CN108753352B

CN108753352B - 一种甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用

Info

Publication number: CN108753352B
Application number: CN201810766246.8A
Authority: CN
Inventors: 龙旭伟; 朱孟婕; 马科锋; 雒洛; 金明杰
Original assignee: Jinhua Beidun Biotechnology Co ltd
Current assignee: Jinhua Beidun Biotechnology Co ltd
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: CN108753352A

Abstract

本发明公开了一种甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用。本发明采用绿色、无毒、高效的生物表面活性剂甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂，实现乳液的高效破乳。甘露糖赤藓糖醇脂可以是发酵过程中的发酵液；也可以是发酵液中析出的固态或半固态膏体；也可以是发酵液经有机溶剂萃取的萃取浓缩物，也可以是经过分离纯化的纯品。本发明提供的甘露糖赤藓糖醇脂破乳新方法能高效地实现乳液中的油水分离，而且操作简单、具有环境和生物友好特性，在原油乳液破乳及污油资源化回收等方面具有良好的应用前景。

Description

一种甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用

技术领域

本发明涉及一种生物表面活性剂技术领域，尤其涉及一种甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用。

背景技术

表面活性剂被称作“工业味精”，在工业和我们日常生活中均有广泛的应用。但目前大多数使用的是石油基化学表面活性剂，大多难以降解，且对环境和人体健康具有较大危害。生物表面活性剂是由微生物代谢生产的具有表/界面活性的产物，具有低毒、可生物降解、环境友好和高表面活性等优点，在多领域内可替代化学表面活性剂。甘露糖赤藓糖醇脂(MELs)是一类由蚜虫拟酵母(Pseudozyma aphidis)或黑粉菌酵母(Ustilago aphidis)利用油脂和葡萄糖作为碳源发酵生产的生物表面活性剂，也是目前被认为是最具应用潜力的生物表面活性剂之一。MELs具有高效的表/界面活性，还兼有保湿、抗氧化等功能，在众多领域具有广泛的应用前景，可用于替代化学表面活性剂。

随着我国社会经济的不断发展，对石油资源的依赖也越来越大，近年来也出现了石油供需矛盾的紧张局面。因此，国家提倡工业发展过程中必须走资源节约型之路。大量产生于石油开采及加工过程中的污油(原油含量高达50％的乳液)，直接排放不仅危害环境，更严重地造成石油资源的浪费。我国年加工1000万吨原油的炼油厂，每年即可产生约10万吨的污油，如何妥善处理如此大量的污油已成为炼油企业普遍存在的难题。此外，随着石油资源日益枯竭、石油品质逐年下降，原油加工过程中污油的产生量会更大、污油的组成也更复杂多变，从而导致污油的处理难题越发严峻。基于污染物“不外排”的原则，回收其中的可利用资源是当前环保技术的发展方向。借助高效破乳手段实现污油中油、水两相彻底分离，在实现污油资源化的同时更很好地解决了污油处理的环保难题，被认为是污油高效简便的处理手段而受到广泛关注。然而，常规的破乳手段难以高效处理。因此，建立高效、简便、绿色环保的高效破乳技术已成为相关领域急需解决的重大难题。

虽然MELs具有非常广泛的应用前景，但未出现作为破乳剂的应用报道。本发明采用环境、友好的生物表面活性剂甘露糖赤藓糖醇脂，替代化学表面活性剂(破乳剂)用于乳液的高效破乳。

发明内容

本发明针对现有破乳方法的不足和缺陷，提出一种甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，包括以下步骤：

