專利名稱：用于產(chǎn)生生物燃料的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提取和分餾藻類產(chǎn)物，包括但不限于油和蛋白。更具體地，本文所述的系統(tǒng)和方法以略微非極性的溶劑利用分步提取和分餾來加工濕藻類生物質(zhì)。
背景技術(shù)：
石油是主要包括烴類的天然來源。從地球提取石油是昂貴、危險(xiǎn)的，經(jīng)常以環(huán)境為代價(jià)。而且，世界范圍的油儲(chǔ)備正在快速減少。由于運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化石油為可用燃料諸如汽油和噴氣燃料所需的加工，成本還增加了。藻類近年來由于其產(chǎn)生脂質(zhì)的能力而獲得了明顯的重要性，可用于產(chǎn)生可持續(xù)的生物燃料?？梢岳眠@一能力來產(chǎn)生可再生燃料，減少全球氣候變化，和處理廢水。藻類作為生物燃料原料的優(yōu)勢來自于多種因素，包括與典型陸生油料作物植物相比高的每英畝生產(chǎn)率、基于非食物的原料來源、使用本來非生產(chǎn)性、不可耕作的土地、使用寬范圍的水源(淡水、半咸水、鹽水和廢水)、產(chǎn)生生物燃料和有價(jià)值的副產(chǎn)物諸如類胡蘿卜素和葉綠素二者。在過去幾十年已經(jīng)篩選和研究了數(shù)千種藻類物種的脂質(zhì)產(chǎn)量。其中，已經(jīng)鑒定了富集脂質(zhì)產(chǎn)量的約300種物種。脂質(zhì)的組成和含量在生命周期的不同階段變化，并受環(huán)境和培養(yǎng)條件影響。由于藻類細(xì)胞壁的生化組成和物理性質(zhì)的顯著差異性，用于提取的策略和方法取決于采用的單獨(dú)藻類物種/株系是相當(dāng)不同的。由于細(xì)胞壁的厚度和藻類細(xì)胞的小尺寸(約2至約20nm)，傳統(tǒng)物理提取工藝諸如擠壓，對(duì)藻類不能很好地起作用。而且與從種子回收的典型油類相比，藻油中的大量極性脂質(zhì)帶來精煉問題。收獲后，培養(yǎng)物中典型的藻類濃度從約0. 1-1. 0%(w/v)變化。這意味著，在試圖提取油之前，必須去除每單位重量藻類多達(dá)1000倍的水量。目前，現(xiàn)有的含油材料油提取方法嚴(yán)格地要求幾乎完全干燥的進(jìn)料以改進(jìn)所提取的油的產(chǎn)率和品質(zhì)。由于加熱藻類團(tuán)塊使其充分干燥所需能量的量，使得向生物燃料工藝進(jìn)料藻類是不經(jīng)濟(jì)的。通常，在高溫?cái)D壓或壓碎進(jìn)料以強(qiáng)化提取。由于藻類的單細(xì)胞測微性質(zhì)，這些步驟以現(xiàn)有的設(shè)備可能不起作用。而且，藻油由于存在雙鍵長鏈脂肪酸是非常不穩(wěn)定的。傳統(tǒng)提取方法中使用的高溫導(dǎo)致油降解，從而增加這類方法的成本。本領(lǐng)域已知通過使用己烷作為溶劑從干燥的藻類團(tuán)塊提取油。這一工藝是能量密集型的。使用熱來干燥和使用己烷來提取產(chǎn)生較低品質(zhì)的產(chǎn)物，因?yàn)檫@一類型的加工導(dǎo)致脂質(zhì)和蛋白降解。
藻油提取可分為兩類破壞性方法和非破壞性方法。破壞性方法包括通過機(jī)械、熱、酶促或化學(xué)方法展平細(xì)胞。大多數(shù)破壞性方法產(chǎn)生乳液，需要昂貴的清除工藝。藻油包含大百分比的極性脂質(zhì)和蛋白，這增強(qiáng)中性脂質(zhì)的乳化。乳化被溶液中保留的營養(yǎng)素和鹽成分進(jìn)一步穩(wěn)定化。乳液是復(fù)雜混合物，包含中性脂質(zhì)、極性脂質(zhì)、蛋白和其他藻類產(chǎn)物，需要深入精煉工藝來分離中性脂質(zhì)，中性脂質(zhì)是被轉(zhuǎn)化為生物燃料的進(jìn)料。非破壞性方法提供低產(chǎn)量。乳化(Milking)是使用溶劑或化學(xué)品來從生長的藻類培養(yǎng)物提取脂質(zhì)。雖然有時(shí)用來提取藻類產(chǎn)物，但是由于溶劑毒性和細(xì)胞壁破壞，乳化對(duì)于一些物種的藻類可能不起作用。這一困難使得難以開發(fā)通用的工藝。而且，由于介質(zhì)中溶劑的最大可獲得濃度，所需溶劑的體積將是龐大的。多相提取將要求大量蒸餾，使用復(fù)雜的溶劑混合物，并使用于溶劑回收和再循環(huán)的機(jī)械成為必要。這使得這樣的提取對(duì)于用在藻油技術(shù)中不實(shí)用和不經(jīng)濟(jì)。
因此，為了克服這些缺點(diǎn)，本領(lǐng)域中存在對(duì)用于提取和分餾藻類產(chǎn)物，尤其是藻油、藻類蛋白和藻類類胡蘿卜素的改進(jìn)方法和系統(tǒng)的需求。
