CN1446882A - 用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于生物工程与能源领域的一种用淀粉酶解培养异养藻快速热解制备生物柴油的方法。首先以低质粮食淀粉为原料，利用酶解淀粉制葡萄糖水溶液配制培养液，再通过异养转化技术获得异养小球藻，使异养藻细胞制备成本降低3－4倍；脂肪含量高于自养藻3－4倍，然后用高脂肪含量的异养藻细胞快速热解，获得高产量和高质量的生物柴油，热解油产率提高3－6倍，油的热值高达40－50MJ/kg，粘度小，在常温下有很好的流动性。该技术为最终用生物和工程技术生产可再生能源并解决环境污染问题提供基础和科学依据，并具良好的应用和市场需求。热解油中还含有多种通过常规石油化工合成路线不易合成的物质，可从中提取高附加值的化工产品或具药用价值的产品等。

Description

用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法
技术领域
本发明属于生物工程与能源领域，涉及一种具高脂肪含量的用淀粉酶解培养异养藻快速热解制备生物柴油的方法。
背景技术
随着化石能源如石油和煤炭的日益减少以及化石能源的燃烧对空气造成的污染，人们开始寻找新的能源，其中最为人们关注的就是生物质能。生物质能是一种可再生能源，该部分能源消耗后，每年还会不断形成更多的生物质，因此这种能源将取之不竭，用之不完。西方发达国家特别欧洲的一些发达国家利用其生物质资源包括木材和农作物秸杆等资源较丰富的优势，已研究发展了一套利用生物质热解产生烃类化合物的可再生生物能源制备技术。例如，目前瑞典的各类可再生生物能源的利用已占瑞典总能量需求的17％，芬兰更高占23％。尽管我国是一个农业大国，但每年获得的庄稼秸杆大部分被用作造纸原料，其余成为农村的日常燃料，这一部分生物质原料在我国依然很紧缺。国内用木材和农作物秸杆等生物质热解产生烃类化合物有一定障碍。
藻类具有生长繁殖快(一般高等植物需要生长好几个月甚至几年才能完成一代，藻类繁殖一代的时间仅为2-5天)、生长周期短、光合作用效率高、不占用耕地、可大规模自动化控制培养(生产)等优势，而且其细胞内的脂肪和蛋白质含量高于高等植物。清华大学吴庆余等早先已申请的专利中报道了微藻快速热解的方法，其裂解油的产率和质量大大高于一般的高等植物如木材和农作物秸杆等生物质资源。我国是能源消费大国，石油、天然气和煤炭不可再生的燃料有限。利用藻类热解制备液体燃料具良好的应用和市场需求，所有应用石油、天然气和煤炭的单位和个人都是其潜在用户。在清华大学吴庆余等人申请的专利“利用微藻快速热解制备生物柴油的方法”的基础上，我们通过酶解淀粉制葡萄糖水溶液配制培养液培养异养藻，不仅可降低原料成本，而且用异养藻快速热解，可使油产量大大提高。但是迄今未见利用异养藻快速热解制备生物质能源的文献，也未见酶解淀粉制葡萄糖水溶液配制培养液培养异养藻，再用异养藻快速热解制备生物质液体燃料的文献。
发明内容
本发明的目的是提供具高脂肪含量的一种用淀粉酶解培养异养藻快速热解制备生物柴油的方法。其特征在于：利用酶解淀粉制葡萄糖水溶液配制培养液，通过异养转化培养技术获得高脂肪含量的异养藻细胞，再用高脂肪含量的异养藻快速热解制备得到生物柴油；其制备方法为：
1.异养藻的制备：先用α淀粉酶和糖化酶协同水解淀粉，也可用黑曲霉浸液或土壤浸出液作为催化剂水解淀粉，所制得的淀粉水解液即葡萄糖溶液用来配制培养液，通过微藻异养转化和培养，从而获得高脂肪含量的异养藻。然后收集，干燥并制成颗粒大小小于0.6m的藻粉。
2.异养藻的快速热解：藻粉通过气体流量为0.1-0.4m3/h的载气氮气送入热解装置中的反应器中进行快速热解。热解条件为：温度300-600℃，升温速率400-1000℃/s，产物停留时间小于5s，进料速度1-10g/min。热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，气体通过多级冷凝器冷凝形成生物柴油。
本发明的有益效果是通过酶解淀粉培养异养藻实现水解淀粉配制培养液技术、异养转化培养微藻技术与异养藻快速热解技术的整合集成，可以1.以淀粉为最初原料，使异养藻制备成本降低3-4倍。该技术也扩展了淀粉(粮食)的深加工与转化应用范围。2.提高藻类快速热解生产液体燃料的产率。实施结果表明，利用高脂肪含量的异养小球藻快速热解，热解油产率可提高3-6倍。3.利用高脂肪含量的异养小球藻快速热解不仅油产量高，且油的品质高，其热值高达40-50MJ/kg，比一般自养微藻高33％以上，比木材和农作物秸杆等高100％以上；粘度小，在常温下有很好的流动性。4.具良好的应用和市场需求。
附图说明：
图1为异养小球藻在标准葡萄糖液和玉米粉水解液中的生长效果比较示意图；
图2为利用异养小球藻和自养小球藻制备生物质液体燃油效果比较示意图。
具体实施方式
本发明为用淀粉酶解培养异养藻快速热解制备生物柴油的方法，先以酶解淀粉制葡萄糖水溶液配制培养液，通过异养转化培养技术获得脂肪含量高于自养小球藻的异养小球藻，再用高脂肪含量的异养藻细胞在流化床中快速热解，经气、固分离后，气体被冷凝成液体，即为生物柴油。其制备方法为：
1.酶解淀粉配制异养小球藻培养液：用α淀粉酶和糖化酶协同水解淀粉(淀粉原料可为玉米粉、面粉，小麦粉等)，也可用黑曲霉浸液或土壤浸出液作为催化剂水解淀粉，测定淀粉水解液中葡萄糖的含量。取适量所制得的淀粉水解液(使最终培养液中葡萄糖含量为5-15g/l)，配制成异养小球藻培养液，以标准葡萄糖配制的培养液作对照。从异养小球藻在标准葡萄糖液(▲)和玉米粉水解液(●)中的生长效果比较示意图(如图1所示)，两种培养液的效果相似。但是用淀粉水解液培养异养小球藻，可使成木降低3-4倍。
2.高脂肪含量异养小球藻的培养：应用细胞培养技术控制有机与无机碳、氮源的供给，获得叶绿素消失、细胞变黄的异养小球藻。异养小球藻细胞中油脂类化合物大大增加，蛋白质含量下降。自养藻细胞蛋白质含量是异养藻的5倍，相反异养藻细胞的粗脂肪含量是自养藻的4倍。将所得异养小球藻收集，干燥并制备成直径小于0.5mm的藻粉。
3.高脂肪含量异养小球藻的快速热解：将藻粉通过载气氮气(气体流量为0.4m3/h)送入热解装置中的反应器中进行快速热解。升温速率为600℃/s，在反应温度分别控制在300℃、400℃、450℃、500℃、550℃和600℃下，产物停留时间2-3s，进料速度4g/min。热解产生的气体和一些未完全热解的藻再经半焦燃烧器热解后进入分离器。在分离器中气体和焦炭被分离，气体通过多级冷凝器冷凝形成生物柴油。在上述温度下所得结果基本相同。部分未被冷凝的气体可通过通风口排出，或用气体标样袋收集用于气体分析。
图2所示为采用自养小球藻和异养小球藻在500℃条件下快速热解制备生物质燃料的效果比较示意图。图中所示含高脂肪的异养小球藻的油产率是自养小球藻的3.4倍。异养小球藻快速热解在上述各温度条件下的油产率均在50％以上，且获得的油热值高，粘度小，在常温下有很好的流动性。

