用于浸提微生物的组合物和方法

用于浸提微生物的组合物和方法
【专利摘要】本文中的实施方案涉及从悬浮培养物提取靶化合物的组合物、方法和用途。在某些实施方案中，悬浮培养物可以包括藻培养物。在一些实施方案中，组合物和方法包括在从悬浮培养物提取靶化合物之前团聚研磨和干燥的来自所述培养物的生物质。
【专利说明】用于浸提微生物的组合物和方法
交叉引用
[0001]本PCT申请要求2011年2月16日提交的美国临时申请第61/443，336号的优先权。将本申请出于全部目的完整并入本文。
【技术领域】
[0002]本发明的实施方案总体上报高了用于改进从微生物培养物收获的生物质的浸出的方法和组合物。在某些实施方案中，组合物和方法涉及使用本文中报告的方法和装置团聚来自微生物悬液的基本干燥的生物质。其他实施方案涉及用于在准备时团聚收获和基本干燥的微生物以便加工或提取由微生物产生的靶化合物的方法。另外其他的实施方案涉及用于浸出或提取团聚的培养物以便增加从微生物中回收生物质或靶化合物的系统和方法。
【背景技术】
[0003]微生物可以用来产生具有潜在用途的许多副产物和产物，如但不限于用作燃料、生物燃料、药物、营养药、小分子、化学品、营养补充剂、饲料、饲料原料和食品。为了产生和分离这些产物，可以将培养物在进行加工以回收所需化合物之前浓缩至升高的细胞密度。另外，提取工艺可以用来分离或浓缩这些产物。
[0004]高效利用微生物以生产产品可能是具有挑战性的。例如，就生产藻类生物燃料而言，存在可用于从藻类提取化合物的少数具有成本效益且高效的分离技术。存在导致缺少高效分离技术的几种因素。例如，处置干燥或半干燥固体物料，包括研磨的藻类，可以导致离析，如物料堆成一堆时可以见到；物料的较大粒子从料堆滚下，而尺寸较小的物料停留在顶部附近。此外，未固结的细小且粗糙物料的存在可能导致在气动或机械处置期间粒子的离析。如果进行冲洗，则在未固结范围的粒子之间的微粒子可能在料堆内迁移和离析，导致渗漏问题。微粒子的存在可能导致局限化偏好性流动(沟流)、堵塞流体流动的区域(堵塞或填塞)和液体汇集(漫灌)。这种粒子离析可能在提取和/或加工期间造成问题。
发明简述
[0005]本发明的实施方案总体上报告了用于从悬浮培养物获得的生物质的方法和组合物。在某些实施方案中，组合物和方法涉及改进的浸出方法。其他实施方案涉及用于从微生物提取产物和/或生物质的组合物、方法和使用。一些实施方案涉及悬浮组合物，其包括，但不限于微生物如藻类、细菌、酵母、真菌和水中悬浮的固形物及废水颗粒状物(wastewater particulate)。另外的其他实施方案可以涉及使用团聚技术从液体高效分离生物质或从生物质(例如藻类)分离靶化合物的系统和方法。
[0006]本发明的一些实施方案涉及从生物质(如微生物生物质)提取靶化合物，如生物燃料。根据这些实施方案，将悬浮的培养物(例如，藻类)干燥和磨碎，产生细屑和其他小粒子。使用这些小粒子产生团聚粒子。在一些实施方案中，小粒子保持其大部分的单个表面区域。随后借助浸出技术从团聚粒子提取靶化合物。
[0007]在其他实施方案中，通过以下方式团聚来自悬浮培养物的干燥和研磨的生物质:在具有液体的装置中碾压至少部分干燥的悬浮培养物，可选地，其中将所述液体逐滴施用至所述培养物，并且形成生物质粒子的凝块或团块从而由此团聚所述生物质。至少部分干燥的悬浮培养物可以暴露于通过空气的热、光、微波、可见光、红外线、其他电磁辐射或其他能量源以便使生物质或悬浮培养物进一步脱水。
[0008]在一些实施方案中，在团聚后干燥期间调节环境压力以促进生物质的脱水。
[0009]另外的其他实施方案报告了被用于加工的培养物和与非团聚的培养物相比，当暴露于反应性或非反应性试剂时具有改进渗透性的那些培养物。
[0010]其他实施方案报告了暴露于气体的培养物，可选地，其中该气体是不可燃气体；并且其中团聚的培养物与该气体形成不可燃混合物
[0011] 在某些示例性方法中，团聚的培养物进一步暴露于溶剂并且提取团聚粒子的产物。在这些实施方案中，与从非团聚培养物中提取产物相比，提取团聚培养物的产物的速率改进。
[0012]在一些实施方案中，在大气压下团聚后干燥的温度是从32华氏度(O摄氏度)至150华氏度，但是处于这样的选择温度，其低于提取的靶化合物降解的温度。当压力是大气压时，该温度可以是70华氏度或更高，但是小于150华氏度。
[0013]在某些实施方案中，该压力低于大气压并且该温度低于在大气压的温度，以便降低降解培养物的靶产物的风险。
[0014]在其他实施方案中，将培养物喷雾干燥。
[0015]在另外的其他实施方案中，悬浮组合物包括但不限于藻类、细菌、酵母、真菌和水中悬浮的固形物，或废水颗粒状物。
[0016]在一些实施方案中，将粘合剂用于团聚粒子。粘合剂可以包括玉米淀粉、海藻酸盐、葡萄糖、蔗糖、果糖或其他糖、木质素、聚合物粘合剂或糖类。一些实施方案使用不溶性粘合剂。在其他实施方案中，团聚粒子时，可以使用水或培养物的水质悬液。
[0017]在某些例子中，液体对培养物的比率可以是预定比率。
[0018]如本文中公开的团聚培养物可以包括50%或60%、或70%或80%或90%或更多者具有大于300微米直径的粒子。
[0019]在一些实施方案中，通过团聚粒子的强度和稳定性选择团聚条件。
[0020]其他实施方案包括一种从源自悬浮培养物的生物质提取一种或多种靶化合物的方法，包括将团聚的悬浮培养物施加至分离装置并且从团聚的悬浮培养物提取靶化合物。该分离装置可以是具有高长宽比的柱，任选地，其中高度对宽度比率大于1，其中溶剂对溶质的效率随比率增加而增加。
[0021]某些实施方案利用一种用于团聚悬浮培养物的装置，所述装置包括能够接收水或其他试剂的容器，所述容器能够在至少一个方向移动，以及与能够从一个位置移动至另一个位置的容器连接的支座(support)。
[0022]一些实施方案包括一种用于评估藻球粒的压缩强度的装置，包括具有至少一个滞留筛层和排水管的团聚物试验装置，例如，如图6A-6E中所述，其中所述装置能够评估藻球粒的压缩强度。此外，本文中构思的试验可以在用于提取藻材中一种或多种靶分子的一种或多种溶剂存在下实施。
[0023]在其他实施方案中，从生物质提取靶化合物。可以将生物质干燥并随后磨碎以产生细屑。可以团聚细屑以产生团聚粒子。可以随后使溶剂渗入团聚粒子以提取一种或多种靶化合物。
[0024]在一些实施方案中，使用逆流浸出技术。
[0025]在某些实施方案中，生物质可以在95°C和120°C之间的温度干燥。
[0026]在其他实施方案中，在团聚细屑的同时，调节环境压力以促进生物质的脱水。
