CN108137646A - 用于从微作物及其组成提取蛋白质和富含碳水化合物的产品的方法和系统 - Google Patents
用于从微作物及其组成提取蛋白质和富含碳水化合物的产品的方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
根据一些实施方案，本公开涉及用于从光合水生物种及其组成纯化蛋白质和富含碳水化合物的产品的方法和系统。例如，本公开的一个实施方案涉及用于纯化蛋白质的方法和系统，在一些实施方案中，本公开涉及用于从浮萍提取蛋白质、干燥的生物原油和富含碳水化合物的餐食的方法和系统。在一些实施方案中，处理包括微作物(例如，浮萍)的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法可以包括：(a)裂解生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；(b)分离第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；(c)分离汁液级分的第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中第一汁液包括可溶性微作物蛋白质；和/或(d)过滤第一汁液的第一部分以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分和排出流。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年6月10日提出的美国临时专利申请No.62/173,643的优先权，其通过引用如前所述全部并入本申请。
技术领域
在一些实施方案中，本公开涉及用于从微作物(例如，光合水生物种，浮萍)及其组成提取蛋白质和富含碳水化合物的产品的方法和系统。更具体地，在一些实施方案中，本公开涉及用于从浮萍提取蛋白质和富含碳水化合物的产品的方法和系统。在一些实施方案中，本公开涉及从微作物离析的微作物蛋白质产品的组成。
背景技术
不断增加的全球人口持续激起大量的可持续性的担忧(包含为动物饲料和人类消费提供充足的和负担得起的蛋白质来源)，特别是在发展中国家。此外，关于气候变化和化石燃料消耗的担忧持续推动创新者开发和改善生物燃料来源和效率。
虽然海洋蛋白来源通常被用于饲料中，但是由于其期望的营养成分和增强的适口性、高生产成本导致对替代品的增加的需求。然而，由于差的氨基酸谱和/或高的纤维含量，许多植物物种不是适合的替代品。此外，用于从供替代的蛋白质来源提取蛋白质的许多实践产生具有蛋白质完整性、溶解性和/或分散性特性的产品，这些产品不适合于许多植物和动物饲料应用。此外，水资源保护问题(特别是在赤道和干旱地区)也是确定用于生产蛋白质浓缩物和/或燃料原料的合适的供替代的物种的驱动因素。
发明内容
因此，出现了对于用于生产浓缩的蛋白质和富含碳水化合物的产品的改进的方法和系统的需求。出现了对于用于生产具有增加的蛋白质完整性、溶解性和/或分散性特性的浓缩的蛋白质产品的改进的方法和系统的需求。此外，出现了对于用于以需要降低的水和/或能量消耗的方式生产浓缩的蛋白质和富含碳水化合物的产品的方法和系统的需求。
根据一些实施方案，本公开涉及处理包括微作物(例如，浮萍)的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质(例如，浮萍蛋白质浓缩物)的方法。方法可以包括，例如：(a)裂解生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；(b)分离第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；(c)分离汁液级分的第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括可溶性微作物蛋白质；和/或(d)过滤第一汁液的第一部分以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分和排出流。在一些实施方案中，过滤第一汁液的第一部分的操作可以包括用具有高达约10kDa的标称截留分子量的过滤器超滤第一汁液的第一部分。根据一些实施方案，过滤第一汁液的第一部分的操作可以包括用具有约3kDa的标称截留分子量的过滤器超滤第一汁液的第一部分。在一些实施方案中，方法可以包括通过反渗透将包括可溶性微作物蛋白质的产品脱水以产生渗透液，其中所述渗透液包括反渗水。在一些实施方案中，方法可以包括干燥包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分以产生干蛋白质浓缩物的第一部分。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物可以具有至少约50重量％的蛋白质浓度。
根据本公开的一些实施方案，处理包括微作物的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法可以包括：(a)裂解生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；(b)分离第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；(c)分离汁液级分的第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括可溶性微作物蛋白质；(d)过滤第一汁液的第一部分以产生第一可溶性蛋白质级分的第一部分和第一排出流；和/或(e)过滤第一可溶性蛋白质级分的第一部分以产生第二可溶性蛋白质级分的第一部分和第二排出流，所述第二可溶性蛋白质级分包括可溶性微作物蛋白质。在一些实施方案中，方法可以包括过滤(例如，反渗透过滤、纳滤)第二可溶性蛋白质级分的第一部分以产生经浓缩的蛋白质的第一部分和渗透液。根据一些实施方案，过滤第一汁液的第一部分的操作可以包括用具有小于或等于约10μm的孔径的过滤器微滤第一汁液的第一部分。在一些实施方案中，过滤第一可溶性蛋白质级分的第一部分的操作可以包括用具有高达约10kDa(例如，约3kDa)的标称截留分子量的过滤器超滤第一可溶性蛋白质级分的第一部分。
在一些实施方案中，方法可以包括干燥经浓缩的蛋白质产品的第一部分以产生干蛋白质浓缩物的第一部分。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的第一部分可以具有至少约50重量％的蛋白质浓度。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物可以具有至少50％的溶解值(％水溶性氮)和/或至少50％的分散值(水分散性蛋白质/总蛋白质)。
根据一些实施方案，处理包括微作物的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法可以包括分离固体级分的第一部分以产生第一固体的第一部分和第二汁液的第一部分。在一些实施方案中，方法还可以包括用第一洗涤溶液洗涤生物质的第一部分或者用第一洗涤溶液洗涤生物质的第二部分或者用第一洗涤溶液洗涤生物质的第一和第二部分。在一些实施方案中，方法还可以包括用第二洗涤溶液洗涤生物质的第一部分或者用第二洗涤溶液洗涤生物质的第二部分或者用第二洗涤溶液洗涤生物质的第一和第二部分；以及用第三洗涤溶液洗涤生物质的第一部分或者用第三洗涤溶液洗涤生物质的第二部分或者用第三洗涤溶液洗涤生物质的第一和第二部分。在一些实施方案中，第一洗涤溶液、第二洗涤溶液和第三洗涤溶液独立地选自排出流、水和臭氧化溶液。
在一些实施方案中，方法可以包括分离(1)第一渣饼的第一部分或者(2)分离第二汁液的第一部分或者(3)分离第一渣饼的第一部分和分离第二汁液的第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分。根据一些实施方案，方法可以包括：(a’)裂解生物质的第二部分以形成第二部分的经裂解的生物质；(b’)分离第二部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第二部分和固体级分的第二部分；(c’)分离汁液级分的第二部分以产生第一汁液的第二部分和第一渣饼的第二部分；和/或(d’)过滤第一汁液的第一部分以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分和排出流。在一些实施方案中，方法可以包括在分离汁液级分的第二部分之前将第三汁液的第一部分与汁液级分的第二部分合并。
根据一些实施方案，方法可以包括合并第一固体的第一部分、第一渣饼的第一部分、第二渣饼的第一部分或其任何组合以形成固体混合物的第一部分；以及加工固体混合物的第一部分以产生富含碳水化合物的产品，其中所述富含碳水化合物的产品包括干燥的生物原油或富含碳水化合物的餐食(meal)。
在一些实施方案中，方法可以包括冷却(chilling)(例如，将温度降低至约12℃)第一部分的经裂解的生物质、汁液级分的第一部分、第一汁液的第一部分、第一可溶性蛋白质级分的第一部分、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分的第一部分、第二排出流和渗透液中的至少一种以形成经冷却的流。方法可以包括将汁液级分的第一部分、汁液级分的第二部分、第一汁液的第一部分、第一汁液的第二部分、可溶性蛋白质级分的第一部分、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分的第一部分、第二排出流和渗透液中的至少一种冷却至约12℃。在一些实施方案中，冷却的操作可以发生在与热交换器的热力连通中。方法可以包括加热第一排出流、第二排出流和渗透液中的至少一种，其中所述加热的操作可以发生在与热交换器的热力连通中。在一些实施方案中，在与热交换器的热力连通中干燥经浓缩的蛋白质。根据一些实施方案，方法可以包括引导经冷却的流以接近具有热能的供体流的方式流动，使得经冷却的流吸收至少一些供体流热能。在一些实施方案中，供体流可以包括第一部分的经裂解的生物质、汁液级分的第一部分，或第一汁液的第一部分中的至少一种。在一些实施方案中，方法可以包括引导来自(1)干燥经浓缩的蛋白质的操作和/或(2)冷却第一部分的经裂解的生物质、汁液级分的第一部分、第一汁液的第一部分、第一可溶性蛋白质级分的第一部分、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分的第一部分、第二排出流和渗透液中的至少一种的操作中的至少一个的热能以接近接受流的方式流动，使得接受流吸收至少一些热能以形成经加热的流。在一些实施方案中，接受流可以包括第一部分的经裂解的生物质、汁液级分的第一部分、第一汁液的第一部分、第一可溶性蛋白质级分的第一部分、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分的第一部分、第二排出流和渗透液中的至少一种。
在一些实施方案中，本公开涉及一种从包括微作物的生物质回收包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法。例如，方法可以包括：(a)将生物质的第一部分与洗涤溶液合并以浆液的第一部分；(b)分离浆液的第一部分以产生经洗涤的生物质的第一部分和收回的洗涤溶液；(c)裂解经洗涤的生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；(d)分离第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；(e)分离汁液级分的第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液的所述第一部分包括可溶性微作物蛋白质；(f)过滤第一汁液的第一部分以产生第一可溶性蛋白质级分的第一部分和第一排出流；和/或(a’)将收回的洗涤溶液或第一排出流中的至少一种与生物质的第二部分合并以形成浆液的第二部分。根据一些实施方案，方法还可以包括：(g)过滤第一可溶性蛋白质级分的第一部分以产生第二可溶性蛋白质级分的第一部分和第二排出流；(h)过滤第二可溶性蛋白质级分的第一部分(例如，反渗透过滤、纳滤)以产生经浓缩的蛋白质和渗透液；(b’)分离浆液的第二部分以产生经洗涤的生物质的第二部分和进一步收回的洗涤溶液；(c’)裂解经洗涤的生物质的第二部分以形成第二部分的经裂解的生物质；(d’)分离第二部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第二部分和固体级分的第二部分；和/或(i)将渗透液与经洗涤的生物质的第二部分和第二部分的经裂解的生物质中的至少一种合并。
本公开还涉及处理包括微作物的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法。例如，方法可以包括(a)分离(1)第一渣饼的第一部分或者(2)分离第二汁液的第一部分或者(3)分离第一渣饼的第一部分和分离第二汁液的第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分；(b)合并第一固体的第一部分、第一渣饼的第一部分、第二渣饼的第一部分或其任何组合以形成固体混合物的第一部分；以及(c)加工固体混合物的第一部分以产生富含碳水化合物的产品，其中所述富含碳水化合物的产品包括干燥的生物原油或富含碳水化合物的餐食。
在一些实施方案中，本公开还涉及栽培微作物以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法。例如，方法可以包括：(a)在容许微作物扩张的条件下使微作物与水性营养组成接触；(b)转移(diverting)微作物的第一部分以形成经裂解的微作物的第一部分；(b’)转移微作物的至少一个另外的部分以形成经裂解的微作物的多个各个另外的部分；(c)分离第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；(c’)分离至少一个另外的部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的多个各个另外的部分和固体级分的多个各个另外的部分；(d)分离汁液级分的第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括可溶性微作物蛋白质；(d’)分离汁液级分的至少一个另外的部分以产生第一汁液的多个各个另外的部分和第一渣饼的多个各个另外的部分，其中所述第一汁液包括可溶性微作物蛋白质；(e)过滤第一汁液的第一部分以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分和排出流；和/或(e’)过滤第一汁液的至少一个另外的部分以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的多个各个另外的部分和多个各个另外的排出流。
根据一些实施方案，本公开涉及处理包括微作物(例如，浮萍)的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法。例如，方法可以包括：(a)裂解生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；(a’)裂解生物质的至少一个另外的部分以形成多个各个另外的部分的经裂解的生物质；(b)分离第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；(b’)分离至少一个另外的部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的多个各个另外的部分和固体级分的多个各个另外的部分；(c)分离汁液级分的第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括可溶性微作物蛋白质；(c’)分离汁液级分的至少一个另外的部分以产生第一汁液的多个各个另外的部分和第一渣饼的多个各个另外的部分，其中所述第一汁液的所述多个各个另外的部分包括可溶性微作物蛋白质；(d)过滤第一汁液的第一部分以产生第一可溶性蛋白质级分的第一部分和第一排出流；(d’)过滤第一汁液的至少一个另外的部分以产生第一可溶性蛋白质级分的多个各个另外的部分和第一排出流的多个各个另外的部分；(e)过滤第一可溶性蛋白质级分的第一部分以产生第二可溶性蛋白质级分的第一部分和第二排出流，所述第二可溶性蛋白质级分包括可溶性微作物蛋白质；和/或(e’)过滤第一可溶性蛋白质级分的至少一个另外的部分以产生第二可溶性蛋白质级分的多个各个另外的部分和第二排出流的多个各个另外的部分，所述第二可溶性蛋白质级分的多个各个另外的部分包括可溶性微作物蛋白质。
在一些实施方案中，处理包括微作物(例如，浮萍)的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法可以包括：(f)分离固体级分的第一部分以产生第一固体的第一部分和第二汁液的第一部分；(f’)分离固体级分的至少一个随后的部分以产生第一固体的多个各个另外的部分和第二汁液的多个各个另外的部分；和/或(g)加工第一固体的第一部分以产生富含碳水化合物的产品。在一些实施方案中，方法可以包括(g’)加工第一固体的至少一个另外的部分以产生富含碳水化合物的产品的多个各个另外的部分。根据一些实施方案，富含碳水化合物的产品的每个部分可以包括干燥的生物原油或富含碳水化合物的餐食。
在一些实施方案中，方法可以包括分离(1)第一渣饼的第一部分，或者(2)分离第二汁液的第一部分，或者(3)分离第一渣饼的第一部分和分离第二汁液的第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分。根据一些实施方案，方法可以包括在分离汁液级分的至少一个另外的部分之前，将第三汁液的第一部分与汁液级分的至少一个另外的部分合并。根据一些实施方案，方法可以包括分离(1’)第一渣饼的至少一个另外的部分，或者(2’)分离第二汁液的至少一个另外的部分，或者(3’)分离第一渣饼的至少一个另外的部分和分离第二汁液的至少一个另外的部分，在每种情况下，以产生第三汁液的多个各个另外的部分和第二渣饼的多个各个另外的部分。在一些实施方案中，方法可以包括在分离汁液级分的至少一个另外的部分之前，将第三汁液的至少一个另外的部分与汁液级分的至少一个另外的部分合并。
根据一些实施方案，处理包括微作物(例如，浮萍)的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法可以包括：(aa)将生物质的第一部分与洗涤溶液合并以形成浆液的第一部分；(aaa)分离浆液的第一部分以产生经洗涤的生物质的第一部分和第一收回的洗涤溶液；(aa’)将生物质的至少一个另外的部分与多种各个另外的洗涤溶液合并以形成浆液的多个各个另外的部分；和/或(aaa’)分离浆液的至少一个另外的部分以产生经洗涤的生物质的多个各个另外的部分和多种各个另外的收回的洗涤溶液。在一些实施方案中，多种各个另外的洗涤溶液中的至少一种包括收回的洗涤溶液中的至少一种。
本公开还涉及用于从包括微作物(例如，浮萍)的生物质回收蛋白质浓缩物的系统。根据一些实施方案，用于从包括微作物的生物质回收蛋白质浓缩物的系统可以包括：被配置为裂解生物质以形成经裂解的生物质的裂解单元；被配置为分离经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分的第一分离单元，被配置以产生第一汁液和第一渣饼的第二分离单元；以及被配置为过滤第一汁液以产生可溶性蛋白质和排出流的过滤单元。在一些实施方案中，过滤单元选自微滤模块、超滤模块、纳滤模块或反渗透过滤模块。在一些实施方案中，系统可以包括被配置以浓缩可溶性蛋白质的脱水单元。在一些实施方案中，脱水单元可以选自纳滤模块、反渗透过滤模块和蒸发器。根据一些实施方案，系统可以包括被配置为分离固体级分以产生第一固体和第二汁液的第三分离单元；以及被配置为分离第一渣饼和第二汁液中的至少一种以产生第二渣饼和第三汁液的第四分离单元。在一些实施方案中，系统可以包括被配置以干燥第一固体、第一渣饼、第二渣饼或其任何组合中的至少一种的富含碳水化合物干燥单元。
在一些实施方案中，系统可以包括：(1)被配置为裂解生物质以形成经裂解的生物质的裂解单元；(2)被配置为分离经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分的第一分离单元；(3)被配置以产生第一汁液和第一渣饼的第二分离单元；(4)被配置为过滤第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流的第一过滤单元；和/或(5)被配置为过滤第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流的第二过滤单元。在一些实施方案中，第一过滤单元可以包括微滤模块。在一些实施方案中，第二过滤单元可以包括超滤模块。根据一些实施方案，微滤模块可以具有≤约10μm的过滤尺寸，并且超滤模块可以具有高达约10kDa的标称截留分子量。在一些实施方案中，微滤模块可以具有约0.5μm到约2μm的过滤尺寸，并且超滤模块可以具有约3kDa的标称截留分子量。在一些实施方案中，系统可以包括被配置以浓缩第一可溶性蛋白质和第二可溶性蛋白质中的至少一种的脱水单元。在一些实施方案中，脱水单元可以选自纳滤模块、反渗透过滤模块和蒸发器。根据一些实施方案，系统可以包括被配置为分离固体级分以产生第一固体和第二汁液的第三分离单元；以及被配置为分离第一渣饼和第二汁液中的至少一种以产生第二渣饼和第三汁液的第四分离单元。在一些实施方案中，系统可以包括被配置以干燥第一固体、第一渣饼、第二渣饼或其任何组合中的至少一种的碳水化合物单元干燥单元。
在一些实施方案中，本公开还涉及一种来自包括微作物(例如，浮萍)的生物质的可溶性微作物蛋白质产品。例如，在一些实施方案中，来自包括微作物(例如，浮萍)的生物质的可溶性微作物蛋白质产品可以通过包括下列步骤的方法生产：(a)裂解生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；(b)分离第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；(c)分离汁液级分的第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，(d)过滤第一汁液的第一部分以产生第一可溶性蛋白质的第一部分和第一排出流；和/或(e)过滤第一可溶性蛋白质的第一部分以产生可溶性微作物蛋白质产品的第一部分和第二排出流。根据一些实施方案，方法还可以包括将可溶性微作物蛋白质产品的第一部分脱水以产生经浓缩的蛋白质的第一部分和渗透液。在一些实施方案中，用于生产可溶性微作物蛋白质产品的方法可以包括干燥经浓缩的蛋白质的第一部分以产生干蛋白质浓缩物的第一部分。干蛋白质浓缩物的第一部分可以具有至少约50重量％的蛋白质浓度、至少50％的溶解值(％水溶性氮)，和/或至少50％的分散值(水分散性蛋白质/总蛋白质)。
根据一些实施方案，本公开涉及一种从微作物(例如，浮萍)离析的微作物蛋白质产品。在一些实施方案中，从微作物(例如，浮萍)离析的微作物蛋白质产品可以具有至少50％的溶解值(％水溶性氮)和至少50％的分散值(水分散性蛋白质/总蛋白质)。
根据一些实施方案，方法还可以包括用至少一种溶剂洗涤可溶性微作物蛋白质。在一些实施方案中，溶剂可以包含甲醇、乙醇、丙酮、己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙醇、异丙醇、甘油及其任何组合。这样的用至少一种溶剂洗涤的操作可以适用于本公开中描述的方法和过程的多个方面，包含可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质和/或干蛋白质浓缩物的洗涤。
在一些实施方案中，方法可以包括使可溶性微作物蛋白质经受多元酚还原过程以产生具有降低浓度的至少一种多元酚的产品。使可蛋白质经受多元酚还原过程的操作可以适用于本公开中描述的方法和过程的多个方面。
附图说明
本专利的文件含有至少一张彩色绘制的附图。专利和商标局将根据要求以及必要的费用的支付提供具有彩色附图的本专利的副本。
可以通过部分地参考本公开和附图理解本公开的一些实施方案，其中：
图1是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于栽培、收获和加工微作物以用于生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的系统的流程图；
图2A是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的方法的流程图；
图2B是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的方法的流程图；
图3A是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的方法的流程图；
图3B是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的方法的流程图；并且
图4是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质连续生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及用于从微作物(例如，光合水生物种、水生植物物种、浮萍、藻类)生产蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)和/或富含碳水化合物的产品的组成、系统和方法。例如，根据本公开的具体的示例实施方案，方法可以包括种植、收获和/或分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)以用于生产蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)和/或富含碳水化合物的产品。在一些实施方案中，方法可以按照一系列步骤中进行，一个或更多个步骤可以被重复。例如，方法可以包括导致蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)和/或富含碳水化合物的产品的生产的单循环(例如，没有步骤是重复的)。在一些实施方案中，方法可以包括用于生产蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)和/或富含碳水化合物的产品的多循环(例如，第一部分、第二部分)或连续的过程，使得过程的较早期循环的产品、中间产品和/或副产品可以再循环进入过程的一个或更多个随后的循环。
