專利名稱：用超臨界CO₂等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微藻脂肪酸油脂提取、特別是采用超臨界(X)2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法。
背景技術(shù)：
微藻能有效利用光能、CO2和無機鹽類合成蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物以及多種高附加值的生物特性物質(zhì)，可以培養(yǎng)微藻來生產(chǎn)健康食品、食品添加劑、動物飼料、生物肥料以及利微藻類制取生物柴油、熱溶解油、生物氫氣和高附加值產(chǎn)品。
近年來分子遺傳子和基因工程研究證實，大腸桿菌的載體和啟動因子適用于微藻，尤其是單細胞未含油脂的微藻基因，使得微藻基因工程得到較好發(fā)展。經(jīng)過轉(zhuǎn)基因的藻類產(chǎn)物體內(nèi)不僅含有大量的油脂，而且這類油脂在很多方面與高等動植物油脂相當(dāng)，屬于高級脂肪酸。這類脂肪酸可以通過采用其它技術(shù)手段加工，是生產(chǎn)生物柴油的良好原料。關(guān)鍵在于如何從微藻中獲得高收率的油脂。因此，提出采用超臨界CO2通過等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的生產(chǎn)工藝方法。
超臨界(X)2是應(yīng)用最廣的超臨界流體，純(X)2的臨界壓力為7. 39MPa,臨界溫度為 31. 06°C，處于臨界壓力和臨界溫度以上狀態(tài)的CO2被稱為超臨界C02。超臨界(X)2的分子力很小，類似于氣體；而密度卻很大，接近于液體，是一種氣液不分的狀態(tài)。超臨界CO2具有良好的傳質(zhì)特性，溶質(zhì)溶解速率比液體快得多，對固體物質(zhì)的溶解和攜帶能力比氣體大得多。 在臨界點附近，壓力和溫度的微小變化也會引起某些物質(zhì)在(X)2中溶解能力的極大變化。
超臨界(X)2等壓變溫萃取技術(shù)正是利用其特殊的傳遞屬性，而達到對物質(zhì)進行分離的目的的。通常當(dāng)物質(zhì)溶于超臨界流體(SCF)后，保持系統(tǒng)壓力不變，升高系統(tǒng)溫度， 會使溶解度明顯降低，從而將溶質(zhì)與溶劑分離。與傳統(tǒng)的溶劑萃取相比，超臨界流體萃取 (SFE)具有純度高、收率大、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、后續(xù)工藝處理簡單的特點。與常規(guī)蒸餾法分離技術(shù)相比，SFE具有整套工藝簡潔、操作簡單、無溶劑殘留和相應(yīng)的后處理要求、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。利用CO2-SFE作為一種環(huán)境友好的清潔安全生產(chǎn)方法，在分離提純、含油率高、高附加值產(chǎn)品等方面具有其獨到有效的技術(shù)措施。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可有效提高脂肪酸油脂的產(chǎn)率、且產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、油脂純度高的用超臨界(X)2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法。
本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題
其工藝步驟是
①原料預(yù)處理將干燥的微藻除雜后，粉碎、研磨后過150 250目篩，篩下物為微藻干粉；
②填裝將粉碎后的微藻干粉裝入萃取釜中；
③萃取將超臨界CO2注入萃取釜中，使萃取釜內(nèi)的壓力保持在12 25MPa ；爸內(nèi)萃取溫度保持在；34 42°C，萃取時間為150 180min ；
④分離萃取完畢后，將攜帶溶質(zhì)的超臨界(X)2先后經(jīng)過一級分離器等壓升溫到 60 70°C、二級分離器等壓升溫到70 80°C，收集從一、二級分離器釜底析出的微藻油脂萃取物。
步驟①所述的微藻干粉顆粒度優(yōu)選值為200目。
步驟②所述的萃取釜填裝系數(shù)為80 85%。
步驟③所述的萃取壓力優(yōu)選值為15MPa，萃取溫度優(yōu)選值為36°C。
步驟④所述的最佳萃取時間為180min，一級分離器等壓升溫到65°C，二級分離器等壓升溫到80°C。