[0027]在一些实施方案中，团聚粒子暴露于范围从85华氏度至多到150华氏度的温度。
[0028]在某些实施方案中，将第一溶剂用来提取第一靶化合物，并且将第二溶剂用来提取第二靶化合物。
[0029]在其他实施方案中，团聚细屑以产生团聚粒子可以包括在施加润湿溶液(或不溶性粘合剂)的同时转动细屑。
[0030]在另外的其他实施方案中，可以将溶剂在约35°C至恰好35°C施加至团聚粒子。
[0031]在某些实施方案中，团聚粒子与中性基底连接。中性基底的例子可以包括但不限于塑料、岩石、金属或其他适合材料的粒子。
[0032]在某些实施方案中，在碾磨后但在团聚之前的粒子可以具有1500微米或更小的直径，或850微米或更小的直径 ，或300微米或更小的直径。
[0033]在一些实施方案中，可以在团聚之前移除小于300微米的细屑。在其他实施方案中，可以进一步加工子等于或小于300微米的团聚粒用于靶产物提取。
[0034]本文中的其他实施方案包括其中50%或60%、或70%或80%或90%或更多者具有大于300微米直径的团聚培养物。
[0035]在一些实施方案中，团聚粒子可以在亚大气压产生。
附图简述
[0036]图1表示作为时间的函数，在各种干燥温度和研磨粒度条件下从干燥的藻类中浸出回收脂类的曲线。
[0037]图2表示作为粒度的函数，从干燥的藻类中浸出回收己烷的曲线。
[0038]图3表示示例性团聚装置的图示。
[0039]图4A和图4B表示其他示例性团聚装置的图示。
[0040]图5表示在增加液体添加量(其表述为液体质量对藻类干质量的比例)后形成的团聚物的图示。
[0041]图6A-6E显示本文中报告的某些实施方案的示例性装置。
[0042]图7表示对玻璃柱中由溶剂润湿的团聚藻类的描述。
[0043]图8表示使用各种浸出剂施加速率时，来自己烷浸出各种床高度的团聚粒子柱的脂类物质产率的示例性曲线。
[0044]图9表示来自提取物的脂肪酸的示例性气相色谱分析，所述提取物来自各种条件下溶剂浸出干燥和团聚的藻类。
[0045]图10表示在高柱中短持续时间在高溶剂施加速率，随后在低施加速率下的浸提。
[0046]图11表示来自图10从洗脱开始至4.5小时的数据。
[0047]图12表示己烷浸提物的气相色谱分析，其复合作为时间的函数。
[0048]图13表示在高柱试验中高流量施加速率的变动持续时间情况下的浸提。
[0049]图14表示来自图13的数据，其显示高柱试验中开始12小时浸提的详细视图，说明减弱的溶剂施加速率对计重产率的影响。
[0050]图15表示来自柱浸出试验的总己烷浸提物的示例性气相色谱分析。
[0051]图16表示在各种柱高度和冲洗速率时干燥和团聚的藻类的初次和二次浸出的示例性曲线。
[0052]图17表示采用极性和非极性溶剂时，来自藻类浸提物的薄层层析(TLC)平板的照片。
[0053]图18说明液体对固形物比率对采用溶剂(例如己烷)搅拌浸出干燥藻类的一些影响。
[0054]图19表示在以不同的床高度和极性溶剂施加速率二次浸出干燥藻类期间的计重产率。
【具体实施方式】
[0055]在以下部分中，描述各种示例性组合物和方法以便详述多种实施方案。本领域技术人员将显而易见，实施多种实施方案不需要采用全部或甚至一些在本文中概述的具体细节，反而可以通过常规实验调节浓度、时间和其他具体细节。在一些情况下，在说明书中不包含熟知的方法或组分。
[0056]如本文所用，“悬浮培养物”可以指直至收获时间的培养物。
[0057]如本文所用，“生物质”指其中培养基已经基本上从培养物中移除(例如，干燥的培养物)的悬浮培养物。生物质可以由任何方法贮存任何时间段或立即地使用，例如，用于提取靶化合物。
[0058]如本文所用，“流体”可以意指液体或气体。例如，溶剂流体可以是液体并且干燥用流体可以是气体。
[0059]如本文所用，“团聚”可以意指来自悬浮培养物的干燥和研磨的生物质借助本文所述的某些实施方案结块。此外，如本文所用的“团聚”可以涉及来自悬浮培养物的干燥和研磨的生物质的细屑接合成较大粒子，从较小粒子产生较大粒子，或使粒子接合至其他物质，如中性基底。
[0060]一些本发明的实施方案涉及使用团聚和/或浸出技术从生物质提取靶化合物，其中所述的团聚和/或浸出技术增加提取溶剂穿过已经从细胞培养物收获的生物质的流速。根据这些实施方案，团聚的生物质可以在搅拌、流体填充或堆积床浸出装置中使用，以便在降低成本和增加生产情况下增加靶化合物的提取。靶化合物可以包括但不限于产物、化学化合物、生物燃料、小分子、营养补充剂和饲料原料。示例性生物质材料可以包括但不限于藻类、细菌、酵母、真菌、水中悬浮的固形物和废水颗粒状物。虽然几个实施方案中使用了源自悬浮培养物的生物质，也可以使用其他生物质来源，如作为垫或固结物质所培育的已收获生物质。
[0061]在一些实施方案中，悬浮培养物可以是藻类培养物。这些实施方案中所用的藻类可以包括静止物种、悬浮的运动物种或组合。藻类物种的例子可以包括但不限于微拟球藻属物种(Nannochloropsis spp.),而其他物种包括但不限于,海藻，例如糖海藻物种(Saccharina spp.)。本文中构思任何微生物培养物。例如,藻类可以产生多种化合物,包括几种产业中所用的脂质化合物。脂类可以在藻生活周期的各个阶段期间产生。已经培育各种物种的藻类并且因其脂质内容物连同其他而收获，所述脂质内容物由细胞产生并且主要位于细胞壁中以及作为储藏产物位于细胞内部。在回收靶化合物之前，可以将具有目的化合物或产物的培养藻类采集并浓缩或“脱水”。
[0062]所靶向的化合物可以使用浸提技术从培养的生物(例如藻类、细菌等)提取。在浸提期间，溶剂可以用来从生物中释放靶分子。从藻培养物收获的非极性组分，例如，可以包括但不限于三甘油酯、二酰甘油、单酰甘油、多不饱和脂肪酸(PUFA)和游离脂肪酸(FFA)和本领域已知的其他分子。可以从藻培养物收获的极性组分例如可以包括但不限于磷脂、二十碳五烯酸(二十碳五烯酸)、二十二碳四烯酸(adrenic acid)、二十二碳六烯酸(不饱和脂肪酸二十二碳六烯酸)，二十二碳五烯酸(DPA)和二十碳四烯酸(花生四烯酸或ARA)以及本领域已知的由藻类产生的其他极性分子。可选地或连同这些提取物，一些实施方案子在缺少一种或多种极性或非极性靶分子(例如，PUFA)的情况下进行。根据这些实施方案，可以通过本文所公开的方法在具有少量或附带量多不饱和脂肪酸(PUFA)(例如，C20:4和C20:5)的环境下产生并分离目标饱和脂肪酸。[0063]在某些实施方案中，可以将藻类在水溶液中加工或在部分或基本不存在水的情况下干燥用于加工。已经展示可以在更好回收脂质组分的某些温度改进藻类的干燥以便回收脂类。根据这些实施方案，可以将藻类在范围从85°C至100°C的温度或甚至在大于100°C的温度(例如约112°C)干燥。在一个例子中，将藻类在单独试验维持于65、75、85和100摄氏度(°C)的温度干燥并且随后将固化的物质破碎并研磨。随后在己烷中搅拌浸出大小选择过的部分(通过Imm筛但被850微米筛留下的那些，即-lmm+850 μ m)以便与未在这些干燥温度维持的培养物比较以及在选择的温度之间比较。还包括一份藻类样品，所述样品在100°C干燥，但也含有尺寸均小于300微米的粒子分布。见，例如图1。
