用于脫水藻類并從其中再循環(huán)水的方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

提供了一種脫水藻類并從其中再循環(huán)水的方法。脫水濕藻類細(xì)胞培養(yǎng)物的方法包括從藻類細(xì)胞培養(yǎng)物去除液體以獲得具有比藻類細(xì)胞培養(yǎng)物低的液體含量的濕藻類生物質(zhì)。從藻類細(xì)胞培養(yǎng)物去除的液體的至少一部分被再循環(huán)用于不同的藻類細(xì)胞培養(yǎng)物中。該方法包括向濕藻類生物質(zhì)加入水可混溶溶劑組并等待足夠時間量以允許藻類生物質(zhì)的藻類細(xì)胞聚集并分離聚集的藻類細(xì)胞的至少一部分與溶劑組的至少一部分和濕藻類生物質(zhì)的液體從而產(chǎn)生脫水的藻類生物質(zhì)。脫水的藻類生物質(zhì)可用于產(chǎn)生藻類產(chǎn)物，諸如生物燃料和營養(yǎng)品。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及提取和分餾藻類產(chǎn)物，包括但不限于油和蛋白。更具體地，本文所述的系統(tǒng)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(zhì)。
技術(shù)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(jīng)常以環(huán)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(zhuǎn)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(chǎn)生脂質(zhì)的能力而獲得了明顯的重要性，可用于產(chǎn)生可持續(xù)的生物燃料。可以利用這一能力來產(chǎn)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(yōu)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(chǎn)率、基于非食物的原料來源、使用本來非生產(chǎn)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(chǎn)生生物燃料和有價值的副產(chǎn)物諸如類胡蘿卜素和葉綠素二者。在過去幾十年已經(jīng)篩選和研究了數(shù)千種藻類物種的脂質(zhì)產(chǎn)量。其中，已經(jīng)鑒定了富集脂質(zhì)產(chǎn)量的約300種物種。脂質(zhì)的組成和含量在生命周期的不同階段變化，并受環(huán)境和培養(yǎng)條件影響。由于藻類細(xì)胞壁的生化組成和物理性質(zhì)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(dāng)不同的。由于細(xì)胞壁的厚度和藻類細(xì)胞的小尺寸(約2至約20nm)，傳統(tǒng)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(zhì)帶來精煉問題。收獲后，培養(yǎng)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(dá)1000倍的水量。目前，現(xiàn)有的含油材料油提取方法嚴(yán)格地要求幾乎完全干燥的進(jìn)料以改進(jìn)所提取的油的產(chǎn)率和品質(zhì)。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(jìn)料藻類是不經(jīng)濟的。通常，在高溫擠壓或壓碎進(jìn)料以強化提取。由于藻類的單細(xì)胞測微性質(zhì)，這些步驟以現(xiàn)有的設(shè)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(wěn)定的。傳統(tǒng)提取方法中使用的高溫導(dǎo)致油降解，從而增加這類方法的成本。本領(lǐng)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(chǎn)生較低品質(zhì)的產(chǎn)物，因為這一類型的加工導(dǎo)致脂質(zhì)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(xué)方法展平細(xì)胞。大多數(shù)破壞性方法產(chǎn)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(zhì)和蛋白，這增強中性脂質(zhì)的乳化。乳化被溶液中保留的營養(yǎng)素和鹽成分進(jìn)一步穩(wěn)定化。乳液是復(fù)雜混合物，包含中性脂質(zhì)、極性脂質(zhì)、蛋白和其他藻類產(chǎn)物，需要深入精煉工藝來分離中性脂質(zhì)，中性脂質(zhì)是被轉(zhuǎn)化為生物燃料的進(jìn)料。非破壞性方法提供低產(chǎn)量。乳化(Milking)是使用溶劑或化學(xué)品來從生長的藻類培養(yǎng)物提取脂質(zhì)。雖然有時用來提取藻類產(chǎn)物，但是由于溶劑毒性和細(xì)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(fā)通用的工藝。而且，由于介質(zhì)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(fù)雜的溶劑混合物，并使用于溶劑回收和再循環(huán)的機械成為必要。