CN107429274A - 从有机废物生产聚羟基链烷酸酯共聚物 - Google Patents
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Abstract
从有机废物生产树脂包括估算在来自有机废物的具有挥发性脂肪酸的液体混合物中第一挥发性脂肪酸的重量百分比和第二挥发性脂肪酸的重量百分比。挥发性脂肪酸的重量百分比是基于液体混合物中羧酸的总重量、液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量。调节液体混合物中第一挥发性脂肪酸的重量百分比与第二挥发性脂肪酸的重量百分比的比例，产生改变的液体混合物。将改变的液体与产生聚羟基链烷酸酯的细菌组合以产生聚羟基链烷酸酯共聚物；和从产生聚羟基链烷酸酯的细菌中提取聚羟基链烷酸酯共聚物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年11月20日提交的名称为“从废物中生产树脂的工艺”的美国临时专利申请第62/082,526号，于2014年11月20日提交的名称为“用于道路应用的多种电子盐”的美国临时专利申请第62/082,527号，以及于2014年11月20日提交的名称为“用于电磁分离的方法与设备”的美国临时专利申请第62/082,528号的权益，所有这些通过引用以其全部内容并入本文。
技术领域
本公开一般涉及用于生产生物塑料树脂的工艺，并且更具体地涉及从有机废物生产塑料树脂。
背景技术
因为塑料是可模制的，并且对于各种应用，可调整成具有特定的拉伸和剪切强度以及可基于材料组成而改变的其它材料性质，因而塑料树脂用于许多产品。如本文所用的，“树脂”一般是指聚合物或共聚物。塑料通常由石油或其它油系材料生产。但是，此类塑料制品，如水瓶和其它包装物品通常不是可生物降解的，因此就成本而言不可重复使用或有效回收。尽管石油系塑料是可回收的，但是回收这些制品的成本很高。此外，石油系塑料越来越多地终结于垃圾填埋场、海洋和生态破坏变得日益严重的其它地方。
由于石油产品的成本增加以及不可生物降解塑料的生态影响，近来已尝试制造可生物降解塑料，其通常被称为“生物塑料”。许多这些尝试都伴随着高成本，低回收率以及进入生物塑料设施的其它障碍。因此，生物塑料与石油系塑料竞争的能力尚未完全实现。
特别令人感兴趣的是被称为聚羟基链烷酸酯(polyhydroxyalkanoate)(PHA)树脂的塑料树脂。PHA将足够的生物降解性特征与期望的材料性质相结合，这使得PHA在大量应用中的使用超过其它可生物降解的塑料材料。然而，PHA进入市场的障碍之一是受糖的成本约束的生产成本，糖用作生产PHA的原材料。由于用于生产PHA的原材料的成本屈从于许多市场力量，可生物降解的PHA通常以对具有相当的材料性质的石油系塑料溢价出售。这种价格差异已经阻碍了市场大规模地使用PHA。
发明概述
在一些方面，本公开涉及生物塑料树脂的生产，并且更具体地涉及从有机废物生产聚羟基链烷酸酯共聚物。
在第一个总的方面，生产共聚物树脂包括分析输入材料，至少部分地基于输入材料的分析来处理输入材料，分析处理后的输入材料，至少部分地基于处理后的输入材料的分析来分离处理后的输入材料，分析分离的处理后的输入材料，以及至少部分地基于分离的处理后的输入材料的分析来聚合处理后的输入材料。
在第二个总的方面，从有机废物生产生物塑料树脂或聚羟基链烷酸酯共聚物包括：基于来自有机废物的包含挥发性脂肪酸的液体混合物中羧酸的总重量、液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，估算液体混合物中的第一挥发性脂肪酸的wt％和第二挥发性脂肪酸的wt％。调节液体混合物中第一挥发性脂肪酸的wt％与第二挥发性脂肪酸的wt％的比例，以产生改变的液体混合物。将改变的液体混合物与产生聚羟基链烷酸酯的细菌组合，以产生聚羟基链烷酸酯共聚物；并从产生聚羟基链烷酸酯的细菌中提取聚羟基链烷酸酯共聚物。
第二个总的方面的实施方案可包括以下特征中的一个或多个。
在一些实施方案中，从有机废物生产生物塑料树脂或聚羟基链烷酸酯共聚物可包括：将产酸细菌与包括有机废物的原料组合以产生含有挥发性脂肪酸的液体混合物。在一些情况下，从有机废物得到的生物塑料树脂或聚羟基链烷酸酯共聚物包括使有机废物液化以产生原料。
在一些实施方案中，调节第一挥发性脂肪酸和第二挥发性脂肪酸的相对浓度包括：将额外量的第一挥发性脂肪酸、额外量的第二挥发性脂肪酸或二者组合到液体混合物中。在某些实施方案中，调节第一挥发性脂肪酸和第二挥发性脂肪酸的相对浓度包括：从液体混合物中除去一定量的第一挥发性脂肪酸、一定量的第二挥发性脂肪酸或二者。在其中第二挥发性脂肪酸在至少一个维度上物理地大于第一挥发性脂肪酸的一个实例中，实施方案可包括：将流体混合物通过第一导管引向第一过滤器，所述第一过滤器具有允许至少第一挥发性脂肪酸和第二挥发性脂肪酸通过、而防止大于第一挥发性脂肪酸和第二挥发性脂肪酸的化合物通过第一过滤器而选择的最大孔径；将通过第一过滤器的第一滤液引向第二过滤器，所述第二过滤器具有足够大以允许第一挥发性脂肪酸通过、并且足够小以防止第二挥发性脂肪酸通过第二过滤器的孔；和从第一过滤器与第二过滤器之间的导管除去含有第二挥发性脂肪酸的液体。在一些情况下，在与第二过滤器相邻的第一导管中诱导电磁场，该电磁场具有防止第二挥发性脂肪酸通过第二过滤器而选择的强度和极性。
在一些实施方案中，改变的液体混合物包括乙酸、丙酸、乳酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸和己酸中的至少两种。在第一个实例中，基于改变的液体混合物中羧酸的总重量、改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，改变的液体混合物包括至少30wt％的乙酸、0wt％至70wt％的丙酸、0wt％至30wt％的乳酸、0wt％至50wt％的丁酸、0wt％至30wt％的异丁酸、0wt％至50wt％的戊酸、0wt％至30wt％的异戊酸和0wt％至50wt％的己酸。在第二个实例中，基于改变的液体混合物中羧酸的总重量、改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，改变的液体混合物包括至少60wt％的乙酸、0wt％至40wt％的丙酸、0wt％至10wt％的乳酸、0wt％至40wt％的丁酸、0wt％至40wt％的异丁酸、0wt％至40wt％的戊酸、0wt％至40wt％的异戊酸和0wt％至40wt％的己酸。在第三个实例中，基于改变的液体混合物中羧酸的总重量、改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，改变的液体混合物包括至少80wt％的乙酸、0wt％至20wt％的丙酸、0wt％至5wt％的乳酸、0wt％至20wt％的丁酸、0wt％至20wt％的异丁酸、0wt％至20wt％的戊酸、0wt％至20wt％的异戊酸和0wt％至20wt％的己酸。在第四个实例中，基于改变的液体混合物中羧酸的总重量、改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，改变的液体混合物包括60wt％至80wt％的乙酸、10wt％至20wt％的丙酸、0wt％至10wt％的乳酸、5wt％至20wt％的丁酸、0wt％至7wt％的异丁酸、0wt％至10wt％的戊酸、0wt％至7wt％的异戊酸和0wt％至10wt％的己酸。在第五个实例中，基于改变的液体混合物中羧酸的总重量、改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，改变的液体混合物包括75wt％至80wt％的乙酸、20wt％至25wt％的丙酸、0wt％至1wt％的乳酸、0wt％至5wt％的丁酸、0wt％至1wt％的异丁酸、0wt％至5wt％的戊酸、0wt％至5wt％的异戊酸和0wt％至1wt％的己酸。在第六个实例中，基于改变的液体混合物中羧酸的总重量、改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，改变的液体混合物包括乙酸和丙酸的量为80wt％至100wt％、60wt％至80wt％、40wt％至60wt％、20wt％至40wt％或0wt％至20wt％。在一些情况下，改变的液体混合物的乙酸的wt％与丙酸的wt％的比例在0.4至13的范围内。在某些情况下，改变的液体混合物的乙酸的wt％与丙酸的wt％的比例为3/7，29/16，9/5，3/2，39/11，22/3或93/7。
在一些实施方案中，聚羟基链烷酸酯共聚物包含聚羟基丁酸酯和聚羟基戊酸酯。在某些实施方案中，聚羟基链烷酸酯共聚物包括乳酸残基。在一个实例中，聚羟基链烷酸酯共聚物包括50wt％至90wt％(干物重)的聚羟基丁酸酯，至多1wt％的乳酸残基，余量为聚羟基戊酸酯。
在一些实施方案中，其中自动发生调节液体混合物中第一挥发性脂肪酸的wt％与第二挥发性脂肪酸的wt％的比例以产生改变的液体混合物。在某些实施方案中，调节第一挥发性脂肪酸的wt％与第二挥发性脂肪酸的wt％的比例包括：使液体混合物在抛光罐中在pH为4至6的范围下发酵以产生改变的液体混合物。
在第三个总的方面，用于从有机废物生产聚羟基链烷酸酯共聚物的系统包括：容纳液体混合物的第一罐，所述液体混合物包括来自有机废物的挥发性脂肪酸；流体地(fluidically)连接到第一罐并配置为检测液体混合物中第一挥发性脂肪酸和第二挥发性脂肪酸的存在的分析仪；配置为调节有机化合物向第一罐的输入，以调节液体混合物中第一挥发性脂肪酸的wt％与第二挥发性脂肪酸的wt％的比例，从而产生改变的液体混合物的控制器；流体地连接到第一罐并且容纳产生PHA的细菌的第二罐，其中使第二罐配置为接收来自第一罐的改变的液体混合物；以及流体地连接到第二罐并配置为接收来自第二罐的产生PHA的细菌的第三罐。
第三个总的方面的实施方案可包括以下特征中的一个或多个。
在一些情况下，该系统包括配置为将液体混合物提供到第一罐的消化器。在某些情况下，该系统包括配置为从液体混合物中分离一种以上的挥发性脂肪酸的设备。在一个实例中，配置为分离一种以上的挥发性脂肪酸的设备包括配置为从液体混合物中分离一种以上的挥发性脂肪酸的过滤器设备。过滤器设备可包括导管，与导管相邻的膜过滤器，以及配置为向与膜过滤器相邻的导管的区域施加电磁场的场诱导装置。
在一些实施方案中，分析仪包括配置为检测第一罐中挥发性脂肪酸的存在的分光光度计。分光光度计可包括样品室，布置为引导光通过样品室的光源，布置为接收由光源透射通过样品室的光的光检测器，以及配置为在光源与光检测器之间的样品室内诱导场的场诱导装置。
在下面的附图和说明中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个的实施方案的细节。从说明书、附图和权利要求中，所述主题的其它特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
从下面结合附图阐述的详细描述中，本公开的特征、性质和优点将变得更加显而易见，其中相同的附图标记相应地相同。
图1A是说明用于生产生物塑料的实施方案工艺的工艺流程图。
图1B是说明用于生产生物塑料的实施方案工艺的工艺流程图。
图2是说明用于生产生物塑料的实施方案工艺的工艺流程图。
图3是说明生物塑料生产工艺中用于分析材料的构成模块的实例的示意性方框图。
图4是说明用于获得含有目标量的特定VFA的VFA溶液的工艺的示意性工艺流程图。
图5是说明实例VFA生产工艺的示意性工艺流程图。
图6是说明利用抛光罐以获得近似于期望的VFA原料液体组成的实例PHA生产工艺中的组分和液体流的方框图。
图7是说明用于生产共聚物树脂的工艺的工艺流程图。
图8是说明包括任选的电磁场诱导装置的、用于通过过滤从液体混合物中除去选择的组分的滤液分离布置的示意图。
图9是说明在液体导管中诱导的电磁场的实例的示意图。
图10是说明在液体导管中诱导的电磁场的实例的示意图。
图11是说明在液体导管中诱导的电磁场的实例的示意图。
图12是说明可位于膜过滤器中或与膜过滤器相邻的、用于在与过滤器相邻的区域中诱导电磁场的导电线的螺旋图案的示意图。
图13是说明可位于膜过滤器中或与膜过滤器相邻的、用于在与过滤器相邻的区域中诱导电磁场的导电线的栅格图案的示意图。
图14是说明用于过滤目标极性有机分子的工艺的工艺流程图。
图15A是说明可用于各种工艺实施方案中的实施方案消化器的示意性方框图。
图15B是说明可用于各种工艺实施方案中的消化器透视图的图。
图16A至图16C是说明包括用于使样品池中的极性分子取向的电磁场诱导装置的分光光度计的示意图，极性分子以各种取向示出。图16D是说明显示任选的附加场诱导装置的图16A的分光光度计的俯视图的示意图。
图17是可用于分析各种工艺实施方案中的材料的浆料构成模块的示意性方框图说明。
图18是说明化学盐材料的生产工艺的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图阐述的详细描述旨在描述各种配置，并且不欲表示其中可实践本文所述概念的唯一配置。详细描述包括为了提供各种概念的透彻理解的具体细节。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情况下实践。在一些情况下，公知的结构和组件以方框图形式显示，以避免模糊此类概念。如本文所述，术语“和/或”的使用旨在表示“包含或”，术语“或”的使用旨在表示“仅或”。
“生物塑料”(或“生物系塑料”)一般指的是源自可再生资源的塑料，可生物降解的塑料或二者。这些可再生资源可包括藻类，植物油脂，玉米淀粉，农业废弃物和食品废弃物。生物塑料可源自有机废物。如本文所用的，“有机废物”一般包括农业和食品加工废弃物，来自专用有机流的城市废物，从混合流体流(例如排污闸)分离的有机物，从堆肥工艺(composting process)中提取的有机液体渗滤液，林业或其它纤维素或纸原料，藻类或其它生物质加工副产物，例如甘油。一般来说，生物塑料可由淀粉，纤维素，生物聚合物和各种其它材料制成。一些但不是全部的生物塑料被设计为生物降解。
术语“聚羟基链烷酸酯”(PHA)指的是由糖，脂质或挥发性脂肪酸的细菌发酵生产的直链聚酯家族。PHA是一种可生物降解的生物塑料，可源自可再生资源，例如农业和食品加工废弃物、来自专用有机流的城市废弃物、从混合流体流(例如排污闸)分离的有机物、林业或其它纤维素或纸原料、藻类或其它生物质加工副产物，例如甘油。PHA由产生PHA的细菌产生以贮存碳和能量。聚酯可通过各种处理步骤从产生PHA的细菌中提取和纯化。
PHA材料可包含多于150种不同单体中的任何一种，并且可表现出宽范围的材料性质。例如，PHA可比其它塑料更多可延展性和更小弹性，并且它也是可生物降解的。
如本文所述生产的PHA共聚物可包含羟基丁酸酯(HB)和羟基戊酸酯(HV)单体残基，以及其它单体残基。本文所述的PHA共聚物可是无规共聚物，嵌段共聚物或其组合。实例包括具有各种比例的HB与HV单体残基的无规和嵌段共聚物。如本文所用的，单体残基的比例可互换地称为相关均聚物的比例(例如，无规或嵌段PHA共聚物中HB与HV单体残基的比例也可称为PHA共聚物中聚羟基丁酸酯(PHB)与聚羟基戊酸酯(PHV)的比例，反之亦然)。
本文所述的各种装置、系统、方法和工艺可用于从宽范围的输入材料，包括食品废弃物、花园废弃物和其它可堆肥的有机材料等中生产PHA树脂和其它产品。在一些实施方案中，可控制用于生产PHA的工艺和系统以生产具有特定目标组成或性质的输出材料。本公开描述了以各种方式允许此类受控输出的各种装置，系统，方法和工艺的实例。
例如，一些实施方案描述了使用各种向前馈送步骤生产PHA树脂的装置、系统和方法，在向前馈送步骤中，识别期望的化合物并将其与其它材料分离，然后输送到下游工艺。
一些实施方案可有利地受益于允许在主体材料(bulk material)继续处理的同时检测和提取期望的材料的消化器配置。此类消化器配置的实例在本文中参考图15A和图15B进行描述。
一些实施方案可有利地受益于改进的材料分离和过滤系统及方法。各种分离和过滤系统及方法的实例在本文中参考图8至图13进行描述。本文所述的分离和过滤系统及方法可用于改进用于生产PHA的工艺以及许多其它工艺的控制。
一些实施方案可有利地受益于在用于生产PHA或其它最终产品的工艺期间评估各种中间材料的创新材料分析系统及方法。各种材料分析系统及方法的一些具体实例在本文中参照图16A至图16D进行描述。
本公开还提供可使用本文所述的各种装置，系统，方法和工艺生产的一些各种最终产品的实例。此类最终产品可包括具有特定PHB与PHV比例的PHA，含有其它化合物的PHA和其它生物塑料。最终产品也可包括钙，镁，钾或其它金属的盐。最终产品也可包括组分产品，例如选择的挥发性脂肪酸，精油或可源自所用起始原料的其它产品。
生物塑料生产
从有机废物生产PHA或其它生物塑料一般可包括：一种以上的将固体有机废物材料化学断裂成短链脂肪酸(另外称为挥发性脂肪酸或VFA)的工艺，以及一种以上的将短链脂肪酸转化为PHA或其它生物塑料组分的工艺。
如本文所用的，术语“短链脂肪酸”，“挥发性脂肪酸”和缩写“VFA”可指脂肪族尾为一个，两个，三个，四个或五个碳原子的任何脂肪酸。“脂肪酸”是具有长脂肪族尾(或“链”)的羧酸，并且可是饱和的或不饱和的。“羧酸”是含有羧基(C(O)OH)的有机化合物。短链脂肪酸(或VFA)的实例包括甲酸(C1)，乙酸(C2)，丙酸(C3)，丁酸(C4)，异丁酸(C4)，戊酸(C5)和异戊酸(C5)。
“中链脂肪酸”可包括具有6至12个碳原子的脂肪酸，并且可包括己酸(也称为羊油酸，具有6个碳原子)，庚酸(7个碳原子)，羊脂酸(也称为辛酸，具有8个碳原子)，壬酸(9个碳原子)，癸酸(10个碳原子)和十一碳烯酸(11个碳原子)。“长链脂肪酸”是脂肪族尾为13至21个碳的脂肪酸，“超长链脂肪酸”是脂肪族尾长于22个碳的脂肪酸。
图1A说明从不同或未知组成的有机废物生产生物塑料的工艺实例。工艺100可从可进行液化工艺104的输入材料102开始。液化的材料然后可在挥发性脂肪酸(VFA)生产工艺106中发酵或另外处理，然后将发酵的输入材料置于固-液和/或液-液材料分离工艺108中。材料分离工艺108可包括材料或化合物的物理或化学分离。然后使至少部分分离的材料可进行生物塑料生产工艺110。生物塑料生产工艺110可直接生产输出材料112，或者可在额外的处理之后生产输出材料112。
