通過使用具有遞減極性的溶劑從含油材料連續提取油和蛋白質材料制造技術

公開了一種用于選擇性提取和分餾藻類脂質和藻類產物的方法。從藻類生物質選擇性除去產物的方法提供單步驟和多步驟提取工藝，使得能夠有效分離藻類成分。這些成分中有由藻類合成的中性脂質，它們被通過本文公開的方法提取以產生可再生燃料。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及提取和分餾藻類產物，包括但不限于油和蛋白。更具體地，本文所述的系統和方法以略微非極性的溶劑利用分步提取和分餾來加工濕藻類生物質。
技術介紹
石油是主要包括烴類的天然來源。從地球提取石油是昂貴、危險的，經常以環境為代價。而且，世界范圍的油儲備正在快速減少。由于運輸和轉化石油為可用燃料諸如汽油和噴氣燃料所需的加工，成本還增加了。藻類近年來由于其產生脂質的能力而獲得了明顯的重要性，可用于產生可持續的生物燃料。可以利用這一能力來產生可再生燃料，減少全球氣候變化，和處理廢水。藻類作為生物燃料原料的優勢來自于多種因素，包括與典型陸生油料作物植物相比高的每英畝生產率、基于非食物的原料來源、使用本來非生產性、不可耕作的土地、使用寬范圍的水源(淡水、半咸水、鹽水和廢水)、產生生物燃料和有價值的副產物諸如類胡蘿卜素和葉綠素二者。在過去幾十年已經篩選和研究了數千種藻類物種的脂質產量。其中，已經鑒定了富集脂質產量的約300種物種。脂質的組成和含量在生命周期的不同階段變化，并受環境和培養條件影響。由于藻類細胞壁的生化組成和物理性質的顯著差異性，用于提取的策略和方法取決于采用的單獨藻類物種/株系是相當不同的。由于細胞壁的厚度和藻類細胞的小尺寸(約2至約20nm)，傳統物理提取工藝諸如擠壓，對藻類不能很好地起作用。而且與從種子回收的典型油類相比，藻油中的大量極性脂質帶來精煉問題。收獲后，培養物中典型的藻類濃度從約0. 1-1. 0%(w/v)變化。這意味著，在試圖提取油之前，必須去除每單位重量藻類多達1000倍的水量。目前，現有的含油材料油提取方法嚴格地要求幾乎完全干燥的進料以改進所提取的油的產率和品質。由于加熱藻類團塊使其充分干燥所需能量的量，使得向生物燃料工藝進料藻類是不經濟的。通常，在高溫擠壓或壓碎進料以強化提取。由于藻類的單細胞測微性質，這些步驟以現有的設備可能不起作用。而且，藻油由于存在雙鍵長鏈脂肪酸是非常不穩定的。傳統提取方法中使用的高溫導致油降解，從而增加這類方法的成本。本領域已知通過使用己烷作為溶劑從干燥的藻類團塊提取油。這一工藝是能量密集型的。使用熱來干燥和使用己烷來提取產生較低品質的產物，因為這一類型的加工導致脂質和蛋白降解。藻油提取可分為兩類破壞性方法和非破壞性方法。破壞性方法包括通過機械、熱、酶促或化學方法展平細胞。大多數破壞性方法產生乳液，需要昂貴的清除工藝。藻油包含大百分比的極性脂質和蛋白，這增強中性脂質的乳化。乳化被溶液中保留的營養素和鹽成分進一步穩定化。乳液是復雜混合物，包含中性脂質、極性脂質、蛋白和其他藻類產物，需要深入精煉工藝來分離中性脂質，中性脂質是被轉化為生物燃料的進料。非破壞性方法提供低產量。乳化(Milking)是使用溶劑或化學品來從生長的藻類培養物提取脂質。雖然有時用來提取藻類產物，但是由于溶劑毒性和細胞壁破壞，乳化對于一些物種的藻類可能不起作用。這一困難使得難以開發通用的工藝。而且，由于介質中溶劑的最大可獲得濃度，所需溶劑的體積將是龐大的。多相提取將要求大量蒸餾，使用復雜的溶劑混合物，并使用于溶劑回收和再循環 的機械成為必要。這使得這樣的提取對于用在藻油技術中不實用和不經濟。因此，為了克服這些缺點，本領域中存在對用于提取和分餾藻類產物，尤其是藻油、藻類蛋白和藻類類胡蘿卜素的改進方法和系統的需求。專利技術概要本文所述的實施方案一般涉及用于從包括例如藻類生物質的含油材料提取具有不同極性的脂質的系統和方法。尤其是，本文所述的實施方案涉及使用不同極性的溶劑和/或一系列膜式濾器從藻類生物質提取不同極性的脂質。