微作物
在一些实施方案中，微作物可以包括单个光合水生物种(例如，浮萍属、槐叶萍属)。微作物可以包含浮萍属(例如，水萍(duckweed))、紫萍属(Spirodela)、少根紫萍属(Landoltia)、扁平无根萍属(Wolfiella)、槐叶萍属(Salvinia)(例如，水蕨(floatingfern))、无根萍属(Wolffia)(例如，无根萍(watermeal))、满江红属(Azolla)(例如，满江红(mosquito fern))、大漂属(Pistia)(例如，水浮莲(water lettuce))或其任何组合。根据一些实施方案，微作物可以是浮萍属，例如，小叶浮萍(Lemna minor)、Lemna obscura、单脉萍(Lemna minuta)、膨胀浮萍(Lemna gibba)、Lemna valdiviana或稀脉萍(Lemnaaequinoctialis)。在一些实施方案中，微作物可以包含一种或更多种藻类。根据一些实施方案，微作物可以包括两种或更多种光合水生物种的组合。在一些实施方案中，可以基于在当地环境的一种或更多种条件下已经发展的经鉴别的组成和生长特性，从当地光合水生物种中选择微作物。基于当地物种对当地环境的一种或更多种条件的适应，当地物种可以在开放池塘或生物反应器中超越其他物种。在一些实施方案中，可以调整微作物以响应温度和光可利用性的季节性变化。
与其他光合水生物种相比，微作物可以具有有益的特性(例如，快速的生长速度；降低的营养需求；易于收获和/或加工；增强的氨基酸谱；增强的适口性；降低的蒸散率；增加的蛋白质组成)。
例如，浮萍属是来自浮萍科家族(例如，水萍)的自由漂浮水生植物的一种，其生长迅速。浮萍蛋白质具有比大多数其他植物蛋白质更接近动物蛋白质的必需的氨基酸谱。表1显示了浮萍蛋白质的典型必需氨基酸组成谱。另外，浮萍提供高的蛋白质产量，并且新鲜收获的浮萍含有，按干重量计算，高达约43％的蛋白质。此外，与大多数其他植物相比，浮萍叶具有低的纤维含量(例如，在干物质中约5％-约15％)并且是非常易消化的，即使对于单胃动物。这与许多具有大约50％的纤维含量和低消化性的作物物种(例如，大豆、水稻、玉米)的组成形成对比。
*条件非必需氨基酸。
微作物的栽培
在一些实施方案中，通过在容许扩张的条件下将微作物与水性营养组成接触可以使微作物无性繁殖(例如，栽培)。根据一些实施方案，微生物可以在生物反应器系统中被栽培。生物反应器系统可以含有生长培养基。在一些实施方案中，生长培养基可以包括水和/或营养组成。根据一些实施方案，生长培养基(例如，水)可以在生物反应器(例如，池塘)中被提供和/或被添加，并且可以被保持在期望的设定值水平(例如，比容)。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置以收集降雨和/或从地面、地表或再循环水(例如，暴雨水、再循环水)或任何其他合适的水源摄取水。根据一些实施方案，生物反应器系统还可以包括用于过量的生长培养基的附加的贮藏容器(例如，容器或池塘)。生物反应器系统可以被配置以在规定的时间指示器处或响应于传感器读数添加附加的营养物(例如，氮、磷、钾)或气体(例如，氧气；二氧化碳)。在一些实施方案中，一个或更多个较小的生物反应器(例如，池塘)可以被设计和确定尺寸以充分地用作较大生物反应器的“进料器”生物反应器。在一些实施方案中，较小的生物反应器可以首先接种并且生长到高密度，此时它们可以以支持更快生长的方式最佳地接种较大生物反应器。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以包括监控系统。在一些实施方案中，监控系统可以被配置以显示和/或提供关于一种或多种生物反应器条件(例如，营养物浓度、pH、溶解氧水平、生长培养基水平、微作物分布、流速、温度)的一个或更多个用户警报和/或调整操作条件(例如，生长培养基流速和/或营养物添加的时间和/或量；“进料器”微作物添加、氧气或二氧化碳添加)。根据需要，可以在规定时间或可变时间或任何其他间隔时间连续地、半连续地、周期性地、间歇地进行调整。在一些实施方案中，调整可以被选择以优化光合水生物种的生长速率和/或产量。例如，微作物物种可以在具有监控系统的大规模、开放式生物反应器中生长，所述监控系统被配置以基于，例如，对光的暴露调整材料(例如，新鲜水或再循环水、新鲜的或再循环的生长培养基)的引入，从而可以调节营养物消耗率。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以包括单个容器，微作物可以在所述容器中被栽培。在一些实施方案中，生物反应器系统可以包括多个可以连接、部分连接或不连接的栽培容器。在一些实施方案中，生物反应器(例如，池塘)可以是具有至少一个堤(例如，由从生物反应器的内底部去除的压实的污垢制成)的土质水池。根据一些实施方案，生物反应器可以是人造容器(例如，金属、塑料、树脂)。生物反应器系统可以包括开放式生物反应器、封闭式生物反应器、半开放式生物反应器或其任何组合。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置以将一个或多个容器分成通道或室。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配制以容许生长培养基的流动。在一些实施方案中，生物反应器系统可以包含推进系统(例如，桨轮、鼓泡器、水下或表面喷水器、水下混合器)和/或再循环系统。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置以调整生长培养基的流速(例如，以重新分配营养物浓度或微作物生长模式)。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以是开放的(例如，相对于地面的水平面)生物反应器容器(例如，弯曲的跑道)，使得被含有在生物反应器容器内的生长培养基和/或生长在生长培养基上表面的微作物可以暴露于从生物反应器容器的外部发起的风。根据一些实施方案，生物反应器系统可以是部分开放的(例如，相对于地面的水平面)，被含有的培养基的至少90％或至少80％，或至少70％，或至少60％，或至少50％，或至少40％，或至少30％，或至少20％，或至少10％的上表面是开放的。根据一些实施方案，上表面可以是开放的，其中所述表面大体上没有(例如，没有)任何覆盖物或其他屏障，其中所述表面直接暴露于外界天气条件，其中在表面和大气之间大体上不存在膜、玻璃、盖或其他屏障(无论这样的屏障是否具有孔隙或开口)，和/或其中外界大气是在表面之上至少约1米的距离的贴近或直接在表面之上的仅有的空间占用者。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以监控和调整微作物垫的厚度和分布。例如，当微作物达到规定的厚度或分布时，生物反应器系统可以启动收获程序。在一些实施方案中，可以保持微作物的最小厚度，使得生物反应器系统内的生长培养基的期望的蒸散率可以被保持。在一些实施方案中，可以保持微作物的最小厚度，使得较少的阳光能够穿透生长培养基的表面(即，降低水下光合水生物种(如藻类)的生长势)。
微作物的收获
可以在任何期望的一个或多个时间全部或部分收获微作物。例如，可以在一个或更多个规定的时间，以规则或不规则的时间间隔和/或连续地收获微作物。一个或多个收获时间和/或时间间隔的选择可以基于环境条件(例如，降水、相对湿度、温度范围、平均的、低的或高的阈值和/或光强度、波长范围、暴露时间)和/或展现出一个或更多个期望的特性(例如，垫厚度、垫分布、成熟)的微作物。收获微作物可以是手动的或自动的。在一些实施方案中，自动撇取器系统(skimmer system)可以从生物反应器系统收集微作物，并且将收获的微作物转移(例如，经由泵激系统)到倾斜的振动筛上以从生长培养基和残渣分离生物质。在一些实施方案中，可以通过固定的或移动的网式过滤器从生物反应器系统通过真空撇取微作物而收获微作物。根据一些实施方案，包含收获的微作物(例如，浮萍)和生长培养基(例如，水)的生物质浆料可以被运送到倾斜的振动筛，其中生物质(例如，微作物)可以从生长培养基被分离。
根据一些实施方案，在收获期间，分离的生长培养基可以被再循环回到生物反应器系统或附加的贮藏容器(例如，容器或池塘)。在一些实施方案中，至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的生长培养基(例如，水)可以被再循环进一步用于栽培、收获和/或加工微作物。
洗涤生物质
在一些实施方案中，加工微作物或生物质(例如，第一部分、第二部分)的操作可以包含洗涤程序以去除过量生长培养基、残渣、污染物、微生物和/或毒素。洗涤生物质的操作可以增加蛋白质纯度和/或产量。洗涤程序可以将生物质消毒和/或驱除害虫，减少或去除在生物质的至少一个表面上或周围的细菌、真菌、病毒、昆虫及其任何组合。在一些实施方案中，洗涤程序可以通过将生物质的至少一个表面暴露(例如，浸入、喷洒)于洗涤溶液(例如，水、生长培养基、抗菌溶液)进行。在一些实施方案中，可以将洗涤溶液与生物质(例如，第一部分、第二部分)合并以形成浆液。
在一些实施方案中，洗涤溶液可以包括再循环流体的任何期望的部分。例如，洗涤溶液可以包括至少约10％(v/v)，至少约20％(v/v)，至少约30％(v/v)，至少约40％(v/v)，至少约50％(v/v)，至少约60％(v/v)，至少约70％(v/v)，至少约80％(v/v)，或至少约90％(v/v)的从方法的另一阶段再循环的流体(例如，再循环的洗涤溶液，图1，116，来自过滤的排出流(例如，图2A，252；图4，452，457))。在一些实施方案中，洗涤溶液可以是水溶液或溶剂。洗涤溶液可以含有一种或更多种抗菌剂、去感染化合物、脂肪酸、醇类、氯、氧化化合物及其任何组合(例如，臭氧化水)。
根据一些实施方案，洗涤溶液可以在高温和/或高压下施加。在一些实施方案中，洗涤溶液可以保持与生物质接触至少约1秒，或至少约5秒，或至少约10秒，或至少约20秒，或至少约约30秒，或至少约1分钟，或至少约5分钟。在一些实施方案中，第二洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液(图1，116))可以施加到生物质。在一些实施方案中，第三洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液)可以施加到生物质。第一洗涤溶液、第二洗涤溶液和第三洗涤溶液的组成可以彼此相同或不同。在一些实施方案中，第一洗涤溶液可以是或可以包括来自过滤过程的排出流(例如，图2A，252；图4，452，457)，第二洗涤溶液可以是水，并且第三洗涤溶液可以是臭氧化水。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)中的一些或全部可以从生物质分离(例如，使用倾斜筛或振动筛)。
在一些实施方案中，洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液中的一些或全部可以被收集并且重复使用/再循环(例如，图1，116/117)。根据一些实施方案，至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液(例如，水)可以被再循环用于将来使用(例如，在生物反应器系统(图1，117)中用作生长培养基的再循环的洗涤溶液(图1，116))。
洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。冷却洗涤溶液，从而微作物可以提高蛋白质采收率和/或降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。
在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。加热洗涤溶液，从而微作物可以提高蛋白质采收率，降低蛋白水解活性(例如，变性蛋白水解酶)，和/或减少微生物污染(例如，巴斯德氏杀菌法)。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃，或高于约95℃，或高于约100℃的温度。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间的温度。根据一些实施方案，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间，或约85℃和约90℃之间，或约90℃和约95℃之间，或约95℃和约100℃之间的温度。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约50℃和约80℃之间，或约55℃和约85℃之间，或约60℃和约90℃之间，或约65℃和约95℃之间，或约70℃和约100℃之间的温度。
裂解生物质
根据一些实施方案，生物质(例如，经洗涤的或未经洗涤的)可以被裂解以形成经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)。如本文中使用的，裂解可以包含在个体细胞或多细胞结构的水平上破坏生物体的组织的机械、化学和/或超声波(例如，声波降解法)程序。在一些实施方案中，裂解可以包含使存在于微作物中的碳水化合物、蛋白质和微量营养物更有效的用于下游加工，以得到纯化蛋白质、含碳水化合物的材料和/或含微量营养物的流体。根据一些实施方案，可以单独地或组合使用机械、化学和/或超声波(例如，声波降解法)方法实现裂解。
在一些实施方案中，裂解可以在低于室温的温度进行。例如，通过限制或降低不期望的酶活性(例如，蛋白水解活性)，在较低的温度裂解微作物可以提高产量。在一些实施方案中，裂解可以在低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。根据一些实施方案，在裂解之前或在裂解期间，可以将裂解液(例如，水、再循环水、反渗水)加至经洗涤的或未经洗涤的生物质。例如，至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，或至少约90％的裂解液可以是由于过滤产物的反渗透/纳滤产生的水(例如，图3，362；图4，462)。在一些实施方案中，裂解液可以处于低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。在一些实施方案中，裂解液可以包含缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合。
根据一些实施方案，裂解可以在高于室温的温度(例如，约40℃)进行，例如，以增强纤维素分解和/或使不期望的酶(例如，蛋白水解酶)变性。在一些实施方案中，裂解可以在高于约30℃，高于约35℃，高于约37℃，或高于约40℃的温度进行。
裂解可以包含，例如，切碎、撕碎、粉碎、压榨、撕裂、超声波处理(例如，声波降解法)、渗透压裂解、降解生物结构的化学处理或其任何组合。在一些实施方案中，裂解以机械方式(也称为碾磨)实现，例如，通过碾磨、研磨或撕碎生物质以产生经裂解的生物质。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、研磨机、制浆机、压滤机、机械压力机或其任何组合实现裂解过程。
在一些实施方案中，可以以任何期望的体积、质量或其他速率或间隔(例如，恒定速率、可变速率、连续地、半连续地、周期性地、间歇地)计量进入或退出裂解(例如，碾磨)过程。可以基于考虑确定进料速率和/或模式，所述考虑包含，例如：目标生产速率；在方法中采用的一种或多种设备；原料的性质或其任何组合。在一些实施方案中，进料速率可以是至少约10kg/小时，或至少约50kg/小时，或至少约100kg/小时，或至少约200kg/小时，或至少约300kg/小时，或至少约400kg/小时，或至少约500kg/小时，或至少约600kg/小时，或至少约700kg/小时，或至少约800kg/小时，或至少约900kg/小时，或至少约1000kg/小时，或至少约1200kg/小时，或至少约1400kg/小时，或至少约1600kg/小时，或至少约1800kg/小时，或至少约2000kg/小时，或至少约2200kg/小时。在一些实施方案中，进料速率可以是从约10kg/小时到约200kg/小时，或从约200kg/小时到约400kg/小时，或从约400kg/小时到约600kg/小时，或从约600kg/小时到约800kg/小时，或从约800kg/小时到约1000kg/小时，或从约1000kg/小时到约1200kg/小时，或从约1200kg/小时到约1400kg/小时，或从约1400kg/小时到约1600kg/小时，或从约1600kg/小时到约1800kg/小时，或从约1800kg/小时到约2000kg/小时，或从约2000kg/小时到约2200kg/小时。
在一些实施方案中，可以采用化学方法(例如，单独或与机械方法组合)以裂解生物质或经洗涤的生物质。根据一些实施方案，可以采用两亲化合物裂解生物质或经洗涤的生物质。在一些实施方案中，两亲化合物可以包括卵磷脂。在一些实施方案中，可以使用酶(例如，纤维素酶)分解或协助分解细胞结构。在一些实施方案中，裂解可以例如通过改变生物质(例如，收获的微作物)的pH值进行。在一些实施方案中，pH值可以被提高至高于约7.0，或高于约7.5，或高于约8.0，或高于约8.5，或高于约9.0，或高于约9.5，或高于约10.0。根据一些实施方案，生物质的pH值可以被保持在从约7.0到约7.5，或从约7.5到约8.0，或从约8.0到约8.5，或从约8.5到约9.0，或从约9.0到约9.5，或从约9.5到约10.0。在一些实施方案中，生物质的pH值可以被保持在从约7.0到约14.0，或从约7.0到约13.0，或从约7.0到约12.0，或从约7.0到约11.0，或从约7.0到约10.0，或从约7.0到约10.5，或从约7.0到约9.5，或从约7.0到约9.0，或从约7.0到约8.5，或从约7.0到约8.0，或从约7.0到约7.5。在一些实施方案中，pH值可以被降低到低于约7.0，或低于约6.5，或低于约6.0，或低于约5.5，或低于约5.0，或低于约4.5，或低于约4.0，或低于约3.5，或低于约3.0。在一些实施方案中，生物质的pH值可以被保持在从约3.0到约3.5，或从约3.5到约4.0，或从约4.0到约4.5，或从约4.5到约5.0，或从约5.0到约5.5，或从约5.5到约6.0，或约6.0到约6.5，或约6.5到约7.0。根据一些实施方案，生物质的pH值可以被保持在从约3.0到约7.0，或从约3.5到约7.0，或从约4.0到约7.0，或从约4.5到约7.0，或从约5.0到约7.0，或从约5.5到约7.0，或从约6.0到约7.0，或从约6.5到约7.0。
在一些实施方案中，经裂解的生物质(例如，经机械裂解的生物质)可以转到下一个步骤或程序用于在有或没有中和的情况下离析蛋白质和/或其他一种或多种产品。例如，可以直接将经裂解的生物质进料至下一个程序或其可以首先被调整pH(例如，中和)。在一些实施方案中，可以将沉淀剂(例如，盐)加至经裂解的微作物以沉淀经溶解的化合物。
在一些实施方案中，经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)可以处于低于室温的温度(例如，约12℃)。冷却经裂解的生物质可以提高蛋白质采收率和/或降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，经裂解的生物质在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。根据一些实施方案，经裂解的生物质在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。
在一些实施方案中，经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)在使用时可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。加热经裂解的生物质可以提高蛋白质采收率，降低蛋白水解活性(例如，变性蛋白水解酶)，和/或降低微生物污染(例如，巴斯德氏杀菌法)。在一些实施方案中，经裂解的生物质在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃的温度。在一些实施方案中，经裂解的生物质在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间的温度。根据一些实施方案，经裂解的生物质在使用时可以具有在约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间的温度。
分离生物质
可以分离生物质(例如，浮萍)、经洗涤的生物质、经裂解的生物质或其任何组合，以产生汁液级分和固体级分。汁液级分(例如，第一部分、第二部分)可以包含富含蛋白质的液体和/或至少约一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。在一些实施方案中，在分离之前，可以用稀释液(例如，水、再循环水、反渗水)稀释生物质(例如，经洗涤的、经裂解的)。
在一些实施方案中，稀释液可以处于低于室温的温度(例如，约12℃)。冷却稀释液可以提高蛋白质采收率和/或降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。根据一些实施方案，稀释液在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。
在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。加热稀释液可以提高蛋白质采收率，降低蛋白水解活性(例如，变性蛋白水解酶)，和/或降低微生物污染(例如，巴斯德氏杀菌法)。在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃的温度。在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间，或约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间的温度。
在一些实施方案中，稀释液可以包含缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合。在一些实施方案中，在分离之前，可以对经裂解的生物质或经稀释的经裂解的生物质进行声波降解。声波降解法可以增加蛋白质产量。
分离生物质(例如，经洗涤的、经裂解的)以形成汁液级分和固体级分的操作可以包含压榨(例如，带式压榨机、压滤机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离生物质(例如，收获的微作物)、经洗涤的生物质和/或经裂解的生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
在一些实施方案中，可以以任何期望的体积、质量或其他速率或间隔(例如，恒定速率、可变速率、连续地、半连续地、周期性地、间歇地)计量生物质(例如，收获的微作物)、经洗涤的生物质、经裂解的生物质或其任何组合到分离机械装置。可以基于考虑确定进料速率和/或模式，所述考虑包含，例如：目标生产速率；在方法中采用的一种或多种设备；原料的性质或其任何组合。在一些实施方案中，进料速率可以是至少约10kg/小时，或至少约50kg/小时，或至少约100kg/小时，或至少约200kg/小时，或至少约300kg/小时，或至少约400kg/小时，或至少约500kg/小时，或至少约600kg/小时，或至少约700kg/小时，或至少约800kg/小时，或至少约900kg/小时，或至少约1000kg/小时，或高于约1000kg/小时。根据一些实施方案，进料速率可以是从约10kg/小时到约200kg/小时，或从约200kg/小时到约400kg/小时，或从约400kg/小时到约600kg/小时，或从约600kg/小时到约800kg/小时，或从约800kg/小时到约1000kg/小时，或从约1000kg/小时到约1200kg/小时，或从约1200kg/小时到约1400kg/小时，或从约1400kg/小时到约1600kg/小时，或从约1600kg/小时到约1800kg/小时，或从约1800kg/小时到约2000kg/小时，或从约2000kg/小时到约2200kg/小时。
分离生物质的操作可以在任何期望的温度进行。分离的操作可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离的操作可以在低于约40℃，低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。分离可以在，例如，约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
分离固体级分
在一些实施方案中，可以进一步分离固体级分以提取附加的汁液(例如，第二汁液(图3A，332))。固体级分(例如，第一部分、第二部分)的分离可以形成第二汁液(例如，图3A，332)和第一固体(例如，图3A，331)。第二汁液(例如，第一部分、第二部分)可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离固体级分以形成第二汁液和第一固体的操作可以包含压榨(例如，螺旋压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离固体级分的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
