CZ295187B6 - Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy - Google Patents
Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ295187B6 CZ295187B6 CZ1998514A CZ51498A CZ295187B6 CZ 295187 B6 CZ295187 B6 CZ 295187B6 CZ 1998514 A CZ1998514 A CZ 1998514A CZ 51498 A CZ51498 A CZ 51498A CZ 295187 B6 CZ295187 B6 CZ 295187B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- polyhydroxyalkanoate
- solvent
- oil
- pha
- separating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/62—Carboxylic acid esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G63/88—Post-polymerisation treatment
- C08G63/89—Recovery of the polymer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/62—Carboxylic acid esters
- C12P7/625—Polyesters of hydroxy carboxylic acids
Abstract
Předložený vynález se týká procesu separace PHA z biomasy, kterou tvoří rostlinný materiál obsahující olej, ve kterém se při teplotě v rozmezí 41 .degree.C až 81 .degree.C extrahuje polyhydroxyalkanoát alespoň jedním rozpouštědlem vybraným ze skupiny sestávající z acetonu, benzenu, butylacetátu, butylpropionátu, diethylkarbonátu, diethylformamidu, dimethylkarbonátu, dimethylsulfoxidu, dimethylformamidu, ethylacetátu, ethylenglykoldiacetátu, methylacetátu, methylethylketonu, toluenu, xylenu a jejich směsi.ŕ
Description
Oblast techniky
Tento vynález představuje metodu separace specifických komponent od ostatních složek biomasy. Konkrétně se tento vynález týká separace polyhydroxyalkanoátu z biologických systémů, jako jsou rostliny nebo bakterie, prováděné pomocí rozpouštědla.
Dosavadní stav techniky
Komerční polymery jsou zpravidla typickým produktem petrochemie syntetizované pomocí velmi dobře známých postupů. Nicméně závěry vyplývající z posledních poznatků slibují nové zdroje komerčních polymerů. Částečně slibná je produkce syntetických pryskyřic za použití živých organismů (bioplasty), včetně geneticky modifikovaných bakterií a polních plodin, které jsou určeny k produkci polymerů jako je polyhydroxyalkanoát (PHA); množství bakterií produkujících PHA přirozeně je také slibným zdrojem PHA (viz. Poirier, Y.,D.E. Dennis, K. Klomparens, C. Somerville, Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants, Science, Vol. 256, pp. 520-523 (1992); mezinárodní přihláška WO 95/05472, publikováno 23. února, 1995; a WO 93/02187, publikováno 4. února, 1993; Novel Biodegradable Microbial Polymere, E.A. Dawes, ed., NATO ASI Series, Senes E: Applied Sciences Vol. 186, Kluwer Academie Publishers (1990)). Ve velkovýrobě, například v rostlinné výrobě, je extrakce a vyčištění těchto bioplastů ze zbytku biomasy klíčovým krokem pro určení praktické proveditelnosti konkrétní technologie.
Separace polymemích lipidů z velkoobjemového biologického zdroje, jako je rostlinná velkovýroba, není jednoduchý úkol. Konvenční separační metody běžně užívané k extrakci lipidů o nízké molekulární hmotnosti nejsou pro proces izolace pryskyřic prakticky použitelné. Například jednoduchý mechanický lis je nepraktický, neboť na rozdíl od rostlinných olejů lisovaných z olejnatých semen pevné plasty nemohou být vytlačeny z biomasy mechanickým tlakem.
Separace PHA sedimentační metodou by mohla být v principu možná. Avšak jednoduché gravitační (silou 1G) usazování suspenze v kapalném médiu je ve skutečnosti velmi nepraktické. Rychlost usazování je velmi nízká. Toto pomalé usazování je narušováno Brownovým pohybem drobných částic PHA způsobeným kolísáním teploty okolní kapaliny. Navíc delší čas potřebný k usazení velmi malých částic PHA přináší problém možné bakteriální kontaminace a následné biodegradace suspenze.
Známé metody extrakce pomocí rozpouštědel jsou taktéž nepraktické kvůli nutnosti velkoobjemové separace PHA z rostlinných produktů. Rozpouštědlem běžně používaným pro extrakci PHA z bakterií je chloroform. Jiné popsané možnosti pro extrakci jsou pomocí dalších halogenovaných organických rozpouštědel jako jsou dichlormethan, dichlorethan, chlorpropan (viz. např. US 4 562 245, Stageman, publikován 31. prosince 1985; US 4 324 907, Vanlautem Gilain, publikován 12. ledna 1982, US 4 705 604, Vanlautem Gilain, publikován 10. listopadu 1987; přihláška EP 036 699, Holmes and Wright, publikována 3. září 1981; a přihláška DE 239 609, Schmidt, Schmiechen, Rehm a Trennert, publikována 10. ledna 1986). Tato rozpouštědla mohou však být škodlivá zdraví i životnímu prostředí. Tím pádem používání velkého množství těchto rozpouštědel bude, obzvláště v blízkosti kultivačních ploch, nežádoucí. Jiné známé metody extrakce s rozpouštědlem jsou zveřejněné v EP-A-355 307 a WO-A-93/11656.
Jak je zřejmé, je třeba jednoduchého a ekonomicky přijatelného procesu pro extrakci bioplastů z velkoobjemových biologických zdrojů. Tento proces by pak měl především být jednoduše adaptovatelný na nedílnou součást rostlinné výroby komerčních produktů, jako je olej a mouka v případě olejnatých semen.
