CZ51498A3

CZ51498A3 - Způsob extrakce polyhydroxyalkanoátu z biomasy

Info

Publication number: CZ51498A3
Application number: CZ98514A
Authority: CZ
Inventors: Isao Noda
Original assignee: The Procter & Gamble Company
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 1998-08-12
Also published as: HU222563B1; EP0846184B1; ATE217908T1; JP2000516801A; ES2177796T3; WO1997007229A1; CZ295187B6; EP0846184A1; AU704379B2; KR19990044018A; HK1011871A1; KR100262358B1; CA2230049C; HUP9901587A2; MX9801381A; DE69621342D1; AU6775896A; DK0846184T3; CN1069345C; HUP9901587A3

Description

OBLAST TECHNIKY

Tento vynález představuje metodu extrakce specifických komponent od ostatních složek biomasy. Konkrétně se tento vynález týká extrakce 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); World Patent Application Publication No. 95/05472, publikováno 23. února, 1995; and World Patent Application Publication No. 93/02187, publikováno 4. února, 1993; Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, ed., NATO ASI Series, Series 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 váze, 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 halo váných organických rozpouštědel jako jsou dichloromethan, dichloroethan, chloropropan (viz. A.g., US. Patent 4,562,245, Stageman, publikováno 31. prosince, 1985; U.S. Patent 4,324,907, Vanlautem and Gilain, publikováno 12. ledna, 1982, U.S. Patent 4,705,604, Vanlautem and Gilain, publikováno 10. listopadu, 1987; European Patent Application 036 699, Holmes and Wright, publikováno 3. září, 1981; and German Patent Application 239 609, Schmidt, Schmiechen, Rehm and Trennert, publikováno 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.

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.

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

Proces separace PHA z biomasy zahrnuje extrakci nejméně jedním rozpouštědlem ze skupiny zahrnující aceton, acetonitril, benzen, butyl acetát, butyl propionát, β-butyroacetyl, γ-butyroacetyl, diethyl karbonát, dimethyl sukcinát, dimethyl sulfoxid, dimethylformamid, ethyl acetát, ethylenglykol acetát, methyl acetát, methylethyl keton, tetrahydrofuran, toluen, xylen a jejich směsi.

Tedy proces přesvědčivý pro svoji relativní jednoduchost, ekologičnost a ekonomičnost při extrakci bioplastů z velkoobjemových biologických zdrojů.

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.

Následuje seznam definicí pro zde použité termíny.

„Alkenyl“ znamená uhlíkatý řetězec většinou okolo C2 až přibližně C24, častěji však okolo C2 až přibližně C19, který může být přímý, větvený nebo cyklický, většinou však přímý nebo větvený, nejčastěji pak přímý, substituovaný (mono- nebo póly-) nebo nesubstituovaný a s jednou nenasycenou vazbou (tzn. jedna dvojná nebo trojná vazba v řetězci), nebo s více nenasycenými vazbami (tzn. dvě a více dvojných vazeb v řetězci, dvě a více trojných vazeb v řetězci, nebo jedna a více dvojných a jedna a více trojných vazeb v řetězci), většinou však s jednou nenasycenou vazbou.

„Alkyl“ znamená uhlíkatý řetězec většinou okolo Ci až přibližně C24, častěji však okolo Ci až přibližně C19, který může být přímý, větvený nebo cyklický, většinou však přímý nebo větvený, nejčastěji pak přímý, substituovaný (mono- nebo póly-) nebo nesubstituovaný a nasycený. „Obsahující“ znamená že jiné kroky a jiné přísady, které neovlivní konečný výsledek mohou být přidány. 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 II —O—CH—(CH₂)m-C—

I.

kde R je většinou H, alkyl nebo alkenyl, a m je od 1 do přibližně 4. Termíny polyhydroxyalkanoát a PĚLA zahrnují polymery skládající se z jednoho nebo několika odlišných opakujících se základních stavebních prvků.

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 monomerní jednotka má strukturu

R¹ O

I II

O—CH—(CH₂)n-C

II.

Kde R¹ je H, nebo Ci až C2 alkyl, a n je 1 nebo 2, druhá náhodně se opakující monomerní jednotka má strukturu.

III.

Kde R² je C3 až C19 alkyl nebo C3 až C19 alkenyl, a kde alespoň 50 % náhodně se opakujících monomerních jednotek má strukturu první monomerní jednotky. Většinu příkladů vyšší krystalinity PHA extrahovatelného předkládaným procesem zahrnují tyto objevy v U.S. Patent Application Seriál No. 08/ 465,046, Noda, publikováno 6. června, 1995; U.S. Patent Application Seriál No. 08/ 422,008, Noda, publikováno 13. dubna, 1995; U.S. Patent Application Seriál No. 08/ 422,009, Noda, publikováno 5. června, 1995; U.S. Patent Application Seriál No. 08/ 467,373, Noda, publikováno 6. června, 1995; U.S. Patent Application Seriál No. 08/ 188,271, Noda, publikováno 28. ledna, 1994; U.S. Patent Application Seriál No. 08/ 469,969, Noda, publikováno

6. června, 1995; U.S. Patent Application Seriál No. 08/ 472,353, Noda, publikováno 7. června, 1995; U.S. Patent Application Seriál No. 08/469,269, Noda, publikováno 6. června, 1995; U.S. Patent 5,292,86,, Shitani and Kobayashi, publikováno 8. března, 1994.