在一些实施方案中，可以以任何期望的体积、质量或其他速率或间隔(例如，恒定速率、可变速率、连续地、半连续地、周期性地、间歇地)计量固体级分到分离机械装置。可以基于考虑确定进料速率和/或模式，所述考虑包含，例如：目标生产速率；在方法中采用的一种或多种设备；原料的性质或其任何组合。在一些实施方案中，进料速率可以是至少约10kg/小时，或至少约50kg/小时，或至少约100kg/小时，或至少约200kg/小时，或至少约300kg/小时，或至少约400kg/小时，或至少约500kg/小时，或至少约600kg/小时，或至少约700kg/小时，或至少约800kg/小时，或至少约900kg/小时，或至少约1000kg/小时，或高于约1000kg/小时。根据一些实施方案，进料速率可以是从约10kg/小时到约200kg/小时，或从约200kg/小时到约400kg/小时，或从约400kg/小时到约600kg/小时，或从约600kg/小时到约800kg/小时，或从约800kg/小时到约1000kg/小时，或高于约1000kg/小时，或从约1000kg/小时到约1200kg/小时，或从约1200kg/小时到约1400kg/小时，或从约1400kg/小时到约1600kg/小时，或从约1600kg/小时到约1800kg/小时，或从约1800kg/小时到约2000kg/小时，或从约2000kg/小时到约2200kg/小时。
分离固体级分的操作可以在任何期望的温度进行。分离可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性和/或微生物生长。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。分离可以在，例如，约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
在一些实施方案中，被选择以分离固体级分的分离设备(例如，螺旋压榨机)可以是与用于分离生物质(例如，经裂解的)以形成汁液级分和固体级分的设备相同的设备。在一些实施方案中，被选择以分离固体级分的分离设备(例如，螺旋压榨机)可以是与用于分离(例如，沉降式离心机)生物质(例如，经裂解的)以形成汁液级分和固体级分的设备不同的设备。在一些实施方案中，可以多次使用分离设备(例如，螺旋压榨机)以从固体级分提取附加的第二汁液。
根据一些实施方案，用于种植、收获和分离微作物(例如，光合水生物种、水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以是单循环，并且可以将在循环中的其他阶段(例如，汁液级分的分离产生第一渣饼)收集的第一渣饼(例如，图3，342)和第二渣饼(例如，图3，347)中的至少一个与第一固体合并以形成固体混合物，并且固体混合物可以被进一步加工(例如，图2A、图2B、图3A、图3B)。
在一些实施方案中，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以是多循环或连续过程，使得可以在固体级分的分离(例如，图4，430)之前，将在较早期循环中收集的第一渣饼(例如，图4，442)和第二渣饼(例如，图4，447)中的一种或更多种与来自随后的循环的固体级分合并。
增加从固体级分提取第二汁液的操作可以降低第一固体的整体水分含量，并且从而可以降低进一步加工第一固体所需的能量消耗(例如，干燥所需的能量)。此外，增加从固体级分和/或固体混合物提取汁液的操作可以提高富含蛋白质的产品的产量。
在一些实施方案中，固体级分和/或固体混合物的水分含量小于约90重量％，或小于约80重量％，或小于约70重量％，或小于约60重量％，或小于约50重量％，或小于约40重量％，或小于约30重量％，或小于20重量％，或小于约10重量％。
分离汁液级分
根据一些实施方案，汁液级分(例如，第一部分、第二部分)可以被分离以产生第一汁液和第一渣饼。第一汁液(例如，第一部分、第二部分)可以包含经溶解的蛋白质。在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至汁液级分和/或第一汁液。在一些实施方案中，分离汁液级分的操作可以包含离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。可以使用两种或更多种单元操作(例如，可交换的单元操作)以分离汁液级分，所述单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
在一些实施方案中，可以使用微滤将汁液级分分离成第一汁液和第一渣饼。在一些实施方案中，合适的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，过滤器可以具有不小于约0.1μm的过滤尺寸。根据一些实施方案，微滤可以降低第一汁液中的悬浮的固体(例如，脂肪、纤维)、微生物污染(例如，大肠杆菌)和/或真菌污染(例如，酵母菌)的浓度。
在一些实施方案中，在至少一些分离过程期间可以实施真空。
根据一些实施方案，分离的操作可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离的操作可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离的操作可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
可以将第一汁液泵入储罐(例如，冷却储罐)中直至进一步加工。在一些实施方案中，冷却储罐可以被保持在低于室温的温度(例如，12℃)。在低温储存第一汁液可以降低蛋白水解活性，并且从而提高蛋白质采收率。在一些实施方案中，冷却储罐可被保持在低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。根据一些实施方案，冷却储罐可以被保持在约5℃，约6℃，约7℃，约8℃，约9℃，约10℃，约11℃，约12℃，约13℃，约14℃或约15℃的温度。在一些实施方案中，可以将第一汁液直接进料以进一步加工而不储存在储罐中。
可以将在一个程序中产生的任何一个或更多个液相(例如，汁液级分、第一汁液、第二汁液、第三汁液)或固相(例如，固体级分、第一渣饼、第二渣饼)在被进料至一个或更多个下游程序或设备之前储存在储罐中。在一些实施方案中，可以产生用于下游的一个或多个程序或者一个或多个设备的均匀的液相或固相。其可以适应不同的操作计划或模式，所述模式包含，例如，连续模式、批处理模式或到一个或多个下游过程和/或一个或多个设备的多重的进料流。液相或固相可以在储罐中被保持在期望的温度(例如，低于室温，如12℃)以降低降解并且保持高质量直到进一步加工。
分离第一渣饼和/或第二汁液
在一些实施方案中，可以进行第一渣饼(例如，第一部分、第二部分)和第二汁液(例如，第一部分、第二部分)的进一步加工。这样的附加的加工操作可以增加产品产量和/或质量。在一些实施方案中，可以将第一渣饼和第二汁液合并，并且进一步分离以形成第三汁液和第二渣饼。根据一些实施方案，第一渣饼和第二汁液可以独立地经受进一步分离。
分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合的操作可以涉及振动分离、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。可以使用几种不同的可交换的单元操作分离，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
在一些实施方案中，可以使用过滤(例如，振动分离机)以分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合以形成第三汁液和第二渣饼。在一些实施方案中，合适的过滤尺寸可以包含≤约800μm，或≤约600μm，或≤约500μm，或≤约400μm，或≤约300μm，或≤约200μm，或≤约180μm，或≤约150μm，或≤约120μm，或≤约100μm，或≤约90μm，或≤约80μm，或≤约70μm，或≤约60μm，或≤约50μm，或≤约40μm，或≤约30μm，或≤约25μm，或≤约20μm，或≤约15μm，或≤约10μm，或≤约5μm，或≤约1μm。在一些实施方案中，过滤器可以具有不大于约800μm的过滤尺寸。可以根据所期望的选择更大或更小的过滤器的孔径。例如，在对污染物材料的去除感兴趣的情况下，较大的孔径可能是期望的。在对限制过程的多个循环和/或蛋白质产量感兴趣的情况下，较小的孔径可能是期望的。在一些实施方案中，可以基于裂解条件(例如，经裂解的生物质的平均颗粒尺寸)选择过滤器的孔径。根据一些实施方案，可以基于微作物的一个或更多个特性(例如，细胞壁组成、蛋白质组成)选择过滤器的孔径。
在一些实施方案中，可以使用微滤的操作以分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合以形成第三汁液和第二渣饼。在一些实施方案中，合适的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，微滤器可以具有不小于约0.1μm的过滤尺寸。
在一些实施方案中，在至少一些分离过程期间可以实施真空。
根据一些实施方案，分离的操作可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离的操作可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离的操作可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
根据一些实施方案，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以包括单循环。在一些实施方案中，在单循环过程中，可以将第一渣饼(例如，图3，342)和第二渣饼(例如，图3，347)中的至少一种与第一固体合并以形成固体混合物，并且固体混合物可以被进一步加工(例如，图2A、图2B、图3A、图3B)。在单循环过程的一些实施方案中，在进一步加工之前，可以将第三汁液与第一汁液合并。
在一些实施方案中，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以包括多循环(例如，连续过程)。根据一些实施方案，在多循环或连续过程中，可以在固体级分的分离(例如，图4，430)之前，将在较早期循环中收集的第一渣饼(例如，图4，442)和第二渣饼(例如，图4，447)的一种或更多种与来自随后循环的固体级分合并。在多循环或连续过程的一些实施方案中，可以在进一步加工之前，将在较早期循环中收集的第三汁液与来自随后的循环的汁液级分合并。
过滤第一汁液、第三汁液或其任何组合
可以将第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第三汁液(例如，第一部分、第二部分)或其任何组合过滤一次或更多次以产生可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质(例如，图2，251)、第一可溶性蛋白质(例如，图3，351)、第二可溶性蛋白质(例如，图3，356))。过滤的操作可以涉及单独地或组合地微滤、超滤、纳滤或反渗透过滤。
根据一些实施方案，微滤可以降低第一汁液、第三汁液或其任何组合中的悬浮的固体(例如，脂肪、纤维)、微生物污染(例如，大肠杆菌)和/或真菌污染(例如，酵母菌)的浓度。在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，可以使用微滤过滤第一汁液、第三汁液或其任何组合以在渗透液中产生可溶性蛋白质。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜滤法。在一些实施方案中，适用于超滤的标称截留分子量(NMWCO)可以是至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。在一些实施方案中，用于超滤的NMWCO可以是至少1kDa，或至少3kDa，或至少5kDa，或至少10kDa，或至少15kDa，或至少20kDa，或至少25kDa，或至少30kDa，或至少35kDa，或至少40kDa，或至少45kDa，或至少50kDa，或至少55kDa。适用于超滤的NMWCO可以根据超滤器的制造规格变化。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO可以根据水解速率变化。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。在一些实施方案中，纳滤过滤器可以具有不大于约0.01μm的过滤尺寸。
根据一些实施方案中，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。在一些实施方案中，反渗透过滤器可以具有不大于约0.001μm的过滤尺寸。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至可溶性蛋白质产品。在一些实施方案中，可溶性蛋白质产品可以被冷却和/或被储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于约-2℃，或低于约-5℃，或低于约-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存可溶性蛋白质产品的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
多元酚还原
在一些实施方案中，可以使富含多元酚的产品经受多元酚还原过程以产生具有降低浓度的至少一种多元酚(例如，丹宁酸)的产品。根据一些实施方案，富含多元酚的产品可以包含汁液级分(例如，图1，126)、可溶性蛋白质(例如，图2A，251；图2B，251)、第一可溶性蛋白质(例如，图3A，351；图3B，351，图4，451)、第二可溶性蛋白质(例如，图3A，356；图3B，356；图4，456)图3B，375，图4，475)，经浓缩的蛋白质(例如，图3A，361；图3B，361；图4，461)、第一汁液(例如，图2A，241；图2B，241；图3A，341；图3B，341；图4，441)、第二汁液(例如，图2A，232；图2B，232；图3A，332；图3B，332；图4，432)、第三汁液(例如，图2A，246；图2B，246；图3A，346；图3B，346；图4，446)、汁液级分(例如，图1，126；图2A，226；图2B，226；图3A，326；图3B，326；图4，426)或其任何组合。根据一些实施方案，多元酚还原过程可以被配置以降低至少一种多元酚(例如，至少一种丹宁酸)的浓度。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以被配置以最小化下游可溶性蛋白质产品的产量或品质的还原。
根据一些实施方案，多元酚还原过程可以包括使富含多元酚的产品通过离子交换树脂。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以包括使富含多元酚的产品通过一系列(例如，至少两个、至少三个)离子交换树脂。一系列中的每个离子交换树脂可以与一系列中的其他离子交换树脂相同或不同。在一些实施方案中，离子交换树脂可以是强酸性树脂、强碱性树脂(例如，DIAION PA308)、弱酸性树脂(例如，Relite JA800)、弱碱性树脂、弱阴离子交换树脂(例如，Relite RAM2)、强阴离子交换树脂、弱阳离子交换树脂、强阳离子交换树脂或其任何组合。根据一些实施方案，多元酚还原过程可以包括使富含多元酚的产品通过离子交换柱，所述离子交换柱选自弱酸性树脂(例如，Relite JA800)、阴离子交换树脂(例如，Relite RAM2)、强碱性树脂(例如，DIAION PA308)或其组合。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以包括：首先使富含多元酚的产品通过选自弱阴离子交换树脂和强阴离子交换树脂的离子交换柱，并且其次使富含多元酚的产品通过选自弱阴离子交换树脂和强阴离子交换树脂的离子交换柱。离子交换树脂可以以批处理模式被使用或者以连续方式被排列，由此树脂可以通过多元酚提取和再生过程被循环。在一些实施方案中，多元酚还原过程还可以包括调整富含多元酚的产品或从离子交换柱产生的产品的pH。多元酚还原过程可以单独或与其他纯化过程和/或步骤组合进行。
在一些实施方案中，多元酚还原过程可以将富含多元酚的产品的多元酚(例如，丹宁酸)含量降低至少5％，或至少10％，或至少15％，或至少20％，或至少25％，或至少30％，或至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％，或至少55％，或至少60％，或至少65％，或至少70％。根据一些实施方案，多元酚还原过程可以将富含多元酚的产品的多元酚含量从约5％降低到约10％，从约15％降低到约20％，从约20％降低到约30％，从约30％降低到约40％，从约35％降低到约45％，从约40％降低到约50％，从约45％降低到约55％，从约50％降低到约60％，从约55％降低到约65％，或从约60％降低到约70％。
在一些实施方案中，可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)可以包括浓度为约0.05g/100g的可溶性蛋白质产品，约0.1g/100g的可溶性蛋白质产品，约0.5g/100g的可溶性蛋白质产品，约1g/100g的可溶性蛋白质产品，约5g/100g的可溶性蛋白质产品，约10g/100g的可溶性蛋白质产品和约20g/100g的蛋白质浓缩物的多元酚(例如，全部多元酚)。根据一些实施方案，基于经巴氏消毒的产品的分析，100g的最终产品可以含有约65g蛋白质和约1.092g多元酚(以没食子酸等价物表示)。
降低可溶性蛋白质产品的水分含量
在一些实施方案中，可以使用一种方法以降低可溶性蛋白质(例如，图2，251)、第一可溶性蛋白质(例如，图3，351)、第二可溶性蛋白质(例如，图3，556)或其任何组合(统称为“可溶性蛋白质产品”)的水分含量。降低可溶性蛋白质产品的水分含量的操作可以降低资本和操作支出(例如，通过降低干燥最终蛋白质产品(例如，经浓缩的可溶性蛋白质)所需的能量)。
在一些实施方案中，蒸发过程可以用于降低可溶性蛋白质产品的水分含量。蒸发可以通，例如，热(蒸发)方式(如升膜蒸发器、降膜蒸发器、自然循环蒸发器(立式或卧式)、搅拌膜式蒸发器、多效蒸发器、通过真空蒸发，或其任何组合)进行。热量可以被直接供应到蒸发器中，或通过加热外壳间接供应到蒸发器中。热量可以来自原始来源(例如，天然气的燃烧、来自锅炉的蒸汽)或来自废弃热流(例如，干燥器废气)或来自通过冷却输入流传递的热量。
在一些实施方案中，可以通过纳滤或反渗透过滤降低可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)的水分含量。在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。在一些实施方案中，纳滤渗余物中的可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)可以降低可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)的水分含量。根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。在一些实施方案中，反渗透过滤渗余物中的可溶性蛋白质产品可以降低可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)的水分含量。根据一些实施方案，纳滤或反渗透过滤的渗透液可以被再循环(例如，用于裂解的稀释液；洗涤溶液)。
在一些实施方案中，可以在干燥之前将抗氧化剂(例如，迷迭香提取物)与可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)混合，以提高产品在被包装时的货架期。
干燥可溶性蛋白质产品
根据一些实施方案，可以干燥蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)以产生干蛋白质浓缩物(例如，第一部分、第二部分)。在一些实施方案中，干燥程序可以将可溶性蛋白质产品的水分含量降低至期望的水平(例如，更高的或更低的水分含量、期望的水分含量)。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的水分含量可以是，例如，按干蛋白质浓缩物的重量计，低于90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物的蛋白质浓度可以是，按干蛋白质浓缩物的重量计，从约30％到约95％，或从约40％到约90％，或从约50％到约85％，或从约60％到约80％，或从约70％到约75％。可以使用机械装置进行干燥程序，所述机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
在一些实施方案中，干燥器机械装置的入口温度(干燥器入口处的温度)可以高于25℃，或高于50℃，或高于75℃，或高于100℃，或高于125℃，或高于150℃，或高于175℃，或高于200℃，或高于225℃，或高于250℃，或高于275℃，或高于300℃，或高于325℃，或高于350℃，或高于375℃，或高于400℃，或高于425℃，或高于450℃，或高于475℃，或高于500℃。在一些实施方案中，入口温度可以是从约25℃到约50℃，或从约50℃到约75℃，或从约75℃到约100℃，或从约100℃到约125℃，或从约125℃到约150℃，或从约150℃到约175℃，或从约175℃到约200℃，或从约200℃到约225℃，或从约225℃到约250℃，或从约250℃到约275℃，或从约275℃到约300℃，或从约300℃到约325℃，或从约325℃到约350℃，或从约350℃到约375℃，或从约375℃到约400℃，或从约400℃到约425℃，或从约425℃到约450℃，或从约450℃到约475℃，或从约475℃到约500℃，或高于500℃。在一些实施方案中，入口温度可以是从约50℃到约100℃，或从约100℃到约150℃，或从约150℃到约200℃，或从约200℃到约250℃，或从约250℃到约300℃，或从约300℃到约350℃，或从约350℃到约400℃，或从约400℃到约450℃，或从约450℃到约500℃，或高于约500℃。根据一些实施方案，干燥器机械装置的入口温度可以是约225℃。
根据一些实施方案，干燥器机械装置的出口温度(干燥器出口处的温度)可以低于约300℃，或低于约275℃，或低于约250℃，或低于约225℃，或低于约200℃，或低于约175℃，或低于约150℃，或低于约125℃，或低于约100℃，或低于约75℃，或低于约50℃，或低于约25℃。在一些实施方案中，出口温度可以是从约300℃到约275℃，或从约275℃到约250℃，或从约250℃到约225℃，或从约225℃到约200℃，或从约200℃到约175℃，或从约175℃到约150℃，或从约150℃到约125℃，或从约125℃到约100℃，或从约100℃到约75℃，或从约75℃到约50℃，或从约50℃到约25℃，或低于约25℃。在一些实施方案中，出口温度可以是从约300℃到约250℃，或从约250℃到约200℃，或从约200℃到约150℃，或从约150℃到约100℃，从约100℃到约50℃，或从约50℃到约25℃，或低于约25℃。根据一些实施方案，干燥器机械装置的出口温度可以是约75℃。
在一些实施方案中，在干燥之前，可以将一定体积的可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)与一定体积的干蛋白质浓缩物混合。当例如可溶性蛋白质的水分含量超过干燥器机械装置能够接受的水平时，可以采用这种被称为回混的方法。通过将干蛋白质浓缩物与可溶性蛋白质产品回混的操作，总水分含量可以被保持在干燥器机械装置的规格内，从而降低操作费用(例如，设备的磨损)。
根据一些实施方案，可以在包装之前将抗氧化剂(例如，迷迭香提取物)与干蛋白质浓缩物混合。
溶剂洗涤可溶性蛋白质产品或干蛋白质浓缩物
根据一些实施方案，可以用至少一种溶剂(例如，乙醇，甲醇)洗涤可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)和/或干蛋白质浓缩物(例如，第一部分、第二部分)，以产生经洗涤的蛋白质产品(例如，图2A，260；图2B，260；图3A，370，图3B，370，图4，470)。
在一些实施方案中，与未经洗涤的对应物相比，经洗涤的蛋白质产品可以具有降低的脂肪含量(例如，干蛋白质浓缩物的约2重量％或更少)和/或降低的叶绿素含量(例如，视觉上可感知的绿色的降低)。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以呈现无色、白色、基本上白色或具有降低的绿色。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以表现出改进的味道、颜色、货架期(例如，降低的脂肪氧化)、蛋白质密度、延展性及其组合。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以被挤出以形成具有组织化处理的蛋白质产品。
根据一些实施方案，溶剂可以包括甲醇、乙醇、丙酮、己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙醇、异丙醇、甘油或其组合。
