Novozyme® 435 as bio-catalyst for biomass based esters

Abstract

Sugar based bio-surfactants are green alternatives to synthetic surfactants which have gained increasing interest over the past 20 years. In this thesis, lauric acid and vinyl laurate has been investigated as acyl donor and galactose as acyl acceptor. The solvent of choice was acetone and the catalyst was Novozyme® 435. A new reaction was discovered from vinyl laurate to lauric acid and methyl laurate which was further investigated through response surface methodology. The chosen independent variables were reaction time and catalyst amount, the resulting equation was Conversion=53.168−4.54795·c a t+32.283·t+0.160424 ·c a t^2+0.043·c a t·t−4.79922·t^2 with an R^2=0.899. The optimum value for conversion based on this model was 88.47 % with t= 3.46h and c a t=22.0711 %. The trial at the optimum confirmed the model with conversions as high as 94 % and 96 %.

Sukkerbaserte biologiske surfaktanter er et alternativ til syntetiske varianter. Disse har fått økende oppmerksomhet i løpet av de siste 20 årene i vitenskapelig forskning. I denne masteroppgaven er vinyllaurat og laurinsyre undersøkt som acyldonor og galaktose som acylakseptor. Løsemiddelet som ble brukt var aceton og den biologiske katalysatoren var Novozyme® 435, N435. Det ønskede produktet var en ester av galaktose og laurinsyre. Gjennom forsøk på å reprodusere litteratur, ble en bireaksjon mellom vinyllaurat og aceton oppdaget, katalysert av N435. Produktene som ble funnet fra denne reaksjonen var metyllaurate og laurinsyre. Denne reaksjon ble videre undersøkt med et design av eksperimenter, DOE, og med respons overflate metodikk, RSM. De to uavhengige variablene var mengde katalysator og reaksjonstid. Den optimerte likningen for omgjøring ble Om g j or i n g =53.168−4.54795·c a t+32.283·t+0.160424 ·c a t^2+0.043·c a t·t−4.79922·t^2 med en R^2=0.899. Den optimale verdien for omgjøring i følge modellen var 88.47 % med de uanhengig variablene t=3.46h og c a t= 22.0711 %. To reaksjoner med disse initialbetingelsene ble gjennomført og resulterte i en gjennomsnittlig omgjøring på 95 %, som er innenfor standardavviket til modellen.