一种空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统及提取工艺技术方案

本发明专利技术涉及一种空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统及提取工艺。本发明专利技术提供了一种基于水力空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，该提取系统由藻泥混合液罐、旋转式水力空化器、进液排液控制装置、自动出油装置和微气泡发生器组成。该装置中微气泡浮选技术增加空化泡形成的概率从而提高破壁率，水力空化生成的微纳气泡增大油脂浮选效率。两者相互促进，耦合效果良好。上述装置通过水力空化和微气泡浮选协同对微藻细胞进行破壁，效果好、可放大性高、处理量大、可连续作业、工序简单、成本低、不产生二次污染。不产生二次污染。不产生二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统及提取工艺


[0001]本专利技术属于微藻油脂提取装置及工艺
，具体涉及一种空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统及微藻中油脂的一体化提取工艺。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]微藻具有光合效率高、环境适应能力强、生产周期短、产量高、某种油脂含量高等特点，已成为制备生物柴油的潜在原料之一。油脂包含在微藻细胞内，但由于微藻细胞细小，且具有细胞壁结构，因此如何破除微藻细胞壁是目前提取微藻油脂的一个难点。
[0004]目前最为常见的细胞破壁方法有高压均质法、冻融法、超声波法、有机溶剂法、研磨法、微波加热法和复合酶法等。然而上述方法存在着步骤繁多、适用范围有限、能耗过高、破壁时间长、破壁效率低下、不易实现破壁工业化等诸多问题。
[0005]空化是指液体内局部压力下降时，液体内部或液固交界面上气体空穴的形成、发展和溃灭的过程。当液体压力降至液体饱和蒸气压甚至以下时，由于液体的剧烈汽化而产生大量空化泡。空化泡随液体流动膨胀、生长。当液体压力恢复时，空化泡瞬间溃灭形成微射流和冲击波，瞬间产生局部高温和高压。空化现象释放的能量也得以利用，直接或间接使细胞破壁破裂。
[0006]中国专利CN105420092A耦合了水力空化和撞击流技术，使两股携带大量空化泡的空化射流相向流动并撞击，充分利用空泡溃灭产生的瞬时微射流、冲击波和撞击区碰撞、剪切和挤压形成的强烈湍动和压力波动，撞击区的强烈湍动增加了空化发生的湍流条件，使空化在撞击区持续发生，大大提高了破壁效果。
[0007]CN103396895A利用超声波辐射使液体流动产生空化，利用空化产生的高温高压和极高的冷却速率造成的压差和搅动使液体很好地混合在一起，从而辅助酶提取出油脂。
[0008]CN102245749A将含有一种或多种微藻的流体介质的连续流提供至水力空化装置，施加足够的扰动产生水力空化来破裂一种或多种微藻细胞，将微藻油从微藻释放到介质中，并从介质中提取微藻油。
[0009]专利技术人认为，现有的基于空化技术的微藻提取油脂技术仍存在以下问题：
[0010]1.基于超声空化的微藻破壁存在破壁效率低且耗能大，无法实现工业化的生产，仅适用于实验室规模。
[0011]2.基于水力空化的微藻破壁提取油脂存在传统的水力空化器(孔板、文丘里管)破壁后油与水会产生乳化作用，需经过另外的油脂提取处理，工艺过程复杂。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对现有微藻提取油脂提取装置存在的不足，提出一种提取效率高、工艺
简单，可实现工业化、自动化的空化耦合微气泡浮选的微藻破壁油脂一体化提取装置及其操作工艺流程。
[0013]具体的，本专利技术提供以下
技术实现思路
：
[0014]本专利技术第一方面，提供一种空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，所述提取系统中设置连通的空化器及微气泡发生器，所述微气泡发生器用于产生微纳米气泡并通入空化器中共同实现微藻中油脂的分离提取。
[0015]本专利技术创新地使用水力空化耦合微纳气泡浮选技术，其技术实现原理为：旋转式空化器转子高速运转产生的空化泡，空化泡溃灭产生局部高温、高压及微射流，有效破解微藻细胞细胞壁。在水力空化处理过程中注入微纳气泡，一方面微纳气泡可增加液体内部空化核数，提高空化泡产生的概率；另一方面部分未能形成空化泡的微纳气泡将黏附液体中的油相，向空化器自动出油装置方向运动。水力空化也能产生大量的微纳气泡，空化产生的微纳气泡及注入的微纳气泡高效实现对油脂的浮选。该方法解决空化破壁处理后油脂与水乳化难分离的问题。因此该方案空化破壁效率高，破壁油脂提取同时进行，简化工艺流程。因此，上述旋转式水力空化装置及微纳气泡制造机的耦合使用空化效果好、破壁率高。相比单纯使用水力空化进行油脂提取，本专利技术提供的提取方式具有更好的工业方大前景。水力空化装置其空化效果依赖于液体中气核数及供给空化的能量。超声空化其超声波能量聚焦于超声探针附近几厘米处，工业放大困难，为得到与小型空化装置相同空化效果其生产成本将急剧增加。该专利技术方案是通过提高液体中的气核数来提高水力空化破壁效率，且微气泡制造装置及旋转式空化器都具有易于工业放大的特点，同时该方案解决空化破壁处理后油脂与水乳化难分离的问题。因此该装置破壁效果优于传统水力空化破壁提取油脂；工业放大性优于超声空化破壁提取油脂及水力超声空化提取油脂；提取油脂效果优于传统水力空化破壁提取油脂、超声空化破壁提取油脂及水力超声空化提取油脂。