在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括，按经洗涤的蛋白质产品的重量计，低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约25％，或低于约20％，或低于约15％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约4％，或低于约3％，或低于约2％，或低于约1％的脂肪含量。根据一些实施方案，在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括，按经洗涤的蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的脂肪含量。
在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括干蛋白质浓缩物的约15重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约10重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约8重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约6重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约4重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约2重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约1重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约0.5重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约0.2重量％或更少，或干蛋白质浓缩物的约0.1重量％或更少的脂肪含量。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括，按干蛋白质浓缩物的重量计，从约0.1％至约0.2％的脂肪含量。
蛋白质浓缩物
一些实施方案涉及用于从收获的微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的生物质生产可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)和/或干蛋白质浓缩物(统称为“蛋白质浓缩物”)的方法。方法可以被配置或进行以获得任何期望的蛋白质产量(例如，最大产量、选定的产量)。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物的蛋白质浓度，按蛋白质浓缩物的重量计，高于约30％，或高于约40％，或高于约50％，或高于55％，或高于约60％，或高于65％，或高于约70％，或高于约75％，或高于约80％。蛋白质浓缩物的剩余部分可以包含碳水化合物、纤维、脂肪、矿物质或其任何组合。蛋白质浓缩物适用于动物饲料和/或人类消费。例如，蛋白质浓缩物可以作为目前单独地或作为成分和添加剂用于大量人类食品中的蛋白质分离物(例如，大豆、豌豆、乳清)的有效替代物。根据一些实施方案，蛋白质浓缩物的蛋白质组成可以是天然形式或接近天然形式。例如，蛋白质浓缩物的蛋白质组成可以包含＜2％的变性蛋白质，或＜4％的变性蛋白质，＜6％的变性蛋白质，或＜8％的变性蛋白质，或＜10％的变性蛋白质，或＜12％的变性蛋白质，或＜14％的变性蛋白质，或＜16％的变性蛋白质，或＜18％的变性蛋白质，或＜20％的变性蛋白质，或＜22％的变性蛋白质，或＜24％的变性蛋白质，或＜26％的变性蛋白质，或＜28％的变性蛋白质，或＜30％的变性蛋白质。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以包括一种或更多种必需氨基酸。例如，蛋白质浓缩物可以包含选自亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸和半胱氨酸的一种或更多种氨基酸。在一些实施方案中，必需氨基酸的浓度可以是至少约1g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约1.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的，至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约6g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约7g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约8g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约9g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约10g/100g的蛋白质浓缩物。
在一些实施方案中，氨基酸(例如，必需氨基酸)的浓度可以表示成从蛋白质浓缩物回收的蛋白质的重量分数，并且是至少约1g/100g的蛋白质，或至少约1.5g/100g的蛋白质，或至少约2g/100g的蛋白质，或至少约2.5g/100g的蛋白质，或至少约3g/100g的蛋白质，或至少约4g/100g的蛋白质，或至少约5g/100g的蛋白质，或至少约6g/100g的蛋白质，或至少约7g/100g的蛋白质，或至少约8g/100g的蛋白质，或至少约9g/100g的蛋白质，或至少约10g/100g的蛋白质。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以包括一种或更多种支链氨基酸(BCAAs)。例如，蛋白质浓缩物可以包含选自亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸及其组合的一种或更多种氨基酸。在一些实施方案中，BCAA的浓度可以是至少约1g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约1.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的，至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约6g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约7g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约8g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约9g/100g的蛋白质浓缩物，至少约10g/100g的蛋白质浓缩物，至少约11g/100g的蛋白质浓缩物，至少约12g/100g的蛋白质浓缩物，至少约13g/100g的蛋白质浓缩物，至少约14g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约15g/100g的蛋白质浓缩物。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物的BCAA蛋白质含量高于约10％，或高于约11％，高于约12％，高于约13％，高于约14％，高于约15％，或高于约20％，或高于约25％，或高于约30％，或高于35％，或高于约40％，或高于45％，或高于约50％，或高于约55％，或高于约60％的蛋白质浓缩物的总氨基酸。在一些实施方案中，已经发现受试的富含蛋白质的产品的典型BCAA含量是总氨基酸的20-21％，比来源于含有约18-19％的豌豆和大豆的供替代的蛋白质产品的BCAA含量高约11％(例如，从18％增加到20％是增加了11％)。测试方法是基于AOAC官方方法994.12的氨基酸谱的离子交换色谱分析法。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约25％，或低于约20％，或低于约15％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约4％，或低于约3％，或低于约2％，或低于约1％的脂肪含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的脂肪含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约50％，或从约2％到约40％，或从约5％到约30％，或从约8％到约20％，或从约10％到约15％的脂肪含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的脂肪含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的脂肪组成)。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以包含由含有无机矿质元素的剩余物组成的灰分含量。在一些实施方案中，灰分含量可以通过在高温(例如，≥500℃)燃烧蛋白质浓缩物以去除有机物确定。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约25％，或低于约20％，或低于约15％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约4％，或低于约3％，或低于约2％，或低于约1％的灰分含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的灰分含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约50％，或从约2％到约40％，或从约3％到约30％，或从约3％到约20％，或从约3％到约15％，或从约3％到约10％，或从约5％到约10％，或从约5％到约15％的灰分含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的灰分含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的灰分组成)。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约25％，或低于约20％，或低于约15％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约4％，或低于约3％，或低于约2％，或低于约1％的碳水化合物含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的碳水化合物含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约50％，或从约2％到约40％，或从约5％到约30％，或从约8％到约20％，或从约10％到约15％的碳水化合物含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的碳水化合物含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的碳水化合物组成)。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，低于约20％，或低于约15％，或低于约10％，或低于约8％，或低于约5％，或低于约4％，或低于约3％，或低于约2％，或低于约1％的纤维含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的纤维含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的纤维组成)。
例如，通过本文中描述的方法生产的干蛋白质浓缩物可以包含表2中概括的含量。
在一些实施方案中，产品和/或方法可以被配置或进行，因此蛋白质浓缩物的其他特性(例如，颗粒尺寸、细菌规格)符合期望的标准和/或可以适用于预期目的。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有约30μm，或约40μm，或约50μm，或约60μm，或约70μm，或约80μm，或约90μm，或约100μm，或约110μm，或约120μm，或约130μm，或约140μm，或约150μm，或约160μm，或约170μm，或约180μm，或约190μm，或约200μm，或约225μm，或约250μm，或约275μm，或约300μm，或约325μm，或约350μm，或约375μm，或约400μm，或约425μm，或约450μm，或约475μm，或约500μm的筛孔尺寸(例如，蛋白浓缩物的大部分或全部总颗粒将通过具有平均孔径的筛孔)。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有约30μm到约500μm，或约30μm到约300μm，或约50μm到约300μm，或约70μm到约300μm，或约100μm到约300μm，或约30μm到约200μm，或约50μm到约200μm，或约70μm到约200μm，或约100μm到约200μm，或约30μm到约190μm，或约50μm到约190μm，或约70μm或约190μm，或约100μm到约190μm，或约30μm到约180μm，或约50μm到约180μm，或约70μm到约180μm，或约100μm到约180μm，或约30μm到约170μm，或约50μm到约170μm，或约70μm到约170μm，或约100μm到约170μm的范围的筛孔尺寸。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有约400kg/m3，或约405kg/m3，或约410kg/m3，或约415kg/m3，或约420kg/m3，或约425kg/m3，或约430kg/m3，或约435kg/m3，或约440kg/m3，或约445kg/m3，或约450kg/m3的密度。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％，或至少55％，或至少50％，或至少60％，或至少65％，或至少70％，或至少75％的溶解值(％水溶性氮)。可以使用如F.Vojdani,Methods of Testing Protein Functionality 11-60(G.M.Hall,ed.,1996)中描述的溶解氮指数(NSI)方法确定溶解值。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％，或至少55％，或至少60％，或至少65％，或至少70％，或至少75％的分散值(％水分散性蛋白质/％总蛋白质)。可以使用如F.Vojdani,Methods of Testing Protein Functionality 11-60(G.M.Hall,ed.,1996)中描述的蛋白质分散度指数(PDI)确定分散值。
在一些实施方案中，细菌的标准平板计数可以低于约100,000cfu/g，或低于约80,000cfu/g，或低于约60,000cfu/g，或低于约50,000cfu/g，或低于约40,000cfu/g，或低于约30,000cfu/g，或低于约25,000cfu/g，或低于约20,000cfu/g，或低于约15,000cfu/g，或低于约10,000cfu/g，或低于约5,000cfu/g，或低于约1000cfu/g，或低于约500cfu/g。如果蛋白质浓缩物包括任何大肠杆菌，细菌可以以这样的低水平存在以致于是不可检测和/或非感染性的。如果蛋白质浓缩物包括任何沙门氏菌属，则细菌可以以这样的低水平存在以致于是不可检测和/或非感染性的。如果蛋白质浓缩物包括任何酵母菌/霉菌，则微生物计数可以低于约500/g，或低于约400/g，或低于约300/g，或低于约250/g，或低于约200/g，或低于约150/g，或低于约100/g，或低于约50/g。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以被包装和/或密封在不同尺寸的行业标准的袋或桶中。行业标准等级的密封方法可以被使用以确保适宜的货架期和装运条件。袋或桶可以包含关于，例如，其预期用途、货架期、建议的储存条件、装运条件、组成等或其组合的印刷的用法说明或详细说明。根据一些实施方案，可以在包装之前将抗氧化剂(例如，迷迭香提取物)与蛋白质浓缩物混合。
加工第一固体和/或固体混合物
第一固体(例如，第一部分、第二部分)和/或固体混合物(例如，第一部分、第二部分)可以被加工以产生一种或更多种富含碳水化合物的产品。如前所述，固体混合物可以包含在一个或更多个分离过程(例如，图2，230/240/245)之后保留的第一固体(例如，图2，231)、第一渣饼(例如，242)、第二渣饼(例如，图2，247)或其任何组合中的一种或更多种。富含碳水化合物的产品可以包含适合作为燃料原料的干燥的生物原油产品或适合作为人类或动物进食(feed)添加剂(例如，浮萍餐食)的富含碳水化合物的餐食。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被加工(例如，干燥、制粒)以产生干燥的生物原油和富含碳水化合物的餐食中的至少一种。根据一些实施方案，加工第一固体和/或固体混合物包含干燥和/或造粒。
用于产生富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的)餐食的方法可以根据期望的具体特性变化，所述期望的具体的特性包含，例如，水分含量、颗粒尺寸、蛋白质含量、脂肪含量、纤维含量、灰分含量、货架期、丸粒尺寸、质地或其任何组合。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被干燥以降低所得的富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量。在一些实施方案中，干燥程序可以连同(例如，先于、接着)第一固体和/或固体混合物的其他加工进行，使得最终产品是具有降低的水分含量的富含碳水化合物的产品。在一些实施方案中，可以使用干燥器机械装置进行干燥程序，所述干燥器机械装置包含，例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
在一些实施方案中，干燥器机械装置的入口温度(例如，干燥器入口处的温度)可以高于或高于25℃，或高于50℃，或高于75℃，或高于100℃，或高于125℃，或高于150℃，或高于175℃，或高于200℃，或高于225℃，或高于250℃，或高于275℃，或高于300℃，或高于325℃，或高于350℃，或高于375℃，或高于400℃，或高于425℃，或高于450℃，或高于475℃，或高于500℃。在一些实施方案中，入口温度可以是从约25℃到约50℃，或从约50℃到约75℃，或从约75℃到约100℃，或从约100℃到约125℃，或从约125℃到约150℃，或从约150℃到约175℃，或从约175℃到约200℃，或从约200℃到约225℃，或从约225℃到约250℃，或从约250℃到约275℃，或从约275℃到约300℃，或从约300℃到约325℃，或从约325℃到约350℃，或从约350℃到约375℃，或从约375℃到约400℃，或从约400℃到约425℃，或从约425℃到约450℃，或从约450℃到约475℃，或从约475℃到约500℃，或高于500℃。根据一些实施方案，入口温度可以是从约50℃到约100℃，或从约100℃到约150℃，或从约150℃到约200℃，或从约200℃到约250℃，或从约250℃到约300℃，或从约300℃到约350℃，或从约350℃到约400℃，或从约400℃到约450℃，或从约450℃到约500℃，或高于约500℃。
根据一些实施方案，干燥器机械装置的出口温度(例如，干燥器出口处的温度)可以低于约300℃，或低于约275℃，或低于约250℃，或低于约225℃，或低于约200℃，或低于约175℃，或低于约150℃，或低于约125℃，或低于约100℃，或低于约75℃，或低于约50℃，或低于约25℃。在一些实施方案中，出口温度可以是从约300℃到约275℃，或从约275℃到约250℃，或从约250℃到约225℃，或从约225℃到约200℃，或从约200℃到约175℃，或从约175℃到约150℃，或从约150℃到约125℃，或从约125℃到约100℃，或从约100℃到约75℃，或从约75℃到约50℃，或从约50℃到约25℃，或低于约25℃。在一些实施方案中，出口温度可以是从约300℃到约250℃，或从约250℃到约200℃，或从约200℃到约150℃，或从约150℃到约100℃，或从约100℃到约50℃，或从约50℃到约25℃，或低于约25℃。
在一些实施方案中，在干燥之前，可以将一定体积的第一固体和/或固体混合物与一定体积的富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)混合。当例如第一固体和/或固体混合物的水分含量超过干燥器机械装置能够接受的水平时，可以采用这种被称为回混的方法。通过将富含碳水化合物的产品与第一固体和/或固体混合物回混的操作，总水分含量可以被保持在干燥器机械装置的规格内，从而降低操作费用(例如，设备的磨损)。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量可以，按产品的重量计，低于约90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。
根据一些实施方案，第一固体和/或固体混合物可以被造粒(例如，蒸汽造粒)。在一些实施方案中，可以在干燥程序之前或之后进行造粒。
富含叶黄素的产品
根据一些实施方案，本公开涉及根据本公开的具体示例实施方案的用于从收获的微作物(例如，光合水生物种、水生植物物种、浮萍、藻类)生产富含叶黄素的产品的方法。富含叶黄素的产品可以包含干燥的生物原油产品(例如，适合作为燃料原料)，或可溶性蛋白质浓缩物(例如，适合作为人类或动物进食添加剂)，或干蛋白质浓缩物(例如，适合作为人类或动物进食添加剂)。干燥的生物原油可以被用作用于燃烧、与其它烃基燃料(例如，煤)的混合燃烧的燃料原料(例如，发电厂、冶炼厂、炼焦器)，和用于生物燃料转化和/或发酵的原料。鉴于可溶性蛋白质产品、干蛋白质浓缩物或其任何组合可以是合适的，其可以被用作用于动物(例如，鱼、猪、牛)或人类消费的进食或进食添加剂。富含叶黄素的产品也可以被用于动物垫料和/或褥草。
在一些实施方案中，本公开涉及用于生产富含叶黄素的产品、可溶性蛋白质或干蛋白质浓缩物的过程、方法和系统。
根据一些实施方案，可溶性蛋白质产品或干蛋白质浓缩物可以包括至少100mg/kg，或至少150mg/kg，或至少200mg/kg，或至少250kg，或至少300mg/kg，或至少350mg/kg，或至少400mg/kg，或至少450mg/kg，或至少500mg/kg，或至少550mg/kg，或至少600mg/kg，或至少650mg/kg，或至少700mg/kg，或至少750mg/kg的叶黄素浓度。在一些实施方案中，可溶性蛋白质产品或干蛋白质浓缩物可以包括至少约500mg/kg，或至少约至少约550mg/kg，或至少约560mg/kg，或至少约570mg/kg，或至少约580mg/kg，至少约585mg/kg，至少约590mg/kg，至少约595mg/kg，至少约600mg/kg，至少约605mg/kg，至少约610mg/kg，至少约615mg/kg，至少约620mg/kg，至少约625mg/kg，和至少约630mg/kg，或至少约640mg/kg，或至少约650mg/kg，或至少约660mg，或至少约670mg/kg，或至少约680mg/kg，或至少约690mg/kg，或至少约700mg/kg的叶黄素浓度。
富含碳水化合物的产品
在一些实施方案中，本公开涉及根据本公开的具体示例实施方案的用于从收获的微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)生产富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油、富含碳水化合物的餐食)的方法。富含碳水化合物的产品可以包含适合作为燃料原料的干燥的生物原油产品或适合作为动物饲料添加剂的富含碳水化合物的餐食。干燥的生物原油具有许多潜在应用，所述潜在应用包含：用于燃烧、与其它烃基燃料(例如，煤)混合燃烧的燃料原料(例如，发电厂、冶炼厂、炼焦器)；以及用于生物燃料转化和/或发酵的原料。碳水化合物餐食(例如，浮萍餐食)可以被用作用于动物(例如，鱼、猪、牛)或人类消费的进食或进食添加剂。
