６６】
本発明による方法の別の工程で、反応後に触媒を濾別または中和し、および洗い流すことができる。以下の任意的な工程を、本発明による方法へ付加することができる。
・遊離酸の形成を抑えるための、反応中の吸水剤の添加
・触媒または使用した油の不溶成分を除去するための、濾過助剤による反応混合物の濾過
・副生成物として形成される遊離グリセロールを除去するための、水による生成混合物の精製
【００６７】
形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。
【００６８】
本発明の特定の実施形態において、アルコールおよび／または水は、好ましくは蒸留によって、完全または部分的に除去される。まだ存在している任意の遊離グリセロール（副生成物として少量形成されたもの）も、蒸留工程で除去してよい。
【００６９】
上記の酸触媒低圧プロセスにおいて、および化学触媒高圧プロセスにおいて、酸含有油脂を容易に使用することができる。
【００７０】
高含有量百分率の一価および／または多価不飽和脂肪酸を有し、ひまわり油、菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油、獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヤトロファ油、ヤシ油、パーム核油およびオールドオイル、例えば使用済みフライ脂からなる群から選択される、油脂に由来するトリグリセリドは、本発明による方法において好適に用いられる。本発明による方法では、精製形態または未精製形態で油脂を用いてよい。本発明による方法では、酸含有油脂を容易に使用し得る。
【００７１】
炭素数１〜８のアルコールは、本発明による方法のために、アルコール成分として好適に用いられる。これらのアルコールは、直鎖状または分枝状炭素鎖を有してよく、好ましくは第１級または第２級アルコールであって、好ましくはメタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール；１−ブタノール、ｓｅｃ．ブタノール、ｔｅｒｔ．ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、２−エチルヘキサノールからなる群から選択される。特に好適なアルコール成分は、メタノール、エタノールまたは１−プロパノールである。メタノールおよびエタノールまたはそれらの混合物は特に好適であり、エタノールは最も好適である。使用するエタノールは、好適には、生物源から、例えば炭水化物の発酵から得ることができる。
【００７２】
アルコール含量は、使用するトリグリセリドに基づき、好ましくは化学プロセスにおいて１０〜５０重量％または１０〜３０モル％であり、好適には、１５〜４０重量％または１５〜２５モル％が化学プロセスにおいて用いられる。モノグリセリド含量は、アルコールの使用量に依存する。
【００７３】
本発明はまた、本発明による方法によって得ることのできる組成物にも関する。こうして得られる、アルコール、アルキルエステル、モノグリセリドおよびジグリセリドから主に構成される組成物は、ディーゼル燃料へ直接添加してよい。形成されたモノグリセリドの乳化特性を通じて、あらゆる形成された脂肪酸、遊離グリセロールおよび少量の水が、生成物中で単一相に溶解したままとなる。微量の水は、より効果的に結合され、もはや燃焼工程に悪影響を及ぼさない。形成されるモノグリセリドは、潤滑特性を高める。本発明による組成物におけるその混合形態での成分の作用は、なお存在するグリセロールが燃焼工程でより効果的に燃焼されることであり得る。引火点を下げるために、本発明によって製造された組成物から、これをディーゼルに添加する前に、例えば蒸留によって、アルコールを完全または部分的に除去することができる。
【００７４】
よって、本発明はまた、９０〜９９．５重量％のガス油と、０．５〜１０重量％、好ましくは２〜６重量％の本発明による組成物または本発明による方法によって得ることのできる組成物を含有する燃料組成物にも関する。
【００７５】
本発明において、ガス油は、添加剤含有状態と添加剤不含有状態の両方における、あらゆる可能な石油留分を包含するものと理解される。本発明におけるガス油は、好ましくは、ディーゼルであるものと理解される。その添加剤含有状態における上記ガス油中に存在し、本発明による組成物に加えて存在し得る添加剤は、伝導性向上剤、セタン価向上剤、ＣＦＰＰ／ＣＰ向上剤、消泡剤、潤滑向上剤、腐食抑制剤およびヘイズ防止剤（Ｄｅｈａｚｅｒ）からなる群から選択される添加剤である。これらの添加剤は、通常の濃度で用いられ、石油産業で広く知られている。
【００７６】
このガス油の潜在用途は、その定義に含まれる。これには、交通部門、例えばエンジン用のディーゼルとしての使用、および、交通部門外の使用、例えば暖房油、トラクター油、移動式ディーゼルエンジン用のディーゼル、マリンバンカー油などとしての使用の両方が含まれる。ガス油留分の蒸留範囲は、１４０〜４００℃に広がる。
【００７７】
該使用は、添加剤含有状態および添加剤不含有状態の両者についての上記したガス油留分の全てに当てはまる。
【００７８】
ディーゼル燃料は、ガス油からクラッキングによって、または、褐炭または石炭の低温炭化において得られたタールから得られる。ディーゼル燃料は、定圧または圧縮点火エンジン（ディーゼルエンジン）用の燃料として用いられ、主にオレフィン、ナフテンおよび芳香族炭化水素が混合したパラフィンから構成される、液体炭化水素の低可燃性混合物である。それらの組成は、変わることがあり、特に製造方法に依存する。典型的な生成物は、密度０．８３〜０．８８ｇ／ｃｍ３、沸点１７０〜３６０℃および引火点７０〜１００℃を有する。
【００７９】
本発明はまた、Ｃ１−８アルキル基によるアルキルエステルと、組成物の総量に基づき最大２重量％の遊離グリセロール含量を有する部分グリセリドを含有する本発明による組成物、または、本発明による方法によって得ることのできるこのような組成物の好適態様の、バイオ燃料としての使用にも関する。
【００８０】
本発明は、わずか少量の遊離グリセロールしか副生成物として存在しないバイオ燃料を提供する。とりわけ、純粋植物油とバイオアルコールの酵素反応はアルキルエステルと部分グリセリドの混合物を与え、これをバイオ燃料として、または欧州指令２００３／３０／ＥＣに従う添加剤として使用してよい。植物油に加えて、エタノールも再生可能原料から好適に製造され、再生可能源由来の原料の利点を保持するバイオ燃料が製造され、また利用されることを、ここに強調する。
【００８１】
副生成物の少ないその製造に加え、本発明によるバイオ燃料の利点は、排出を減らす燃焼路に更なる酸素を導入することにある。さらに、部分グリセリドの追加的な潤滑作用によって、潤滑性向上剤を使用する必要がなくなる。菜種油メチルエステルの既知の製造とは対照的に、最初の製造プロセスは省エネルギーであるが、それは、純粋に酵素的であって、最終生成物の大がかりな精製を含まないからである。本発明による組成物とのブレンドすることによって、市販ディーゼルの低温挙動が悪影響を受けないことは、試験によって示されている。重要特性である低温フィルター目詰まり点（ＣＦＰＰ）は、悪影響を受けない。混合物の僅かな曇りであって、沈殿や相分離ではないものが、−２０℃周辺の温度で観測された。混合物は希薄液状でポンプ送り可能なままである。４℃での貯蔵中には変化を生じない。
【００８２】
本発明はまた、Ｃ１−８アルキル基によるアルキルエステルと部分グリセリド含有する、とりわけ、メチルおよび／またはエチルエステル、モノグリセリドおよびメタノールおよび／またはエタノールを含有し、組成物の総量に基づき最大２重量％のグリセロール含量を有する、本発明による組成物、または、本発明による方法によって得ることのできるこのような組成物の好適態様の、好ましくは０．５〜１０重量％の量で、とりわけ１〜５重量％の量での、燃料組成物中の添加剤としての使用にも関する。特に好適な実施形態では、本発明による組成物は、燃料組成物の潤滑性能を向上させるための添加剤として用いられる。
【００８３】