(1)往待处理乳液中加入甘露糖赤藓糖醇脂，甘露糖赤藓糖醇脂与待处理乳液的质量体积比为0.1-1g/L，并混合均匀；

(2)混合后的乳液，再加入酸或碱调节pH；所述的调节pH根据乳液类型而定，油包水型乳液将pH调节至2-5，水包油型乳液将pH调节至8-12；

(3)调节pH后的乳液再静置约0.5～24小时，即可实现高效的破乳。

进一步地，所述甘露糖赤藓糖醇脂与待处理乳液的质量体积比优选为0.4-0.6g/L。

进一步地，所述步骤2中，油包水型乳液将pH调节至2-3，水包油型乳液将pH调节至10-12。

进一步地，所述步骤2中，所述酸为有机酸或无机酸，所述碱为有机碱或无机碱。

进一步地，所述步骤2中，所述酸优选为无机酸，所述碱优选为无机碱。

进一步地，所述步骤2中，所述酸优选为硫酸、盐酸或磷酸，所述碱优选为氢氧化钠或氢氧化钾。

本发明的有益效果是，

1、本发明采用绿色、高效生物表面活性剂MELs作为破乳剂，MELs具有卓越的表/界面活性及良好的绿色环境友好特性。

2、本发明操作简单，所用破乳剂绿色环保，不会产生次级污染；且具有破乳活性高、普适性好、节省能耗等特点，可用于众多工业领域内的破乳。

附图说明

图1为甘露糖赤藓糖醇脂破乳活性随剂量的变化图。

具体实施方式

生物表面活性剂甘露糖赤藓糖醇脂(MELs)是一类由蚜虫拟态酵母(Pseudozymaaphidis)代谢产生的生物表面活性剂，主要包含四种结构：MEL A、MEL B、MEL C、MEL D。

MEL A、MEL B、MEL C、MEL D的结构式如下：

本发明的MELs可以是发酵过程中的发酵液；也可以是发酵液中析出的固态或半固态膏体；也可以是发酵液经有机溶剂萃取的萃取浓缩物，也可以是经过纯化的纯品。

经研究发现：MELs具有高效的表/界面活性，其破乳活性随剂量的变化如图1所示；且其表/界面活性剂易受pH的影响：在酸性环境下，其难溶于水，易溶于有机溶剂，此时更有利于破乳水包油型乳液；而在碱性pH下易溶于水，难溶于有机溶剂，此时更有利于破乳油包水型乳液。在操作过程中，MELs加入量越多，破乳效率越高。

本发明提供的破乳新方法是基于MELs的高效表/界面活性，以及其受pH调控的特性，不需要特殊的装置，仅通过剂量和pH调节即可实现高效的破乳及油相分离，可应用于多个工业领域内的破乳。

下面结合实施例对本发明予以进一步详细说明。

本发明生物表面活性剂甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，包括以下步骤：

(1)往待处理乳液中加入一定剂量的MELs。剂量为0.1-1 g/L，根据乳液中的含水率不同而略有差别，以0.4-0.6 g/L为佳；MEL可以是经过柱层析分离的纯品(例如：MEL A、MEL B、MEL C、MEL D)，也可以是包含多种MEL混合物的发酵液、浓缩物等；

(2)加剂后的乳液通过高速剪切、摇晃、搅拌、旋混、超声等方式混合均匀。一般而言，在实验室规模下，采用手摇晃或者旋涡仪震荡即可实现高效的混合；在实际工业应用时，可借助离心泵、静态混合器等实现良好的混合；

(3)混合后的乳液，根据乳液类型，加入一定的酸和碱调节pH。对于水包油型乳液，加入一定量的酸调节pH至2-5。酸可以是盐酸、硫酸、磷酸等无机酸，也可是乙酸、草酸等有机酸；调节后的pH介于2-5之间，又以2-3之间更佳；对于油包水型乳液，加入一定量的碱调节pH至8-12。碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾等无机酸，也可是氨水等有机酸；调节后的pH介于8-12之间，又以>10更佳；

(4)调节pH后的乳液，静置一段时间，即可实现高效的破乳和油相分离。温度越高处理效果越好；静置时间随静置温度的不同略有差异，温度越高，所需静置时间越短。

下面根据实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

实施例1

将煤油和水按照4:6的体积比混合，加入17.9g/L的Span 80乳化剂，借助高速剪切机，在15000rpm下高速剪切5min，制备标准的水包油型煤油-水乳液，该乳液十分稳定，在室温下静置24h，破乳率低于5％。

往上述乳液中分别加入0.2、0.4、0.6、0.8g/L的MELs，并加入硫酸调节pH至5。MELs为蚜虫拟态酵母(Pseudozyma aphidis)的发酵液(包含多种MELs的混合物，含量为30g/L)。然后借助旋涡仪混合1min，并置于50度下静置2h。结果表明，上述处理均可实现乳液的高效破乳。

