一种从微藻提取油脂的方法

专利名称：一种从微藻提取油脂的方法
技术领域：
本发明属于油脂提取领域，涉及一种从微藻提取油脂的方法，具体地，涉及一种将挤压膨化预处理技术与亚临界流体萃取技术相组合的从微藻提取油脂的方法。
背景技术：
微藻是一种水生的光合自养微生物，它利用光能，以(X)2和H2O作为底物进行细胞的生长，并合成大量的蛋白质，甘油三酯，色素，多糖等物质。微藻藻蛋白质在食品，医药，饲料等领域具有重要的应用价值，而甘油三酯，不但可作为重要的营养保健品，而且可作为生物能源(生物柴油)的重要油脂原料来源。特别是随着世界性的化石能源石油的日渐短缺， 以生物柴油为代表的可再生的生物质新能源越来越受到世界各国的广泛关注，各国竞相投入了大量的人力物力开展了该领域的研究，目前在世界范围内掀起了微藻生物质能源研究的高潮。微藻油脂的提取一直是微藻生物能源产业中的关键技术。微藻油脂的提取技术有索氏抽提、有机溶剂提取、超声波提取、渗透压破壁提取、机械破壁提取、超临界二氧化碳提取等。目前这些提取技术多停留在实验室阶段，工艺路线繁琐，油脂提取率低，成本高， 能耗高，限制了其工业化的应用。植物油脂工业提取中常用的提取工艺是压榨法和溶剂浸提法。由于微藻细胞较小，并且油脂都包裹在微藻细胞内，因此压榨法并不适用于微藻油脂的提取。溶剂浸提法目前存在问题是，微藻前处理工艺不完善，采用蒸炒工序，容易造成微藻蛋白质过度变性，导致微藻藻粕质量不高。采用传统浸提溶剂6号溶剂浸提藻油存在提取温度高，提取时间长，溶剂回收困难，对环境污染严重，耗能高的特点。申请号为200810138499. 7的中国专利申请公开了一种“微生物油脂分离提取方法”，其特征是应用高压勻浆法破碎细胞，优点是细胞在一定浓度和高的喷射压力下，循环多次，可以达到细胞完全破碎的目的；但其不足之处在于处理量小，处理压力高，一次破碎率低、溶剂从水相中萃取油脂时乳化现象严重，油脂收率低等。申请号为2007800M591. 4的中国专利申请公开了 “用液态二甲醚提取高不饱和脂质”，其中有关微藻中脂质的提取的特征为首先将得到的湿藻生物质进行冷冻，然后用液态二甲醚进行提取，并在真空下蒸发分离脂质和水。该方法的优点是解决了湿藻生物质提取脂质的问题，但不足之处在于湿藻生物质需要冷冻处理，导致能耗高，处理加工量少， 后续分离困难，不利于工业化生产。申请号为200910085128. 1的中国专利申请公开了 “一种微生物油脂的制备方法”，其特征在于采用絮凝剂沉降菌体并气浮收集，带式压滤机脱水，干燥后，挤压膨化处理菌体，然后利用6号溶剂，采用逆流浸出设备萃取油脂。该方法的优点是生产效率高，处理量大；缺点是浸提时间长、浸提温度高，溶剂回收能耗大，溶剂量消耗大，藻油和藻粕的溶剂残留大，对环境污染严重等。因此，需要开发一种工艺简单，能耗较低，切实可行的从微藻提取油脂的方法。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单，能耗较低，切实可行的从微藻提取油脂的方法。为解决上述技术问题，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和探索，提出了一种从微藻提取油脂的方法，所述方法包括下列步骤(1)将微藻藻粉挤压膨化；(2)将步骤(1)中得到的藻粉通过亚临界流体萃取方法进行提取，以得到混合油和除油藻粕。与本领域中的现有技术相比，本发明的从微藻提取油脂的方法有益效果在于1.将挤压膨化油料预处理技术与亚临界流体提取技术有机地结合在一起，充分发挥了两者在微藻油脂提取中的优势；2.提高了微藻藻粉细胞的破壁效率，又降低了设备的投资成本；3.既保证了微藻油脂在较低的温度进行提取，又降低了提取能量的消耗；4.得到的藻毛油和藻粕中溶剂残留比较低，有利于后续的藻油和藻粕的脱溶剂操作，提高了藻油和藻粕的品质；5.降低了提取溶剂消耗，减少了对环境的污染。


图1显示根据本发明的一个实施方案的工艺流程图。
具体实施例方式本发明提供一种从微藻提取油脂的方法，所述方法包括下列步骤(1)将微藻藻粉挤压膨化；(2)将步骤(1)中得到的藻粉通过亚临界流体萃取方法进行提取，以得到混合油和除油藻粕。根据本发明的某些优选实施方案，根据本发明的用于从微藻提取油脂的方法还包括在步骤(1)之前的下列步骤(a)和(b)(a)将微藻藻液浓缩、脱水，以得到湿藻泥；(b)将步骤(a)中得到的湿藻泥干燥，以得到微藻藻粉，并且所述方法还包括在步骤⑵之后的下列步骤(c)(c)通过蒸发混合油得到油脂。根据本发明的某些优选实施方案，所述微藻是自养、异养、或自-异养混合养殖的，所述微藻包括三角褐指藻、角毛藻、小球藻、拟微绿球藻、栅藻、硅藻、隐甲藻、金藻、裂壶藻、红球藻、杜氏藻等等。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤(a)中的所述浓缩操作中，采用碟式离心机浓缩微藻，所述碟式离心机的分离因数大于5000，离心时间为10-30秒，优选20秒。 由于自养、或自-异养混合养殖的微藻生物量较低，通过碟式离心机浓缩后使生物量达到 100_150g/L，实现了藻液的初步浓缩脱水，有利于后续进一步的脱水。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤(a)中的所述脱水操作中采用絮凝剂絮凝和离心脱水联合的脱水工艺，即，首先向经浓缩处理的所述微藻藻液中加入絮凝剂，然后离心脱水。根据本发明的某些优选实施方案，所述絮凝剂选自壳聚糖或聚丙烯酰胺，所述絮凝剂的加入量为50-150ppm，絮凝时间为30-60分钟。根据本发明的某些优选实施方案，所述离心脱水操作采用卧式螺旋沉降离心机进行，所述卧式螺旋沉降离心机的分离因数大于2500。