富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，低于约50重量％，或低于约40重量％，或低于约30重量％，或低于约25重量％，或低于约20重量％，或低于约15重量％，或低于约14重量％，或低于约13重量％，或低于约12重量％，或低于约11重量％，或低于约10重量％，或低于约5重量％的蛋白质含量。在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约10重量％，或从约10重量％到约20重量％，或从约20重量％到约30重量％，或从约30重量％到约40重量％，或从约40重量％到约50重量％的蛋白质含量。在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约50重量％，或从约5重量％到约40重量％，或从约5重量％到约30重量％，或从约5重量％到约20重量％，或从约5重量％到约15重量％，或从约5重量％到约10重量％，或从约10重量％到约50重量％，或从约10重量％到约40重量％，或从约10重量％到约30重量％，或从约10重量％到约20重量％，或从约10重量％到约15重量％的蛋白质含量。富含碳水化合物的产品可以被进一步加工以符合期望的蛋白质含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的氨基酸组成)。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，低于约70％，或低于约60％，或低于约50重量％，或低于约40重量％，或低于约30重量％，或低于约20重量％，或低于约15重量％，或低于约10重量％的纤维含量。在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约10重量％，或从约10重量％到约20重量％，或从约15重量％到约25重量％，或从约20重量％到约30重量％，或从约25重量％到约35重量％，或从约30重量％到约40重量％，或从约35重量％到约45重量％，或从约40重量％到约50重量％，或从约45重量％到约55重量％，或从约50重量％到约60重量％，或从约55重量％到约65重量％的纤维含量。根据一些实施方案，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约5重量％到约65重量％，或从约5重量％到约60重量％，或从约5重量％到约55重量％，或从约5重量％到约50重量％，或从约5重量％到约40重量％，或从约10重量％到约65重量％，或从约10重量％到约55重量％，或从约10重量％到约50重量％，或从约10重量％到约45重量％，或从约10重量％到约40重量％，或从约20重量％到约65重量％，或从约20重量％到约60重量％，或从约20重量％到约55重量％，或从约20重量％到约50重量％，或从约20重量％到约45重量％，或从约20重量％到约40重量％，或从约30重量％到约65重量％，或从约30重量％到约60重量％，或从约30重量％到约55重量％，或从约30重量％到约50重量％，或从约30重量％到约45重量％，或从约30重量％到约40重量％，或从约40重量％到约65重量％，或从约40重量％到约60重量％，或从约40重量％到约55重量％，或从约40重量％到约50重量％，或从约40重量％到约45重量％的纤维含量。根据一些实施方案，富含碳水化合物的产品可以被进一步加工以符合期望的纤维含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的纤维组成)。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，低于50重量％，或低于约40重量％，或低于约30重量％，或低于约25重量％，或低于约20重量％，或低于约15重量％，或低于约10重量％，或低于约5重量％的灰分含量。在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约10重量％，或从约10重量％到约20重量％，或从约20重量％到约30重量％，或从约30重量％到约40重量％，或从约40重量％到约50重量％的灰分含量。根据一些实施方案，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约50重量％，或从约2重量％到约40重量％，或从约3重量％到约30重量％，或从约3重量％到约20重量％，或从约3重量％到约15重量％，或从约3重量％到约10重量％，或从约5重量％到约10重量％，或从约5重量％到约15重量％，或从约5重量％到约20重量％的灰分含量。富含碳水化合物的产品可以被进一步加工以符合期望的灰分含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的灰分组成)。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，低于约50重量％，或低于约40重量％，或低于约30重量％，或低于约25重量％，或低于约20重量％，或低于约15重量％，或低于约10重量％，或低于约5重量％的脂肪含量。富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约10重量％，或从约5重量％到约10重量％，或从约10重量％到约20重量％，或从约20重量％到约30重量％，或从约30重量％到约40重量％，或从约40重量％到约50重量％的脂肪含量。根据一些实施方案，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约50重量％，或从约1重量％到约40重量％，或从约1重量％到约30重量％，或从约1重量％到约20重量％，或从约1重量％到约15重量％，或从约1重量％到约10重量％，或从约1重量％到约5重量％，或从约2重量％到约40重量％，或从约2重量％到约30重量％，或从约2重量％到约20重量％，或从约2重量％到约15重量％，或从约2重量％到约10重量％，或从约2重量％到约5重量％，或从约3重量％到约30重量％，或从约3重量％到约20重量％，或从约3重量％到约15重量％，或从约3重量％到约10重量％，或从约3重量％到约5重量％，或从约5重量％到约10重量％，或从约5重量％到约15重量％，或从约5重量％到约20重量％的脂肪含量。富含碳水化合物的产品可以被进一步加工以符合期望的脂肪含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的脂肪组成)。
根据一些实施方案，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按干燥的生物原油的重量计，高于约30重量％，或高于约40重量％，或高于约50重量％，或高于约60重量％，或高于约65重量％，或高于约70重量％，或高于约75重量％，或高于约80重量％，或高于约85重量％的碳水化合物含量。在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有，按产品的重量计，从约30重量％到约90重量％，或从约40重量％到约90重量％，或从约50重量％到约90重量％，或从约60重量％到约90重量％，或从约70重量％到约90重量％，或从约80重量％到约90重量％，或从约30重量％到约85重量％，或从约40重量％到约85重量％，或从约50重量％到约85重量％，或从约60重量％到约85重量％，或从约70重量％到约85重量％，或从约30重量％到约80重量％，或从约40重量％到约80重量％，或从约50重量％到约80重量％，或从约60重量％到约80重量％，或从约70重量％到约80重量％的碳水化合物含量。富含碳水化合物的产品可以被进一步加工以符合期望的碳水化合物含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的碳水化合物组成)。
根据一些实施方案，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有可忽略量的易挥发物。在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品可以具有，按产品的重量计，低于约1重量％，或低于约2重量％，或低于约5重量％，或低于约10重量％，或低于约15重量％，或低于约20重量％的易挥发物含量。在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品可以具有，按产品的重量计，从约1重量％到约5重量％，或从约1重量％到约10重量％，或从约1重量％到约15重量％，或从约1重量％到约20重量％，从约2重量％到约10重量％，或从约2重量％到约15重量％，或从约2重量％到约20重量％，从约5重量％到约10重量％，或从约5重量％到约15重量％，或从约5重量％到约20重量％的易挥发物含量。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以具有高于约3MJ/kg，或高于约5MJ/kg，或高于约8MJ/kg，或高于约10MJ/kg，或高于约12MJ/kg，或高于约15MJ/kg，或高于约50MJ/kg，或高于约20MJ/kg的能量含量。干燥的生物原油可以被进一步加工以符合期望的能量含量(例如，更高的或更低的能量含量、期望的能量含量)。
例如，通过本文中描述的方法生产的富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)可以包含表3中概括的含量。
成分比例
根据一些实施方案，本公开涉及包括可溶性微作物蛋白质的组成。例如，包括可溶性微作物蛋白质的组成可以包括两种或更多种以下成分：蛋白质、叶黄素、脂肪、碳水化合物、多元酚和纤维，其中每种成分可以以本文中公开的浓度存在，表4和表5中提供其实施例。可溶性微作物蛋白质组成，例如，可以包含彼此在期望的比例的两种或更多种这样的成分。期望的比例可以选自任何公开的浓度。使用表4以阐明，蛋白质与脂肪的比例可以是约30:0.2或约30:2或约30:20，或约60:0.2或约60:2或约60:20，或约90:0.2或约90:2或约90:20。任何其他成分与蛋白质的比例可以以相同的方式从表4中获得。使用表5以阐明，碳水化合物与脂肪的比例可以是约1:0.2，或约1:2，或约1:20，约10:0.2，或约10:2，或约10:20，约50:0.2，或约50:2，或约50:20。任何其他成分与蛋白质的比例可以以相同的方式从表5中获得。
根据一些实施方案，在包括可溶性微作物蛋白质的组成中，这样的蛋白质与这样的多元酚的比例可以大于活的、完整的微作物(例如，浮萍)中的这样的蛋白质与这样的多元酚的比例，这样的可溶性微作物蛋白质从所述活的、完整的微作物获得。例如，蛋白质与多元酚的比例可以是约50:1，约25:1，约10:1，约5:1，约4:1，约3:1，约2:1和约1.5:1。
热交换
根据一些实施方案，热能交换机械装置(例如，热交换器)可以降低从微作物(例如，浮萍)生产经浓缩的蛋白质和/或富含碳水化合物的产品所需的总能量输入。在一些实施方案中，经冷却的流(例如，接受流)可以被引导以接近具有热能的供体流的方式流动，使得经冷却的流可以吸收至少一些供体流热能。根据一些实施方案，接受流可以被引导以接近具有热能的供体流的方式流动，使得接受流吸收至少一些供体流热能。
在一些实施方案中，接受流可以是经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)、汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二排出流和渗透液中的至少一种。在一些实施方案中，接受流可以是经冷却的流。根据一些实施方案，经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)、汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二排出流和渗透液中的至少一种可以被冷却以形成经冷却的流。接受流(例如，经冷却的流)在使用时可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。在一些实施方案中，接受流(例如，经冷却的流)在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。在一些实施方案中，接受流(例如，经冷却的流)在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。在一些实施方案中，接受流(例如，经冷却的流)可以具有约12℃的温度。根据一些实施方案，接受流(例如，经冷却的流)可以具有低于供体流的温度。
在一些实施方案中，供体流可以包括经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)、汁液级分(例如，第一部分、第二部分)或第一汁液(例如，第一部分、第二部分)中的至少一种。根据一些实施方案，供体流可以具有高于接受流的温度。在一些实施方案中，供体流可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。在一些实施方案中，供体流在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃，或高于约95℃，或高于约100℃的温度。在一些实施方案中，供体流在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间的温度。根据一些实施方案，供体流可具有在约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间，或约85℃和约90℃之间，或约90℃和约95℃之间，或约95℃和约100℃之间的温度。在一些实施方案中，供体流可以具有在约50℃和约80℃之间，或约55℃和约85℃之间，或约60℃和约90℃之间，或约65℃和约95℃之间，或约70℃和约100℃之间的温度。
在一些实施方案中，在从微作物(例如，浮萍)生产经浓缩的蛋白质和/或富含碳水化合物的产品期间，可以通过一个或更多个过程产生热能。例如，可以通过以下过程产生热能：(1)干燥经浓缩的蛋白质，(2)干燥富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)，和/或(3)冷却经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)，汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二排出流和渗透液中的至少一种以产生经冷却的流。根据一些实施方案，热能可以在与热交换器的热力连通中被产生。例如，冷却汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)中的至少一种的操作可以在与热交换器的热力连通中进行。在一些实施方案中，加热洗涤溶液、第一排出流、第二排出流和渗透液中的至少一种的操作可以在与热交换器的热力连通中进行。在一些实施方案中，干燥经浓缩的蛋白质和/或干燥富含碳水化合物的产品的操作可以在与热交换器的热力连通中进行。
图1
图1是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于种植、收获和分离用于生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法100的流程图。微作物(例如，浮萍)可以在生物反应器系统105中被栽培、被收获110、并且被分离125以形成汁液级分126和固体级分127。在一些实施方案中，汁液级分可以被加工以生产一种或更多种蛋白质浓缩物产品和/或固体级分可以被加工以生产一种或更多种富含碳水化合物的产品。蛋白质浓缩物产品可以包含适用于动物饲料和/或人类消费的产品。富含碳水化合物的产品可以包含适合作为燃料原料的干燥的生物原油或适合作为用于动物和/或人类消费的进食或添加剂的富含碳水化合物的餐食。方法100可以基于例如一个或多个位置的具体环境特性在室内、室外及其任何组合中进行。
如图1中所示，可以在生物反应器系统105(例如，开放式生物反应器、封闭式生物反应器)中栽培微作物。生物反应器系统可以含有生长培养基(例如，水、营养组成)。在一些实施方案中，在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置以收集降雨和/或从地面、地表或再循环水(例如，暴雨水、再循环水)或任何其他合适的水源摄取水。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置以在规定的时间指示器处或响应于传感器读数添加附加的营养物(例如，氮、磷、钾)或气体(例如，氧气、二氧化碳)。在一些实施方案中，生物反应器系统可以包括监控系统。在一些实施方案中，生物反应器系统可以监控和调整微作物垫的厚度和分布。例如，当微作物达到期望的厚度或分布时，生物反应器系统可以启动收获程序。
如图1中所示，在规定的时间(例如，基于环境条件)或在微作物出现期望的特性(例如，垫厚度；垫分布；成熟)之后，可以从生物反应器系统收获110(例如，手动的、自动的)微作物，形成生物质111。在一些实施方案中，自动撇取器系统可以从生物反应器系统收集微作物，并且将收获的微作物转移(例如，经由泵激系统)到倾斜的振动筛上以从生长培养基和残渣分离生物质。在一些实施方案中，可以通过固定的网式过滤器通过从生物反应器系统真空撇取微作物而收获微作物。根据一些实施方案，可以手动收获微作物。包含收获的微作物(例如，浮萍)和生长培养基(例如，水)的生物质浆料可以被运送到可以可选地振动的倾斜的振动筛，其中生物质(例如，微作物)可以从生长培养基被分离。
根据一些实施方案，在收获110期间，经分离的生长培养基可以被再循环112回到生物反应器系统或附加的储存容器(例如，容器或池塘)。在一些实施方案中，至少约40％(v/v)，或至少约50％(v/v)，或至少约60％(v/v)，或至少约70％(v/v)，或至少约80％(v/v)，或至少约90％(v/v)，或至少约95％(v/v)的从生物质分离的生长培养基(例如，水)可以被再循环用于将来使用。
如图1中所示，生物质111可以经过洗涤程序115(例如，浸入、喷洒、浆液)以去除残渣、污染物、微生物和/或毒素。在一些实施方案中，可以通过将生物质的至少约一个表面暴露(例如，浸入、喷洒)于洗涤溶液(例如，水、生长培养基、抗菌溶液)进行洗涤程序。在一些实施方案中，可以将洗涤溶液(例如，水、臭氧化水)与生物质合并以形成浆液。根据一些实施方案，洗涤溶液可以包括，按体积计，至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，或至少约90％的从方法100的另一阶段再循环的(例如，再循环的洗涤溶液116、来自过滤阶段的排出流(图2A，252))。在一些实施方案中，可以将第二洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液116)施加到生物质。在一些实施方案中，可以将第三洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液)施加到生物质。在一些实施方案中，第一洗涤溶液可以是或可以包括来自过滤过程(例如，图2A，252)的排出流，第二洗涤溶液可以是或可以包括水，并且第三洗涤溶液可以是或可以包括臭氧化水。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)中的一些或全部可以从生物质分离(例如，使用倾斜的筛网或振动筛)。
在一些实施方案中，洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液中的一些或全部可以被收集并且重复使用/再循环116/117。根据一些实施方案，按体积计，至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液(例如，水)可以被再循环用于将来使用(例如，在生物反应器系统117中用作生长培养基的再循环的洗涤溶液116)。
如图1中所示，经洗涤的或未经洗涤的生物质可以被裂解120(例如，压榨、撕裂、超声波处理)。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、研磨机、制浆机、压滤机或其任何组合实现裂解过程。
经裂解的生物质121可以被分离125(如图1中所示)，以形成汁液级分126和固体级分127。分离125经裂解的生物质121或生物质的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机)、离心分离(例如，沉降式离心机)、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离经裂解的生物质和/或生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。在一些实施方案中，汁液级分126可以经历用于选择性去除至少一种多元酚(a)的加工步骤。
图2A和图2B
图2A和图2B阐明用于加工微作物(例如，浮萍)、用于生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的各自的实施方案。在一些实施方案中，可以收获微作物(例如，图1，110)形成生物质(例如，图1，111)。
洗涤生物质
根据一些实施方案，生物质可以在加工的操作之前被洗涤215。洗涤程序可以去除残渣、污染物、营养物、微生物和/或毒素。在一些实施方案中，可以将洗涤溶液与生物质合并以形成浆液。根据一些实施方案，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)可以具有低于室温的温度(例如约12℃)。在一些实施方案中，洗涤溶液可以具有高于室温(例如，50℃)的温度。在一些实施方案中，洗涤溶液可以包括再循环的流体的任何期望的部分。例如，洗涤溶液可以包括至少约10％(v/v)，至少约20％(v/v)，至少约30％(v/v)，至少约40(v/v)，至少约50％(v/v)，至少约60％(v/v)，至少约70％(v/v)，至少约80％(v/v)或至少约的90％(v/v)的从方法的另一阶段再循环的(例如，再循环的洗涤溶液216、来自过滤的排出流(图2A，252))。在一些实施方案中，可以将第二洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液图1，116)施加到生物质。在一些实施方案中，可以将第三洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液)施加到生物质。在一些实施方案中，第一洗涤溶液可以是来自过滤过程的排出流(例如，图2A，252)，第二洗涤溶液可以是水，并且第三洗涤溶液可以是臭氧化水。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液)中的一些或全部可以从生物质分离(例如，使用倾斜的筛网或振动筛)。
根据一些实施方案，洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液中的一些或全部可以被收集和/或重复使用。至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的洗涤溶液和/或第二洗涤溶液可以被再循环用于将来使用。
裂解经洗涤的或未经洗涤的生物质
如图2A和图2B中所示，经洗涤的生物质可以被裂解220以形成经裂解的生物质221。在一些实施方案中，生物质(例如，未经洗涤的)可以被裂解以形成经裂解的生物质221。根据一些实施方案，可以使用机械的(例如，碾磨)、化学的(例如，pH调整)和/或超声的(例如，声波降解法)方法的组合实现裂解。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、剪切磨机、研磨机、制浆机、压滤机或其任何组合实现裂解过程。
在一些实施方案中，裂解可以在低于室温的温度进行。根据一些实施方案，可以在裂解之前或在裂解期间将裂解液(例如，水、再循环水、反渗水)加至生物质或微作物。例如，至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，或至少约90％的裂解液可以是由于过滤产物的反渗透/纳滤产生的水(例如，图3A，362)。在一些实施方案中，裂解液可以处于低于室温的温度(例如，约12℃)。
分离生物质
如图2A和图2B中所示，经裂解的生物质221可以被分离225以产生汁液级分226和固体级分227。在一些实施方案中，生物质(例如，浮萍)、经洗涤的生物质、经裂解的生物质221，或其任何组合可以被分离以产生汁液级分和固体级分。汁液级分226可以包括富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离225经裂解的生物质221的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离225生物质(例如，收获的生物质)、经洗涤的生物质，和/或经裂解的生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
分离225可以在任何期望的温度进行。分离225可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。分离225可以例如在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
分离固体级分
如图2A和图2B中所示，固体级分227可以被进一步分离230以提取附加的汁液，形成第二汁液232和第一固体231。第二汁液可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离固体级分以形成第二汁液和第一固体的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离固体级分的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
在一些实施方案中，如图2A和图2B中所示，例如，可以将在方法的其他阶段(例如，汁液级分的分离产生第一渣饼)中收集的其他固体部分(例如，第一渣饼242、第二渣饼247)与第一固体合并以形成固体混合物，并且可以进一步加工固体混合物。
在一些实施方案中，固体级分和/或固体混合物的水分含量小于约90重量％，或小于约80重量％，或小于约70重量％，或小于约60重量％，或小于约50重量％，或小于约40重量％，或小于约30重量％，或小于约20重量％，或小于约10重量％。
分离汁液级分
如图2A和图2B中所示，汁液级分226可以被分离240以产生第一汁液241和第一渣饼242。第一汁液可以包含可溶性蛋白质。在一些实施方案中，分离240汁液级分可以涉及离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。几种不同的可交换的单元操作可以被用于分离汁液级分，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
根据一些实施方案，分离240可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