如本文所用的，术语“流体”，“液体”，“流体混合物”和“液体混合物”一般是指除了真正的液态物质之外可包括悬浮固体的物质。从本公开将清楚的是，涉及所述工艺的物质可经历各种程度的过滤，因此可含有任何量的与液体材料一起流动的大的或小的固体。因此，称为液体或流体的物质或材料可包括即使在过滤或其它分离工艺之后也不必完全为液态物质的物质。
在一些实施方案中，分离工艺108可是蒸馏工艺，过滤工艺，离心工艺，压榨工艺或任何其它化学或机械分离工艺。当蒸馏工艺时，可将分离工艺108应用到特定的输入材料，例如柑橘剔除物，以从输入材料102中获取精油。根据本公开的不同方面，可采用其它分离工艺108。
对于许多生物塑料，工艺100可从单一材料的输入材料102开始，例如糖(如蔗糖)、芥花油或其它均匀的输入材料。输入材料102可称为“生物质”或“原料”，其中存在大量的糖或其它碳水化合物。如前所述，当与其它输入材料相比时，工艺100所用的量的糖的成本可使工艺100极其昂贵。在一方面，本公开可使用宽范围的其它输入材料102，其可包含短链的、可溶性碳水化合物，例如乳糖、麦芽糖、果糖或其它C6H12O6衍生物，而不是高成本的输入材料。本公开涵盖的输入材料102可包括有机废物，例如食品废弃物、农业废弃物或其它产品，例如林业废弃物，甘油，醋或可以以固体、液体或固体和液体混合物形式的其它的材料。在一些情况下，本文所述的各种实例生物塑料生产工艺可用于未知的、非均匀的或可变组成的输入材料。
取决于工艺100中使用的输入材料102的类型，输入材料可被液化和/或另外处理，以便于输入材料在工艺100的后续阶段中的进一步处理。例如，如果输入材料102是固体或半固体形式，则液化工艺104可将固体或半固体输入材料102转化成在VFA生产工艺106中将更有效发酵的形式。如果输入材料102不具有均匀的性质，则液化工艺104还可使输入材料102均化，使得VFA生产工艺具有对输入材料102均匀的效果。在一些实施方案中，可将固体输入材料简单地切碎或研磨成小块，以允许材料通过消化器或其它工艺设备的机械移动。
液化工艺104可开始将输入材料转化成短链可溶性碳水化合物(糖)。这可通过在任何合适的消化器，例如分批消化器、一系列的顺序分批式消化器、活塞流式消化器、连续式消化器或者这些或其它消化器类型的任意组合中的酶和/或细菌消化来完成。此外，液化工艺104可包括有助于可在工艺100中稍后发生的污染物的过滤和从固体中分离液体的步骤和/或组成部分。
在本公开的一方面，输入材料102还可与额外的材料混合以有助于液化工艺104、VFA生产工艺106、或整个工艺100中使用的其它步骤或工艺中。如此，在液化工艺104中，可将其它材料，例如营养物富集或其它额外的材料添加到输入材料或中间材料中，以使得工艺100的其余部分对于所使用的输入材料102更有效。基于期望的输出材料112、输入材料102的化学组成、VFA生产工艺106、分离工艺108和/或生物塑料生产工艺110或其它因素，各种添加剂、营养物富集材料或其它输入物可制成输入材料102。
VFA生产工艺106可配置为将存在于液化的输入材料102中的糖转化为包括VFA的酸。在各种实施方案中，VFA生产工艺106可通过细菌发酵，酸相厌氧消化，水解，或这些和/或其它工艺的各种组合来完成。可称为水解细菌的某些细菌一般可以是进行液化的那些。产酸细菌一般可以是形成VFA的那些，产乙酸细菌一般可以是产生乙酸的那些。这些和/或其它细菌可与VFA生产工艺106中的液化的、任选地营养添加的输入材料102组合。随着细菌和富含糖的输入材料组合，它们可生产包括VFA的羧酸。例如，取决于VFA生产工艺中添加的细菌，细菌可产生例如乳酸，乙酸，丙酸，丁酸，异丁酸，戊酸，异戊酸，己酸和其它羧酸，其它VFA或其它挥发性酸等酸。
在一些情况下，期望的产酸细菌可包括野生型细菌，其是天然产生的和/或不是基因修饰的细菌。在一些实施方案中，期望的产酸细菌可包括一种以上的以下属的专性厌氧菌：假单胞菌属、杆菌属、梭菌属、微球菌属和黄杆菌属。此类野生型产酸菌可用于在任何消化器中厌氧消化材料。野生型细菌的使用为工艺200提供了使用非灭菌条件的能力，以及使用消化器的有成本效益的途径。使用野生型细菌比用基因修饰细菌还可更有效地消化许多输入材料102。
可用于VFA生产工艺106的一些实施方案中的期望的野生型产酸细菌可从任何可获得的来源获得，然后通过提供支持期望的细菌并抑制不期望的细菌的活性的条件来培养和生长(encourage)。在一些实施方案中，期望的产生VFA的细菌一般可以是嗜温的，优选适度的温度和条件。例如，期望的细菌可通过控制各种环境条件，例如pH、有氧厌氧循环、碳氮比、饱食饥饿条件、循环时间、流速、水力停留时间对固体停留时间等来生长。在一些实施方案中，控制环境条件用于生长期望的产生VFA的细菌可包括保持约4和约6.5之间的pH。例如，在各种实施方案中，可将在VFA生产工艺中处理的材料保持在pH约4，4.5，5，5.5，6或6.5。
在一些实施方案中，VFA生产工艺106可包括有氧和/或厌氧消化。厌氧消化是其中微生物在无氧存在下分解有机材料的生物工艺(或工艺的集合)。有氧消化是其中微生物在有氧存在下分解有机材料的生物工艺(或工艺的集合)。根据氧气存在的量，某些细菌作用可繁盛或死亡。因此，在一些实施方案中，中间或输出材料的组成可通过控制有氧和厌氧消化的相对量来优化。在一些实施方案中，有氧消化可从VFA生产工艺106中基本上或完全省略。在各种实施方案中，VFA生产工艺106可仅包括厌氧消化、仅包括厌氧消化和发酵、或仅包括发酵。
当用作VFA生产工艺106的一部分时，厌氧消化工艺可包括输入材料102的细菌水解。可存在于输入材料102中的不溶性有机聚合物，例如碳水化合物可被分解为可溶性副产物，例如糖，其然后可用于其它细菌而消耗。这些其它细菌，有时称为“产酸”细菌，然后可将糖转化为有机酸和/或挥发性酸。然后可将这些有机和/或挥发性酸转化为乙酸等VFA或乳酸等其它羧酸，以及其它副产物如氨、氢和二氧化碳。如果需要，然后可允许产甲烷古菌将这些气体和酸转化为甲烷。
在其中VFA生产工艺106包括有氧消化工艺的实施方案中，细菌和/或其它微生物可使用来自周围环境的氧气。有氧消化可主要从富含碳和氧的输入材料102中产生二氧化碳和水。如果输入材料102含有氮、磷和硫，则有氧消化也可产生硝酸盐、磷酸盐和/或硫酸盐。
通过在VFA生产工艺106中控制环境、温度、使用的细菌类型、厌氧和有氧消化的量以及进行细菌发酵的量，本公开可接受大范围的输入材料102并且仍然以经济高效的方式生产具有期望的性质的输出材料112。此类参数可通过在消化和发酵工艺中控制环境参数，例如温度、pH、溶解氧浓度、混合的速度或程度(例如通过搅动、搅拌或其它)，氨:氮比、有机酸浓度等来控制。
在分离工艺108中，可将VFA生产工艺106的气态产物除去，并且可将VFA生产工艺106的酸产物分离。随着这些酸产物被分离，可将每种酸产物精制、纯化、或蒸馏，从而获得期望组成的一种或多种酸。本公开涵盖至少一种、或许多种来自分离工艺108的输出浆料或气体流，其可根据期望的输出材料112的组成而被重新组合或单独处理。
在分离工艺108中，可将VFA生产工艺106的各种产物，例如固体、液体和气体彼此分离。然后可根据需要将可以是酸产物、堆肥、甲烷或其它固体、液体和/或气体产物的每个产物转送到工艺100的其它部分。
然后可将一些分离的材料置于生物塑料生产工艺110中。生物塑料生产工艺110可配置为从一种以上的分离的产物创建聚合物链，并且可进一步将分离的产物精制成各种输出材料112和/或副产物。
关于图1A的上述描述是生物塑料形成工艺100的概述。在工艺100的该一般框架内许多变化是可行的。在本公开的各方面中，参考工艺100，并且工艺100的的潜在部分如各种改变可发生在工艺100中。然而，本公开不限于本文所述的此类部分。
PHA生产
在本公开的一方面，期望的输出材料112可包括高浓度的材料，其可是50％至90％细胞干重浓度的PHA。尽管PHA可从特定的输入材料102生产，但本公开讨论了从包括有机废物的输入材料102生产具有高浓度PHA的输出材料112的各种系统和工艺。在一些情况下，期望的输出材料112可包括通过从输入材料102和中间材料中分离某些期望的输出材料112而获得的水。根据用作输入材料102的特定有机废物，工艺100的改变可用于生产具有期望组成的具有PHA的输出材料112。
例如，且不通过限制的方式，特定的输入材料102可与额外的营养物质或其它添加剂混合，以向工艺100提供可生产期望的输出材料112、在这种情况下为PHA的原料。此外，根据VFA生产工艺106、分离工艺108和生物塑料生产工艺110中的类型(例如有氧对厌氧，存在的细菌的类型等)和/或花费的时间，营养物质的量可增加或减少。本公开中提供的系统和工艺可管理包括输入材料102的整个工艺100，从而对于给定的输入材料102更有效地生产期望的输出材料112。
在本公开的一个方面，输出材料112可包括PHA、与细胞团块(cell mass)结合的PHA、与细胞团块和水结合的PHA、或其它材料。此外，在工艺100内或在单独的工艺中，输出材料112可包括可进一步处理以提取PHA和/或其它副产物的材料。
在一个实施方案中，输入材料102可以是有机废物，例如农业和食品废弃物，并且VFA生产工艺106可主要是产生VFA的酸相厌氧消化。此外，农业和食品废弃物的酸相厌氧消化可产生乳酸，其也可聚合成包括PHA的输出材料112。如果需要，可在分离工艺108中将乳酸与VFA分离。任选地，可将乳酸与VFA保留在混合物中，而且可将乳酸引入到PHA共聚物中。然后生物塑料生产工艺110可用于从VFA生产来自乳酸酯单体、和/或羟基丁酸酯和羟基戊酸酯单体、以及其它单体的PHA共聚物。
当用于生产PHA时，相关工艺中的一些困难在于工艺可被设计为用于单一的、均匀的输入材料，例如蔗糖。由于难以控制此类工艺，相关工艺典型地不考虑使用各种或非均匀的输入材料来生产一致的PHA树脂。
在本公开的一个方面，工艺200可生产不同的输出材料112。在一些实施方案中，由工艺200生产的输出材料112可包括由各种组分共聚物组成的PHA生物聚合物。例如，输出材料112可包含以期望的比例含有干重量的聚羟基丁酸酯(PHB)，聚羟基戊酸酯(PHV)以及其它单体或材料的生物聚合物。由纯PHB制成的生物塑料倾向于更具刚性和脆性，而由纯PHV制成的生物塑料倾向于更具弹性。因此，根据最终产品期望的物理特性(例如，材料的相对刚度或弹性)，期望的输出材料112可具有特定目标量的PHB、PHV和其它组分。表1提供了各种实施方案中干重量的PHA单体组成的几个实例。表1的实例并不旨在穷举或限制本公开的范围。列为“<1％”的组成量旨在包括具有小于1％但大于零的可测定的量的所列组分的组成。
表1：PHA干重单体组成
| ％羟基丁酸酯 | ％羟基戊酸酯 | ％乳酸 |
| 93％ | 6％ | 1％ |
| 90％ | 10％ | <1％ |
| 78％ | 22％ | <1％ |
| 86％ | 13％ | 1％ |
| 50％ | 25％ | 25％ |
| 50％ | 10％ | 40％ |
在一些实施方案中，由工艺200生产的输出材料112中PHB与PHV的比例可与引向生物塑料生产工艺110的特定VFA的比例有关。例如，当进料纯的100％乙酸时，生物塑料生产工艺110中产生PHA的细菌可倾向于产生近100％的PHB。除了乙酸之外，增加丙酸和/或其它更长链的VFA(即与具有两个碳原子的乙酸相比具有更多碳原子的VFA)的量，除了产生PHB之外，可倾向于产生增加量的PHV。各种浓度的其它酸的存在也可影响生产的生物塑料材料的组成。
因此，在一些实施方案中，输出材料112的PHB/PHV比可通过保持输送到生物塑料生产工艺110的中间材料中的不同酸的目标浓度比来控制。此外，通过从输送到生物塑料生产工艺110的中间材料中分离或不分离一些酸，例如乳酸，可在输出材料112中抑制或增强聚乳酸(PLA)的生产。
表2提供可用在工艺200的各种实施方案中的各种原料酸的浓度的几个实例范围(以质量百分比表示，本文另外称为“重量百分比”或“wt％”)。表2的每列可代表待输送至产生PHA的细菌以生产特定的期望的输出生物塑料产品的原料液体混合物的单独一组的目标浓度比例范围。每种原料酸混合物可含有各种量的多种VFA，而且一些混合物可含有一定量的乳酸。如本文所述，原料酸的wt％是基于原料中羧酸的总重量、VFA和乳酸的总重量、或VFA的总重量。在一个实例中，当原料中的羧酸基本上由VFA和乳酸组成时，原料酸的wt％可基于VFA和乳酸的总重量。在另一个实例中，当原料中的羧酸基本上由VFA组成时，原料酸的wt％可基于VFA的总重量。表2的实例不是旨在穷举或限制本公开的范围。
表2：实例原料酸浓度(wt％)
| 混合物1 | 混合物2 | 混合物3 | 混合物4 | 混合物5 | |
| 乙酸 | 30％-100％ | 80％-100％ | 60％-100％ | 60％-80％ | 75％-80％ |
| 丙酸 | 0％-70％ | 0％-20％ | 0％-40％ | 10％-20％ | 20％-25％ |
| 乳酸 | 0％-30％ | 0％-5％ | 0％-10％ | 0％-10％ | 0％-1％ |
| 丁酸 | 0％-50％ | 0％-20％ | 0％-40％ | 5％-20％ | 0％-5％ |
| 异丁酸 | 0-30％ | 0％-20％ | 0％-40％ | 0％-7％ | 0％-1％ |
| 戊酸 | 0％-50％ | 0％-20％ | 0％-40％ | 0％-10％ | 0％-5％ |
| 异戊酸 | 0％-30％ | 0％-20％ | 0％-40％ | 0％-7％ | 0％-5％ |
| 己酸 | 0％-50％ | 0％-20％ | 0％-40％ | 0％-10％ | 0％-1％ |
表3提供了可用在工艺200的各种实施方案中的原料酸浓度的几个实例(以质量百分比表示，本文另外称为“重量百分比”或“wt％”)。表3的每行可代表待输送至产生PHA的细菌以生产特定的期望的输出生物塑料产品的原料液体混合物的单独一组的目标浓度比例。表3的实例不是旨在穷举或限制本公开的范围。
表3：实例原料酸浓度(wt％)
| 乙酸 | 丙酸 | 乳酸 | 异丁酸 | 丁酸 | 异戊酸 | 戊酸 | 己酸 |
| 45％ | 25％ | 1％ | 3％ | 8％ | 1％ | 8％ | 9％ |
| 58％ | 32％ | 1％ | 9％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ |
| 78％ | 22％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ |
| 88％ | 12％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ |
| 93％ | 7％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ | 0％ |
在各种实施方案中，输送至生物塑料生产工艺110的中间材料的乙酸目标浓度可为约40％至约99％之间，约40％至约50％之间，约45％至约50％之间，约50％至约55％之间，约55％至约60％之间，约60％至约65％之间，约65％至约70％之间，约70％至约75％之间，约75％至约80％之间，约80％至约85％之间，约85％至约90％之间，或约90％至约95％之间，其全部以wt％表示。在任何这些实施方案中，输送到生物塑料生产工艺110的中间材料的余量可完全或基本上由丙酸与多至约1％的乳酸组成。
在一些实施方案中，可将原料酸的目标比例简单地定义为乙酸的最小重量百分比，原料酸的余量包含其它的VFA和/或乳酸。在一些实施方案中，乙酸的最小重量百分比可为30％至40％、40％至50％、50％至60％、60％至70％、70％至80％、80％至90％、或90％至100％，原料酸的余量基本上由具有多于两个碳的VFA和/或乳酸组成。
在一些实施方案中，目标原料混合物浓度比可以根据乙酸的重量百分比和丙酸(或其它的更长链VFA)的重量百分比之和来定义。在一些实施方案中，原料液体混合物的乙酸+丙酸的重量百分比浓度可以为至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％，原料酸的余量基本上由更长链的VFA和/或乳酸组成。在一些实施方案中，原料液体混合物的乙酸+丙酸的重量百分比浓度可以为多至20％、20％至40％、40％至60％、60％至80％或80％至100％，原料酸的余量(如果有的话)基本上由更长链的VFA和/或乳酸组成。
在一些实施方案中，目标原料混合物浓度比可以根据乙酸与丙酸的比例来定义，而不管原料中其它酸或材料的量。在一些实施方案中，原料液体混合物的乙酸的wt％与丙酸的wt％的比例可以在约0.4至约13以上之间。在一些特别的实施方案中，原料液体混合物的乙酸的wt％与丙酸的wt％的比例可以在约3/7，约29/16，约9/5，约3/2，约39/11，约22/3或约93/7。
在一些实施方案中，原料液体可用水或其它溶剂稀释，以获得期望的基于每单位体积的原料液体的总VFA的浓度。例如，如果原料液体每单位体积含有比期望的浓度大得多的VFA质量，则可将稀释溶剂添加至原料液体中，直到达到期望的体积浓度。例如，在一些实施方案中，待输送至生物塑料生产工艺的原料液体可用约10g/L至约30g/L之间，或约15g/L至约25g/L之间的总的VFA的目标浓度来制备。
基于输入材料的工艺变型
图1B说明了图1A所示的工艺流程的几个变型。除了如图1所示直接将材料从一个步骤移动到下一个步骤之外，图1B的变型提供了绕过一个以上的中间工艺，直接将在一个工艺中生产的材料推进到后面的工艺的能力。以下参考图1B描述此类变型的一些实例。
路径101为部分或全部输入材料102提供了绕过液化、发酵和分离的中间步骤，直接流向生物塑料生产工艺110的能力。在此类工艺流程中，部分或全部输入材料102能够被直接聚合。可以利用工艺100中的路径101的输入材料102的一些实例是可以引向生物塑料生产工艺110而不是通过工艺100中其余部分的工艺的纯VFA流，甲醇流或糖流。