[0064]在某些实施方案中，干燥可以通过施加入射光或其他能量(例如微波)、通过施加热或通过使环境空气或加热的空气穿透团聚材料或在其上方经过来实现。干燥过程可以用来增加后续浸提。这可以通过从细胞膜移走液体以减少稀释并且通过溶剂增加渗透来实现，因此允许溶剂更好触及目的化合物，因此增加使用溶剂施加时的浸提。所维持或达到峰水平的具体干燥温度可以优化用于改善化合物的浸提。在后续浸出中，发现在高于85°C、尤其在100°至112°C范围内的温度干燥的藻类提供了例如来自微拟球藻属物种的改进脂质提取。见，例如图1。比生物质中所含组分开始分解的温度高的干燥温度是次优的，例如，在大约148°C干燥的微拟球藻属物种黑化，显烧焦气味，并且产生几乎黑颜色的己烷浸提物(数据未显示)。
[0065]根据一些实施方案，将干物质含量范围从约1%_99%的生物质滤饼干燥直至滤饼具有范围从约90%-100%的干物质含量。根据一些实施方案，可以将生物质在大约85°C处或高于大约85°C的温度，或在大约100°C或高于大约100°C或更高温度干燥。根据这些实施方案，可以在巴氏灭菌温度以上干燥生物质，从而生物质可以在不作巴氏灭菌的情况下加工。根据一些实施方案，加工生物质可能需要细胞破碎和/或渗透。在那些实施方案中，可以通过干燥过程提供细胞渗透，所述干燥过程使胞膜收缩并且消除疏油行为并且使非极性溶剂渗透成为可能。此外，在干燥过程(和/或初始处置过程)期间，可以产生非常小的粒子(例如，“细屑”)，这些粒子可能有助于后续研磨过程，如下文描述。
[0066]根据一些实施方案，将培养物(例如，藻类)以高效提取目的化合物的方式加工。例如，研磨干燥的微生物(例如，藻类)以形成较小尺寸的粒子，所述粒子使得与后续溶剂(例如，浸出剂)更好发生流体接触成为可能。此外，如果将生物质高度干燥，则小粒子(例如、粉尘、薄片或细屑)可以帮助研磨已经充分细小和具有所需尺寸的生物质。那些较小粒子可以随后形成复合(如，团聚)粒子，如下文更详细地描述。同时，甚至当较小粒子团聚成较大粒子时，仍可以在团聚粒子内部轻易地识别(例如，肉眼识别)那些较小粒子，表明可以利用较小粒子的表面积用于更好的溶剂接触。见，例如图20。因此，团聚粒子，作为较小粒子的复合体，具有例如比通过例如挤出工艺所形成的圆柱形粒子更大的表面积。
[0067]这种工艺的一个方面是细尺寸级分(也称作“细屑”)在称作团聚的过程中接合成较大粒子。如此形成的粒子称作“团聚物”或“球粒”。团聚物是中微粒子装配成较大粒子和/或彼此固定的粒子聚集物。这种固定可以是半永久性接合并且不同于藻细胞在含水悬浮培养物中在弱吸引力影响下的絮凝或结块。这些絮凝物(“絮状物”)或大团细胞在水悬液中形成并且在藻类的干燥中几乎没有用处，因为弱吸引力不能够在移除水后存在。类似地，尽管干燥微粒子可以带有静电荷并且暂时地相互吸引，但是用提取溶剂润湿时，这种效应无法持久。为了可用于藻类的提取加工，粒子-粒子接合应当保持占优并和有效并且防止微粒子解脱和移动。
[0068]在某些实施方案中，微生物的团聚可以包括使用干燥及破碎或研磨的生物质，所述生物质通过在容器中碾压而搅拌。本文中构思使用的容器可以包括但不限于管、桶、筒或转盘。在某些实施方案中，可以将液体逐滴或以另一种方式施加至悬浮培养物。一些实施方案使用离散液体滴用于局部润湿粒子，所述粒子随后形成接合其他粒子的核心。
[0069]在一些实施方案中，团聚可以使用藻类的天然存在或内源组分实现，其中当与水组合时，所述组分能够接合和结合粒子。因此，在这些实施方案中，当产生团聚粒子时，仅向藻类添加水。在其他实施方案中，水中的细胞悬浮培养物可以作为液体添加以引起其他的干燥生物质团聚，避免需要将悬浮的细胞与水分离。当将这种液体添加至干燥和研磨的生物质时，添加的水分实现微粒 子的接合，并且可以在浸出之前通过干燥移除额外水分。其他实施方案利用可以向意图用于填充床提取的物料添加，旨在形成团聚物的粘合剂，其中所述粘合剂引起团聚或增加团聚速率等。本文中构思使用的一些粘合剂包括但不限于糖、淀粉、玉米淀粉、糖蜜、海藻酸盐、葡萄糖、蔗糖、果糖或其他糖、木质素、聚合物粘合剂等或其他已知的粘合剂。根据这些实施方案，粘合剂应当不溶于浸出剂中以便实现团聚或根据条件和待求得的靶化合物，是可溶的。
[0070]在一些实施方案中，在碾磨后但在团聚之前的粒子可以具有1500微米或更小的直径，或850微米或更小的直径，或300微米或更小的直径等。在团聚后，粒子可以是直径300微米或更大，或直径500微米或更大，或直径2000微米至5000微米或更大。本文中的其他实施方案包括其中50%或60%、或70%或80%或90%或更多者大于300微米的团聚培养物。因此，可以将微生物磨碎、切削、粉碎等成使与溶剂接触更多成为可能的小尺寸。
[0071]在一些实施方案中，团聚的培养物经历进一步加工。例如，团聚的培养物可以通过(或进一步干燥)通过施加至团聚培养物的热或空气(或二者)来干燥，这可以改善团聚粒子(团聚物)对物理和化学接触的稳健性并且改善靶化合物的后续浸出回收。团聚后干燥的温度可以与初始干燥生物质的温度相同:在大气压时，该温度可以范围从32华氏度(O摄氏度)至多到藻类中所需化合物降解的温度。根据这些实施方案，在环境压力干燥一些藻类物种的情况下，一种干燥温度可以大于85华氏度但是小于150华氏度。从环境压力下降可以降低进行干燥的温度。如果所需的，这可以用来实现基本干燥至完全干燥的团聚物，而不造成易降解化合物降解。