-1 CZ 295187 B6
Předmětem tohoto vynálezu je tedy poskytnutí procesu použitelného pro extrakci bioplastů z biomasy.
Tyto a další předměty navrhovaného vynálezu se stanou zřejmými odborníkům po přečtení předložených závěrů a připojených nároků.
Podstata vynálezu
Vynález popisuje způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy a rostlinného materiálu obsahující olej, který se provádí při teplotě v rozmezí 41 °C až 81 °C extrakcí polyhydroxyalkanoátu alespoň jedním rozpouštědlem vybraným ze skupiny sestávající z acetonu, benzenu, butylacetátu, butylpropionátu, diethylkarbonátu, diethylformamidu, dimethylkarbonátu, dimethylsulfoxidu, dimethylformamidu, ethylacetátu, ethylenglykoldiacetátu, methylacetátu, methylethylketonu, toluenu, xylenu a jejich směsi.
Tedy způsob přesvědčivý pro svoji relativní jednoduchost, ekologičnost a ekonomičnost při extrakci bioplastů z velkoobjemových biologických zdrojů.
Seznam definicí pro zde použité termíny.
Alkenyl znamená C2 až C24 uhlíkový řetězec, výhodně však C2 až Cí9, který může být přímý, větvený nebo cyklický, většinou však přímý nebo větvený, výhodně pak přímý, substituovaný (mono- nebo póly-) nebo nesubstituovaný a s jednou nenasycenou vazbou (tzn. jedna dvojná v řetězci), nebo s více nenasycenými vazbami (tzn. dvě a více dvojných vazeb v řetězci), většinou však s jednou nenasycenou vazbou.
Alkyl znamená C\ až C24 uhlíkový řetězec většinou okolo, výhodně však Ci až CJ9, který může být přímý, větvený nebo cyklický, většinou však přímý nebo větvený, výhodně pak přímý, substituovaný (mono- nebo póly-) nebo nesubstituovaný a nasycený.
„Olej a „tuk znamená přírodní tuky, tuhé při teplotě místnosti, a přírodní oleje, kapalné při teplotě místnosti, tedy tuky a oleje pocházející ze živé přírody, rostlinné, živočišné nebo bakteriální.
Obsahující znamená, že mohou být přidány jiné kroky a jiné přísady, které neovlivní konečný výsledek. Tento termín zahrnuje termíny skládají se z a skládají se většinou z.
Extrakce polyhydroxyalkanoátu z biomasy se vztahuje k popisované extrakci jednotlivého PHA produkovaného biomasou produkující jeden typ PHA, a také k extrakci jednoho či více typů PHA, pokud biomasa produkuje více typů PHA.
Polyhydroxyalkanoát a PHA znamená polymer složený z těchto základních stavebních jednotek.
R O
I !l —O„CH__(CH2)m_c.
kde R je přednostně vodík, alkyl nebo alkenyl, a m je 1 až 4. Termíny polyhydroxyalkanoát a PHA zahrnují polymery skládající se z jednoho nebo několika odlišných opakujících se základních stavebních prvků.
(I),
-2CZ 295187 B6
PHA polymery extrahovatelné procesem popisovaným v předloženém vynálezu mají většinou teplotu tání (Tm) okolo 80 °C nebo vyšší. Většinou se tyto PHA polymery skládají z alespoň dvou náhodně se opakujících základních stavební jednotek, kde první náhodně se opakující monomemí jednotka má strukturu:
R1O
III —O-CH—(CH2)n-C—
J5 kde R1 je H, nebo Ci až C2 alkyl, a n je 1 nebo 2, druhá náhodně se opakující monomemí jednotka má strukturu:
R2O
III —O—CH—CH2-C—
J7 kde R2 je C3 až C19 alkenyl, a kde alespoň 50 % náhodně se opakujících monomemích jednotek má strukturu první monomemí jednotky. Většinu příkladů vyšší krystalinity PHA extrahovatelného předkládaným procesem zahrnují tato řešení v přihláškách WO 95/23788, Noda, publikované 6. června 1995; WO 95/20614, Noda, publikované 13. dubna 1995; WO 95/20615, Noda, publikované 5. června 1995; WO 95/20614, Noda, publikované 6. června 1995; WO 95/20621, Noda, publikované 28. ledna 1994; WO 95/20621, Noda, publikované 6. června 1995; WO 95/20615, Noda, publikované 7. června 1995; WO 95/20615, Noda, publikované 6. června 1995; a US 529 286, Shitani and Kobayashi, publikovaném 8. března 1994.
Rozpouštědlo znamená substanci schopnou rozpustit jinou látku na homogenně rozptýlenou směs (roztok) na úrovni velikosti molekul nebo iontů.
Nerozpustnost popisuje substanci, která není schopna rozpustit účinně jinou substanci.
Precipitant popisuje látku, která je schopna indukovat precipitaci jiné substance a nebo oslabit rozpouštěcí sílu rozpouštědla. Zatímco žádný precipitant nerozpouští PHA, nerozpustnost PHA v dané látce neznamená vždy, že látka je účinný precipitant. Například methanol a hexan jsou PHA precipitanty a PHA nerozpouštějí, zatímco olej PHA nerozpouští, ale není efektivní PHA precipitant (pouze v extrémně vysokých koncentracích olej způsobí precipitaci PHA z roztoku).