类似地，一些输入材料102可适于经由路径103绕过液化工艺104和VFA生产工艺106，并且被引向分离工艺108。例如，但不通过限制的方式，混合液体流可仅需要分离(例如，通过分离存在的液体与存在的固体)，而不是使输入材料102通过工艺100的不必要部分。例如，包含醋和油的输入材料102已经液化，并且已经包含期望的材料，因此在处理会被引向路径103的此类输入材料时，可不使用液化和发酵。
路径105也可用于可绕过液化工艺104，并可引向VFA生产工艺106的输入材料102。例如，但不通过限制的方式，一些输入材料102可能已经是可溶性的，但是可使用发酵来产生一种或多种期望的输出材料112。这样的一个实例可以是包含来自生物柴油副产物的不含固体的长链脂肪酸流的输入材料102。然后可将长链脂肪酸在VFA生产工艺106中处理以形成短链脂肪酸，其然后可继续通过工艺100的剩余部分。可利用路径105的输入材料102的另一个实例是来自堆肥渗滤液(compost leachate)的混合VFA流。
在一些实施方案中，输入材料102可基本上包括从堆肥工艺获得的液体。此类液体可被称为堆肥渗滤液，并且一般可在水溶液中含有大量的长链脂肪酸。可将此类输入材料经由路径105直接输送至VFA生产工艺106。可将VFA生产工艺配置为将长链脂肪酸转化成期望比例的更短链的VFA。
工艺分析与反馈控制
图2说明了本公开的一个方面的详细实例工艺流程。在一些实施方案中，可以监控、修改和调整从一个子工艺流向另一个子工艺的每个中间产品的组成或构成。该监控和调整允许工艺200改进或修整至特定的输入材料102以生产期望的输出产品。例如，可改变液化工艺104、VFA生产工艺106，分离工艺108和生物塑料生产工艺110中的一个或多个，或者可将额外的材料添加到整个工艺200中，以生产具有期望组成的输出材料112和/或具有特定期望的质量或特性的输出材料112。
图2的工艺200含有在本公开的其它部分进一步描述的几个子工艺和模块。工艺200可通过将一种至三种或更多种的输入材料(例如，102A、102B，102C)引向进行液化工艺104的装置中，或直接引向进行输入材料112A、112B、112C的组成或构成的分析和/或调整的输入构成分析和调整模块206中来开始。
如本文所用的，术语“构成”可指在本文的任何系统或方法中的处理期间，被操作或生产的一种以上的输入材料、中间产品、输出产品或任何其它材料的任何定性或定量描述。例如，构成可包括材料的化学组成，固体与液体的比例，pH，温度，粘度，一种以上的期望或不期望组分的存在或浓度，描述一种以上组分的相对浓度的比例等。
输入材料的构成可通过输入构成分析和调整模块206来评估和/或调整。根据分析结果，可将部分或全部输入材料转移到其它模块用于处理和/或与其它材料混合用于改进的处理。例如，如果输入构成模块206确定输入材料应当补充添加剂，则部分或全部输入材料可经由路径210从输入构成模块206引向营养添加剂模块222。如果输入构成模块206确定输入材料准备好用于VFA生产工艺106，则可将部分或全部输入材料作为VFA生产输入材料212引向配置为进行VFA生产工艺106的VFA生产工艺模块，VFA生产工艺106可包括发酵、酸相消化和/或其它VFA生产工艺。
在各种实施方案中，输入构成模块206可包括导管、阀、电子机械致动器、电子控制器、处理器、数据存储装置和分析装置(例如显微镜，照相机，分光光度计，pH测试仪，电化学测试设备等)或配置为表征采样材料的构成的其它装置和/或软件的组合。
营养添加剂模块222可包括能够进行将测定量的一种以上的添加剂输送到输入材料或中间材料的作用的任何合适的结构部件。例如，营养添加剂模块222可包括控制器，其包括含有执行各种处理或任务的指令的处理器和数字存储装置。营养添加剂模块222还可包括一个以上的定量泵、导管、管道、软管、阀、电子机械致动器，被配置成将一种以上的添加剂从添加剂贮存器(例如罐，容器，瓶等)输送到含有要通过添加剂改变的输入材料或中间材料的工艺设备中。
在本文的任何的各种实施方案中的定量泵一般可包括能够将精确控制量的液体、固体/液体流体混合物、粉末或固体材料从贮存器输送到期望位置的任何类型的泵、输送机或其它装置。例如，定量泵(也称为计量泵)可包括蠕动泵，隔膜泵，活塞泵，齿轮泵，注射泵等。
在各种实施方案中，营养添加剂模块222中的营养添加剂贮存器可容纳营养物和其它物质，其可被输送到进行VFA生产工艺106的组成部分中，以便以期望的方式改变或调整工艺。营养添加剂可包括补充的营养物，例如氮源材料(例如氨或其它富氮物质)，含有细菌培养物的液体，稀释液体(例如水)，含有已知浓度的单一VFA或多种VFA或其它羧酸(例如乙酸、丙酸、乳酸等)的液体，磷源，钾源，pH调节液(例如已知pH和浓度的酸或碱)。
如果输入构成分析和调整模块206确定部分输入材料具有适当的构成，则可将该部分的输入材料经由路径316引向用于进行分离108的模块和/或绕过分离步骤108直接引向生物塑料生产工艺步骤110。
取决于材料的性质和其它因素，可将离开发酵/消化工艺106的材料引向各种下游点。例如，可将预期在发酵和/或消化期间产生的富含VFA的液体/固体浆料(本文中一般称为“消化物”)经由路径226引向浆料构成分析模块228。
在各种实施方案中，浆料构成分析模块228可包括导管、阀、电子机械致动器、电子控制器、处理器、数据存储装置和分析装置(例如显微镜，照相机，分光光度计，pH测试仪，电化学测试设备等)或被配置为表征采样材料的构成的其它装置和/或软件的组合。
浆料构成分析模块228可分析消化物的构成以确定选取接下来的哪些步骤。浆料构成分析模块228还可包括被配置成分离部分材料与其它材料的固体/液体分离部件和/或过滤部件。因此，在一些情况下，浆料分析模块228可将消化物分离成单独的材料，其中的一些可被引向液体控制添加剂模块240中。也可将部分材料从浆料构成分析模块228引向副产物230用的仓库。
浆料构成分析模块228还可识别(和任选地分离)具有适于生产生物聚合物的构成的部分材料。可将此类材料引向分离步骤108或直接引向生物塑料生产工艺步骤110。在一些实施方案中，可将浆料构成分析模块配置为识别和分离富含特定VFA的液体。
在一些情况下，离开分离步骤108的部分材料可通过液体构成分析模块244进行分析，其可以指示液体控制添加剂模块240将材料与液体添加剂混合。
在各种实施方案中，液体构成分析模块244可包括导管、阀、电子机械致动器、电子控制器、处理器、数据存储装置和分析装置(例如显微镜，照相机，分光光度计，pH测试仪，电化学测试设备等)或配置为表征采样材料的构成的其它装置和/或软件的组合。
液体控制添加剂模块240可包括能够进行将测定量的一种以上的添加剂输送到输入材料或中间材料的作用的任何合适的结构部件。例如，液体控制添加剂模块240可包括控制器，其包括含有执行各种处理或任务的指令的处理器和数字存储装置。液体控制添加剂模块240还可包括一个以上的定量泵、导管、管道、软管、阀、电子机械致动器，被配置成将一种以上的添加剂从添加剂贮存器(例如罐，容器，瓶等)输送到含有要通过添加剂改变的输入材料或中间材料的工艺设备中。
在本文的任何的各种实施方案中的定量泵一般可包括能够将精确控制量的液体、固体/液体流体混合物、粉末或固体材料从贮存器输送到期望位置的任何类型的泵、输送机或其它装置。例如，定量泵(也称为计量泵)可包括蠕动泵，隔膜泵，活塞泵，齿轮泵，注射泵等。
在各种实施方案中，液体控制添加剂模块240中的液体控制添加剂贮存器可容纳各种物质，其可被输送到进行分离工艺108的组成部分中或待输送至生物塑料生产工艺110的中间材料250中，以便以期望的方式改变或调整工艺。液体控制添加剂可包括补充的营养物，例如氮源材料(例如氨或其它富氮物质)，含有细菌培养物的液体，稀释液体(例如水)，含有已知浓度的单一VFA或多种VFA或其它羧酸(例如乙酸、丙酸、乳酸等)的液体，磷源，钾源，pH调节液(例如已知pH和浓度的酸或碱)。
在生物塑料生产工艺110中处理的材料可通过聚合物分析仪254来评估，其可评估聚合的或部分聚合的材料的构成，以确定是否可能需要额外的聚合或其它生物塑料生产处理、聚合物添加剂或其它处理，以获得期望的输出材料112。
如本文所用的，术语“分析仪”可包括被配置为估算液体、固体或液体/固体混合物材料的构成、组成或浓度的装置的任何组合。在各种实施方案中，本文所述的分析仪，包括聚合物分析仪254，可包括导管、阀、电子机械致动器、电子控制器、处理器、数据存储装置和分析装置(例如显微镜，照相机，分光光度计，气相色谱仪，液相色谱仪，pH测试仪，电化学测试设备等)或配置为表征采样材料的构成的其它装置和/或软件的任何组合。在一些实施方案中，分析仪可以估算一种以上的材料成分的浓度，并且可以在此类浓度的各种测量之间进行转换。例如，分析仪可以估算一种以上成分的摩尔浓度(例如样品中的特定VFA或所有VFA)，并且可将估算的摩尔浓度值转换为重量百分比值。类似地，分析仪可在材料样品中的一定量的材料成分的克分子浓度，重量百分比，摩尔浓度，重量摩尔浓度，百万分之一或任何其它量度之间转换。本文所述的构成模块的各种实例可以是或可包含一个以上的分析仪。
聚合物添加剂模块256可包括能够进行将测定量的一种以上的添加剂输送到输入材料或中间材料的作用的任何合适的结构组成部分。例如，聚合物添加剂模块256可包括控制器，其包括含有执行各种处理或任务的指令的处理器和数字存储设备。聚合物添加剂模块256还可包括一个以上的定量泵、导管、管道、软管、阀、电子机械致动器，被配置成将一种以上的添加剂从添加剂贮存器(例如罐，容器，瓶等)输送到含有要通过添加剂改变的输入材料或中间材料的工艺设备中。
在本文的任何的各种实施方案中的定量泵一般可包括能够将精确控制量的液体、固体/液体流体混合物、粉末或固体材料从贮存器输送到期望位置的任何类型的泵、输送机或其它装置。例如，定量泵(也称为计量泵)可包括蠕动泵，隔膜泵，活塞泵，齿轮泵，注射泵等。
在各种实施方案中，聚合物添加剂模块256中的聚合物添加剂贮存器可容纳各种物质，其可被输送到进行生物塑料生产工艺110的组件中，以便以期望的方式改变或调整工艺。聚合物添加剂可包括补充的营养物，例如氮源材料(例如氨或其它富氮物质)，含有细菌培养物的液体，稀释液体(例如水)，含有已知浓度的单一VFA或多种VFA或其它羧酸(例如乙酸、丙酸、乳酸等)的液体，磷源，钾源，pH调节液(例如已知pH和浓度的酸或碱)，特定的PHA共聚物(例如PHB或PHV)，特定的VFA，其它聚合物或共聚物等。
如果聚合物分析仪确定需要聚合物添加剂以获得期望的输出材料，则聚合物添加剂模块256可将添加剂输送到其中正在进行生物塑料生产工艺106的室中。可以基于由聚合物分析仪254进行分析的结果来选择通过聚合物添加剂模块256输送的添加剂。例如，如果聚合物分析仪254确定生物塑料生产工艺容器中的流体混合物的特定VFA的组成或比例在目标范围之外，则聚合物分析仪254可指引聚合物添加剂模块256添加一定量的浓缩的VFA液体以增加一种以上的VFA的量，直到VFA的比例在目标范围内。
一旦生产了期望的输出材料112，可将材料从生物塑料生产工艺110引向输出材料112用的仓库。
在一些情况下，可以使用全部或部分工艺200以从固体材料、水或其它液体，或从溶液中的其它有机酸分离极性有机酸。此外，也可将酸和/或其它液体与固体，各种有机和无机化合物，其它极性有机酸，盐和其它组分分离。取决于输入材料102以及工艺200期间采用的各种因素，此类分离可以在液化工艺104，VFA生产工艺106或分离工艺108期间发生。
如本文所用的，术语“极性有机酸”，“极性有机分子”和“极性有机化合物”可指具有电偶极矩或电多极矩的有机化合物。类似地，术语“极性分子”和“极性化合物”可指具有电偶极矩或电多极矩的化合物(有机和无机二者)。
在一些情况下，一致的期望的输出材料可通过控制用于每个单独的输入材料102的工艺200中的每个子工艺104-110，以及置于工艺200中的输入材料102的每个“批次”来获得。此外，由于不同的输入材料102和不同的期望的输出材料112进入工艺200或从工艺200中提取，因此工艺控制和监控允许更宽范围的材料用于工艺200，并由工艺200生产。此外，可以使用单线设备来进行工艺200，并且仍然接受各种输入材料102并且生产各种输出材料112。
如图2所示，可将不同类型的输入材料102，如输入材料102A、102B、102C所示，用作工艺200的原料。此外，根据期望的工艺200，可将一种以上的输入材料102A、102B和/或102C在工艺200之前进行预处理，并且超过一种的输入材料102A、102B和/或102C可以任何组合的形式作为输入物用于工艺200。本公开不限于三种输入材料102A、102B和102C；可使用不脱离本公开范围的任何数量的输入材料。
根据输入材料的组成，工艺流程可使用液化工艺104以提供均匀的材料202。另外，输入材料102A、102B和/或102C可作为材料204直接流至构成模块206。液化工艺104可使用机械均化工艺，浸渍器或其它机械、电或生物装置或工艺以在输入材料102A-102C中提供期望的特性。此外，可使用液化工艺104以向VFA生产工艺106提供更加均匀的原料。
图3更详细地显示了根据本公开的一个方面的构成分析和调整模块205(另外被称为“构成模块”)的实例。本文显示和描述的各种分析仪和构成模块的任一个可包括图3所示的构成模块205的部分或全部特征。例如，输入构成分析和调整模块206，浆料构成分析模块228，液体构成分析模块244，聚合物分析仪254等中的任何一个或全部可包括图3的构成模块205的部分或全部特征。
如图3所示，最开始可将引向构成模块205的各种材料202和/或204(或其它)放置在混合罐300中。如果需要，例如通过用搅动器，搅拌器或其它混合机器的搅动，混合罐300可将材料202和/或204均化为单一的混合材料302。此外，混合罐300可分离出包含惰性材料(例如金属、塑料和当进行工艺200时可能没有转化成输出材料112的其它的材料)的流208。可将流208从构成模块205送至副产物容器220中以用于进一步的分离和/或处置。在一些实施方案中，构成模块205可包括材料采样和分析部件，例如处理器324和一个以上的采样器326、328。
在一些方面，构成模块205可包括可连接至采样器326和/或采样器328的处理器324。采样器326和328可包括材料采样导管和一个以上的组成分析装置。采样导管可以配置为将材料样品输送到组成分析装置。根据系统内的构成模块205的位置，构成模块205可配置成抽取中间材料的样品用于分析和/或调整。例如，构成模块205可配置为抽取精细分离输出物316，VFA生产输入材料212，液化材料202，VFA生产输出物230或226，分离输出物242或250，生物塑料生产输出物252等的样品。采样器组成分析装置可包括一个以上的显微镜，照相机，分光光度计，pH测试仪，电化学测试设备或配置为表征采样材料的构成的其它装置和/或软件。
例如，在一些实施方案中，采样器326，328(例如，经由一个以上的组成分析装置)可被配置为将中间材料的样品(例如液化材料202，VFA生产输出物230或226，分离输出物250，聚合物流输出物252等)与已知的材料样品或通过分析已知的材料样品获得数据进行比较。通过输出物250和/或聚合物流252的视觉、化学或结构比较，聚合物构成模块可改变生物塑料生产工艺110，或工艺200的其它部分，以将输出物250和/或聚合物流252与期望的材料更接近地匹配。该比较在操作期间可实时进行以控制工艺200。
采样器326可被配置为监控液体316并对液体316进行采样，以确定液体316是否准备好用于后续工艺。此外，可向处理器324提供信息的采样器326可有助于控制工艺200内的子工艺，例如通过改变一个以上的子工艺的参数。例如，但不通过限制的方式，采样器326可确定液体316的一种以上的VFA的浓度低于期望的阈值。然后，处理器324可改变分离工艺108中使用的时间、热量、压力和其它因素，以生产含有期望浓度的一种以上的VFA的来自分离工艺108的期望的输出物。
在一些实施方案中，构成模块205可基本上仅包括材料采样和分析部件，例如一个以上的处理器324，数据存储装置以及可包括材料分析装置的一个以上的采样器326、328。
单独或与其它设备、装置、或通过工艺200的流的组合的构成模块206，可充当工艺200的营养物或材料构成管理系统。根据输入材料102的均匀性、输入材料或任何副产物或通过工艺200的随后流动中存在的VFA或其它材料的量、或者其他因素，构成模块206可向输入材料102中添加营养物或改变输入材料102通过工艺200的流动。
在各种实施方案中，由构成模块206产生的对执行工艺200的其它系统的控制信号可允许在工艺200中使用不同的输入材料102，并且可以允许使用与体现工艺200的相同的装置或系统制造不同的输出材料112。通过测量输入材料102和中间材料的不同特性以及输入材料在工艺200的各个阶段的处理，并控制在工艺200期间使用的时间、温度和其它因素，单独地或与其它设备或装置组合的构成模块206可提高效率和/或增加工艺200可引起的输入材料102/输出材料112的多样性。
构成模块206，虽然在本文中相对于VFA生产工艺106进行描述，但如本文的各种实例中所述，也可在生物塑料生产工艺110之前或在工艺200的其它阶段中向中间材料提供输入物。
从混合罐300中，可将混合材料302放置在粗分离装置304中，粗分离装置304被配置成通过密度、重量、尺寸或者其它性质或特性来分离混合材料302。第一分离装置304可包括离心分离器(例如离心机，旋风分离器等)，过滤器，带式过滤器，压榨机或其它粗分离装置。
可能存在来自粗分离装置304的一些输出材料305，其可能对主生产工艺几乎没有或没有价值。此类输出材料305可包括在柑橘腐烂处理期间产生的果汁，在核桃壳处理中的酚，高浓度的铅或其它材料，或者在VFA生产工艺106中不期望的其它材料。此类不期望的输出材料305可通过将它们引向副产物容器220在该点从工艺200中除去。
可将来自粗分离304的其它输出材料306引向均化罐308，因为输出材料306可近似或已经是构成模块206的期望的输出材料。一些输出材料310，例如外皮和果肉部分，可能仍然是与一些更稠的或更大的固体或更粘稠的流体材料混合的液体，并且可以通过第二分离步骤312以从更稠的或更大的材料分离液体，使得更稠的或更大的材料形成也可被送至均化罐308的输出物314。均化罐308、以及构成模块206的其余部分，可以在温度、压力、固体含量、湿度或其它因素中进行环境控制，以增加工艺200生产脂质、糖和其它有机材料(将用于从将被转送至消化器和/或转送至工艺200的其它部分的混合材料302生产期望的输出产物)的能力。