這使得這樣的提取對于用在藻油技術(shù)中不實用和不經(jīng)濟。 因此，為了克服這些缺點，本領(lǐng)域中存在對用于提取和分餾藻類產(chǎn)物，尤其是藻油、藻類蛋白和藻類類胡蘿卜素的改進(jìn)方法和系統(tǒng)的需求。專利技術(shù)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(zhì)的含油材料提取具有不同極性的脂質(zhì)的系統(tǒng)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(zhì)提取不同極性的脂質(zhì)。在一些實施方案中，該濾器是微濾器。在本專利技術(shù)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(zhì)和中性脂質(zhì)。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(tǒng)可用于從含油材料提取脂質(zhì)的副產(chǎn)物。這樣的副產(chǎn)物的實例包括但不限于，蛋白質(zhì)材料、葉綠素和類胡蘿卜素。本專利技術(shù)的實施方案允許以允許產(chǎn)生燃料和營養(yǎng)產(chǎn)物二者的方式從藻類生物質(zhì)同時提取和分餾藻類產(chǎn)物。在本專利技術(shù)的一個實施方案中，提供了脫水藻類并從其再循環(huán)水的方法。在本專利技術(shù)的另外實施方案中，脫水濕藻類細(xì)胞培養(yǎng)物的方法包括使用燒結(jié)的金屬管濾器去除藻類細(xì)胞培養(yǎng)物中的液體的至少一部分以獲得具有比所述藻類細(xì)胞培養(yǎng)物低的液體含量的濕藻類生物質(zhì)級分，并再循環(huán)從所述藻類細(xì)胞培養(yǎng)物去除的液體的至少一部分用于不同的藻類細(xì)胞培養(yǎng)物中。該方法還包括向所述濕藻類生物質(zhì)級分加入水可混溶溶劑組并等待一定的時間量以允許所述藻類生物質(zhì)級分的藻類細(xì)胞聚集。該方法還包括分離所述聚集的藻類細(xì)胞的至少一部分與所述溶劑組的至少一部分和所述濕藻類生物質(zhì)級分的液體從而產(chǎn)生脫水的藻類生物質(zhì)。在本專利技術(shù)的又另一實施方案中，脫水濕藻類細(xì)胞培養(yǎng)物的方法包括使用膜、離心、燒結(jié)的金屬管、溶氣浮選和絮凝中的至少一種去除藻類細(xì)胞培養(yǎng)物中液體的至少一部分以獲得具有比所述藻類細(xì)胞培養(yǎng)物低的液體含量的濕藻類生物質(zhì)級分，并再循環(huán)從所述藻類細(xì)胞培養(yǎng)物去除的液體的至少一部分用于不同的藻類細(xì)胞培養(yǎng)物中。該方法還包括向所述濕藻類生物質(zhì)級分加入水可混溶溶劑組并等待一定的時間量以允許所述藻類生物質(zhì)級分的藻類細(xì)胞聚集。該方法還包括分離所述聚集的藻類細(xì)胞的至少一部分與所述溶劑組的至少一部分和所述濕藻類生物質(zhì)級分的液體從而產(chǎn)生脫水的藻類生物質(zhì)。在本專利技術(shù)的又另外實施方案中，脫水濕藻類細(xì)胞培養(yǎng)物的方法包括去除濕藻類細(xì)胞培養(yǎng)物中的液體的至少一部分以獲得具有比所述藻類細(xì)胞培養(yǎng)物低的液體含量的濕藻類生物質(zhì)級分，并向所述濕藻類生物質(zhì)級分加入包含一種或多種溶劑的第一水可混溶溶劑組。該方法還包括從所述濕藻類生物質(zhì)級分與水可混溶溶劑組的混合物產(chǎn)生大致上液相和大致上固相，并分離所述大致上固相的至少一部分。該方法還包括向所述大致上固相的分離部分加入包含一種或多種溶劑的第二水可混溶溶劑組，并通過沉淀或浮選藻類固體分離所述大致上固相與第二水可混溶溶劑組的混合物的藻類固體的至少一部分。該方法還包括再循環(huán)所述第一水可混溶溶劑組和第二水可混溶溶劑組的至少之一的至少一部分至隨后的藻類細(xì)胞培養(yǎng)物脫水工藝。附圖簡述圖IA是根據(jù)本公開內(nèi)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(jù)本公開內(nèi)容的脫水工藝的示例性實施方案的示意圖。圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的提取系統(tǒng)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(zhì)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(zhì)和非極性脂質(zhì)提取的影響。圖4A&B是顯示以三種不同溫度使用甲醇和石油醚的兩步溶劑提取工藝中的中性脂質(zhì)⑷純度和⑶回收率的圖示。圖5A&B是顯示以三種不同溫度使用甲醇水溶液和石油醚的兩步溶劑提取工藝中的中性脂質(zhì)(A)純度和(B)回收率的圖。圖6是顯示以三種不同溫度使用甲醇水溶液和石油醚的兩步溶劑提取工藝中的脂質(zhì)回收率的圖。圖7是顯示溶劑與固體生物質(zhì)的比例對脂質(zhì)回收率的影響的圖。圖8是顯示甲醇水溶液的單步提取回收中不同提取水溶液對干燥生物質(zhì)的效力的圖。圖9是顯示多步甲醇提取對累積總本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

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