[发明专利]从藻类中溶剂萃取产物

说明书

发明领域

描述了用于从藻类中萃取分子，例如适用于燃料或燃料混合产物中的分子的系统和方法。

发明背景

生物燃料的一个可能来源是由适于制备燃料的藻类产生分子。例如，藻类如植物可产生类脂分子。一些类脂分子具有适于制备柴油燃料添加剂的一般结构和分子量，例如脂肪酸甲酯(FAME)。也可将某些藻类类脂精炼成常规燃料或燃料混合料，包括汽油、柴油和喷气燃料。然而，在开发基于藻类生产的商业规模生物燃料制备技术方面仍然有许多挑战。

开发藻类基生物燃料方面的一个挑战是从藻类中回收所需产物分子。藻类细胞包含多种组分。除了通过藻类制备的所需类脂和/或其它产物分子之外，典型的藻类细胞还包含蛋白质及形成细胞壁和细胞内部结构的其它化合物。为了回收所需产物，需要将所需产物与藻类中的细胞壁和其它化合物分离。另外，藻类通常在池中以稀释浓度生长。从藻类中回收所需产物要求将所需产物与实质量的水分离。

美国专利7,868,195描述了用于从脱水的湿藻类生物质中萃取类脂的系统和方法。将湿藻类生物质离心分离或过滤以降低水含量。这产生具有10-40％的固体含量的试样。然后将脱水试样与两亲溶剂如二甲醚或者包含1-4个碳的醇、酮或醛混合。可任选将混合物加热。将固体通过过滤、离心分离或倾析除去，并可将两亲溶剂通过溶剂的蒸发而与水和类脂分离。然后将剩余的水和类脂混合物进行相分离以回收类脂。

国际公开WO 2010/104922描述了藻类生物质分馏的方法。该方法包括调整藻类含水试样(或藻类与水基极性溶剂的其它试样)的pH以调整藻类细胞壁以释放所需产物。然后使调整的藻类试样与非极性溶剂接触。将混合物分配以分离极性和非极性溶剂。然后从极性和非极性溶剂部分中回收产物。

美国专利申请公开2011/0195085描述了使用维持产物的食品级完整性的方法从藻类中溶剂萃取类脂和蛋白质的方法。该方法包括在至多溶剂沸点的温度下在顺序萃取中使用醇和其它溶剂。该方法好像是在环境压力下进行。

发明概述

一方面，本发明提供从藻类进料中萃取产物分子的方法。藻类进料代表适用于产物萃取中的输入流、分批试样或其它藻类部分。产物萃取通常在大于环境压力的压力下进行。这容许改进的萃取，包括在大于溶剂的标准沸点的温度下使用萃取溶剂的可能。

另一方面，本发明提供从藻类中回收产物的方法。该方法包括将藻类进料与颗粒固体混合，其中藻类进料包含0.1至约30重量％水体藻类(algae in water)，颗粒固体具有约1至约200μm的平均粒度，颗粒固体的干重为藻类进料重量的至少约10％；使藻类进料在有效溶剂萃取条件下暴露于溶剂下，其中有效溶剂萃取条件包括至少约40℃的温度和约100psig(0.7MPag)至约2500psig(17.2MPag)的压力，以形成包含溶剂、颗粒固体、水、萃取产物和残余藻类固体的萃取混合物；和从萃取混合物中回收至少一部分萃取产物。任选，该方法可进一步包括在使藻类进料暴露于溶剂下以前的洗涤步骤，其中将藻类进料在有效洗涤条件下用水洗涤以产生洗过的藻类进料和洗涤流出物。然后使洗过的藻类进料暴露于溶剂下。

又一方面，提供从藻类中回收产物的方法。该方法包括使藻类进料在有效溶剂萃取条件下暴露于溶剂下，其中藻类进料包含0.1至约30重量％水体藻类，有效溶剂萃取条件包括至少约40℃的温度和大于该温度下溶剂的蒸气压的压力，以形成包含溶剂、水、萃取产物和残余藻类固体的萃取混合物；和从萃取混合物中回收至少一部分萃取产物。

又一方面，提供从藻类中回收产物的方法。该方法包括将藻类进料在有效洗涤条件下用水洗涤以产生洗过的藻类进料和洗涤流出物，其中藻类进料包含0.1至约30重量％水体藻类；使洗过的藻类进料在有效溶剂萃取条件下暴露于包含乙醇的溶剂下，其中有效溶剂萃取条件包括至少约50℃的温度和约14psig(0.1MPag)至约200psig(1.4MPag)的压力，其中压力大于乙醇在该温度下的蒸气压，以形成包含乙醇、水、萃取非极性产物和残余藻类固体的萃取混合物；和从乙醇中回收至少一部分非极性萃取产物。