从海藻中提取海藻油的生产方法

蕊搏ＣＥＲＥ铷ＡＬ＆Ｆ饲ＥＥＤ料ＩＮＤＩＵＳＴＯＲＹ

２０１４，Ｎｏ．２

田

从海藻中提取海藻油的生产方法

张卫强，陈详川，柴双民，赵志远，崔东方

（河南华泰粮油机械工程有限公司，河南安阳４５６４００）

摘要：介绍了一种可有效解决在微负压状态下，大规模从海藻中萃取海藻油的生产方法，以满足制油、新能源再

生等行业的需要。该方法采用微负压连续多．级逆流萃取工艺，实现了海藻油的规模化生产，为海藻油的深加工提供了良好的技术支撑。

关键词：海藻；海藻油；萃取；新能源；负压

中图分类号：￥９６８．４；ＴＳ２２４．４

文献标识码：Ａ文章编号：１００３—６２０２（２０１４）０２－－００２１—０３

Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ

ｍｅｔｈｏｄｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｎｇａｌｇａｌｏｉｌｆｒｏｍａｌｇａ

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ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ａｌｇａ；ａｌｇａｌｏｉｌ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｎｅｗｅｎｅｒｇｙ；ｎｅｇａｔｉｖｅ

ｐｒｅｓｓｕｒｅ

海藻是生长在海水里的藻类植物，是海生资源１海藻油的生产现状

的一大家族，有２５０属、１５００余种，有经济价值的种美国Ｖａｌｃｅｎｔ公司于２００７—１２发布的试验报告类就有１００多种［１］。海藻不但生长周期短、繁殖快，

表明，该公司利用高密度垂直式生物反应器持续

而且自身合成油脂能力强，是制备生物柴油最佳的

９０

ｄ，平均每天获得１ｇ／Ｌ海藻干物质，由试验结果

生物原料之一。与油料作物相比，海藻细胞生长是推算，相当于每年１ｍ２海藻干物质产量可以达到

指数式的生长繁殖方式，很多海藻的含油率都在６８．２０

ｋｇ，干物质油脂含量达到５０％，因此，每年

５０％～８０％。海藻比陆生作物的生长繁殖快得多，１

ｍ２可以生产生物柴油３４．１０

ｋｇ。

每年１ｈｍ２微藻的油脂产量可达到４９．４～

美国ＡｌｇａｅＢｉｏＦｕｅｌｓ公司于２００７－０４宣布，向１９７．７

ｍ３，是棕榈油产量的７～３１倍∞］。直接从海

澳大利亚转让由海藻炼制生物柴油的技术，设计每藻中提取得到的油脂成分与植物油相似，可以作为年产量７

５７０×１０４

Ｌ生物柴油的炼油厂。

生物柴油原料替代石油直接应用于工业。

西班牙生物燃料系统公司利用绿藻研制出能不藻类的厚壁孢子具有坚韧的细胞壁，会阻碍对断循环吸收二氧化碳的可再生“生态石油”，目前每细胞内生物质的提取。因此，在提取海藻油前，必须天能够从２ｍ３的水中生产６ｋｇ的“生态石油”，比对海藻细胞进行破壁处理。超声波法或超微加超声种植大豆等生物燃料作物的效率要高数千倍，而且法是目前实验室对藻细胞进行破壁的常用方式，且使用面积少、侵害性也不大。

破壁效率高，一般细胞破壁率都可以达到９５％～荷兰ＡｌｇａｅＬｉｎｋＮＶ公司于２００７—１０开发的海９８％。在海藻生物柴油工厂采用这类破壁方法存在藻光生物反应器系统是目前世界上唯一商业化的小三个主要问题，一是设备昂贵，二是能耗高，三是无型试验装置，每天每立方米可以生产海藻干物质１～

法实现规模化工业生产，制约海藻培养规模。针对１．４ｋｇ。

以上问题，采用以化学溶剂正已烷和环己烷作为破中科院海洋研究所获得了多株系油脂含量在壁提油介质，取得了满意效果，海藻油提取率达到３０％～４０％的高产能藻株，海藻产油研究取得多项

９８％以上，解决了这一世界难题。

收稿日期：２０１３－１１—２５；修回日期：２０１４—０１—０８

作者简介：张卫强（１９８３一），男，工程师，主要从事油脂制取加工工艺技术方面的研究工作。

万方数据

目

重要成果，如细胞密度达到２０ｇ／Ｌ，产油量每平方米７ｇ（是目前农业种子产量的２倍）；海藻每天能在

１

ｍ２光照面积内生产３５．５

ｇ

ＡＦＤＷ（去灰分干

重），该生物量相当于４６．４ｇ植物种子量，是目前高产农田产量的１１倍。中国海洋大学拥有海洋藻类种质资源库，已收集６００余株海洋藻类种质资源，目前保藏有油脂含量接近７０％的海藻品种。２海藻油制备工艺

