[发明专利]用于纯化脂质物质的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于纯化生物源脂质物质的方法。尤其，通过本发明方法获得适合用作生产可再生燃料组分中原料的纯化油。

发明背景

目前，液体燃料组分主要地基于原油。相比基于原油的燃料，对CO₂排放更低的液体燃料存在日益增长的需求。已经使用各种可再生资源作为原油燃料的替代品。

可以加工植物油和基于动物的脂肪以脂肪酸酯或烃的形式用作液体生物燃料。也可以在微生物如藻类、真菌和细菌中产生用于生物燃料中的脂质。

伴随基于动物的脂肪或植物油、尤其微生物油用于液体燃料生产的使用常见问题是它们倾向于含有明显量的金属和磷杂质。这些不想要的杂质难以在不移除一些有价值组分的情况下从可再生资源物料移除。这些杂质例如在燃料生产中以催化剂毒物和/或腐蚀性材料形式造成问题。金属和磷化合物的沉积可能在提炼过程中导致催化剂失活和堵塞反应器催化剂床。除磷和金属之外，动物脂肪经常还含有难以通过现有预处理方法移除的数千ppm的氮。

因此，经常需要使用预处理步骤或预清洁以便从油品中移除这些不想要的组分。常见的处理方法例如水脱胶、软脱胶、酸脱胶、湿式漂白和干式漂白能够从进料流移除大部分磷脂和它们的盐。使用这些方法时的缺点是损耗大量进料，所述进料可能经重整进入燃料。在脱胶方法中，尤其磷脂以及金属杂质以胶质形式移除。形成的胶质以复合脂的形式含有明显量的脂质物质，因此降低燃料生产的产率。油纯化中使用的其它化合物如漂白土可能变成处理困难且昂贵的令人烦恼的废物，同时，有价值农业肥料组分损失。

微生物如藻类、古细菌、细菌和真菌(包括丝状真菌和酵母)可以含有最多到80%其总干物质含量的甘油三酯。然而，来自适合作为燃料生产前体的微生物生物质的油在市场上稀缺。这主要地因为缺少从微生物生物质中产生优异质量油的高效和经济方法。常见缺点是杂质含量高和/或产率低。

当使用微生物生物质作为原料时，高量的磷脂即来自总脂质内容物的膜脂质使这种处理甚至更复杂。这些脂质一般处于金属盐形式，所述金属盐额外地向油提供高金属含量。在传统上，这些磷脂本身已经在进一步加工之前移除，因而可用的脂质内容物损失。在高温提取油产生杂质较少的油。然而，微生物生物质和藻类生物质中所含的许多有价值成分在这些高温被摧毁。因此，为了保留残余生物质的价值，应当在温和的温度条件实施油提取。不幸地是，因在温和加工温度(例如20℃-150℃)的溶剂提取产生的油通常导致富含金属和磷杂质内容物的产物。这些类型的油也可能非常难以处置和通过传统手段(如脱胶)进行纯化，原因是存在乳化化合物，如高水平的磷脂。在使用脱胶时，只不过藻油中常见的高原始量的磷脂就导致降低油产率产生，从而导致不经济的加工。

US2009/0266743公开一种用于热处理甘油三酯或甘油三酯混合物以便降低金属和磷含量的方法。在这种方法中，使具有约25℃至约760℃沸点的烃(包括庞大种类的烃化合物和混合物)以及甘油三酯通过加热区。这个区中的温度是约40℃至约540℃。产生一种进料，所述进料与反应区中的加氢处理催化剂接触以产生含有柴油沸程的烃的反应产物。

WO2008034109公开一种用于从微生物生物质如微藻、细菌和真菌回收烷基酯形式的脂肪酸的方法。将湿生物质在最多到450℃的高温和升高的压力如最多到40MPa(约400巴)处理。这种高温处理旨在并且导致细胞的破坏以及油相的形成。将醇(如甲醇或乙醇)添加至这种油相并且与其反应，形成烷基酯(FAME或FAEE)。可以使用共溶剂(如烷)和催化剂(如有机酸)。酯化反应需要基本上无水环境和大量的醇存在。

脱胶是移除磷脂(包括胶质)的过程，一般从它们溶解于其中的植物粗制油或食用油中移除。尤其，可以通过用热水处理移除可水化磷脂。含有不可水化磷脂的油需要使用酸如磷酸。已经通过水性脱胶过程消除可水化磷脂植物的油可以通过例如酶促处理摆脱不可水化的磷脂。

完全水解脂质以获得游离脂肪酸是熟知的并且可以例如通过用水处理即加氢处理进行。酰基甘油和磷脂已经由加压热水成功地分裂或分解成游离脂肪酸。水同时使磷脂和甘油酯分裂成磷酸盐、甘油和游离脂肪酸。然而，已知游离脂肪酸具有腐蚀性并且在后续加工中造成问题。因此，应当避免游离脂肪酸的广泛形成。