分离第一渣饼和/或第二汁液
如图2A和图2B中所示，第一渣饼242和第二汁液232可以被合并并且被进一步分离以形成第三汁液246和第二渣饼247。在一些实施方案中，第一渣饼和第二汁液可以独立地经受进一步分离。分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合的操作可以涉及离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。几种不同的可交换的单元操作可以被用于分离的操作，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
根据一些实施方案，分离可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
如图2A和图2B中所示，在一些实施方案中，在进一步加工的操作之前，可以将第三汁液246与第一汁液241合并。在一些实施方案中，在进一步加工的操作之前，可以将第二渣饼247与第一固体231合并以形成固体混合物。
过滤第一汁液、第三汁液或其任何组合
如图2A和图2B中所示，第一汁液241、第三汁液246或其任何组合可以被过滤以产生可溶性蛋白质251和排出流252。过滤250可以涉及微滤、超滤、纳滤或反渗透过滤。
在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。如图2B中所示，在一些实施方案中，第一汁液、第三汁液或其任何组合可以使用微滤被过滤250以在渗透液中产生可溶性蛋白质251并且在渗余物中产生排出流产物253。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜过滤。在一些实施方案中，适用于超滤的标称截留分子量(NMWCO)可以是至多在一些实施方案中，至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。根据一些实施方案，可以使用超滤过滤250第一汁液241、第三汁液246或其任何组合以产生可溶性蛋白质251和排出流252。可溶性蛋白质可以在渗余物中(如图2A中所示)，或者渗透液中(如图2B中所示)，其取决于用于超滤的截留分子量。当排出流252是超滤的渗透液(例如，图2A)时，其可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。如图2B中所示，在一些实施方案中，可以使用纳滤或反渗透过滤过滤250第一汁液、第三汁液或其任何组合，以分别在纳滤水和反渗水的渗余物和渗透液252中产生可溶性蛋白251。在一些实施方案中，排出流252可以是纳滤或反渗透过滤的渗透液，并且可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至可溶性蛋白质251。在一些实施方案中，可溶性蛋白质可以被冷却和/或储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于-2℃，或低于-5℃，或低于-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存可溶性蛋白质的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
降低可溶性蛋白质的水分含量
在一些实施方案中，可以使用方法以降低可溶性蛋白质251的水分含量。在一些实施方案中，可以使用蒸发过程降低可溶性蛋白质的水分含量。在一些实施方案中，可溶性蛋白质251的水分含量可以通过纳滤或反渗透过滤被降低。在一些实施方案中，纳滤渗余物中的可溶性蛋白质251可以降低可溶性蛋白质251的水分含量。在一些实施方案中，反渗透过滤渗余物中的可溶性蛋白质251使用可以降低可溶性蛋白质251的水分含量。根据一些实施方案，纳滤或反渗透过滤的渗透液可以被再循环(例如，用于裂解的稀释液；洗涤溶液)。
干燥可溶性蛋白质
根据一些实施方案，可溶性蛋白质251可以被干燥255以产生干蛋白质浓缩物。在一些实施方案中，干燥程序可以降低可溶性蛋白质的水分含量至期望的水平(例如，更高的或更低的水分含量、期望的水分含量)。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的水分含量可以是，例如，按干蛋白质浓缩物的重量计，低于约90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的蛋白质浓度可以是，按干蛋白质浓缩物的重量计，从约30％到约95％，或从约40％到约90％，或从约50％到约85％，或从约60％到约80％，或从约70％到约75％。可以使用机械装置进行干燥程序，所述机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
加工第一固体和/或固体混合物
第一固体和/或固体混合物可以被进一步加工以产生一种或更多种富含碳水化合物的产品。如前所述，固体混合物可以包含在一个或更多个分离过程230/240/245之后保留的第一固体231、第一渣饼242、第二渣饼247或其任何组合中的一种或更多种。富含碳水化合物的产品可以包含适合作为燃料原料的干燥的生物原油产品或适合作为人类或动物进食添加剂(例如，浮萍餐食)的富含碳水化合物的餐食。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被加工(例如，干燥、造粒)以产生干燥的生物原油和富含碳水化合物的餐食中的至少一种。根据一些实施方案，加工第一固体和/或固体混合物的操作涉及干燥和/或造粒。
用于产生富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的)餐食的方法可以根据期望的特性变化，所述期望的特性包含，例如，水分含量、颗粒尺寸、蛋白质含量、脂肪含量、纤维含量、灰分含量、货架期、丸粒尺寸、质地或其任何组合。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被干燥以降低所得的富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量。在一些实施方案中，干燥程序可以连同(例如，先于、接着)第一固体和/或固体混合物的其他加工进行，使得最终产品是具有降低的水分含量的富含碳水化合物的产品。在一些实施方案中，可以使用包含，例如，可以使用干燥器机械装置进行干燥程序，所述干燥器机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量可以，按产品的重量计，低于约90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。
去除多元酚
在一些实施方案中，汁液级分226、第一汁液241、第二汁液232、第三汁液246，和/或可溶性蛋白质251可以经历用于选择性去除至少一种多元酚(a)的加工步骤。
溶剂洗涤
在一些实施方案中，可溶性蛋白质251可以经历溶剂洗涤(b)。溶剂洗涤(b)也可以接着干燥255。
图3A和图3B
图3A和图3B阐明用于加工用于生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的微作物(例如，浮萍)的实施方案。可以收获微作物(例如，图1，110)，形成生物质(例如，图1，111)。
洗涤生物质
如图3A和图3B中所示，根据一些实施方案，生物质可以在加工之前被洗涤315。洗涤程序可以去除残渣、污染物、营养物、微生物和/或毒素。在一些实施方案中，可以将洗涤溶液与生物质合并以形成浆液。根据一些实施方案，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。在一些实施方案中，洗涤溶液可以具有高于室温的温度(例如，50℃)。在一些实施方案中，洗涤溶液可以包括再循环的流体的任何期望的部分。例如，洗涤溶液可以包括至少约10％(v/v)，至少约20％(v/v)，至少约30％(v/v)，至少约40％(v/v)，至少约50％(v/v)，至少约60％(v/v)，至少约70％(v/v)，至少约80％(v/v)，或至少约的90％(v/v)的从方法的另一阶段的再循环的(例如，再循环的洗涤溶液316、来自过滤的第一排出流(例如，图3A，352)，来自过滤的第二排出流(例如，图3A，357))。在一些实施方案中，可以将第二洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液图1，316)施加到生物质。在一些实施方案中，可以将第三洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液)施加到生物质。在一些实施方案中，第一洗涤溶液可以是来自过滤过程的排出流(例如，图3A，352，357)，第二洗涤溶液可以是水，并且第三洗涤溶液可以是臭氧化水。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液)中的一些或全部可以从生物质分离(例如，使用倾斜的筛网或振动筛)。
根据一些实施方案，洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液中的一些或全部可以被收集和/或重复使用。至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的洗涤溶液和/或第二洗涤溶液可以被再循环用于将来使用。
裂解经洗涤的或未经洗涤的生物质
如图3A和图3B中所示，经洗涤的生物质可以被裂解320以形成经裂解的生物质321。在一些实施方案中，生物质(例如，未经洗涤的)可以被裂解以形成经裂解的生物质321。根据一些实施方案，可以使用机械的(例如，碾磨)、化学的(例如，pH调整)和/或超声的(例如，声波降解法)方法的组合实现裂解。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、研磨机、制浆机、压滤机或其任何组合实现裂解过程。
在一些实施方案中，裂解可以在低于室温的温度进行。根据一些实施方案，可以在裂解之前或在裂解期间将裂解液(例如，水、再循环水、反渗水)加至生物质或微作物。如图3A和图3B中所示，来自第二可溶性蛋白质的反渗透/纳滤的渗透液362可以被再循环作为裂解液。例如，至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，或至少约90％的裂解液可以是由于过滤产物的反渗透/纳滤产生的水(例如，图3A，362)。在一些实施方案中，裂解液可以处于低于室温的温度(例如，约12℃)。裂解液可以处于高于室温的温度(例如，约50℃)。
分离生物质
如图3A和图3B中所示，经裂解的生物质321可以被分离325以产生汁液级分326和固体级分327。在一些实施方案中，生物质(例如，浮萍)、经洗涤的生物质、经裂解的生物质321，或其任何组合可以被分离以产生汁液级分和固体级分。汁液级分326可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离325经裂解的生物质321的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离325生物质(例如，收获的生物质)、经洗涤的生物质，和/或经裂解的生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
分离325可以在任何期望的温度进行。分离325可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。分离325可以，例如在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
分离固体级分
如图3中所示，固体级分327可以被进一步分离330以提取附加的汁液，形成第二汁液332和第一固体331。第二汁液可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离固体级分以形成第二汁液和第一固体的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离固体级分的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
在一些实施方案中，如图3中所示，例如，可以将在方法的其他阶段(例如，汁液级分的分离产生第一渣饼)收集的其他固体级分(例如，第一渣饼342、第二渣饼347)与第一固体合并以形成固体混合物，并且可以进一步加工固体混合物。
在一些实施方案中，固体级分和/或固体混合物的水分含量小于约90重量％，或小于约80重量％，或小于约70重量％，或小于约60重量％，或小于约50重量％，或小于约40重量％，或小于约30重量％，或小于约20重量％，或小于约10重量％。
分离汁液级分
如图3A和图3B中所示，汁液级分326可以被分离以产生第一汁液341和第一渣饼342。第一汁液可以包含可溶性蛋白质。在一些实施方案中，分离汁液级分的操作可以涉及离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。几种不同的可交换的单元操作可以被用于分离汁液级分，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
根据一些实施方案，分离可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
分离第一渣饼和/或第二汁液
如图3A和图3B中所示，第一渣饼342和第二汁液332可以被合并并且被进一步分离以形成第三汁液346和第二渣饼347。在一些实施方案中，第一渣饼和第二汁液可以独立地经受进一步分离。分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合的操作可以涉及离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。几种不同的可交换的单元操作可以被用于分离，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
根据一些实施方案，分离可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
如图3A和图3B中所示，在一些实施方案中，在进一步加工之前，可以将第三汁液346与第一汁液341合并。在一些实施方案中，在进一步加工之前，可以将第二渣饼347与第一固体331合并以形成固体混合物。
过滤第一汁液、第三汁液或其任何组合
如图3A和图3B中所示，第一汁液341、第三汁液346或其任何组合可以被过滤以产生第一可溶性蛋白质351和第一排出流352。过滤350可以涉及微滤、超滤、纳滤或反渗透过滤。
在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。如图3B中所示，在一些实施方案中，可以使用微滤过滤350第一汁液、第三汁液或其任何组合以在渗透液中产生第一可溶性蛋白质351并且在渗余物中产生排出流产物353。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜过滤。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCOs可以是至多在一些实施方案中，至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。
根据一些实施方案，可以使用超滤过滤350第一汁液341、第三汁液346或其任何组合以产生第一可溶性蛋白质351和排出流352。第一可溶性蛋白质可以在渗余物中(如图3A中所示)，或者渗透物液中(如图3B中所示)，其取决于用于超滤的截留分子量。当第一排出流352是超滤的渗透液(例如，图3A)时，其可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。如图3B中所示，在一些实施方案中，可以使用纳滤或反渗透过滤过滤350第一汁液、第三汁液或其任何组合，以分别在纳滤水和反渗水的渗余物和渗透液352中产生第一可溶性蛋白质351。在一些实施方案中，第一排出流352可以是纳滤或反渗透过滤的渗透液，并且可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至可溶性蛋白质351。在一些实施方案中，可溶性蛋白质可以被冷却和/或被储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于-2℃，或低于-5℃，或低于-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存可溶性蛋白质的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
过滤第一可溶性蛋白质
如图3A和图3B中所示，第一可溶性蛋白质351可以被过滤355以产生和第二可溶性蛋白质356和第二排出流357。过滤355可以涉及微滤、超滤、纳滤或反渗透过滤。
在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，可以使用微滤过滤355第一可溶性蛋白质以在渗透液中产生第二可溶性蛋白质356并且在渗余物中产生排出流产物。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜过滤。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCOs可以是至多在一些实施方案中，至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。
根据一些实施方案，可以使用超滤过滤355第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质355和排出流357。第二可溶性蛋白质可以在渗余物(如图3A和图3B中所示)或渗透液(未示出)中，其取决于用于超滤的截留分子量。根据一些实施方案，通过将水加至第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356，渗滤可以连同超滤和/或纳滤使用。在一些实施方案中，通过将水加至第一可溶性蛋白质351、第二可溶性蛋白质356或其组合，连同超滤和/或纳滤使用渗滤，可以进一步消除来自第一可溶性蛋白质351、第二可溶性蛋白质356或其组合的可渗透溶质。消除来自第一可溶性蛋白质351、第二可溶性蛋白质356或其组合的可渗透溶质的操作可以增加第一可溶性蛋白质351、第二可溶性蛋白质356或其组合的蛋白质纯度。当第二排出流357是超滤的渗透液(例如，图3A)时，其可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。如图3A和图3B中所示，在一些实施方案中，可以使用纳滤或反渗透过滤过滤355第一可溶性蛋白质，以分别在纳滤水和反渗水的渗余物和渗透液357中产生第二可溶性蛋白质356。在一些实施方案中，第二排出流357可以是纳滤或反渗透过滤的渗透液，并且可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至第二可溶性蛋白质356。第二可溶性蛋白质可以被冷却和/或被储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于-2℃，或低于-5℃，或低于-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存第二可溶性蛋白质的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
降低第一可溶性蛋白质和/或第二可溶性蛋白质的水分含量
在一些实施方案中，可以使用方法以降低第一可溶性蛋白质351和/或第二可溶性蛋白质356的水分含量。
在一些实施方案中，可以使用蒸发过程以降低第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356的水分含量，并且产生经浓缩的蛋白质361。例如，通过降低干燥经浓缩的蛋白质361所需的能量，降低第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356的水分含量的操作可以降低资本支出和操作支出。蒸发可以通过，例如，热(蒸发)方式(如：升膜蒸发器、降膜蒸发器、自然循环蒸发器(立式或卧式)、搅拌膜式蒸发器、多效蒸发器、通过真空蒸发，或其任何组合)进行。
如图3中所示，在一些实施方案中，可以通过纳滤或反渗透过滤降低第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356的水分含量。在一些实施方案中，可以分别纳滤渗余物中的第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356降低第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356的水分含量。在一些实施方案中，可以分别反渗透过滤渗余物中的第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356降低第一可溶性蛋白质351或第二可溶性蛋白质356的水分含量。根据一些实施方案，纳滤或反渗透过滤的渗透液362可以被再循环(例如，用于裂解的稀释液；洗涤溶液)。在一些实施方案中，反渗透过滤和/或纳滤可以降低所得的经浓缩的蛋白质361中的不期望的溶解的化合物(例如，盐、钙离子)的浓度。
干燥可溶性蛋白质
根据一些实施方案，经浓缩的蛋白质361可以被干燥365以产生干蛋白质浓缩物。在一些实施方案中，干燥程序可以降低经浓缩的蛋白质361的水分含量至期望的水平(例如，更高的或更低的水分含量、期望的水分含量)。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的水分含量可以是，例如，按干蛋白质浓缩物的重量计，低于90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的蛋白质浓度可以是，按干蛋白质浓缩物的重量计，从约30％到约95％，或从约40％到约90％，或从约50％到约85％，或从约60％到约80％，或从约70％到约75％。可以使用机械装置进行干燥程序，所述机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
加工第一固体和/或固体混合物
第一固体和/或固体混合物可以被进一步加工以产生一种或更多种富含碳水化合物的产品。如前所述，固体混合物可以包含在一个或更多个分离过程330/340/345之后保留的第一固体331、第一渣饼342、第二渣饼347或其任何组合中的一种或更多种。富含碳水化合物的产品可以包含适合作为燃料原料的干燥的生物原油产品或适合作为人类或动物进食添加剂(例如，浮萍餐食)的富含碳水化合物的餐食。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被加工(例如，干燥、造粒)以产生干燥的生物原油和富含碳水化合物的餐食中的至少一种。根据一些实施方案，加工第一固体和/或固体混合物的操作涉及干燥和/或造粒。
用于产生富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的)餐食的方法可以根据期望的具体特性变化，所述期望的具体特性包含，例如，水分含量、颗粒尺寸、蛋白质含量、脂肪含量、纤维含量、灰分含量、货架期、丸粒尺寸、质地或其任何组合。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被干燥以降低所得的富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量。在一些实施方案中，干燥程序可以连同(例如，先于、接着)第一固体和/或固体混合物的其他加工进行，使得最终产品是具有降低的水分含量的富含碳水化合物的产品。在一些实施方案中，可以使用干燥器机械装置进行干燥程序，所述干燥器机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量可以，按产品的重量计，低于约90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。
去除多元酚
在一些实施方案中，汁液级分326、第一汁液341、第二汁液332、第三汁液346、第一可溶性蛋白质351、第二可溶性蛋白质356，和/或经浓缩的蛋白质361可以经历用于选择性去除至少一种多元酚(a)的加工步骤。
溶剂洗涤
在一些实施方案中，第一可溶性蛋白质351、第二可溶性蛋白质356，和/或经浓缩的蛋白质361可以经历溶剂洗涤(b)。溶剂洗涤(b)也可以接着干燥365。
图4
图4是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质连续生产蛋白质浓缩物和/或富含碳水化合物的产品的方法的流程图。在一些实施方案中，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以是用于生产蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)和/或富含碳水化合物的产品的多循环或连续过程，使得方法的较早期循环的副产物可以被再循环进入方法的一个或更多个随后的循环。再循环一种或更多种副产物可以降低用于方法的总需水量。在一些实施方案中，方法可以被配置以最小化所需的净能量输入(即，能量节约)。
微作物可以被收获(例如，图1，110)，形成生物质(例如，图1，111)。
洗涤生物质