来自精细分离步骤312的一些液体材料316也可以是构成模块206的期望的输出物。形成输出物316的材料可被送至进一步分离工艺108。精细分离步骤312可包括离心分离器，过滤器，压榨机或其它精细分离装置。
可能仍需要在中间分离步骤318中进一步处理来自粗分离步骤304的其它材料315以除去额外的固体320，其可在均化(“EQ”)罐308中进一步处理。中间分离工艺318之后，还可在精细分离步骤312中进一步处理液体输出物322材料。中间分离步骤318可包括离心分离器，过滤器，颗粒过滤器，膜过滤器，电磁过滤器，带式过滤器，压榨机或其它粗分离装置。
精细分离312可以允许工艺200和构成模块206接受多种的和变化的原料(材料202和204)进入工艺200。通过控制由精细分离312分离的颗粒的尺寸，可滤出对工艺200的污染物，并且可以分离各种不同的液体，其含有可在工艺200中使用的不同的副产物。此外，由于通过精细分离312而允许的可变性，可将副产物引向工艺200中的不同位置，或可转移到不同的机器和/或不同的工艺。
例如，但不通过限制的方式，精细分离312可用于过滤不同尺寸的酸，其中一些酸具有较长的链，以用于不同的产品。一些短链脂肪酸可用于一个工艺中以制造诸如PHA等的输出材料。可以使用精细分离312分离具有较长链的其它酸，以用于生物柴油和其它生物燃料的生产。此外，如需要，精细分离312可以在工艺200中进行电和/或机械改变，以进行它们二者的这些分离，以及额外的分离。在一个实例中，精细分离312可包括离心分离器，过滤器，颗粒过滤器，膜过滤器，电磁过滤器，带式过滤器，压榨机或其它精细分离装置。
均化罐308还可以用于向VFA生产工艺106提供适当的固体至液体的平衡。例如，根据输入材料102和VFA生产工艺106，当置于VFA生产工艺106中时，期望的目标百分比的固体可比其它百分比的固体更有效地生产期望的输出材料112。固体的期望目标百分比可在约2％至约65％之间，约4％至约45％之间，约2％至约10％之间，约10％至约20％之间，约30％至约40％之间，约40％至约50％之间，或约50％至约65％之间，其全部表示为wt％。
图4说明了用于获得待输送到生物塑料生产工艺110的期望的中间产物组成的实例工艺650。工艺650可通过处理器324或通过具有与数据存储装置的通路的另一处理器来执行。期望的中间产物可以是含有期望量的VFA的液体。在所示工艺650的652中，处理器可获得多种VFA的目标量。在各种实施方案中，目标量可以是以相对浓度或绝对浓度计。
在654，每个特定VFA的实际(绝对或相对)量可通过构成分析仪检测，在656，检测的量可与目标量进行比较。如果所有组成都不在目标量的期望范围内，该工艺可以进行到660，并且可调整一个以上的工艺参数和/或操作电机装置以将补充的液体添加到测量的液体中(在一些实施方案中可含有高度浓缩的VFA)。检测(654)、比较(656)和调整660工艺可以根据需要重复多次，直到组成在目标的期望范围内，此时该工艺可在662中结束。
此外，处理器324可以接受来自采样器328的数据或输入信息，其可监控均化罐308中的材料的特性。以类似的方式，基于由采样器328提供的分析，处理器324可改变VFA生产工艺106的参数。处理器324还可从工艺200的其它部分接收输入信号，例如VFA生产工艺106的输出、分离工艺108等的分析，并提供输出信号210到工艺200的其它部分，例如从营养添加剂罐222向工艺200添加材料、增加或减少发酵时间等的信号，以使工艺200更有效地用于材料202和204的流动。
在本公开的范围内，处理器324还可发送信号330以控制过滤器312，或控制构成模块206的其它部分。营养添加剂罐222可包括乙酸，丙酸，异丁酸，丁酸，异戊酸，戊酸，乳酸，氨，磷，各种细菌等，其可根据需要在工艺200的各个点处加入到材料中。
如图3所示，构成模块206可被配置为将输入材料202和/或204的流分离成各种组分。从混合罐300中，可从整个原料分离副产物和/或惰性材料。粗分离304，中间分离318和精细分离312各步骤可从原料中的液体中除去固体。可使液体传送到分离工艺108和/或VFA生产工艺106，并可将固体送到均化罐308。如果需要，可将营养物添加到均化罐308中以开始固体材料的分解。在VFA生产工艺106之前，也可将营养物或其它添加剂添加到液体中。此外，采样器326和/或328可以用于采样液体和固体，以评估被传送至工艺200的后续部分的材料。可向液体316流、或VFA生产输入材料流212中加入添加剂，例如氮、磷、钾或其它微量营养物，以提高整个工艺200的效率和/或生产期望的输出材料112。
回到图2，流208可从构成模块206传送到副产物容器220。如上所述，副产物容器220可接收可能有害地影响工艺200的其它塑料、金属或其它产物。基于构成模块206的输出信号210可发送到营养添加剂罐222，使得可将选择的营养物和量添加到VFA生产工艺106。可将从均化罐308流出的VFA生产输入材料212添加到VFA生产工艺106中。
发酵/消化工艺
在本公开的一个方面，VFA生产工艺106可由VFA生产子系统405执行，如图5的方框图所示。尽管VFA生产工艺106可包括生物处理，例如酵母作用于糖以产生醇，但在一些方面，可以进行存在于原料中的糖的酸相厌氧消化。
最开始可将流入VFA生产子系统405的VFA生产输入材料212置于热交换器400中，热交换器400可从电、气体、废热或其它类型的加热器402中接收热量。在各种实施方案中，除了或代替加热器402，热交换器400可连接到可用于将热量从VFA生产输入材料212中除去的吸热部件，例如环境空气、环境水、制冷系统或其它低温源。
一旦材料达到期望的温度范围，可将离开热交换器400的材料404放置在第一处理室406中，第一处理室406可以是酸相消化器、水解槽、发酵罐、抛光罐或其它容器。第一处理室406可具有可进料到第一处理室406的输入的再循环输出物408。在一些实施方案中，基于离开第一处理室的材料可以进一步有效发酵的指示，可将部分或全部离开第一处理室的材料再循环到第一处理室输入。此类指示可基于消化的材料中残留的氮、磷或固体的量的测量或其它测量而获得。
第一处理室406可以将材料410厌氧地消化成包括VFA的可溶性羧酸。由于材料404可能不具有包括的期望的化学组成，处理器324还可向营养添加剂罐222或操作器发送信号，指示从营养添加剂罐222向处理室406添加特定量224(图2)的某些营养物、某些类型的细菌或其它添加剂。
如果需要，可将来自处理室406的材料410放置在第二处理室412或另外的处理室中。具有多个处理室(例如，酸相消化器或其它)可允许工艺200在VFA生产工艺106期间使用不同类型的细菌。多个处理室还可以允许VFA生产工艺106生产不同类型的VFA，或者获得用于输出材料112生产的额外的材料414。
处理室412还可具有进料到处理室412的输入的再循环输出物416。与处理室406一样，由于材料410可能不具有包括的期望的化学组成，处理器324还可向营养添加剂罐222或操作器发送信号，指示从营养添加剂罐222向处理室412添加特定量224(图2)的某些营养物、不同类型的细菌等。如果处理室406能够完成材料404的处理，则处理室406可以如路径407所示直接将消化的材料送到分离器418，从而绕过第二处理室412(如果存在)。
处理室406和412各自可使用不同类型的处理以将材料消化成可溶性酸。每个处理室可使用分批流程处理，顺序分批处理，连续处理或活塞流处理。
此外，处理室406和412各自可使用不同类型的细菌，或者可在一个处理室内使用不同类型的细菌。例如，期望的产酸细菌可包括一种以上的以下属的专性厌氧菌：假单胞菌属，杆菌属，梭菌属，微球菌属或黄杆菌属。在一些实施方案中，期望的产乙酸细菌可包括醋酸梭菌。
可将从处理室412输出的材料414送至分离器418，其中液体420和固体422被分离。分离器418可包含固体/液体分离装置例如压榨机，一个以上的过滤器，离心机等的任何合适的组合。取决于在工艺200的该点处生产的固体422，固体422可用作堆肥424，或者可用于工艺200的其它地方。
然后可将液体420通过一个以上的过滤器，例如426和/或过滤器428进行过滤。过滤器426和428可为液体420提供不同水平的过滤。例如，但不通过限制的方式，过滤器426可以是超滤系统，而过滤器428可以是纳米过滤系统。过滤器426和428中的任一个或二者可以是任何其它的过滤器，例如本文别处描述的实例过滤系统。根据需要可将从液体420过滤出的固体430和432送到均化罐308或堆肥424中。
可将过滤后的液体434送到罐436中以保存液体434，或者可以送到浆料构成模块228中，或可以直接送到分离工艺108中。
VFA生产工艺106中的液体434，以及液体420和任何其它过滤液体可含有VFA。过滤器426和428，以及压榨机418提供了各种机会以在VFA生产工艺106内从液体420和434分离材料414中的固体。根据需要，可用过滤器(例如426和/或428或其它)或其它分离技术，可将这些液体420和434(以及任何其它含有VFA的液体)中的每一种分离，从而分离每一种VFA。
在一些实施方案中，可以创建包括各种期望浓度或比例的几种VFA的期望的液体流。此类期望的液体流可有利于产生由在此类浓度中由各种VFA创建的特定聚合物构成的输出材料112。通过改变工艺200期间存在的酸，可以创建基于一种以上的特定酸的存在、不存在、浓度或其它特性具有期望的特性或不同的特性的输出材料112。
为了控制含有一种以上的特定酸的一种以上的液体的存在、不存在、浓度或其它特性，营养添加剂罐222可用于向处理室406和/或412，或任何中间液体流提供调节VFA浓度的成分。可连接到VFA生产工艺106中的处理器324或另一处理器的采样器440和442可有助于控制液体434和420中的VFA浓度，从而控制来自VFA生产工艺106的输出物226和230中的酸浓度。
从处理室406和/或412分离的固体仍然可包含可用于生产甲烷或其它有用产品的可用材料。此类固体可在工艺200中或在另一工艺中进行处理，例如在甲烷相消化器中以生产富含甲烷的生物气体。
生物塑料生产工艺110的输出可包括期望的输出材料112。也可以分析输出材料112(例如，使用任何合适的分析仪，包括本文所述的那些)以确定是否可以改变工艺200的其它特征以提高期望的输出材料112的生产效率。此外，可将从输入材料102的分析获得的关于对工艺200的自动和/或手动变化以及关于输出材料112的化学和结构性质的信息全部存储和/或记录，使得将来的工艺200可以使用对工艺200所做的改变来修整以用于输入材料102的特定批次。
工艺实例
现在将参考图5描述从堆肥渗滤液输入材料生产期望的PHA生物塑料的工艺的实例。堆肥渗滤液是在工业堆肥中排出堆肥桩(compost pile)的富含VFA的液体。该液体可含有宽范围的VFA和其它碳源(即可被生产PHA的细菌消耗的含碳化合物)。可收集堆肥渗滤液材料并将其放入沉淀槽中以除去颗粒物质，然后可将其放回堆肥器以进一步分解。可使用例如本公开中所述的那些消化器或其它消化器来获得类似的富含VFA的液体。从堆肥排(compost row)获得的渗滤液中的VFA的混合物的实例在下面的表4中提供。
表4：堆肥渗滤液的实例组成
| VFA | 量(g/L) | 量(质量％) |
| 乙酸 | 7.2 | 48.0 |
| 丙酸 | 2.5 | 16.0 |
| 异丁酸 | 0.3 | 2.0 |
| 丁酸 | 2.8 | 19.0 |
| 异戊酸 | 0.3 | 2.0 |
| 戊酸 | 1.8 | 12.0 |
参考几个其中可进行各种工艺的“罐”来描述以下实例。术语“罐”广泛地用于指可以在其中进行所述工艺的任何合适的容器。本文所述的各种“罐”还可包括额外的处理设备，例如泵、阀、电子机械致动器、控制系统、导管、管道、搅动器或任何其它适于进行所述的一个以上的工艺步骤的装置。因此，对于以下实例提及执行各种功能的罐的方面，所述功能可以通过连接到罐和相关的处理设备的控制系统和装置手动(例如，通过手动操作的控制)或自动(例如，通过由电子控制器驱动的电机控制)执行。
现在将参考图6的系统方框图的组成部分来描述该实例，可将来自堆肥器672的堆肥渗滤液674置于一个以上的厌氧发酵罐676中，其在本文中可称为抛光罐676。抛光罐676可配置为接收混合的可溶性酸的溶液，并使用厌氧细菌将溶液转化为最低链脂肪酸，包括乙酸和丙酸，同时抑制甲烷生成。置于抛光罐676中的初始渗滤液可含有一系列可溶性短链脂肪酸和可溶性长链脂肪酸，以及可溶性碳水化合物和其它可溶性碳源。
在各种实施方案中，多个抛光罐可配置为用于原料液体的平行或串联处理。在一些实施方案中，可以使用单个抛光罐。在一些实施方案中，可以控制一些抛光罐以产生具有较高浓度的乙酸作为总VFA的百分比的VFA原料液体混合物，同时可以控制其它抛光罐以产生具有较低浓度的乙酸作为总VFA的百分比的VFA原料液体混合物(即，具有较高相对浓度的丙酸和/或其它更长链的VFA的原料液体混合物)。
抛光罐676可接种有酸相厌氧消化器的细菌。抛光罐676可配置为控制厌氧发酵的pH，目的为VFA浓度的特定混合。例如，可以使用一对定量泵，一个用于酸和一个用于碱，以选择性地将酸或碱添加到抛光罐中，以便保持液体的pH在目标pH的期望的范围内。
可以选择用于抛光罐676的pH设定点以将发酵驱向较短链的VFA，或允许保留较长链的VFA。在一些实施方案中，抛光罐676可以使用约4和5之间的相对低的pH设定点以抑制产生VFA的细菌，以便生产具有较大比例的较长链VFA的VFA原料。在足够的时间(和较高的pH设定点)中，抛光罐676中的细菌倾向于将基本上所有的酸分解成乙酸。可通过保持约5至约6的较高的pH设定点使细菌以更快的速率生长从而将基本上所有的酸分解成乙酸。因此，可以监控抛光罐676中发酵的进展，并且当近似达到期望的VFA浓度(或比例)的目标混合物时，可停止发酵。在各种实施方案中，发酵进展可通过监控罐中的碳或氮的量、或者通过用例如分光光度计或其它组成分析装置等构成分析装置评估液体来监控。
当抛光罐676中的发酵完成时(例如，当达到近似期望的VFA原料组成时)，可以允许抛光罐676的内容物沉降以保存固体，以使在抛光罐676中处理的随后的批次接种。
表5说明进入抛光罐的渗滤液的VFA组成(以总VFA的重量百分比计)，以及发酵后离开抛光罐676的VFA原料液体的组成(以总VFA的重量百分比计)的实例。
表5：抛光罐VFA混合物变化实例
| 进入PT | 离开PT | |
| 乙酸(wt％) | 48％ | 58％ |
| 丙酸(wt％) | 19％ | 33％ |
| 乳酸(wt％) | 0％ | 0％ |
| 异丁酸(wt％) | 3％ | 9％ |
| 丁酸(wt％) | 10％ | 0％ |
| 异戊酸(wt％) | 4％ | 0％ |
| 戊酸(wt％) | 9％ | 0％ |
| 己酸(wt％) | 7％ | 0％ |
在一个实例中，如果将具有如表5所示组成的离开抛光罐的VFA原料引向PHA处理罐692(如下所述，通过或不通过均化罐682)，可生产PHB/PHV的比例为约67％PHB/33％PHV的PHA树脂。如果期望更高PHB/PHV的比例的树脂，可对离开抛光罐的材料补充浓缩的乙酸或来自抛光罐的已允许进一步分解的材料(即，具有更高的相对浓度的乙酸)。类似地，如果期望更低PHB/PHV的比例的树脂，可对离开抛光罐676的材料补充浓缩的丙酸或来自抛光罐的材料，在抛光罐中不允许分解较长链的酸，从而留下较高的相对浓度的具有长于乙酸的链的脂肪酸(例如，具有3个以上的碳的酸)。
从抛光罐676，可以将VFA原料液体678泵送到多个均化罐680、682中的一个，在其中可以调节营养物例如VFA添加，氮(氨)，磷(磷酸盐)和pH以满足期望的VFA原料组成。在每个均化罐中可以目标在于碳与氮的特定重量比(C:N)。
本文中被称为“EQ-SBR”680的第一均化罐可以配置成制备VFA原料684用于一个以上的顺序分批反应器(SBR)688，其配置为从制备的VFA原料684中生产富含产生PHA的细菌的细菌培养液690。本文中被称为“EQ-PHA”682的第二均化罐可以配置成制备VFA原料686以用于PHA生产罐692，其可配置为进行生物塑料生产工艺。EQ-SBR罐680可具有约6至约10的第一目标C:N重量比，EQ-PHA罐682可具有约10至约20的第二的不同的目标C:N重量比。
顺序分批反应器罐688可以配置为使用环境调节来生长和调节非基因修饰的野生型细菌的混合菌群。环境调节可涉及有氧期和厌氧期。在有氧期间可将空气喷射到SBR罐688中，在厌氧期间可将SBR罐688密封(例如通过操作阀或泵)隔开喷射到罐中的空气。
饱食饥饿工艺也可用于SBR罐688中。饱食饥饿工艺可包括周期性地喂食细菌和使细菌饥饿，以便引起细菌产生作为能量储存分子的PHA。基于预先确定的循环时间，和/或基于例如pH等测定的变量，SBR罐688可在饱食和饥饿之间循环。例如，可进行约6小时，约12小时，约18小时，约24小时，约30小时，约36小时等的周期时间的饱食周期(期间可将营养物连续或周期地递送到溶液中)和/或饥饿周期(期间可不添加营养物)。
在每个饱食周期或每个饥饿周期期间，可监控并维持SBR罐688中溶液的pH(例如，通过用定量泵输送一定量的酸或碱)在合适的pH设定点的范围内。合适的pH设定点可在约7.0和约9.0之间，并且可包括约7.2、约7.4、约7.6、约7.8、约8.0、约8.2、约8.4、约8.6、约8.8或约9.0的设定点。
SBR罐688还可运行维持的基线进料策略，其中响应于测量的关键营养物的浓度，可加入低水平的进料(例如，通过使用计量泵从原料贮存器进料)。当测量的营养物浓度低于阈值水平时，可加入少量的营养物，以将营养物浓度维持在围绕设定点的期望的带内。例如，可将营养物浓度维持在高于和/或低于设定点的1％，5％，10％，20％以上之内。目标营养物浓度的实例设定点可以是1ppm，10ppm，50ppm，100ppm，1000ppm。在饱食期间，也可反应性地加入氨形式的氮(即，为了将氮浓度维持在设定点的期望范围内)。