对于经过离心脱水的藻泥，其水分主要为微藻细胞内的自由水和结合水，含水量在70-80重量％之间，使用干燥设备通过间接蒸汽或直接蒸汽加热，并不断翻转藻粕，使得藻粕内部的水分蒸发除去，出口温度大约为80-90°C，达到挤压膨化的入口温度和水分的要求。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤(b)中得到的藻粉的含水量为7-13重量％。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤(1)中，所述挤压膨化采用螺杆挤压膨化机进行，其操作条件为加热蒸汽的压力为0. 6-0. 8MPa，挤压膨化温度为110_145°C，膨化系数为1.2-1. 4，和停留时间为10秒。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤O)中，在所述亚临界流体萃取方法中采用的溶剂选自丁烷、丙烷、液化石油气和二甲醚中的一种或多种。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤O)中，所述亚临界流体萃取方法在 0. 5-1. 5MPa的压力进行。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤O)中，所述亚临界流体萃取方法在 30-60°C的萃取温度进行。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤( 中，步骤(1)中得到的藻粉与所述溶剂的重量比为1 1-1 5。根据本发明的某些优选实施方案，在步骤O)中，所述亚临界流体萃取方法进行 30-90分钟。根据本发明的某些优选实施方案，将步骤O)中的所述亚临界流体萃取方法重复 3-5 次。根据本发明的某些优选实施方案，混合油的分离条件为0. 1 0. 5MPa的压力， 40-700C的温度，分离后得到藻毛油，亚临界流体经收集压缩后重复使用。本发明的提取方法采用挤压膨化的预处理方式，在微藻干燥的同时，达到了调质的目的，并省去挤压膨化前的蒸炒与加热等工艺，并采用亚临界流体提取技术，即提高了油脂的品质，又降低了浸提的能耗。从而实现了达到它们的协同效应的目的。油料在挤压膨化机缸筒内受到挤压、加热、剪切、揉搓等作用，使油料细胞被彻底破坏，细胞内油脂充分外露，在油料挤压膨化机的模板出口处骤然减压，水蒸汽蒸发，从而得到适度膨化的物料。由于膨化作用使得溶剂渗入油料细胞和油脂从细胞中浸出都更为容易，提高了浸出和脱溶效率。适度膨化还增加了物料容重(与生料胚相比)，因而提高了浸出设备的处理能力。同时由于油料在油料挤压膨化机内存留时间较短，对保护原料的品质极为有利。亚临界流体的实例包括液化丁烷、丙烷、液化石油气和二甲醚。该溶剂中组分的沸点大多在0°C以下，在常温常压下为气体，加压后为液态。该工艺的基本原理是在常温和一定压力下，用亚临界流体浸出油料料胚，然后使混合油和粕中的溶剂减压气化，气化后的溶剂气体再经过压缩机压缩冷凝液化后循环使用。脱溶过程中因溶剂气化所需吸收的热量一部分来自系统本身，另一部分由供热系统供给。浸出油脂色泽浅，卵磷脂含量低，油中残溶小；浸出后所得粕质量好，残溶小；整个过程溶剂消耗低，不需要蒸汽，降低了能源消耗。本发明的提取工艺将挤压膨化油料预处理技术与亚临界流体提取技术有机地结合在一起，既发挥了挤压膨化技术在油料预处理中的优势破壁效果好，成本低的特点，又发挥了亚临界流体提取技术的特点提取温度低，溶剂消耗低，能耗低，残溶剂低。在目前提取油脂的方法中，发明人经过大量试验研究发现，对于微藻中的油脂，特别是暴露充分的油脂，采用亚临界流体提取技术，与其它提取工艺相比，实现了微藻油脂的常温浸提，脱溶时所需温度也较低，因此对微藻中热敏性物质破坏较少。同时由于亚临界流体溶剂的沸点在零度以下，因此极易挥发回收使用，粕和油中的残留溶剂也极低，保证了溶剂消耗量较少。同时亚临界流体溶剂的价格也较低，因此使用亚临界流体溶剂的成本大大降低。因此采用挤压膨化预处理技术与亚临界流体提取技术相结合提取微藻油脂，既提高了微藻油脂的提取率，又最大限度地保护了微藻中的热敏性物质，减少了溶剂消耗，降低了能量消耗，在微藻油脂提取的工业化进程中取得了重大的进展。由于微藻细胞粒径很小，并且大多数的微藻细胞壁具有纤维性细胞壁，细胞壁厚， 非常不利于微藻油脂的提取，导致亚临界流体的油脂提取率很低。采用挤压膨化技术，使得微藻细胞在挤压膨化机缸筒内受到挤压、加热、剪切、揉搓等作用，使微藻细胞被彻底破坏， 细胞内油脂充分外露，在挤压膨化机的模板出口处骤然减压，水蒸汽蒸发，从而得到适度膨化的物料。由于膨化作用使得溶剂渗入微藻细胞和油脂从细胞中浸出都更为容易，提高了浸出和脱溶效率。同时采用挤压膨化技术与传统方法相比，在设备投资和运行成本上，都降低很多，从而降低了整个提取工艺的成本。因此把挤压膨化技术应用于亚临界流体微藻油脂提取工艺中，不仅提高了微藻油脂的提取率，同时降低了成本。微藻经挤压膨化后，膨化料粒的容重增大，微藻细胞组织被彻底破坏，内部具有更多的空隙度，外表面具有更多的游离油脂，粒度及机械强度增大，在浸出时亚临界流体对料层的渗透性大为改善，使亚临界流体提取微藻油脂时的浸出速率提高，浸出时间缩短，减少了能耗。未经过挤压膨化处理的藻粉，在进行亚临界流体与藻粉分离时，由于藻粉颗粒较小，采用传统的筛网很难实现提取溶剂与藻粕的分离，同时藻粕中溶剂残留量也很大。挤压膨化技术对微藻藻粉具有一定的造粒功能，增大了微藻藻粉的粒度。有利于提取完成后， 采用筛网即可实现藻粉与亚临界流体的分离，减少了混合油中藻粉杂质的含量，降低了藻粕中溶剂残留含量。并且在湿粕脱溶剂时，混合蒸汽中含粕末量减少，减轻了粕末捕集的负荷，降低了亚临界流体提取技术后处理工序的能耗。经过挤压膨化处理后的藻粉，采用亚临界流体提取技术，与采用传统六号溶剂相比，实现了微藻油脂的低温提取，对微藻中热敏性活性物质有很好的保护作用；同时由于亚临界流体在常温常压下为气态，易于分离回收，因此降低了提取工艺的能量消耗。同时亚临界流体的价格便宜、来源广泛，降低了溶剂的成本；亚临界流体具有无毒、无害，环保、无污染等特点，属于绿色环保溶剂。