在一些實施方案中，該濾器是微濾器。在本專利技術的一些實施方案中，使用單種溶劑和水來萃取和分餾含油材料中存在的成分。在其他實施方案中，這些成分包括但不限于，蛋白、極性脂質和中性脂質。在又其他的實施方案中，使用多于一種溶劑。在又其他的實施方案中，使用溶劑的混合物。在一些實施方案中，本文所述的方法和系統可用于從含油材料提取脂質的副產物。這樣的副產物的實例包括但不限于，蛋白質材料、葉綠素和類胡蘿卜素。本專利技術的實施方案允許以允許產生燃料和營養產物二者的方式從藻類生物質同時提取和分餾藻類產物。在本專利技術的一個實施方案中，提供了從含油材料提取伴隨分餾油和蛋白質材料的方法。在另一實施方案中，從包含大致上完整的藻類細胞的藻類生物質選擇性除去產物的方法包括合并藻類生物質和第一溶劑組以產生第一提取混合物，所述第一提取混合物包括第一大致上固相和第一液相；分離所述第一提取混合物的第一液相的至少一部分與所述第一大致上固相；合并所述第一提取大致上固相和第二溶劑組以產生第二提取混合物，所述第二提取混合物包括第二大致上固相和第二液相，其中所述第二提取混合物的極性比所述第一提取混合物極性小；分離所述第二提取混合物的第二液相的至少一部分與所述第二大致上固相；合并所述第二提取大致上固相和第三溶劑組以產生第三提取混合物，所述第三提取混合物包括第三大致上固相和第三液相，其中所述第三提取混合物的極性比所述第二提取混合物極性小；和分離所述第三提取混合物的所述第三液相的至少一部分與所述第三大致上固相。在本專利技術的一些方面，所述方法還包括從第一液相的分離部分除去所述第一溶劑組的至少一部分以獲得第一提取產物。在其他方面，所述方法還包括從第二液相的分離部分除去所述第二溶劑組的至少一部分以獲得第二提取產物。在又其他方面，所述方法還包括從第三液相的分離部分除去所述第三溶劑組的至少一部分以獲得第三提取產物。在又其他方面，所述溶劑組包括水可混溶溶劑或水不可混溶溶劑。在一些方面，所述溶劑組包括兩種水可混溶溶劑或兩種水不可混溶溶劑。在其他方面，所述溶劑組包括一種或多種水可混溶溶劑和一種或多種水不可混溶溶劑。在又其他方面，將所述第一提取混合物、第二提取混合物和/或第三提取混合物加熱到低于其沸點的溫度。在另外的方面，所述提取混合物是在大于大氣壓的壓力下。在一些方面，所述第一溶劑組、第二溶劑組和第三溶劑組的至少之一包括一種或多種兩親性溶劑。在又另外的方面，一種或多種水可混溶溶劑的至少之一選自甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯和乙腈組成的組。在其他方面，所述第一溶劑組、第二溶劑組和第三溶劑組的至少之一包括乙醇。在又其他方面，所述溶劑組以1:1的重量/重量比加入所述生物質中。 在其他方面，包含所述藻類生物質的細胞不被干燥或破壞。在又另一方面，所述藻類生物質是未冷凍的。在本專利技術的另一方面，所述方法還包括調節所述第一提取混合物、第二提取混合物和第三提取混合物的至少之一的PH以優化蛋白提取。在本專利技術的又其他方面，當從所述藻類生物質選擇性提取產物時，將所述藻類生物質同時至少部分地脫水。在本專利技術的又其他方面，所述第一提取大致上固相、第二提取大致上固相和第三提取大致上固相包括大致上完整的藻類細胞。附圖簡述圖IA是根據本公開內容的示例性實施方案的一種方法中包括的步驟的流程圖。圖IB是根據本公開內容的脫水工藝的示例性實施方案的示意圖。圖2是根據本公開內容的提取系統的示例性實施方案的示意圖。圖3是顯示使用包括完全極性范圍的一系列溶劑對凍干的藻類生物質的Sohxlet提取的比較圖，顯示最大非破壞性藻油提取效力和極性對極性脂質和非極性脂質提取的影響。圖4A&B本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：艾尼科特·凱萊，
申請(專利權)人：赫里開發公司，
類型：
國別省市：