专利名称：含微生物油和微生物物质的混合物的分离方法
技术领域：
本发明涉及含微生物油和微生物物质的混合物的分离方法。
背景技术：
随着矿物原油供给的减少，对于化学品和燃料产品的生产来说使用可再生能源变得日益重要。可将获自生物质的油例如从微生物获得或通过微生物获得的油用作生产化学品和燃料产品的替代源。使用来自这类生物质的油的好处之一是与传统矿物原油相比，CO2平衡更有利。例如可通过由微生物分泌油、或者通过在破坏微生物细胞的细胞壁后提取油来从微生物获得油。US2004/0067574描 述了一种从微生物细胞获得油的方法，包括破坏微生物细胞的细胞壁以释放油和将油与至少部分形成的细胞壁碎片分离。通过离心实现将油与至少一些细胞壁碎片分离。US7351558描述了一种从微生物获得脂类的方法，包括将包含微生物的发酵培养液与碱接触以溶解任何蛋白质的至少一部分，随后提高温度以促进微生物细胞的溶解。据描述，该方法可以包括将培养液至少部分地与脂类分离。通常这通过离心即将培养液通过叠盘式离心机并将脂类作为脂类-水乳液相收集来完成。CN101429467描述了一种从微藻类提取油脂和蛋白质的方法。将湿的泥状藻类作为原料，并将PH值调节至碱性或稍呈碱性以破坏微藻类的细胞壁。过滤溶解的微藻类浆液以将一方面的细胞残渣与另一方面的经过滤的油脂和蛋白质的混合液分离。随后利用旋液分离器分离油和水。在这些现有技术的方法中，分别通过离心和过滤将微生物油与破坏微生物细胞壁后得到的微生物残渣分离。通过离心分离微生物油与微生物残渣存在不足之处，即分离过程中能耗高，并且离心机的旋转部分容易磨损和需要定期维护。尤其是当处理藻类或微藻类时，该旋转部分会受到微生物残渣中可能存在的外来物质(例如沙子)的严重损害。通过过滤将微生物油与微生物残渣分离存在不足之处，即过滤器发生堵塞，需要定期清理。尤其是当处理藻类或微藻类时，过滤器会被可能粘稠和可能含有泥(沙)的残渣堵塞。提供需要较少能量和/或保养的分离包含微生物油和微生物物质的混合物的方法，将是本领域的进步。
发明内容
本发明的方法可以实现上述进步。因此，本发明提供了一种将包含微生物油和微生物物质的混合物分离为至少第一相和第二相的方法，所述第一相包含至少部分微生物油，和所述第二相包含至少部分微生物物质，其中所述分离通过旋风型分离单元进行。
与现有技术的方法相比，本发明方法的能耗降低，并且需要较少保养。此外，将旋风型分离单元用于分离微生物油和微生物物质可实现方法的连续方式操作。另外，当用于将分泌的微生物油与包括完整微生物的微生物物质分离，其中不希望破坏微生物的细胞壁时，本发明的方法特别有利。由于旋风型分离单元局部能量低和剪切低，所以对微生物细胞壁的破坏可以保持在最低水平。可以回收本发明方法中分离的微生物油和随后进行加氢处理以生产烃产物。该烃产物可以有利地用在燃料组合物中。因此本发明还提供一种燃料组合物，所述燃料组合物包含至少部分通过对微生物油加氢处理而生产的烃产物，所述微生物油通过在旋风型分离单元中将包含微生物油和微生物物质的混合物分离为至少第一相和第二相而获得，所述第一相包含至少部分微生物油，和所述第二相包含至少部分微生物物质。
通过下列非限制性附图对本发明进行说明:图1描述了本发明的一个实施方案，其中分离微生物细胞溶解后得到的包含微生物油、水和微生物残渣的混合物。图2描述了本发明的一个实施方案，其中分离包含微生物油、水和完整微生物的混合物。
具体实施例方式本发明的方法分离包含微生物油和微生物物质的混合物。混合物可以是本领域中已知的包含微生物油和微生物物质的任何混合物。优选混合物包含至少微生物油、微生物物质和水。 以混合物的总重量计，优选混合物包含等于或大于50.0wt%至等于或小于99.8wt%的水；等于或大于0.lwt%至等于或小于49.9wt%的微生物物质；和等于或大于0.lwt%至等于或小于49.9wt%的微生物油。例如，以混合物的总重量计，混合物可以包含等于或大于89.0wt%至等于或小于99.8wt%的水；等于或大于0.lwt%至等于或小于1.0wt%的微生物物质；和等于或大于0.lwt%至等于或小于1.0wt%的微生物油。根据本发明，在通过旋风型分离单元分离之前，可以在浓缩步骤中浓缩该混合物。下面更详细地描述该浓缩步骤的优选形式。例如，通过在高温例如等于或大于30°C或等于或大于40°C下聚结、随后通过倾析和/或离心除去水来浓缩混合物，然后将得到的浓缩混合物用作旋风型分离单元的进料。