生物柴油的制備技術(shù)
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生物柴油的制備技術(shù)范文第1篇
關(guān)鍵詞：脂肪酶；固定化方法；生物柴油；吸附法；共價結(jié)合法；交聯(lián)法
中圖分類號：Q814 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2011）36-0078-02
一、脂肪酶及固定化脂肪酶研究現(xiàn)狀
（一）脂肪酶簡介
脂肪酶又稱三?；视王；饷?，是一類可以催化甘油三酯合成和分解的酶的總稱，普遍存在于動、植物和微生物中，是一種專一、高效的生物催化劑。工業(yè)化的脂肪酶主要有動物脂肪酶（主要來動物的胰臟）和微生物脂肪酶。
（二）固定化脂肪酶研究現(xiàn)狀
固定化酶是在1971年美國Henniker New Hampshire舉行的酶工程會議上首次提出的，定義為酶用物理或化學(xué)方法固定在空間的一個特定區(qū)域保存酶的催化活性并且可以重復(fù)和連續(xù)使用。
早在20世紀(jì)90年代末，日本大坂政科技研究所對固定化脂肪酶催化轉(zhuǎn)酯化植物油脂做了大量研究，并進行了初步工業(yè)化設(shè)計。利用丹麥諾維信（Novozymes）公司生產(chǎn)的固定化假絲酵母脂肪酶Novozym435，Y. Shimada等成功利用三步法（即每次分別加入1/3計量的甲醇）在30℃下反應(yīng)48h，轉(zhuǎn)化率達97.3%。
近幾年，將酶固定化，使反應(yīng)后酶可回收和多次重復(fù)利用，則有可能降低酶的使用成本，促進酶法合成工藝在酯交換反應(yīng)制備生物柴油生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，然而在這方面國內(nèi)僅有少數(shù)成功報道。
二、酶的固定化方法
酶的催化作用主要由其活性中心完成，酶蛋白的構(gòu)象也與酶活性密切相關(guān)。因此酶的固定化應(yīng)盡量在溫和條件下進行，以避免酶蛋白的高級結(jié)構(gòu)遭到破壞。
（一）吸附法
利用酶與載體吸附劑之間的非特異性吸附作用，將酶固定在吸附劑上。它分為物理吸附法和離子吸附法。物理吸附作用的因素有：范德華力、氫鍵、疏水作用和靜電作用等。此法的優(yōu)點是操作簡單，處理條件溫和，對酶的損害作用小。但同時也存在酶與載體相互作用力弱，酶易脫落等缺點。離子吸附法是酶通過離子鍵吸附于具有離子交換基的水不溶性載體的固定化方法。
（二）共價結(jié)合法
酶以共價鍵結(jié)合于載體的固定化方法。此法或是先將載體有關(guān)基團活化，然后與酶的有關(guān)基團發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)；或是在載體上接上一個雙功能試劑，然后將酶偶聯(lián)上去?；罨c偶聯(lián)的方法多種多樣，主要有重氮化法、溴化氰亞胺碳酸基法、芳香烴基化法等。與載體共價結(jié)合的酶的功能基團包括氨基、羧基、羥基、酚基等。由于酶與載體結(jié)合較牢固，酶不易脫落，穩(wěn)定性好，在固定化酶的制備方法中此法研究最為活躍和深入。
（三）交聯(lián)法
利用雙功能或多功能試劑，使酶分子之間發(fā)生交聯(lián)，凝集呈網(wǎng)狀，而成固定化酶，戊二醛是應(yīng)用最廣的雙功能試劑。此外，可用作交聯(lián)劑的還有雙重氨聯(lián)苯4，4-異硫氰二苯基-2，2-二磺酸、甲苯-2-異氰酸-4-異硫氰酸等。此法與共價結(jié)合法一樣，也是利用共價鍵固定酶，不同的是它不使用載體，交聯(lián)法廣泛應(yīng)用于酶膜和免疫分子膜的制備，操作簡單，結(jié)合牢固。
（四）包埋法
將酶分子包埋于凝膠的網(wǎng)眼中或半滲透的聚合物膜腔中，以達到固定化酶的方法。包括網(wǎng)格型和微囊型兩種，網(wǎng)格和微囊的結(jié)構(gòu)可以防止酶滲出到周圍介質(zhì)中，但底物仍能滲入到網(wǎng)格或微囊內(nèi)與酶接觸。包埋法一般不需要與酶蛋白的氨基酸殘基進行結(jié)合反應(yīng)，很少改變酶的高級結(jié)構(gòu)，酶活回收率較高，因此可應(yīng)用于許多酶、微生物和細(xì)胞器的固定化。
