异养小球藻制备生物柴油的工艺研究

摘要

生物柴油作为一种新型燃料，具有无毒、无害、可生物降解等优点，微藻柴油是近年来的研究热点。与自养小球藻相比，异养小球藻的发酵细胞密度高，生长速度快，胞内油脂含量高，具有良好的发展前景。本文针对异养小球藻制备生物柴油，比较了传统两步法和原位转酯化新工艺，优化了工艺参数，进行了中试试生产。
　　首先，考察了传统两步法制备生物柴油，先细胞破碎与提油，再利用藻油转酯化得到生物柴油。通过比较发现，细胞破碎采用超声-高压均质法，提油工艺使用乙酸乙酯萃取，可以获得较高的异养小球藻油脂产率。以浓H2SO4为催化剂，藻油和乙醇为原料，转酯化制成生物柴油，通过单因素试验和响应面分析，确定了最佳工艺参数:醇油摩尔比9∶1，催化剂添加量4.21％，酯化时间3h，酯化温度77.80℃，生物柴油转化率为97.01％。
　　其次，考察了原位转酯化新工艺，异养小球藻在特定条件下直接制备生物柴油。经不同工艺比较，发现10％含水量的藻粉作为原料比干粉的生物柴油转化率高，使用破壁藻粉比未破壁藻粉的生物柴油转化率高，且超声波辅助可以促进转酯化。以浓H2SO4为催化剂，采用藻粉和乙醇为原料，实现原位转酯化合成生物柴油，通过单因素试验和响应面分析优化，确定了最佳工艺条件为催化剂添加量4.46％，醇藻比7∶1，超声波功率264.64W，酯化温度50℃，酯化时间1.27h，生物柴油转化率为92.69％。
　　最后，通过年产3000吨的生物柴油生产线进行了试运行，检测生物柴油的主要成分为油酸乙酯、亚油酸乙酯和棕榈酸乙酯，总和达到94％以上，能够在掺混石化柴油后满足汽车的日常使用。成本分析发现，若不考虑异养小球藻的原料生产成本，传统工艺合成生物柴油的成本为3171元/吨，而原位转酯化法仅2050元/吨，原位转酯化法的优势较明显。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 生物柴油简介

1．2 生物柴油的原料

1．2．1 植物油原料

1．2．2 动物油原料

1．2．3 废弃油脂原料

1．2．4 微生物油脂原料

1．3 生物柴油的生产工艺

1．4 微藻油脂的制备

1．4．1 藻种

1．4．2 培养

1．4．3 采收

1．4．4 干燥

1．4．5 细胞破碎

1．4．6 油脂提取

1．5 微藻生物柴油的制备

1．5．1 传统方法

1．5．2 原位转酯化法

1．6 微藻生物柴油的生产现状

1．7 本论文研究思路

第二章 传统两步法制备微藻生物柴油的工艺优化

2．1 引言

2．2 实验材料和主要设备

2．3 实验方法

2．3．1 检测方法

2．3．2 藻细胞破碎

2．3．3 藻油提取

2．3．4 藻油酯化制备生物柴油

2．3．5 藻油酯化的单因素试验

2．3．6 藻油酯化的响应面优化试验

2．3．7 计算公式

2．4 结果与讨论

2．4．1 异养小球藻细胞破碎

2．4．2 藻油提取的溶剂选择

2．4．3 藻油酯化的单因素优化

2．4．4 藻油酯化的响应面法优化

2．5 本章小结

第三章 原位转酯化法制备微藻生物柴油的工艺优化

3．1 引言

3．2 实验材料和主要设备

3．3 实验方法

3．3．1 分析方法

3．3．2 原位转酯化方法

3．3．3 计算公式

3．4 结果与讨论

3．4．1 原位转酯化的工艺选择

3．4．2 原位转酯化工艺的单因素优化

3．4．3 原位转酯化工艺的响应面法优化

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 试验材料和设备

4．3 试验方法

4．4 生物柴油质量检测

4．5 生产成本分析

4．6 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献