在这里，微生物物质是指微生物来源的物质组合物。微生物物质优选获自一种或多种微生物。微生物物质可以例如包含一种或多种完整微生物；和/或在一种或多种微生物细胞溶解后得到的微生物残渣。在优选的实施方案中，包含微生物油和微生物物质的混合物是由一种或多种含油微生物细胞溶解生成的溶胞产物混合物。在这里，细胞溶解是指破坏一种或多种微生物的一个或多个细胞的细胞壁。一种或多种含油微生物细胞溶解优选从一种或多种微生物中释放出微生物油和任选的水。溶胞产物混合物优选包含微生物油、包含一种或多种微生物细胞的破坏细胞壁的微生物残渣和任选的水。在另一个优选的实施方案中，包含微生物油和微生物物质的混合物是由一种或多种能够储存或分泌微生物油的完整微生物发酵生成的发酵培养液。在这里，发酵是指微生物在受控环境下生长。发酵培养液优选包含分泌的微生物油、一种或多种完整微生物和水。基于微生物物质的总重量计，发酵培养液中的微生物物质优选包含等于或大于50wt%、更优选等于或大于70wt%的一种或多种完整微生物。基于微生物物质的总重量计，发酵培养液可以另外包含小于50wt%、更优选小于30wt%的包含一种或多种微生物细胞的破坏细胞壁的微生物残渣。如果微生物物质的总重量计算困难，在优选的实施方案中，上述百分比可以基于干微生物物质的总重量进行计算。微生物优选为直径小于Imm的有机体，更优选直径小于0.6mm和进一步优选直径小于0.4mm。在它的最长端测量直径。最优选微生物的直径为0.5-200 ym，甚至更优选为1-100u mD多种微生物可以用于微生物物质中。—种或多种微生物可以例如包括自养和/或异养微生物。在这里，自养微生物是指通过固定二氧化碳获得碳的微生物。在这里，异养微生物是指从有机碳源例如碳水化合物获得碳的微生物。微生物的能量代谢可以例如基于光养(即微生物使用光作为它的能源)或者可以基于化学营养(即微生物使用有机物质作为它的能源)。一种或多种微生物可以包括需氧和/或厌氧微生物。微生物优选为单细胞的。微生物可以单个的单细胞微生物或单细胞微生物菌落存在。一种或多种微生物可以包括所谓野生型微生物和/或基因改性微生物。一种或多种微生物可以包括仅储存微生物油的微生物和/或分泌微生物油的微生物。储存和/或分泌微生物油的微生物有时也称为含油微生物。微生物物质优选包括一种或多种含油微生物。含油微生物优选为能够在它内部储存等于或大于它的干生物质的10wt%的油的微生物，更优选为等于或大于15wt%，仍更优选为等于或大于20被％和最优选为等于或大于30wt%。优选微生物物质包括一种或多种选自细菌、真菌、酵母、藻类和它们的混合物的微生物。细菌的例子包括红球菌属(Rhodococcus)、分枝杆菌(Mycobacteria)、弧菌属(Vibrio)、大肠杆菌(Escherichia coli)、芽孢杆菌属(Bacillus)、短杆菌属(Brevibacterium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、产黄菌属(Flavobacterium)、克雷伯杆菌属(Klebsiella)、微球菌(Micrococcus)、枝动杆菌属(Mycoplana)、副球菌属(Paracoccus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、醋酸杆菌属(Acetobacter)和/或其它细菌和/或它们的基因改性种和/或它们的混合物。在优选的实施方案中，一种或多种微生物包括真菌。这种真菌的例子包括水霉属(Saprolegnia)、疫霉属(Phytophthora)、毛霉属(Mucor)、根霉菌属(Rhizopus)、犁头霉属(Absidia)、被孢霉属(Mortierella)、小克银汉霉属(Cunninghamella)、外囊菌属(Taphrina)、红曲霉属(Monascus)、丛赤壳属(Nectria)、赤霉菌属(Gibberella)、毛壳菌属(Chaetomium)、链抱霉属(Neurospora)、地丝菌属(Geotrichum)、念珠菌属(Monilia)、木霉属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、拟青霉属(Paecilomyces)、胶枝霉属(Gliocladium)、孢子丝菌属(Sporotrichum)、小孢子菌属(Microsporum)、毛癖菌属(Trichophyton)、分子孢子菌属(Cladosporium)、共头霉属(Syncephalastrum)、须霉属(Phycomyces)和正青霉属(Eupenicillium)的真菌和 / 或它们的基因改性种和/或它们的混合物。