三、固定化脂肪酶的應(yīng)用
（一）催化水解反應(yīng)
油脂水解是將作為基質(zhì)的油脂制成不均勻狀，使之與水良好的接觸，并采用催化劑來得到在兩相間具有親合性的化合物。一般認(rèn)為，脂肪酶能夠吸附在水-油兩相的界面上，并在此相互作用。
（二）催化醇解反應(yīng)
油脂的醇解反應(yīng)，亦即油脂的甘油解反應(yīng)。脂肪酶催化甘油解反應(yīng)主要是利用三甘酯來制備單甘酯和雙甘酯，通過加入特定的脂肪酶和控制反應(yīng)條件可以獲得不同量的單甘酯和雙甘酯。
（三）催化酯化反應(yīng)
脂肪酶可在水溶液中催化油脂的水解反應(yīng)，也可在有機介質(zhì)中催化酯化反應(yīng)。張軍等研究比較了14種不同來源的脂肪酶催化油酸油醇酯的合成，其中假絲酵母1619脂肪酶酯化能力最強，探討了以硅藻土為載體固定化假絲酵母1619脂肪酶催化油酸油醇酯合成的最適條件，反應(yīng)中去水，可使終酯化率提高到99%。
（四）催化轉(zhuǎn)酯反應(yīng)
天然脂肪酶的功能是使三甘油酯進行催化水解反應(yīng)，但與許多其他的生物過程一樣是可以轉(zhuǎn)換的，脂肪酶在非水介質(zhì)或無溶劑體系中也能催化酯的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)。
四、固定化脂肪酶催化劑在生物柴油上的應(yīng)用
（一）生物柴油的制備方法
生物柴油是長碳鏈脂肪酸單酰酯類物質(zhì)，主要是甲醇或乙醇等短碳鏈醇和脂肪酸或者甘油三酯經(jīng)過酯化或者酯交換來生產(chǎn)。目前，合成生物柴油的主要方法是轉(zhuǎn)酯化法，即動、植物油脂與短鏈脂肪醇在酸、堿或酶催化劑、或超臨界條件下發(fā)生轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸單酯和甘油，再經(jīng)洗滌干燥處理即得相應(yīng)產(chǎn)品生物柴油。
（二）固定化脂肪酶在制備生物柴油上的應(yīng)用
酶法催化合成生物柴油，對原料品質(zhì)沒有特別要求。酶法不僅可以催化精煉的動植物油，同時也可以催化酸值較高且有一定水分含量的餐飲廢油轉(zhuǎn)化成生物柴油。酶法反應(yīng)具有條件溫和，副產(chǎn)品分離工藝較為簡單，廢水少，設(shè)備要求低等優(yōu)點，日益受到人們的重視。劉志強等采用分步加醇脂肪酶催化菜籽油制備乙酯生物柴油，在醇油摩爾比5∶1，催化劑加入量10wt.%（油重），正己烷加入量15wt.%（油重）反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)時間30h，甲醇分三次加入的條件下，最終測得酯交換轉(zhuǎn)化率達93%。
近幾年，隨著石油資源的逐漸枯竭和公眾環(huán)保意識的增強，可再生的綠色環(huán)保型燃料――生物柴油，受到許多國家的重視?；瘜W(xué)法合成生物柴油的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，并且已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，但化學(xué)法合成生物柴油存在工藝復(fù)雜、醇消耗量過大，產(chǎn)物不易回收，環(huán)境污染大等缺點。而酶法制備生物柴油具有反應(yīng)條件溫和、醇用量小、產(chǎn)物易收集、對環(huán)境污染小等優(yōu)點，固定化技術(shù)的運用為實現(xiàn)生物柴油工業(yè)化生產(chǎn)邁出了堅實的一步，其許多方面的優(yōu)點都優(yōu)于游離酶技術(shù)，但時至今日工業(yè)化實例仍然很少，最主要的原因是廉價、制備方法簡單、活化效果好的固定化載體尚未找到。目前還只處在工藝探索階段，但酶法合成生物柴油由于其特有的優(yōu)點，一定有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
