專利名稱：一種從微藻提取油脂的方法
技術領域：
本發明屬于油脂提取領域，涉及一種從微藻提取油脂的方法，具體地，涉及一種將擠壓膨化預處理技術與亞臨界流體萃取技術相組合的從微藻提取油脂的方法。
背景技術：
微藻是一種水生的光合自養微生物，它利用光能，以(X)2和H2O作為底物進行細胞的生長，并合成大量的蛋白質，甘油三酯，色素，多糖等物質。微藻藻蛋白質在食品，醫藥，飼料等領域具有重要的應用價值，而甘油三酯，不但可作為重要的營養保健品，而且可作為生物能源(生物柴油)的重要油脂原料來源。特別是隨著世界性的化石能源石油的日漸短缺， 以生物柴油為代表的可再生的生物質新能源越來越受到世界各國的廣泛關注，各國競相投入了大量的人力物力開展了該領域的研究，目前在世界范圍內掀起了微藻生物質能源研究的高潮。微藻油脂的提取一直是微藻生物能源產業中的關鍵技術。微藻油脂的提取技術有索氏抽提、有機溶劑提取、超聲波提取、滲透壓破壁提取、機械破壁提取、超臨界二氧化碳提取等。目前這些提取技術多停留在實驗室階段，工藝路線繁瑣，油脂提取率低，成本高， 能耗高，限制了其工業化的應用。植物油脂工業提取中常用的提取工藝是壓榨法和溶劑浸提法。由于微藻細胞較小，并且油脂都包裹在微藻細胞內，因此壓榨法并不適用于微藻油脂的提取。溶劑浸提法目前存在問題是，微藻前處理工藝不完善，采用蒸炒工序，容易造成微藻蛋白質過度變性，導致微藻藻粕質量不高。采用傳統浸提溶劑6號溶劑浸提藻油存在提取溫度高，提取時間長，溶劑回收困難，對環境污染嚴重，耗能高的特點。申請號為200810138499. 7的中國專利申請公開了一種“微生物油脂分離提取方法”，其特征是應用高壓勻漿法破碎細胞，優點是細胞在一定濃度和高的噴射壓力下，循環多次，可以達到細胞完全破碎的目的；但其不足之處在于處理量小，處理壓力高，一次破碎率低、溶劑從水相中萃取油脂時乳化現象嚴重，油脂收率低等。申請號為2007800M591. 4的中國專利申請公開了 “用液態二甲醚提取高不飽和脂質”，其中有關微藻中脂質的提取的特征為首先將得到的濕藻生物質進行冷凍，然后用液態二甲醚進行提取，并在真空下蒸發分離脂質和水。該方法的優點是解決了濕藻生物質提取脂質的問題，但不足之處在于濕藻生物質需要冷凍處理，導致能耗高，處理加工量少， 后續分離困難，不利于工業化生產。申請號為200910085128. 1的中國專利申請公開了 “一種微生物油脂的制備方法”，其特征在于采用絮凝劑沉降菌體并氣浮收集，帶式壓濾機脫水，干燥后，擠壓膨化處理菌體，然后利用6號溶劑，采用逆流浸出設備萃取油脂。該方法的優點是生產效率高，處理量大；缺點是浸提時間長、浸提溫度高，溶劑回收能耗大，溶劑量消耗大，藻油和藻粕的溶劑殘留大，對環境污染嚴重等。因此，需要開發一種工藝簡單，能耗較低，切實可行的從微藻提取油脂的方法。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單，能耗較低，切實可行的從微藻提取油脂的方法。為解決上述技術問題，本發明的發明人在現有技術的基礎上進行了大量的研究和探索，提出了一種從微藻提取油脂的方法，所述方法包括下列步驟(1)將微藻藻粉擠壓膨化；(2)將步驟(1)中得到的藻粉通過亞臨界流體萃取方法進行提取，以得到混合油和除油藻粕。與本領域中的現有技術相比，本發明的從微藻提取油脂的方法有益效果在于1.將擠壓膨化油料預處理技術與亞臨界流體提取技術有機地結合在一起，充分發揮了兩者在微藻油脂提取中的優勢；2.提高了微藻藻粉細胞的破壁效率，又降低了設備的投資成本；3.既保證了微藻油脂在較低的溫度進行提取，又降低了提取能量的消耗；4.得到的藻毛油和藻粕中溶劑殘留比較低，有利于后續的藻油和藻粕的脫溶劑操作，提高了藻油和藻粕的品質；5.降低了提取溶劑消耗，減少了對環境的污染。
圖1顯示根據本發明的一個實施方案的工藝流程圖。
具體實施例方式本發明提供一種從微藻提取油脂的方法，所述方法包括下列步驟(1)將微藻藻粉擠壓膨化；(2)將步驟(1)中得到的藻粉通過亞臨界流體萃取方法進行提取，以得到混合油和除油藻粕。根據本發明的某些優選實施方案，根據本發明的用于從微藻提取油脂的方法還包括在步驟(1)之前的下列步驟(a)和(b)(a)將微藻藻液濃縮、脫水，以得到濕藻泥；(b)將步驟(a)中得到的濕藻泥干燥，以得到微藻藻粉，并且所述方法還包括在步驟⑵之后的下列步驟(c)(c)通過蒸發混合油得到油脂。根據本發明的某些優選實施方案，所述微藻是自養、異養、或自-異養混合養殖的，所述微藻包括三角褐指藻、角毛藻、小球藻、擬微綠球藻、柵藻、硅藻、隱甲藻、金藻、裂壺藻、紅球藻、杜氏藻等等。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟(a)中的所述濃縮操作中，采用碟式離心機濃縮微藻，所述碟式離心機的分離因數大于5000，離心時間為10-30秒，優選20秒。 由于自養、或自-異養混合養殖的微藻生物量較低，通過碟式離心機濃縮后使生物量達到 100_150g/L，實現了藻液的初步濃縮脫水，有利于后續進一步的脫水。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟(a)中的所述脫水操作中采用絮凝劑絮凝和離心脫水聯合的脫水工藝，即，首先向經濃縮處理的所述微藻藻液中加入絮凝劑，然后離心脫水。根據本發明的某些優選實施方案，所述絮凝劑選自殼聚糖或聚丙烯酰胺，所述絮凝劑的加入量為50-150ppm，絮凝時間為30-60分鐘。根據本發明的某些優選實施方案，所述離心脫水操作采用臥式螺旋沉降離心機進行，所述臥式螺旋沉降離心機的分離因數大于2500。對于經過離心脫水的藻泥，其水分主要為微藻細胞內的自由水和結合水，含水量在70-80重量％之間，使用干燥設備通過間接蒸汽或直接蒸汽加熱，并不斷翻轉藻粕，使得藻粕內部的水分蒸發除去，出口溫度大約為80-90°C，達到擠壓膨化的入口溫度和水分的要求。