在另一个优选的实施方案中，一种或多种微生物包括酵母。酵母是分类在真菌界的真核微生物。可以使用宽范围的酵母，包括例如内孢霉属(Endomyces)、裂殖酵母菌属(Schizosaccharomyces)、毕赤酵母属(Pichia)、汉逊酵母属(Hansenula)、德巴利氏酵母属(Debaryomyces)、酵母属(Saccharomyces)、复膜抱酵母属(Saccharomycopsis)、红酵母属(Rhodotorula)、掷抱酵母属(Sporobolomyces)、隐球菌属(Cryptococcus)、假丝酵母属(Candida)和酒香酵母属(Brettanomyces)、油脂酵母属(Lipomyces)、拟内孢霉属(Endomycopsis)、红冬抱酵母属(Rhodosporidium)、亚罗酵母属(Yarrowia)的酵母和/或它们的基因改性种和/或它们的混合物。在另一个优选的实施方案中，一种或多种微生物包括藻类，最优选为微藻类。在这里，微藻类是指能进行光合作用的单细胞微生物。这类微藻类包括例如硅藻、绿藻和蓝藻，但不包括海草。更优选地，微生物是真核微藻类。藻类可以是甜水藻类或盐水藻类。优选用于本发明的方法的微藻类是海生藻类。可以使用宽范围的微藻类,包括例如布朗尼丛粒藻属(Botryococcus braunii)、小球藻属(Chlorella)、杜氏盐藻(Dunaliella tertiolecta)、江蓠属(Gracilaria)、颗石藻(Pleuroch rysis carterae)和/或它们的基因改性种和/或它们的混合物。藻类可以是甜水藻类或盐水藻类。优选用于本发明的方法的微藻类是海生藻类。适合的海生藻类可以包括多门藻类，包括例如娃藻(diatoms)、甲藻(pyrrophyta)、菱形藻属(nitzschia)、紫球藻属(porphyridia)、褐藻(ochrophyta)、绿藻(chlorophyta)、裸藻(euglenophyta)、腰鞭毛类(dinoflagellata)、金藻(chrysophyta)、隐甲藻(crypthecodinia)、褐藻类(phaeophyta)、红藻(rhodophyta)和蓝藻(cyanobacteria)。优选地,海生微藻类是娃藻(diatoms)或褐藻(ochrophyta)门的成员，更优选为凹形(raphid)、凸形(araphid)和环纹硅藻科的成员。一种或多种微生物可以以本领域技术人员已知适于该目的的任何方式通过培养和/或发酵生产。例如，一种或多种微生物的培养和/或发酵可在开放的培养条件下或封闭的培养条件下进行。如果微生物物质包括含油酵母，优选在封闭的培养条件下、优选在封闭的生物反应器中发酵该含油酵母。可在宽范围的发酵条件下发酵酵母。优选在PH值为2.5-7、更优选为3-5的条件下发酵酵母。发酵过程的温度优选为20-40°C，更优选为25-35°C。在发酵过程中，优选用水饱和度水平为1_50%、更优选10-30%完全饱和度的空气充填生物反应器。含油酵母可在本领域技术人员已知适于该目的的任何培养介质中发酵。优选培养介质包括碳源。优选的碳源为糖。这些糖可包括单糖、二糖、三糖和多糖。可包含在培养介质中的糖的例子包括例如果糖、半乳糖、葡萄糖、鹿糖(sucrose)、木糖、麦芽糖、鹿糖(saccharose)、乳糖、右旋糖和玉米糖浆。在特别优选的实施方案中，用甘蔗、更优选为巴西甘蔗作为碳源。碳源的存在浓度优选为2-35wt%，更优选为5-25wt%。含油酵母的存在浓度优选为l_20wt%，更优选为5-15wt%。含油酵母可以多种方式生长，包括连续模式、酵母细胞循环的连续模式、间歇式或间歇进料模式(其中通过将受控量的营养基质进料至培养介质来控制含油酵母的生长)。如果微生物物质包括微藻类,可在开放的或封闭的培养条件下培养该微藻类。封闭的培养条件可包括例如封闭的光-生化反应器(即允许微藻类接触光线的封闭的生物反应器)。开放的培养条件可包括例如开放的海洋或池塘。例如可在淡水、甜水、盐水或湿土中培养微藻类。在这里，微生物油是指微生物来源的油。例如可以通过一种或多种泌油微生物分泌和/或通过从一种或多种储油微生物提取来获得微生物油。