參考文獻
[1] Watanabe Y， Shimada Y， Sugihara A， etal. Continuous Production of Biodiesel Fuel from Vegetable Oil Using Immobilized Candida antarctica Lipase. J Am Oil Chem Soc，2000，77（4）．
[2] 張軍，徐家立．固定化假絲酵母1619脂肪酶催化油酸油醇酯的合成[J]．生物工程學(xué)報，1995，11（4）．
生物柴油的制備技術(shù)范文第2篇
關(guān)鍵詞：微藻 污水凈化 生物柴油
引言
在化石燃料日益枯竭、環(huán)境污染逐漸威脅人類生存的今天，清潔的可再生能源開發(fā)成為各國研究的重點。生物質(zhì)能是綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，它是世界各國都在重點研究開發(fā)的可再生能源之一。生物柴油作為較成功的替代型燃油，目前在世界各國得到了大力發(fā)展，已成為國際上發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的環(huán)保型可再生能源。然而，制約生物柴油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的主要問題是成本高，據(jù)統(tǒng)計生物質(zhì)柴油制備成本中75％是原料成本。因此，尋求充足而廉價的原料供應(yīng)及提高轉(zhuǎn)化率從而降低生產(chǎn)成本是生物質(zhì)柴油能否實用化的關(guān)鍵。微藻作為最低等的、自養(yǎng)的放氧植物，種類繁多、分布廣泛。研究發(fā)現(xiàn)，部分微藻中含有相當(dāng)可觀的油脂類物質(zhì)，可以直接提取微藻油，可用來生產(chǎn)生物柴油。與其他油料作物相比，利用微藻培養(yǎng)生產(chǎn)生物柴油占地面積最小，還可利用灘涂地、荒廢地等非耕地，不會對糧食作物的生產(chǎn)造成威脅。因此，利用污水培養(yǎng)能源微藻，在凈化水質(zhì)的同時實現(xiàn)清潔能源生產(chǎn)，緩解人類面臨的水資源短缺和環(huán)境污染問題具有重要的現(xiàn)實意義。
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微藻生物柴油研究現(xiàn)狀
1.1 國外微藻生物柴油研究現(xiàn)狀
世界上以發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)為目的進行大規(guī)模利用微藻制取生物柴油的研究始于20世紀(jì)70年代末。1978年，美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)啟動了利用微藻生產(chǎn)生物柴油的水生生物種計劃項目(Aquatic Spices Program，簡稱ASP項目)，進行從微藻篩選、微藻生化機理分析、工程微藻制備到中試研究。該項目持續(xù)到1996年，研究人員經(jīng)過多年的研究，從美國西部地區(qū)和夏威夷采集、分離到了3000株微藻，并從中篩選出300余株具備潛力的產(chǎn)油藻種，對其中生長速度快、油含量高的微藻，進行了中試放大，獲得工程微藻，含油量達到40％～60％。從1990年～2000年，日本國際貿(mào)易和工業(yè)部啟動了“地球研究更新技術(shù)計劃”的項目，利用微藻進行二氧化碳生物固定，并著力開發(fā)密閉光合生物反應(yīng)器技術(shù)，通過微藻吸收火力發(fā)電廠煙氣中的二氧化碳來生產(chǎn)生物質(zhì)能源，篩選出多株耐受高二氧化碳濃度、生長速度快、能形成高細(xì)胞密度的藻種，建立了光合生物反應(yīng)器的技術(shù)平臺以及微藻生物質(zhì)能源開發(fā)的技術(shù)方案，提出了利用綠藻將二氧化碳轉(zhuǎn)化為石油的設(shè)想。