Všechna procenta jsou uváděna jako molámí % celkového složení, pokud není uvedeno jinak.
Všechny poměry vyjadřují hmotnostní poměry, pokud není uvedeno jinak.
Navrhovaný vynález, se všemi produkty a aspekty procesů, je detailně popsán dále.
Biomasa
Zdroje, ze kterých je PHA extrahován pomocí procesů popsaných v navrhovaném vynálezu zahrnují jednobuněčné organismy, jako jsou bakterie nebo houby, i vyšší organismy, jako jsou rostliny (zde dohromady označováno jako biomasa). Ačkoliv jako biomasa mohou být použity přirozené formy organismů, většinou je používáno geneticky modifikovaných druhů, specificky upravených pro produkce konkrétní formy PHA dle požadavků pěstitele. Takové geneticky upravené organismy produkují jeden či více typů PHA po inkorporaci nezbytné genetické informace. Tato genetická informace je obyčejně získávána z takových bakterií, které jsou přirozenými producenty PHA. Rostliny, použitelné pro navrhovaný vynález, zahrnují některé rostliny upravené pomocí genového inženýrství na producenty PHA. Mezi preferované rostlinné suroviny patří
-3CZ 295187 B6 zejména obilná zrna, olejnatá semena a kořenová zelenina, konkrétně avokádo, ječmen, řepa, bob obecný, pohanka, mrkev, kokosové ořechy, kopr, kukuřice, semena bavlny, tykev, čočka, fazol měsíční, proso, oves, olejová palma, hrách, podzemnice olejná, brambory, dýně, řepkové semeno, rýže, čirok, sója, cukrová řepa, cukrová třtina, slunečnice, bataty, tabák, pšenice a jam. Také geneticky upravené ovocné plodiny je možné použít v procesu dle předkládaného vynálezu, jsou to například: jablko, meruňka, banán, ananasový meloun, třešně, grepy, kumquat, citron, limeta, pomeranč, papája, broskve, hruška, ananas, tangerina, rajské jablko a vodní meloun. Většina rostlin geneticky upravených pro produkci PHA byla modifikována dle metody zahrnuté v: Poirier, Y., D.E. Denis, K. Klomparens a C. Sommerville, Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants Science, Vol. 256, pp 520-523 (1992); mezinárodní přihlášce WO 95/05472, publikované 23. února 1995; mezinárodní přihlášce WO 93/02187, publikováno 4. února 1993. Mezi preferované geneticky modifikované rostliny patří sojové boby, rajská jablka, kukuřice a kokosové ořechy, nejčastěji však sojové boby.
Bakterie použitelné dle navrhovaného vynálezu jsou jak genetickým inženýrstvím upravené bakterie, tak bakterie přirozeně produkující PHA. Příklady těchto bakterií zahrnutých v navrhovaném vynálezu jsou v Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, ed., NATO ASI Series, Senes E: Applied Science - Vol. 186, Kluwer Academie Publishers, (1990); US 5 292 860, Shiotani a Kobayashi, publikovaném 8. března 1994; US 5 250 430, Peoples a Sinskey, publikovaném 5. října 1993, US 5 245 023, Peoples a Sinskey, publikovaném 14. září 1993, US 5 229 279, Peoples a Sinskey, publikovaném 20. června 1993.
Extrakce rozpouštědlem
Navrhovaný vynález zahrnuje způsob separace PHA z biomasy pomocí extrakce nejméně jedním rozpouštědlem ze skupiny zahrnující aceton, benzen, butylacetát, butylpropionát, dieťhylkarbonát, diethylformamid, dimethylkarbonát, dimethylsulfoxid, dimethylformamid, ethylacetát, ethylenglykoldiacetát, methylacetát, methylethylketon, toluen, xylen a jejich směsi. Výhodně je rozpouštědlem PHA aceton, methylacetát, toluen, methylethylketon, ethylacetát a jejich směsi. Výhodněji je rozpouštědlem PHA aceton nebo ethylacetát, nejvýhodněji potom aceton.
Precipitanty PHA mohou být využity v jistých fázích v procesu k ovlivnění precipitace PHA. Použití některých precipitantů v tomto procesu je detailně popsáno dále. Preferované PHA precipitanty jsou zejména butan, diethylether, diacylglycerol, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoacylglycerol, octan, olej, pentan, triacylglycerol, voda a jejich směsi.
Proces rozpouštění PHA probíhá za zvyšující se teploty, neboť rozpustnost PHA v rozpouštědle se stoupající teplotou podstatně stoupá. Extrakce PHA probíhá při teplotě do 80 °C (což je typická teplota tání PHA), výhodně však mezi 20 °C a 80 °C, výhodněji mezi 45 °C a teplotou varu roztoku PHA, nejvýhodněji pak mezi přibližně 50 °C až 60 °C.
Během extrakce PHA pomocí rozpouštědla je pevná masa obsahující PHA míchána, neboť to urychluje proces rozpouštění PHA.
Odstranění PHA rozpouštědla z roztoku obsahujícího PHA precipitací dává vzniknout PHA ve formě pevné krystalické fáze. Během procesu odpařování rozpouštědla má koncentrovaný roztok PHA formu vysoce viskózní kapaliny, někdy dokonce gelu, a práce s ním může být extrémně obtížná. Pokud roztok obsahuje relativně netěkavé nerozpouštědlo PHA spolu s rozpouštědlem PHA a PHA, PHA bude precipitovat díky odstranění rozpouštědla PHA a dá vzniknout nerozpustné suspenzi PHA v nerozpouštědle.