微生物油优选包括一种或多种脂类。优选脂类包括天然存在的化合物，该化合物性质上基本疏水和含有长链脂肪烃。一种或多种脂类优选包括甘油单酯、甘油二酯和/或甘油三酯(甘油与脂肪酸的单、二和三酯)；磷脂(甘油与磷酸根基团取代的脂肪酸的酯)；和糖脂(脂肪酸与糖的酯)。一种或多种脂类中的脂肪酸部分可包括饱和脂肪酸和/或含一个、两个、三个或更多个双键的不饱和脂肪酸。优选一种或多种脂类中的一个或多个脂肪酸部分包含等于或大于4个碳原子，更优选为等于或大于8个碳原子，进一步优选为等于或大于10个碳原子，更进一步优选为等于或大于12个碳原子和最优选为等于或大于14个碳原子。一种或多种脂类中的脂肪酸部分进一步优选包含等于或小于30个碳原子，更优选为等于或小于26个碳原子，进一步优选为等于或小于25个碳 原子，更进一步优选为等于或小于23个碳原子和最优选为等于或小于20个碳原子。微生物油可进一步包含宽范围的附加化合物。例如微生物油可进一步包含(饱和或不饱和)游离脂肪酸和/或它们的酯；脂肪醇和/或脂肪胺；类胡萝卜素；職烯；苯乙烯；生育酚；和/或蛋白质。除微生物油和微生物物质外，将用本发明的方法分离的混合物可包含一种或多种其它组分。例子包括水和任选的沙子。 在优选的实施方案中，待本发明方法分离的混合物包含至少微生物油、微生物物质和水。更优选混合物基本上由微生物油、微生物物质和水组成。例如待分离的混合物由微生物油和微生物物质的水性分散体组成。本发明的分离通过旋风型分离单元进行。旋风型分离单元可包括一个、两个或多个旋风型分离器。在优选的实施方案中，旋风型分离单元包括一个或两个旋风型分离器。在另一个优选的实施方案中，旋风型分离单元包括等于或大于3个旋风型分离器，更优选为等于或大于5个，和等于或小于25个旋风型分离器，更优选为等于或小于20个。如果旋风型分离单元包括两个或多个旋风型分离器，该两个或多个旋风型分离器可以并联或串联。优选该两个或多个旋风型分离器串联。在旋风型分离单元包括两个或多个串联的旋风型分离器的优选实施方案中，在前旋风型分离器的顶部出口优选直接连接到在后旋风型分离器的入口。在该两个或多个旋风型分离器序列中，优选一个或多个在前旋风型分离器的直径大于一个或多个在后旋风型分离器。这种布置有利地允许待处理体积沿着旋风型分离器递减和节约建造成本。旋风型分离器优选不包括旋转体。作为替代，旋风型分离器优选通过将原料切向进料到分离单元来使原料产生旋转运动。优选旋风型分离器包括圆柱形顶部和圆锥形底部，其中圆柱形顶部和圆锥形底部的中心轴线基本上对齐。圆柱形顶部优选包括管状外壳，该管状外壳具有沿切线布置的入口和通过基本上沿管状外壳的中心轴线设置的顶部出口伸出的顶盖。圆锥形底部优选与圆柱形顶部流体连通和优选包括圆锥形外壳，该圆锥形外壳包括基本上沿圆锥形外壳的中心轴线设置的底部出口。优选旋风型分离单元包括一个或多个水力旋风。在这里，水力旋风是指设计用来将含水混合物分离为至少第一相和至少第二相的旋风型分离器，其中至少第一相或第二相包含水。旋风型分离器可以具有本领域技术人员已知适于分离包含固体和液体的混合物的任何尺寸。在优选的实施方案中，圆柱形顶部的管状外壳的直径(Dth)与圆锥形底部的底部出口的直径(DJ之比为30:1-1.5:1，更优选为15:1-2:1。另外，圆锥形底部的中心轴线与圆锥形外壳的内壁之间的角度α优选为0.5-60°，更优选为1-45°，进一步优选为5-30。。在另一个优选的实施方案中，一个或多个旋风型分离器包括与旋风型分离器的底部出口流体连通的料腿。优选料腿例如通过将料腿底部浸入微生物物质的水性悬浮体进行密封，以阻止上行流入旋风 型分离器。一个或多个旋风型分离器可由本领域技术人员已知适于分离液体和固体的任何种类的材料制造。可用于制造旋风型分离器的材料的例子包括金属(例如钢或不锈钢)；陶瓷或塑料如聚氨酯或聚丙烯。在优选的实施方案中，旋风型分离单元包括一个或多个由耐磨材料制造或具有耐磨材料衬里的旋风型分离器。当包含微生物油和微生物物质的混合物包含微藻类和/或沙子时，这特别有利。使用包括这种耐磨材料的旋风型分离器的优势是旋风型分离器将不易磨损。更优选旋风型分离单元包括一个或多个由耐压材料制造并具有耐磨材料衬里的旋风型分离器。最优选旋风型分离单元包括一个或多个由金属(例如不锈钢)制造并具有塑料(例如聚氨酯)衬里的旋风型分离器。在本发明方法中，将包含微生物油和微生物物质的混合物分离为至少第一相和第二相，所述第一相包含至少部分微生物油，和所述第二相包含至少部分微生物物质。