[發明專利]一種利用高壓脈沖電場和超聲波輔助提取生物燃料的方法

有效

• 申請號: 201610688059.3
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN106190347B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 韓忠;曾新安;余旭聰;蒲洪彬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C08B37/00;C10L1/02;C11C3/10;B01J19/10;B01J19/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本發明涉及生物燃料的制備方法，特別涉及一種利用高壓脈沖電場和超聲波輔助提取生物燃料的方法。

背景技術

藍藻，又名藍綠藻、藍細菌，是一門最原始、最古老的藻類植物，它們可在富營養化的內陸水體爆發性繁殖，并在水體表面大量堆積，不僅嚴重影響水體景觀，而且其釋放的藻毒素和異味物質嚴重損害水質，危及人類的健康和社會的可持續發展，是一種夏季出現在我國湖泊流域的主要污染物之一。因此，如何對藍藻進行綜合利用，為治理環境提供一條變廢為寶、提升綜合治理效益的有效新型途徑為當前的迫切需要。

高壓脈沖電場是一種可連續可操作、非熱且無需化學參與的物理場處理方式。利用高壓脈沖電場能對細胞壁和細胞膜產生電穿孔效應，改變其通透性，使活性成分從細胞內萃取到溶劑中，并且對不同分子量的活性物質具有一定的選擇性，是活性胞內物質從植物細胞中回收的理想途徑。而超聲波提取則是將超聲波產生的空化、振動、粉碎、攪拌等綜合效應應用到天然產物成分提取工藝中，通過破壞細胞壁，增加溶劑穿透力，從而提高提取率和縮短提取時間，減少溶劑用量，達到高效、快速提取細胞內容物的過程。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種利用高壓脈沖電場和超聲波輔助提取生物燃料的方法，實現了對藍藻中有價值物質的綜合提取和利用，為治理環境提供了一條變廢為寶、提升綜合治理效益的有效新型途徑。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種利用高壓脈沖電場和超聲波輔助提取生物燃料的方法，包括以下步驟：

(1)將藍藻烘干后粉碎，得到藍藻粉；

(2)按料液比1:10～1:15加入藍藻粉和水，調節pH至8.0～10.0，浸泡、攪拌均勻后，進行高壓脈沖電場處理，處理條件為：場強10～25kv，頻率500～3000Hz，脈沖數6～10；

(3)將經過步驟(2)處理后的料液進行離心分離，得到上清液和藍藻渣泥；

(4)將步驟(3)得到的藍藻渣泥，加入1～2倍體積水、2～3倍體積甲醇和2～4倍體積氯仿，攪拌混勻，進行超聲波處理，處理條件為：

超聲波輸出功率100～400w，頻率為18～21kHz，超聲時間為2～10s，間隔時間為2～10s，處理時間為10～30min；

(5)將經過步驟(4)處理的混合液經離心，取氯仿層，再加入氯化鈉溶液，混勻，離心，取氯仿層，氯仿層經無水硫酸鈉干燥后，用氮氣吹干溶劑，置于烘箱中烘干，再經過酸催化酯交換反應獲得藍藻生物燃料。

所述的利用高壓脈沖電場和超聲波輔助提取生物燃料的方法，還包括以下步驟：

(6)將步驟(3)得到的上清液進行減壓蒸餾濃縮，加入乙醇醇析，于3～5℃靜置10h以上，過濾得到沉淀物，沉淀物加水復溶，再次進行醇析，重復多次，再將所得到的沉淀物依次用無水乙醇、無水乙醚和丙酮進行洗滌，真空干燥后得到藍藻多糖提取物。

步驟(1)所述烘干，具體為：置于40～60℃烘箱中烘干12～24h，至恒重。

步驟(2)所述浸泡，具體為：浸泡20～30min。

步驟(5)所述將經過步驟(4)處理的混合液經離心，取氯仿層，再加入氯化鈉溶液，混勻，離心，取氯仿層，氯仿層經無水硫酸鈉干燥后，用氮氣吹干溶劑，置于烘箱中烘干，再經過酸催化酯交換反應獲得藍藻生物燃料，具體為：

將經過步驟(4)處理的混合液離心，取氯仿層，再加入等體積氯化鈉溶液，混勻，離心，取氯仿層，經無水硫酸鈉干燥后，用氮氣吹干溶劑，加入濃硫酸，甲醇，于30～60℃保溫反應2～10h，將反應液轉移至分液漏斗中靜置分層，棄去下層，將上層粗制生物柴油先用等體積的石油醚洗滌,離心，取上層有機相并用兩倍體積的45～50℃蒸餾水洗滌,然后離心,直至完全透明，分離出上層透明的油相,用無水硫酸鈉干燥后,30～50℃真空干燥將石油醚蒸發干凈,得到澄清透明的產品即為藍藻生物燃料。

步驟(6)所述加入乙醇醇析，具體為：加入濃縮液3～5倍體積的95％乙醇于3～5℃靜置10h以上。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

(1)本發明將經過脈沖電場處理后的料液進行離心分離，上清液用于提取藍藻多糖，固體殘渣用于提取生物燃料，實現了對藍藻中有價值物質的綜合提取和利用，為治理環境提供了一條變廢為寶、提升綜合治理效益的有效新型途徑。