综上所述，通过将挤压膨化技术和亚临界流体提取技术相结合所实现的协同效应，实现了微藻细胞的高效破壁，降低了成本，提高了油脂提取效率，降低了能耗，实现了低温、绿色环保提取。图1中示出了根据本发明的一个实施方案的工艺流程图。其显示了根据本发明所公开的方法的各个具体步骤。实施例下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。需要指出，这些描述和实施例都是为了使本发明便于理解，而非对本发明的限制。本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。在本发明中，除非另外规定，百分比“ ％，，以重量计。实施例中所用的碟式离心机型号为DHC400型，生产厂家为辽阳华联制药机械有限公司。实施例中所用的卧式螺旋沉降离心机为LW220*700型，生产厂家为浙江丽水天工环保设备有限公司。实施例中所用的链式平板烘干机型号为YBHG15型，生产厂家为河南省航海粮油机械有限公司。实施例中所用的化学试剂均为市售商品。微藻油脂提取率评价方法在本发明中，采用“提取率”表示从微藻中提取油脂的效率。具体地，提取率通过下列公式计算油脂提取率=(提取出的油脂量/微藻中总油脂量)X 100%其中，所述提取出的油脂量为在步骤(C)中通过蒸发从混合油中提取的油脂的量。所述总油脂量为最初存在于微藻中的油脂的量。它们分别通过下列方法测量提取出的油脂量取50mg毛油，加入10%乙酰氯甲醇溶液6. OmL，充氮气后，旋紧螺旋盖，80°C下磁力搅拌池，取出冷却至室温。将反应后的样液转移至50mL离心管中，分别用3. OmL 6 0Z0碳酸钠溶液清洗玻璃管三次，合并碳酸钠溶液于50mL离心管中，混勻，5000r/min离心5min。 取上层清液作为试液，用于气相色谱仪测定上Agilent 7890GC-FID气相色谱仪测定，微藻中油脂含量以甘油三酯含量计。毛油中油脂含量乘以毛油重量即为提取出的油脂量。色谱条件为SP2560色谱柱；氮气载气；进样口温度220°C ；分流比30 1 ；检测器温度260°C ；柱温箱温度初始温度140°C，保持5min，以4°C /min升温至240°C，保持 15min ；载气流速1. OmL/min。微藻中总油脂量的测定方法冷冻干燥后的藻粉50mg，加入10 %乙酰氯甲醇溶液6. OmL,充氮气后，旋紧螺旋盖，80°C下磁力搅拌池，取出冷却至室温。将反应后的样液转移至50mL离心管中，分别用 3. OmL 6%碳酸钠溶液清洗玻璃管三次，合并碳酸钠溶液于50mL离心管中，混勻，5000r/ min离心5min。取上层清液作为试液，用于气相色谱仪测定上Agilent 7890GC-FID气相色谱仪测定，微藻中油脂含量以甘油三酯含量计。微藻中油脂含量乘以微藻重量即为微藻中总油脂含量。
色谱条件同上。实施例1斜生栅列藻(scenedesmus obliqnus)购于中国科学院水生生物研究所 FACHB-12,该藻种的培养详细信息参见《生态环境》2006，15 (5)，《芦苇化感组分对斜生栅列藻(Scenedesmus obliquus)生长特性的影响》，925_拟9。对斜生栅列藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)取微藻藻粉进行挤压膨化，其中将微藻藻粉直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为0. 8MPa，膨化温度为145°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 40，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(2)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体二甲醚进行提取，其中，藻粉与亚临界流体二甲醚的重量比为 1 2，提取压力为0.9MPa，提取温度50°C，提取时间30min，固液分离后，再重复提取二次。 合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 3MPa，温度60°C，分离的二甲醚经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为 88重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例2眼点拟微绿球藻(narmochloropsis oculata)购于中国水产科学研究院黄海水产研究所C1502，该藻种的培养等详细信息参见《中国海洋药物》，2003，91 (1)，《富含EPA的海洋微藻眼点拟微球藻的大规模培养》，5-10。对眼点拟微绿球藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照75ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为40min。