微藻因其在环境治理和生物质能源上的重要价值备受瞩目,微藻中的油脂成为制备生物柴油的新一代最佳原料,而微藻油脂的提取在整个生物柴油制备过程中尤为重要,控制着最终产品的质量与成本。本课题通过将分布最广最常见的小球藻作为研究对象,先后对小球藻的破碎方法及其影响因素、油脂提取工艺及提取过程的动力学进行了研究,以求为微藻生物柴油的大规模生产提供技术依据。主要研究结论如下:对比研究了4种破碎方法对小球藻的破碎率和破碎后藻细胞形态的影响,反复冻融法相对最好;超声法破碎后藻细胞形态与反复冻融法相似,但破碎率略低于反复冻融法;研磨法对藻细胞破碎效果明显劣于其他方法,不适合作为小球藻的破碎方法;酸热法对小球藻破碎率虽然较高,但破碎后在藻液颜色和藻细胞形态方面较为特殊,须根据实际需要慎重选择。对反复冻融法的进一步研究发现,通过改变实验条件破碎率最高可达88.4%,且经反复冻融处理后的小球藻油脂提取率明显提升,藻细胞破碎率从0%提升到75.6%,油脂提取率增长8.6%。而在反复冻融法的影响因素中,藻细胞浓度对其破碎效果影响很小,破碎效果随反复次数、单次冷冻时间和解冻温度的增加而提升。而与反复冻融法相比,酸热法对藻细胞的破碎较为激烈,需要高温和投加浓酸,破碎率可达65%以上。酸热法的破碎效果主要随浓酸投加量、温度和处理时间的增长而增长;但因酸的投加与高温条件可能会使胞内物质变性或破坏,并不适于作为小球藻油脂提取的预处理方法。对溶剂浸提法提取小球藻油脂工艺过程及影响因素进行了研究,探讨了溶剂种类、双溶剂比例、料液比、浸提温度、浸提时间和浸提次数等工艺条件对小球藻藻油提取效果的影响。采用石油醚/乙醇体系作为提取剂,可以低成本、高效、绿色地提取小球藻油脂,进一步利用响应面法确定了最佳的工艺参数,具体为:石油醚/乙醇体积比1.6、料液比0.1 g/m L、浸提温度54℃、浸提时间3 h、浸提次数3次。在此条件下粗油脂提取率为26.4%,相对油脂提取率为85.1%。根据溶剂浸提法提取小球藻油脂的大量实验数据,研究了溶剂浸提小球藻油脂提取的过程及其动力学,油脂浸提过程可用动力学方程C=Cmax(1-e-kt)进行拟合。温度对小球藻油脂提取效果的影响较大,一定范围内提高温度可以加快提取速度并增加最大提取率;减小料液比也可以增加最大提油率并加快油脂提取速度,但随着提取剂的增加,提取率的增加速率逐渐变小。对小球藻进行破碎处理可以提升提取效果,提取速度和最大提取率随破碎率增长而增长。在大量实验和数据分析的基础上,建立了以温度T、料液比M与破碎率P表达的表观动力学方程。根据油脂浸提过程不同控制步的动力学方程和实验数据,未破碎的完整小球藻的油脂浸提过程受内扩散控制,应着重增强油脂内扩散速率以有效提升小球藻油脂提取效果。而破碎后的小球藻由于形态变化,其油脂的提取过程不再简单地受内扩散控制。