燃料用の様々な添加剤の使用は、文献から知られている。モノグリセリドおよび他の部分エステル化またはエーテル化ポリオール（例えばグリコールモノエステルでさえ）は、それらが良好な潤滑作用を有するがゆえに、ディーゼル添加剤として添加される。そのような添加剤を記述する特許出願としては、例えばＥＰ ０ ７２１ ４９２（Ｉｎｆｉｎｅｕｍ ＵＳＡ Ｌ．Ｐ．）、ＷＯ ０１１９９４１（Ｆｉｎａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓ．Ａ．）およびＷＯ ００６３３２２（Ｐｕｒｅ Ｆｕｅｌｓ ＵＳＡ Ｉｎｃ．）が挙げられる。
【００８４】
とりわけ、高率のモノグリセリドを有するグリセリド混合物は、良好な潤滑特性を有する。従って、本発明による方法によって製造されたモノグリセリドも、ディーゼル燃料における燃料添加剤として使用することができ、良好な潤滑特性を示すことが判明した。
【００８５】
天然油の部位特異的な脂肪酸組成物は、本発明による酵素プロセスにおいて利用し得る。モノグリセリド画分は、油の２位に見出されるべき脂肪酸組成物を主に含有する。大部分の天然油では、より高不飽和の脂肪酸は、好ましくは、２位で結合している。このような方法で、高リノール酸含量のモノグリセリドを、例えばひまわり油またはアザミ油から製造することができる。これらのモノグリセリドは、ディーゼル添加剤としてのモノグリセリドの使用にとって特に重要な、低下した凝固点を有する。高オレイン酸含量のモノグリセリドは、例えば、パーム油から得ることができる。
【００８６】
本発明においては、燃料組成物は、自由燃焼エネルギーを機械仕事に変換する任意のエネルギー供給燃料であると理解される。これには、室温および標準圧で液体である、あらゆるタイプのモーター燃料および航空機燃料が含まれる。モーター燃料、例えば自動車およびトラックのエンジン用のものは、一般的には炭化水素、例えばガソリンまたは高沸石油留分を含有する。本発明による燃料組成物は、好ましくはディーゼル油である。
【実施例】
【００８７】
実施例１：遊離および固定化形態での様々な酵素による部位選択的アルコール分解
菜種油２０ｇとエタノール２．５ｇからなる１６個の混合物を、電磁撹拌機が装備されたガラスビーカーに入れた。水０．２５ｇを撹拌しながら混合物１〜９、１５および１６に添加し、水０．５ｇを混合物１０〜１４に添加した。その後、下記表に列挙した遊離および固定化形態のリパーゼを添加した。混合物を撹拌しながら２４時間インキュベートし、別のエタノール２．５ｇを５時間後に添加した。混合物１〜１４のアルコール分解を、室温にて多撹拌機板上で行った。混合物１５および１６を、４５℃にて振盪機上でインキュベートした。２４時間後、試料を取り出し、グリセリドとエチルエステルの含量をガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は、％面積として評価した。形成された少量の脂肪酸が、エチルエステル面積中に含まれている。
【００８８】
混合物１〜３、１５および１６の固定化物を、固定化形態で製造業者から直接得た。混合物４〜８の固定化物を、Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００（Ｍｅｍｂｒａｎａ）上への吸着によって調製した。このために、Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００を１時間、エタノール１０ｍｌ中でインキュベートした。エタノールをデカント除去後、水１０ｇと各リパーゼ調製物０．５ｇを添加した。混合物を室温で一晩インキュベートした。その後、固定化物を濾過によって分離し、室温で２４時間、紙シート上で乾燥した。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
結果：
試験した全ての固定化リパーゼは、アルコール分解活性を示し、従って、原則として、本発明による組成物の製造に適していることが分かった。特に良好な反応は、固定化されたＴｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ、ＲｈｉｚｏｐｕｓおよびＰｏｒｃｉｎｅ Ｐａｎｃｒｅａｓによって達成され、中程度の転化率がＲｈｉｚｏｍｕｃｏｒおよびＭｕｃｏｒリパーゼで観察された。試験条件下で、遊離リパーゼは、明らかに低い転化率を示した。Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ由来の遊離リパーゼだけが、顕著な生成物形成を示した。
【００９２】
実施例２：非固定化リパーゼによるひまわり油の部位選択的アルコール分解
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇからなる６個の混合物を、電磁撹拌機が装備されたガラスビーカーに入れた。水０．４ｇを撹拌しながら添加した。４０ｍｇの固体Ｎａ３ＰＯ４×１２Ｈ２Ｏを、混合物２、４および６に添加した。０．４ｇのｌｉｐｏｌａｓｅ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼ、液体調製物）を混合物１および２に添加し、０．４ｇのＮｏｖｏｚｙｍ ５２５（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂリパーゼ、液体調製物）を混合物３および４に添加し、０．４ｇのＮｏｖｏｚｙｍ ３８８（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉリパーゼ、液体調製物）を混合物５および６に添加した。アルコール分解を、室温にて多撹拌機板上で行った。試料を１６時間後と４４時間後に取り出し、グリセリド含量をガスクロマトグラフィーにより分析した。結果は、％面積として評価した。
【００９３】
【表３】
【００９４】
結果：
Ｌｉｐｏｌａｓｅは塩基性塩の存在下で、顕著な活性を示した（混合物２）。対照的に、塩を添加しないと、非常に弱いアルコール分解反応しか検出できなかった。Ｎｏｖｏｚｙｍ ３８８では弱い活性が検出されたが、塩の添加には依存しなかった。
【００９５】
実施例３：固定化ｌｉｐｏｌａｓｅとｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物の活性の比較
０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物または担体に固定された相当量のｌｉｐｏｌａｓｅを含有する混合物を比較した。
【００９６】
Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００（Ｍｅｍｂｒａｎａ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化：
５ｇのＭＰ１０００を２５０ｍｌの三角フラスコに入れ、エタノール１５ｍｌを添加した。混合物を１時間振盪し、その後にエタノールをデカント除去した。水５０ｇをＭＰ１０００に添加した。１時間撹拌した後、水をデカント除去した。リン酸緩衝液１００ｍｌ（２０ｍＭ、ｐＨ６．０）を添加し、ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物５ｇを添加することによって固定化を開始した。混合物を８℃で夜通し撹拌し、その後に酵素固定化物を濾別した。固定化物を紙タオルの間で、室温にて夜通し乾燥した。固定化物を検量し、ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇに相当する量の固定化物を、アルコール分解のために使用した。
【００９７】
Ａｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００（Ｍｅｍｂｒａｎａ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化、別法：
上述のようにして固定化を行った。固定化物を濾別した後、２００ｍＭのＮａ３ＰＯ４溶液５ｍｌを添加した。全混合物を、室温にて真空で乾燥した。この追加工程の目的は、既にアルカリの固定化物を調製することであった。固定化物を検量し、ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇに相当する量の固定化物を、アルコール分解のために使用した。