藻的生物量含量由4g/L提高到115g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在70重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至11 重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为145°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 40，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体二甲醚进行提取，其中，藻粉与亚临界流体二甲醚的重量比1 1， 提取压力为0. 9MPa,提取温度50°C，提取时间30min，固液分离后，再重复提取二次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 3MPa，温度60°C，分离的二甲醚经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为92重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例3三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)购于中国科学院水生生物研究所 FACHB-863，该藻种的培养方法等详细信息参见中国专利申请号200410047884。
对三角褐指藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)取微藻藻粉进行挤压膨化，其中将微藻藻粉直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为0. 8MPa，膨化温度为145°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 40，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(2)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体丁烷进行提取，其中，藻粉与亚临界流体丁烷的重量比为1 4，提取压力为0. 6MPa,提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取二次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa，温度60°C，分离的丁烷经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为91重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例4隐甲藻(Crypthecodiniumcohnii)ATCC30 556购于华南理工大学，该藻种的培养等详细信息参见中国专利申请200910193736。对隐甲藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照IOOppm的用量添加配制好的0. 8重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为60分钟。藻的生物量含量由60g/L提高到130g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在70重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至8重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为135°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 30，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体丁烷进行提取，其中，藻粉与亚临界流体丁烷的重量比为1 5，提取压力为0. 6MPa,提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取三次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa，温度60°C，分离的丁烷经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为89重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例5普通小球藻(chlorella vulgaris)，北京科技大学编号CGMCC NO. 1448，该藻种的培养等详细信息参见中国专利申请200810M6702. 2。对小球藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照150ppm的用量添加配制好的0. 6重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为45分钟。藻的生物量含量由45g/L提高到145g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在65重量％。
(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至8重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为135°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 40，停留时间10秒，膨化后藻