如图4中所示，根据一些实施方案，生物质可以在加工之前被洗涤415。洗涤程序可以去除残渣、污染物、营养物、微生物，和/或毒素。在一些实施方案中，可以将洗涤溶液与生物质合并以形成浆液。根据一些实施方案，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。在一些实施方案中，洗涤溶液可以具有高于室温的温度(例如，50℃)。在一些实施方案中，洗涤溶液可以包括再循环的流体的任何期望的部分。例如，洗涤溶液可以包括至少约10％(v/v)，至少约20％(v/v)，至少约30％(v/v)，至少约40％(v/v)，至少约50％(v/v)，至少约60％(v/v)，至少约70％(v/v)，至少约80％(v/v)或至少约90％(v/v)的从方法的另一阶段再循环的(例如，再循环的洗涤溶液416、来自过滤的第一排出流(例如，图3A，352)、来自过滤的第二排出流(例如，图4，457))。
根据一些实施方案，由于方法中的较早期产物的冷却(例如，冷却第一汁液的操作、冷却第一可溶性蛋白质的操作、冷却第二可溶性蛋白质的操作)，至少部分的从方法的另一阶段再循环的洗涤溶液(例如，再循环的洗涤溶液416、来自过滤的第一排出流(例如，图3A，352)、来自过滤的第二排出流(例如，图4，457))可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。由于热交换机械装置，至少部分的从方法的另一阶段再循环的洗涤溶液(例如，再循环的洗涤溶液416、来自过滤的第一排出流(例如，图3A，352)、来自过滤的第二排出流(例如，图4，457))可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。例如，热交换机械装置可以被配置为使用来自干燥过程335释放的能量以加热来自过滤的第一排出流(例如，图3A，352)、来自过滤的第二排出流(例如，图4，457))。这样的再循环可以被配置为降低方法的能量输入需求(例如，经冷却的再循环流体冷却其被加入到的过程；热交换器降低加热第一排出流的能量需求)。
在一些实施方案中，可以将第二洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液图4，416)施加到生物质。在一些实施方案中，可以将第三洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液)施加到生物质。在一些实施方案中，第一洗涤溶液可以是来自过滤过程的排出流(例如，图3A，352；图4，457)，第二洗涤溶液可以是水，并且第三洗涤溶液可以是臭氧化水。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液)中的一些或全部可以从生物质分离(例如，使用倾斜的筛网或振动筛)。
根据一些实施方案，洗涤溶液、第二洗涤溶液，和/或第三洗涤溶液中的一些或全部可以被收集和/或重复使用。至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的洗涤溶液和/或第二洗涤溶液可以被再循环用于将来使用。
裂解经洗涤的或未经洗涤的生物质
如图4中所示，经洗涤的生物质可以被裂解420以形成经裂解的生物质421。在一些实施方案中，生物质(例如，未经洗涤的)可以被裂解以形成经裂解的生物质。根据一些实施方案，可以使用机械的(例如，碾磨)、化学的(例如，pH调整)，和/或超声的(例如，声波降解法)方法的组合实现裂解。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、研磨机、制浆机、压滤机或其任何组合实现裂解过程。
在一些实施方案中，裂解可以在低于室温的温度进行。根据一些实施方案，可以在裂解之前或在裂解期间将裂解液(例如，水、再循环水、反渗水)加至生物质或微作物。如图4中所示，来自第二可溶性蛋白质的反渗透/纳滤的渗透液462可以被再循环为裂解液。例如，至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，或至少约90％的裂解液可以是由于过滤产物的反渗透/纳滤产生的水(例如，图4，462)。在一些实施方案中，裂解液可以处于低于室温的温度(例如，约12℃)。裂解液可以处于高于室温的温度(例如，约50℃)。根据一些实施方案，由于方法中的较早期产物的冷却(例如，冷却第一汁液的操作、冷却第一可溶性蛋白质的操作、冷却第二可溶性蛋白质的操作)，至少部分的从方法的另一阶段再循环的裂解液(例如，图4，462)可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。由于热交换机械装置，至少部分的从方法的另一阶段再循环的裂解液(例如，图4，462)可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。例如，热交换机械装置可以被配置为使用来自干燥过程335释放的能量以加热由反渗透或纳滤过程(例如，图4，460)产生的渗透液(例如，图4，462)。
分离生物质
如图4中所示，经裂解的生物质可以被分离425以产生汁液级分426和固体级分427。在一些实施方案中，生物质(例如，浮萍)、经洗涤的生物质、经裂解的生物质或其任何组合可以被分离以产生汁液级分和固体级分。汁液级分426可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离425经裂解的生物质的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离425生物质(例如，收获的生物质)、经洗涤的生物质，和/或经裂解的生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
分离425可以在任何期望的温度进行。分离425可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。分离425可以，例如在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
分离固体级分
如图4中所示，固体级分427可以被进一步分离430以提取附加的汁液，形成第二汁液432和第一固体431。第二汁液可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离固体级分以形成第二汁液和第一固体的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离固体级分的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
如图4中所示，根据一些实施方案，在固体级分的分离(例如，图4，430)之前，可以将在较早期循环中收集的第一渣饼(例如，图4，442)和第二渣饼(例如，图4，447)中的一个或更多个与来自随后的循环的固体级分合并。
在一些实施方案中，固体级分和/或固体混合物的水分含量小于约90％，或小于约80重量％，或小于约70重量％，或小于约60重量％，或小于约50重量％，或小于约40重量％，或小于约30重量％，或小于约20重量％，或小于约10重量％。
分离汁液级分
如图4中所示，汁液级分426可以被分离440以产生第一汁液441和第一渣饼442。第一汁液可以包含可溶性蛋白质。在一些实施方案中，分离汁液级分的操作可以涉及离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。几种不同的可交换的单元操作可以被用于分离汁液级分，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
根据一些实施方案，分离可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
分离第一渣饼和/或第二汁液
如图4中所示，第一渣饼442和第二汁液432可以被合并并且被进一步分离以形成第三汁液446和第二渣饼447。在一些实施方案中，第一渣饼和第二汁液可以独立地经受进一步分离。分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合的操作可以涉及离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。几种不同的可交换的单元操作可以被用于分离，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
根据一些实施方案，分离可以在低于室温的温度进行，例如，降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
如图4中所示，根据一些实施方案，在进一步加工之前，可以将在较早期循环中收集的第三汁液与来自随后的循环的汁液级分合并。在一些实施方案中，在进一步加工之前，可以将第三汁液与第一汁液合并(例如，图3A)。在一些实施方案中，在进一步加工之前，可以将第二渣饼与第一固体合并以形成固体混合物(例如，图3A)。
过滤第一汁液、第三汁液或其任何组合
如图4中所示，第一汁液441可以被过滤450以产生第一可溶性蛋白质451和第一排出流452。在一些实施方案中，第一汁液、第三汁液或其任何组合可以被过滤以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流(例如，图3A)。过滤450可以涉及微滤、超滤、纳滤或反渗透过滤。
在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。如图4中所示，可以使用微滤过滤450第一汁液、第三汁液或其任何组合以在渗透液中产生第一可溶性蛋白质451并且在渗余物第一排出流452中产生排出流产物453。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜过滤。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCOs可以是至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。
根据一些实施方案，可以使用超滤过滤450第一汁液441、第三汁液446或其任何组合以产生第一可溶性蛋白质451和排出流452。如图4中所示，第一可溶性蛋白质可以在渗余物(例如，图3A)或渗透液中，其取决于用于超滤的截留分子量。当第一排出流452是超滤的渗透液(例如，图3A)时，其可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。在一些实施方案中，可以使用纳滤或反渗透过滤过滤450第一汁液、第三汁液或其任何组合，以分别在纳滤水和反渗水的渗余物和渗透液(如，图3A，352)中产生第一可溶性蛋白质(如，图3A，351)。在一些实施方案中，第一排出流(例如，图3A，352)可以是纳滤或反渗透过滤的渗透液，并且可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至可溶性蛋白质451。在一些实施方案中，可溶性蛋白质可以被冷却和/或被储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于-2℃，或低于-5℃，或低于-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存可溶性蛋白质的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
过滤第一可溶性蛋白质
如图4中所示，第一可溶性蛋白质451可以被过滤455以产生和第二可溶性蛋白质456和第二排出流457。过滤455可以涉及微滤、超滤、纳滤或反渗透过滤。
在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，可以使用微滤过滤455第一可溶性蛋白质以在渗透液中产生第二可溶性蛋白质(未示出)并且在渗余物中产生排出流产物。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜过滤。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCOs可以是至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。根据一些实施方案，可以使用超滤过滤455第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质455和排出流357。第二可溶性蛋白质可以在渗余物(如图4中所示)或渗透液(未示出)中，其取决于用于超滤的截留分子量。当第二排出流457是超滤的渗透液(如图4中所示)时，其可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。如图4中所示，在一些实施方案中，可以使用纳滤或反渗透过滤过滤455第一可溶性蛋白质，以分别在纳滤水和反渗水的渗余物和渗透液457中产生第二可溶性蛋白质456。在一些实施方案中，第二排出流457可以是纳滤或反渗透过滤的渗透液，并且可以被再循环到生物反应器系统用于微作物的栽培(例如，图1，105)。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至第二可溶性蛋白质456。第二可溶性蛋白质可以被冷却和/或被储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于-2℃，或低于-5℃，或低于-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存第二可溶性蛋白质的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
降低第一可溶性蛋白质和/或第二可溶性蛋白质的水分含量
在一些实施方案中，可以使用方法以降低第一可溶性蛋白质451和/或第二可溶性蛋白质456的水分含量(例如，脱水)。
在一些实施方案中，可以使用蒸发过程以降低第一可溶性蛋白质451或第二可溶性蛋白质456的水分含量，并且产生经浓缩的蛋白质461。例如，通过降低干燥经浓缩的蛋白质461所需的能量，降低第一可溶性蛋白质451或第二可溶性蛋白质456的水分含量的操作可以降低资本支出和操作支出。蒸发可以通过，例如，热(蒸发)方式(如：升膜蒸发器、降膜蒸发器、自然循环蒸发器(立式或卧式)、搅拌膜式蒸发器、多效蒸发器、通过真空蒸发，或其任何组合)进行。
如图4中所示，在一些实施方案中，第一可溶性蛋白质451或第二可溶性蛋白质456的水分含量可以通过纳滤或反渗透过滤被降低。在一些实施方案中，可以分别纳滤渗余物中的第一可溶性蛋白质451或第二可溶性蛋白质456降低第一可溶性蛋白质451或第二可溶性蛋白质456的水分含量。在一些实施方案中，可以分别反渗透过滤渗余物中的第一可溶性蛋白质451或第二可溶性蛋白质456降低第一可溶性蛋白质451或第二可溶性蛋白质456的水分含量。根据一些实施方案，纳滤或反渗透过滤的渗透液462可以被再循环(例如，用于裂解的稀释液；洗涤溶液)。在一些实施方案中，反渗透过滤和/或纳滤可以降低所得的经浓缩的蛋白质461中的不期望的溶解的化合物(例如，盐、钙离子)的浓度。
干燥可溶性蛋白质
根据一些实施方案，经浓缩的蛋白质461可以被干燥465以产生干蛋白质浓缩物。在一些实施方案中，干燥程序可以将经浓缩的蛋白质461的水分含量降低至期望的水平(例如，更高的或更低的水分含量、期望的水分含量)。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的水分含量可以是，例如，按干蛋白质浓缩物的重量计，低于约90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。在一些实施方案，干蛋白质浓缩物的蛋白质浓度可以是，按干蛋白质浓缩物的重量计，从约30％到约95％，或从约40％到约90％，或从约50％到约85％，或从约60％到约80％，或从约70％到约75％。可以使用机械装置进行干燥程序，所述机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
加工第一固体和/或固体混合物
第一固体和/或固体混合物可以被进一步加工以产生一种或更多种富含碳水化合物的产品。如前所述，固体混合物可以包含在一个或更多个分离过程430/440/445之后保留的第一固体431、第一渣饼442、第二渣饼447或其任何组合中的一种或更多种。富含碳水化合物的产品可以包含适合作为燃料原料的干燥的生物原油产品或适合作为人类或动物进食添加剂(例如，浮萍餐食)的富含碳水化合物的餐食。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被加工(例如，干燥、造粒)以产生干燥的生物原油和富含碳水化合物的餐食中的至少一种。根据一些实施方案，加工第一固体和/或固体混合物的操作涉及干燥和/或造粒。
用于产生富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的)餐食的方法可以根据期望的具体特性变化，所述期望的具体的特性包含，例如，水分含量、颗粒尺寸、蛋白质含量、脂肪含量、纤维含量、灰分含量、货架期、丸粒尺寸、质地或其任何组合。
在一些实施方案中，第一固体和/或固体混合物可以被干燥以降低所得的富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量。在一些实施方案中，干燥程序可以连同(例如，先于、接着)第一固体和/或固体混合物的其他加工进行，使得最终产品是具有降低的水分含量的富含碳水化合物的产品。在一些实施方案中可以使用干燥器机械装置进行干燥程序，所述干燥器机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
在一些实施方案中，富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油和/或富含碳水化合物的餐食)的水分含量可以，按产品的重量计，低于约90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。
去除多元酚
在一些实施方案中，汁液级分426、第一汁液441、第二汁液432、第三汁液446、第一可溶性蛋白质451、第二可溶性蛋白质456，和/或经浓缩的蛋白质461可以经历用于选择性去除至少一种多元酚(a)的加工步骤。
溶剂洗涤
在一些实施方案中，第一可溶性蛋白质451、第二可溶性蛋白质456，和/或经浓缩的蛋白质461可以经历溶剂洗涤(b)。溶剂洗涤(b)也可以接着干燥465。
从光合水生物种提取蛋白质和富含碳水化合物的产物的系统
本公开的实施方案还提供了从光合水生物种提取蛋白质和富含碳水化合物的产品的系统。这样的系统可以包含，例如：用于裂解生物质(例如，经洗涤的、未经洗涤的)以产生经裂解的生物质的裂解单元(例如，220/320/420)；用于分离经裂解的生物质以生成汁液级分和固体级分的第一分离单元(例如，225/325/425)；用于形成第一汁液和第一渣饼的第二分离单元(例如，240/340/440)；用于形成第一固体和第二汁液的第三分离单元(例如，230/330/430)；用于形成第二渣饼和第三汁液的第四分离单元(例如，245/345/445)；用于形成可溶性蛋白质和排出流，或用于形成第一可溶性蛋白质和第一排出流，或用于形成第二可溶性蛋白质和第二排出流的蛋白质浓缩单元(例如，250/350/355/450/455)；用于形成经浓缩的蛋白质和渗透液的脱水单元(例如，360/460)；用于干燥可溶性蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的蛋白质干燥单元(例如，255/365/465)；以及用于干燥第一固体或固体混合物以产生至少一种富含碳水化合物的产品(例如，干燥的生物原油、富含碳水化合物的餐食)的碳水化合物干燥单元(例如，235/335/435)。表6中总结了可以被包含在上述单元中的设备。
实施例
根据本公开，可溶性微作物组成经受多元酚还原过程。下面的表7总结了对原始物料和产品进行的分析。如表所示，多元酚含量降低50％，而没有实质上的蛋白质损失(即，相对于原始物料为95％的采收率)。
可以理解的是，所列举的用于每个单元的设备仅用于阐明目的，其并不意图限制本申请的范围。基于本申请的教导，这些或其他设备或单元的特定组合可以被配置在用于预期用途的这样的系统中。
在不背离本公开的范围的情况下，本领域技术人员可以对部件的形状、尺寸、数量、分离特性，和/或布置做出各种改变。根据一些实施方案，各公开的方法和方法步骤可以与任何其他公开的方法或方法步骤联合并且以任何顺序进行。在动词“可以”出现的情况下，其意在表达可选的和/或非强制的条件，但是除非另有指出，否则其的使用并不意在暗示可操作性的任何缺乏。本领域技术人员可以对制备和使用本公开的组成、装置和/或系统的方法做出各种改变。在期望的情况下，本公开的一些实施方案可以被实践以排除其他实施方案。
另外，在已经提供范围的情况下，公开的端点可以被视为特定的实施方案期望的或需要的精确的和/或近似值。在端点为近似的情况下，灵活度可以与范围的数量级成比例地变化。例如，在一方面，在约5到约50的范围内的情况下，约50的范围端点可以包含50.5，但不包含52.5或55，并且在另一方面，在约0.5到约50的范围内的情况下，约50的范围端点可以包含55，但不包含60或75。此外，在一些实施方案中，可以期望的是混合或匹配范围端点。另外，在一些实施方案中，公开的每张图(例如，在实施例、表和/或附图中的一个或更多个中)可以形成范围(例如，描述的值+/-约10％、描述的值+/-约50％、描述的值+/-约100％)和/或范围端点的基础。关于前者，实施例、表和/或附图中描述的值50可以形成例如约45到约55、约25到约100，和/或约0到100的范围的基础。在提供浓度和/或比例的情况下，可以参考相关成分的具体的实施例(例如，具体的蛋白质、具体的碳水化合物、具体的脂肪、具体的多元酚)或相关成分的总浓度(例如，总蛋白质、总碳水化合物、总脂肪、总多元酚)。
这些等价物和替代方案连同明显的改变和修改意在被包含在本公开的范围内。相应地，前述公开意为说明性的，而不是限制由所附权利要求书所阐明的本公开的范围。
题目、摘要、背景技术和标题是根据法规和/或为了读者的方便而提供的。其不包含关于现有技术的范围和内容的许可以及适用于全部公开的实施方案的限制。
Claims (63)
1.一种处理包括微作物的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
(a)裂解所述生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；
(b)分离所述第一部分的经裂解的生物质，以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；
(c)分离所述汁液级分的所述第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括所述可溶性微作物蛋白质；以及
(d)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生所述包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分和排出流。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括(e)干燥所述包括可溶性微作物蛋白质的产品的所述第一部分，以产生干蛋白质浓缩物的第一部分。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少约50重量％的蛋白质浓度。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
(f)分离所述固体级分的所述第一部分以产生第一固体的第一部分和第二汁液的第一部分。
5.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
(g)分离(1)所述第一渣饼的所述第一部分或者(2)分离所述第二汁液的所述第一部分或者(3)分离所述第一渣饼的所述第一部分和分离所述第二汁液的所述第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分；
(a’)裂解所述生物质的第二部分以形成第二部分的经裂解的生物质；
(b’)分离所述第二部分的经裂解的生物质以产生所述汁液级分的第二部分和所述固体级分的第二部分；
(c’)分离所述汁液级分的所述第二部分以产生所述第一汁液的第二部分和所述第一渣饼的第二部分；
(d’)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生所述包括可溶性微作物蛋白质的产品的所述第一部分和排出流；以及
(h)在(c’)分离所述汁液级分的所述第二部分之前，将所述第三汁液的所述第一部分与所述汁液级分的所述第二部分合并。
6.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
(g)分离(1)所述第一渣饼的所述第一部分或者(2)分离所述第二汁液的所述第一部分或者(3)分离所述第一渣饼的所述第一部分和分离所述第二汁液的所述第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分；
(h)合并所述第一固体的所述第一部分、所述第一渣饼的所述第一部分、所述第二渣饼的所述第一部分，或其任何组合以形成固体混合物的第一部分；以及
(i)加工所述固体混合物的所述第一部分以产生富含碳水化合物的产品，其中所述富含碳水化合物的产品包括干燥的生物原油或富含碳水化合物的餐食。
7.如权利要求5所述的方法，所述方法还包括用第一洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一部分或者用所述第一洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第二部分或者用所述第一洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一和第二部分。