MELs剂量(g/L)	破乳率(％)
		0.2	58.3±2.5
0.4	76.4±0.7
		0.6	83.2±3.2
0.8	92.3±2.8

实施例2

将煤油和水按照4:6的体积比混合，加入17.9g/L的Span 80乳化剂，借助高速剪切机，在15000rpm下高速剪切5min，制备标准的水包油型煤油-水乳液；将煤油和水按照6:4的体积比混合，加入17.9g/L的Span 80和5g/L Tween 20作为乳化剂，借助高速剪切机，在15000rpm下高速剪切5min，制备标准的油包水型煤油-水乳液。上述乳液十分稳定，在室温下静置24h，破乳率均低于5％。

往上述乳液中分别加入0.4g/L的MELs。MELs为蚜虫拟态酵母(Pseudozymaaphidis)的发酵液(包含多种MELs的混合物，含量为30g/L)。然后借助旋涡仪混合1min，并置于50度水浴中静置2h。结果表明，上述处理均可实现乳液的高效破乳。

实施例3

往上述乳液中分别加入0.4g/L的MELs。MELs分别为MEL A、MEL B、MEL C、MELD、蚜虫拟态酵母(Pseudozyma aphidis)的发酵液(包含多种MELs的混合物，含量为30g/L)、发酵液浓缩物(含量为30％)、萃取浓缩物(含量为80％)。然后借助旋涡仪混合1min，并调节pH至3.0±0.5，置于50度下静置2h。结果表明，上述MELs均可实现乳液的高效破乳。

MELs种类	破乳率(％)
		MEL A纯品	89.6±2.5
MEL B纯品	83.3±2.6
		MEL C纯品	84.6±6.6
MEL D纯品	78.1±3.2
		发酵液	85.3±2.8
酸化浓缩物	80.3±1.1
		萃取浓缩物	82.1±4.1

实施例4

取来自于实际生产的污油，为油包水型原油乳液，其中：原油含量为38.1±0.4％、水含量为58.5±0.8％，固体颗粒含量为3.4±0.2％。污油十分粘稠且异常温度，50度下静置24h完全不发生破乳。采用MELs发酵液处理上述乳液。具体操作为：将污油预热至50度，然后加入0.4g/L的MELs，手摇100次使其混合均匀，再加入适量1M的NaOH，调节pH至10.0±0.5，然后将加剂后的污油置于50度水浴中静置12h。结果表明：MELs可实现污油的高效破乳，可分离出污油中90％左右的水和90％以上的原油。

比较例1

取来自于实际生产的污油，为油包水型原油乳液，其中：原油含量为38.1±0.4％、水含量为58.5±0.8％，固体颗粒含量为3.4±0.2％。污油十分粘稠且异常温度，50度下静置24h完全不发生破乳。采用不同类型的聚醚化学破乳剂处理。具体操作为：将污油预热至50度，然后加入1g/L的破乳剂，手摇100次使其混合均匀，之后置于50度水浴中静置24h。结果表明，上述聚醚类破乳剂均无法实现污油的高效破乳。

聚醚破乳剂种类	污油破乳率(％)
		PR-04	15.2±1.5
PR-07	13.8±4.2
		PR-21	22.4±1.9
PR-31	35.6±3.5

以上所述，仅为本发明专利的较佳示例而已，并非用于限定本发明专利的保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变化形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：

(3)调节pH后的乳液再静置0.5～24小时，即实现高效的破乳。

2.根据权利要求1所述甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，其特征在于，所述甘露糖赤藓糖醇脂与待处理乳液的质量体积比为0.4-0.6g/L。

3.根据权利要求1所述甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，其特征在于，所述步骤2中，油包水型乳液将pH调节至2-3，水包油型乳液将pH调节至10-12。

4.根据权利要求1所述甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，其特征在于，所述步骤2中，所述酸为有机酸或无机酸，所述碱为有机碱或无机碱。

5.根据权利要求4所述甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，其特征在于，所述步骤2中，所述酸为无机酸，所述碱为无机碱。

6.根据权利要求5所述甘露糖赤藓糖醇脂作为生物破乳剂的应用，其特征在于，所述步骤2中，所述酸为硫酸、盐酸或磷酸，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。