【００９８】
Ｄｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化：
２００ｍｇのＤｏｗｅｘ ＷＢＡを、小さなガラスビーカーに入れた。ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇをピペットにより添加し、ピペットの先端で完全に混合した。時々混合しながら、混合物を室温で２時間インキュベートした。全混合物（Ｄｏｗｅｘ＋上澄）を変換（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のために使用した。非結合ｌｉｐｏｌａｓｅを固定化物から洗い出し（Ａｕｓｗａｓｃｈｅｎ）によって得た並列試験により、存在するｌｉｐｏｌａｓｅの約９０％は担体へ固定されたことが示された。
【００９９】
Ｄｕｏｌｉｔｅ Ａ ５６８（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）上でのｌｉｐｏｌａｓｅの固定化：
２００ｍｇのＤｕｏｌｉｔｅ Ａ ５６８を、小さなガラスビーカーに入れた。ｌｉｐｏｌａｓｅ液体調製物０．２ｇををピペットにより添加し、ピペットの先端で完全に混合した。時々混合しながら、混合物を室温で２時間インキュベートした。全混合物（Ｄｕｏｌｉｔｅ＋上澄）を変換のために使用した。非結合ｌｉｐｏｌａｓｅを固定化物から洗い出し（Ａｕｓｗａｓｃｈｅｎ）によって得た並列試験により、存在するｌｉｐｏｌａｓｅの約８０％は担体へ固定されたことが示された。
【０１００】
試験手順：
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇからなる１０個の混合物を、電磁撹拌機が装備されたガラスビーカーに入れた。水０．４ｇを、撹拌しながら添加した。５０ｍｇの固体Ｎａ２ＣＯ３を、混合物２，４，６，８および１０に添加した。０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓリパーゼ、液体調製物）を混合物１および２に添加し、Ｄｏｗｅｘ固定化物を混合物３および４に、Ｄｕｏｌｉｔｅ固定化物を混合物５および６に、ＭＰ１０００固定化物を混合物７および８に、およびＮａ３ＰＯ４で処理後のＭＰ１０００固定化物を混合物９および１０に添加した。アルコール分解を、室温にて多撹拌機板上で行った。混合物３〜１０を２回処理した。試料を１６時間後に取り出し、グリセリド含量をガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は、％面積として評価した。
【０１０１】
【表４】
【０１０２】
結果：
ｌｉｐｏｌａｓｅを含有する全固定化物は、アルコール分解活性を示した。Ｎａ３ＰＯ４で前処理を施した固定化物を除いて、全ての固定化物がＮａ２ＣＯ３による追加的な活性化を示した。しかしながら、液体ｌｉｐｏｌａｓｅのＮａ２ＣＯ３による活性化は、固定化物の活性化よりもかなり強い。同じ秤量の酵素では、塩活性化ｌｉｐｏｌａｓｅ（混合物２）によるアルコール分解は、固定化物による場合より遥かに速かった。一方、固定化によって、酵素の反復使用、それ故により多量の酵素の使用が可能となった。
【０１０３】
実施例４：様々なアルコールによる反応
ひまわり油４０ｇと可変量のアルコールからなる様々な混合物に、ｌｉｐｏｌａｓｅによる室温でのアルコール分解反応を施した。混合物は、次表中に示した組成物を有していた。
【０１０４】
【表５】
【０１０５】
グリセリドとエステルの含量は、ガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は％面積として評価し、過剰の遊離アルコールは含まれない。表中に示した時間で、試料を取り出した。
【０１０６】
【表６】
【０１０７】
結果：
用いたアルコールの全てで、アルコール分解反応が観察された。酵素は、第１級および第２級アルコール、並びに線状および分枝状アルコールを受容する。水２％を含有する反応媒体中、アルコールであるエタノールおよびプロパノールによって、最良の反応が観察された。他のアルコールについては、最適な転化率を達成するために、一部分において、反応条件を僅かに変更しなければならなかった。ブタノール（混合物１０〜１２）を用いた、およびヘキサノール（混合物１３〜１５）を用いた詳細な検討によって、これらのアルコールによる場合でさえ、モノグリセリド含量が＞６０％のグリセリドの製造が可能であることが示された。ブタノールによる反応は、比較的少ない水しか含有しない媒体中で良く起こるのに対して、ヘキサノールによる反応は、比較的大量の水の存在下でのみ首尾良く起こる。このことから、最適な反応速度を達成するために、アルコールがより疎水性になる場合には、水の濃度を増やさなければならないことを、一般的に結論づけ得る。
【０１０８】
実施例５：グリセロール形成、酸形成およびモノグリセリド含量に対するエタノール濃度の影響
ひまわり油４０ｇおよび可変量のエタノールからなる様々な混合物に、０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅによる室温でのアルコール分解反応を施した。２５ｍｇのＮａ２ＣＯ３量を添加した。混合物は、次表に示した組成物を有していた。
【０１０９】
【表７】
【０１１０】
グリセリド含量を、ガスクロマトグラフィーによって分析した。結果は、％面積として表した。グリセロール含量もまた、ガスクロマトグラフィーによって分析した。結果を、無較正の％面積として表す。ここでの主要因は相対値の比較ではあるが、物質収支によると、絶対グリセロール含量はより低い。グリセロール測定用には１６時間の反応時間後に、グリセリド測定用には４０時間の反応時間後に、ＧＣ試料を取り出した。酸価は１６時間後に決定した。
【０１１１】
【表８】
【０１１２】
グリセロールは、用いたＧＣ法ではエチルエステルおよびグリセリドよりも相対的に強い吸着を示すため、エチルエステル、遊離エタノールおよびグリセリドの混合物において直接、較正を行った。０〜１．０重量％グリセロールの濃度範囲にわたる吸着は、次式で示される。
ｙ＝２．３ｘ（ｙ＝吸着、ｘ＝秤り取り量）
上記分析から、次のパターンが現れる。
【０１１３】
【表９】
【０１１４】
結果：
用いたアルコールの濃度が高いほど、得られたモノグリセリド含量は高くなる。全グリセリドに基づき、９０％より高いモノグリセリド含量を達成し得る。
【０１１５】
アルコール含量の増加によって、油の全加水分解から形成される遊離脂肪酸またはグリセロールなどの副生成物の減少につながる。
【０１１６】
アルコール含量を増加すると、反応速度が低下した。含水量を増やすことによって反応速度が改善されたため、大過剰モルのエタノール（混合物６）であってさえ、良好なモノグリセリド形成が達成された。
【０１１７】
実施例６：様々な油による反応
並列試験にて、様々な油を用いて加水分解を調べた。４０ｇの量の油を、エタノール１０ｇを有するガラスビーカーに秤り取った。０．４ｇの量の水を撹拌しながら添加し、次いで４０ｍｇの固体Ｎａ３ＰＯ４ｘ１２Ｈ２Ｏを添加した。０．４ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。１６時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１１８】
【表１０】
【０１１９】
結果：
良好なアルコール分解が、用いた全ての油について観察された。全グリセリドに基づき＞７０％のモノグリセリド含量が、全ての油について達成された。
【０１２０】
実施例７：様々なアルカリ塩による反応
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇの混合物５個を、秤り入れた。水０．４ｇを、５個の混合物全てに撹拌しながら添加した。４０ｍｇのＮａ３ＰＯ４ｘ１２Ｈ２Ｏを混合物１に添加し、１１ｍｇのＮａ２ＣＯ３を混合物２に添加し、４ｍｇのＣａ（ＯＨ）２を混合物３に添加し、３１ｍｇのクエン酸三ナトリウムｘ２Ｈ２Ｏを混合物４に添加し、そして混合物５には塩を添加しなかった。０．４ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。１６時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１２１】