优选包含至少部分微生物油的第一相为轻相和优选包含至少部分微生物物质的第二相为重相。轻相优选经由(最后一个)旋风型分离器的顶部出口离开旋风型分离单元，重相优选经由一个或多个旋风型分离器的底部出口离开旋风型分离单元。第一相优选包含微生物油和任选的少量水和/或少量微生物物质。第二相优选包含微生物物质和任选的水和/或少量微生物油。优选第一相包含等于或大于50wt%的微生物油，更优选为等于或大于60wt%和进一步优选为等于或大于70wt%,基于第一相的总重量计。甚至更进一步优选第一相包含等于或大于80wt%的微生物油，最优选为等于或大于85wt%，基于第一相的总重量计。第一相可以基本上由微生物油组成(例如100wt%)，但可包含等于或小于98或99wt%、或者等于或小于95wt%或等于或小于90wt%的微生物油,基于第一相的总重量计。如果第一相包含水，则第一相优选包含等于或小于50wt%的水，更优选为等于或小于40wt%,进一步优选为等于或小于30wt%,基于第一相的总重量计。甚至更进一步优选第一相包含等于或小于20wt%的水,最优选为等于或小于15wt%。第一相最优选基本上不含水(例如0wt%)，但可包含等于或大于I或2wt%、或者等于或大于5wt%的水，基于第一相的总重量计。如果第一相包含微生物物质，则第一相优选包含等于或小于50wt%的微生物物质，更优选为等于或小 于40wt%，进一步优选为等于或小于30wt%，基于第一相的总重量计。甚至更进一步优选第一相包含等于或小于20wt%的微生物物质，最优选为等于或小于15wt%。第一相优选基本上不含微生物物质(例如0wt%)，但可包含等于或大于I或2wt%、或者等于或大于5wt%的微生物物质，基于第一相的总重量计。优选第二相包含等于或大于90wt%的微生物残渣和/或水，更优选为等于或大于95wt%,基于第二相的总重量计。进一步优选第二相包含等于或大于99wt%的微生物残渣和/或水，最优选为等于或大于99.5wt%的微生物残渣和任选的水，基于第二相的总重量计。第二相优选基本上由微生物残渣和/或水组成(例如100wt%)，但可包含等于或小于99.9wt%的微生物残渣和/或水,基于第二相的总重量计。如果第二相包含微生物油，则第二相优选包含等于或小于10wt%的微生物油，更优选为等于或小于5wt%，进一步优选为等于或小于lwt%的微生物油，基于第二相的总重量计。甚至更进一步优选第二相包含等于或小于0.5wt%的微生物油。第二相优选基本上不含微生物油(例如0wt%)，但可包含等于或大于0.lwt%的微生物油，基于第二相的总重量计。在特别优选的实施方案中，进行分离以使得第一相基本上只含微生物油和基本上不含水，以及第二相包含微生物物质和任何任选的水。在许多情况下，从第二相中回收至少部分微生物物质可能是有利的。从第二相中回收微生物物质可通过本领域技术人员已知适于该目的的任何方法实现。例如,可通过固/液分离和/或沉降回收微生物物质。在优选的实施方案中，其中微生物物质包括一种或多种能储存或分泌微生物油的完整微生物，该方法优选包括从第二相中回收至少部分微生物物质和将至少部分回收的微生物物质循环到发酵过程。在另一个优选的实施方案中，其中微生物物质包括一种或多种微生物细胞的破坏细胞壁，该方法优选包括从第二相中回收至少部分微生物物质和将回收的微生物物质用作动物饲料(包括鱼饲料)或作为生产甲烷的原料。甲烷可有利地用作燃烧燃料。在一些情况下，原样燃烧回收的微生物残渣会更为有利。在该方法优选的实施方案中，可有利地从第一相中回收至少部分微生物油。如有必要，从第一相回收微生物油可通过本领域技术人员已知适于该目的的任何方法实现。合适的方法可例如包括溶剂蒸馏、萃取、离心和利用旋风型分离单元的分离。在优选的实施方案中，第一相包含基本上100wt%的微生物油，回收微生物油仅包括从一个位置(例如最后一个旋风型分离器的顶部出口)输送到另一个位置(例如储存容器或下一个处理单元的入口 )。回收的微生物油可有利地用于生产化学品和燃料产品。在优化的实施方案中，回收的微生物油在另外的步骤中经过加氢处理以生产烃产品。该加氢处理可例如包括加氢和/或加氢脱氧和/或加氢异构化。在另一个优选的实施方案中，回收的微生物油在另外的步骤中经过酶催化转化以