海藻油制备工艺流程见图１。

图１海藻油制备工艺流程图

２．１机械挤压脱水

用网将水箱中培养好的新鲜海藻（水分９０％）

打捞出来，然后用挤压机将新鲜海藻外表面水分挤压出来。２．２烘干脱水

将挤压过后的海藻（水分６０％）用皮带输送机送入平板烘干机中，用０．３０ＭＰａ左右的水蒸汽作为热源通入平板烘干机中，加热海藻以便脱除海藻细胞内部的结合水及自由水。从海藻细胞中脱除出来的水汽由排潮风机直接抽到大气中，烘干后的海藻水分为５％。２．３压榨制油［３１

用螺旋输送机将烘干后的海藻（含油量５０％）送到预榨机里，压榨温度为６５～７５。Ｃ，海藻入榨水分５％，压榨后海藻饼厚度１０～１２ｍｍ，海藻饼水分６％～７％。

２．４微负压多级逆流连续萃取Ｌ４０

压榨后的海藻饼（水分６％～７％）由输送设备送入多级逆流萃取器中，以正己烷（环己烷）为萃取剂，在５０～５５℃、一２．６６～１．３３ｋＰａ微负压状态下，海藻饼先经正己烷（环己烷）溶剂（溶剂中海藻油含量分别为３０％）逆流萃取、沥干，然后由不同浓度的正己烷（环己烷）溶剂（溶剂中海藻油含量分别为２０％、１０％、５％），依次萃取、沥干，反复循环萃取

万方数据

张卫强等：从海藻中提取海藻油的生产方法／２０１４年囊２朋６０～．８０ｍｉｎ，然后再用纯正己烷（环己烷）（不含海藻

油的溶剂）洗涤，沥干２０～４０ｍｉｎ，最大限度萃取出海藻中有效成分，海藻油残留量在１％以下。２．５脱溶烘干［５］

将萃取后海藻（其中有机溶剂含量占海藻质量

的２５％）用输送设备送人多层连续烘干脱溶机（现有设备）中，脱溶机由多层盘组成（上四层盘是加热层，第五层盘是直接蒸汽加入层，第六层是热风烘干

层，第七层是冷风降温层），海藻粕在里面不断被搅

拌加热，逐层烘干，脱除部分有机溶剂后，将１００～１３０℃水蒸汽直接通人物料中，汽提出残余溶剂，脱溶后的物料进入８０～９０℃的热风干燥层烘干，除去水分，最后进入２５～３０℃冷风层降温，将海藻粕温度降至５０～６０℃，脱溶后海藻粕中水分在１０％以下，残留溶剂不超过７００ｍｇ／ｋｇ，海藻粕中残油率在１％以下。

２．６

负压蒸发分离

从多级逆流萃取装置中出来的含有海藻油的正

己烷（环己烷）溶液（海藻油质量分数３０％）先经旋液分离，除去较大的杂质，再经１２０～２００目精密过滤器分离除去小杂质，进入一效长管升膜蒸发器中

除去有机溶剂（从一效长管升膜蒸发器出来的混合油中海藻油质量分数为７５％），第一长管蒸发器蒸发温度控制在５５～６０℃，蒸发压力一０．０５ＭＰａ。从一效蒸发器出来，混合油进入二效长管升膜蒸发器中进行二次蒸发分离，蒸发分离出剩下的有机溶剂（从二效长管升膜蒸发器出来的混合油中海藻油质量分数为９５％），蒸发温度控制在７０～７５℃，蒸发压力为一０．０４ＭＰａ。

２．７

负压汽提

从蒸发系统出来的海藻油溶液（海藻油质量分

数９５％左右）用泵送人汽提塔中汽提，除去海藻油残余有机溶剂，温度控制在８５～９０℃左右，蒸发压力控制在一ｏ．０５ＭＰａ，直接蒸汽压力为一０．０５～

一Ｏ．０８

ＭＰａ，海藻油残留溶剂不超过０．０５％，海藻

油纯度９９．９％以上。２．８溶剂冷凝回收

从多级逆流萃取器出来的自由气体（正己烷，环己烷有机溶剂气体，还含有由物料带进去的部分空气），以及蒸发分离系统和脱溶烘干系统、负压汽提系统中出来的正己烷（环己烷）气体，一起进入冷凝器中冷却，冷凝下来的正己烷（环己烷）含有部分水分，进入分水箱中，利用正己烷（环己烷）与水不互溶、密度差较大的原理实现正己烷（环己烷）和水分的分离，废水排放，正己烷（环己烷）继续参与循环利用。