進入21世紀(jì)，石油價格的大幅上揚極大的刺激了微藻生物柴油技術(shù)的研究。2006年，美國綠色能源科技公司在亞利桑那州建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相聯(lián)接的商業(yè)化系統(tǒng)，成功地利用煙道氣的二氧化碳，大規(guī)模利用光合成培養(yǎng)微藻，并將微藻轉(zhuǎn)化為生物柴油，其產(chǎn)率達到5000～10000加侖／年?英畝。2007年，由美國能源部圣地亞國家實驗室聯(lián)合美國國內(nèi)多家實驗室宣布了由國家能源局支持的“微型曼哈頓計劃”，計劃在2010年實現(xiàn)微藻制備生物柴油的工業(yè)化。同年，Shell公司與美國從事生物燃料業(yè)務(wù)的HRBiopetroleum公司組建Cellena合資公司，投資70億美元開展微藻生物柴油技術(shù)的研究。美國第二大石油公司Chevron與美國能源部可再生能源實驗室協(xié)作研究微藻生物柴油技術(shù)。美國PetroSunDrilling公司不斷完善其開放池系統(tǒng)，計劃到2010年達到年產(chǎn)生物柴油500萬噸。美國能源局計劃在各項技術(shù)全面進展的前提下，將微藻產(chǎn)油的成本于2015年降至2～3美元／加侖。2007年，荷蘭AlgaeLink公司成功開發(fā)出了新型微藻光生物反應(yīng)器系統(tǒng)。
1.2 國內(nèi)微藻生物柴油研究現(xiàn)狀
隨著生物柴油開發(fā)的興起，我國一些科研機構(gòu)及企業(yè)也開始關(guān)注產(chǎn)油微藻的研究和開發(fā)，在利用微藻制備生物燃料的研究上也取得了很大進展。2004年，清華大學(xué)生物技術(shù)研究所繆曉玲教授利用異養(yǎng)生長(利用外加的葡萄糖生長)的產(chǎn)油小球藻進行了密閉培養(yǎng)、提油和生物柴油加工研究，在技術(shù)上證明是可行的。通過異養(yǎng)轉(zhuǎn)化細(xì)胞工程技術(shù)獲得了高脂含量的異養(yǎng)小球藻細(xì)胞，其脂含量高達細(xì)胞干重的55％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，是自養(yǎng)藻細(xì)胞的4倍，并利用酸催化醋交換技術(shù)一步得到符合ASTM的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油。清華大學(xué)還開發(fā)了微藻異養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)生物柴油技術(shù)。通過細(xì)胞控制技術(shù)獲得異養(yǎng)小球藻，其細(xì)胞中油脂類化合物大量增加，蛋白質(zhì)含量下降。實驗室研究結(jié)果表明與常規(guī)制備技術(shù)相比，成本下降5～8倍，油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)達99％以上。
中國科學(xué)院所屬相關(guān)單位承擔(dān)過多項國家及省部級微藻育種和生產(chǎn)的研究，培養(yǎng)了一支經(jīng)驗豐富的微藻生物技術(shù)研發(fā)隊伍。在產(chǎn)油微藻的研究方面，目前已有水生生物所、武漢植物園、過程工程研究所、南海海洋所、青島海洋所等單位開展了選種、育種、大量培養(yǎng)、收集和提油等研究，并積極開展與我國大型石油化工企業(yè)的合作，試圖開辟適合我國國情的微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)化道路。目前微藻生物柴油生產(chǎn)正由實驗室轉(zhuǎn)向小規(guī)模工廠化生產(chǎn)。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院、中科院海洋研究所等單位于2005年以來，經(jīng)過2年來的努力，建立了化學(xué)法和脂肪酶法生產(chǎn)生物柴油關(guān)鍵技術(shù)與工藝路線，生物柴油的純度達到98％以上，并對海藻油脂的制備進行了研究。