【表１１】
【０１２２】
結果：
リン酸塩、炭酸塩および水酸化物の添加により、アルコール分解反応は成功した。
【０１２３】
実施例８：使用した塩濃度の最適化（Ｎａ２ＣＯ３について）
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇの混合物１２個を、秤り入れた。撹拌しながら、水０．２ｇを混合物１〜６に添加し、水０．４ｇを混合物７〜１２に添加した。次に、次表に示した様々な量の塩を添加した。０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。１６時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１２４】
【表１２】
【０１２５】
結果：
混合物における含水量の増加によって、最適量のＮａ２ＣＯ３に僅かな変化が生じる。水０．２ｇを添加すると塩の最適量は２５ｍｇ〜１００ｍｇの範囲に広がるが、水０．４ｇを添加すると、最適範囲は５０ｍｇ〜２００ｍｇの間である。
塩基性添加剤の最適条件は、用いた緩衝酵素溶液の量と塩基の強度に依存することに注目すべきである。Ｎａ２ＣＯ３による試験群は、典型的なものと見なし得る。
【０１２６】
実施例９：エステル交換速度への温度の影響
ひまわり油４０ｇとエタノール１０ｇの６個の混合物を、秤り入れた。撹拌しながら、水０．４ｇと５０ｍｇのＮａ２ＣＯ３を、混合物に添加した。０．２ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加することによって、反応を開始した。次表に示した異なる温度で、反応を行った。２４時間の反応時間後、ガスクロマトグラフィーによる分析のために試料を取り出した。結果を％面積として表す。
【０１２７】
【表１３】
【０１２８】
結果：
リパーゼは、３０℃以上の低さの温度でさえ、明らかに失活される。最適な反応温度は、２０〜２５℃の範囲である。
【０１２９】
実施例１０：エタノールの一定添加によるエチルエステル／部分グリセリド混合物の合成
油の量に基づき菜種油１２００ｇ、エタノール７５ｇ、水０．３７５％、および濃度１ｍｏｌ／ｌの０．０２５％ＮａＯＨを、加熱可能な２リットルの二重ジャケット付き反応器中へ導入した。混合物を、撹拌しながら１５℃に冷却し、その後、油の量に基づき０．２５％のｌｉｐｏｌａｓｅを添加した。混合物を、撹拌しながら１５℃で４８時間インキュベートした。２．５時間後にさらにエタノール７５ｇ、および５時間後にエタノール１５０ｇを、反応器中へ導入した。４８時間後、酵素を失活させるために、反応器の内容物を１時間、８０℃に加熱した。最終的な生成混合物は、単一相混合物であった。
【０１３０】
ガスクロマトグラフィーによる分析によって、以下の組成が得られた（％面積、エタノールは含まれず）：エチルエステル５８．２％、モノグリセリド２５．６％、ジグリセリド１７．１％、トリグリセリド０．７％。数学的には、混合物はまだなお約１２重量％の遊離エタノールを含有する。
【０１３１】
実施例１１：エタノールの連続添加による合成＋エチルエステル／部分グリセリド混合物の仕上げ
菜種油１０００ｇ、エタノール５０ｇおよび濃度１ｍｏｌ／ｌの０．０２５％ＮａＯＨを、加熱可能な２リットルの二重ジャケット付き反応器中へ導入した。混合物を、撹拌しながら１７℃に冷却し、その後、油の量に基づき０．２５％のｌｉｐｏｌａｓｅを添加した。混合物を、撹拌しながら１７℃で４５時間インキュベートした。反応を開始した後、エタノール２００ｇを、流速０．１４ｍｌ／分で連続的に反応器中へポンプ注入した。４５時間後、０．１重量％のＴｏｎｓｉｌを反応器中へ導入し、反応器の内容物を加熱した。７５℃で１時間のインキュベーション後、反応器の内容物を濾別した。遊離グリセロールの残渣を除去するため生成物５００ｇを水２５０ｇで２回洗い、エマルジョン形成を避けるため反応系だけをゆっくり撹拌した。グリセロール含有およびアルカリ含有の水相を、油から分離した。最終的な生成混合物は、透明な単一相混合物であった。
【０１３２】
ガスクロマトグラフィーによる分析によって、以下の組成が得られた（％面積、エタノールは含まれず）：
【０１３３】
数学的には、水洗前、混合物はまだなお約１２重量％の遊離エタノールを含有する。洗浄した最終生成物の遊離グリセロール含量は、０．０５重量％より低い。洗浄前、生成物は較正後に１．１重量％のグリセロール含量を有していた。
【０１３４】
実施例１２：実施例１１の反応生成物の貯蔵安定性
実施例１１の生成物をガラス瓶に入れ、昼光で室温にて５５日間保存した。比較のＧＣ分析を行った。
【０１３５】
【表１４】
【０１３６】
結果：
ＧＣ分析精度限界内で、試料は５５日後に変化しなかった。よって、酵素プロセスによって製造されるバイオディーゼルは、少なくとも５５日間貯蔵安定である。
【０１３７】
実施例１３：実施例１１の反応生成物からのグリセロールの除去
５０ｇ量の実施例１１の未洗浄生成物を、２重量％水で２回、および５重量％水で２回、洗浄した。各洗浄工程の後、水相を分離した。以下のグリセロール含量が得られた：
【０１３８】
結果：
広い濃度範囲にわたる水洗とその後の相の分離によって、生成物からグリセロールを除去し得る。
【０１３９】
実施例１４：ディーゼル燃料における性能試験
酵素的に製造したバイオ燃料の試料２個を、通常の給油所ディーゼルへの添加剤として試験した。この目的で、グリセロール除去なし（コード：ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１ＤＳ）および水洗によるグリセロールの除去後（コード：ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１）の両者について、実施例１０の生成物を使用した。
【０１４０】
ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１：
エチルエステル＋モノグリセリド＋エタノールの混合物、グリセロール含量＜０．０５重量％
ＵＳＣ−ＣＭ−８３２７−１３１ＤＳ：
エチルエステル＋モノグリセリド＋エタノールの混合物、グリセロール含有（グリセロール含量＞１重量％）
【０１４１】
給油所ディーゼルへの２．５重量％、３重量％および５重量％の添加として、低温挙動について混合物を試験した。この目的で、試料のＣＦＰＰ値を決定した。
【０１４２】
【表１５】
【０１４３】
結果：
比較的低濃度では、ＣＦＰＰに顕著な悪化はなかった。比較的高濃度でのみ、１℃のＣＦＰＰ上昇が生じた。
２つの混合物の低温での貯蔵によって、−２０℃でのディーゼル／バイオ燃料混合物に僅かな曇りが生じ、ポンプ送り性に何らの悪影響もなかった。４℃では、数週間後でさえ、混合物は変化しないままである。
【０１４４】
実施例１５：潤滑特性を試験するためのモノグリセリド含有混合物の製造
混合物１：５０ｇのＡｃｃｕｒｅｌ ＭＰ１０００を、エタノール５００ｇによって１時間インキュベートした。エタノールの除去後、水５００ｇと５０ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを添加し、混合物を２４時間撹拌した。水の除去後、固定化物を乾燥した。固定化物を３リットルの反応器に入れ、ひまわり油１．６ｋｇ、エタノール０．４ｋｇおよび水８ｇを添加した。撹拌しながら、室温で２４時間、反応混合物をインキュベートした。反応の終了後、固定化物を濾別し、過剰の水／エタノール混合物を反応器から除去した。１６ｇのＴｏｎｓｉｌと水２ｇを試料に添加し、その後、８０℃で３０分間インキュベーションを施した。次に、試料を真空で乾燥し、Ｔｏｎｓｉｌを濾過によって除去した。こうして得たエチルエステル／部分グリセリド混合物を、潤滑試験のために使用した。
【０１４５】
