[發(fā)明專利]從杜氏鹽藻中提取類胡蘿卜素和液化制生物燃油的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910238784.0
• 申請日: 2009-12-01
• 公開（公告）號: CN101774956A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳玉龍;楊明德;林飛;黨杰;陳鎮(zhèn);胡湖生;劉吉;鄒樹平
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C07C403/24
• 分類號: C07C403/24;C10G1/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物活性物質(zhì)提取和生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種從杜 氏鹽藻中提取類胡蘿卜素和液化制生物燃油的方法。

背景技術(shù)

隨著化石燃料可開采量的日趨減少以及化石能源利用帶來環(huán)境污染的加 劇，以能源化利用為主的生物質(zhì)資源開發(fā)已引起人們廣泛關(guān)注。采用生物燃料 可減少對化石燃料的依賴性，同時(shí)使用過程十分清潔，不產(chǎn)生凈的二氧化碳排 放，不產(chǎn)生含硫物、NO_x等。

微藻是一種十分重要的生物質(zhì)資源，其中杜氏鹽藻(Dunaliclla?salina)是一種 原生質(zhì)裸露的嗜鹽性浮游單細(xì)胞真核藻類，具有良好的耐鹽性、耐堿性和抗強(qiáng) 光性，光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長周期短、生物產(chǎn)量高，可利用 簡單的培養(yǎng)基進(jìn)行規(guī)模化培養(yǎng)。此外，藻類生長繁殖在水中，不與農(nóng)業(yè)爭地， 不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此研究和開發(fā)微藻生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)具有重要意義。

國內(nèi)外在以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)生物燃油方面研發(fā)較多的主要是木質(zhì)素和纖 維素材料。由于木質(zhì)素和纖維素難于直接熱解，熱解所需條件要求高，導(dǎo)致成 本高、經(jīng)濟(jì)效益低。微藻含有較高的脂類、可溶性多糖和蛋白質(zhì)等化學(xué)成分， 易于熱解，尤其是杜氏鹽藻細(xì)胞不含有細(xì)胞壁等富含纖維素的細(xì)胞器，其熱解 更易于實(shí)現(xiàn)。

早在20世紀(jì)80年代，人們便開始采用酯化反應(yīng)和催化裂解反應(yīng)抽提藻體 內(nèi)脂類轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯來生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)燃料。但是這兩種方法均要求藻體內(nèi)有 較高的脂類含量，所得燃料產(chǎn)物受到藻體細(xì)胞脂類含量的影響，難以獲得經(jīng)濟(jì) 效益。為了充分利用藻體細(xì)胞的各種組分，人們將視線轉(zhuǎn)向采用熱解的方法將 藻體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為液體燃料。藻類含有較高的酯類、多糖、蛋白質(zhì)等易熱解組分， 熱解溫度較低，熱解所得液體燃料能量密度高，氮、硫含量低，具有很好的流 動性易于儲運(yùn)，可直接作為民用燃料和內(nèi)燃機(jī)燃料，或經(jīng)深加工作為汽油和柴 油。直接液化藻類制取液體燃料是研究的一個熱點(diǎn)。

由于微藻中通常含有較高的水分，采用熱解的轉(zhuǎn)化方法需要將藻液經(jīng)過干 燥預(yù)處理得到藻粉，需要消耗大量的能量。而直接液化技術(shù)(即液化熱解法) 可以克服以上的問題直接利用高濕度原料，節(jié)省了干燥成本，減少了能耗。此 外，濕藻所含水分能提供加氫裂解反應(yīng)所需的氫，有利于熱解反應(yīng)的發(fā)生和短 鏈烴的產(chǎn)生。

由上可見，由藻類生物質(zhì)為原料得到液體生物燃油具有能源可再生、使用 清潔等諸多優(yōu)勢，但若要做到大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用還需要有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競爭性。因 此，需要降低過程能耗、提高產(chǎn)品收率，此外還應(yīng)該聯(lián)產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，做到 多組分利用。

杜氏鹽藻富含β-胡蘿卜素、甘油、蛋白質(zhì)等多種物質(zhì)，其中的β-胡蘿卜素 可達(dá)其干重的10％左右。β-胡蘿卜素具有高附加值，在食品、醫(yī)藥、飼料及化 妝品等領(lǐng)域中均有重要用途。

對于微藻中單個組分利用的報(bào)道較多，而對微藻中多個組分利用的專利報(bào) 道較少。發(fā)明專利申請200810042474.7中提及一種全面利用含油微藻的生產(chǎn)方 法。該方法采用高壓均質(zhì)法破壁，然后經(jīng)萃取釜、臥式螺旋離心機(jī)分離出固相 1及液相1，固相1經(jīng)噴霧干燥得到微藻粉，然后將液相1分出微藻油和水相； 水相經(jīng)真空濃縮釜、鹽析釜和高速離心過濾機(jī)分離出固相2和液相2，固相2 經(jīng)冷凍干燥器制得微藻蛋白，液相2經(jīng)醇沉釜和高速離心過濾機(jī)分離出固相3 和液相3，固相3經(jīng)冷凍干燥器制得微藻多糖，液相3經(jīng)乙醇回收塔得到乙醇 和微藻液體肥。該方法未提及微藻粉的利用，同時(shí)由于采用設(shè)備較多、工藝過 程及操作較為復(fù)雜，造成不僅投資費(fèi)用較高，而且能耗也較高。

發(fā)明專利200710120704.2中提及一種從杜氏海藻中提取胡蘿卜素和食用甘 油的方法。該專利通過對杜氏鹽藻的優(yōu)化養(yǎng)殖，采用中空纖維膜法濃縮藻液， 然后離心分離、脫水干燥，最后對干燥的藻糊進(jìn)行超臨界二氧化碳萃取得到類 胡蘿卜素和食用甘油。整個提取工藝過程簡單且不需加任何化學(xué)試劑、環(huán)境友 好、類胡蘿卜素和食用甘油回收率高，但該專利有兩個不足：1.類胡蘿卜素等 萃取產(chǎn)物占鹽藻全部質(zhì)顯比例不大，萃取后剩下大量的藻渣沒有得到充分的利 用。而其中仍然含有大量的酯類、蛋白質(zhì)、多糖等組分，造成資源的浪費(fèi)。2.濃 縮后的藻糊先經(jīng)過脫水干燥，以干燥后的藻糊為萃取的原料，脫水干燥大大增 加了過程的能耗。

發(fā)明內(nèi)容