發(fā)明概要本文所述的實(shí)施方案一般涉及用于從包括例如藻類生物質(zhì)的含油材料提取具有不同極性的脂質(zhì)的系統(tǒng)和方法。尤其是，本文所述的實(shí)施方案涉及使用不同極性的溶劑和/或一系列膜式濾器從藻類生物質(zhì)提取不同極性的脂質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，該濾器是微濾器。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，使用單種溶劑和水來萃取和分餾含油材料中存在的成分。在其他實(shí)施方案中，這些成分包括但不限于，蛋白、極性脂質(zhì)和中性脂質(zhì)。在又其他的實(shí)施方案中，使用多于一種溶劑。在又其他的實(shí)施方案中，使用溶劑的混合物。在一些實(shí)施方案中，本文所述的方法和系統(tǒng)可用于從含油材料提取脂質(zhì)的副產(chǎn)物。這樣的副產(chǎn)物的實(shí)例包括但不限于，蛋白質(zhì)材料、葉綠素和類胡蘿卜素。本發(fā)明的實(shí)施方案允許以允許產(chǎn)生燃料和營養(yǎng)產(chǎn)物二者的方式從藻類生物質(zhì)同時(shí)提取和分餾藻類產(chǎn)物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生生物燃料的方法。在本發(fā)明的另外實(shí)施方案中，產(chǎn)生生物燃料的方法包括脫水大致上完整的藻類細(xì)胞來產(chǎn)生藻類生物質(zhì)，以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份藻類生物質(zhì)的比例向所述藻類生物質(zhì)加入第一乙醇級(jí)分，并分離分離第一大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含蛋白的第一大致上液體級(jí)分。該方法還包括以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第一固體生物質(zhì)級(jí)分與第二乙醇級(jí)分，分離第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含極性脂質(zhì)的第二大致上液體級(jí)分，并以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與第三乙醇溶劑級(jí)分。該方法還包括分離第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含中性脂質(zhì)的第三大致上液體級(jí)分，其中所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分包括碳水化合物，且其中所述第三固體生物質(zhì)級(jí)分的藻類細(xì)胞是大致上完整的。該方法還包括在醇類的存在下以催化劑酯化所述中性脂質(zhì)，并分離包含甘油的水可溶性級(jí)分與包含燃料酯的水不可溶性級(jí)分。該方法仍還包括在真空下蒸餾所述燃料酯以獲得C16或更短的燃料酯級(jí)分、C16或更長的燃料酯級(jí)分、和包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物，并將以下至少之一氫化和除氧(i)所述C16或更短的燃料酯以獲得調(diào)合用噴氣燃料和(ii)所述C16或更長的燃料酯以獲得調(diào)合用柴油。在本發(fā)明的又另一實(shí)施方案中，產(chǎn)生生物燃料的方法包括脫水大致上完整的藻類細(xì)胞以產(chǎn)生藻類生物質(zhì)，從所述藻類生物質(zhì)提取中性脂質(zhì)，并在醇類的存在下以催化劑酯化所述中性脂質(zhì)。該方法還包括分離包含甘油的水可溶性級(jí)分與包含燃料酯的水不可溶性級(jí)分，并在真空下蒸餾所述燃料酯以獲得C16或更短的燃料酯級(jí)分、C16或更長的燃料酯級(jí)分、和包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物。該方法還包括將以下至少之一氫化和除氧(i)所述C16或更短的燃料酯以獲得調(diào)合用噴氣燃料和(ii)所述C16或更長的燃料酯以獲得調(diào)合用柴油。在本發(fā)明的又另外實(shí)施方案中，從植物物質(zhì)產(chǎn)生生物燃料的方法包括以按重量 計(jì)約I份乙醇與約I份植物生物質(zhì)的比例向所述植物生物質(zhì)加入第一乙醇級(jí)分，分離第一大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含蛋白的第一大致上液體級(jí)分，并以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第一大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與第二乙醇級(jí)分。該方法還包括分離第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含極性脂質(zhì)的第二大致上液體級(jí)分，以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與第三乙醇溶劑級(jí)分，并分離第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含中性脂質(zhì)的第三大致上液體級(jí)分，其中所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分包括碳水化合物，且其中所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分的植物細(xì)胞是大致上完整的。該方法還包括在醇類的存在下以催化劑酯化所述中性脂質(zhì)，分離包含甘油的水可溶性級(jí)分與包含燃料酯的水不可溶性級(jí)分，并在真空下蒸餾所述燃料酯以獲得C16或更短的燃料酯級(jí)分、C16或更長的燃料酯級(jí)分、和包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物。該方法還包括將以下至少之一氫化和除氧(i)所述C16或更短的燃料酯以獲得調(diào)合用噴氣燃料和(ii)所述C16或更長的燃料酯以獲得調(diào)合用柴油。在本發(fā)明的又另外實(shí)施方案中，該方法還包括再循環(huán)包含蛋白的所述第一大致上液體級(jí)分、包含極性脂質(zhì)的所述大致上第二液體級(jí)分、和包含碳水化合物的所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分的至少之一為動(dòng)物飼料、人類食物或營養(yǎng)品產(chǎn)品。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，所述植物物質(zhì)是可再循環(huán)的植物物質(zhì)廢料。任選地，所述植物物質(zhì)是含油的植物物質(zhì)。在本發(fā)明的另外實(shí)施方案中，該方法還包括連續(xù)地分離包含蛋白的所述第一大致上液體級(jí)分為白蛋白級(jí)分、球蛋白級(jí)分、谷蛋白級(jí)分和醇溶谷蛋白級(jí)分的至少一種。在本發(fā)明的又另一實(shí)施方案中，上述任一種方法還包括再循環(huán)包含蛋白的所述第一大致上液體級(jí)分、包含極性脂質(zhì)的所述大致上第二液體級(jí)分、和包含碳水化合物的所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分的至少之一為動(dòng)物飼料、人類食物和營養(yǎng)品產(chǎn)品的至少一種。在本發(fā)明的又另外實(shí)施方案中，上述任一種方法還包括通過向所述藻類細(xì)胞提供二氧化碳作為碳源，生長所述藻類細(xì)胞以產(chǎn)生所述中性脂質(zhì)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，上述任一種方法還包括在廢水被所述藻類細(xì)胞生物除污期間，生長所述藻類細(xì)胞以產(chǎn)生所述中性脂質(zhì)。任選地，將所述生物除污整合到廢水處理工廠中。附圖簡述圖IA是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方案的一種方法中包括的步驟的流程圖。
圖IB是根據(jù)本公開內(nèi)容的脫水工藝的示例性實(shí)施方案的示意圖。圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的提取系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的示意圖。圖3是顯示使用包括完全極性范圍的一系列溶劑對(duì)凍干的藻類生物質(zhì)的Sohxlet提取的比較圖，顯示最大非破壞性藻油提取效力和極性對(duì)極性脂質(zhì)和非極性脂質(zhì)提取的影響。圖4A&B是顯示以三種不同溫度使用甲醇和石油醚的兩步溶劑提取工藝中的中性脂質(zhì)⑷純度和⑶回收率的圖示。圖5A&B是顯示以三種不同溫度使用甲醇水溶液和石油醚的兩步溶劑提取工藝中的中性脂質(zhì)(A)純度和(B)回收率的圖。圖6是顯示以三種不同溫度使用甲醇水溶液和石油醚的兩步溶劑提取工藝中的脂質(zhì)回收率的圖。
圖7是顯示溶劑與固體生物質(zhì)的比例對(duì)脂質(zhì)回收率的影響的圖。圖8是顯示甲醇水溶液的單步提取回收中不同提取水溶液對(duì)干燥生物質(zhì)的效力的圖。圖9是顯示多步甲醇提取對(duì)累積總脂質(zhì)產(chǎn)率和中性脂質(zhì)純度的影響的圖。

圖10是顯示使用濕生物質(zhì)和乙醇的脂質(zhì)累積回收率的圖。圖11是顯示比較微波輔助提取與常規(guī)提取系統(tǒng)的提取時(shí)間的圖。圖12A是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方案的方法中包括的步驟的流程圖，其并入了蛋白提取步驟。圖12A中的所有單位是磅。圖12B是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性提取工藝中包括的步驟的流程圖。圖13是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖和質(zhì)量平衡圖，其中經(jīng)由提取和分餾加工1000磅的藻類生物質(zhì)以從該藻類生物質(zhì)分離中性脂質(zhì)、極性脂質(zhì)和蛋白。圖14是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖，其中可以加工藻類團(tuán)塊以形成多種產(chǎn)物。圖15是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖，其中加工藻類中性脂質(zhì)以形成多種產(chǎn)物。圖16是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖，其中加工藻類中性脂質(zhì)來形成燃料產(chǎn)品。圖17是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖，其中從淡水藻類生物質(zhì)選擇性提取藻類蛋白。圖18是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖，其中從鹽水藻類生物質(zhì)選擇性提取藻類蛋白。圖19是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖，其中從鹽水或淡水藻類生物質(zhì)提取所選的藻類蛋白。圖20是描述本發(fā)明的實(shí)施方案之一的流程圖，其中從鹽水或淡水藻類生物質(zhì)提取所選的藻類蛋白。圖21是顯示使用本文公開的方法提取之前和之后的柵藻屬(ScenedescemusSP.)細(xì)胞的照片。細(xì)胞在提取之前和之后都是大致上完整的。詳述
定義本文使用的術(shù)語“管道”或其任何變化形式，包括可經(jīng)由其輸送流體的任何結(jié)構(gòu)。管道的非限制性實(shí)例包括管子、配管、管槽或其他封閉結(jié)構(gòu)。本文使用的術(shù)語“儲(chǔ)器(reservoir) ”或其任何變化形式，包括能夠保持流體的任何實(shí)體結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)器的非限制性實(shí)例包括池塘、罐、湖、桶或其他類似結(jié)構(gòu)。本文使用的術(shù)語“約”或“大約”定義為由本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的接近，在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中該術(shù)語定義為在10%內(nèi)、優(yōu)選地在5%內(nèi)、更優(yōu)選地在1%內(nèi)、和最優(yōu)選地在O. 5%內(nèi)。本文使用的術(shù)語“抑制”或“減少”或這些術(shù)語的任何變化形式，包括為實(shí)現(xiàn)期望結(jié)果的任何可測量的降低或完全抑制。
本文使用的術(shù)語“有效”是指足以實(shí)現(xiàn)期望的、預(yù)料的或預(yù)期的結(jié)果。 詞語“一(a) ”或“一 (an) ”在本文當(dāng)聯(lián)合術(shù)語“包括”使用時(shí)可表示“一個(gè)(one) ”，但其也與“一個(gè)或多個(gè)”、“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多于一個(gè)”的含義一致。本文使用的術(shù)語“或”是指“和/或”，除非明確地指出是僅指備選項(xiàng)或備選項(xiàng)是互斥的，盡管公開內(nèi)容支持僅指備選項(xiàng)和“和/或”的定義。本文使用的術(shù)語“濕”用于表示包含約50%至約99. 9%含水量。含水量可以是胞內(nèi)或胞外的。本文使用的術(shù)語“溶劑組”用于指包含一種或多種溶劑的組合物。這些溶劑可以是兩親的(還稱為兩性的或略微非極性的)、親水或疏水的。在一些實(shí)施方案中，這些溶劑是水可混溶的，在其他實(shí)施方案中，它們是水中不可混溶的?？捎糜趯?shí)踐本發(fā)明方法的溶劑的非限制性實(shí)例包括甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、和乙腈、烷烴類(己烷、戊烷、庚烷、辛烷)、酯類(乙酸乙酯、乙酸丁酯)、酮類(甲基乙基酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK))、芳族化合物(甲苯、苯、環(huán)己烷、四氫呋喃)、齒代烷(氯仿、三氯乙烯)、醚類(二乙醚)、和混合物(柴油、噴氣燃料、汽油)。本文使用的術(shù)語“油”包括包含中性脂質(zhì)和極性脂質(zhì)的組合物。本文使用的術(shù)語“藻油(algae oil)”和“藻油(algal oil)”可互換地使用。本文使用的術(shù)語“擴(kuò)散物”或“滲透物〃可以指已經(jīng)經(jīng)過分離裝置(包括但不限于濾器或膜)的材料。本文使用的術(shù)語“滯留物”可以指在擴(kuò)散物已經(jīng)經(jīng)過分離裝置后剩余的材料。本文使用的詞語“包含”(和包含的任何形式諸如“comprise”和“comprises”)、“具有”(和具有的任何形式諸如“have”和“has”)、“包括”(和包括的任何形式諸如“ includes”和“ include”)、或“含有”(和含有的任何形式諸如“contains”和“contain”)是封閉式或開放式的，不排除另外的、未提及的元素或方法步驟。本文使用的術(shù)語“極性脂質(zhì)”或其任何變化形式包括但不限于，磷脂和糖脂。本文使用的術(shù)語“中性脂質(zhì)”或其任何變化形式包括但不限于，甘油三酯、甘油二酯、甘油單酯、類胡蘿卜素、蠟、固醇類。本文使用的術(shù)語“固相”是指通常較為固態(tài)的材料的集合，不意為表示該相中的所有材料是固態(tài)。因此，具有實(shí)質(zhì)量的固體同時(shí)保留一些液體的相被這一術(shù)語的定義涵蓋。同時(shí)，本文使用的術(shù)語“液相”是指通常較為液態(tài)的材料的集合，且這樣的集合可包括固體材料。本文使用的術(shù)語“生物柴油”是指來源于藻類的脂肪酸的甲酯或乙酯。本文使用的術(shù)語“營養(yǎng)品”是指提供健康和/或醫(yī)學(xué)益處的食物。非限制性實(shí)例包括類胡蘿卜素、胡蘿卜烯類、葉黃素諸如玉米黃質(zhì)、蝦青素和葉黃質(zhì)。本文使用的術(shù)語“生物燃料”是指來源于生物來源的燃料。非限制性實(shí)例包括生物柴油、噴氣燃料、柴油、調(diào)合用噴氣燃料(jet fuel blend stock)和調(diào)合用柴油(dieselblend stock)。本文聯(lián)合極性脂質(zhì)使用的術(shù)語“雜質(zhì)”是指與目標(biāo)產(chǎn)物共提取或與目標(biāo)產(chǎn)物具有相同特性的目標(biāo)產(chǎn)物以外的所有成分。本文聯(lián)合極性脂質(zhì)使用的術(shù)語“潤滑劑”是指加氫處理的藻類脂質(zhì)諸如C16-C20 烷烴類。本文聯(lián)合極性脂質(zhì)使用的術(shù)語“去垢劑”是指糖脂、磷脂及其衍生物。本文聯(lián)合極性脂質(zhì)使用的術(shù)語“食品添加劑”是指大豆卵磷脂替代品或來源于藻類的磷脂。本文使用的術(shù)語“非甘油物質(zhì)”是指與甘油級(jí)分分離的任何雜質(zhì)。進(jìn)一步的清除步驟將去除存在的大多數(shù)以產(chǎn)生藥品級(jí)甘油。本文使用的術(shù)語“不飽和脂肪酸”是指具有至少一個(gè)碳雙鍵的脂肪酸。不飽和脂肪酸的非限制性實(shí)例包括棕櫚油酸、十七酸、硬脂酸、油酸、十八碳烯酸、亞油酸、Y-亞油酸、α亞油酸、花生酸、二十碳烯酸、高Y亞油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳酸、二十二碳二烯酸、二^^一碳五烯酸、二十二碳四烯酸。主鏈中具有20或更多個(gè)碳原子的脂肪酸一般稱為“長鏈脂肪酸”。主鏈中具有19或更少個(gè)碳原子的脂肪酸一般稱為“短鏈脂肪酸”。不飽和長鏈脂肪酸包括但不限于，ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸和ω-9脂肪酸。本文使用的術(shù)語“ ω-3脂肪酸”是指，但不限于表I中列出的脂肪酸。表I
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生生物燃料的方法，所述方法包括 a.脫水大致上完整的藻類細(xì)胞來產(chǎn)生藻類生物質(zhì)； b.以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份藻類生物質(zhì)的比例向所述藻類生物質(zhì)加入第一乙醇級(jí)分； c.分離第一大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含蛋白的第一大致上液體級(jí)分； d.以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第一固體生物質(zhì)級(jí)分與第二乙醇級(jí)分； e.分離第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含極性脂質(zhì)的第二大致上液體級(jí)分； f.以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與第三乙醇溶劑級(jí)分； g.分離第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含中性脂質(zhì)的第三大致上液體級(jí)分，其中所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分包括碳水化合物，且其中所述第三固體生物質(zhì)級(jí)分的藻類細(xì)胞是大致上完整的； h.在醇類的存在下以催化劑酯化所述中性脂質(zhì)； i.分離包含甘油的水可溶性級(jí)分與包含燃料酯的水不可溶性級(jí)分； j.在真空下蒸餾所述燃料酯以獲得C16或更短的燃料酯級(jí)分、C16或更長的燃料酯級(jí)分、和包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物； k.將以下至少之一氫化和除氧(i)所述C16或更短的燃料酯以獲得調(diào)合用噴氣燃料和( )所述C16或更長的燃料酯以獲得調(diào)合用柴油。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括在步驟b、d和f的至少之一期間加熱所述生物質(zhì)到低于所述提取溶劑組在所述相應(yīng)步驟期間存在的條件下的沸點(diǎn)的溫度。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括在步驟b、d和f的至少之一期間在大于大氣壓的壓力下加熱所述生物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括再循環(huán)包含蛋白的所述第一大致上液體級(jí)分、包含極性脂質(zhì)的所述大致上第二液體級(jí)分、和包含碳水化合物的所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分的至少之一為動(dòng)物飼料、人類食物和營養(yǎng)品產(chǎn)品的至少一種。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括通過向所述藻類細(xì)胞提供二氧化碳作為碳源，生長所述藻類細(xì)胞以產(chǎn)生所述中性脂質(zhì)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括在廢水被所述藻類細(xì)胞生物除污期間，生長所述藻類細(xì)胞以產(chǎn)生所述中性脂質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中將所述生物除污整合到廢水處理工廠中。
8.—種產(chǎn)生生物燃料的方法，所述方法包括 a.脫水大致上完整的藻類細(xì)胞以產(chǎn)生藻類生物質(zhì)； b.從所述藻類生物質(zhì)提取中性脂質(zhì)； c.在醇類的存在下以催化劑酯化所述中性脂質(zhì)； d.分離包含甘油的水可溶性級(jí)分與包含燃料酯的水不可溶性級(jí)分； e.在真空下蒸餾所述燃料酯以獲得C16或更短的燃料酯級(jí)分、C16或更長的燃料酯級(jí)分、和包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物；和 f.將以下至少之一氫化和除氧(i)所述C16或更短的燃料酯以獲得調(diào)合用噴氣燃料和( )所述C16或更長的燃料酯以獲得調(diào)合用柴油。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在步驟b期間加熱所述生物質(zhì)到低于所述溶劑組在所述步驟b期間存在的條件下的沸點(diǎn)的溫度。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在步驟b期間在大于大氣壓的壓力下加熱所述生物質(zhì)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括再循環(huán)包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物為動(dòng)物飼料、人類食物或營養(yǎng)品產(chǎn)品。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括通過向所述藻類細(xì)胞提供二氧化碳作為碳源，生長所述藻類細(xì)胞以產(chǎn)生所述中性脂質(zhì)。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在廢水被所述藻類細(xì)胞生物除污期間，生長所述藻類細(xì)胞以產(chǎn)生所述中性脂質(zhì)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中將所述生物除污整合到廢水處理工廠中。
15.—種從植物物質(zhì)產(chǎn)生生物燃料的方法，所述方法包括 a.以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份植物生物質(zhì)的比例向所述植物生物質(zhì)加入第一乙醇級(jí)分； b.分離第一大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含蛋白的第一大致上液體級(jí)分； c.以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第一大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與第二乙醇級(jí)分； d.分離第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含極性脂質(zhì)的第二大致上液體級(jí)分； e.以按重量計(jì)約I份乙醇與約I份固體生物質(zhì)的比例合并所述第二大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與第三乙醇溶劑級(jí)分； f.分離第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分與包含中性脂質(zhì)的第三大致上液體級(jí)分，其中所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分包括碳水化合物，且其中所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分的植物細(xì)胞是大致上完整的； g.在醇類的存在下以催化劑酯化所述中性脂質(zhì)； h.分離包含甘油的水可溶性級(jí)分與包含燃料酯的水不可溶性級(jí)分； i.在真空下蒸餾所述燃料酯以獲得C16或更短的燃料酯級(jí)分、C16或更長的燃料酯級(jí)分、和包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物；和 j.將以下至少之一氫化和除氧(i)所述C16或更短的燃料酯以獲得調(diào)合用噴氣燃料和( )所述C16或更長的燃料酯以獲得調(diào)合用柴油。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括再循環(huán)包含蛋白的所述第一大致上液體級(jí)分、包含極性脂質(zhì)的所述大致上第二液體級(jí)分、和包含碳水化合物的所述第三大致上固體生物質(zhì)級(jí)分的至少之一為動(dòng)物飼料、人類食物或營養(yǎng)品產(chǎn)品。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述植物物質(zhì)是可再循環(huán)的植物物質(zhì)廢料。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述植物物質(zhì)是含油的植物物質(zhì)。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括連續(xù)地分離包含蛋白的所述第一大致上液體級(jí)分為白蛋白級(jí)分、球蛋白級(jí)分、谷蛋白級(jí)分和醇溶谷蛋白級(jí)分的至少一種。
全文摘要
提供了用于產(chǎn)生生物燃料的方法。產(chǎn)生生物燃料的方法包括脫水大致上完整的藻類細(xì)胞來產(chǎn)生藻類生物質(zhì)，從藻類生物質(zhì)提取中性脂質(zhì)，并在醇類的存在下以催化劑酯化中性脂質(zhì)。該方法還包括分離包含甘油的水可溶的級(jí)分與包含燃料酯的水不可溶的級(jí)分，并在真空下蒸餾燃料酯以獲得C16或更短的燃料酯級(jí)分、C16或更長的燃料酯級(jí)分、和包含類胡蘿卜素和ω-3脂肪酸的殘留物。該方法還包括將以下的至少之一氫化和除氧(i)C16或更短的燃料酯以獲得調(diào)合用噴氣燃料和(ii)C16或更長的燃料酯以獲得調(diào)合用柴油。
文檔編號(hào)C11B1/10GK102834495SQ201180018016
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者艾尼科特·凱萊 申請(qǐng)人:赫里開發(fā)公司