混合物２：２５ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを、２５ｇのＤｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ上にピペット取りした。混合物を混合し、固定化のために冷蔵庫内に２時間貯蔵した。菜種油４ｋｇとエタノール１ｋｇを、６リットルの反応器に入れた。固定化物を反応混合物に撹拌しながら添加し、その後、撹拌しながら４５時間インキュベーションした。反応の後、固定化物を濾別し、過剰の水／エタノール混合物を回転式蒸発器にて、８０℃／５０ｍｂａｒで除去した。次いで、エチルエステル／部分グリセリド混合物に短経路蒸留を施した。蒸留により、１７５℃にて０．３ｍｂａｒの真空下で、エチルエステルを除去した。底部の生成物を、潤滑試験のために使用した。
【０１４６】
混合物３：２５ｇのｌｉｐｏｌａｓｅを、２５ｇのＤｏｗｅｘ Ｍａｒａｔｈｏｎ ＷＢＡ上にピペット取りした。混合物を混合し、固定化のために冷蔵庫内に２時間貯蔵した。菜種油１．８３ｋｇとブタノール０．７ｋｇを、３リットルの反応器に入れた。固定化物を反応混合物に撹拌しながら添加し、その後、撹拌しながら６０時間インキュベーションした。反応の後、固定化物を濾別し、過剰の水／ブタノール混合物を回転式蒸発器にて、８０℃／５０ｍｂａｒで除去した。こうして得たブチルエステル／部分グリセリド混合物を、潤滑試験のために使用した。
得られた生成物組成物を、実施例１６に示す。
【０１４７】
実施例１６：ディーゼル燃料における潤滑特性の試験
潤滑特性は、ＣＥＣ法Ｆ−０６−Ｔ−９４によるＨＦＦＲ試験（高周波往復リグ試験）に従った。次表に示したように、様々なディーゼル燃料と、ひまわり油と菜種油に基づく実施例１５によるモノグリセリド混合物を使用した。
【０１４８】
【表１６】
【０１４９】
【表１７】
【０１５０】
【表１８】
【０１５１】
結果：
全試料は、用いたディーゼル燃料の潤滑特性を顕著に改善し、ＨＦＦＲ値を規定の限界（例えば現在のスイスでは４５０μｍ）より下に低減している。
【０１５２】
実施例１７：エタノール含有エチルエステル／部分グリセリド混合物の酵素的合成
菜種油１ｋｇに基づき、精製菜種油１６００ｋｇ、エタノール６４０ｋｇ、１ＭのＮａＯＨを６００ｍｌ、水７ｌおよび２５０，０００Ｕのリパーゼ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ由来のエステラーゼ、単位は製造業者による）の全てを、４０００リットルの反応器に入れた。混合物を４０時間撹拌し、撹拌しながら８０℃に加熱し、その後、８０℃で２時間撹拌し、エタノールが逃げられないように反応器を閉じたままとした。次に、混合物を５０℃に冷却し、１０ｋｇのＣｅｌａｔｏｍ ＦＷ１４を含有するドラムフィルターによって濾過した。生成物を樽中に注ぎ、室温で貯蔵した。
【０１５３】
結果：
生成物２２００ｋｇが得られ、収率９８％に相当していた。
【０１５４】
実施例１８：蒸留したエチルエステル/部分グリセリド混合物の製造
菜種油１ｋｇに基づき、精製菜種油１６００ｋｇ、エタノール６４０ｋｇ、１ＭのＮａＯＨを６００ｍｌ、水７ｌおよび２５０，０００Ｕのリパーゼ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ由来のエステラーゼ、単位は製造業者による）の全てを、４０００リットルの反応器に導入した。混合物を４０時間撹拌し、次いで撹拌しながら１２０℃に加熱した。反応器に真空を適用し、エタノール/水混合物を反応器から除去した。混合物からそれ以上のエタノールが出なくなるまで、真空度をゆっくり下げた。次に、混合物を５０℃に冷却し、１０ｋｇのＣｅｌａｔｏｍ ＦＷ１４を含有するドラムフィルターによって濾過した。生成物を樽中に注ぎ、室温で貯蔵した。
【０１５５】
結果：
生成物１７４２ｋｇと蒸留液４７０ｋｇが得られ、収率９８％に相当していた。
【０１５６】
実施例１９：実施例１７と１８による試験生成物の分析
実施例１７と１８の試験生成物について、次表に示した分析を行った。
【０１５７】
【表１９】
【０１５８】
結果：
試験生成物は、菜種油の脂肪酸組成物に基づくエチルエステルおよびモノグリセリドから主に構成される混合物である。ジグリセリドは比較的少量で存在し；副生成物は脂肪酸とトリグリセリドである。非蒸留の混合物は、さらにエタノールと少量の水を含有する。試験生成物は、用いた油のものに対応する良好な色を有する。有機および無機の物質含量は低い。グリセロール分析は、トリグリセリドのグリセロールは部分グリセリドの形態でほとんど完全に結合し、５％未満のグリセロールが遊離の形態で存在することを示している。
【０１５９】
実施例２０：実施例１７と１８の試験生成物の安定性
実施例１７と実施例１８の生成物をストッパ付き樽に入れ、３ヶ月間貯蔵した。
【０１６０】
【表２０】
【０１６１】
結果：
生成物は、ディーゼル添加剤またはディーゼル用燃料添加剤としての使用にとって、十分に貯蔵安定である。
【０１６２】
実施例２１：ＦＡＭＥ（脂肪酸メチルエステル）と本発明による組成物との潤滑作用の比較
ディーゼルのＦＡＭＥとの異なる混合物のＨＦＦＲ値を、本発明による実施例１８の組成物の３％混合物と比較して決定し、こうして潤滑作用を調べた。試験はＩＳＯ １２１５６に記載されている。試験において、金属ピンを金属板上で引き、傷跡のサイズを決定した。傷跡が小さいほど、潤滑作用は良好であるということになる。
３％混合物を得るためにディーゼルに添加した本発明による組成物は、次の重量％分布：エチルエステル５５．５％、モノグリセリド３２．３％、ジグリセリド１１．４％、＜１％の副生成物を含有していた。
結果：
【０１６３】
【表２１】
【０１６４】
本発明による組成物を従来のディーゼルに添加すると、様々な濃度での脂肪酸メチルエステルとの混合物と比較して、比例的を超えて潤滑性が向上することが示された。摩耗傷跡についての特定のＥＮ限界は４６０μｍである。
【０１６５】
【表２２】
【０１６６】
説明：
セーボルト協会：独立して測定価値を決定するためのロッテルダムの協会
炭素残留マイクロ（１０％残留炭素分）：この試験は、ディーゼル中の炭素残渣を決定するために行われる。この目的で、試料を窒素流中で蒸発させ、残渣を秤量する。「マイクロ」は方法を表す。０．１％未満の残渣を生じさせようとする材料について、１０％蒸留残渣をまず調製し、次いで測定する。
蒸留挙動の決定：
ＩＢＰ：初期沸点
ＦＢＰ：最終沸点。百分率の数字は、それぞれの温度で蒸留させたディーゼルのバーセントを表す。
改善された潤滑性は、際立って有利であることとして明白である。
【０１６７】
実施例２３：化学的な部分エステル交換
メタノール（２０％）中の菜種油９３ｇ、メタノール４ｇおよびナトリウムメチラート３ｇを、フラスコ中へ導入した。反応混合物を撹拌しながら加熱し、付属の還流冷却器によって還流下で１時間、撹拌しながらインキュベートした。反応の終了後、反応混合物をクエン酸溶液で中和し、水５０ｇで洗浄した。分離させた生成物を水５０ｇで再洗浄した。その後、水相を除去した。試料を、合成後であって、２度の洗浄工程の後に取り出し、ガスクロマトグラフィーにより分析した。結果を％面積として表す。生成した少量の脂肪酸は、エチルエステル領域に含まれる。
【０１６８】
【表２３】
【０１６９】
結果：
化学的な部分エステル化によって、エステルと部分グリセリドからなる生成混合物が得られ、そこから大部分のグリセロールを洗浄のみによって容易に除去し得る。得られた混合物は単一相混合物である。トリグリセリド中に存在する１０％グリセロールの全てのうち、５０％未満が部分エステル交換において放出される。残りのグリセロールは、生成物中で結合したままである。よって、副生成物グリセロール流が半分以上、このプロセス中で低減される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）炭素数１〜８のアルキル基を有するアルキルエステルと、
ｂ）部分グリセリド、
を含有し、組成物の総量に基づき、最大２重量％の遊離グリセロール含量を有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