-4CZ 295187 B6
A. Jednostupňová extrakce oleje a PHA následovaná odstraněním rozpouštědla
V první variantě vynálezu se extrakce provádí tak, že se
a) rostlinný materiál inkubuje s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;
b) odstraní veškerý nerozpustný rostlinný materiál, čímž se oddělí roztok polyhydroxyalkanoátu a oleje rozpuštěného v rozpouštědle polyhydroxyalkanoátu;
c) z roztoku odstraní rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu, což vede k následné precipitaci polyhydroxyalkanoátu v oleji;
d) odstraní olej, čímž se oddělí polyhydroxyalkanoát.
Tato varianta představuje jednodušší metodu extrakce oleje i PHA z biomasy osahující tyto komponenty. Biomasa (tzn. sojové boby obsahující olej a PHA) je vystavena působení PHA rozpouštědla. Po odstranění pevné biomasy je rozpuštěné PHA separováno z výsledného roztoku obsahujícího extrahovaný olej a PHA. Jelikož PHA polymery, mající teplotu tání okolo 80 °C nebo vyšší, jsou v oleji nerozpustné, odstranění rozpouštědla má za následek precipitaci PHA v oleji. PHA je z oleje následně separován pomocí konvenčních metod, jako je filtrace.
B. Jednostupňová extrakce oleje a PHA následovaná indukovanou precipitaci
V další variantě vynálezu se
a) rostlinný materiál inkubuje s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;
b) odstraní veškerý nerozpustný rostlinný materiál, čímž se oddělí roztok polyhydroxyalkanoátu a oleje rozpuštěného v rozpouštědle polyhydroxyalkanoátu;
c) roztok inkubuje precipitantem polyhydroxyalkanoátu, což vede k precipitaci polyhydroxyalkanoátu;
d) odstraní precipitant polyhydroxyalkanoátu, rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu a zde rozpuštěný olej, čímž se oddělí polyhydroxyalkanoát;
e) odstraní rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu a precipitant polyhydroxyalkanoátu z oleje, čímž se oddělí polyhydroxyalkanoát.
V této variantě je biomasa obsahující olej a PHA inkubována jen jednou s rozpouštědlem PHA, jako je aceton, který rozpouští olej i PHA velmi dobře. Přidání precipitantu (např. hexan) k extrahovanému roztoku obsahujícímu olej i PHA způsobí precipitaci PHA. Supematant obsahující rozpouštědlo PHA, precipitant a olej je odstraněn od výtěžku PHA. Následně je možné izolovat rozpouštědlo PHA a precipitant od oleje. PHA rozpouštědlo je nakonec možné izolovat od precipitantu PHA a použít znovu.
Preferované precipitanty PHA jsou mísitelné s rozpouštědlem PHA. Jsou to zejména diethylether, diacylglycerol, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoacylglycerol, olej, triacylglycerol, voda a jejich směsi. Více preferované jsou ty precipitanty, které jsou mísitelné s olejem, jako je diethylether, diacylglycerol, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoacylglycerol, olej, triacylglycerol, a jejich směsi, nejlépe pak hexan a methanol.
-5CZ 295187 B6
C. Dvoustupňová extrakce oleje a PHA
V další variantě vynálezu se
a) inkubuje rostlinný materiál s rozpouštědlem oleje, které nerozpouští polyhydroxyalkanoát;
b) odstraní rozpouštědlo oleje a v něm rozpuštěný olej;
c) inkubuje biomasa (odtučněná biomasa) s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;
d) odstraní veškerý nerozpustný rostlinný materiál, čímž se získá roztok rozpouštědla polyhydroxyalkanoátu a rozpuštěného polyhydroxyalkanoátu; a
e) odstraní z roztoku rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu, čímž se získá polyhydroxyalkanoát.
Biomasa (tzn. sojové boby) je nejprve inkubována s rozpouštědlem oleje (tzn. hexan), které nerozpouští PHA. Tato fáze tedy odstraňuje pouze oleje. Rozpouštědlo je následně izolováno od oleje pro další použití při olejové extrakci. Vysušené sojové boby jsou pak inkubovány s rozpouštědlem PHA. Druhá fáze extrakce tedy izoluje PHA z odtučněné biomasy. Rozpouštědlo PHA je posléze odstraněno z extrahovaného PHA roztoku za vzniku pevného PHA.
Preferovaná rozpouštědla oleje jsou butan, diethylether, diacylglycerol, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoacylglycerol, octan, olej (jiné třídy než olej izolovaný), pentan, triacylglycerol a jejich směsi. Je snahou, aby rozpouštědlo oleje bylo těkavější než izolovaný olej, neboť to výrazně usnadní jeho následnou izolaci od extrahovaného oleje. Nejvhodnější rozpouštědlo oleje je hexan.