SBR罐688可配置成在饥饿期结束时倾析出SBR罐688的一部分工作体积。例如，成为细菌培养液690的倾析部分可以为SBR罐688的体积的约10％至约50％以上。然后可将倾析出的细菌培养液690泵送到PHA生产罐692中。然后可从来自EQ-SBR罐680的新批次材料684再次进料给SBR罐688。
然后可在PHA生产罐692中进行生物塑料生产工艺。PHA生产罐692可以连同来自SBR罐688的倾析出的细菌培养液690一起接收细菌，并且还可从EQ-PHA罐682中接收原料686。在一个示例性实施方案中，PHA生产罐692可运行约4小时。此时的第一部分可集中于生长尽可能多的富含PHA的细胞。在该生长阶段期间，所述罐可以通空气，可以保持pH，并且可以通过氨添加维持氮水平。
当氮已被细菌完全消耗时，生物塑料生产工艺中的生长阶段可结束，但是VFA可保留在溶液中。可以在除去氮的同时切断流入PHA生产罐692的空气，从而引起细菌中PHA积累的触发。细菌可快速产生PHA并消耗溶液中剩余的VFA。然后可将PHA生产罐692的全部内容物泵送到分离和提取设备。例如，分离设备可包括离心机或其它分离装置，在其中可将富含PHA的细胞从剩余的液体中分离并捕获。
一旦将富含PHA的细胞从液体中分离，剩余的液体可在工艺的早期阶段中作为稀释水重新使用。一旦与液体分离，可将富含PHA的细胞干燥(例如通过加热)，从而杀死它们并稳定PHA。可将干燥的PHA细胞输送到处理设施，在其中它们可经历不同水平的针对不同终端用途定制的提取和净化工艺。
图7说明了显示根据本公开的一个方面用于生产共聚物树脂的方法700的工艺流程图。在702中，如图2和图3所示分析输入材料。在704中，如图2、图3和图5所示，至少部分地基于输入材料的分析来处理输入材料。在706中，如图2和图5所示，分析处理后的输入材料。在708中，如图2所示，至少部分地基于处理后的输入材料的分析来分离处理后的输入材料。在710中，如图2所示，分析分离的处理后的输入材料。在712中，如图2所示，至少部分地基于分离的处理后的输入材料的分析来使分离的处理后的输入材料聚合。
液-液和固-液分离
在如本公开的一部分所描述的VFA生产工艺106中，在含碳有机废弃物的厌氧生物分解期间可产生一些有机酸，其可以是VFA。其它酸、固体、气体或其它液体也可在VFA生产工艺106和/或工艺200的其它部分中生产，并且可在工艺200的任何部分作为输出材料112生产。
例如，但不通过限制的方式，气态甲烷可在VFA生产工艺106期间产生，并且在VFA生产工艺106之后作为输出材料112从工艺200中除去。此外，可将有机酸溶解在水中并在分离工艺108期间蒸馏或以其它方式与水分离。在一些情况下，水和浓缩的酸都可以是输出材料112。
由于VFA在分子尺寸和重量从2个碳至36个碳分子的范围内大幅度地变化，因此在工艺200中可以采用不同的过滤器312、426和/或428(或其它)以用于工艺200的中间产物的膜过滤。通过适当地选择过滤器312、426和428，可通过尺寸将VFA分离。
在一些情况下，液体的特定组分可通过使用两个以上的过滤器来分离。例如，要分离的单独VFA(本文中被称为“目标VFA”)可通过使用第一过滤器除去大于目标VFA的分子，允许包括目标VFA和小于目标VFA的分子的中间液体通过第一过滤器，来从主体流动液体(bulk flowing liquid)分离。然后可使用第二过滤器，通过允许小于目标VFA的分子通过第二过滤器，允许目标VFA作为离开第二过滤器的未滤过的流体被抽出而“捕获”目标VFA。此类分离工艺可使用如本文各种实例中所述的任何合适的过滤器来进行。
参考图8可以理解一种以上的目标分子的此类分离，图8显示了在流体导管810的一段中流动的主体流体(bulk fluid)802、第一(或“粗”)过滤器812、粗滤液除去导管814、第二(或“精细”)过滤器816和中间滤液除去导管818。在此实例中，主体流体802可包括有机化合物的水性混合物，包括各种脂肪酸。图8的系统还可包括配置成诱导电场和/或磁场以用于如下所述的各种目的的场诱导元件820。如表6所示，许多脂肪酸分子的尺寸彼此不同。
表6：所选脂肪酸的性质
基于已知或可测量的分子大小差异，可选择过滤器尺寸以允许一种以上的识别的分子类型通过，同时防止一种以上的其它分子类型通过过滤器。
在图8的实例中，第一过滤器812可具有选择为允许至少第一(较小)有机化合物和第二(较大)有机化合物通过第一过滤器812的最大孔径。任何大于第一有机化合物和第二有机化合物的有机或无机化合物将不会通过第一过滤器812，并且可经由粗滤液除去导管814从主流动导管810中除去。
第二过滤器816可具有足够大以允许第一(较小)有机化合物通过第二过滤器816，但足够小以防止第二(较大)化合物通过第二过滤器816的最大孔径。然后，第一有机化合物可与精细滤液822中的任何其它更小的材料一起继续流过主导管810。第二有机化合物可经由中间滤液导管818从主导管810中除去。
在各种实施方案中，可使用任何数量的过滤器和中间物除去导管。例如，可在第二过滤器816的下游提供第三，第四或更多的过滤器和滤液除去导管。在一些实施方案中，可将如图8所示的多个化合物分离配置布置成级联配置(cascade configuration)。例如，可将经由粗滤液除去导管814除去的粗滤液引至第二化合物分离导管，其中调整过滤器的尺寸以从粗滤液流体中分离一种以上的化合物。
第一过滤器812和第二过滤器816的材料和性质可基于要分离的分子的性质及它们溶解或分散在其中的液体来选择。例如，下表7列出了各种膜过滤器类型和各自将防止通过过滤器的最小粒径。根据要分离和/或隔离的分子，可使用表7中列出的任何过滤器类型。
表7：膜过滤器粒径
因此，在一些实施方案中，使用表7中列出的一种以上的膜过滤器(或任何其它膜过滤器)的膜过滤可用于通过尺寸分离VFA或其它羧酸。在其它实施方案中，可单独使用或与一种以上的膜过滤器组合使用其它类型的过滤，以从溶液或分散体中选择性地除去一种以上的VFA或其它有机化合物。过滤部件的所有此类组合都在本公开的范围内。例如，但不通过限制的方式，磁性的，电磁的和/或电的过滤可用于从工艺200的中间产物中过滤期望的VFA。
在一些实施方案中，可将短链脂肪酸(1至5个碳)与水性酸相厌氧消化流出物分离。短链脂肪酸可包括甲酸(C1)，乙酸(C2)，丙酸(C3)，丁酸(C4)，异丁酸(C4)，戊酸(C5)，异戊酸(C5)。
作为实例，但不通过限制的方式，本公开允许从水性酸相厌氧消化流出物中分离中链脂肪酸(例如，具有6至12个碳原子的酸)。此类中链脂肪酸可包括但不限于羊油酸/己酸(6个碳原子)，庚酸(7个碳原子)，羊脂酸/辛酸(8个碳原子)，壬酸(9个碳原子)，癸酸(10个碳原子)和十一烷酸(11个碳原子)。也可将其它有机酸从水性酸相厌氧消化流出物中分离。
添加无机酸或碱以改变水溶液的pH也可导致特定的有机酸或多或少形成盐，这允许特定的有机酸更容易与其它有机酸分离。例如，但不通过限制的方式，可向溶液中加入钙、镁或其它材料以形成可产生具有不同极轴的较大分子的盐。这些较大的分子可从溶液中过滤并进行单独处理而无需中断工艺200的流程。
通过为过滤器312、426和/或428选择合适的孔径，可将单独的脂肪酸与溶液中所有其它的脂肪酸分离。例如，但不通过限制的方式，通过具有允许期望的酸与水性滤液一起通过膜的适当孔径的第一膜过滤器，可将一种有机酸与溶液中所有其它的短链和中链脂肪酸(和任何其它组分)分离。然后可将不同孔径的第二过滤膜放置在工艺200的下游，其不允许期望的酸通过。然后，第二过滤器将期望的酸保留在滞留物中，同时通过第二膜的溶液(滤液)仍然含有其它有机酸。可以这种方式保留和/或浓缩的酸的实例可包括乙酸，乳酸，丙酸，异丁酸，丁酸，异戊酸，戊酸等。
动态过滤
在一些实施方案中，一些有机分子(包括VFA)的过滤可取决于当其接近并通过过滤器时分子的取向。特定的VFA和其它极性有机分子除了具有一贯的特定范围的绝对尺寸之外，还可具有一贯的特定范围的长宽比。因此，通过在引导分子途经过滤器之前使极性有机分子沿特定的轴取向，可允许特定的分子通过或防止通过已知尺寸的过滤器的孔。例如，如下表8所示，一些有机化合物具有基本上不同的最小和最大尺寸。
表8：实例化合物的最小和最大尺寸
在一些实施方案中，通过磁场和/或电场的存在，极性分子可位于期望的取向。例如，基于电磁吸引原理，一般可使具有正极和负极的极性分子取向以在电和/或磁场下排列。如果在将流体引至过滤器之前或同时进行此类排列，则极性分子可以沿一个取向在膜过滤器中适配通过更小的标称孔径，即使它们可能沿另一个取向不适配通过过滤器。
例如，可以选择孔径在特定的分子或化合物的最小直径和最大直径之间的过滤器。如果使特定的极性分子取向，使得其最小尺寸平行于过滤器的孔，则分子可以通过过滤器，而当相同的分子以其最大尺寸平行于过滤器的孔而取向时，可防止该分子通过过滤器。
在一些实施方案中，可使磁场取向使得一种以上的极性分子排列从而通过使分子取向使得分子的较大尺寸不适配通过过滤器的孔，且因此不通过膜过滤器(例如，过滤器812、816、312、426和/或428)，而从液体流中滤出。
根据极性有机分子的各种特性(例如物理尺寸，极性电荷，分子量等)，与其它极性有机分子相比，一些极性有机分子可用较弱的电场或磁场取向。因此，在一些实施方案中，特定的极性有机分子可通过改变施加到与一个以上的过滤器相邻的流体导管的电场或磁场的强度而目标在于排列。
通过控制电场或磁场的取向和强度，各种VFA可从工艺200的任何地方除去，并且可特定地经由工艺200的过滤部分在过滤器812、816、312、426和/或428除去。
配置用于影响导管内流动的流体中的有机化合物的取向的电场或磁场可通过各种场诱导装置820来创建或控制，其可包括永磁体、电磁体、各种配线配置或其它装置。例如，用作场诱导装置的永磁体可包括在没有诱导场或电流的情况下可保持期望的磁性的任何磁体。永磁体可由任何合适的材料制成，并且是任何可期望用作场诱导装置820的形状。例如，永磁体可以是棒形，环形，板形，盘形，弧形，新月形，圆柱形，分段或者其它形状或构造。
当用作场诱导装置820时，电磁体可包括包含围绕可磁化芯的一个以上的导电线圈的结构。在一些情况下，可省略可磁化芯，导电线的构造可被配置为直接与导管中的流体相互作用。
图9、图10和图11示意性地说明了可由以相对于流体可流过的导管810的各种取向的一个以上的场诱导装置820产生的磁场和/或电场(由场线910示出)的实例。图9、图10或图11的任何场取向或其它场取向可期望引起取向的分子阻止通过过滤器或允许通过过滤器，取决于分子和过滤器的孔的相对尺寸以及极轴是否以目标有机化合物的较大尺寸或较小尺寸排列。
一般来说，极性分子的正极(或各正极)将倾向于被诱导场的负极吸引并被诱导场的正极排斥。类似地，极性分子的负极(或各负极)将倾向于被诱导场的负极排斥并且被诱导场的正极吸引。因此，导管内的极性分子可以通过使一个以上的诱导场的正极和负极在导管的期望区域中取向来取向。
图9说明了在导管810的相对侧上用第一和第二场诱导装置820的相反极取向的两个场910的相互作用。由如图9所示取向的场诱导装置导致的导管810内的场具有与导管810的纵向轴垂直(或“法线”或“横向”)的主要极轴。诱导场的此类布置可以是期望的，以便在横向取向中使极性有机分子的极轴取向。
图10说明了在导管810的相对侧上用第一和第二场诱导装置820的相同极取向的两个场910的相互作用。由如图10所示取向的场诱导装置导致的导管810内的场具有与导管810的纵向轴平行的主要极轴。诱导场的此类布置可以是期望的，以便在纵向方向中使极性有机分子的极轴取向。
图11说明了通过围绕导管810的一段的导电线930的线圈在导管810的一段中诱导的场910。由如图11所示取向的场诱导装置导致的导管810内的场910具有与导管810的纵向轴平行的主要极轴。诱导场的此类布置可以是期望的，以便在纵向方向中使极性有机分子的极轴取向。
在各种实施方案中，可以共同地采用任何两种以上的场诱导机构或场诱导装置的取向，以实现导管内流动的流体中的一种以上的极性有机化合物的一种以上的期望的取向。根据期望的效果，场诱导装置820可在相对于彼此和相对于导管810的任何期望的位置取向。例如，可使两个、三个或更多个场诱导装置820位于与导管810的一段以产生期望的场相互作用模式。
例如，图9或图10的场取向可用位于导管810的相对侧的作为场诱导装置的单独一对电磁体产生。通过反转场诱导电磁体之一中的电流方向，系统可在图9和图10的场取向之间切换。由电磁体诱导的一个以上的场的强度可通过增加或减小传递到场诱导装置的电流或电压来增加或减小。此类系统可与如图11所示的场诱导装置组合以允许诱导场的取向和强度的进一步变化。
在一些实施方案中，可诱导各种场，以便选择性地将极性分子在导管的横向平面中或与导管交叉的任何其它平面中取向。例如，第一对场诱导装置可用于使极性分子沿横向平面内的北-南方向取向。可关闭第一对场诱导装置(例如，通过除去对电磁体的电力或通过物理除去永磁体)，并且可激活第二对场诱导装置以诱导一个以上的场，使极性分子沿横向平面内的东-西方向取向。此类布置可以是期望的，以便使得极性分子相对于过滤器中的成形孔取向，以选择性地允许或阻止取向的有机化合物通过过滤器。
在一些实施方案中，选择目标化合物的工艺可包括在导管的第一段内建立第一电场和/或磁场，并将含有目标化合物的流体通过第一段导管引至第一过滤器。在一些情况下，所述工艺还可包括将流体通过导管的第二段引向第二过滤器，在毗邻第二过滤器的导管的第二段中建立第二场，以及从第一过滤器和第二过滤器之间的中间流体导管中除去一部分包括目标化合物的流体。在一些情况下，所述工艺还可包括改变第一场或第二场的强度或取向。
在一些实施方案中，场诱导装置可包括嵌入或毗邻过滤器(例如过滤器812、816、312、426和/或428中的任何一个)的一种以上模式的导线。例如，过滤器可包括层压结构，其具有一层以上的具有期望尺寸的孔的多孔膜，以及与过滤膜毗邻支撑、接触或与过滤膜一体形成的一层以上的含导电线的层。
图12和图13说明了可设置在过滤器膜中或在与过滤器膜相邻的导电线的图案的实例。图12的图案包括以螺旋配置952的单个导线950，其中引线954可以电连接到电子控制器和/或电源955。如果螺旋线952在纵向导管的横向平面中取向，则引导电流通过螺旋线952可诱导具有平行于导管的纵向轴的极轴的场。改变施加的电流的方向可改变诱导场的方向。在一些实施方案中，可组合多层螺旋线以进一步改变诱导场的形状和/或强度。
配置为将电流传送到导线图案的电源(例如，图12中的955)可包括任何合适的电源，例如具有恒定电流、可变电流、恒定电压或可变电压容量的直流电源。任选地，电源可以是被配置为传送恒定的AC信号、可变信号或多种AC信号的交流电源。
图13说明了以栅格图案956取向的多根导线950。当将一对导线，例如导线957、958连接到电源并且引导电流通过导线时，电流将遵循导线的平面中的部分环路，由此诱导具有垂直于导线平面的极轴的磁场。在各种实施方案中，可将各对导线同时或顺序地连接到电源，以便引导电流通过导线平面中的各种环路。例如，可将电源可切换地连接到每个单独的导线，控制器可配置为切换电源从而将电流在不同的时间或同时传送到选定的导线对。
在一些实施方案中，根据需要，可提供两个以上的平行导线层，从而进一步配置诱导场。在一些实施方案中，第二层导线的栅格可围绕纵向导管轴相对于第一层旋转，例如旋转90°、45°或任何其它角度。在一些情况下，如图13所示，导线的栅格可包括弯曲段而不是直线段。
在一些实施方案中，图12或图13所示的导线可包括具有以所示图案取向的纵向轴的小线圈(例如，形状上类似于缠绕的钢琴线)。也可以任何其它图案来布置小的螺旋线或直线以如本文所述来使用。
在各种实施方案中，具有图案化导线的各层的过滤器除了或替代导管内的诱导场之外，还可用于其它目的。例如，向导线施加电流且每秒多次反转施加的电流的极性(例如，50Hz，60Hz或任何其它合适的频率)可导致流体内的极性分子快速地改变取向，从而由于相邻分子之间的摩擦导致发热。流体和/或过滤器膜的这样的局部发热可用于引起液体性质的温度相关的变化。例如，密度和粘度倾向于温度依赖，因此局部发热可用于降低通过过滤器的流体的粘度。本文的各种系统和方法中使用的任何过滤器(例如，过滤器812、816、312、426和/或428中的任何一个)可配置为通过诱导加热流体，过滤器膜或其它物体。在一些实施方案中，导线可由具有足够高的电阻的导电材料制成，使得当足够的电流通过导线时，导线可用于通过电阻加热来加热过滤器膜和/或流体。
在一些实施方案中，具有各层图案化导线的过滤器可用于进行流动通过过滤器(其可以包括过滤器812、816、312、426和/或428中的任何一个)的流体的流体流速和/或化学组成的流动测量。例如，流过导线平面(不管是否与过滤器相邻)的含有一定量的极性分子的流体可在导线中诱导一个以上的电流(取决于如上所述的导线图案)。可用已知组成的流体校准特定的导线配置，以便获得对应于特定组成的诱导电流信号。使用此类校准值，可以评估诱导电流以估计流过导线的流体的组成。在一些实施方案中，可基于通过以已知流速使流体流动并检测诱导电流而获得的校准值来类似地检测流速。
在一些实施方案中，借由测量通过一个以上的过滤器312、426和/或428中的流动，可控制导线以增加流动、减少流动，或打开、关闭或以其它方式改变通过过滤器312、426和/或428的流动，使得流动的期望的颗粒、酸或其它部分可被除去或通过过滤器312、426和/或428。例如，使分子取向以防止它们通过过滤器可导致一些孔堵塞较小分子的通过。一旦足够的孔堵塞，通过过滤器的溶质和溶剂(例如水)二者的主体流速可能降低或停止。
在一些实施方案中，过滤器(例如，过滤器812、816、312、426和/或428)中或毗邻过滤器的导线还可有助于估算过滤器312、426和/或428的膜的生存力、破裂或堵塞，也可用于补救膜的堵塞。例如，可基于如上所述测量的流速推算膜的生存力，破裂或堵塞。在一些实施方案中，堵塞可通过使极性化合物不同取向来补救，使得所有化合物可通过过滤器。在其它情况下，如果过滤器由于捕获的分子的积累而变得被堵塞，改变诱导场以便使分子旋转到不同位置可允许一些被捕获的分子通过过滤器，从而清除或减少堵塞。
