[發明專利]一種酵母制備生物燃料的方法

有效

• 申請號: 201911180584.4
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110734795B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 聶小安;陳玉煒;李帥;徐俊明;陳潔;王義剛
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02;C11B1/02;C11C3/04;C11B3/00;C11B3/12;C12N1/06;C12R1/645
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

本發明公開了一種酵母制備生物燃料的方法，制備過程如下：將酵母在惰性氣體保護下熱解，熱解溫度為350?500℃，熱解得到的氣態產物經過分子篩型催化劑提質重整后，冷凝得到液態產物，通過分液將油相物分出，再用有機溶劑萃取，萃取液經旋轉蒸發器除去有機溶劑，即可得到高熱值的生物燃料。與傳統工藝相比，本發明酵母通過熱化學法制備生物燃料，通過熱解的方式，解決了酵母破壁困難及破壁過程造成的環境污染等問題，熱解與酯交換同時進行，解決了酯交換引起的環境污染等問題。本發明工藝簡單，可操作性強，可廣泛用于以酵母為原料的生物燃料的制備工藝，提高了工藝效率，降低了酵母利用的商業化成本。

技術領域

本發明涉及生物燃料的制備領域，具體涉及一種酵母制備生物燃料的方法。

背景技術

人類社會資源短缺和環境問題日益嚴峻，利用可再生能源進行化石能源替代產品的開發，已成為目前研究的熱點。其中，生物質是唯一可再生碳源，地球上每年生長的生物質總量約為1400-1800億噸，相當于目前世界總能耗的10倍。開發利用生物質能源對于人類的可持續發展具有重要意義。生物燃料是一種常見的生物質能源，其具有良好的排放性能、可生物降解、無毒、含硫量低和高度安全性等優點，受到世界各國政府廣泛關注。生物燃料的常見原料為動植物油脂或農林廢棄物，但這些原料存在價格昂貴、產量不足、質量參差等缺陷，阻礙了生物柴油的發展。近年來，產油微生物受到學者的重視。產油微生物具有生長環境粗獷、生長速度快、光合效率高等優點，同時，產油微生物的生長過程會消耗CO₂，對減緩溫室效應具有一定的作用。常見的產油微生物有微藻、細菌、霉菌、酵母等，根據趙宗保等人公開的專利CN108220324A，酵母在胞內積累的油脂含量可達65％。使用酵母作為原料生產生物燃料是一種具有潛力的方法。

現有通過酵母制備生物燃料的技術為對細胞破壁后萃取油脂，再使用甲醇或乙醇進行酯交換反應得到脂肪酸甲酯或乙酯，即生物柴油。常見的細胞破壁方法有物理法、化學法和生物法等。胡敏等人在CN106947693B公開了一種超聲波細胞破壁裝置，但該裝置破壁噪音大，散熱困難，敏感活性物質易失活；李悅明等人在CN107396970A中公開了一種凍融破壁的方法，但該方法操作繁瑣，耗費時間長；郝小紅等人在CN109052320A中使用了超臨界萃取法萃取微藻油脂，但該方法需要專業設備，設備昂貴；洪豐等人在CN103911288B中公開了一種破壁提取的方法，但該方法使用的空氣壓力過大，不僅能耗過高，而且對設備的安全性提出了要求。現有破壁-萃取方法中，均存在工藝繁冗、設備復雜等缺點。對于油脂提取后的酯交換反應，常使用酸或堿作為催化劑，易產生工業廢水。使用堿(如NaOH、KOH等)作為催化劑時，易發生皂化反應，且催化劑不可重復使用，產物不易分離；使用酸(如H₂SO₄、HCl等)作為催化劑時，易腐蝕設備，反應溫度也較高，產物不易分離。對于細胞壁較厚的酵母，破壁工藝會更加復雜，往往需要多次或高溫高壓才可實現破壁，消耗能量也較高，難以滿足工業大規模量產的需要。

因此，需要開發一種新型使用酵母制備生物燃料的方法，要求該方法工藝簡單、成本低廉。

發明內容

針對酵母破壁困難、酯交換反應有污染等缺陷，本發明提出了使用熱解酵母的方式制備生物燃料，提出使用熱化學的方法將破壁與酯交換反應同步進行，一步法制備生物燃料，簡化了工藝流程，降低了成本，酵母得到高效利用。通過控制調節熱解過程的熱解溫度、催化劑種類、惰性氣體流量等關鍵參數，優化工藝條件，提高生物燃料的品質。相對于現有生物燃料的制備技術，直接熱解酵母省去了細胞破壁的步驟，將細胞破壁與酯交換同步進行，簡化了油脂提取的工藝流程，縮短了工藝時間，降低了酯交換反應對環境的污染，是一種生物燃料的新型制備工藝。

為實現上述目的，本發明提供了一種酵母制備生物燃料的方法,酵母在惰性氣體保護下，快速熱解，熱解氣體經過催化劑固定床時催化重整得到生物燃料氣體，經冷凝分液后，取油相再經有機溶劑萃取，去除有機溶劑得到生物燃料，該生物燃料是以十六烷酸乙酯、油酸乙酯、十八烷酸乙酯、十六烷酸甲酯為主要成分、富含其他液態烴類的混合物。