生产烃产品。在另一个优选的实施方案中，生产的烃产品与一种或多种其它组分共混以生产燃料组合物。本发明的方法可以间歇、半间歇或连续方式进行。优选本发明的方法以连续方式进行。使用旋风型分离单元有利地允许这种连续操作。如上所述，在本发明优选的实施方案中，包含至少微生物油和微生物物质的混合物是由一种或多种含油微生物细胞溶解生成的溶胞产物混合物。因此本发明还提供了一种由包含一种或多种微生物和任选的水的原料生产油的方法，该方法包括:a) 一种或多种微生物进行细胞溶解以生产包含微生物油、微生物残渣和任选的水的溶胞产物混合物，所述微生物残渣包含一种或多种微生物细胞的破坏细胞壁；b)将溶胞产物混合物分离为至少第一相和第二相，所述第一相包含至少部分微生物油，和所述第二相包含至少部分微生物残渣和任选的水；c)从第一相中回收微生物油；其中步骤b)中的分离通过旋风型分离单元进行。对于该方法、特别是对于一种或多种微生物、微生物油和旋风型分离单元的优选如上所述。在特别优选的实施方案中，原料包含一种或多种含油微生物。在优选的实施方案中，该方法的原料包含一种或多种微生物在水中的水性浆液。在另一个优选的实施方案中，步骤a)包括在细胞溶解过程中释放一种或多种微生物的细胞中包含的水。在优选的实施方案中，包含一种或多种微生物的原料在培养和/或发酵之后以及用于步骤a)之前经过浓缩步骤，或者在本发明的方法的步骤a)和b)之间进行浓缩步骤。该浓缩步骤的好处在于减小了需处理的材料的体积和/或在步骤a)之中或之后处理大量溶剂(例如水)所需的能量更少。例如可借助离心、过滤、浮选、聚结、沉降和/或絮凝和/或倾析和/或通过使用旋风型分离单元来浓缩原料。优选可在盐和/或添加剂存在下、和/或等于或大于30°C或等于或大于40°C的温度下进行浓缩步骤以实现更好的浓缩。进料至步骤a)的包含一种或多种微生物的原料的干物质含量优选为0.l-50wt%,更优选为0.5-30wt%，最优选为l-20wt%。在步骤a)中，一种或多种微生物进行细胞溶解。细胞溶解可通过本领域技术人员已知适于该目的的任何方式实现。例如可借助酶、物理、化学、渗透或机械方法或者它们的混合来实现细胞溶解。
物理方法的例子是在适于破坏微生物的一个或多个细胞的细胞壁的高温下加热和/或干燥微生物。这种情况下，优选将微生物加热至等于或大于50°C，更优选为等于或大于75°C，进一步优选为等于或大于100°C和最优选为等于或大于120°C。实现细胞溶解的优选物理方法包括例如使包含一种或多种微生物的原料沸腾或进行蒸汽处理。渗透方法的例子是在低渗环境中处理一种或多种微生物，其中周围流体的盐浓度低于一种或多种微生物的细胞内部。化学方法的例子包括用碱或酸或表面活性剂或清洁剂处理包含一种或多种微生物的原料。碱是指任何PKa值大于水的化合物。在优选的实施方案中，使用的碱选自锂、钠、钾、钙和镁的氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐。酸是指任何PKa值小于水的化合物。在优选的实施方案中，使用的酸选自硫酸、磷酸、盐酸、甲酸、乙酸、柠檬酸。酶方法的例子包括用细胞壁降解酶处理包含一种或多种微生物的原料。细胞壁降解酶的例子包括蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、壳质酶和/或果胶酶。
机械方法的例子是用超声处理包含一种或多种微生物的原料。在这种情况下，优选施加20-50KHZ的频率。机械方法的另一个例子是用高剪切装置(例如转子-定子破裂器或阀型处理器)处理包含一种或多种微生物的原料(有时也称为均化)。优选阀型处理器，其中通过在高压下(优选为100-1000巴的压力，更优选为200-600巴)迫使原料通过窄阀来破坏一种或多种微生物的一个或多个细胞。均化的其它例子包括用球磨机或珠磨机(例如包括沙子和/或玻璃珠)处理。根据本发明的分离方法，在步骤b)中，通过旋风型分离单元分离溶胞产物混合物以生成包含至少部分微生物油的第一相和包含至少部分微生物残渣的第二相。如果溶胞产物混合物包含水，则第一相可包含微生物油和水，第二相可包含微生物残渣和水。但在优选的实施方案中，进行分离以使得第一相包含微生物油且基本上不含水，第二相包含微生物残渣和水且基本上不含微生物油。对于本发明的分离方法而言，分离步骤b)和/或回收步骤c)的优选如上所述。在另一个实施方案中，在步骤b)中分离所述溶胞产物混合物之前，向在步骤a)中生成的溶胞产物混合物中加入萃取溶剂；和其中，在步骤b)中，将溶胞产物混合物分离为包含至少部分微生物油和至少部分萃取溶剂的第一相以及包含至少部分微生物残渣和任选的水的第二相。使用该萃取溶剂有利地提高了微生物油与微生物残渣和任选的水之间的分离程度。可使用的萃取溶剂的例子包括Cl-ClO烷基酯，如乙酸乙酯或乙酸丁酯；甲苯；C4-C10醇，例如戊醇、己醇、乙基己醇；C3-C8烷烃，例如己烷或庚烷。图1描述了本发明的一个实施方案，其中分离微生物细胞溶解之后得到的包含微生物油、水和微生物残渣的溶胞产物混合物。在图1的流程图中，在开放的池(101)中培养微藻类。从开放的池(101)中收获微藻类，和将包含微藻类和水的原料物流经由管线(102)进料至浓缩单元(103)。在浓缩单元(103)中，浓缩原料物流以生成水性浓缩原料物流(104),它包含以干基计15wt%的藻类。将浓缩原料物流(104)送至细胞溶解单元(105)，在这里破坏微藻类的细胞壁以生成包含水、藻类油和细胞壁残渣的溶胞产物(106)。将溶胞产物(106)送至水力旋风(107)。水力旋风(107)包括圆柱形顶部(108)和圆锥形底部(109)，其中圆柱形顶部(108)和圆锥形底部(109)的中心轴线基本上对齐。圆柱形顶部(108)包括管状外壳(110)，管状外壳(110)具有沿切线布置的入口(111)和通过基本上沿管状外壳(110)的中心轴线设置的顶部出口(113)伸出的顶盖(112)。圆锥形底部(109)包括圆锥形外壳(114)，圆锥形外壳(114)包括基本上沿圆锥形外壳(114)的中心轴线设置的底部出口(115)。管状外壳(110)的中心轴线与圆锥形外壳(114)的中心轴线基本上重合。溶胞产物(106)经由沿切线布置的入口(111)进入水力旋风(107)。在水力旋风(107)中，将溶胞产物分离为包含油相的物流(116)和包含水相的物流(117)，水相包含含有微藻类细胞的破坏细胞壁的微生物残渣，物流(116)经由顶部出口(113)离开水力旋风(107)，物流(117)经由底部出口 (115)离开水力旋风(107)。将包含油相的物流(116)送至加氢处理单元(118)，油相在这里进行加氢脱氧、力口氢和/或加氢异构化。在加氢处理单元(118)中，生成包含烃的物流(119)。可将包含烃的物流(119)用于制备燃料。将包含水相的物流(117)送至固液分离器(120)，水相包含含有微藻类细胞的破坏细胞壁的微生物残渣，在固液分离器(120)中分离水和残渣以生成废水物流(121)和微生物残渣物流(122)。在另一个优选的实施方案中，包含至少微生物油和微生物物质的混合物是通过发酵一种或多种能分泌微生物油的微生物而生成的发酵培养液。在该实施方案中，微生物油包含由一种或多种微生物分泌的微生物油，和微生物物质包括一种或多种优选完整的微生物。因此，本发明还提供一种从包含一种或多种完整微生物和任选的水的原料生产油的方法，该方法包括:i)在适于 由一种或多种微生物分泌微生物油的条件下,在生物反应器中发酵一种或多种微生物以生成包含分泌的微生物油、一种或多种完整微生物和任选的水的发酵培养液；ii)将发酵培养液分离为至少第一相和第二相，所述第一相包含至少部分分泌的微生物油，和所述第二相包含至少部分一种或多种完整微生物和任选的水；iii)从第一相中回收分泌的微生物油；其中步骤ii)中的分离通过旋风型分离单元进行。对于该方法、特别是对于一种或多种微生物、微生物油和旋风型分离单元的优选如上所述。在优选的实施方案中，该方法的原料包含一种或多种微生物在水中的水性浆液。在另一个优选的实施方案中，包含一种或多种微生物的原料在本方法的步骤i)中的发酵之前或之后以及步骤ii)中的分离之前经过浓缩步骤。该浓缩步骤的好处在于减小了需在步骤i)和/或ii)中处理的材料的体积和在步骤i)和/或ii)中处理大量例如水所需的能量更少。例如可借助离心、过滤、浮选、聚结、沉降和/或絮凝和/或倾析和/或通过使用旋风型分离单元来浓缩原料。优选可在盐和/或添加剂存在下、和/或等于或大于30°C或等于或大于40°C的温度下进行浓缩步骤以实现更好的浓缩。对于本发明的分离方法而言，分离步骤ii)和/或回收步骤iii)的进一步优选如上所述。在优选的实施方案中，该方法包括进一步的步骤iv)，该步骤包括从第二相中回收一种或多种完整微生物。在另一个优选的实施方案中，在该步骤iv)中从第二相回收一种或多种完整微生物和随后将一种或多种完整微生物送至发酵过程再次使用。更优选将回收的一种或多种完整微生物循环到同一方法的发酵步骤i)中。图2描述了本发明的实施方案，其中分离包含微生物油、水和完整微生物的混合物。在图2中，在封闭的生物反应器(201)中发酵酵母细胞。在发酵过程中，由酵母细胞分泌微生物油。从封闭的生物反应器(201)中抽出包含完整酵母细胞、水和微生物油的发酵培养液物流(202)并送至水力旋风(207)。水力旋风(207)包括圆柱形顶部(208)和圆锥形底部(209)，其中圆柱形顶部(208)和圆锥形底部(209)的中心轴线基本上对齐。圆柱形顶部(208)包括管状外壳(210)，管状外壳(210)具有沿切线布置的入口(211)和通过基本上沿管状外壳(210)的中心轴线设置的顶部出口(213)伸出的顶盖(212)。圆锥形底部(209)包括圆锥形外壳(214)，圆锥形外壳(214)包括基本上沿圆锥形外壳(214)的中心轴线设置的底部出口(215)。管状外壳(210)的中心轴线与圆锥形外壳(214)的中心轴线基本上重合。发酵培养液(202)经由沿切线布置的入口(211)进入水力旋风(207)。在水力旋风(207)中，将发酵培养液分离为含有包含微生物油的油相的物流(216)和包含含有完整酵母细胞的水相的物流(217)，物流(216)经由顶部出口(213)离开水力旋风(207)，物流(217)经由底部出口 (215)离开水力旋风(207)。
在特别的实施方案中，至少部分含有完整酵母细胞、经由底部出口(215)离开水力旋风(207)的水相可通过第一循环物流(223)循环回到封闭的生物反应器(201)。将包含油相的物流(216)送至加氢处理单元(218)，油相在这里进行加氢脱氧、力口氢和/或加氢异构化。在加氢处理单元(218)中，生成包含烃的物流(219)。可将包含烃的物流(219)用于制备燃料。将包含含有完整酵母细胞的水相的物流(217)送至固液分离器(220)，在这里分离水和完整酵母细胞以生成废水物流(221)和完整酵母细胞物流(222)。在另一个特别的实施方案中，至少部分完整酵母细胞物流(222)可通过第二循环物流(224)循环回到封闭的生物反应器(201)。
权利要求
1.一种将包含微生物油和微生物物质的混合物分离为至少第一相和第二相的方法，所述第一相包含至少部分微生物油，和所述第二相包含至少部分微生物物质，其中所述分离通过旋风型分离单元进行。
2.权利要求1的方法，其中所述混合物包含微生物油、微生物物质和水。
3.权利要求1或2的方法，其中所述包含至少微生物油和微生物物质的混合物是由一种或多种含油微生物细胞溶解而生成的溶胞产物混合物。
4.权利要求1或2的方法，其中所述包含至少微生物油和微生物物质的混合物是由一种或多种能分泌微生物油的完整微生物发酵而生成的发酵培养液。
5.权利要求1-4任一项的方法,其中所述微生物物质包括一种或多种自养和/或异养微生物。
6.权利要求1-5任一项的方法,其中所述微生物物质包括一种或多种选自细菌、真菌、酵母、藻类或它们的混合物的微生物。
7.权利要求1-6任一项的方法,其中所述微生物物质包括一种或多种海生微藻类。
8.权利要求1-6任一项的方法，其中所述微生物物质包括一种或多种酵母。
9.权利要求1-8任一项的方法，其中所述方法进一步包括从所述第二相中回收至少部分微生物物质。
10.权利要求9的方法，其中所述微生物物质包括一种或多种能分泌微生物油的完整微生物，和所述方法进一步包括将至少部分回收的微生物物质循环至发酵过程。
11.权利要求9的方法，其中所述微生物物质包括一种或多种微生物细胞的破坏细胞壁，和所述方法进一步包括 将回收的微生物物质用作动物饲料或用作生产甲烷的原料。
12.权利要求1-11任一项的方法，其中所述方法进一步包括从所述第一相中回收至少部分微生物油。
13.权利要求12的方法，其中所述方法进一步包括加氢处理回收的微生物油以生成烃女口广叩ο
14.权利要求13的方法，其中所述方法进一步包括将所述烃产品与一种或多种其它组分共混以生成燃料组合物。
15.一种包含至少部分权利要求14中生成的烃产物的燃料组合物。
全文摘要
一种将包含至少微生物油和微生物物质的混合物分离为至少第一相和第二相的方法，所述第一相包含至少部分微生物油，和所述第二相包含至少部分微生物物质，其中所述分离通过旋风型分离单元进行。
文档编号C10L1/04GK103180422SQ201180051434
公开日2013年6月26日 申请日期2011年9月16日 优先权日2010年9月21日
发明者S·D·多伊格, J·P·哈恩 申请人:国际壳牌研究有限公司