8.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括：
用第二洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一部分或者用所述第二洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第二部分或者用所述第二洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一和第二部分；以及
用第三洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一部分或者用所述第三洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第二部分或者用所述第三洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一和第二部分，
其中所述第一洗涤溶液、所述第二洗涤溶液和所述第三洗涤溶液独立地选自所述排出流、水和臭氧化溶液。
9.如权利要求1所述的方法，其中(d)过滤所述第一汁液的所述第一部分的操作包括用具有高达约10kDa的标称截留分子量的过滤器超滤所述第一汁液的所述第一部分。
10.如权利要求1所述的方法，其中(d)过滤所述第一汁液的所述第一部分的操作包括用具有约3kDa的标称截留分子量的过滤器超滤所述第一汁液的所述第一部分。
11.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括通过反渗透将所述包括可溶性微作物蛋白质的产品脱水以产生渗透液，其中所述渗透液包括反渗水。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述微作物包括浮萍。
13.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括(e)用至少一种溶剂洗涤所述可溶性微作物蛋白质，所述至少一种溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙醇、异丙醇、甘油及其任何组合。
14.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使所述可溶性微作物蛋白质经受多元酚还原过程以产生具有降低浓度的至少一种多元酚的产品。
15.一种处理包括微作物的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
(a)裂解所述生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；
(b)分离所述第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；
(c)分离所述汁液级分的所述第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括所述可溶性微作物蛋白质；
(d)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生第一可溶性蛋白质级分的第一部分和第一排出流；以及
(e)过滤所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分以产生第二可溶性蛋白质级分的第一部分和第二排出流，所述第二可溶性蛋白质级分包括所述可溶性微作物蛋白质。
16.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括(f)过滤所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分以产生经浓缩的蛋白质的第一部分和渗透液，其中过滤所述第二可溶性蛋白质的所述第一部分的操作包括反渗透过滤或纳滤中的至少一种。
17.如权利要求16所述的方法，所述方法还包括(g)干燥所述经浓缩的蛋白质的所述第一部分以产生干蛋白质浓缩物的第一部分。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述干蛋白质浓缩物的所述第一部分具有至少约50重量％的蛋白质浓度。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述干蛋白质浓缩物的所述第一部分具有至少50％的溶解值(％水溶性氮)。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述干蛋白质浓缩物的所述第一部分具有至少50％的分散值(水分散性蛋白质/总蛋白质)。
21.如权利要求15所述的方法，
其中(d)过滤所述第一汁液的所述第一部分的操作包括用具有小于或等于约10μm的孔径的过滤器微滤所述第一汁液的所述第一部分，并且
其中(e)过滤所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分的操作包括用具有高达约10kDa的标称截留分子量的过滤器超滤所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分。
22.如权利要求21所述的方法，
其中(e)过滤所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分的操作包括用具有约3kDa的标称截留分子量的过滤器超滤所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分。
23.如权利要求17所述的方法，所述方法还包括：
(h)分离所述固体级分的所述第一部分以产生第一固体的第一部分和第二汁液的第一部分；以及
(i)加工所述第一固体的所述第一部分以产生富含碳水化合物的产品，
其中所述富含碳水化合物的产品包括干燥的生物原油或富含碳水化合物的餐食。
24.如权利要求23所述的方法，所述方法还包括：
(j)分离(1)所述第一渣饼的所述第一部分，或者(2)分离所述第二汁液的所述第一部分，或者(3)分离所述第一渣饼的所述第一部分和分离所述第二汁液的所述第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分；
(a’)裂解所述生物质的第二部分以形成第二部分的经裂解的生物质；
(b’)分离所述第二部分的经裂解的生物质以产生所述汁液级分的第二部分和所述固体级分的第二部分；
(c’)分离所述汁液级分的所述第二部分以产生所述第一汁液的第二部分和所述第一渣饼的第二部分；
(d’)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生所述包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分和排出流；以及
(k)在(c’)分离所述汁液级分的所述第二部分之前，将所述第三汁液的所述第一部分与所述汁液级分的所述第二部分合并。
25.如权利要求23所述的方法，所述方法还包括：
(l)分离(1)所述第一渣饼的所述第一部分，或者(2)分离所述第二汁液的所述第一部分，或者(3)分离所述第一渣饼的所述第一部分和分离所述第二汁液的所述第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分；以及
(m)合并所述第一固体的所述第一部分、所述第一渣饼的所述第一部分、所述第二渣饼的所述第一部分，或其任何组合以形成固体混合物的第一部分；
(n)加工所述固体混合物的所述第一部分以产生所述富含碳水化合物的产品，
其中所述富含碳水化合物的产品包括干燥的生物原油或富含碳水化合物的餐食。
26.如权利要求24所述的方法，所述方法还包括用第一洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一部分或者用第一洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第二部分或者用第一洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一和第二部分。
27.如权利要求26所述的方法，所述方法还包括：
用第二洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一部分或者用所述第二洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第二部分或者用所述第二洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一和第二部分；以及
用第三洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一部分或者用所述第三洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第二部分或者用所述第三洗涤溶液洗涤所述生物质的所述第一和第二部分；
其中所述第一洗涤溶液、所述第二洗涤溶液和所述第三洗涤溶液独立地选自所述排出流、水和臭氧化溶液。
28.如权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
冷却所述第一部分的经裂解的生物质、所述汁液级分的所述第一部分、所述第一汁液的所述第一部分、所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第一排出流、所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第二排出流和所述渗透液中的至少一种以形成经冷却的流。
29.如权利要求28所述的方法，其中冷却的操作还包括降低所述第一部分的经裂解的生物质、所述汁液级分的所述第一部分、所述第一汁液的所述第一部分、所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第一排出流、所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第二排出流和所述渗透液中的至少一种的温度至约12℃。
30.如权利要求28所述的方法，所述方法还包括：
引导所述经冷却的流以接近具有热能的供体流的方式流动，使得所述经冷却的流吸收至少一些所述供体流热能，
其中所述供体流包括所述第一部分的经裂解的生物质、所述汁液级分的所述第一部分，或者所述第一汁液的所述第一部分中的至少一种。
31.如权利要求28所述的方法，所述方法还包括：
引导来自所述干燥所述经浓缩的蛋白质的操作和所述冷却的操作中的至少一个的热能以接近接受流的方式流动，使得所述接受流吸收至少一些所述热能以形成经加热的流，
其中所述接受流包括所述第一部分的经裂解的生物质、所述汁液级分的所述第一部分、所述第一汁液的所述第一部分、所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第一排出流、所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第二排出流和所述渗透液中的至少一种。
32.一种从包括微作物的生物质回收包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
(a)将所述生物质的第一部分与洗涤溶液合并以形成浆液的第一部分；
(b)分离所述浆液的所述第一部分以产生经洗涤的生物质的第一部分和收回的洗涤溶液；
(c)裂解所述经洗涤的生物质的所述第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；
(d)分离所述第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；
(e)分离所述汁液级分的所述第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分；
其中所述第一汁液的所述第一部分包括所述可溶性微作物蛋白质；
(f)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生第一可溶性蛋白质级分的第一部分和第一排出流；以及
(a’)将所述收回的洗涤溶液或所述第一排出流中的至少一种与所述生物质的第二部分合并以形成所述浆液的第二部分。
33.如权利要求32所述的方法，所述方法还包括：
(g)过滤所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分以产生第二可溶性蛋白质级分的第一部分和第二排出流；
(h)过滤所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分以产生经浓缩的蛋白质和渗透液，其中过滤所述第二可溶性蛋白质的操作包括反渗透过滤或纳滤中的至少一种；
(b’)分离所述浆液的所述第二部分以产生所述经洗涤的生物质的第二部分和进一步收回的洗涤溶液；
(c’)裂解所述经洗涤的生物质的所述第二部分以形成所述第二部分的经裂解的生物质；
(d’)分离所述第二部分的经裂解的生物质以产生所述汁液级分的第二部分和所述固体级分的第二部分；以及
(i)将所述渗透液与所述经洗涤的生物质的所述第二部分和所述第二部分的经裂解的生物质中的至少一种合并。
34.如权利要求33所述的方法，所述方法还包括：
冷却所述汁液级分的所述第一部分、所述汁液级分的所述第二部分、所述第一汁液的所述第一部分、所述第一汁液的所述第二部分、所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第一排出流、所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第二排出流和所述渗透液中的至少一种以形成经冷却的流。
35.如权利要求34所述的方法，其中冷却的操作还包括降低所述汁液级分的所述第一部分、所述汁液级分的所述第二部分、所述第一汁液的所述第一部分、所述第一汁液的所述第二部分、所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第一排出流、所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分、所述第二排出流和所述渗透液中的至少一种的温度至约12℃。
36.如权利要求34所述的方法，所述方法还包括：
引导所述经冷却的流以接近具有热能的供体流的方式流动，使得所述经冷却的流吸收至少一些所述供体流热能，
其中所述供体流包括所述第一部分的经裂解的生物质、所述汁液级分的所述第一部分和所述第一汁液的所述第一部分中的至少一种。
37.如权利要求35所述的方法，所述方法还包括：
冷却所述汁液级分的所述第一部分、所述汁液级分的所述第二部分、所述第一汁液的所述第一部分、所述第一汁液的所述第二部分、所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分和所述第二可溶性蛋白质级分的所述第一部分中的至少一种，其中所述冷却的操作发生在与热交换器的热力连通中；
加热所述第一排出流、所述第二排出流和所述渗透液中的至少一种，其中所述加热的操作发生在与所述热交换器的热力连通中；以及
在与所述热交换器的热力连通中干燥所述经浓缩的蛋白质。
38.一种用于从包括微作物的生物质回收蛋白质浓缩物的系统，所述系统包括：
被配置为裂解生物质以形成经裂解的生物质的裂解单元；
被配置为分离所述经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分的第一分离单元，
其中所述汁液级分包括经溶解的蛋白质；
被配置以产生第一汁液和第一渣饼的第二分离单元；
被配置为过滤所述第一汁液以产生可溶性蛋白质和排出流的过滤单元，
其中所述过滤单元选自微滤模块、超滤模块、纳滤模块或反渗透过滤模块。
39.如权利要求38所述的系统，所述系统还包括被配置来浓缩所述可溶性蛋白质的脱水单元，
其中所述脱水单元选自纳滤模块、反渗透过滤模块和蒸发器。
40.如权利要求38所述的系统，所述系统还包括：
被配置为分离所述固体级分以产生第一固体和第二汁液的第三分离单元；以及
被配置为分离所述第一渣饼和所述第二汁液中的至少一种以产生第二渣饼和第三汁液的第四分离单元，
其中所述过滤单元被配置以过滤所述第一汁液、所述第三汁液或其任何组合中的至少一种。
41.如权利要求40所述的系统，所述系统还包括
被配置以干燥所述第一固体、所述第一渣饼、所述第二渣饼或其任何组合中的至少一种的富含碳水化合物干燥单元。
42.一种用于从包括微作物的生物质回收蛋白质浓缩物的系统，所述系统包括：
被配置为裂解生物质以形成经裂解的生物质的裂解单元；
被配置为分离所述经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分的第一分离单元；
其中所述汁液级分包括经溶解的蛋白质；
被配置以产生第一汁液和第一渣饼的第二分离单元；
被配置为过滤所述第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流的第一过滤单元；以及
被配置为过滤所述第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流的第二过滤单元。
43.如权利要求42所述的系统，其中所述第一过滤单元包括微滤模块并且所述第二过滤单元包括超滤模块。
44.如权利要求43所述的系统，
其中所述微滤模块具有≤约10μm的过滤尺寸，并且
其中所述超滤模块具有高达约10kDa的标称截留分子量。
45.如权利要求43所述的系统，
其中所述微滤模块具有约0.5μm到约2μm的过滤尺寸，并且
其中所述超滤模块具有约3kDa的标称截留分子量。
46.如权利要求42所述的系统，所述系统还包括：
被配置以浓缩所述第一可溶性蛋白质和所述第二可溶性蛋白质中的至少一种的脱水单元，
其中所述脱水单元选自纳滤模块和反渗透过滤模块。
47.如权利要求42所述的系统，所述系统还包括：
被配置为分离所述固体级分以产生第一固体和第二汁液的第三分离单元；以及
被配置为分离所述第一渣饼和所述第二汁液中的至少一种以产生第二渣饼和第三汁液的第四分离单元，
其中所述第一过滤单元被配置以过滤所述第一汁液、所述第三汁液或其任何组合中的至少一种。
48.如权利要求47所述的系统，所述系统还包括：
被配置为干燥所述第一固体、所述第一渣饼、所述第二渣饼或其任何组合中的至少一种的碳水化合物单元干燥单元。
49.一种来自包括微作物的生物质的可溶性微作物蛋白质产品，所述蛋白质产品通过包括下列步骤的方法生产：
(a)裂解所述生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；
(b)分离所述第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；
(c)分离所述汁液级分的所述第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分；
其中所述第一汁液包括所述可溶性微作物蛋白质；
(d)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生第一可溶性蛋白质的第一部分和第一排出流；以及
(e)过滤所述第一可溶性蛋白质的所述第一部分以产生所述可溶性微作物蛋白质产品的第一部分和第二排出流。
50.如权利要求45所述的可溶性微作物蛋白质产品，其中所述微作物是浮萍。
51.如权利要求45所述的可溶性微作物蛋白质产品，
其中所述方法还包括(f)将所述可溶性微作物蛋白质产品的所述第一部分脱水以产生经浓缩的蛋白质的第一部分和渗透液，
其中将所述第二可溶性蛋白质脱水的操作包括反渗透过滤所述第二可溶性蛋白质、纳滤所述第二可溶性蛋白质和蒸发所述第二可溶性蛋白质中的至少一种。
52.如权利要求51所述的可溶性微作物蛋白质产品，其中所述方法还包括(g)干燥所述经浓缩的蛋白质的所述第一部分以产生干蛋白质浓缩物的第一部分。
53.如权利要求52所述的可溶性微作物蛋白质产品，其中所述干蛋白质浓缩物的所述第一部分具有至少约50重量％的蛋白质浓度。
54.如权利要求52所述的蛋白质产品，其中所述干蛋白质浓缩物的所述第一部分具有至少50％的溶解值(％水溶性氮)。
55.如权利要求52所述的蛋白质产品，其中所述干蛋白质浓缩物的所述第一部分具有至少50％的分散值(水分散性蛋白质/总蛋白质)。
56.一种栽培微作物以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
(a)在容许微作物扩张的条件下使所述微作物与水性营养组成接触；
(b)转移所述微作物的第一部分以形成经裂解的微作物的第一部分；
(b’)转移所述微作物的至少一个另外的部分以形成经裂解的微作物的多个各个另外的部分；
(c)分离所述第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；
(c’)分离至少一个另外的部分的经裂解的生物质以产生所述汁液级分的多个各个另外的部分和所述固体级分的多个各个另外的部分；
(d)分离所述汁液级分的所述第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括所述可溶性微作物蛋白质；
(d’)分离所述汁液级分的至少一个另外的部分以产生所述第一汁液的多个各个另外的部分和所述第一渣饼的多个各个另外的部分，其中所述第一汁液包括所述可溶性微作物蛋白质；
(e)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生所述包括可溶性微作物蛋白质的产品的第一部分和排出流。
(e’)过滤所述第一汁液的至少一个另外的部分以产生所述包括可溶性微作物蛋白质的产品的多个各个另外的部分和多个各个另外的排出流。
57.一种处理包括微作物的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
(a)裂解所述生物质的第一部分以形成第一部分的经裂解的生物质；
(a’)裂解所述生物质的至少一个另外的部分以形成多个各个另外的部分的经裂解的生物质；
(b)分离所述第一部分的经裂解的生物质以产生汁液级分的第一部分和固体级分的第一部分；
(b’)分离至少一个另外的部分的经裂解的生物质以产生所述汁液级分的多个各个另外的部分和所述固体级分的多个各个另外的部分；
(c)分离所述汁液级分的所述第一部分以产生第一汁液的第一部分和第一渣饼的第一部分，其中所述第一汁液包括所述可溶性微作物蛋白质；
(c’)分离所述汁液级分的至少一个另外的部分以产生所述第一汁液的多个各个另外的部分和所述第一渣饼的多个各个另外的部分，其中所述第一汁液的所述多个各个另外的部分包括所述可溶性微作物蛋白质；
(d)过滤所述第一汁液的所述第一部分以产生第一可溶性蛋白质级分的第一部分和第一排出流；
(d’)过滤所述第一汁液的至少一个另外的部分以产生所述第一可溶性蛋白质级分的多个各个另外的部分和所述第一排出流的多个各个另外的部分；
(e)过滤所述第一可溶性蛋白质级分的所述第一部分以产生第二可溶性蛋白质级分的第一部分和第二排出流，所述第二可溶性蛋白质级分包括可溶性微作物蛋白质。
(e’)过滤所述第一可溶性蛋白质级分的至少一个另外的部分以产生所述第二可溶性蛋白质级分的多个各个另外的部分和所述第二排出流的多个各个另外的部分，所述第二可溶性蛋白质级分的所述多个各个另外的部分包括可溶性微作物蛋白质。
58.如权利要求57所述的方法，所述方法还包括：
(f)分离所述固体级分的所述第一部分以产生第一固体的第一部分和第二汁液的第一部分；以及
(f’)分离所述固体级分的至少一个随后的部分以产生所述第一固体的多个各个另外的部分和所述第二汁液的多个各个另外的部分；以及
(g)加工所述第一固体的所述第一部分以产生富含碳水化合物的产品，
(g’)加工所述第一固体的至少一个另外的部分以产生所述富含碳水化合物的产品的多个各个另外的部分，
其中所述富含碳水化合物的产品的每个部分包括干燥的生物原油或富含碳水化合物的餐食。
59.如权利要求57所述的方法，所述方法还包括：
(h)分离(1)所述第一渣饼的所述第一部分，或者(2)分离所述第二汁液的所述第一部分，或者(3)分离所述第一渣饼的所述第一部分和分离所述第二汁液的所述第一部分，在每种情况下，以产生第三汁液的第一部分和第二渣饼的第一部分；
(i)在(c’)分离所述汁液级分的所述至少一个另外的部分之前，将所述第三汁液的所述第一部分与所述汁液级分的所述至少一个另外的部分合并。
60.如权利要求58所述的方法，所述方法还包括：
(h’)分离(1’)所述第一渣饼的至少一个另外的部分，或者(2’)分离所述第二汁液的至少一个另外的部分，或者(3’)分离所述第一渣饼的至少一个另外的部分和分离所述第二汁液的至少一个另外的部分，在每种情况下，以产生第三汁液的多个各个另外的部分和第二渣饼的多个各个另外的部分；
(i’)在(c’)分离所述汁液级分的所述至少一个另外的部分之前，将所述第三汁液的至少一个另外的部分与所述汁液级分的所述至少一个另外的部分合并。
61.如权利要求57所述的方法，所述方法还包括：
(aa)将所述生物质的所述第一部分与洗涤溶液合并以形成浆液的第一部分；
(aaa)分离所述浆液的所述第一部分以产生经洗涤的生物质的第一部分和第一收回的洗涤溶液；
(aa’)将所述生物质的至少一个另外的部分与多种各个另外的洗涤溶液合并以形成浆液的多个各个另外的部分；以及
(aaa’)分离所述浆液的至少一个另外的部分以产生所述经洗涤的生物质的多个各个另外的部分和多种各个另外的收回的洗涤溶液。
62.如权利要求61所述的方法，其中所述多种各个另外的洗涤溶液中的至少一种包括所述收回的洗涤溶液中的至少一种。
63.一种从具有至少50％的溶解值(％水溶性氮)和至少50％的分散值(水分散性蛋白质/总蛋白质)的微作物离析的微作物蛋白质产品，其中所述微作物是浮萍。
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