メチルおよび／またはエチルエステルを成分（ａ）として含有することを特徴とする、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
組成物の総量に基づき、少なくとも１０重量％の部分グリセリド含量を有することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の組成物。
【請求項４】
組成物の総量に基づき、最大５重量％のトリグリセリド含量を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
最大５の酸価を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の組成物。
【請求項６】
アルキルエステル、モノグリセリドおよびジグリセリドが下記の量：
アルキルエステル：３０〜７０重量％
モノグリセリド：１０〜３５重量％
ジグリセリド：１〜３０重量％
で存在することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
アルキルエステルと部分グリセリドは、炭素数８〜２２の飽和または不飽和で直鎖状または分枝状の脂肪酸に由来することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
トリグリセリドをアルカリ塩の添加により活性化されたエステラーゼと酵素的に反応させ、該反応をアルコールの存在下に行うことを特徴とする、バイオ燃料の製造方法。
【請求項９】
エステラーゼを別の工程で失活させることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
１０℃〜４０℃の温度およびトリグリセリド量に基づき０．１〜１０重量％の含水量でアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項８〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
市販の液体調製物のエステラーゼを、使用するトリグリセリド量に基づき、０．０５〜２％の量で使用することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよびアンモニウムの水酸化物、炭酸塩およびリン酸塩からなる群から選択されるアルカリ無機塩の水溶液を、エステラーゼを活性化するために使用することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
トリグリセリドに基づき、０．００００１〜１重量％の量で塩を使用することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
トリグリセリドを、炭素数１〜８のアルコールの存在下で固定化および／または化学修飾されたエステラーゼと酵素的に反応させることを特徴とする、バイオ燃料の製造方法。
【請求項１５】
エステラーゼを生成混合物から別の工程で分離することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１０℃〜６０℃の温度およびトリグリセリド量に基づき０〜１０重量％の含水量でアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項１５〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
プラスチック、樹脂または鉱物基材上での疎水性相互作用により、もしくは、アニオンまたはカチオン交換体上でのイオン相互作用により、もしくは、活性化された化学基を有する基材への化学結合により、エステラーゼを固定化することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
界面活性剤で被覆することにより、酵素表面を疎水性化することにより、もしくは、 化学架橋することにより、エステラーゼを化学修飾することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
エステラーゼは、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ａ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ、Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ、Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｏｒｃｉｎｅ ｐａｎｃｒｅａｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ、Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ、Ｐｓｅｕｄｏｍｐｎａｓ ｓｐ．、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｖｉｓｃｏｓｕｍ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍおよびＰｅｎｉｃｉｌｉｕｍ ｃａｍｅｍｂｅｒｔｉからなる群から選択される生物に由来することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
使用するエステラーゼはリパーゼであることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
１，３−特異的リパーゼを使用することを特徴とする、請求項１９〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
リパーゼは、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ由来のリパーゼであることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
高含有量百分率の一価および／または多価不飽和脂肪酸を有する油脂由来のトリグリセリドを使用することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
ひまわり油，菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油、獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヤトロファ油、パーム核油、ヤシ油およびオールドオイルからなる群から選択されるトリグリセリドを使用することを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
メタノールまたはエタノールをアルコール成分として使用することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項２６】
トリグリセリドに基づき、１０〜５０重量％の量でアルコールを使用することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項２７】
アルコールおよび／または水を部分的または完全に除去することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項２８】
炭素数１〜８のアルコールの存在下でトリグリセリドを部分的に化学反応させることを特徴とする、バイオ燃料の製造方法。
【請求項２９】
触媒を生成混合物から別の工程で分離することを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
使用した油に基づき１０モル％〜３０モル％のアルコール濃度でアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
アルコール分解をエタノールまたはメタノールによって好適に行うことを特徴とする、請求項２８〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