本發(fā)明用超臨界CO2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法的優(yōu)點在于油脂收率高， 萃取過程不會發(fā)生氧化，也不會發(fā)生熱裂解，毛油產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。全過程不需要用有機溶劑，因此萃取物絕無殘留溶劑，同時也防止了萃取過程對人體的毒害和環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明用超臨界(X)2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法工藝流程圖。
圖1中=I-CO2儲罐，2-高壓壓縮機，3-第一冷卻器，4-壓力、溫度測量，5-萃取釜， 6-殘渣接收罐，7-加熱器，8-第一分離器，9-第二分離器，10-過濾器，11-緩沖罐，12-循環(huán)壓縮機，13-第二冷卻器。
具體實施方式
本發(fā)明用超臨界(X)2流體等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法中應(yīng)當(dāng)考慮，原料粉碎顆粒度、萃取溫度、萃取壓力、萃取釜填裝量和萃取時間等因素對油脂萃取收率的影響。 經(jīng)實驗研究分析表明
①微藻破碎顆粒度的大小與油收率有直接關(guān)系。因為顆粒度越小，傳質(zhì)面積越大， 同時使更多的微藻類植物細胞壁被破碎，所以有利于萃取；
②在保持壓力等條件一定時，萃取回收率隨著溫度的逐漸升高而降低，在36°C時回收率最大；
③在其他條件保持不變而壓力在12 25ΜΙ^范圍內(nèi)變化時，回收率隨壓力的變化會出現(xiàn)較大變化幅度；隨著壓力持續(xù)升高，回收率有所增加，但增幅會越來越??；
④萃取釜填裝系量取80 85%為宜；萃取時間控制在150 180min為宜。
以下是萃取過程的具體工藝步驟
(1)原料預(yù)處理
將干燥的微藻除雜后，在粉碎機中粉碎，并通過研磨，過150 250目篩(粒徑 106 58 μ m)，取下篩下物，為微藻干粉；
(2)填裝將粉碎后的微藻干粉裝入萃取釜中，為了充分利用高壓空間，填裝系數(shù)取80 85% ；
(3)萃取將超臨界CO2注入萃取釜中，使萃取釜內(nèi)的壓力保持在12 25MPa ；爸內(nèi)萃取溫度保持在；34 42°C，萃取時間為150 180min ；
(4)分離萃取完畢后，攜帶溶質(zhì)的超臨界(X)2先后經(jīng)過一級分離器等壓升溫到60 70°C、二級分離器等壓升溫到70 80°C，收集從一、二級分離器釜底析出的脂肪酸油脂萃取物。
實施例1
工藝步驟為
①原料預(yù)處理
微藻干燥原料經(jīng)過除雜質(zhì)，粉碎研磨，過150目篩(粒徑106 μ m)，取下篩下物，待超臨界萃取。
②微藻填裝
將粉碎后的微藻細干粉裝入萃取釜5中，填裝系數(shù)取85%，填裝完成后蓋好萃取釜的密封蓋。
③萃取
將(X)2儲罐1的(X)2經(jīng)過高壓壓縮機2壓縮，第一冷卻器3冷卻達到超臨界狀態(tài)以后，注入萃取釜5中進行萃取。萃取釜內(nèi)的壓力保持12MPa，萃取溫度保持在42°C，萃取時間控制在150min。
④油脂分離
萃取操作完成以后，萃取釜5內(nèi)的萃取殘留物經(jīng)底部收集器6排出，釜內(nèi)的超臨界 CO2攜帶萃取物經(jīng)過加熱器7加熱升溫后，先后進入一級分離器8、二級分離器9。一級分離器8內(nèi)，壓力保持12MPa，溫度升高到60°C，蒸出的0)2經(jīng)器頂部排出，油脂萃取物逐漸析出在釜底，但仍含有大量C02。因此，需再經(jīng)過二級分離器9進行二次等壓升溫到70°C，二級分離器9釜底殘留物為最終萃取物。
整個超臨界(X)2萃取系統(tǒng)是一個可連續(xù)循環(huán)的系統(tǒng)，從一級分離器8、二級分離器 9頂部泄壓排出的(X)2經(jīng)過濾器10和緩沖罐11，由循環(huán)壓縮機12打回(X)2儲罐1內(nèi)，供系統(tǒng)循環(huán)使用。
實施例2
具體工藝步驟為
①原料預(yù)處理
微藻干燥原料經(jīng)過除雜質(zhì)，粉碎研磨，過200目篩(粒徑75 μ m)，取下篩下物，待超臨界萃取。
②微藻填裝
將粉碎后的微藻細干粉裝入萃取釜5中，填裝系數(shù)取83%，填裝完成后蓋好萃取釜5的密封蓋。
③萃取
將(X)2儲罐1的(X)2經(jīng)過高壓壓縮機2壓縮、第一冷卻器3冷卻達到超臨界狀態(tài)以后，注入萃取釜5中進行萃取。萃取釜內(nèi)的壓力保持20MPa，萃取溫度保持在36°C，萃取時間控制在160min。
④油脂分離
萃取操作完成以后，萃取釜5內(nèi)的萃取殘留物經(jīng)底部收集器排出，釜內(nèi)的超臨界 CO2攜帶萃取物經(jīng)過加熱器7加熱升溫后，分別進入一級分離器8、二級分離器9。一級分離器8內(nèi)，壓力保持20MPa，溫度升溫到65°C，蒸出的(X)2經(jīng)器頂部排出，油脂萃取物逐漸析出在釜底，但仍含有大量C02。因此，需再經(jīng)過二級分離器9進行二次等壓升溫到75°C，分離器9器底殘留物為最終萃取物。
萃取可連續(xù)循環(huán)的系統(tǒng)同實施例1。
實施例3
具體工藝步驟為
①原料預(yù)處理
微藻干燥原料經(jīng)過除雜質(zhì)，粉碎研磨，過250目篩(粒徑58 μ m)，取下篩下物，待超臨界萃取。
②微藻填裝
將粉碎后的微藻細干粉裝入萃取釜5中，填裝系數(shù)取80%，填裝完成后蓋好萃取釜5的密封蓋。
③萃取
將(X)2儲罐1的(X)2經(jīng)過高壓壓縮機2壓縮、第一冷卻器3達到超臨界狀態(tài)以后， 注入萃取釜5中進行萃取。萃取釜內(nèi)的壓力保持25MPa，萃取溫度保持在34°C，萃取時間控制在 180min。
④油脂分離
萃取操作完成以后，萃取釜5內(nèi)的萃取殘留物經(jīng)底部收集器排出，釜內(nèi)的超臨界 CO2攜帶萃取物經(jīng)過加熱器7加熱升溫后，先后進入一級分離器8、二級分離器9。一級分離器8內(nèi)，壓力保持25MPa，溫度升溫到70°C，蒸出的(X)2經(jīng)器頂部排出，油脂萃取物逐漸析出在器底，但仍含有大量C02。因此，需再經(jīng)過二級分離器9進行二次等壓升溫到80°C，分離器9器底殘留物為最終萃取物。
萃取可連續(xù)循環(huán)的系統(tǒng)同實施例1。權(quán)利要求
1.一種用超臨界(X)2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法，其特征是工藝步驟如下①原料預(yù)處理將干燥的微藻除雜后，粉碎、研磨后過150 250目篩，篩下物為微藻干粉；②填裝將粉碎后的微藻干粉裝入萃取釜中；③萃取將超臨界(X)2注入萃取釜中，使萃取釜內(nèi)的壓力保持在12 25MPa，釜內(nèi)萃取溫度保持在；34 42°C，萃取時間為150 180min ；④分離萃取完畢后，將攜帶溶質(zhì)的超臨界(X)2先后經(jīng)過一級分離器等壓升溫到60 70°C、二級分離器等壓升溫到70 80°C，收集從一、二級分離器釜底析出的微藻油脂萃取物。
2.如權(quán)利要求1所述的用超臨界(X)2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法，其特征在于步驟①所述的微藻干粉顆粒度優(yōu)選值為200目。
3.如權(quán)利要求1所述的用超臨界CO2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法，其特征在于步驟②所述的萃取釜填裝系數(shù)為80 85%。
4.如權(quán)利要求1所述的用超臨界CO2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法，其特征在于步驟③所述的萃取壓力優(yōu)選值為15MPa，萃取溫度優(yōu)選值為36°C。
5.如權(quán)利要求1所述的用超臨界(X)2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法，其特征在于步驟④所述的最佳萃取時間為180min，一級分離器等壓升溫到65°C，二級分離器等壓升溫到 80°C。
全文摘要
本發(fā)明用超臨界CO2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法，先將干燥的微藻除雜，粉碎、研磨后過篩得微藻干粉；將粉碎后的微藻干粉和超臨界CO2分別裝入或注入萃取釜，使萃取釜內(nèi)的壓力保持在12～25MPa；釜內(nèi)萃取溫度保持在34～42℃，萃取時間為150～180min；萃取完畢后，將攜帶溶質(zhì)的超臨界CO2先后經(jīng)過兩級分離器等壓升溫并收集從兩級分離器釜底析出的微藻油脂萃取物。本發(fā)明用超臨界CO2等壓變溫技術(shù)萃取微藻油脂的方法的優(yōu)點在于油脂收率高，萃取過程不會發(fā)生氧化，也不會發(fā)生熱裂解，毛油產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。全過程不需要用有機溶劑，因此萃取物無殘留溶劑，同時防止了萃取過程對人體的毒害和環(huán)境的污染。
文檔編號C11B1/04GK102533437SQ20121006113
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者盧朝霞, 盧譽遠, 唐興中, 李宏君, 楊茂立, 梁景, 田宗義, 粟滿榮, 莫宇飛, 藍明新, 謝云果, 黃福川 申請人:廣西大學(xué)