（下转第３８页）

．｛８

王

亮等：锤片式饲料粉碎机回料管结构改进的仿真与实验研究／２０１４奄■２期

４

开孔前后回料管颗粒浓度见图６、图７。结论

（１）利用ＡＮＳＹＳ／ＦＬＵＥＮＴ软件分别在回料管开孔前后，对粉碎机分离装置的颗粒浓度分布进行了数值模拟，结果验证了开孔可在一定程度上解决中心负压对颗粒的吸附作用，减少回流量。

（２）使用实验进一步验证了在回料管上开孔可以减少中心负压对物料颗粒分布的影响，并且提高了饲料的过筛率，增加了产量。

图６开子Ｌ前回料管颗粒浓度

（３）开孔对颗粒浓度的分布与出料量的定性分析得到证实，但是开孔大小与两者的定量分析还是空白。下一步工作需要通过仿真与实验得到开孔大小与出料量的最佳参数匹配，为实际生产提供理论和实验依据。

由图６可见，由于中心负压对饲料颗粒的吸附作用，在回料管中颗粒呈连续形的状态。

［参考文献］

［１］胡桂荣，李意民，贾晓娜，等．离心风机内气固两相流的数值模

拟口］．煤矿机械，２００８（３）：３７—３９．

［２］王志强，武佩，曹丽英，等．新型锤片式粉碎机出料管气固两

图７开孔后回料管颗粒浓度相流模拟［Ｊ］．内蒙古农业大学学报，２００９（２）：１８４—１８７．［３］曹丽英．新型锤片式粉碎机物料分离特性的模拟与测试分析

［Ｄ］．呼和浩特：内蒙古农业大学，２０１０（６）：４９—５１．

由图７可见，由于在回料管上端开孔，此时回料管的颗粒浓度明显少于图６的颗粒浓度。说明开孔起到了对粉碎室中心负压的泄压作用，减小了对颗粒浓度分布的影响。

（责任编辑：梅竹）

（上接第２２页）２．９尾气的处理

从冷凝器中出来的不凝气体（其中主要含有空气和没有完全冷凝掉的部分正已烷（环己烷）气体），利用正己烷（环己烷）与石蜡互溶的性质，把不凝气体送人吸收塔中，石蜡油自上而下喷淋，不凝气体自下而上升，在吸收塔的填料中充分逆流接触，不凝气中的正己烷被石蜡吸收，不凝空气被排放，吸收了正己烷（环己烷）的石蜡加热到１２０℃后进入解析塔中（直接蒸汽压力为０．０２～ｏ．０３ＭＰａ），石蜡液体与正己烷（环己烷）在解析塔中实现气液分离，石蜡经冷却器冷却到３５℃以下后再循环利用，正己烷（环己烷）气体进入冷凝系统冷却成液体后再循环利用。

温压榨制油、微负压多级连续逆流萃取、烘干脱溶、负压蒸发分离、负压汽提、溶剂冷凝回收、尾气吸收处理这９个工序完成。如果将海藻制油技术投入工业化生产可带来很多好处，首先，企业可以因此取得很大的经济利益；其次，可以节约其他能源（如油料作物），并且可以有效利用其他无法在盐碱地生长的作物；再次，“低碳、绿色”的燃油技术可以改善环境。

［参考文献］

［１］刘烨．发酵酱加工工艺研究［Ｄ］．上海；上海海洋大学，２０１０．［２］Ｃｈｉｓｔｉ

Ｙ．Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌｆｒｏｍ

ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏ

Ａｄｖ，２００７，

２５：２９４—３０６．

［３］刘大川，张麟，刘金波，等．油菜籽脱皮、低温压榨、膨化浸出

制油新工艺口］．中国油脂，２００５，３０（２）：１３—１６

［４］刘玉兰．油脂制取与加工工艺学Ｉ－Ｍ］．北京：科学出版社，２００３．

３

结语

为满足大规模连续生产的需要，从海藻中提取

［５］汪学德，刘玉兰．油脂制备工艺与设备［Ｍ］．北京：化学工业出

版社，２００３．

海藻油的技术可以通过机械挤压脱水、烘干脱水、低

（责任编辑：赵琳琳）

万方数据

从海藻中提取海藻油的生产方法

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

张卫强， 陈详川， 柴双民， 赵志远， 崔东方， Zhang Weiqiang， Chen Xiangchuan， Chai Shuangmin ， Zhao Zhiyuan， Cui Dongfang

河南华泰粮油机械工程有限公司,河南安阳,456400粮食与饲料工业

Cereal & Feed Industry2014(2)

引用本文格式：张卫强. 陈详川. 柴双民. 赵志远. 崔东方. Zhang Weiqiang. Chen Xiangchuan. Chai Shuangmin. Zhao Zhiyuan. Cui Dongfang 从海藻中提取海藻油的生产方法[期刊论文]-粮食与饲料工业 2014(2)