Výše popsané varianty navrhovaného vynálezu mají mnoho překvapivých výhod, včetně možnost extrahovat krystalizovatelný PHA s vysokou teplotou tání (okolo 80 °C a více) bez použití rozpouštědel obsahujících halogeny, a současná efektivní extrakce oleje. Rozpouštědla PHA používaná v tomto vynálezu, jako je aceton a ethylacetát, jsou levná, bezpečná, neškodná a běžně dostupná, navíc ze znovu se obnovujících zdrojů. Tato rozpouštědla PHA způsobují daleko menší problémy životnímu prostředí, zejména co se ozónové vrstvy týče, v porovnání s rozpouštědly obsahujícími halogeny, která se běžně používají při izolaci PHA z bakterií.
Určení vhodných rozpouštědel pro krystalické polymery s vysokou teplotou tání není jednoduchý úkol. Na rozdíl od nízkomolekulámích látek a nekrystalických amorfních polymerů, rozpustnost krystalických polymerů není možné predikovatpomocí jednoduchých běžně používaných kriterií, jako je podobnost chemické struktury, porovnání refrakčních ukazatelů, dielektrických konstant nebo parametrů rozpustnosti. Dobiým příkladem nemožnosti předpovídat rozpustnost krystalických polymerů je dobře známá nerozpustnost lineárního polyethylenu v hexanu, přičemž obě složky se skládají ze stejných uhlovodíkových stavebních jednotek. Podobně, krystalické alifatické polyestery jako je isotaktický poly(3-hydroxybutyrát) a poly(3-hydroxybutyrát-co-3hydroxyvalerát) nejsou prakticky rozpustné v ethylacetátu nebo acetonu, ačkoliv podle chemické struktury těchto látek se dá předpokládat jistá molekulární afinita. Tedy náhodné zjištění, že krystalický PNA se středně dlouhými postranními větvemi může být dobře rozpustný v těchto rozpouštědlech, je vskutku překvapivé.
Další překvapivé zjištění je, že extrakce PHA může probíhat zároveň s extrakcí oleje. Olej zpočátku slouží jako mísitelné spolurozpouštědlo zefektivňující extrakci PNA. Tedy po odstranění těkavého rozpouštědla PHA se z oleje stane účinné suspenzní médium vhodné pro precipitaci PHA díky své limitované rozpustnosti PHA. V porovnání s koncentrovaným roztokem má suspenze pevného polymeru v kapalině, která ho není schopna rozpouštět, výrazně nižší viskozitu
-6CZ 295187 B6 a jeho zpracovávání je tím pádem daleko jednodušší. Eliminace vážných problémů spojených se vznikáním gelu během fáze odstraňování rozpouštědla z koncentrovaného roztoku PHA je dalším nepředpokládaným, ale důležitým přínosem vynálezu.
Následující příklady dále popisují a demonstrují preferované varianty s dalšími možnostmi vynálezu. Příklady jsou předkládány výhradně pro ilustraci nemohou být brány jako limitace navrhovaného vynálezu, jelikož je možné použít celou řadu dalších variant, které jsou zahrnuty jeho myšlenkou a možnostmi.
Přehled obrázků na výkresech
Obr 1. znázorňuje schématické zobrazení vynálezu, zahrnující jednostupňovou extrakci oleje a PHA následovanou odstraněním rozpouštědla.
Obr 2. znázorňuje schématické zobrazení vynálezu, zahrnující jednostupňovou extrakci oleje a PHA následovanou precipitantem indukovanou precipitaci PHA.
Obr 3. znázorňuje schématické zobrazení vynálezu, zahrnující dvoustupňovou následnou extrakci oleje a PHA.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1 Extrakce následovaná odstraněním rozpouštědla
Vzorek 60 g sojových bobů obsahujících rostlinný olej a poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoát) s obsahem 7,5 % 3-hydroxyhexanoátových jednotek je umístěn do uzavřeného kontejneru spolu s 600 ml acetonu a velmi malým množstvím (cca. 0,1 g) rostlinného oleje a je inkubován po 3 h v 55 °C za neustálého míchání. Roztok acetonu obsahující olej a PHA je pak odsát od zbytku sojových bobů přes filtr s drátěným sítkem. Extrahovaný roztok obsahující olej, poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoát) a aceton je převeden do parou vyhřívané nádoby, kde je oddestilován těkavý aceton, který je ve vodou chlazeném kolektoru kondenzován a hromaděn. Po odstranění acetonu se objeví pevné částečky poly(3-hydroxybutyrát-co-3hydroxyhexanoátu) ve zbylém oleji, který po odsátí přes jemné drátěné sítko dá výtěžek 7 g čistého rostlinného oleje. Částečky polymeru jsou promyty studeným acetonem, dříve nahromaděném v chladicím kolektoru, za účelem odstranění residuálních zbytků oleje, a vysušeny s výtěžkem 6 g pevného krystalického poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoátu). Aceton, nyní obsahující malé množství oleje, bude využit pro následující extrakci oleje a poly(3hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoátu).
Příklad 2 Extrakce následovaná precipitaci
Vzorek 60 g sojových bobů obsahujících rostlinný olej a poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoktadekanoát) s obsahem 5 % 3-hydroxyoktadekanoátových jednotek je umístěn do uzavřeného kontejneru spolu s 600 ml acetonu a inkubován po 3 h v 55 °C za neustálého míchání. Roztok acetonu obsahující olej a PHA je pak odsát od zbytku sojových bobů přes filtr s drátěným sítkem. Precipitace poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoktadekanoátu) je indukována přidáním 800 ml hexanu k tomuto roztoku. Pevné částečky poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoátu) jsou separovány filtrací přes jemné drátěné sítko a vysušeny s výtěžkem 5 g čistého poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoátu). Roztok obsahující rostlinný olej, aceton a hexan je převeden do parou vyhřívané nádoby, kde jsou oddestilovány těkavý aceton a hexan které jsou ve vodou chlazeném kolektoru kondenzovány a hromaděny pro pozdější separaci na
-7CZ 295187 B6 čistý aceton a hexan. Po odstranění hexanu a acetonu získáme výtěžek 7 g čistého rostlinného oleje.