[0016]本专利技术第二方面，提供一种微藻中油脂的一体化提取工艺，所述提取工艺基于水力空化及微纳米气泡的浮选实现微藻中油脂的分离。
[0017]以上一个或多个技术方案的有益效果是：
[0018]1.本专利技术所述装置结合水力空化、微纳气泡浮选技术协同微藻细胞破壁处理量大，可连续作业，并且工艺流程较为简便，可以有效压缩生产周期。
[0019]2.本专利技术可解决空化所导致的油脂难分离的问题，微纳气泡的通入以及水力空化产生的气泡可实现油脂的浮选，能在油与水乳化的情况下实现油脂与水的分离，节约时间，简化工艺且不引入新杂质。
[0020]3.本专利技术耦合的水力空化、微纳气泡浮选技术，两者相互促进。微纳气泡浮选技术增加液体内的空化核数，促进空化。水力空化会产生大量微气泡，提高浮选效率。
[0021]4.本专利技术所述装置不局限于微藻提取油脂，对于其他类型的破壁提取物质也预计拥有良好的处理效果。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1是实施例1所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统的结构示意图；
[0024]其中，1.藻泥混合液罐，2.加液泵，3.微气泡制造装置，4.废液罐，5.阀，6.空化器，7.过滤器，8.可变体积管，9.控制阀，10.在线黏度检测计，11.储油罐，12.计算机。
[0025]图2是基于实施例1所述提取系统的微藻油脂提取工艺流程图。
[0026]图3是实施例1中所述可变体积管的结构原理示意图；
[0027]其中，图3A为活塞结构示意图；
[0028]图3B为可变体积管管路结构示意图；
[0029]图3C为可变体积管内容量调节方式示意图。
具体实施方式
[0030]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，其特征在于，所述提取系统中设置连通的空化器及微气泡发生器，所述微气泡发生器用于产生微纳米气泡并通入空化器中共同实现微藻油脂的提取。2.如权利要求1所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，其特征在于，所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统中包括空化器、微气泡发生器、进液排液控制装置、自动出油装置；所述进液排液控制装置至少包括藻泥混合液罐、废液罐分别与空化器连通；所述自动出油装置设置于空化器下游，依次包括连通的过滤器、可变体积管及储油罐。3.如权利要求2所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，其特征在于，所述空化器为旋转式空化器。4.如权利要求2所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，其特征在于，所述微气泡发生器具有通向空化器内部的管路，所述管路进口设置于空化器腔体的下部。5.如权利要求2所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，其特征在于，所述藻泥混合液罐用于盛放待处理的微藻溶液；进一步的，所述藻泥混合液罐与空化器之间设置加液泵；进一步的，所述废液管与空化器之间设置阀门。6.如权利要求2所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，其特征在于，所述自动出油装置中，可变体积管及储油罐之间的管路还设置控制阀及在线黏度检测计；所述可变体积管的内容量可调节；优选的，所述可变体积管为软质管体，通过直接按压的方式实现体积压缩；优选的，所述可变体积管的侧壁上具有可插入的挡板，通过插入挡板实现体积压缩。7.如权利要求2所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提取系统，其特征在于，所述空化耦合微气泡浮选的微藻油脂提...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙逊，游炜彬，玄晓旭，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：