[0072]—些实施方案涉及含有藻类的溶液的喷雾干燥，以产生优势为干燥藻类的粒子，以便将它们准备好用于优化的固定床浸出，如本文所述。借助喷雾干燥制品团聚物减少了预干燥和研磨藻类的需要。可能需要额外的喷雾干燥或其他团聚处理，例如施加碾压作用，以便随后团聚喷雾干燥的粒子，以产生合乎需要的粒度，同时在置入填充床时具有增加较大的孔径。在其他实施方案中，可以通过以下方式实现藻类的团聚:将藻溶液喷雾干燥并且将培养物团聚，同时为后续优化的填充床浸出而移除水。用于这些实施方案中的喷雾干燥技术包括在喷雾干燥空气流中或来自其中的温控干燥。在其他实施方案中，用来干燥藻类的温度变化可以用来优化后续浸提。一旦实现所需的细屑接合，则可以移除团聚期间所用的水，例如，通过后续干燥移除。
[0073]因此，在一些实施方案中，润湿的浓缩细胞可以在适于如上文所述的目的悬浮培养物的预定温度干燥。一旦干燥，可以将这些培养物研磨成预定的粒子分布尺寸并且如本文所述那样团聚。任选地，在团聚后，根据需要，某些实施方案提供在与开始确定的相似温度范围处再干燥。本文中施用了可以使用一个或多个干燥步骤以便实现适于提取悬浮培养物的靶化合物的基本干燥的团聚物。
[0074]在某些实施方案中，将团聚粒子置于床中以便用向上或向下的溶剂流浸出。微粒子与其他微粒子以及与较大粒子的接合以增加有效平均粒度可以使得细小物料更抵抗由流体流动从浸出床带走。因此，一些实施方案使用团聚技术，所述团聚技术实现粒子半永久性聚集和团聚以形成较大粒子并且防止较细小粒子在填充床内部移动和转运以充分维持穿过填充床的流体流动。以这种方式，这些实施方案维持更均一和可渗透的粒子床并且在浸出期间防止所述粒子的离析和迁移，所述离析和迁移可能导致溶剂偏好流向一些区域(即，“沟流”)和减少流向其他区域(例如，“填塞”)。此外，通过维持粒子之间遍及物料床(也称作“填充床”、“固定床”或简单地“床”)各处相对开放的间隙(称作“孔”)，可以均匀地施加溶剂遍及填充床各处，这可以增加可分离化合物的回收。在一些实施方案中，生物质粒子(例如，细屑)可以与非反应性固体如中性基底团聚。非反应性固体充当结构体以在后续浸出过程期间维持填充床结构。
[0075]一些实施方案涉及使用固定床浸出。使用固定床浸出构造允许充分区别的依次浸出。在使用提取化合物的第一溶剂提取后，如果需要，柱可以用气流干燥，随后可以施加第二溶剂，所述第二溶剂优势地提取与第一溶剂不同的化合物。这些方法可以避免一种浸出剂污染另一种浸出剂或混入可能影响靶化合物加工的浸出剂。在某些实施方案中，固定床浸出中的团聚藻类允许简化从一种溶剂至一种不同溶剂的转换。根据这些实施方案，可以在己烷后接着采用乙醇(可以使用非极性或极性溶剂)，这可以允许简化化合物的分离。溶剂的这种分离可以避免混合溶剂和浸出化合物的昂贵处理后分离。在一些实施方案中，选择多种溶剂，从而它们可以混合在一起并同时施加。
[0076]在施加最后的第二 (或第三、第四等)溶剂后，该床可以用溶剂冲洗，并且可选地，在卸载之前再次干燥。本文中构思了可以混合溶剂，例如，两种或更多种溶剂可以混合并且用于本文所述的任何提取过程中(例如，己烷和乙醇、甲醇、氯仿等)。因此，通过在可透性填充床中处理，具有优选化学特征(例如极性和非极性)的各种溶剂可以依次地施加以从样品物质(也称作“装料”)中提取不同的目的化合物。这种依次施加多个溶剂类型允许单独回收和分离所提取的产物。这种分离对于降低纯化和分离一种化合物与另一种化合物的后续成本是合乎需要的。依次浸出也可以为产生更纯的产品、靶化合物或生物燃料提取物提供机会。在某些实施方案中，可以在靶化合物浸出之前，从团聚的培养物中洗脱或移除不想要的化合物。
[0077]在一些实施方案中，溶剂用于其中溶剂浸透聚集粒子的渗滤系统中，而非用于其中溶剂用来覆盖生物质粒子的系统中。使用渗滤系统允许溶剂在它穿过聚集粒子(例如，在构成聚集粒子的较小粒子周围)时溶解溶质。聚集粒子可以在聚集粒子顶部引入溶剂时按竖直位置取向，从而重力可以牵引溶剂穿过聚集粒子并穿过其基部(例如，底部)流出。在这些实施方案中，溶剂可以使用仅一次(例如，无需再循环)，这减少所需的时间和溶剂的量。在其他实施方案中，可以使溶剂循环穿过床以增加提取的化合物的浓度，例如以达到所需的溶质浓度或以减少待加工分离的溶剂和溶质的量。在一些实施方案中，浸出时间可以是大约24小时或更短。
[0078]根据一些实施方案，团聚可以改善溶剂和其他流体穿过填充床的流体流动。团聚粒子床内部改善的流体流动可以改善溶剂提取(浸出回收率)、增加产率并增加从填充床中的物料中回收所需组分的效率。改进的穿过团聚粒子填充床的流体流动可以增加来自浸出操作的提取程度和速率。团聚对渗滤和床孔隙度的改善可以增加在浸出和对潜在可燃性溶剂的其他操作期间的安全性，例如，通过浸出后样品的吹扫或干燥。另外，可以通过用气体漫灌固定床孔的能力改进安全性，其中所述气体与可燃性溶剂产生不可燃混合物。本文中构思使用的不可燃流体包括但不限于氮或二氧化碳。本文中构思使用的可燃性溶剂包括但不限于己烷和乙醇。
[0079]在搅拌式浸出构造中的使用团聚藻类粒子可以改善浸出后粒子的滤过性。通过改善滤过性，可以回收更多浸出剂和靶化合物。另外，通过提供改善的渗滤和排泄特征，团聚减少留在固体中或者过滤的物料或填充床中的浸出剂和/或淋洗剂的量。此外，可以在浸提之前和在此期间处理藻类以改善所靶向化合物的回收。那些处理包括在藻类干燥期间维持温度，维持经历浸出的藻类固形物的粒度，维持浸出期间液体对固体(“L/S”)的质量比率和维持溶剂或“浸出剂”的温度。下文更详细地描述这些处理中的某些。
[0080]其他实施方案涉及不同的溶剂对固态物质比率以便优化从生物质中提取产物。在一些实施方案中，液体对固体(L/S)比率的最佳组合或范围可以通过在各种L/S比率时的浸出试验来确定。使用最佳L/S比率条件可以使得从渗滤液内所提取的化合物中蒸馏出过量溶剂的高耗能过程最少化，同时确保存在溶剂以便在浸出期间在填充床或搅拌浸出构造中实现所需化合物的充分回收。
[0081]本文中提出的一些实施方案涉及使用高长径比在固定床构造中浸出。高长径比可以大于I长度对直径(length-to-diameter),或是5,或10或更大。这种可以通过最小化浸出剂的量，同时优化离去渗滤液中溶质的量和通过逆流接触而优化浸出，其中所述逆流接触使溶剂和基底中距离溶质平衡浓度的溶质提取阻力最小化。在其他实施方案中，如本文中公开的浸出可以高长径比密封容器中实现，并且可能包括通过初次和二次浸出剂浸出，即，用一种浸出剂提取所需化合物，接着用第二试剂浸提。初次和二次浸出剂可以因一般化学分类而不同，例如，极性和非极性溶剂，或因特异性或强度而不同，例如，乙醇和氯仿。