通过实现过滤器312、426和/或428中的可变电磁场，本公开还允许改变通过过滤器312、426和/或428的流动。例如，足够强的电磁场可以一起关闭过滤器312、426和/或428的孔，或为一个以上的过滤器312、426和/或428创建可变的孔径。
图14示出了说明根据本公开的一个方面的用于电磁分离的方法720的工艺流程图。在722中，将膜过滤器暴露于电磁场中。在724中，将水性羧酸用溶剂溶解在溶液中。溶液包含多种水性羧酸并使其通过膜过滤器。选择电磁场的强度和取向以影响溶液中的多种水性羧酸中的至少一种。
在一些实施方案中，通过以相对于过滤器期望的取向选择性地使一种以上的无机极性化合物取向，参考图8-图13描述的系统和方法可用于从液体中分离或除去一种以上的无机极性化合物。
活塞流式消化器
图15A和15B说明了具有有利特征和构造的消化器500和550。如关于图5所述可以单独使用或与其它消化器组合使用的消化器500和550可配置为允许材料404的“活塞流”处理。消化器500和550可用作本文所述的系统和工艺中的任何消化器(例如，处理室406、412)。
消化器500和550还可允许在消化期间在不同时间和点处从消化工艺中分离不同的酸和其它液体。从不同的消化阶段除去液体可有利地允许具有不同浓度的消化产物的液体在整个工艺200的各个部分中被单独地获得、评估并使用。
如图15A所示，消化器500一般可包括主体材料室501，通过该主体材料室501，可使主体材料514从输入端510水平地流向输出端512。室501可通过多个过滤器筛网516与多个捕获箱(catch bin)508A-508E分隔。每个捕获箱508可流体地连接到构成分析模块520，其可评估相应捕获箱508中液体的构成。根据检测的液体的构成，液体可被引导以供下游工艺522使用，或者在被引导到下游工艺使用之前可以在524调整(例如通过分离，添加剂等)。在一些实施方案中，使用来自捕获箱508的材料的下游工艺可包括聚合工艺或其它生物塑料生产工艺(例如，图2中的110)。
在一些实施方案中，可将材料514以具有最小混合的活塞流移动通过室501。下面描述推进流动通过室501的一些机构。由于厌氧消化的时间依赖性质，使材料514以具有最小混合的活塞流移动通过室501可以是有利的。然而，在其它实施方案中，更大程度的材料混合是可以接受的。
随着材料514移动通过室501，有机材料可被存在于材料混合物中的细菌消化。通过消化产生的液体以及已经存在于材料中的任何液体可通过重力抽取，直到它们通过过滤器筛网并进入捕获箱508。尽管图15A仅示出了五个捕获箱508，消化器500可根据需要包括多个或少量捕获箱。
消化器500允许在厌氧细菌消化工艺的不同阶段捕获液体。在一些实施方案中，材料流动通过室501的速度可被配置为使得在室内，但在消化工艺进行到甲烷生成之前发生水解、产酸和产乙酸。在其它实施方案中，允许在室501内发生甲烷生成。
在一些实施方案中，可将材料514以活塞流或混合方式连续移动通过室501。在其他实施方案中，可间断地将材料514移动通过该室，例如通过将材料514推进一段距离然后于再次将材料514推向输出端512之前停止移动一段时间。
为了描述的目的，现在将参考从该室的输入端510移动到输出端512的材料的单独的“活塞”来描述使用消化器500的消化工艺。一般而言，如果在室501的输入端510引入的材料514含有基本上未消化的生物质，消化器500中的细菌将开始通过水解分解活塞中的材料514。可将通过水解产生的液体滴入第一捕获箱508A和/或第二捕获箱508B中。
当活塞材料移动通过室501时，材料可通过产酸工艺进一步分解。可将由产酸细菌产生的酸滴入第二捕获箱508B，第三捕获箱508C和/或第四捕获箱508D中。随着活塞材料持续移动通过室501，材料可通过产乙酸工艺进一步分解。含有乙酸盐的液体，包括由产乙酸菌(例如在一个实施方案中的乙酸梭菌)产生的乙酸，可滴入第四捕获箱508D和/或第五捕获箱508E中。
在一些实施方案中，一个以上的捕获箱508可以是封闭的，以防止液体或材料落入该箱中。关闭一个以上的箱可允许在从室501中除去液体之前消化进行更长的时间(并且因此通过该室更长的距离，假设持续移动)。
图15B说明了根据本公开的一个方面的消化器550，并且可包括关于图15A所述的任何特征和优点。消化器550可包括圆柱形室551，轴552和螺旋推进器554。可将螺旋传动带556连接到螺旋推进器554上，以便通过轴围绕轴的轴线旋转。轴552、螺旋推进器554和带556可通过电动旋转或其它机械/电力来旋转，以使材料移动通过消化器550。
材料可以通过前部560进料到消化器550中，或可以通过圆筒551的外壁中的另一个开口进料。尽管消化器550显示为基本水平，但随着材料通过消化器550其也可以倾斜来为材料提供重力协助。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，消化器可以制成各种尺寸，例如十英尺长×两英尺直径，二十英尺长×四英尺直径，二十英尺长×三英尺直径等。在一些实施方案中，还可使用大得多的尺寸的消化器，例如40英尺长×10英尺直径，或更大。
轴552的旋转速度以及螺旋推进器554和带556的匝数可指示材料将多快被推动通过消化器550。因为消化器550可以是酸相消化器，因此可存在材料应被收容在消化器550中的某一最小或最大时间量。例如，如果材料在消化器550中停留过久，例如长于十五天，则材料可能在消化器550的内部开始产生大量的甲烷气体，其可损坏消化器550或防止从该批次材料进一步产生酸。
在本公开的另一方面，轴552和带556可以是消化器550的可选部件。在此类实施方案中，消化器可被称为“分批”消化器，其中消化器550中的材料不是沿着消化器550的轴线移动，而是作为单批次的材料被消化。可将该批次的材料通过圆筒551的任何部分中或消化器550的其它部分中的开口放置到消化器550中。此外，可以有其它类型的消化器，例如被认为在本公开的范围内的连续流动消化器、顺序分批消化器、进料分批消化器等。在其它实施方案中，带556和轴552可由配置成使主体材料移动通过消化器室551的其它机械元件替代。例如，此类元件可使用蠕动流，重力，离心力，活塞，空气压力，可膨胀的柔性囊或配置成使主体材料移动通过消化器室551的其它力或元件。
无论消化器550是分批式、连续式、活塞流式还是其它类型的消化器，消化器550还可以包括沿着圆筒551的底部的一个以上的筛网557。消化器550的圆筒556可以旋转，使得筛网557旋转到筛网557可以“打开”的位置，因此材料可以通过筛网557中的开口被放置到圆筒551中。然后可关闭筛网557，并旋转圆筒551，使得筛网557旋转至接近箱558A-558N。
在各种实施方案中，可以使用任何合适的机构来防止液体或其它材料流入一个以上的箱中。此类机构可包括阀，滑动门，一个以上的隔板机构等。在一些实施方案中，每个箱可具有单独可操作的关闭机构，其可被操作以选择性地关闭一个以上的箱，从而防止流体或其它材料流入选择的箱中。
在一些实施方案中，可以完全省略箱关闭机构。在此类实施方案中，如果确定在一个以上的箱中收集的液体(基于通过构成模块或其它分析仪的分析)需要进一步处理，可将该箱中的液体引导回消化器中或者引导至另一消化器或处理系统。
无论消化器550是分批式，连续式，活塞流式还是其它类型的消化器，筛网557沿着室551的长度可具有不同的尺寸，以允许不同尺寸的颗粒和/或液体，或仅仅液体，从圆筒551排入各种捕获箱中。从圆筒551排出的液体或其它材料可被捕获在沿着圆筒551的长度安装的箱558A-558N中。每个箱558A-558N可沿着圆筒551的长度在不同的点处捕获排出的材料，因此每个箱558A-558N可在消化工艺中的不同位置捕获液体。
虽然以圆筒形式示出，但是在不脱离本公开的范围情况下，消化器550可以是其它形状或横截面。例如，但不通过限制的方式，消化器550可以是矩形的形状，且横截面为方形或矩形。消化器550也可在任何消化器550构造或形状的例如角落或偏离中心的不同位置处具有筛网557。
具有不同形状的消化器的实例可以是货物箱，其中筛网557被放置在货物箱中的壁、底板或顶板中，或者偏离中心。货物箱然后可用作分批处理消化器550。消化器550还可沿消化器长度具有不同的横截面。例如，但不通过限制的方式，消化器550的一部分可以是具有如图15A所示的圆柱形横截面的活塞流式消化器。具有矩形横截面的另一部分可连接到消化器的圆柱形部分。流动通过消化器的材料可在圆柱形部分中用活塞流工艺进行处理，并且在矩形部分中用分批工艺进行处理。在本公开的范围内可以想到各种横截面，形状和尺寸。
消化器500和550还可包括任何数量的泵、阀或其它流量控制元件，流量控制元件配置为使来自一个以上的箱508A-508N或558A-558N的液体再循环并将液体返回到圆筒501或551中，或将液体引向其它处理设备。再循环可直接发生在箱上方，或者直接发生一个以上的下游箱的上方，以将液体与被推动通过的固体一起移动。每个箱508A-508N或558A-558N可以采样或分析，以确定在消化工艺中的各个点处的液体的物理和化学构成。
在一些实施方案中，消化器500和550可以在未灭菌环境中操作。进料到消化器500和550中的材料可以是灭菌的或未灭菌的，例如，材料可以是有机废弃物，例如水果剔除物，农业废弃物，工业废弃物，餐馆废弃物等，因此，消化器可以接受未灭菌材料并在低于灭菌环境中处理这些材料。
在另一方面，消化器500和550还可以允许沿消化器500或550的长度使用不同的细菌消化剂(bacterial digestion agent)。同样，每个箱508A-508N或558A-558N可以沿消化器500或550的长度收集含有不同类型的酸或不同浓度的酸的液体。根据存在的酸、浓度和其它因素，还可将箱508A-508N或558A-558N中的每种收集物引至工艺200内的不同处理步骤。
通过监控箱508A-508N或558A-558N中的收集的液体，以及监控工艺200内的采样器326、328、440、442或其它采样器，可以实现不同的VFA、乳酸以及其它酸的浓度比和组成。通过具有不同的浓度比，可以产生具有不同材料的质量和特性的不同的输出材料112。例如，输出材料的聚羟基丁酸酯(PHB)与聚羟基戊酸酯(PHV)的比例改变了材料的性质。借由不同酸的不同浓度比，通过改变原料特性，可以控制工艺200中PHB/PHV比。此外，通过从消化器500或550分离或不分离一些酸如乳酸，在输出材料112中可以抑制或增强聚乳酸(PLA)的生产。
工艺200，至少通过采样器326、328、440和442，可以具有工艺材料的自动(经由处理器324)或手动的监控和调整，以确保具有期望的材料性质的输出材料112的一贯的生产。工艺200全程取样材料以测量营养物的浓度，然后计算添加到或稀释工艺材料的补充材料，以便实现用于输出材料112的一致的材料性质的期望配方。
产生的或是工艺200的副产物的一些材料可能对处理室406和/或412的厌氧消化工艺是抑制的。例如，但不通过限制的方式，柑橘剔除物和腐烂物可代表生产PHA树脂的良好原料，但柑橘剔除物原料中存在的柠檬烯和其它精油可抑制厌氧消化工艺。工艺200可再获取这些精油作为工艺200的副产物，其也总体上有助于工艺200的效率。
浆料分析仪
图17说明了根据本公开的一个方面的浆料构成模块228。浆料构成模块228接受来自消化器500的输出物226，并且将分离器600中的进料分离。分离器600例如可以分离来自酸的柠檬烯，并经由232输送作为副产物的柠檬烯。其它分离可通过分离器600进行，以从输出物226分离单独的酸。
为了将浆料构成模块228的每种酸或一个输出物彼此分离，采样器602对输出流238进行采样。根据需要可通过处理器324进行电子分析或者手动分析。处理器324可以发送信号234和/或236以控制营养添加剂罐222或控制添加剂240，从而控制工艺200的其它部分。如果需要，这些信号可以由操作者手动执行。
再次参考图2，也可电子地或手动地分析分离工艺108，以确定分离的产物242中酸的浓度。液体构成分析模块244可与构成模块206和关于如图3所述的相应工艺类似。液体构成分析244还可向控制添加剂240提供输入物，以提供可改变分离工艺108的输入物246。
也可将输出流238送到分离工艺108，其可包括输出物250作为输出。可在生物塑料生产工艺110期间使用输出物250。可将在生物塑料生产之前的输出物250或可以在生物塑料生产期间或之后分析的聚合物流(其可被称为细胞培养基(cell broth))252送到聚合物构成模块254。聚合物构成模块254可以检测聚合物流252和/或输出物250，并且化学地、视觉地或通过其它分析来确定生物塑料生产工艺110是否正生产期望的输出材料112。如果不是，聚合物构成模块254可以独立地通过处理器324、或通过其它装置控制聚合物添加剂模块256以将材料258添加到生物塑料生产工艺110中，以便生产期望的输出材料112。
聚合物构成模块254可以使用显微镜、照相机、分光光度计或其它装置以及软件或其它比较工具，将输出物250和/或聚合物流252的样品与已知材料的样品或通过分析已知材料的样品获得的数据进行比较。通过输出物250和/或聚合物流252的视觉的、化学的或结构的比较，聚合物构成模块可改变生物塑料生产工艺110或工艺200的其它部分，以使输出物250和/或聚合物流252与已知材料更接近地匹配。该比较可以实时地进行以在操作期间控制工艺200。
例如，但不通过限制的方式，PHA浓度可以通过在显微镜载片上对输出物250进行采样来测量。然后可以使用相差显微技术在显微镜中观察载玻片。可以控制载片的定位直到识别软件或其它识别方法识别载片上的细胞。然后将细胞区域与任何细胞内颗粒(PHA)的区域进行比较，以接近或识别含有期望材料(在这种情况下是PHA)的细胞的百分比。
此外，聚合物构成模块还可以确定输出物250和/或聚合物流252的其它特性，例如材料中该细胞的重量百分比，材料中其它细胞的百分比等。然后可以存储该信息用于之后分析，或者放在每批生产的材料的记录中，或当达到期望的PHA浓度或其它材料性质时，可用作触发器以停止生产工艺。聚合物构成模块254还可以使用不同的波长或不同的传感器来确定不同单体(例如PHV和PHB)的百分比，以允许输出物250和/或聚合物流252的额外分析。
分光光度分析和分析仪
在一些实施方案中，用于在生物塑料生产工艺的各个点分析混合物的组成的构成模块可以包括适当配置的分光光度分析仪(也称为分光光度计)。在各种实施方案中，聚合物构成模块254或构成模块206可以配置为进行材料的分光光度分析。
在一些实施方案中，分光光度计可以与处理器324或分离处理器一起配置，以使用分光光度技术识别和定量水性液体内的一种以上的极性有机分子。在一些实施方案中，分光光度分析仪还可以配置为利用一个以上的磁场和/或电场，以使极性有机分子相对于分光光度的光源和检测器选择性地取向。
一般将分光光度法定义为作为波长的函数的材料的反射或透射特性的定量测量，并且一般包括将一种以上的特定波长的光引导通过样品、在样品的相对侧接收透射光、并评估接收的光。可以基于已知的透射光和由检测器接收的光之间的差来测量由样品吸收的特定波长的光的量。由样品吸收的特定波长的光的量可与样品的各种化学和/或生物成分的浓度相关。换句话说，通过样品的光的量可以是不允许光通过的某些化合物的浓度的指示。
如本文所讨论的，一些VFA和其它极性有机化合物可以具有可与极轴排列的不同的最小和最大尺寸。结果，此类极性有机分子可以通过电场和/或磁场位于期望的取向。如果具有细长尺寸的极性有机分子被取向，使得细长尺寸平行于光源和光检测器之间的线，那么分子比当以垂直于光源-检测器线的细长尺寸取向时可以吸收较少的光和/或不同波长的光。
图16A至图16D说明了配置为评估以各种取向排列的极性有机分子的分光光度计1000的实例实施方案。在一些实施方案中，分光光度计1000可以包括具有流入导管1012和流出导管1014的样品池1010。在其它实施方案中，单个导管可同时用于样品流体的流入和流出。在所示的实施方案中，样品池1010可具有基本上球形的形状。样品池1010可以可选择地具有任何其它形状，例如圆柱形、矩形等。
在各种实施方案中，样品池1010可由具有适于分光光度法的光学性质的任何合适的材料制成。此类材料可以包括各种玻璃组合物、石英、透明聚合物等。
在一些实施方案中，光源1020和光检测器1022可位于样品池1010的相对侧。光源可以包括单波长光源，多个单波长光源(相同或不同波长)，可变波长光源，多个可变波长光源，一个以上的多波长光源，或单波长、多波长和可变波长光源的各种组合。光源可以在电磁光谱的任何合适部分中操作，并且还可以包括任何其它附随的电子部件或其它部件，例如光圈、单色器或者其它光学或光电子器件。光检测器可以包括任何合适的检测装置和附随的电子元件，例如光电倍增管、光电二极管、电荷耦合器件、光电二极管阵列或者任何其它的光传感器或检测器。
在各种实施方案中，多个场诱导装置1026可位于与样品池1010相邻的各个位置处。例如，一对场诱导装置1026可沿着与光源1020和光检测器1022之间的线垂直的线位于样品池1010的相对侧。任选地或额外地，一对场诱导装置1026可沿着与光源1020和光检测器1022之间的线平行或与该线以任何其它角度的线位于样品池1010的相对侧。场诱导装置1026可以包括参考图8至图13的上述的任何场诱导装置820。
图16A是含有多个任意或随机取向(因为它们倾向于不存在任何排列的场)的细长极性分子1030(以夸大的尺寸示出用于说明)的样品池1010的正视图。在该取向中，来自光源1020的光将不同地照射到每个极性分子1030的长边、短边或各种角度。如果用随机取向的分子进行分光光度测量，基于来自源1020的由检测器1022接收的光的吸收光谱倾向于表示极性分子的各种取向的平均值。
图16B说明了其细长轴线平行于光源-检测器轴线取向的极性分子1030。以该取向用细长的极性分子进行的分光光度测量可表示仅小尺寸的排列的极性有机分子的吸收光谱。
图16C说明了其细长轴线垂直于光源-检测器轴线取向的极性分子1030。以该取向用细长的极性分子进行的分光光度测量可表示仅大尺寸的排列的极性有机分子的吸收光谱。