此外，山東海洋工程研究院、撫順石化研究院均已開展微藻利用的探索，在微藻篩選和培育方面進行了深入研究，目前都已取得一定的成果。閔恩澤院士近年來進人綠色化學(xué)領(lǐng)域，積極倡導(dǎo)開展微藻生物質(zhì)燃料的研究，2009年，中石化與中科院的合作項目“微藻生物柴油成套技術(shù)”正式啟動。閡恩澤院士指出：從微藻轉(zhuǎn)化為生物柴油的過程中，微藻是基礎(chǔ)，光反應(yīng)器是轉(zhuǎn)化關(guān)鍵，要自始至終加強戰(zhàn)略研究。中國科學(xué)院與中國石化合作開發(fā)的微藻生物柴油技術(shù)，近期內(nèi)將要完成小試研究，預(yù)計到2015年前后將要實現(xiàn)戶外中試裝置研發(fā)，遠(yuǎn)期計劃將要建設(shè)萬噸級工業(yè)示范裝置。
2 利用污水大規(guī)模培養(yǎng)微藻生產(chǎn)生物柴油關(guān)鍵技術(shù)和方法
2.1 關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)及流程
利用污水大規(guī)模培養(yǎng)微藻生產(chǎn)生物柴油技術(shù)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，主要包括能源微藻的篩選與培養(yǎng)技術(shù)、藻細(xì)胞富集分離與采收技術(shù)、藻細(xì)胞破碎與油脂提取技術(shù)和微藻油脂生物柴油轉(zhuǎn)化技術(shù)等四個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
其技術(shù)流程如下圖所示：
2.2藻株分離與純化
培養(yǎng)微藻，首先要從天然水體中分離出所需要的“單種”或“克隆”，研究人員根據(jù)各自的經(jīng)驗和習(xí)慣，創(chuàng)造了各式各樣的藻種分離、篩選的方法，最常用的方法有微吸管分離法、水滴分離法、微細(xì)吸管法、固體培養(yǎng)基分離法、樣品系列稀釋法等。
2.2.1微細(xì)吸管法
原理：在無菌操作條件下，用極細(xì)的微吸管，在顯微鏡下把目標(biāo)藻樣從一個玻片移到另一個玻片，采用同樣的方法反復(fù)操作，直到鏡檢水滴中只有目標(biāo)單種為止。微吸管分離法容易找到特定的藻種，設(shè)備比較簡單，但操作技術(shù)難度較大，適于分離個體較大或絲狀的藻類，如螺旋藻、骨條藻等。
操作過程：在微吸管的頂端套一條長約8cm的醫(yī)用乳膠管，分離操作時，用手指壓緊乳膠管以控制吸取動作。將分離的水樣置于載玻片上，在顯微鏡下把微吸管口對準(zhǔn)要分離的藻細(xì)胞，放松手指，藻細(xì)胞被吸入微吸管；接著把吸出的水滴放在另一載玻片上，顯微鏡檢查水滴中是否只吸到藻細(xì)胞，經(jīng)過如此再反復(fù)操作，直至達到單種分離的目的。然后把分離出的藻細(xì)胞沖入預(yù)先裝有培養(yǎng)液的試管內(nèi)，放在適宜的光照下培養(yǎng)，試管有藻色后鏡檢，培養(yǎng)為單種的試管，其他不合格的棄掉。
2.2.2水滴分離法
原理：在無菌操作的條件下，把要分離的藻樣用微吸管在玻片上滴成大小合適的小水滴，鏡檢水滴中只有一個要分離的單種，即可沖入試管培養(yǎng)。該分離法的關(guān)鍵是藻樣稀釋要適宜(稀釋至每個水滴約有1―2藻細(xì)胞)，水滴大小適宜，以在低倍鏡下能看到水滴全部或大部分為宜，并且觀察要準(zhǔn)確、迅速。
操作過程：用小燒杯裝稀釋的藻樣，將微吸管插入藻樣中，提取微吸管，讓多余的藻液滴出，然后把管口與消毒過的載玻片接觸，即有一個小水滴留在載玻片上。一個載玻片滴3―4滴，間隔一定距離，然后在顯微鏡下觀察。若一個水滴中只有一個需要分離的藻細(xì)胞(無其他生物混雜)，即用移液管吸取培養(yǎng)液把該水滴沖入試管中，試管口塞上棉塞，放在適宜的條件下培養(yǎng)。
2.2.3平板分離法