[0082]某些实施方案涉及在浸出期间变动温度以改善所需化合物的提取。相对于室温、环境温度或空气温度(例如在未加热的区域外部或在内部操时作)而增加的温度可以改善溶剂和可提取化合物的流动性，并且增加溶剂在溶质浸出中的化学活性，并且可以用来改善化合物从生物质中的浸出。在一些实施方案中，浸出过程(和其他过程)期间所用的温度可以是大约35°C，或可以小于35°C。这个温度可以是维持稳定或可以变动。在一些实施方案中，在浸出期间维持合乎需要的温度可以用来抑制或减少在其他温度更可溶的某些不太合乎需要的组分的提取。在另外的实施方案中，可以维持一个温度范围用于浸出循环的一个部分，并且变更至一个不同温度范围用于浸出循环的另一个部分。
[0083]其他实施方案涉及以搅拌、渗滤或漫灌床构造实施的团聚粒子浸出。根据这些实施方案，渗滤浸出可以为逆流浸出条件提供环境，无需在溶剂中机械悬浮生物质的能量消耗。搅拌浸出能够在短时间容易和快速地提取化合物。漫灌浸出不需要向浸出系统连续引入能量，但是可能需要多个步骤以实现逆流接触。因此，各种地点或方法约束可以有利于这些浸出构造中之一者或组合优于另一者的应用，但是在各种条件下，这些方法的任一种可能是使用团聚生物质实施浸出时更需要的。
[0084]某些实施方案涉及确定团聚物的相对强度和稳定性以优化团聚条件。在相关溶剂中使用球粒的浸没试验能够展示团聚物在用溶剂饱和时的耐久性。在溶剂存在或不存在的情况下使用置于压缩装置中的干燥团聚物的强度试验可以用来展示处置和浸出期间的机械完整性和耐久性。例如，图3显示了用于评估球粒(例如，藻类球粒)的压缩强度和其他参数或用于模拟柱中团聚物重量的示例性装置。将压缩块置于随动板上，所述随动板起到在试验柱的圆柱形壁内部压缩团聚物的作用。可以选择所示的压缩块的质量值，以代表某个质量的悬浮培养物(例如，藻类)和/或其他组分，其在正常情况下将因重力而造成指向该柱或其他容器底部的压力增加。不是建立较高的柱以测试柱底部处的压力和其他特征，而是较短的试验柱可以与压缩块一起使用以重现指向柱底部的压力，所述压力正常情况下将因较高柱的深度增加而产生。 不同的压缩块值可以用来复现不同深度或高度的柱。此外，这些装置可以包括如所示的排出管并且可以针对使用的溶剂而调整。一些装置含有多个层滞留筛(例如，铝)以支撑团聚物。可以使用这种装置测试团聚物的回弹性。
[0085]在某些实施方案中，本文中构思了套件。例如，一种套件可以包括但不限于容纳于容器中的球粒组合物，其中所述容器用于未来提取靶向的产物。套件中的球粒可以包括团聚粒子，其中大部分、大于50%的球粒包括300微米或更大的团聚粒子。在其他实施方案中，套件可以在多种温度贮存以便根据使用的微生物生物质，优化球粒的有效期。在某些实施方案中，可以在室温保存套件。在其他实施方案中，套件可以保存在冰箱或制冷器或甚至贮存在液氮中。
[0086]本文中构思了用来最佳地含有套件组分的任何容器。
实施例
[0087]下文提供几种实施例，它们说明本文中公开的多种实施方案和实施方案组合。本领域技术人员理解，某些参数是示例性参数并且这些参数可以根据多种条件和其他因素变动。
实施例1[0088]图1表示作为干燥温度和粒度的函数，从干燥的藻类中浸出回收脂类的示范。如图1中所示，在可比较的搅拌环境中浸出时，基于质量，与其他相同尺寸的级分相比，在100°c干燥的-lmm+850微米尺寸的级分样品实现显著更高的脂类提取率，并且含有明显较小粒子分布的300微米样品获得最高的提取率。已经展示t升高的温度可以在某种程度上导致藻类的脂质组分降解，未曾充分确立干燥期间这种降解发生的程度。尽管已经鉴定了藻类脂质组成可能改变的温度，然而已经显示这个温度高于112°C。由于藻物质，例如作为过滤或离心固体或“滤饼”，在100°C彻底且合理地迅速干燥，这为可以在没有改变藻类脂质的风险情况下进行提取提供参数。后续试验，其使用在112°C持久温度干燥并随后在搅拌式瓶棍和柱试验(agitated bottle roll and column test)中浸出的盐生微拟球藻(Nannochloropsis salina),显示在至多到112°C的干燥处没有减弱回收或显示对所含脂质的任何损害。[0089]当脱水藻类，例如，藻培养物滤饼或离心机收集固体，完全干燥时，2-10微米大小的包含藻物质的细胞形成固化和硬化的易碎团块。浸出作为固结团块的干燥藻类可以导致低的目的化合物提取回收率，部分原因在于溶剂抵达细胞区室和所提取的目的化合物从固结团块中扩散出来并离开藻物质进入本体溶剂溶液的扩散流路延长。此外，基于单元，例如cm2/g，固结团块的表面积非常小。为了使提取时间最小化并改善浸出回收率，可以通过打断、破碎和碾磨，使干燥的藻类经历粒度减低。展示了后续浸出回收率可以在某些干燥的藻类粒度得到改进。例如，较小的干燥藻类粒子通常比较大粒子更快地浸出。
实施例2
[0090]在一个示例性方法中，将藻培养物在100摄氏度干燥，并且将固结团块精细破碎。随后将样品过筛或“筛分”以便将藻类粒子分成几个尺寸分级。每个尺寸范围的子样品随后在平行试验中于己烷中经历搅拌浸出，以基于质量确定浸出回收的速率和程度。与窄尺寸分级样品平行浸出的一份样品由未筛分的精细破碎的物料组成，表示“研磨混合物”。这个实施例中用于浸出的条件是在室温5:1L/S质量比率。图2中显示这些浸出试验的一些结果。
[0091]图2表示作为粒度的函数，从干燥的藻类中浸出回收己烷的曲线。它表明，与较小尺寸级分(例如，-300+147um)相比，以较大尺寸级分(例如-lmm+850um)出现的粒子对脂类的己烷提取而言是较不可及的。另外，采用经破碎细于-300+147微米的连续尺寸级分时，这些试验中的浸出回收率没有明显改善。因此，如本文中所示，在相似条件下浸出时，较小的干燥藻类粒子比较大粒子浸出更高效地，并且实现更大程度的所需化合物的浸出回收。在某些实施方案中，在搅拌过程环境下实施时，这些细屑浸出期间出现最小逆流，尽管浸出后的液体-固体分离随着粒度更细而逐步变得更成问题。
[0092]在其他示例性方法中，已经展示当试图使流体穿过精细破碎材料的下沉或填充床时，存在频繁出现的困难。在这些方法中，细屑的存在可能导致细屑的迁移或代表填充床中用于提取的流体流动通道的孔的最小化。流体的流速不利地受这些细屑影响。细屑可以明显减小流道尺寸并降低目的化合物的回收率。填充床中细屑的迁移或孔尺寸的减小可能导致溶剂偏好地流向一些区域，“沟流”，和向其他区域的流动减少，“堵塞”，或阻塞基本全部流动，“填塞”。这些流动问题抑制液体-固体接触并且可以减少或甚至阻止组分提取、床淋洗或干燥，在于溶剂可以被截获并滞留于填充床的多个区域内。在干燥固体(见实施例1)的非团聚浸出的一个实施例中，将含有大约20%小于300微米团块的破碎和研磨藻类装料以生产的形式置于3英寸(76mm)直径X20英寸(510mm)高度的柱中。当溶剂施加至柱的顶部时，该柱很快就不能使溶剂以有用量穿过床，并且柱已经事实上被堵塞。甚至随后向柱顶部以IOpsig (22psia或152kPa)施加加压氮气也不能迫使可用量的溶剂穿过填充床,并且试验终止。随后，筛分破碎和研磨的藻装料以基本上除去尺寸小于300微米的全部粒子，这能够产生用于己烷提取脂类的可透性固定床，但是加工成本增加并且同时大约20%样品物质因加工而损耗。