回分反応または連続反応として、並流または向流で、アルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
０．０１重量％〜５重量％の濃度で、２ｂａｒまでの圧力下、４０℃〜１２０℃の温度で、アルカリ金属アルコラートによってアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
０．０１重量％〜５重量％の濃度で、５ｂａｒまでの圧力下、４０℃〜１２０℃の温度で、硫酸またはスルホン酸によってアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
０．０１重量％〜１重量％の濃度で、２０〜２００ｂａｒの圧力下、１２０℃〜２５０℃の温度で、金属塩または金属石鹸によってアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
高含有量百分率の一価および／または多価不飽和脂肪酸を有し、かつ、ひまわり油、菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油，獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヤトロファ油、ヤシ油、パーム核油およびオールドオイルからなる群から選択される、油脂由来のトリグリセリドを使用することを特徴とする、請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
アルコールおよび／またはグリセロールおよび／または水を部分的または完全に除去することを特徴とする、請求項２８〜３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
請求項８〜３７のいずれかに記載の方法によって得ることのできる組成物。
【請求項３９】
９０〜９９．５重量％のガス油および０．５〜１０重量％（好ましくは２〜６重量％）の請求項１〜７または３８に記載の組成物を添加剤として含有する燃料組成物。
【請求項４０】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物の、バイオ燃料としての使用。
【請求項４１】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物の、燃料組成物における添加剤としての使用。
【請求項４２】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物の、燃料組成物の潤滑性能を向上させるための添加剤としての使用。
【請求項４３】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物を０．５〜１０重量％の量で存在させることを特徴とする、請求項４１または４２に記載の使用。
【請求項１】
ａ）炭素数１〜８のアルキル基を有するアルキルエステルと、
ｂ）部分グリセリド、
を含有し、組成物の総量に基づき、最大２重量％の遊離グリセロール含量を有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
メチルおよび／またはエチルエステルを成分（ａ）として含有することを特徴とする、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
組成物の総量に基づき、少なくとも１０重量％の部分グリセリド含量を有することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の組成物。
【請求項４】
組成物の総量に基づき、最大５重量％のトリグリセリド含量を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
最大５の酸価を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の組成物。
【請求項６】
アルキルエステル、モノグリセリドおよびジグリセリドが下記の量：
アルキルエステル：３０〜７０重量％
モノグリセリド：１０〜３５重量％
ジグリセリド：１〜３０重量％
で存在することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
アルキルエステルと部分グリセリドは、炭素数８〜２２の飽和または不飽和で直鎖状または分枝状の脂肪酸に由来することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
トリグリセリドをアルカリ塩の添加により活性化されたエステラーゼと酵素的に反応させ、該反応をアルコールの存在下に行うことを特徴とする、バイオ燃料の製造方法。
【請求項９】
エステラーゼを別の工程で失活させることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
１０℃〜４０℃の温度およびトリグリセリド量に基づき０．１〜１０重量％の含水量でアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項８〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
市販の液体調製物のエステラーゼを、使用するトリグリセリド量に基づき、０．０５〜２％の量で使用することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよびアンモニウムの水酸化物、炭酸塩およびリン酸塩からなる群から選択されるアルカリ無機塩の水溶液を、エステラーゼを活性化するために使用することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
トリグリセリドに基づき、０．００００１〜１重量％の量で塩を使用することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
トリグリセリドを、炭素数１〜８のアルコールの存在下で固定化および／または化学修飾されたエステラーゼと酵素的に反応させることを特徴とする、バイオ燃料の製造方法。
【請求項１５】
エステラーゼを生成混合物から別の工程で分離することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１０℃〜６０℃の温度およびトリグリセリド量に基づき０〜１０重量％の含水量でアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項１５〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
プラスチック、樹脂または鉱物基材上での疎水性相互作用により、もしくは、アニオンまたはカチオン交換体上でのイオン相互作用により、もしくは、活性化された化学基を有する基材への化学結合により、エステラーゼを固定化することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
界面活性剤で被覆することにより、酵素表面を疎水性化することにより、もしくは、 化学架橋することにより、エステラーゼを化学修飾することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
エステラーゼは、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ａ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ Ｂ、Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ、Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｏｒｃｉｎｅ ｐａｎｃｒｅａｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ、Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ、Ｐｓｅｕｄｏｍｐｎａｓ ｓｐ．、Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｖｉｓｃｏｓｕｍ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍおよびＰｅｎｉｃｉｌｉｕｍ ｃａｍｅｍｂｅｒｔｉからなる群から選択される生物に由来することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
使用するエステラーゼはリパーゼであることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
１，３−特異的リパーゼを使用することを特徴とする、請求項１９〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
リパーゼは、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｅｎｏｓｕｓ由来のリパーゼであることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
高含有量百分率の一価および／または多価不飽和脂肪酸を有する油脂由来のトリグリセリドを使用することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
ひまわり油，菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油、獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヤトロファ油、パーム核油、ヤシ油およびオールドオイルからなる群から選択されるトリグリセリドを使用することを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
メタノールまたはエタノールをアルコール成分として使用することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項２６】
トリグリセリドに基づき、１０〜５０重量％の量でアルコールを使用することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項２７】
アルコールおよび／または水を部分的または完全に除去することを特徴とする、請求項８〜１３または１４〜１８および／または１９〜２２の少なくとも１項に記載の方法。
【請求項２８】
炭素数１〜８のアルコールの存在下でトリグリセリドを部分的に化学反応させることを特徴とする、バイオ燃料の製造方法。
【請求項２９】
触媒を生成混合物から別の工程で分離することを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
使用した油に基づき１０モル％〜３０モル％のアルコール濃度でアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
アルコール分解をエタノールまたはメタノールによって好適に行うことを特徴とする、請求項２８〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
回分反応または連続反応として、並流または向流で、アルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
０．０１重量％〜５重量％の濃度で、２ｂａｒまでの圧力下、４０℃〜１２０℃の温度で、アルカリ金属アルコラートによってアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
０．０１重量％〜５重量％の濃度で、５ｂａｒまでの圧力下、４０℃〜１２０℃の温度で、硫酸またはスルホン酸によってアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
０．０１重量％〜１重量％の濃度で、２０〜２００ｂａｒの圧力下、１２０℃〜２５０℃の温度で、金属塩または金属石鹸によってアルコール分解を行うことを特徴とする、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
高含有量百分率の一価および／または多価不飽和脂肪酸を有し、かつ、ひまわり油、菜種油、アザミ油、大豆油、アマニ油、ピーナッツ油，獣脂、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヤトロファ油、ヤシ油、パーム核油およびオールドオイルからなる群から選択される、油脂由来のトリグリセリドを使用することを特徴とする、請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
アルコールおよび／またはグリセロールおよび／または水を部分的または完全に除去することを特徴とする、請求項２８〜３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
請求項８〜３７のいずれかに記載の方法によって得ることのできる組成物。
【請求項３９】
９０〜９９．５重量％のガス油および０．５〜１０重量％（好ましくは２〜６重量％）の請求項１〜７または３８に記載の組成物を添加剤として含有する燃料組成物。
【請求項４０】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物の、バイオ燃料としての使用。
【請求項４１】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物の、燃料組成物における添加剤としての使用。
【請求項４２】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物の、燃料組成物の潤滑性能を向上させるための添加剤としての使用。
【請求項４３】
請求項１〜７または請求項３８に記載の組成物を０．５〜１０重量％の量で存在させることを特徴とする、請求項４１または４２に記載の使用。
【公表番号】特表２００８−５２７１５４（Ｐ２００８−５２７１５４Ａ）
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５１５７９（Ｐ２００７−５５１５７９）
【出願日】平成１８年１月１０日（２００６．１．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０００１２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７７０２３
【国際公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（５０５０６６７１８）コグニス・アイピー・マネージメント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (191)
【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｇｎｉｓ ＩＰ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１０日（２００６．１．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０００１２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７７０２３
【国際公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（５０５０６６７１８）コグニス・アイピー・マネージメント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (191)
【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｇｎｉｓ ＩＰ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
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