粕含水量为7重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体液化石油气进行提取，其中，藻粉与亚临界流体液化石油气的重量比为1 3，提取压力为0.6MPa，提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取三次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa,温度60°C，分离的液化石油气经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为90重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例6牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)购于购于中国科学院水生生物研究所 FACHB-862，该藻种的培养方法等详细信息参见中国专利申请号200810223060。对牟氏角毛藻藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照75ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为40min。藻的生物量含量由4g/L提高到115g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在70重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至8重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为135°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 30，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体丁烷进行提取，其中，藻粉与亚临界流体丁烷的重量比为1 5，提取压力为0. 6MPa,提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取三次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa，温度60°C，分离的丁烷经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为92重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例7金藻(Isochrysis sphacrica)购于购于中国科学院水生生物研究所 FACHB-1123，该藻种的培养方法等详细信息参见中国专利申请号200610013148。对金藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照150ppm的用量添加配制好的0. 6重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为40min。藻的生物量含量由5g/L提高到89g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在75重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至8重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为135°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 30，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体丁烷进行提取，其中，藻粉与亚临界流体丁烷的重量比为1 5，提取压力为0. 6MPa,提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取三次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa，温度60°C，分离的丁烷经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为86重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例8裂壶藻(schizochytrium sp.)购于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其编号为CCTCC N ο. M209059，该藻种的培养方法等详细信息参见中国专利申请号 200910033869. 5。对裂壶藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照75ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为45min。藻的生物量含量由3g/L提高到105g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在73重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至8重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为135°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 30，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体丁烷进行提取，其中，藻粉与亚临界流体丁烷的重量比为1 5，提取压力为0. 