[0093]在某些示例性方法中，可以产生较大粒子从而由此减少或除去小于300微米的细屑以便产生或维持床中粒子之间的腔隙(孔)，以便减少或消除小粒子和细屑的不利流动影响。在某些方法中，可以使用团聚过程，其中较小粒子与接合较大粒子或彼此接合以产生较大复合粒子。当细屑接合时，它们不再可用于转运或迁移，有效平均粒度增加，并且填充床内部的孔径同样增加。较大的孔和增加的孔数目可以提供较小的流体流动阻力。当团聚的物料经历浸出时，可以将溶剂更均匀地以较高流速施加遍及整个床，导致更快和更多地回收可提取化合物。
[0094]在某些方法中，团聚可以通过在例如补充性化合物(称作“粘合剂”)存在下粒子-粒子接触实现，所述的补充性化合物造成粒子彼此粘结。粘合剂可以是添加剂或装料的预先组分。经常地，通过添加液体活化粘合剂，不过可能使用其他反应性物质。在一些实施方案中，通过诱导粒子的回转运动，从而使它们彼此接触而实现团聚。在一个例子中，悬浮培养物的团聚可以在具有干燥和破碎的培养物的容器中通过以下方式实现:转动该容器，从而引起粒子在容器内部彼此泻落和碾压。某些方法可以包括帮助细小粒子与较大粒子团聚和彼此团聚的粘合剂。在某些方法中，与喷雾相反，可以将液体作为粗液滴或大液滴添加。粗液滴可以提供具有辅助粒子团聚的潮湿表面区域的核心。可以续地或连续地添加液体直至足够的粒子接合实现。在某些干燥的悬浮培养物中，已经显示足够的天然物质存在以在添加水时实现团聚，无需添加外源粘合剂。这可以降低成本，同时增加来自这些培养物的生产。因此例如，仅使用过程水施加促进自我团聚(例如用某些藻物种)就可以成为明显的成本节约手段，以及是所产生产品的纯度的促进因素。在这些示例性方法中，将无需从收获自悬浮培养物的混合物或产品除去添加的粘合剂。
实施例3
[0095]在一种方法中，一个IL容器配备有隔板(分隔片(shim))，以便在该容器以水平位置在小的振摇滚筒(rock tumbler)上滚动时升高该容器的含有干燥和研磨藻类的一端。当该容器滚动时，瓶随着藻类泻落用喷雾器添加水。图3显示正在这个装置中团聚的藻类。图3表示使用振摇滚筒技术在I升容器中团聚干燥和研磨的藻类。
[0096]为了团聚较大样品，使用1.25立方英尺(42L)容量的电动水泥混合器。图4A和图4B表示较大的设置。图4A和图4B表示用于团聚较大体积藻类培养物的较大混合器(例如水泥用级别)。图4A表示电动混合器并且图4B表示较大混合器中的藻类，注意藻类粒子在混合器内部的泻落作用。此外，对于较大样品，可以使用其他混合器(例如二分之一立方码；数据未显示)。
实施例4
[0097]在某些方法中，在添加外源液体情况下，可能需要额外的干燥以实现培养物的靶团聚。再干燥培养物可以导致培养物中改进的浸出响应。一旦团聚物形成，采用热、空气、化学品或其组合的干燥可以改善团聚粒子(团聚物)对物理和化学接触的稳健性或抵抗力。再干燥也可以消除包含样品的生物质细胞对溶剂与细胞中组分相互作用的抵抗力。例如，可以将团聚的物料置于干燥烘箱中持续一段时间，以减少或除去来自团聚物的流体。本文中实施的干燥试验和浸出试验已经显示，浸出效率随着温度在优选的测试范围内部连续增加而改进，但是应当避免高于生物质化合物开始降解的温度。因此，团聚装料的再干燥在初始样品于不团聚情况下干燥期间所用的相同最佳温度实施。图5显示团聚期间使用各种浓度的水，由干燥和研磨藻类组成的团聚物，与干质量藻类相比，所述浓度由添加的水％指示(例如添加至400g干燥藻类的100g水=25%)。一个观察结果是在团聚过程期间，随着提供更多的水，团聚粒子的尺寸增加。图5表示在本文所述的团聚过程期间增加水添加。
[0098]可以在再干燥后使用浸没试验在选择的溶剂中测试生物质团聚物的稳定性和强度。几种球粒可以在重新干燥后选自试验物料的团聚装料，从而它们代表大部分团聚物并且不代表极端情况，例如，太大或太小的团聚物。选择的球粒可以置于含有足够溶剂以覆盖球粒的可密封容器中，并且在静电条件下随时间推移观察机械破损或细屑分离。在一些实施方案中，球粒能够耐受浸没几日，而没有明显的劣化。在一个示例性试验中，团聚的藻类粒子浸没7日后保持团聚的形式。
[0099]可以构建一种试验装置以含有团聚物样品并且发出已知的力/单位面积以确定团聚物经受所施加压力的能力。这个试验可以用来评价球粒性能并以提供以下信心:充分成型的球粒在浸出条件下较不可能或不可能在由提取条件产生的重量下塌陷。在本发明的一个实施方案中，使用一根直径6英寸(150mm)的钢通风管构建一种装置，其高6英寸(150mm)以含有目的样品，配备密封焊接的隔板，形成在一端密闭且在另一端开放的圆柱体。该隔板略微地向中央凹陷以辅助排泄，在板中心具有钻出和攻丝的洞并配备用于控制排泄流量的球阀。添加支架，其足以跨越设置在释放阀下方的烧杯。见，例如，图6D。
[0100]将膨胀的网片置于隔板顶部上以辅助排泄并支撑含有团聚装料的滞留筛。滞留筛从4层质铝窗纱构建。在这个实施例中，选择铝，但是如本领域技术人员已知，可以使用任何与己烷或其他所需的藻脂质溶剂相容的何材料。见图6E。顶部随动板由钢板制造并且切削成在全部侧面上相对于圆柱体截面的内径上提供1/8英寸(3mm)间隙的直径。砝码可以置于随动板上，以便对试验装置内部含有的团聚物产生力。取决于所用试验装置和样品物质的物理比例，可以将额外的隔板或或竖板添加至随动板。这种隔板可以位于添加的砝码和随动板之间，例如，以防止砝码直接坐落于样品密封圆柱体上，而是如设计那样压在随动板上。例如，顶部平板可以利用一段轻重量钢管，例如直径4英寸(100mm) X长度4英寸(100mm)，其以随动板为共圆心临时点焊，如用于砝码的隔板和支撑那样。本领域已知的任何化学相容性材料可以用来构造这种装置的任何组件，取决于需要和使用的溶剂/提取介质。图6A显示该装置的示意图，其处于不需要承载重量的隔板的构造。为该图的简化和清晰，未显示该装置的支撑腿。图6A表示团聚物破碎强度试验装置。