平板分離法也就是固體培養(yǎng)基分離法，作為微藻分離用的固體培養(yǎng)基，是在常規(guī)的液體培養(yǎng)基中加入一定量的瓊脂(1.0％-2.0％)，并且使其溶解和高溫高壓滅菌后，通過適當(dāng)?shù)姆椒?，把要分離的藻樣接種在培養(yǎng)基上，通過一定時間的培養(yǎng)，在培養(yǎng)基上長出單個的藻落而達到分離的目的。用瓊脂做的固體培養(yǎng)基的分離方法并不適合所有的微藻，大多數(shù)的綠藻都可以在這種培養(yǎng)基上生長，從而達到單種分離的目的，但有的微藻在瓊脂培養(yǎng)基上生長較差，甚至不能生長。固體培養(yǎng)基分離法工作較繁瑣，工作量大，但分離單種成功的幾率較高。
根據(jù)接種方法的不同又可分成劃線法、噴霧法。劃線法是把接種環(huán)在酒精燈上滅菌后，蘸取藻樣輕輕在培養(yǎng)基平面上做第一次劃線3-4條，把培養(yǎng)皿轉(zhuǎn)動約70°角，并把接種環(huán)在酒精燈上滅菌，通過第一次劃線區(qū)做第二次劃線。用同樣的方法做第三、第四次劃線。由于第一次劃線接種環(huán)上的藻細(xì)胞比較多，在第一劃區(qū)藻細(xì)胞可能密集不能分離開，但通過后面的劃線可能分離出單獨的藻類群落。噴霧法是首先用把要分離的藻樣進行適當(dāng)?shù)南♂專缓笱b入消毒過的醫(yī)用喉頭噴霧器中，打開培養(yǎng)皿蓋，把藻樣噴射到培養(yǎng)基平面上，使藻樣在培養(yǎng)基表面上形成分散均勻的一層薄水珠。培養(yǎng)基上接種好之后，放在適宜的光照、溫度下進行培養(yǎng)，經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)，在培養(yǎng)基上長出藻類群落，通過顯微鏡檢查后，用纖細(xì)的解剖針把單個的目標(biāo)藻落連同一小塊培養(yǎng)基取出，移入裝有培養(yǎng)液的試管中培養(yǎng)，待試管中有藻色后鏡檢，如無其他生物混雜，達到了單種分離的目的。
2.2微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)
2.2.1影響因素
微藻能源利用是以大量的微藻原料的獲得為前提的。高密度、高效率、低成本、易放大的培養(yǎng)系統(tǒng)是微藻能源領(lǐng)域的研究重點之一。微藻生長受到非生物因素(包括營養(yǎng)、O2濃度、CO2濃度、光照、溫度、pH、鹽分、培養(yǎng)液中的有毒成分等)、生物因素(包括真菌、細(xì)菌、病毒、及其他生物等的污染)以及操作因素(包括攪拌產(chǎn)生的剪切力、收獲方式等)的影響。因此，微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的設(shè)計，需要充分考慮微藻的生長條件、氣候條件(光照、溫度、濕度等)、資源情況(土地、水等)、投資成本、運行成本等各種因素。
2.2.2培養(yǎng)方式
目前藻類培養(yǎng)主要包括自養(yǎng)和異養(yǎng)兩種方式。微藻的自養(yǎng)培養(yǎng)系統(tǒng)大致可分為兩種：即利用開放式戶外池塘或封閉式光生物反應(yīng)器。這兩種培養(yǎng)方式的比較如表1所示。開放式戶外池塘可以分為跑道式、圓池式和斜坡式等。封閉式光生物反應(yīng)器包括柱式、管式、板式及一些其它特殊類型。循環(huán)跑道式戶外池塘是當(dāng)前微藻商業(yè)化養(yǎng)殖最主要的培養(yǎng)系統(tǒng)。
微藻異養(yǎng)培養(yǎng)，可采用傳統(tǒng)的發(fā)酵裝置進行培養(yǎng)，不需要光照，生長速度快，可縮短培養(yǎng)周期。但異養(yǎng)培養(yǎng)微藻不僅不能固定CO2，反而會排放出CO2，還需要外加有機碳源，培養(yǎng)成本高，失去了自養(yǎng)培養(yǎng)的優(yōu)點，難以在實際生產(chǎn)中獲得競爭優(yōu)勢。
2.3微藻的分離采收
微藻采收是微藻規(guī)?；囵B(yǎng)和工業(yè)化應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，然而，由于微藻及其培養(yǎng)液的特殊性，傳統(tǒng)的固液分離技術(shù)都無法直接用于微藻采收。因此，國內(nèi)外針對微藻的采收一般都先對藻液進行預(yù)處理，而后再進行富集分離。
