产油小球藻高效率破碎工艺
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一、问题描述(200字以内)

需包括问题背景、领域或行业现状、实际需求及存在问题等

近年来兴起的微生物制油由于藻类生长周期短、可工业化培养、占地面积小而备受瞩目并获得了众多国家级科研项目支持。目前使用异养培养技术,增长率可以达到8 g/L*d是自养培养的40倍,但是异养培养过程中产乳酸较多,pH若不加以控制可降低至3左右,严重影响了异养培养的正常进行,而得到油脂还需要经过细胞收集、细胞破碎、油脂提取等工序,工艺链条长引起总体收率低,且效率低、过程能耗高,这些都是影响微藻柴油产业化的关键问题,亟待解决。

二、解题过程(500字以内)

运用TRIZ或其他技术/管理创新方法中具体的原理或工具,分析和解决问题的过程

1、鱼骨图分析

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2、因果树分析

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3、构建物质-场模型

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分析:

球磨机对藻细胞破碎作用不足,运用标准解1.2.2引入改进的S1或S2来改良现有系统:

6、使用冲突理论:

使用技术冲突分析:

细胞破碎过程 :为了提高细胞破碎效果,需要增加对细胞的破坏作用,但是却会造成能量浪费;转换为triz冲突,则是改善的参数:作用于物体的有害因素;恶化的参数:能量损失;查找冲突矩阵得到如下发明原理为:抽取原理、减少有害作用的连续性时间原理、物理或化学参数改变原理、变害为利原理;也可以是改善的参数:生产率;恶化的参数:能量损失;得到发明原理为:预先作用原理、机械系统替代原理、气体或液压结构原理、物理或化学参数改变原理;

三、最终方案(500字以内)

简述运用创新方法获得并经验证后的最终方案,简要说明新方案特点与优势等(请配必要的细节图与对比图)

将微藻细胞高速喷入一条平滑的管道中,在管道中获得最大速度后进入萃取塔中,在萃取塔中反复弹射,通过管道至塔中微藻细胞内压力的剧烈变化、在萃取塔中反复弹射的撞击作用,使微藻细胞彻底破碎,再进行油脂萃取,实现完全提取出油脂;

四、创新点(200字以内)

藻细胞在高速运动中撞击钢板,破碎效果极佳,类似方法已经在其它行业中得到应用;

五、应用情况及范围

目前上述发明专利已经在天冠集团自建千吨级异养小球藻生产线上进行应用,目前使用新的细胞破碎工艺,细胞破碎率由原来的53.3%提高到了96.1%,藻油提取率由原来的80.5%提高到了97.4%。

六、产生的经济效益或社会效益

通过优化工艺流程,最终获得细胞破碎的新工艺。使用新工艺提高了生产效率、减少了能耗和物料损失,通过在异养小球藻千吨级生产线上应用能耗降低了33.5%收率提高了21.2%。本案例在天冠集团千吨级微藻柴油生产线应用四个月以来,得益于能耗降低、收率提高,整体减少生产成本14.2万元。