[0101]在操作上述装置时，将团聚物球粒的装料载入试验装置的圆柱段。在某些方法中，装料应当充分装填该装置以防止位于隔板段上的砝码与圆柱段的顶部接触，例如，将各自超过400克的样品量随如上文所述构建的装置一起用于团聚藻类的试验中。将装料大致平整并且将顶部隔板安置到装料上。在隔板片的侧面上画上位置标记，与该装置的下方圆柱段的顶部齐平，如果需要，使用直棱辅助标记的正确定位。随后将砝码置于隔板上，以模拟浸出床中经历的条件。例如，作为约束条件，可以选择对最底部球粒所压力发出的压力，假设柱状浸出容器上的无摩擦侧面侧例如模拟堆密度为0.5kg/L的10英尺(3m)高的团聚藻类床，将添加大约62 lbs (28kg)。在现实中，浸出柱容器的侧面辅助支撑柱装料，但是'无摩擦侧面，情形可以视作极端条件(最差壳体约束条件的例子)。一旦已经将砝码添加至干装料上的隔板，则向隔板添加第二标记以记录干燥压缩水平。见图6B。随后移除砝码，并且可以添加“回弹”标记以显示球粒的回弹性。见图6C。暂时地移动砝码和随动板并且，可以将藻脂质溶剂(例如，己烷)泼到在装料上方直至液体渗入整个装料表面可见。在这个实施例中，在此时添加的液体的体积代表吸收至藻类粒子中的总己烷外加压干时试验装料的孔体积。将随动板/间隔片放回在装料上，并且将砝码再次置于隔板上。随后在隔板的侧面上标出“湿”压缩水平，与圆柱段的顶部齐平。可以使该装置处于这种状态持续所需的时间长度，以模拟条件团聚物将可能在例如柱中经历的条件。在采用所述装置的一个试验中，I小时后，己烷湿压缩水平已经不出现变化。在所需的时间长度后，可以移走砝码。开放排出阀以从床中移去溶剂。如果需要，可以降低溶剂的液位直至压缩床的顶部暴露，倒空溶剂接收容器，并且随后排出并捕集剩余的溶剂。完整排出物的第二容积则表示压缩的床孔体积。在一个团聚藻类试验中，基于压缩的床体积(最初添加己烷的条件)，测量的孔体积是51%。提取实施例:[0102]在团聚和再干燥后，装料准备好载入提取装置中并且被添加至容器以形成固定床。这种容器的形状可能影响该过程中浸提的程度。如果将浸出剂添加至具有藻装料的容器直至溶剂覆盖该床，产生静止浴，则溶质的浸出将推进直至在粒子中的溶质浓度和溶液中的溶质浓度之间建立平衡。溶剂连同从装料溶解的组分，总体称作“渗滤液”，可以随后从床中排出并且被替换，直至新鲜溶也实现平衡溶质浓度，并且该过程重复。在这种过程背景下，装料容器的形状不影响浸出的程度。然而，如果竖直地延长浸出装料容器并且将溶剂施加在顶部以穿过床渗滤并且自由地从装料排出，则当溶剂穿过装料渗滤时，影响是增加溶质在渗滤液中的浓度差。例如，与装料的溶质浓度相比，施加至装料顶部的新鲜浸出剂具有最大浓度差，并且提取继续进行。如果浸出剂穿过藻装料的长流路渗滤，则浸出剂中溶解的溶质浓度连续地增加并且可以在装料离开柱之前达到平衡。这代表最大限度利用每份增量的所施加的浸出剂。这种工艺方案，其中具有最低溶质浓度的溶剂接触具有最低溶质浓度的固体并且具有较高溶质浓度的溶剂接触具有较高溶质浓度的固体，称作逆流接触。逆流接触导致较高浓度的提取物和来自固体的可溶性组分的较高回收率。对于这些条件，应当考虑增加的长宽比，例如高长径比，以便通过产生逆流浸出条件改进浸出过程。因此，用于悬浮培养物如藻类培养物浸提的柱状容器可以能是一种高效填充床构造。
[0103]在另一种方法中，当培养浸出装料载入容器时，可以将该容器机械地振动或手工敲击以辅助加载的材料沉降就位。虽然这种沉降可能在团聚不存在时是不想要的，原因是限制了孔从而由此限制透过床的流路，但是采用团聚粒子时，这可以在装载期间用以形成均匀填充的床以便浸出。一旦载入浸出容器中，则可以记录装料的体积和质量以计算沉降堆密度，例如作为磅/立方英尺或千克/每立方米。如果需要，性质相似的装料可以在装载期间沉降至均匀堆密度，辅助创造均一的床条件，尤其在过程发展期间特别有益。一旦将培养装料载入浸出容器，装料可以用适合提取靶化合物的溶剂冲洗，例如用于回收装料中所含极性化合物的极性溶剂或回收装料中优势为非极性的化合物的非极性溶剂。在某些方法中，浸出剂应当在某个施加速率范围内施加，以避免超出装料接受并通过溶液的能力，称作“漫灌”，或避免不必要低的溶液施加速率，所述施加速率在施加后很快实现与装料的平衡，仅实现相对低的溶质浸出回收速率和不必要地延长浸出持续时间。图7显示了载入玻璃柱中并处于溶剂浸出状态下的团聚藻类。图7表示2英寸(50mm)直径玻璃柱中由溶剂润湿的团聚藻类。
[0104]当柱浸出用新鲜样品装料启动时，多余的溶质可能以超过溶剂可以溶解和提取的量存在。在提取过程的这个阶段，相对高施加的速率可以应用于装料以实现高速率的溶质提取。可溶性组分与溶剂分离(例如借助蒸馏)是一个高耗能过程，从而由此需要使得采用过多溶剂不必要地稀释可溶性组分最小化。稍后在浸出过程中，例如，当离开浸出柱的渗滤液含有低于平衡浓度的溶质时，可以降低溶液施加速率以避免超出需要地使用施加至该柱的新鲜或再循环己烷。因而，浸出剂施加速率可以针对浸出阶段或针对其他原因而优化，例如，渗滤液中某个视为所需的溶质浓度。
实施例5
[0105]从干燥藻类浸出藻类脂质时，已经观察到润湿藻类的少量溶剂首先从可能变得非常粘稠的物料中以某个浓度浸出脂类。以各种流速和浸出通道长度实施的浸出试验已经证实，可以封闭部分粒子免受溶剂作用，因而降低浸出回收率。对于这种效应，形成一种表达式:“焦化”。以下试验工作展示这种效应。
[0106]竖立6根玻璃柱来进行浸出试验。全部玻璃柱均是直径2英寸(50mm) X高度22英寸(550mm)。如此布置两个柱,从而一根柱的卸料直接滴入另一根柱，产生44英寸(1.1m)高固定床的等同物，称作柱I。柱2至5是“单一”高度柱，彼此独立运行。使用以复合样品的多个部分，全部柱用藻类装载，其中所述复合样品已经如先前所描述，在60%添加的水分采用再干燥步骤时在原始干 燥温度干燥、精细破碎和团聚。下表1表示用于这些柱的各种试验条件。
表1.-2英寸(50mm)直径浸出柱的试验条件
【权利要求】