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟(b)中得到的藻粉的含水量為7-13重量％。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟(1)中，所述擠壓膨化采用螺桿擠壓膨化機進行，其操作條件為加熱蒸汽的壓力為0. 6-0. 8MPa，擠壓膨化溫度為110_145°C，膨化系數為1.2-1. 4，和停留時間為10秒。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟O)中，在所述亞臨界流體萃取方法中采用的溶劑選自丁烷、丙烷、液化石油氣和二甲醚中的一種或多種。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟O)中，所述亞臨界流體萃取方法在 0. 5-1. 5MPa的壓力進行。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟O)中，所述亞臨界流體萃取方法在 30-60°C的萃取溫度進行。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟( 中，步驟(1)中得到的藻粉與所述溶劑的重量比為1 1-1 5。根據本發明的某些優選實施方案，在步驟O)中，所述亞臨界流體萃取方法進行 30-90分鐘。根據本發明的某些優選實施方案，將步驟O)中的所述亞臨界流體萃取方法重復 3-5 次。根據本發明的某些優選實施方案，混合油的分離條件為0. 1 0. 5MPa的壓力， 40-700C的溫度，分離后得到藻毛油，亞臨界流體經收集壓縮后重復使用。本發明的提取方法采用擠壓膨化的預處理方式，在微藻干燥的同時，達到了調質的目的，并省去擠壓膨化前的蒸炒與加熱等工藝，并采用亞臨界流體提取技術，即提高了油脂的品質，又降低了浸提的能耗。從而實現了達到它們的協同效應的目的。油料在擠壓膨化機缸筒內受到擠壓、加熱、剪切、揉搓等作用，使油料細胞被徹底破壞，細胞內油脂充分外露，在油料擠壓膨化機的模板出口處驟然減壓，水蒸汽蒸發，從而得到適度膨化的物料。由于膨化作用使得溶劑滲入油料細胞和油脂從細胞中浸出都更為容易，提高了浸出和脫溶效率。適度膨化還增加了物料容重(與生料胚相比)，因而提高了浸出設備的處理能力。同時由于油料在油料擠壓膨化機內存留時間較短，對保護原料的品質極為有利。亞臨界流體的實例包括液化丁烷、丙烷、液化石油氣和二甲醚。該溶劑中組分的沸點大多在0°C以下，在常溫常壓下為氣體，加壓后為液態。該工藝的基本原理是在常溫和一定壓力下，用亞臨界流體浸出油料料胚，然后使混合油和粕中的溶劑減壓氣化，氣化后的溶劑氣體再經過壓縮機壓縮冷凝液化后循環使用。脫溶過程中因溶劑氣化所需吸收的熱量一部分來自系統本身，另一部分由供熱系統供給。浸出油脂色澤淺，卵磷脂含量低，油中殘溶小；浸出后所得粕質量好，殘溶小；整個過程溶劑消耗低，不需要蒸汽，降低了能源消耗。本發明的提取工藝將擠壓膨化油料預處理技術與亞臨界流體提取技術有機地結合在一起，既發揮了擠壓膨化技術在油料預處理中的優勢破壁效果好，成本低的特點，又發揮了亞臨界流體提取技術的特點提取溫度低，溶劑消耗低，能耗低，殘溶劑低。在目前提取油脂的方法中，發明人經過大量試驗研究發現，對于微藻中的油脂，特別是暴露充分的油脂，采用亞臨界流體提取技術，與其它提取工藝相比，實現了微藻油脂的常溫浸提，脫溶時所需溫度也較低，因此對微藻中熱敏性物質破壞較少。同時由于亞臨界流體溶劑的沸點在零度以下，因此極易揮發回收使用，粕和油中的殘留溶劑也極低，保證了溶劑消耗量較少。同時亞臨界流體溶劑的價格也較低，因此使用亞臨界流體溶劑的成本大大降低。因此采用擠壓膨化預處理技術與亞臨界流體提取技術相結合提取微藻油脂，既提高了微藻油脂的提取率，又最大限度地保護了微藻中的熱敏性物質，減少了溶劑消耗，降低了能量消耗，在微藻油脂提取的工業化進程中取得了重大的進展。由于微藻細胞粒徑很小，并且大多數的微藻細胞壁具有纖維性細胞壁，細胞壁厚， 非常不利于微藻油脂的提取，導致亞臨界流體的油脂提取率很低。采用擠壓膨化技術，使得微藻細胞在擠壓膨化機缸筒內受到擠壓、加熱、剪切、揉搓等作用，使微藻細胞被徹底破壞， 細胞內油脂充分外露，在擠壓膨化機的模板出口處驟然減壓，水蒸汽蒸發，從而得到適度膨化的物料。由于膨化作用使得溶劑滲入微藻細胞和油脂從細胞中浸出都更為容易，提高了浸出和脫溶效率。同時采用擠壓膨化技術與傳統方法相比，在設備投資和運行成本上，都降低很多，從而降低了整個提取工藝的成本。因此把擠壓膨化技術應用于亞臨界流體微藻油脂提取工藝中，不僅提高了微藻油脂的提取率，同時降低了成本。微藻經擠壓膨化后，膨化料粒的容重增大，微藻細胞組織被徹底破壞，內部具有更多的空隙度，外表面具有更多的游離油脂，粒度及機械強度增大，在浸出時亞臨界流體對料層的滲透性大為改善，使亞臨界流體提取微藻油脂時的浸出速率提高，浸出時間縮短，減少了能耗。未經過擠壓膨化處理的藻粉，在進行亞臨界流體與藻粉分離時，由于藻粉顆粒較小，采用傳統的篩網很難實現提取溶劑與藻粕的分離，同時藻粕中溶劑殘留量也很大。擠壓膨化技術對微藻藻粉具有一定的造粒功能，增大了微藻藻粉的粒度。有利于提取完成后， 采用篩網即可實現藻粉與亞臨界流體的分離，減少了混合油中藻粉雜質的含量，降低了藻粕中溶劑殘留含量。并且在濕粕脫溶劑時，混合蒸汽中含粕末量減少，減輕了粕末捕集的負荷，降低了亞臨界流體提取技術后處理工序的能耗。經過擠壓膨化處理后的藻粉，采用亞臨界流體提取技術，與采用傳統六號溶劑相比，實現了微藻油脂的低溫提取，對微藻中熱敏性活性物質有很好的保護作用；同時由于亞臨界流體在常溫常壓下為氣態，易于分離回收，因此降低了提取工藝的能量消耗。同時亞臨界流體的價格便宜、來源廣泛，降低了溶劑的成本；亞臨界流體具有無毒、無害，環保、無污染等特點，屬于綠色環保溶劑。