2.3.1藻液預(yù)處理
生物柴油的制備技術(shù)范文第3篇
關(guān)鍵詞：地溝油;超臨界水;水解;混合脂肪酸;管式反應(yīng)器
1 超臨界水的特性
超臨界水與普通水在結(jié)構(gòu)形態(tài)上不同，是一種介于液體和氣體之間的特殊狀態(tài)，具有液體的特性，同時也具有氣體的特性?？勺鳛樘厥獾娜軇┗蚶闷涮厥獾奈锢砘瘜W(xué)特性，進行特殊的化學(xué)反應(yīng)。主要是水中氫鍵的變化，伴隨著密度、介電常數(shù)、電導(dǎo)率、擴散系數(shù)、粘度和溶解性能等其它性質(zhì)的變化，使得超臨界水的特性都不同于普通水。超（近）臨界水所表現(xiàn)出的極性或非極性溶劑的特性，使得其對有機物的溶解能力增強，使水中的有機反應(yīng)可以在均相條件下進行。
如上圖所示：
水的臨界點：溫度Tc=647.5K，臨界壓力Tp=22.05Mpa，臨界密度Tρ=322kg/m3
超臨界區(qū)：溫度大于647.5K，壓力大于22.05MPa
近臨界區(qū)：溫度大于500K，壓力大于13.6MPa
2 油脂超臨界水解反應(yīng)
水解反應(yīng)是非常重要的有機化學(xué)反應(yīng)。油脂的水解是制造天然脂肪酸和甘油的重要途徑。通常是強酸堿作催化劑，在反應(yīng)釜或水解塔中進行，反應(yīng)時間很長，反應(yīng)周期為5～16h，水解率不高，工藝后處理較難，并且酸堿對環(huán)境污染很大，對設(shè)備耐腐蝕性要求很高。
由于超臨界水對油脂的水解具有很強的反應(yīng)催化作用--在超（近）臨界水中，不使用其他任何催化劑，也能夠迅速的發(fā)生水解。反應(yīng)時間為60～100s。油脂的超臨界水解反應(yīng)一般在臨界點附近的近臨界區(qū)和超臨界區(qū)進行。
本文著重研究在管式反應(yīng)器中，地溝油在超臨界水的作用下，水解制取脂肪酸的最佳工藝條件。
3 工藝流程
（一）地溝油預(yù)處理水解粗制混合脂肪酸精餾精制脂肪酸
（二）工藝流程說明
（1）地溝油預(yù)處理：由于地溝油酸值較高，且雜質(zhì)（機械雜質(zhì)、脂溶性膠質(zhì)）含量較多，故多采用磷酸脫膠水洗法：在地溝油中添加30%左右的水，加熱到85-90℃，開啟攪拌，緩慢滴加磷酸至pH值2-3，攪拌20-30分鐘后，加入0.5%的工業(yè)用鹽，再攪拌20分鐘后靜置分層，將下層廢水（含磷脂）排掉。上層清油水解制取粗混合脂肪酸。
（2）地溝油水解：經(jīng)過預(yù)處理后的地溝油和水分別經(jīng)過流量計，進入混合泵，再經(jīng)過高壓泵進入管式反應(yīng)器，反應(yīng)后進入換熱器，再經(jīng)過背壓閥，進入旋流膜分離器，分離為水相和油相，水相可以提取甘油，油相為粗混合脂肪酸，粗脂肪酸經(jīng)過精餾得精制脂肪酸。
4 結(jié)果討論（附表）
（1）反應(yīng)條件：最佳溫度280℃，最佳壓力30Mpa，最佳油水比7：3;
（2）水解率：98%;
（3）脂肪酸收率：95%。
5 結(jié)論
超（近）臨界水與普通有機溶劑相比，有很多突出優(yōu)點。本文通過超臨界態(tài)水解原理與連續(xù)管式反應(yīng)器相結(jié)合，提出了全新的油脂水解工藝。并且通過超臨界管式連續(xù)水解反應(yīng)設(shè)備，得到了預(yù)期的目標(biāo)。即反應(yīng)最佳條件：最佳溫度280℃，最佳壓力30Mpa，最佳油水比7：3。水解率98%，脂肪酸收率95%。
本工藝環(huán)境友好，不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，并且油脂水解率高，脂肪酸收率大，反應(yīng)時間短（60～100s）等優(yōu)點。因此，設(shè)備可以小型化連續(xù)生產(chǎn)，每天生產(chǎn)一噸脂肪酸的模塊化設(shè)備為4米×2米×4米。本工藝、設(shè)備是地溝油原料工業(yè)化的比較適用的工藝。
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