6MPa,提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取三次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa，温度60°C，分离的丁烷经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为92重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例9雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)购于购于中国科学院水生生物研究所 FACHB-1164，该藻种的培养方法等详细信息参见中国专利申请号200610巧4678 ；对雨生红球藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。藻的生物量含量由4g/L提高到115g/L。
(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在78重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至8重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为135°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 30，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体丁烷进行提取，其中，藻粉与亚临界流体丁烷的重量比为1 5，提取压力为0. 6MPa,提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取三次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa，温度60°C，分离的丁烷经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为94重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。实施例10盐生杜氏藻(Dunaliella salina)购于中国科学院水生生物研究所FACHB-435， 该藻种的培养等详细信息参见《烟台大学学报自然科学与工程版》1995，4，《盐生杜氏藻大量培养条件的研究》，18-21。对盐生杜氏藻培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照120ppm的用量添加配制好的0. 4重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为30min。藻的生物量含量由2g/L提高到120g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在69重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至8重量％，出口温度为85°C。(4)挤压膨化，将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中，蒸汽压力为 0. 8MPa，膨化温度为135°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 30，停留时间10秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(5)亚临界流体提取，将膨化后的藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体丁烷进行提取，其中，藻粉与亚临界流体丁烷的重量比为1 5，提取压力为0. 6MPa,提取温度50°C，提取时间40分钟，固液分离后，再重复提取三次。合并混合油，并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 2MPa，温度60°C，分离的丁烷经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为95重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。比较例1对斜生栅列藻(scenedesmus obliqnus)培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)收集通过碟式离心机浓缩收集得到生物量在100_150g/L之间的微藻藻液。然后向藻液中按照50ppm的用量添加配制好的0. 5重量％的壳聚糖水溶液，缓慢搅拌，絮凝时间为30分钟。藻的生物量含量由5g/L提高到123g/L。(2)离心脱水将絮凝后的藻液送入卧式螺旋沉降离心机中，进行离心脱水，得到的藻粕的含水量在65重量％。(3)调质在链式平板烘干机中，通入125°C蒸汽，进行烘干调质，含水量降低至13 重量％，出口温度为85°C。(4)亚临界流体提取，将藻粕自然冷却到50°C后，送入亚临界流体提取装置中，采用亚临界流体二甲醚进行提取，其中，藻粉与亚临界流体二甲醚的重量比为1 2，提取压力为0. 