綜上所述，通過將擠壓膨化技術和亞臨界流體提取技術相結合所實現的協同效應，實現了微藻細胞的高效破壁，降低了成本，提高了油脂提取效率，降低了能耗，實現了低溫、綠色環保提取。圖1中示出了根據本發明的一個實施方案的工藝流程圖。其顯示了根據本發明所公開的方法的各個具體步驟。實施例下面結合實施例對本發明進行更詳細的描述。需要指出，這些描述和實施例都是為了使本發明便于理解，而非對本發明的限制。本發明的保護范圍以所附的權利要求書為準。在本發明中，除非另外規定，百分比“ ％，，以重量計。實施例中所用的碟式離心機型號為DHC400型，生產廠家為遼陽華聯制藥機械有限公司。實施例中所用的臥式螺旋沉降離心機為LW220*700型，生產廠家為浙江麗水天工環保設備有限公司。實施例中所用的鏈式平板烘干機型號為YBHG15型，生產廠家為河南省航海糧油機械有限公司。實施例中所用的化學試劑均為市售商品。微藻油脂提取率評價方法在本發明中，采用“提取率”表示從微藻中提取油脂的效率。具體地，提取率通過下列公式計算油脂提取率=(提取出的油脂量/微藻中總油脂量)X 100%其中，所述提取出的油脂量為在步驟(C)中通過蒸發從混合油中提取的油脂的量。所述總油脂量為最初存在于微藻中的油脂的量。它們分別通過下列方法測量提取出的油脂量取50mg毛油，加入10%乙酰氯甲醇溶液6. OmL，充氮氣后，旋緊螺旋蓋，80°C下磁力攪拌池，取出冷卻至室溫。將反應后的樣液轉移至50mL離心管中，分別用3. OmL 6 0Z0碳酸鈉溶液清洗玻璃管三次，合并碳酸鈉溶液于50mL離心管中，混勻，5000r/min離心5min。 取上層清液作為試液，用于氣相色譜儀測定上Agilent 7890GC-FID氣相色譜儀測定，微藻中油脂含量以甘油三酯含量計。毛油中油脂含量乘以毛油重量即為提取出的油脂量。色譜條件為SP2560色譜柱；氮氣載氣；進樣口溫度220°C ；分流比30 1 ；檢測器溫度260°C ；柱溫箱溫度初始溫度140°C，保持5min，以4°C /min升溫至240°C，保持 15min ；載氣流速1. OmL/min。微藻中總油脂量的測定方法冷凍干燥后的藻粉50mg，加入10 %乙酰氯甲醇溶液6. OmL,充氮氣后，旋緊螺旋蓋，80°C下磁力攪拌池，取出冷卻至室溫。將反應后的樣液轉移至50mL離心管中，分別用 3. OmL 6%碳酸鈉溶液清洗玻璃管三次，合并碳酸鈉溶液于50mL離心管中，混勻，5000r/ min離心5min。取上層清液作為試液，用于氣相色譜儀測定上Agilent 7890GC-FID氣相色譜儀測定，微藻中油脂含量以甘油三酯含量計。微藻中油脂含量乘以微藻重量即為微藻中總油脂含量。
色譜條件同上。實施例1斜生柵列藻(scenedesmus obliqnus)購于中國科學院水生生物研究所 FACHB-12,該藻種的培養詳細信息參見《生態環境》2006，15 (5)，《蘆葦化感組分對斜生柵列藻(Scenedesmus obliquus)生長特性的影響》，925_擬9。對斜生柵列藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)取微藻藻粉進行擠壓膨化，其中將微藻藻粉直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為0. 8MPa，膨化溫度為145°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 40，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(2)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體二甲醚進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體二甲醚的重量比為 1 2，提取壓力為0.9MPa，提取溫度50°C，提取時間30min，固液分離后，再重復提取二次。 合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 3MPa，溫度60°C，分離的二甲醚經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為 88重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例2眼點擬微綠球藻(narmochloropsis oculata)購于中國水產科學研究院黃海水產研究所C1502，該藻種的培養等詳細信息參見《中國海洋藥物》，2003，91 (1)，《富含EPA的海洋微藻眼點擬微球藻的大規模培養》，5-10。對眼點擬微綠球藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照75ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為40min。藻的生物量含量由4g/L提高到115g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在70重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至11 重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為145°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 40，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體二甲醚進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體二甲醚的重量比1 1， 提取壓力為0. 