Příklad 3 Dvoufázová extrakce
Vzorek 60 g sojových bobů obsahujících rostlinný olej a poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoctanoát) s obsahem 6 % 3-hydroxyoctanoátových jednotek je umístěn do uzavřeného kontejneru spolu s 600 ml hexanu a inkubován po 2 h za neustálého míchání. Roztok hexanu obsahující extrahovaný olej je pak odsán od zbytku sojových bobů přes filtr s drátěným sítkem. Extrahovaný roztok obsahující olej a hexan je převeden do parou vyhřívané nádoby, kde je oddestilován těkavý hexan, který je ve vodou chlazeném kolektoru kondenzován a hromaděn pro pozdější použití. Po odstraněni hexanu získáme výtěžek 6 g čistého rostlinného oleje. Odtučněný zbytek sojových bobů je umístěn do uzavřeného kontejneru spolu s 600 ml acetonu a inkubován po 3 h v 55 °C za neustálého míchání. Roztok acetonu obsahující PHA je pak odsán od zbytku sojových bobů přes filtr s drátěným sítkem. Roztok obsahující PHA a aceton je převeden do parou vyhřívané nádoby, kde je oddestilován těkavý aceton, který je ve vodou chlazeném kolektoru kondenzován a hromaděn pro pozdější použití. Po odstranění acetonu získáme výtěžek 6 g čistého krystalického poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoctanoátu).
Všechny publikace, vyšlé patenty a patentové aplikace dosud zmíněné jsou zde uvedeny v celé úplnosti jako reference.
Je zřejmé, že příklady a varianty zde popsané jsou uvedeny pouze pro ilustraci, a celá řada různých možností a variant, zřejmých odborníkovi, budou zahrnuty v duchu a rámci této aplikace a možností dle připojených nároků.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (5)
1. Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy, kterou tvoří rostlinný materiál obsahující olej, vyznačující se tí m , že se při teplotě v rozmezí 41 °C až 81 °C extrahuje polyhydroxyalkanoát alespoň jedním rozpouštědlem vybraným ze skupiny sestávající z acetonu, benzenu, butylacetátu, butylpropionátu, diethylkarbonátu, diethylformamidu, dimethylkarbonátu, dimethylsulfoxidu, dimethylformamidu, ethylacetátu, ethylenglykoldiacetátu, methylacetátu, methylethylketonu, toluenu, xylenu a jejich směsi.
2. Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy podle nároku 1, vyznačující se t í m, že se
a) rostlinný materiál inkubuje s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;
b) odstraní veškerý nerozpustný rostlinný materiál, čímž se oddělí roztok polyhydroxyalkanoátu a oleje rozpuštěného v rozpouštědle polyhydroxyalkanoátu;
c) z roztoku odstraní rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu, což vede k následné precipitaci polyhydroxyalkanoátu v oleji;
d) odstraní olej, čímž se oddělí polyhydroxyalkanoát.
-8CZ 295187 B6
3. Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy podle nároku 1, vyznačující se t í m, že se
a) rostlinný materiál inkubuje s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;
b) odstraní veškerý nerozpustný rostlinný materiál, čímž se oddělí roztok polyhydroxyalkanoátu a oleje rozpuštěného v rozpouštědle polyhydroxyalkanoátu;
c) se roztok inkubuje precipitantem polyhydroxyalkanoátu, což vede k precipitaci polyhydroxyalkanoátu;
d) odstraní precipitant polyhydroxyalkanoátu, rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu a vněm rozpuštěný olej, čímž se oddělí polyhydroxyalkanoát;
e) odstraní rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu a precipitant polyhydroxyalkanoátu z oleje, čímž se oddělí polyhydroxyalkanoát.
4. Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy podle nároku 1, vyznačující se t í m, že se
a) inkubuje rostlinný materiál s rozpouštědlem oleje, které nerozpouští polyhydroxyalkanoát;
b) odstraní rozpouštědlo oleje a v něm rozpuštěný olej;
c) inkubuje rostlinný materiál s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;
d) odstraní veškerý nerozpustný rostlinný materiál, čímž se získá roztok rozpouštědla polyhydroxyalkanoátu a rozpuštěného polyhydroxyalkanoátu; a
e) odstraní se z roztoku rozpouštědlo polyhydroxyalkanoátu. čímž se získá polyhydroxyalkanoát.
5. Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že polyhydroxyalkanoát se skládá ze dvou náhodně se opakujících monomerních jednotek, kde první náhodně se opakující monomemí jednotka má strukturu
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US256795P | 1995-08-21 | 1995-08-21 | |
| US60131796A | 1996-02-16 | 1996-02-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ51498A3 CZ51498A3 (cs) | 1998-08-12 |
| CZ295187B6 true CZ295187B6 (cs) | 2005-06-15 |
Family
ID=26670558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ1998514A CZ295187B6 (cs) | 1995-08-21 | 1996-08-16 | Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0846184B1 (cs) |
| JP (1) | JP4201834B2 (cs) |
| KR (1) | KR100262358B1 (cs) |
| CN (1) | CN1069345C (cs) |
| AT (1) | ATE217908T1 (cs) |
| AU (1) | AU704379B2 (cs) |
| BR (1) | BR9610256A (cs) |
| CA (1) | CA2230049C (cs) |
| CZ (1) | CZ295187B6 (cs) |
| DE (1) | DE69621342T2 (cs) |
| DK (1) | DK0846184T3 (cs) |
| ES (1) | ES2177796T3 (cs) |
| HK (1) | HK1011871A1 (cs) |
| HU (1) | HU222563B1 (cs) |
| MX (1) | MX9801381A (cs) |
| NO (1) | NO980701L (cs) |
| PT (1) | PT846184E (cs) |
| RU (1) | RU2196177C2 (cs) |
| WO (1) | WO1997007229A1 (cs) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998046782A1 (en) * | 1997-04-15 | 1998-10-22 | Monsanto Company | Methods of pha extraction and recovery using non-halogenated solvents |
| DE69837914T2 (de) * | 1997-04-15 | 2008-02-21 | Metabolix, Inc., Cambridge | Hochtemperatur-PHA Extraktion mit schlecht-lösenden Lösungsmittel für PHA |
| EP1044278A1 (en) * | 1998-01-05 | 2000-10-18 | Monsanto Company | Biosynthesis of medium chain length polyhydroxyalkanoates |
| US6207217B1 (en) | 1998-01-07 | 2001-03-27 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Animal nutrition compositions |
| ES2339725T3 (es) | 1998-04-08 | 2010-05-24 | Metabolix, Inc. | Metodos para la separacion y purificacion de biopolimeros. |
| EP1086164B1 (en) | 1998-06-09 | 2006-08-16 | Metabolix, Inc. | Methods and apparatus for the production of amorphous polymer suspensions |
| ES2239004T3 (es) * | 1999-05-12 | 2005-09-16 | Metabolix, Inc. | Purificacion de polihidroxialcanoatos. |
| CA2467275C (en) | 2001-11-15 | 2012-09-11 | Biomatera Inc. | Method for preparing gels |
| PL376044A1 (en) * | 2002-09-30 | 2005-12-12 | Kaneka Corporation | Method of coagulating poly-3-hydroxyalkanoic acid |
| JP4553733B2 (ja) * | 2002-11-08 | 2010-09-29 | 株式会社カネカ | 生分解性ポリエステル水性分散液およびその製造方法 |
| US7153928B2 (en) | 2003-11-21 | 2006-12-26 | Kaneka Corporation | Method for producing polyhydroxyalkanoate crystal |
| US7098298B2 (en) * | 2003-11-21 | 2006-08-29 | Kaneka Corporation | Method for producing polyhydroxyalkanoate crystal |
| EP1693397A4 (en) * | 2003-11-21 | 2007-05-30 | Kaneka Corp | PROCESS FOR PRODUCING POLYHYDROXYALCANOATE CRYSTAL |
| ES2319537T3 (es) * | 2003-11-28 | 2009-05-08 | Phb Industrial S.A. | Proceso de recuperacion de polihidroxialcanoatos (phas) procedentes de una biomasa celular. |
| TW200617171A (en) † | 2004-06-29 | 2006-06-01 | Procter & Gamble | Improved process for the solvent-based extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass |
| TW200613560A (en) * | 2004-06-29 | 2006-05-01 | Procter & Gamble | Solvent extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass |
| EP1802681B1 (en) | 2004-09-13 | 2011-11-02 | Metabolix, Inc. | Single solvent polymer extraction methods |
| US20060057691A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-16 | Karunakaran Narasimhan | Process for the extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass |
| MX2008008292A (es) * | 2008-06-23 | 2009-12-23 | Ct Investig Y Estudios Del Ipn | Metodos para la produccion de polihidroxialcanoatos (pha) de cadena media usando aceite vegetal como fuente de carbono. |
| MY155003A (en) * | 2009-01-13 | 2015-08-28 | Plainexus Res Lab Sdn Bhd | A method for producing biodegradable resins |
| CZ307015B6 (cs) * | 2014-06-03 | 2017-11-15 | Nafigate Corporation, A.S. | Způsob izolace polyhydroxyalkanoátů z biomasy fermentované mikroorganismy produkujícími polyhydroxyalkanoáty a/nebo z biomasy obsahující alespoň jednu plodinu produkující polyhydroxyalkanoáty |
| EP4081573A1 (en) | 2019-12-23 | 2022-11-02 | CO2BioClean GmbH | Novel bioplastics |
| US11834552B2 (en) | 2020-05-18 | 2023-12-05 | Venvirotech Biotechnology Sl | Process for isolating PHA from a PHA-containing bacterial biomass |
| EP4108776A1 (en) | 2021-06-22 | 2022-12-28 | CO2BioClean GmbH | Production of biopolymers |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0015123B1 (en) * | 1979-02-21 | 1982-12-22 | Imperial Chemical Industries Plc | A process for the extraction of poly-3-hydroxy-butyric acid from microbial cells |
