コーヒー廃棄物からトリメチロールプロパンエステルまで環境に優しいプロセスでバイオ潤滑剤を検討

Environmentally Friendly Processes from Coffee Wastes to Trimethylolpropane Esters to be Considered Biolubricants.

• Tuba Unugul
• Togayhan Kutluk
• Bahar Gürkaya Kutluk
• Nurcan Kapucu

抄録

本研究では、エスプレッソコーヒー廃棄物を用いて、石油系潤滑油に代わる環境に優しい再生可能な生分解性のある生分解性潤滑油を製造した。原料として使用したコーヒー廃油は、エスプレッソコーヒー廃棄物からソックスレー法と従来の溶媒抽出法を用いて抽出した。得られた廃油をリポザイムＴＬ ＩＭ（）を用いて加水分解することにより遊離脂肪酸（ＦＦＡ）を得た。また、副生成物であるグリセロールを分離漏斗を用いて反応媒体から分離した。得られたＦＦＡを原料として、ＴＭＰエステルを製造した。ノボザイム４３５（）を用いて、ＦＦＡとポリオールアルコール（トリメチロールプロパン（ＴＭＰ））とのエステル化反応の結果、脂肪酸のポリオールエステルが合成された。培地中のＦＦＡ量およびＦＦＡ転化率は、ＡＳＴＭ Ｄ ５５５５-９５規格に準じてＮａＯＨ溶液で滴定し、ＧＣによるエスプレッソコーヒー油のＦＦＡ組成を測定した。エスプレッソコーヒー抽出物の油分は１６％と豊富であり、ＦＦＡ組成はパルミチン酸（Ｃ４３重量％）とリノール酸（Ｃ３１重量％）が豊富であることがわかった。また、ＦＦＡの３１％はコーヒー油から得られたものであった。実験的研究は、温度５５℃、５％酵素（ｗ／ｗ）、非水性媒体、３／１ＦＦＡ／ＴＭＰモル比、５００ｒｐｍ混合速度、２４時間の条件で、９３％のＴＭＰトリエステル含有量で８８％の最高のＦＦＡ変換が得られたことを示している。

In this study, an eco-friendly renewable biodegradable alternative to petroleum-based oil lubricants was produced using espresso coffee wastes. Waste coffee oil used as raw material was extracted from Espresso coffee wastes by Soxhlet and conventional solvent extraction. Free fatty acids (FFA) were obtained by hydrolysis of the obtained waste oil using Lipozyme TL IM (). The byproduct, glycerol, was also separated from the reaction medium using a separatory funnel. The obtained FFA was used as a raw material in the production of TMP esters. Polyol esters of fatty acids were synthesized as a result of the esterification reaction between FFA and polyol alcohol (trimethylolpropane (TMP)) using Novozyme 435 (). The amount of FFA in the medium and the FFA conversion was determined by titration with NaOH solution according to ASTM D 5555-95 standard and the FFA composition of espresso coffee oil by GC. The oil content of espresso coffee extract was found to be rich by 16% and the FFA composition was rich in palmitic acid (C 43% by weight) and linoleic acid (C 31% by weight). 31% of FFA was obtained from the coffee oil. Experimental studies have shown that the highest FFA conversion of 88% with 93% TMP tri-ester content was obtained at a temperature of 55°C, 5% enzyme (w/w), non-aqueous media, 3/1 FFA/TMP mole ratio, 500 rpm mixing speed and 24 hours.