9MPa,提取溫度50°C，提取時間30min，固液分離后，再重復提取二次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 3MPa，溫度60°C，分離的二甲醚經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為92重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例3三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)購于中國科學院水生生物研究所 FACHB-863，該藻種的培養方法等詳細信息參見中國專利申請號200410047884。
對三角褐指藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)取微藻藻粉進行擠壓膨化，其中將微藻藻粉直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為0. 8MPa，膨化溫度為145°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 40，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(2)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體丁烷進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體丁烷的重量比為1 4，提取壓力為0. 6MPa,提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取二次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa，溫度60°C，分離的丁烷經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為91重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例4隱甲藻(Crypthecodiniumcohnii)ATCC30 556購于華南理工大學，該藻種的培養等詳細信息參見中國專利申請200910193736。對隱甲藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照IOOppm的用量添加配制好的0. 8重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為60分鐘。藻的生物量含量由60g/L提高到130g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在70重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至8重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為135°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 30，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體丁烷進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體丁烷的重量比為1 5，提取壓力為0. 6MPa,提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取三次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa，溫度60°C，分離的丁烷經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為89重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例5普通小球藻(chlorella vulgaris)，北京科技大學編號CGMCC NO. 1448，該藻種的培養等詳細信息參見中國專利申請200810M6702. 2。對小球藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照150ppm的用量添加配制好的0. 6重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為45分鐘。藻的生物量含量由45g/L提高到145g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在65重量％。
(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至8重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為135°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 40，停留時間10秒，膨化后藻