在各种实施方案中，场诱导装置1026可以位于相对于光源-检测器线的任何期望的位置，以创建场以使极性分子以相对于光源和检测器的任何期望的取向而取向。如上所述，一个以上的场可以与极性分子相互作用，以便使极性分子在一个以上的场和液体中的极性分子的交叉处以期望的取向来取向。
例如，如图16D的平面图所示，四个以上的场诱导装置1026可以位于样品池1026附近。
可以评估以各种取向排列的极性有机分子(细长或非细长)的已知溶液的各种吸收光谱，以确定可用于表征未知样品的校准数据。在一些实施方案中，例如参考图16A至图16D所述的那些使用分光光度计表征单个样品可以包括：建立第一场以使极性分子位于第一取向并进行第一分光光度测量，然后建立第二场以使极性分子位于第二取向并进行第二分光光度测量。在一些实施方案中，表征样品可以包括比较或组合第一和第二光度测量。
在一些实施方案中，可以选择诱导场的强度以使特定的目标极性有机分子取向，而不影响或最小程度地影响其它极性有机分子。
使用包括分光光度计的构成模块的各种测量的这些结果可由处理器324(或另一处理器)表征，以估算液体样品中不同化学品的浓度，并且可用于帮助控制整个工艺200或工艺200的特定方面。
在一些实施方案中，分光光度计1000和样品池1010可以配置为用于连续的在线操作，其中待评估的样品流体可以连续地流过样品池。光源可以连续地或间断地照亮，并且一个或多个场诱导装置可以配置为连续地或间断地诱导样品池中期望的取向的场。分光光度计控制器可配置为基于已知的场取向和在检测光信号的时刻诱导的强度来评估检测到的光信号。
在一些实施方案中，例如参考图16A至图16D描述的那些的分光光度计，通过使一种以上的无机极性化合物以相对于光源和光检测器的期望的取向来取向，可以用于来识别、定量或表征一种以上的无机极性化合物。
乙酸钙镁/乙酸钾生产
在一些实施方案中，图2的工艺200可适于生产基本上包含可用作道路用盐或集料的固体乙酸盐材料的输出材料112。本公开的一个方面的输出材料112的具体实例可以是乙酸钙镁(CMA)。
CMA是某些应用中氯化钠的潜在替代材料。氯化钠，也称为食盐，用于降低道路上的水的结冰温度，以允许更安全的驾驶条件。沙子也可与氯化钠一起使用，以在冬季驾驶条件下提供更好的牵引力。尽管盐和沙子的混合物的使用价格便宜，但这些应用对环境有害，并且会损坏和腐蚀使用这些道路的车辆。例如，从盐化道路流走的水将钠和氯均添加至当地的水域和供水中，在水处理期间必须除去。钠和氯都是当地水域的污染物，当以较高浓度存在时，阻碍植物和动物的生长和/或繁殖。
盐/沙子混合物的潜在替代物是含有乙酸钙和乙酸镁的组合的不同的盐混合物。乙酸钙和乙酸镁的可能混合物是约50:50的混合物，但可以在不脱离本公开的范围的情况下使用其它百分比。乙酸钙和乙酸镁二者是环境友好的可生物降解的盐。CMA目前用于具有对高的钠和氯浓度敏感的水域的区域。与降解成钠和氯的氯化钠不同，CMA不向这些水域添加任何钠或氯。CMA降解为钙和镁组分，其充当植物和水生生物的微量营养元素。乙酸盐可以天然地、生物地消耗并转化为二氧化碳和甲烷，当与钠和氯的影响相比时其减少生态和水域的损害。
在本公开的一个方面，可以使用本文所述的工艺200来生产CMA。例如，使用有机废弃物的厌氧降解的工艺200的VFA生产工艺106可用于将有机废弃物材料转化成大量的乙酸。如果允许进行得过多，VFA生产工艺106可导致甲烷气体的产生。可以通过进行有机废弃物输入材料的厌氧酸相消化来避免或限制甲烷气体的产生直到在水性流出物中产生高浓度的可溶性乙酸。
在CMA生产工艺的一些实施方案中，厌氧消化器406和/或412可用于产生富含VFA的流，其可含有乙酸、其它VFA和其它羧酸。由消化器产生的液体可以通过一个以上的过滤器426和/或428过滤(或如本文所述以其它方式分离)，以便获得含有少量任何其它VFA(如果有的话)的浓缩的乙酸溶液。例如，在一些实施方案中，浓缩的乙酸溶液可以是含有约2％至约12％、约2％至约4％、约4％至约8％或约8％至约12％的质量百分比的乙酸浓度的水溶液。
然后可以将浓缩的水性乙酸流434置于具有在水中不混溶或至少部分不混溶的溶剂的提取柱中。在一个实施方案中，添加的溶剂是含三辛基氧化磷(TOPO)的煤油。羧酸在溶剂中的溶解度超过羧酸在水性混合物中的溶解度，使得大部分羧酸被分配到溶剂中。
添加的溶剂可以与水流分离，并且可以转移到第二提取器中，并与可溶解在溶剂中的碱金属(例如钾)或碱土金属(例如钙和/或镁)源材料组合。在一个实例中，钙和镁源材料包括可以含有等份的碳酸钙和碳酸镁的高镁石灰，并且可以溶解在第二溶剂中，所述第二溶剂可包括水或适于溶解钙和/或镁源材料的任何其它溶剂。其它钙和/或镁源材料可以包括牡蛎壳、蛋壳或其它合适的壳。
溶解在第二溶剂中的钙和镁源材料的混合物可以与在第二提取器中溶解在添加的溶剂中的乙酸溶液组合。第二提取器中的混合物可以形成乙酸钙和乙酸镁以及溶解和/或悬浮在溶剂混合物中的碳酸盐副产物。碳酸盐副产物可以在分离工艺中从含有CMA的溶剂混合物中除去(例如，上述任何分离工艺，例如工艺108)。在一些实施方案中，碳酸盐可以使用带式过滤器从含有CMA的溶剂混合物中除去。
可以使用喷雾干燥器从含有CMA的溶剂分离CMA，这可以产生粉末状CMA盐作为最终产品。然后可以从喷雾干燥器中回收溶剂，以及任何未反应的钙和/或镁源材料(如高镁石灰)。
如果期望的输出材料112是乙酸钾，则可以使用与CMA所述相似的工艺。在这种情况下，可以使用钾源材料例如钾灰来代替钙和/或镁源材料。除此之外，该工艺可基本上与上述相同进行。
在一些实施方案中，可以使用其它VFA(各VFA)代替乙酸或除乙酸之外来生产钙-镁盐或钾盐。此类额外的VFA可包括丙酸、丁酸和戊酸，其可以用于生产乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐和戊酸盐的各种组合。这些盐可以使用钙、镁、或钾形成。
这样的盐混合物可能生产成本较低，并且这些盐也都是可生物降解的。此外，由于这些盐也降低了水的结冰温度，因此它们将起到与CMA和/或氯化钠相似的目的，并且仍然提供环境效益。这些额外的盐可通过在本文所述的工艺200中使用较少量的酸相厌氧消化的产物的过滤物来获得。此外，此类盐混合物的制造可允许省略或改造一些如本文所述的工艺200的步骤，并且仍在本公开的范围内。
图18示出了说明根据本公开的一个方面的用于生产碱金属和/或碱土金属羧酸盐的方法730的工艺流程图。在732中，如图2和图3所示生产羧酸(或者一种或多种VFA)的水溶液。在734中，如关于图2、图3和图5所述，将水性羧酸(或者一种或多种VFA)与在水中至少部分不混溶的溶剂组合以产生溶液。在736中，如关于图2和图5所述，将具有溶解的羧酸(或者一种或多种VFA)的溶剂从溶液中分离。在738中，如关于图2所述，将溶解的羧酸(或者一种或多种VFA)与碱金属和/或碱土金属离子的来源组合以产生碱金属和/或碱土金属羧酸盐。
电子控制器
如本文所使用的，术语“控制器”、“电子控制器”、“处理器”和“计算机”包括一个以上的电子控制器、处理器、装置、模块、数据存储、服务器、联网计算机、独立计算机、或其它计算系统。在各种实施方案中，可以提供一个以上的控制器来自动执行本文描述的一个以上的工艺、工艺步骤或动作。例如，控制器一般可以包括任何合适的计算硬件，其中可以执行一个以上的设定或指令序列，以使系统进行本文所述的任何一个以上的工艺或方法。控制器可以配置为操作一个以上的致动器，例如电子致动器、机械致动器或电机致动器，其可以包括泵、阀、伺服器、螺线管、液压致动器、气动执行器、热致动器、磁致动器等。
本文所述的控制器(例如处理器324)可以配置为用进行本文所述的功能的模块(例如程序、功能、子程序等)来实现一个以上的工艺。有形地体现指令的机器可读介质可用于实现本文所述的方法。例如，软件代码可以存储在存储器中并由处理器单元执行。存储器可以在处理器单元内部或在处理器单元的外部实现。如本文所使用的，术语“存储器”是指长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器的类型，并且不限于特定类型的存储器或存储器的数量，或存储器被存储在其上的介质的类型。
如果在固件和/或软件中实现，则该功能可以作为一个以上的指令或代码存储在计算机可读介质上。实例包括用数据结构编码的计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括计算机物理存储介质。存储介质可以是可由计算机访问的可用介质。通过示例而非限制的方式，此类计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储器件、或者可用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可由计算机访问的其它介质；如本文所用的，磁盘和光盘，包括压缩光盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘用激光光学地再现数据。以上的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
除了在计算机可读介质上的存储之外，指令和/或数据可以作为信号对包括在通信设备中的传输介质提供。例如，通信设备可以包括具有指令和数据的信号指示的收发器。指令和数据配置为使一个以上的处理器实现权利要求中概述的功能。
尽管已经详细描述了本公开及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的技术的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变化。例如，相对关系术语，例如“之上”和“之下”，相对于基板或电子器件来使用。当然，如果基板或电子器件被反转，则之上变为之下，反之亦然。另外，如果向侧面取向，则之上和之下可以指基板或电子器件的侧面。此外，本申请的范围不旨在限于在本说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定的配置。如本领域普通技术人员将从本公开容易地理解，根据本公开可以利用进行与本文所述的相应配置基本上相同的功能或实现基本上相同的结果的目前存在的或之后将开发的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在包括这样的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤在其范围内。
本领域技术人员将进一步理解，与本文的公开一起描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地说明这种硬件和软件的可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤就其功能性已经在上面进行了一般地描述。这样的功能性是否实现为硬件或软件取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计制约。熟练的技术人员可以针对每个特定应用以变化的方式实现所述的功能性，但是这种实施决策不应被解释为导致偏离本公开的范围。
与本文的公开一起描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以用为进行本文所述的功能而设计的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门逻辑或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是可选择地，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算装置的组合(例如，DSP和微处理器、多个微处理器、与DSP核连接的一个以上的微处理器或任何其它此类配置的组合)。
与本公开一起描述的方法或算法的步骤可以直接体现在硬件中，由处理器执行的软件模块中，或者二者的组合中。软件模块可以驻留在RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、记录器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。将一个示例性存储介质连接到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息，并将信息写入存储介质。可选择地，存储介质可以与处理器集成。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。可选择地，处理器和存储介质可以作为离散组件驻留在用户终端中。
在一个以上的示例性设计中，所述的功能可以在硬件、软件、固件或其任何组合中来实现。如果在软件中实现，则该功能可作为一个以上的指令或代码存储在计算机可读介质上或在计算机可读介质上传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者，通信介质包括有利于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。存储介质可以是可由通用或专用计算机访问的任何可用介质。通过实例而非限制的方式，这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储器件、或任何其它介质，该其它介质可用于以指令或数据结构的形式携带或存储特定的程序代码手段并且可由通用或专用计算机、或者通用或专用处理器访问。此外，任何连接件被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、纤维光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传送软件，则同轴电缆、纤维光缆、双绞线、DSL或诸如红外、无线电和微波等无线技术都包含在介质定义中。如本文所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘用激光光学地再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
具体实施方案
在一些方面，本公开涉及从有机废物生产生物塑料材料。下面叙述了这种系统和方法的一些实施方案。
PHA实施方案1.一种生产PHA共聚物的方法，所述方法包括：从有机废料中分离包含挥发性脂肪酸(VFA)的流体混合物；分析流体混合物以测定流体混合物中第一VFA和第二VFA的量；调节流体混合物中的第一VFA的量，直到流体混合物包含目标量的第一VFA和目标量的第二VFA，以产生改变的混合物；将改变的液体混合物与产生聚羟基链烷酸酯的细菌组合；并且从流体混合物中提取聚羟基链烷酸酯共聚物。
PHA实施方案2.PHA实施方案1的方法，其中从有机废料分离流体混合物包括：从酸相消化器中提取流体混合物。
PHA实施方案3.PHA实施方案1的方法，其中调节第一VFA的浓度包括：使添加剂与流体混合物组合。
PHA实施方案4.PHA实施方案3的方法，其中添加剂是包含已知量的第一VFA的液体。
PHA实施方案5.PHA实施方案3的方法，其中添加剂包含营养添加剂。
PHA实施方案6.PHA实施方案1的方法，其中调节第一VFA的浓度包括：从流体混合物中选择性地除去一定量的VFA。
PHA实施方案7.PHA实施方案1的方法，其中第二VFA在至少一个维度上物理地大于第一VFA，并且进一步包括：将流体混合物通过第一导管引向第一过滤器，所述第一过滤器具有允许至少第一VFA和第二VFA通过、而防止大于第一VFA和第二VFA的化合物通过第一过滤器而选择的最大孔径；将通过第一过滤器的第一滤液引向第二过滤器，所述第二过滤器具有足够大以允许第一VFA通过、并且足够小以防止第二VFA通过第二过滤器的孔；并且从第一过滤器与第二过滤器之间的导管中除去含有第二VFA的液体。
PHA实施方案8.PHA实施方案7的方法，进一步包括：在与第二过滤器相邻的第一导管中诱导电磁场，该电磁场具有阻止第二VFA通过第二过滤器而选择的强度和极性。
PHA实施方案9.PHA实施方案1的方法，其中第一VFA是乙酸，第二VFA是丙酸，并且其中目标比例是乙酸的wt％与丙酸的wt％的比例在约0.4和约13之间。
PHA实施方案10.PHA实施方案1的方法，其中从流体混合物中提取的PHA共聚物树脂包含羟基丁酸酯残基、羟基戊酸酯残基和乳酸残基。
PHA实施方案11.PHA实施方案10的方法，其中所述提取的共聚物包含干重质量百分比为约50％至约95％的聚羟基丁酸酯、约1％以下的可测定量的乳酸、和余量的聚羟基戊酸酯和微量杂质。
在一些方面，本公开涉及流体过滤技术，更具体地涉及用于极性分子的电磁过滤的系统和方法。下面叙述了这种系统和方法的一些实施方案。
EMF实施方案1.一种用于从水溶液中电磁分离极性有机化合物的方法，所述方法包括：将电磁场施加到与限定直径d的孔的膜过滤器相邻的导管的区域；使膜过滤器与包含极性有机化合物的水溶液接触，其中直径d超过极性有机化合物的第一分子尺寸，而且极性有机化合物的第二分子尺寸超过直径d；并且相对于膜过滤器使电磁场取向以允许或阻止极性有机化合物通过孔。
EMF实施方案2.EMF实施方案1的方法，进一步包括：用电磁场将至少一种受影响的极性有机化合物与溶液的剩余部分分离。
EMF实施方案3.EMF实施方案1的方法，进一步包括：使至少一种受影响的极性有机化合物取向以通过膜过滤器。
EMF实施方案4.EMF实施方案3的方法，其中至少一种受影响的极性有机化合物中的极性分子的长度或宽度大于膜过滤器的孔径。
EMF实施方案5.EMF实施方案4的方法，进一步包括：用电磁场将至少一种受影响的极性有机化合物与溶液的剩余部分分离。
EMF实施方案6.EMF实施方案1的方法，其中将膜过滤器暴露于电磁场进一步包括：改变电磁场以在不同的时间影响多种极性有机化合物中的不同的极性有机化合物。
EMF实施方案7.EMF实施方案1的方法，其中电磁场包括外部磁场。
EMF实施方案8.EMF实施方案1的方法，其中电磁场包括通过膜过滤器的电场。
EMF实施方案9.EMF实施方案8的方法，其中膜过滤器包括使电磁场通过膜过滤器的电极。
EMF实施方案10.EMF实施方案1的方法，进一步包括：通过颗粒过滤器过滤溶液。
