[发明专利]利用可切换丁二胺溶剂萃取湿藻油脂的方法

说明书

本发明涉及生物质能利用技术，旨在提供一种利用可切换丁二胺溶剂萃取湿藻油脂的方法。包括：将可切换溶剂N,N,N',N'‑四乙基‑1,4‑丁二胺与微藻生物质混合，在室温下持续搅拌进行细胞破壁和油脂萃取后，得到富含油脂的有机相和经油脂萃取的藻渣；通过离心分离去除藻渣，得到富含油脂的有机相；加入等体积的去离子水形成两相分层，上层为富含油脂的有机相，下层为水相；通入CO2气体使可切换溶剂由疏水形式切换为亲水形式，直至完全溶解于下层水相，同时油脂从有机相中分离出来留在上层；进一步通过静置分离，获得上层的微藻油脂，以及下层的水相。本发明能够实现湿藻油脂的绿色高效萃取，节省能耗，回收萃取剂进行循环利用提高经济性并且解决环境问题。

技术领域

本发明涉及生物质能利用技术，特别涉及一种利用可切换丁二胺溶剂萃取湿藻油脂的方法。

背景技术

微藻具有含油量高、油质好、生长速度快、不占用耕地、减排二氧化碳、净化环境等独特优点，是很有前途的生物柴油原料之一。传统萃取微藻油脂方法采用干藻粉作为原料，干燥研磨等处理过程需要消耗大量能量。国内外学者提出多种直接从湿藻提取油脂工艺以降低微藻制生物柴油的能耗，然而直接从湿藻中萃取油脂时水分阻碍了油脂与有机萃取剂接触，并且微藻坚韧致密的细胞壁阻碍了油脂向萃取剂中扩散，导致直接从湿藻萃取油脂的效率较低。另外微藻萃取油脂过程中经常使用挥发性有机萃取剂，造成了萃取剂回收困难以及环境污染。为了解决湿藻生物质干燥和破壁过程中的能量消耗以及萃取剂回收困难问题，近年来新兴的可切换溶剂有望用于湿藻高效提取油脂。

Samorì等人合成了可切换溶剂1,8-二氮杂双环[5.4.0]-十一碳-7-烯(DBU)，与醇混合用于微藻中提取油脂，可以在不蒸馏情况下实现萃取剂与油脂分离，但是微藻整个萃取过程必须严格干燥，以防止可切换溶剂DBU形成碳酸氢盐增加干燥成本。Boyd等人合成了可切换溶剂N,N-二甲基环己胺用于冷冻干燥的微藻生物质提取油脂，萃取得到粗油脂达到细胞干重的22％，但是萃取效率仅为经典氯仿甲醇萃取法的52％，并且萃取之前仍然要对湿藻进行干燥增加能耗。目前常用的可切换溶剂主要以单胺溶剂为主，但是单胺溶剂在碳酸溶液与提油产品之间的分配系数受限，导致部分单胺溶剂掺杂于提油产品中一起分离，不仅造成萃取剂损失问题而且给藻油产品纯化增加难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种利用可切换丁二胺溶剂萃取湿藻油脂的方法。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种利用可切换丁二胺溶剂萃取湿藻油脂的方法，包括下述步骤：

(1)将可切换溶剂N,N,N',N'-四乙基-1,4-丁二胺与含水率5～85％的微藻生物质按体积比4∶1混合，在室温下持续搅拌24h进行细胞破壁和油脂萃取后，得到富含油脂的有机相和经油脂萃取的藻渣；

(2)通过离心分离去除藻渣，得到富含油脂的有机相；加入等体积的去离子水形成两相分层，上层为富含油脂的有机相，下层为水相；

(3)通入CO₂气体使N,N,N',N'-四乙基-1,4-丁二胺由疏水形式切换为亲水形式，直至完全溶解于下层水相，同时油脂从有机相N,N,N',N'-四乙基-1,4-丁二胺中分离出来留在上层；进一步通过静置分离，获得上层的微藻油脂，以及下层的水相。

本发明中，该方法还进一步包括：