粕含水量為7重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體液化石油氣進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體液化石油氣的重量比為1 3，提取壓力為0.6MPa，提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取三次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa,溫度60°C，分離的液化石油氣經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為90重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例6牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)購于購于中國科學院水生生物研究所 FACHB-862，該藻種的培養方法等詳細信息參見中國專利申請號200810223060。對牟氏角毛藻藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照75ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為40min。藻的生物量含量由4g/L提高到115g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在70重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至8重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為135°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 30，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體丁烷進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體丁烷的重量比為1 5，提取壓力為0. 6MPa,提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取三次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa，溫度60°C，分離的丁烷經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為92重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例7金藻(Isochrysis sphacrica)購于購于中國科學院水生生物研究所 FACHB-1123，該藻種的培養方法等詳細信息參見中國專利申請號200610013148。對金藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照150ppm的用量添加配制好的0. 6重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為40min。藻的生物量含量由5g/L提高到89g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在75重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至8重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為135°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 30，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體丁烷進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體丁烷的重量比為1 5，提取壓力為0. 6MPa,提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取三次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa，溫度60°C，分離的丁烷經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為86重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例8裂壺藻(schizochytrium sp.)購于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，其編號為CCTCC N ο. M209059，該藻種的培養方法等詳細信息參見中國專利申請號 200910033869. 5。對裂壺藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照75ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為45min。藻的生物量含量由3g/L提高到105g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在73重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至8重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為135°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 30，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體丁烷進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體丁烷的重量比為1 5，提取壓力為0. 6MPa,提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取三次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa，溫度60°C，分離的丁烷經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為92重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例9雨生紅球藻(Haematococcus pluvialis)購于購于中國科學院水生生物研究所 FACHB-1164，該藻種的培養方法等詳細信息參見中國專利申請號200610巧4678 ；對雨生紅球藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。藻的生物量含量由4g/L提高到115g/L。
(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在78重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至8重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為135°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 30，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體丁烷進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體丁烷的重量比為1 5，提取壓力為0. 6MPa,提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取三次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa，溫度60°C，分離的丁烷經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為94重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。實施例10鹽生杜氏藻(Dunaliella salina)購于中國科學院水生生物研究所FACHB-435， 該藻種的培養等詳細信息參見《煙臺大學學報自然科學與工程版》1995，4，《鹽生杜氏藻大量培養條件的研究》，18-21。對鹽生杜氏藻培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照120ppm的用量添加配制好的0. 4重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為30min。藻的生物量含量由2g/L提高到120g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在69重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至8重量％，出口溫度為85°C。(4)擠壓膨化，將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中，蒸汽壓力為 0. 8MPa，膨化溫度為135°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 30，停留時間10秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(5)亞臨界流體提取，將膨化后的藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體丁烷進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體丁烷的重量比為1 5，提取壓力為0. 6MPa,提取溫度50°C，提取時間40分鐘，固液分離后，再重復提取三次。合并混合油，并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 2MPa，溫度60°C，分離的丁烷經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為95重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。比較例1對斜生柵列藻(scenedesmus obliqnus)培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)收集通過碟式離心機濃縮收集得到生物量在100_150g/L之間的微藻藻液。然后向藻液中按照50ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的殼聚糖水溶液，緩慢攪拌，絮凝時間為30分鐘。藻的生物量含量由5g/L提高到123g/L。(2)離心脫水將絮凝后的藻液送入臥式螺旋沉降離心機中，進行離心脫水，得到的藻粕的含水量在65重量％。(3)調質在鏈式平板烘干機中，通入125°C蒸汽，進行烘干調質，含水量降低至13 重量％，出口溫度為85°C。(4)亞臨界流體提取，將藻粕自然冷卻到50°C后，送入亞臨界流體提取裝置中，采用亞臨界流體二甲醚進行提取，其中，藻粉與亞臨界流體二甲醚的重量比為1 2，提取壓力為0. 9MPa,提取溫度50°C，提取時間30分鐘，固液分離后，再重復提取二次。合并混合油， 并進行蒸發分離，分離條件為壓力0. 3MPa，溫度60°C，分離的二甲醚經壓縮冷卻后循環利用，蒸發后即可得到藻毛油，經過進一步的精煉即可得到藻油。藻油提取率為45重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。比較例2對斜生柵列藻(scenedesmus obliqnus)培養后的5m3藻液按照本發明進行提取油脂，依次步驟如下(1)取藻粉進行擠壓膨化，其中將藻粕直接通過喂料裝置喂入螺桿擠壓膨化機中， 蒸汽壓力為0. 8MPa，膨化溫度為145°C，膨化出口溫度為90°C，膨化系數1. 40，停留時間10 秒，膨化后藻粕含水量為9重量％。(2)傳統6號溶劑(天津喜利化工廠)浸提，采用的藻粕與6號溶劑的重量比為 1 4，浸提溫度60°C，固液分離后，再重復浸提兩次。收集混合油，經真空分離后，得到藻毛油。藻粕經脫溶劑處理后，可用于動物飼料。藻油提取率為65重量％ (以藻粉中所含油脂為100重量％ )。由以上實施例可知，與現有技術中單獨采用擠壓膨化方法和亞臨界流體萃取的方法相比，本發明將擠壓膨化預處理技術與亞臨界流體提取技術相結合，使微藻油脂的提取率大大提高，達到了 88%以上。同時，亞臨界流體提取技術的應用，實現了微藻油脂的常溫提取，減少了溶劑消耗和能量消耗，降低了成本。
權利要求
1.一種從微藻提取油脂的方法，所述方法包括下列步驟(1)將微藻藻粉擠壓膨化；(2)將步驟(1)中得到的藻粉通過亞臨界流體萃取方法進行提取，以得到混合油和除油藻粕。
2.根據權利要求1所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述方法還包括在步驟(1)之前的下列步驟(a)和(b)(a)將微藻藻液濃縮、脫水，以得到濕藻泥；(b)將步驟(a)中得到的濕藻泥干燥，以得到微藻藻粉，并且所述方法還包括在步驟 ⑵之后的下列步驟(c)(c)通過蒸發混合油得到油脂。
3.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述微藻包括三角褐指藻、角毛藻、小球藻、擬微綠球藻、柵藻、硅藻、隱甲藻、金藻、裂壺藻、紅球藻和杜氏藻中的一種或多種。
4.根據權利要求2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟(a)中的所述濃縮操作中，采用碟式離心機濃縮微藻，所述碟式離心機的分離因數大于5000，離心時間為 10-30 秒。
5.根據權利要求2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟(a)中的所述脫水操作中，首先向經濃縮處理的所述微藻藻液中加入絮凝劑，然后離心脫水。
6.根據權利要求5所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述絮凝劑選自殼聚糖或聚丙烯酰胺，所述絮凝劑的加入量為50-150ppm，絮凝時間為30-60分鐘。
7.根據權利要求5所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述脫水操作采用臥式螺旋沉降離心機進行，所述臥式螺旋沉降離心機的分離因數大于2500。
8.根據權利要求2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟(b)中得到的微藻藻粉的含水量為7-13重量％。
9.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述擠壓膨化采用螺桿擠壓膨化機進行，其操作條件為加熱蒸汽的壓力為0. 6-0. 8MPa，擠壓膨化溫度為110-145°C，膨化系數為1.2-1. 4，和停留時間為10秒。
10.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟( 中，在所述亞臨界流體萃取方法中采用的溶劑選自丁烷、丙烷、液化石油氣和二甲醚中的一種或多種。
11.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟( 中，所述亞臨界流體萃取方法在0. 5-1. 5MPa的壓力進行。
12.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟( 中，所述亞臨界流體萃取方法在30-60°C的萃取溫度進行。
13.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟( 中，步驟(1)中得到的藻粉與所述溶劑的重量比為1:1-1: 5。
14.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步驟( 中，所述亞臨界流體萃取方法進行30-90分鐘。
15.根據權利要求1或2所述的從微藻提取油脂的方法，其特征在于，將步驟O)中的所述亞臨界流體萃取方法重復3-5次。
全文摘要
本發明提供一種從微藻提取油脂的方法，其包括下列步驟(1)將微藻藻粉擠壓膨化；(2)將步驟(1)中得到的藻粉通過亞臨界流體萃取方法進行提取，以得到混合油和除油藻粕。本發明具有工藝簡單、生產能力大、能耗低、藻油品質高、藻粕利用率高的優點。
文檔編號C11B1/04GK102559375SQ20111035266
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月9日 優先權日2010年11月30日
發明者劉敏勝, 杜彥山, 楊巧利 申請人:新奧科技發展有限公司