Claims (1)

1.一种用淀粉酶解培养异养藻快速热解制备生物柴油的方法，其特征在于：利用酶解淀粉制葡萄糖水溶液配制培养液，通过异养转化培养技术获得高脂肪含量的异养藻细胞，再用高脂肪含量的异养藻快速热解制备得到生物柴油；其制备方法为：
①异养藻的制备：先用α淀粉酶和糖化酶协同水解淀粉，也可用黑曲霉浸液或土壤浸出液作为催化剂水解淀粉，所制得的淀粉水解液即葡萄糖溶液用来配制培养液，通过微藻异养转化和培养，从而获得高脂肪含量的异养藻，然后收集，干燥并制成颗粒大小小于0.6mm的藻粉；
②异养藻的快速热解：藻粉通过气体流量为0.1-0.4m3/h的载气氮气送入热解装置中的反应器中进行快速热解，热解条件为：温度300-600℃，升温速率400-1000℃/s，产物停留时间小于5s，进料速度1-10g/min，热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，气体通过多级冷凝器冷凝形成生物柴油。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101200647B (zh) * 2007-11-28 2011-03-23 厦门大学 用杜氏藻藻粉制备燃料油气的方法
CN101386799B (zh) * 2008-10-28 2011-08-31 蔡志武 养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法
CN101649332B (zh) * 2008-08-15 2013-04-03 上海高技企业发展公司 一种生物柴油的生产方法
CN107254413A (zh) * 2017-08-16 2017-10-17 扬州大学 一种通过与固定化微生物共培养利用淀粉异养培养微藻的方法
CN110283862A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 上海化工研究院有限公司 一种稳定同位素标记葡萄糖的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103451101B (zh) * 2012-05-28 2016-06-08 中国石油天然气股份有限公司 一种生产高品质微藻生物柴油的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101200647B (zh) * 2007-11-28 2011-03-23 厦门大学 用杜氏藻藻粉制备燃料油气的方法
CN101649332B (zh) * 2008-08-15 2013-04-03 上海高技企业发展公司 一种生物柴油的生产方法
CN101386799B (zh) * 2008-10-28 2011-08-31 蔡志武 养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法
CN107254413A (zh) * 2017-08-16 2017-10-17 扬州大学 一种通过与固定化微生物共培养利用淀粉异养培养微藻的方法
CN110283862A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 上海化工研究院有限公司 一种稳定同位素标记葡萄糖的制备方法

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