EMF实施方案11.一种用于从水溶液中电磁分离极性有机化合物的设备，该设备包括：膜过滤器，其限定具有与膜过滤器平面垂直的纵向轴的孔；以及电磁场发生器，其被配置为施加平行或垂直于膜过滤器平面的电磁场。
EMF实施方案12.EMF实施方案11的装置，其中用电磁场使至少一种受影响的极性有机化合物与溶液的剩余部分分离。
EMF实施方案13.EMF实施方案11的设备，进一步包括：使至少一种受影响的极性有机化合物取向以通过膜过滤器。
EMF实施方案14.EMF实施方案13的设备，其中至少一种受影响的极性有机化合物中的极性分子的长度或宽度大于膜过滤器的孔径。
EMF实施方案15.EMF实施方案14的设备，其中膜过滤器使用电磁场将至少一种受影响的极性有机化合物从溶液的剩余部分分离。
EMF实施方案16.EMF实施方案11的设备，其中电磁场发生器改变电磁场以在不同的时间影响多种极性有机化合物中的不同极性有机化合物。
EMF实施方案17.EMF实施方案11的设备，其中电磁场发生器在膜过滤器周围创建外部磁场。
EMF实施方案18.EMF实施方案11的设备，其中电磁场发生器包括电连接到与膜过滤器相邻的导电线图案的电源。
EMF实施方案19.EMF实施方案18的设备，其中将导电线布置成螺旋图案。
EMF实施方案20.EMF实施方案18的设备，其中将导电线布置成栅格图案，并且其中电源可切换地连接到栅格图案中的每根导线。
EMF实施方案21.EMF实施方案11的设备，其中场发生器包括电磁体。
EMF实施方案22.EMF实施方案11的设备，其中场发生器包括电连接到围绕包括膜过滤器的导管的导电线绕组的电源。
EMF实施方案23.EMF实施方案11的设备，进一步包括连接到膜过滤器的、用于过滤溶液的颗粒过滤器。
EMF实施方案24.EMF实施方案11的设备，其中电磁场发生器进一步配置成通过改变一个以上的电流的方向或导电路径，从施加平行于过滤器的第一场改变为施加垂直于过滤器的第二场。
在一些方面，本公开涉及有氧和厌氧消化器，更具体地涉及配置为从生物废料生产生物聚合物树脂的有氧和厌氧消化器。下面叙述了这种系统和方法的一些实施方案。
消化器实施方案1.一种活塞流式消化器设备，包括：消化室，其限定入口端和出口端之间的纵向轴线以及沿着纵向轴线的开口；捕获箱，其在消化室的外部并沿着消化室的纵向轴线，其中捕获箱靠近消化室限定的开口，并且每个捕获箱流体地连接到流体处理设备；筛网，其位于消化室和捕获箱之间，所述筛网配置成允许液体从消化室的开口通过到达捕获箱；以及液体组成分析仪，其流体地连接到每个捕获箱并且配置为估算每个捕获箱中的液体的组成；其中活塞流式消化器设备配置为通过至少部分地基于每个捕获箱中的液体的组成操作一个以上的流体输送装置，将来自每个捕获箱的液体提供至流体处理设备中的一个。
消化器实施方案2.消化器实施方案1的消化器，进一步包括旋转螺旋传动带，其配置为以可控的速度将可消化材料从入口端推进到出口端。
消化器实施方案3.消化器实施方案1的消化器，其中将入口端提升到出口端上方，使得可消化材料通过重力从入口端流到出口端。
消化器实施方案4.消化器实施方案1的消化器，进一步包括活塞，其配置为以可控的速度将可消化材料从入口端推进到出口端。
消化器实施方案5.消化器实施方案1的消化器，进一步包括切断面板，其配置成选择性地防止液体滴入至少一个捕获箱。
消化器实施方案6.一种从可生物降解的废料获得挥发性脂肪酸的方法，所述方法包括：将一定量的可生物降解的废料引入限定纵向轴线的消化室的输入端；将可生物降解的废料以预定的速度从消化室的输入端推进到消化室的输出端；从沿着消化室的纵向轴线的多个点抽出液体；分析每个抽出液体的构成；基于分析每种液体的结果，将液体返回到消化室或将液体引到外部工艺。
消化器实施方案6的方法，其中外部工艺是生物塑料生产工艺。
在一些方面，本公开涉及分光光度测量装置和方法，更具体地涉及用于分光光度法评估排列的极性分子的系统和方法。下面叙述了这种系统和方法的一些实施方案。
分光实施方案1.一种分光光度计，包括：样品室；光源，其配置成引导光通过样品室；光检测器，其配置成接收由光源透射通过样品室的光；场诱导装置，其配置为在光源和光检测器之间的样品室内诱导场。
分光实施方案2.分光实施方案1的装置，进一步包括包含指令的控制器，以基于由场诱导装置诱导的场的取向或强度，来评估由光检测器检测的光。
分光实施方案3.分光实施方案1的装置，其中场诱导装置包括电磁体。
分光实施方案4.分光实施方案1的装置，其中场诱导装置包括与样品室相邻的第一对电磁体和第二对电磁体。
分光实施方案5.分光实施方案4的装置，进一步包括控制器，其配置为在与第二对电磁体不同的时间对第一对电磁体通电。
分光实施方案6.分光实施方案1的装置，进一步包括连接到样品室的流入导管。
分光实施方案7.分光实施方案6的装置，进一步包括连接到样品室的流出导管。
分光实施方案8.分光实施方案1的装置，其中场诱导装置包括多个电磁体。
分光实施方案9.分光实施方案1的装置，其中场诱导装置包括围绕样品室的多个导电绕组。
分光实施方案10.分光实施方案1的装置，其中场诱导装置配置为通过改变传递到场诱导装置的电流的方向或导电路径，将诱导场的取向从第一取向改变到不同的第二取向。
分光实施方案11.一种分光光度法分析样品的方法，所述方法包括：将样品放置在样品室中；在样品室中诱导电磁场；将来自光源的光引导通过样品并用光检测器接收透过样品的光；控制电磁场的强度或取向以使样品的成分以相对于光源或光检测器的预定的取向来取向。
分光实施方案12.分光实施方案11的方法，其中将样品放置在样品室中包括：使样品连续地流动通过样品室。
分光实施方案13.分光实施方案11的方法，进一步包括：基于由光检测器检测的信号和电磁场的强度或取向来确定样品的组成。
在一些方面，本公开涉及含有乙酸盐的组合物，更具体地涉及乙酸钙镁(CMA)组合物。下面叙述了这种系统和方法的一些实施方案。
CMA实施方案1.一种生产碱金属或碱土金属羧酸盐的方法，所述方法包括：
将产酸细菌与包含有机废物的原料组合以产生包含羧酸的水性混合物；
将水性混合物与溶剂混合以产生第一改变的水性混合物，其中所述溶剂在水中至少部分不混溶，并且羧酸在溶剂中的溶解度超过羧酸在水性混合物中的溶解度；
将大部分羧酸分配到溶剂中以产生富含羧酸的溶剂；
从第一改变的水性混合物中分离富含羧酸的溶剂；
将富含羧酸的溶剂与包含碱金属离子或碱土金属离子的水溶液组合以产生第二改变的水性混合物；和
从第二改变的水性混合物中回收碱金属或碱土金属羧酸盐。
CMA实施方案2.CMA实施方案1的方法，其中所述羧酸是挥发性脂肪酸。
CMA实施方案3.CMA实施方案1的方法，其中碱土金属离子包含钙离子、镁离子或其组合。
CMA实施方案4.CMA实施方案1的方法，其中碱金属离子包含钾离子。
CMA实施方案5.CMA实施方案1的方法，其中溶剂包括含三辛基氧化磷的煤油。
CMA实施方案6.CMA实施方案1的方法，其中回收碱金属羧酸盐，且碱金属羧酸盐包括乙酸钾。
CMA实施方案7.CMA实施方案1的方法，其中回收碱土金属羧酸盐，且碱土金属羧酸盐包括乙酸钙、乙酸镁或其组合。
CMA实施方案8.CMA实施方案1的方法，其中从第一改变水性混合物中分离溶剂包括：过滤第一改变水性混合物。
CMA实施方案9.CMA实施方案1的方法，其中包含碱金属离子的水溶液包含含有钾灰的水溶液。
CMA实施方案10.CMA实施方案1的方法，其中包含碱土金属离子的水溶液包含含有高镁石灰、牡蛎壳或蛋壳的水溶液。
CMA实施方案11.CMA实施方案1的方法，其中羧酸经由有机废物的厌氧消化而形成。
CMA实施方案12.CMA实施方案1的方法，其中厌氧消化包括有机废物的酸相厌氧消化。
提供本公开的前述描述以使本领域任何技术人员能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，应用于其它变型。因此，本公开不旨在限于本文所述的实例和设计，而是符合与本文公开的原理和特征一致的最宽泛的范围。
Claims (26)
1.一种从有机废物生产聚羟基链烷酸酯共聚物的方法，所述方法包括：
基于来自所述有机废物的含有挥发性脂肪酸的液体混合物中羧酸的总重量、所述液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或所述混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，估算在所述液体混合物中第一挥发性脂肪酸的wt％和第二挥发性脂肪酸的wt％；
调节所述液体混合物中所述第一挥发性脂肪酸的wt％与所述第二挥发性脂肪酸的wt％的比例，以产生改变的液体混合物；
将所述改变的液体混合物与产生聚羟基链烷酸酯的细菌组合以产生聚羟基链烷酸酯共聚物；和
从产生聚羟基链烷酸酯的细菌中提取所述聚羟基链烷酸酯共聚物。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将产酸细菌与包含所述有机废物的原料组合以产生所述含有挥发性脂肪酸的液体混合物。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括使所述有机废物液化以产生所述原料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述第一挥发性脂肪酸和所述第二挥发性脂肪酸的相对浓度包括：将额外量的所述第一挥发性脂肪酸、额外量的所述第二挥发性脂肪酸、或二者组合到所述液体混合物中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述第一挥发性脂肪酸和所述第二挥发性脂肪酸的相对浓度包括：从所述液体混合物中除去一定量的所述第一挥发性脂肪酸、一定量的所述第二挥发性脂肪酸或二者。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二挥发性脂肪酸在至少一个维度上物理地大于所述第一挥发性脂肪酸，并且进一步包括：
将流体混合物通过第一导管引向第一过滤器，所述第一过滤器具有允许至少所述第一挥发性脂肪酸和所述第二挥发性脂肪酸通过、而防止大于所述第一挥发性脂肪酸和所述第二挥发性脂肪酸的化合物通过所述第一过滤器而选择的最大孔径；
将通过所述第一过滤器的第一滤液引向第二过滤器，所述第二过滤器具有足够大以允许所述第一挥发性脂肪酸通过、并且足够小以防止所述第二挥发性脂肪酸通过所述第二过滤器的孔；和
从所述第一过滤器与所述第二过滤器之间的导管中除去含有所述第二挥发性脂肪酸的液体。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在与所述第二过滤器相邻的所述第一导管中诱导电磁场，所述电磁场具有阻止所述第二挥发性脂肪酸通过所述第二过滤器而选择的强度和极性。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述改变的液体混合物包括乙酸、丙酸、乳酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸和己酸中的至少两种。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述改变的液体混合物中羧酸的总重量、所述改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或所述改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，所述改变的液体混合物包含至少30wt％的乙酸、0wt％至70wt％的丙酸、0wt％至30wt％的乳酸、0wt％至50wt％丁酸、0wt％至30wt％的异丁酸、0wt％至50wt％的戊酸、0wt％至30wt％的异戊酸和0wt％至50wt％的己酸。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述改变的液体混合物中羧酸的总重量、所述改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或所述改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，所述改变的液体混合物包含至少60wt％的乙酸、0wt％至40wt％的丙酸、0wt％至10wt％的乳酸、0wt％至40wt％的丁酸、0wt％至40wt％的异丁酸、0wt％至40wt％的戊酸、0wt％至40wt％的异戊酸和0wt％至40wt％的己酸。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述改变的液体混合物中羧酸的总重量、所述改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或所述改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，所述改变的液体混合物包含至少80wt％的乙酸、0wt％至20wt％的丙酸、0wt％至5wt％的乳酸、0wt％至20wt％的丁酸、0wt％至20wt％的异丁酸、0wt％至20wt％的戊酸、0wt％至20wt％的异戊酸和0wt％至20wt％的己酸。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述改变的液体混合物中羧酸的总重量、所述改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或所述改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，所述改变的液体混合物包含60wt％至80wt％的乙酸、10wt％至20wt％的丙酸、0wt％至10wt％的乳酸、5wt％至20wt％的丁酸、0wt％至7wt％的异丁酸、0wt％至10wt％的戊酸、0wt％至7wt％的异戊酸和0wt％至10wt％的己酸。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述改变的液体混合物中羧酸的总重量、所述改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或所述改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，所述改变的液体混合物包含75wt％至80wt％的乙酸、20wt％至25wt％的丙酸、0wt％至1wt％的乳酸，0wt％至5wt％的丁酸、0wt％至1wt％的异丁酸、0wt％至5wt％的戊酸、0wt％至5wt％的异戊酸和0wt％至1wt％的己酸。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，基于所述改变的液体混合物中羧酸的总重量、所述改变的液体混合物中挥发性脂肪酸的总重量、或所述改变的液体混合物中乳酸和挥发性脂肪酸的总重量，所述改变的液体混合物包含乙酸和丙酸的量为80wt％至100wt％、60wt％至80wt％、40wt％至60wt％、20wt％至40wt％或0wt％至20wt％。
15.根据权利要求8所述的方法，其中所述改变的液体混合物包含的乙酸的wt％与丙酸的wt％的比例在0.4至13范围内。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述改变的液体混合物包含的乙酸的wt％与丙酸的wt％的比例为3/7、29/16、9/5、3/2、39/11、22/3、或93/7。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚羟基链烷酸酯共聚物包括聚羟基丁酸酯和聚羟基戊酸酯。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述聚羟基链烷酸酯共聚物包含乳酸残基。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述聚羟基链烷酸酯共聚物包含50wt％至90wt％(干物重)的聚羟基丁酸酯、多至1wt％的乳酸残基、和余量的聚羟基戊酸酯。
20.根据权利要求1所述的方法，其中自动发生调节所述液体混合物中所述第一挥发性脂肪酸的wt％与所述第二挥发性脂肪酸的wt％的比例以产生改变的液体混合物。
21.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述第一挥发性脂肪酸的wt％与所述第二挥发性脂肪酸的wt％的比例包括：在4至6范围内的pH下使所述液体混合物发酵以产生改变的液体混合物。
22.一种用于从有机废物生产聚羟基链烷酸酯共聚物的系统，所述系统包括：
第一罐，其容纳液体混合物，所述液体混合物包含来自有机废物的挥发性脂肪酸；
分析仪，其流体地连接到所述第一罐并配置为检测所述液体混合物中第一挥发性脂肪酸和第二挥发性脂肪酸的存在；
控制器，其配置为调节有机化合物向第一罐的输入，以调节所述液体混合物中所述第一挥发性脂肪酸的wt％与所述第二挥发性脂肪酸的wt％的比例，从而产生改变的液体混合物；
第二罐，其流体地连接到所述第一罐并容纳产生PHA的细菌，其中所述第二罐配置为接收来自所述第一罐的所述改变的液体混合物；和
第三罐，其流体地连接到所述第二罐并配置为接收来自所述第二罐的所述产生PHA的细菌。
23.根据权利要求22所述的系统，其包括配置为将所述液体混合物提供到所述第一罐的消化器。
24.根据权利要求22所述的系统，其包括配置为从所述液体混合物中分离一种以上的挥发性脂肪酸的设备。
25.根据权利要求24所述的系统，其中配置为从所述液体混合物中分离一种以上的挥发性脂肪酸的设备包括过滤器设备，所述过滤器设备包括：
导管；
膜过滤器，其与导管相邻；和
场诱导装置，其配置为向与膜过滤器相邻的导管的区域施加电磁场；
其中所述过滤器设备配置为从所述液体混合物中分离所述一种以上的挥发性脂肪酸。
26.根据权利要求22所述的系统，其中所述分析仪包括分光光度计，所述分光光度计包括：
样品室；
光源，其布置成引导光通过样品室；
光检测器，其布置成接收由所述光源透射通过所述样品室的光；和
场诱导装置，其配置为在所述光源和所述光检测器之间的所述样品室内诱导场，
其中所述分光光度计配置为估算所述第一罐中挥发性脂肪酸的浓度。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |