一種從微藻濕藻泥中提取油脂的方法
【專利摘要】本發明屬于微藻生化工程【技術領域】，具體涉及一種利用離子液體輔助亞臨界水從微藻濕藻泥中提取油脂的方法。將產油微藻在亞臨界水作為提取介質，以離子液體作為輔助劑，通入氮氣在亞臨界狀態下進行反應；反應后進行分離，沉淀與上清液分別用低級烷烴處理，處理后的烷烴相蒸發濃縮獲得微藻油脂并回收烷烴。本發明可直接利用高含水的微藻細胞為原料，無需藻細胞干燥脫水，節省了干燥能耗，提取過程所用離子液體和水均為綠色環保溶劑，萃取和淋洗所用的有機溶劑用量少，油脂提取率高、分離簡單，過程易于放大。本發明對于發展低能耗、高效、環保微藻油脂的提取及其微藻生物能源產業化具有重要意義。
【專利說明】一種從微藻濕藻泥中提取油脂的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微藻生化工程【技術領域】，具體涉及一種利用離子液體輔助亞臨界水從微藻濕藻泥中提取油脂的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，作為液體燃料之一的生物柴油，是國際上可再生能源的新生力量。目前，生產生物柴油所用原料 主要來源于油料作物,但由于油料作物的單位面積產率不高,大力發展生物柴油必然要占用大量耕地，影響糧食生產。而微藻因其具有生物產量高、生長周期短、含油率高、可以吸收溫室氣體中的CO2、不與糧爭地、不與人爭水等優點，越來越多科學家認為微藻是當今最有開發前途的能源之一，并希望將其作為重要的清潔替代能源。微藻生物柴油的產業化，目前其經濟可行性面臨巨大的挑戰，這主要表現在，一方面缺乏大量、低成本的含油微藻生物質資源，另一方面相關的微藻油脂提取、生物柴油轉化煉制等下游加工技術缺乏重要的技術突破，造成加工過程成本與能耗過高。有文獻分析表明僅從微藻中提取油脂這一個環節，就占了微藻生物柴油總成本的20-30%。
[0003]目前的微藻油脂提取主要還是借鑒植物油脂的提取方法:(I)常壓有機溶劑萃取法(Folch J.，1957) ; (2)超臨界流體萃取法(Herrero M.，2006) ；(3)原位油脂萃取法(Hejazi Μ.A.，2004) ； (4)亞臨界萃取法。常壓有機溶劑萃取和超臨界流體萃取需要將濕藻細胞干燥后通過溶劑萃取方式來進行，而濕藻細胞含水量通常大于60%，因此整個干燥過程能耗很高，并且溶劑消耗量很大。原位油脂萃取受溶劑擴散和溶解性能影響很大，使得該方法僅限于薄壁或無壁藻類產物提取。與其他方法相比，亞臨界萃取法具有獨特的優勢，例如可以擺脫微藻濕藻細胞干燥過程，提取效率優于其他提取方法，所用的溶劑量大大降低等。但是由于亞臨界溶劑萃取所采用的原料為濕藻細胞，而濕藻細胞體積較大，為保持濕藻細胞一溶劑的良好混合與流動性，溶劑用量較大。進而需要提供一種更為有效的方式。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種從微藻濕藻泥中提取油脂的方法。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0006]一種從微藻濕藻泥中提取油脂的方法:將產油微藻在亞臨界水作為提取介質，以離子液體作為輔助劑，通入氮氣在亞臨界狀態下進行反應；反應后進行分離，沉淀與上清液分別用低級烷烴處理，處理后的烷烴相蒸發濃縮獲得微藻油脂并回收烷烴。
[0007]所述產油微藻為擬微擬球藻、小球藻、柵藻、角毛藻、三角褐指藻、金藻、裂壺藻、鹽藻、杜氏藻、絲狀藻的濕藻泥中的一種或幾種。
[0008]所述產油微藻為含水量為40%_90%重量比的濕藻泥。
[0009]所述產油微藻與提取介質水的體積比為1:1-20 ;輔助劑離子液體與提取介質水的質量的0.1-15%。
[0010]所述Lewis酸性離子液體、Lewis堿性離子液體、Br0nsted酸性離子液體或B r 011 sted堿性離子液體。
[0011]所述亞臨界狀態下進行反應是在反應器內反應20分鐘-3小時，溫度為100-150°C，壓力為 0.2-5.0MPa0
[0012]所述低級烷烴為正烷烴、異烷烴、環烷烴或其混合物。
[0013]本發明所具有的優點:
[0014]本發明以亞臨界水作為提取介質，以離子液體作為輔助劑的方法，從微藻濕藻細胞中提取油脂。提取過程中可減少整個提取過程對環境造成的污染，同時利用離子液體的高溶解性，尤其可以溶解纖維素、蛋白的特性，以期破壞微藻的細胞壁，實現快速、高效的從微藻濕藻細胞中直接提取油脂。
[0015]本發明提取過程中的原料可直接利用高含水的微藻細胞為原料，無需藻細胞的干燥環節，節省了干燥能耗，萃取劑為水和離子液體，對環境友好，所用的洗滌劑為低級烷烴由于油脂已經從藻細胞中溢出，因此低級烷烴的用量少，油脂提取率高、分離簡單，過程易于放大。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的提取工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發明以微 藻濕藻泥為原料，加入一定體積的離子液體水溶液，在亞臨界狀態下利用離子液體的酸堿性和對纖維素的破壞作用，使微藻細胞的細胞壁得到充分的破壞，使油滴能夠裸露于水中，然后用低極性的溶劑進行淋洗，便可以較容易的將油脂提取出來。
[0018]本發明利用離子液體的水溶液作為萃取介質，同以前的專利相比，避免了采用低級醇類作為水和低極性溶劑之間的架橋，從而減免了低級醇類回收的高耗能過程。而本發明采用的低極性有機溶劑即離子液體的水溶液作為淋洗劑，用量少，節約成本；并且經淋洗劑在亞臨界處理后的藻細胞碎片聚集成團，非常容易過濾，普通濾紙過濾即可，也避免了高速離心分離藻細胞的過程，節約了能耗。
[0019]為更能夠對本發明的技術特征有進一步的了解，以下結合實施例作詳盡描述。
[0020]實施例1
[0021]稱取擬微擬球藻100g (含水量為50%，初始總脂含量為34%)，加入200ml的三乙基銨硫酸氫鹽的水溶液，其中三乙基銨硫酸氫鹽的加入量為水的1% (質量比)，置于高壓反應釜中密封，向反應釜中通入氮氣至0.5MPa，加熱到110°C并反應I小時，然后取出混合物，用孔徑為80-120微米的濾紙過濾，藻渣碎片聚集成團，過濾非常容易。水相減壓蒸餾濃縮至原體積的1/10，加入等體積的正己烷萃取，微藻細胞殘渣分別用少許正己烷淋洗兩次，合并正己烷相，旋轉蒸發濃縮，干燥，得到藻油16.15g，總脂提取率為95%。
[0022]實施例2
[0023]稱取絲狀藻100g(含水量為60%，初始總脂含量為36%)，加入200ml的三乙基銨硫酸氫鹽的水溶液，其中三乙基銨硫酸氫鹽的加入量為水的5% (質量比)，置于高壓反應釜中密封，向反應釜中通入氮氣至1.0MPa，加熱到110°C并反應0.5小時，然后取出混合物，用孔徑為80-120微米的濾紙過濾，藻渣碎片聚集成團，過濾非常容易。水相減壓蒸餾濃縮至原體積的1/10，加入等體積的正己烷萃取，微藻細胞殘渣分別用少許正己烷淋洗兩次，合并正己烷相，旋轉蒸發濃縮，干燥，得到藻油14.Hg，總脂提取率為98%。
[0024]實施例3
[0025]稱取柵藻100g(含水量為40%，初始總脂含量為33%)，加入200ml的加入200ml的N-乙基吡啶磷酸二氫鹽的水溶液，其中N-乙基吡啶磷酸二氫鹽的加入量為水的5% (質量比)，置于高壓反應釜中密封，向反應釜中通入氮氣至1.0MPa，加熱到110°C并反應2小時，然后取出混合物，用孔徑為80-120微米的濾紙過濾，藻渣碎片聚集成團，過濾非常容易。水相減壓蒸餾濃縮至原體積的1/10，加入等體積的正己烷萃取，微藻細胞殘渣分別用少許正己烷淋洗兩次，合并正己烷相，旋轉蒸發濃縮，干燥，得到藻油18.81g，總脂提取率為95%。
[0026]實施例4
[0027]稱取柵藻100g (含水量為80%，初始總脂含量為30%)，加入200ml的N-乙基吡啶硫酸氫氫鹽的水溶液，其中N-乙基吡啶硫酸氫鹽的加入量為水的10% (質量比)，置于高壓反應釜中密封，向反應釜中通入氮氣至1.0MPa，加熱到110°C并反應2小時，然后取出混合物，用孔徑為80-120微米的濾紙過濾，藻渣碎片聚集成團，過濾非常容易。水相減壓蒸餾濃縮至原體積的1/10，加入等體積的正己烷萃取，微藻細胞殘渣分別用少許正己烷淋洗兩次，合并正己烷相，旋轉蒸發濃縮，干燥，得到藻油5.4g，總脂提取率為90%。
[0028]實施例5
[0029]稱取柵藻100g (含水量為40%，初始總脂含量為36%)，加入200ml的1-胺甲基-3-甲基咪唑溴鹽的水溶液，其中1-胺甲基-3-甲基咪唑溴鹽的加入量為水的10%(質量比)，置于高壓反應釜中密封，向反應釜中通入氮氣至1.0MPa，加熱到110°C并反應2小時，然后取出混合物，用孔徑為80-120微米的濾紙過濾，藻渣碎片聚集成團，過濾非常容易。水相減壓蒸餾濃縮至原體積的1/10，加入等體積的正己烷萃取，微藻細胞殘渣分別用少許正己烷淋洗兩次，合并正己烷相，旋轉蒸發濃縮，干燥，得到藻油18.58g，總脂提取率為86%。
[0030]實施例6
[0031]稱取柵藻100g(含水量為40%，初始總脂含量為39%)，加入200ml的三丁基銨四氟硼酸鹽的水溶液，其中1-胺甲基-3-甲基咪唑溴鹽的加入量為水的5%(質量比)，置于高壓反應釜中密封，向反應釜中通入氮氣至1.0MPa，加熱到110°C并反應2小時，然后取出混合物，用孔徑為80-120微米的濾紙過濾，藻渣碎片聚集成團，過濾非常容易。水相減壓蒸餾濃縮至原體積的1/10，加入等體積的正己烷萃取，微藻細胞殘渣分別用少許正己烷淋洗兩次，合并正己烷相，旋轉蒸發濃縮，干燥，得到藻油19.89g，總脂提取率為85%。
[0032]實施例7
[0033]稱取柵藻100g(含水量為90%，初始總脂含量為33%)，加入200ml的加入200ml的
N-乙基吡啶磷酸二氫鹽的水溶液，其中N-乙基吡啶磷酸二氫鹽的加入量為水的5% (質量比)，置于高壓反應釜中密封，向反應釜中通入氮氣至1.0MPa，加熱到110°C并反應2小時，然后取出混合物，用孔徑為80-120微米的濾紙過濾，藻渣碎片聚集成團，過濾非常容易。水相減壓蒸餾濃縮至原體積的1/10，加入等體積的正己烷萃取，微藻細胞殘渣分別用少許正己烷淋洗兩次，合并正己烷相，旋轉蒸發濃縮，干燥，得到藻油2.87g，總脂提取率為87%。
[0034]以上的實施例中，所用的藻種可由擬微擬球藻、小球藻、柵藻、角毛藻、三角褐指藻、金藻、裂壺藻、鹽藻、杜氏藻、絲狀藻的濕藻泥中的一種或幾種進行相應的替換，均可按照上述實施例的提取方 式進行操作，得到相似的效果。
【權利要求】
1.一種從微藻濕藻泥中提取油脂的方法，其特征在于:將產油微藻在亞臨界水作為提取介質，以離子液體作為輔助劑，通入氮氣在亞臨界狀態下進行反應；反應后進行分離，沉淀與上清液分別用低級烷烴處理，處理后的烷烴相蒸發濃縮獲得微藻油脂并回收烷烴。
2.按權利要求1所述的從微藻濕藻泥中提取油脂的方法，其特征在于:所述產油微藻為擬微擬球藻、小球藻、柵藻、角毛藻、三角褐指藻、金藻、裂壺藻、鹽藻、杜氏藻、絲狀藻的濕藻泥中的一種或幾種。
3.按權利要求1或2所述的從微藻濕藻泥中提取油脂的方法，其特征在于:所述產油微藻為含水量為40%-90%重量比的濕藻泥。
4.按權利要求1所述的從微藻濕藻泥中提取油脂的方法，其特征在于:所述產油微藻與提取介質水的體積比為1:1-20 ;輔助劑離子液體與提取介質水的質量的0.1-15%。
5.按權利要求1或4所述的從微藻濕藻泥中提取油脂的方法，其特征在于:所述Lewis酸性離子液體、Lewis堿性離子液體、Br0nsted酸性離子液體或Bremsted堿性離子液體。
6.按權利要求1所述的從微藻濕藻泥中提取油脂的方法，其特征在于:所述亞臨界狀態下進行反應是在反應器內反 應20分鐘-3小時，溫度為100-150°C，壓力為0.2-5.0MPa0
7.按權利要求1所述的從微藻濕藻泥中提取油脂的方法，其特征在于:所述低級烷烴為正烷烴、異烷烴、環烷烴或其混合物。
【文檔編號】C11B1/10GK103981017SQ201310269528
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年6月27日 優先權日:2013年6月27日
【發明者】李鵬程, 陳曉琳, 邢榮娥, 劉松, 于華華 申請人:中國科學院海洋研究所