| DE3070855D1 (en) * | 1979-08-13 | 1985-08-14 | Ici Plc | Production of shaped articles by removal of solvent from gels of high molecular weight crystalline polymers |
| GB8311677D0 (en) * | 1983-04-28 | 1983-06-02 | Ici Plc | Extraction process |
| JPH03180186A (ja) * | 1989-09-08 | 1991-08-06 | Showa Denko Kk | 共重合体およびその製造法 |
| AT395319B (de) * | 1990-10-05 | 1992-11-25 | Danubia Petrochem Polymere | Verfahren zur gewinnung eines polyhydroxyalkanoates aus dem zellmaterial eines mikroorganismus und polyhydroxyalkanoatflocken |
| JP2777757B2 (ja) * | 1991-09-17 | 1998-07-23 | 鐘淵化学工業株式会社 | 共重合体およびその製造方法 |
| WO1993011656A1 (fr) * | 1991-11-29 | 1993-06-10 | Firmenich S.A. | PROCEDE POUR L'OBTENTION D'ACIDE POLY-β-HYDROXY-OCTANOIQUE |
-
1996
- 1996-08-16 RU RU98104452/13A patent/RU2196177C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1996-08-16 DK DK96928198T patent/DK0846184T3/da active
- 1996-08-16 PT PT96928198T patent/PT846184E/pt unknown
- 1996-08-16 KR KR1019980701250A patent/KR100262358B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-08-16 EP EP96928198A patent/EP0846184B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-16 CN CN96196425A patent/CN1069345C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-16 AT AT96928198T patent/ATE217908T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-08-16 JP JP50948897A patent/JP4201834B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-16 DE DE69621342T patent/DE69621342T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-16 ES ES96928198T patent/ES2177796T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-16 HU HU9901587A patent/HU222563B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1996-08-16 AU AU67758/96A patent/AU704379B2/en not_active Ceased
- 1996-08-16 BR BR9610256A patent/BR9610256A/pt not_active IP Right Cessation
- 1996-08-16 CA CA002230049A patent/CA2230049C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-16 WO PCT/US1996/013261 patent/WO1997007229A1/en active IP Right Grant
- 1996-08-16 CZ CZ1998514A patent/CZ295187B6/cs not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-02-19 MX MX9801381A patent/MX9801381A/es not_active IP Right Cessation
- 1998-02-19 NO NO980701A patent/NO980701L/no not_active Application Discontinuation
- 1998-12-10 HK HK98113157A patent/HK1011871A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO980701L (no) | 1998-04-21 |
| WO1997007229A1 (en) | 1997-02-27 |
| DE69621342T2 (de) | 2003-01-23 |
| BR9610256A (pt) | 1999-07-06 |
| EP0846184B1 (en) | 2002-05-22 |
| CA2230049C (en) | 2005-11-15 |
| ES2177796T3 (es) | 2002-12-16 |
| HUP9901587A3 (en) | 2000-06-28 |
| AU704379B2 (en) | 1999-04-22 |
| CN1194008A (zh) | 1998-09-23 |
| CA2230049A1 (en) | 1997-02-27 |
| RU2196177C2 (ru) | 2003-01-10 |
| JP4201834B2 (ja) | 2008-12-24 |
| CZ51498A3 (cs) | 1998-08-12 |
| HU222563B1 (hu) | 2003-08-28 |
| JP2000516801A (ja) | 2000-12-19 |
| DE69621342D1 (de) | 2002-06-27 |
| PT846184E (pt) | 2002-09-30 |
| CN1069345C (zh) | 2001-08-08 |
| DK0846184T3 (da) | 2002-07-15 |
| KR100262358B1 (ko) | 2000-08-01 |
| AU6775896A (en) | 1997-03-12 |
| HUP9901587A2 (hu) | 1999-08-30 |
| NO980701D0 (no) | 1998-02-19 |
| MX9801381A (es) | 1998-11-30 |
| KR19990044018A (ko) | 1999-06-25 |
| EP0846184A1 (en) | 1998-06-10 |
| ATE217908T1 (de) | 2002-06-15 |
| HK1011871A1 (en) | 1999-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ295187B6 (cs) | Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy | |
| AU727759B2 (en) | Solvent extraction of polyhydroxy-alkanoates from biomass | |
| US5821299A (en) | Solvent extraction of polyhydroxy-alkanoates from biomass facilitated by the use of marginal nonsolvent | |
| Devi et al. | Characterization of polyhydroxybutyrate synthesized by Bacillus cereus | |
| CA2191570C (en) | Process for recovering polyhydroxyalkanoates using air classification | |
| US5918747A (en) | Process for recovering polyhydroxyalkanoates using centrifugal fractionation | |
| US7118897B2 (en) | Process for the extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass | |
| JP2008513017A (ja) | バイオマスからポリヒドロキシアルカノエート類を抽出する方法 | |
| RU2199587C2 (ru) | Способ выделения полигидроксиалканоата из биомассы и полигидроксиалканоат, полученный данным способом | |
| de Koning | Prospects of bacterial poly [(R)-3-(hydroxyalkanoates)] | |
| ES2383383B1 (es) | Extracción de polihidroxialcanoatos (pha), a partir de biomasa oleaginosa y utilización del disolvente obtenido para la extracción de polihidroxialcanoatos (pha), a partir de biomasa. | |
| Jeremy | NMR of nature's plastics and spiders' webs: chemistry, physics, or biology? |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20080816 |