[发明专利]通过机械破碎来破坏小球藻壁的优化方法

说明书

本发明涉及一种用于以工业规模破坏小球藻(Chlorella)属微藻更具体地说普通小球藻(Chlorellavulgaris)、根腐小球藻(Chlorellasorokiniana)或原壳小球藻(Chlorellaprotothecoides)的细胞壁的优化方法。

背景技术

本领域技术人员已知小球藻是食物的潜在来源，因为它们富含蛋白质和其他必需营养素。

具体地，它们含有45％的蛋白质、20％的脂肪、20％的碳水化合物、5％的纤维以及10％的矿物质和维生素。

为了在食物中有效地使用小球藻，常常使用“细胞破坏”，以便促进其可消化性和其吸收率。

通过使用各种技术的微藻的此“细胞破坏”大量描述于专利和非专利文献中：

-物理技术(超声、微珠、热冲击、高压等)

-化学技术(酸、碱、亲水性有机溶剂等)

-酶技术(纤维素酶、脂酶等)。

这些技术例如描述于专利申请或专利KR2012/0064786、CN101756300、JPH0568536、JPS4971187或US5330913，或者科学文章(例如Sander&Murthy,2009，ANASABEAnnualInternationalMeeting或Zheng等人，2011，AppliedBiochemistry，164,7,1215-1224)中。

然而，通常令人遗憾的是这些各种机械、化学或酶方法不能非常成功地外推到工业规模。

当需要处理微藻生物质时，困难实际上相当大，因为这些微藻生物质：

-具有高的细胞密度(>100g/l)，和/或

-细胞壁具有特别高的机械强度。

绝大多数小球藻属微藻都是这种情况。

加上与微藻的生理学相关的困难，细胞破坏方法的技术选择变得甚至更加有限，存在以下类型的工业限制：

-高生产能力，

-可靠性，

-操作成本，

-投资成本等。

最后，在工业规模上，本领域技术人员偏爱机械研磨技术而不喜欢化学和酶方法，更特别地偏爱两个选择：

-使用微珠研磨，或者

-高压破裂技术。

即使如此，微生物的研磨需要大量的能量输入，因此对成本价格具有不小的影响。

对于具有非常坚固的壁的小球藻类型的微藻尤其如此。

“珠磨机”(卧式珠磨机)技术构成能够满足这些各种问题的技术选择。

然而，其对于以下两个因素的影响：

-资本支出，特别是就开发成本和非消耗类物资成本而言(首字母缩写为“CAPEX”)和

-操作费用，特别是能量费用(首字母缩写为“OPEX”)，

是显著的，并且需要优化以提高设施的性能水平。

所有这些限制(技术和财政)均构成对开发工业规模的这种“珠磨机”技术的束缚。

发明内容

为了克服这些限制，申请人公司选择开展控制珠磨技术的工作，以设法优化能量成本(OPEX)以及实现其所需的投资能力(CAPEX)。

为此，申请人公司选择实施研究以在实验室规模评估在实施这项珠磨技术中的关键参数的影响，这些关键参数在工业规模决定OPEX和CAPEX的优化。

这些关键参数是：

ο珠密度，

ο珠的直径，

ο研磨室的填充率，

ο通过(passage)模式，

ο研磨盘的圆周速度，

ο细胞浓度。

这项工作使得申请人公司提供以工业规模机械研磨小球藻属微藻细胞的方法，该机械研磨在卧式珠磨机类型的系统中来实施，其特征在于：

-珠的表观密度在2kg/l和3.5kg/l之间，并且

-研磨室的填充率大于或等于80％。

优选地，小球藻属微藻选自由普通小球藻、根腐小球藻和原壳小球藻组成的组，并且更特别地为原壳小球藻。

优选地，根据本发明的方法包括：

-使用硅酸锆珠，和/或

-填充率大于或等于85％。

根据本发明的方法的第一实施例包括借助于一系列的接连多次通过而以连续模式实施研磨。

根据本发明的方法的第二实施例包括使用直径小于1mm，优选小于0.8mm的珠。

而且，申请人公司已经发现，用于实施小球藻属微藻特别是原壳小球藻的机械研磨的参数的特定组合可优化OPEX而不利于CAPEX，反之亦然。