1.一种用于从生物质提取靶化合物的方法，所述方法包括: 干燥生物质； 研磨干燥的生物质以产生细屑； 团聚所述细屑以产生团聚粒子；以及 使溶剂渗入所述团聚粒子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述溶剂渗入团聚粒子包括根据逆流浸提法施加溶剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中干燥所述生物质包括在85°C或更高至148.5°C或更低的温度干燥微生物生物质。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在团聚细屑的同时调节环境压力以促进所述生物质的脱水。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括将团聚粒子暴露于不可燃溶剂以产生不可燃混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括在大气压下在85华氏度和至多到150华氏度温度范围下干燥所述团聚粒子。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在低于大气压的压力下干燥所述团聚粒子，其中在低于大气压的压力下干燥所述团聚粒包括降低所述团聚粒子的温度。
8.根据权利要求1所`述的方法，其中所述生物质源自包括以下一种或多种的悬浮培养物:藻类、细菌、酵母、真菌及其他微生物的微生物生物质，水中悬浮的固形物和废水颗粒状物。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述团聚粒子施加至具有高长径比5: I或更大至30: I的分离柱。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂是提取第一靶化合物的第一溶剂，并且其中所述方法还包括将至少第二溶剂引向所述分离柱以提取第二靶化合物。
11.根据权利要求1所述的方法，其中团聚细屑以产生团聚粒子包括在施加不溶性粘合剂的同时转动所述细屑。
12.根据权利要求1所述的方法，其中团聚细屑以产生团聚粒子包括仅添加粗水滴以团聚所述粒子。
13.根据权利要求1所述的方法，其中使溶剂在35°C或更低渗入。
14.一种由微生物生物质形成的球粒组合物，包含: 多个团聚细屑，各自保持其大部分表面积并且小于300微米；和 中性基底。
15.根据权利要求14所述的球粒组合物，其中团聚的细屑包含不溶性粘合剂。
16.根据权利要求14所述的球粒组合物，其中多个团聚的细屑各自形成约300微米或更大的团聚粒子，并且其中所述团聚粒子包含50%或更多的球粒。
17.根据权利要求14所述的球粒组合物，其中多个团聚的细屑各自形成约300微米或更大的团聚粒子，并且其中所述团聚粒子包含80%或更多的球粒。
18.一种用于产生球粒的方法，所述方法包括: 从悬浮培养物获得微生物生物质；将所述微生物生物质干燥直至该生物质具有至少90%干质量； 研磨干燥微生物生物质以产生粒子；并且 使所述粒子团聚以产生300微米或更大的团聚粒子，同时保留粒子的大部分表面积以形成微生物球粒。
19.根据权利要求18所述的球粒，其中团聚粒子在亚大气压下进行。
20.根据权利要求8所述的球粒，其中团聚粒子包括使用聚合物粘合剂。
21.一种团聚干燥和研磨的生物质的方法，所述生物质源自悬浮培养物，所述方法包括在具有中性基底的装置中碾压至少部分干燥的生物质，可选地，其中将所述中性基底逐滴施用至所述生物质，并且形成生物质粒子的凝块或团块，从而由此团聚所述生物质以形成团聚粒子。
22.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括在团聚前、期间或之后，将至少部分干燥和研磨的生物质暴露于以下至少一种源:热、空气、光、微波、可见光、红外线、其他电磁辐射或其他能量源，其中所述至少部分干燥和研磨的生物质借助所述至少一种源进一步脱水。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括在团聚干燥和研磨的生物质同时，调节环境压力以促进所述生物质的脱水。
24.根据权利要求21所述的方法，其中培养物暴露于气体并且可选地，其中所述气体是不可燃气体；并且其中所述团聚粒子与所述气体形成不可燃混合物。
25.根据权利要求21所述的方法，其中所述团聚粒子进一步暴露于溶剂并且提取团聚粒子的产物。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述产物是脂类。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述产物是燃料或产生燃料的原料。
28.根据权利要求22所述的方法，其中压力是大气压并且温度是85华氏度或更高并小于150华氏度。
29.根据权利要求22所述的方法，其中将所述培养物喷雾干燥。
30.根据权利要求21所述的方法，其中所述悬浮培养物包括藻类、细菌、酵母、真菌、水中悬浮的固形物或废水颗粒状物。
31.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括粘合剂。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述粘合剂包括玉米淀粉、海藻酸盐、葡萄糖、蔗糖、果糖或其他糖、木质素和糖类。
33.根据权利要求21所述的方法，其中将团聚的粒子施加至具有高长径比的分离柱。
34.一种从源自悬浮培养物的生物质提取一种或多种靶化合物的方法，包括将团聚粒子施加至分离装置，并且从团聚的悬浮培养物提取靶化合物。
35.根据权利要求34所述的方法，其中将第一试剂或溶剂引入所述分离柱以提取靶化合物，并且稍后某时将至少第二试剂或溶剂引入所述柱以提取第二靶化合物。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述试剂包括己烷、乙醇、氯仿或其他溶剂或极性试剂。
37.一种用于团聚悬浮培养物的装置，包括能够接收水或其他试剂的容器，能够在至少一个方向移动的容器，以及与容 器连接的支座或壳体装置以允许从一个位置移动至另一个位置。重复序号37.一种用于评估藻球粒压缩强度的装置，包括图6A-6E中所述的团聚测试装置，其具有至少一个滞留筛层和排水管，其中所述装置能够评估藻球粒的压缩强度。
38.一种套件，包含 微生物生物质的球粒组合物,其包含: 多个微生物生物质的团聚粒子，其中约50%或更多的团聚粒子是约300微米或更大，和 中性基底。
39.根据权利要求38所`述的套件，还包含一种或多种溶剂。
【文档编号】C12P7/00GK103534354SQ201280018796
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年2月16日 优先权日:2011年2月16日
【发明者】R·克罗维尔, M·T·马查塞克, S·T·邦奇, D·格滕巴赫 申请人:Solix生物系统公司