9MPa,提取温度50°C，提取时间30分钟，固液分离后，再重复提取二次。合并混合油， 并进行蒸发分离，分离条件为压力0. 3MPa，温度60°C，分离的二甲醚经压缩冷却后循环利用，蒸发后即可得到藻毛油，经过进一步的精炼即可得到藻油。藻油提取率为45重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。比较例2对斜生栅列藻(scenedesmus obliqnus)培养后的5m3藻液按照本发明进行提取油脂，依次步骤如下(1)取藻粉进行挤压膨化，其中将藻粕直接通过喂料装置喂入螺杆挤压膨化机中， 蒸汽压力为0. 8MPa，膨化温度为145°C，膨化出口温度为90°C，膨化系数1. 40，停留时间10 秒，膨化后藻粕含水量为9重量％。(2)传统6号溶剂(天津喜利化工厂)浸提，采用的藻粕与6号溶剂的重量比为 1 4，浸提温度60°C，固液分离后，再重复浸提两次。收集混合油，经真空分离后，得到藻毛油。藻粕经脱溶剂处理后，可用于动物饲料。藻油提取率为65重量％ (以藻粉中所含油脂为100重量％ )。由以上实施例可知，与现有技术中单独采用挤压膨化方法和亚临界流体萃取的方法相比，本发明将挤压膨化预处理技术与亚临界流体提取技术相结合，使微藻油脂的提取率大大提高，达到了 88%以上。同时，亚临界流体提取技术的应用，实现了微藻油脂的常温提取，减少了溶剂消耗和能量消耗，降低了成本。
权利要求
1.一种从微藻提取油脂的方法，所述方法包括下列步骤(1)将微藻藻粉挤压膨化；(2)将步骤(1)中得到的藻粉通过亚临界流体萃取方法进行提取，以得到混合油和除油藻粕。
2.根据权利要求1所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(1)之前的下列步骤(a)和(b)(a)将微藻藻液浓缩、脱水，以得到湿藻泥；(b)将步骤(a)中得到的湿藻泥干燥，以得到微藻藻粉，并且所述方法还包括在步骤 ⑵之后的下列步骤(c)(c)通过蒸发混合油得到油脂。
3.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述微藻包括三角褐指藻、角毛藻、小球藻、拟微绿球藻、栅藻、硅藻、隐甲藻、金藻、裂壶藻、红球藻和杜氏藻中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤(a)中的所述浓缩操作中，采用碟式离心机浓缩微藻，所述碟式离心机的分离因数大于5000，离心时间为 10-30 秒。
5.根据权利要求2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤(a)中的所述脱水操作中，首先向经浓缩处理的所述微藻藻液中加入絮凝剂，然后离心脱水。
6.根据权利要求5所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述絮凝剂选自壳聚糖或聚丙烯酰胺，所述絮凝剂的加入量为50-150ppm，絮凝时间为30-60分钟。
7.根据权利要求5所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，所述脱水操作采用卧式螺旋沉降离心机进行，所述卧式螺旋沉降离心机的分离因数大于2500。
8.根据权利要求2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤(b)中得到的微藻藻粉的含水量为7-13重量％。
9.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述挤压膨化采用螺杆挤压膨化机进行，其操作条件为加热蒸汽的压力为0. 6-0. 8MPa，挤压膨化温度为110-145°C，膨化系数为1.2-1. 4，和停留时间为10秒。
10.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤( 中，在所述亚临界流体萃取方法中采用的溶剂选自丁烷、丙烷、液化石油气和二甲醚中的一种或多种。
11.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤( 中，所述亚临界流体萃取方法在0. 5-1. 5MPa的压力进行。
12.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤( 中，所述亚临界流体萃取方法在30-60°C的萃取温度进行。
13.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤( 中，步骤(1)中得到的藻粉与所述溶剂的重量比为1:1-1: 5。
14.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，在步骤( 中，所述亚临界流体萃取方法进行30-90分钟。
15.根据权利要求1或2所述的从微藻提取油脂的方法，其特征在于，将步骤O)中的所述亚临界流体萃取方法重复3-5次。
全文摘要
本发明提供一种从微藻提取油脂的方法，其包括下列步骤(1)将微藻藻粉挤压膨化；(2)将步骤(1)中得到的藻粉通过亚临界流体萃取方法进行提取，以得到混合油和除油藻粕。本发明具有工艺简单、生产能力大、能耗低、藻油品质高、藻粕利用率高的优点。
文档编号C11B1/04GK102559375SQ20111035266
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年11月30日
发明者刘敏胜, 杜彦山, 杨巧利 申请人:新奥科技发展有限公司