„Rozpouštědlo“ znamená substance schopná 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 molární % 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 zejména obilná zrna, olejnatá semena a kořenová zelenina, konkrétně avocado, 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, kumquata, citron, limeta, pomeranč, papaya, 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); World Patent Application Publication No. 95/05472, publikováno 23. února, 1995; World Patent Application Publication No.93/02187 publikováno 4. ůnora,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 PHA produkující. Příklady těchto bakterií zahrnutých v navrhovaném vynálezu jsou v Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, ed.,

NATO ASI Series, Series E: Applied Science - Vol. 186, Kluwer Academie Publishers, (1990);

U.S. Patent 5,292,860, Shiotani and Kobayashi, publikováno 8. března, 1994; U.S. Patent

5,250,430, Peoples and Sinskey, publikováno 5. října,1993, U.S. Patent 5,245,023, Peoples and • · · • · · · · • · · · .· 1 ·· ··· ·· ·

Sinskey, publikováno 14. září, 1993, U.S. Patent 5,229,279, Peoples and Sinskey, publikováno

20. června, 1993.

Extrakce rozpouštědlem

Navrhovaný vynález zahrnuje proces separace PHA z biomasy pomocí extrakce nejméně jedním rozpouštědlem ze skupiny zahrnující aceton, acetonitril, benzen, butyl acetát, butyl propionát, βbutyroacetyl, γ-butyroacetyl, diethyl karbonát, diethylformamid, dimethyl karbonát, dimethyl sukcinát, dimethyl sulfoxid, dimethylformamid, ethyl acetát, ethylenglykol diacetát, methyl acetát, methylethyl keton, 1,4 dioxan, tetrahydrofuran, toluen, xylen a jejich směsi. Lépe PHA rozpouští aceton, acetonitril, γ-butyroacetyl, 1,4 dioxan, methyl acetát, toluen, methylethyl keton, ethyl acetát a jejich směsi. Ještě lépe pak PHA rozpouští aceton nebo ethyl acetát, nejlépe pak aceton.

PHA precipitanty 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, diethyl ether, diglycerid, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoglycerid, octan, olej, pentan, triglycerid, voda a jejich směsi.

Proces rozpouštění PHA probíhá za zvyšující se teploty, neboť rozpustnost PHA v rozpouštědle se stoupající teplotou podstatně stoupá Tedy extrakce PHA by měla probíhat mezi 20 °C a teplotou tání PHA, lépe však mezi přibližně 20 °C a 80 °C, ještě lépe mezi 45 °C a teplotou varu roztoku PHA, nejlépe pak mezi přibližně 50 °C - 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 odstraňování rozpouštědla má koncentrovaný roztok PHA formu vysoce viskózní kapaliny, někdy dokonce gelu a práce s ním může být extrémně obtížná. Pokud roztok obsahuje relativně netěkavý PHA nerozpustný po přidání do PHA s rozpouštědlem, PHA bude precipitovat díky odstranění PHA rozpouštědla a dá vzniknout nerozpustné PHA suspenzi.

A. Jednostupňová extrakce oleje a PHA následovaná odstraněním rozpouštědla

V první variantě vynálezu, extrakce zahrnuje procesy a) inkubace biomasy obsahující PHA a olej (tzn. rostlinný materiál) s PHA rozpouštědlem; b) odstranění nerozpuštěného rostlinného materiálu a odseparování od roztoku PHA a oleje rozpuštěných v PHA rozpouštědle; c) separace rozpuštěného PHA z roztoku, pomocí precipitace polyhydroxyalkanoátu v oleji; a d) odstranění oleje, který bude odseparován od PHA.

Tato varianta je schématicky znázorněna na Obr.1. 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. Jednostupfíová extrakce oleje a PHA následovaná indukovanou precipitaci

Další varianta vynálezu, extrakce zahrnuje procesy a) inkubace biomasy obsahující PHA a olej (tzn. rostlinný materiál) s PHA rozpouštědlem; b) odstranění nerozpuštěného rostlinného materiálu a odseparování od roztoku PHA a oleje rozpuštěných v PHA rozpouštědle; c) inkubace roztoku s PHA precipitantem způsobujícím precipitaci PHA; d) odstranění PHA precipitantu a v něm rozpuštěného oleje a odseparování od polyhydroxyalkanoátu. Následně je možné izolovat PHA rozpouštědlo a precipitant od oleje.

Tato varianta je schématicky znázorněna na Obr.2. V této variantě je biomasa obsahující olej a PHA inkubována jen jednou s PHA rozpouštědlem, 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 PHA rozpouštědlo, precipitant a olej je odstraněn od výtěžku PHA. Následně je možné izolovat PHA rozpouštědlo a precipitant od oleje. PHA rozpouštědlo je nakonec možné izolovat od PHA precipitantu a použít znovu.

Preferované PHA precipitanty jsou mísitelné s PHA rozpouštědlem. Jsou to zejména diethyl ether, diglycerid, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoglycerid, olej, triglycerid, voda a jejich směsi. Více preferované jsou ty precipitanty, které jsou mísitelné s olejem jako je diethyl ether, diglycerid, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoglycerid, olej, triglycerid, a jejich směsi, nejlépe pak hexan a methanol.

C. Dvoustupňová extrakce oleje a PHA

Další varianta vynálezu, extrakce zahrnuje procesy a) inkubace biomasy obsahující PHA a olej (tzn. rostlinný materiál) s rozpouštědlem které rozpouští olej, ale ne PHA; b) odstranění rozpouštědla a v něm rozpuštěného oleje a odseparování od ostatní pevné, nerozpuštěné biomasy; c) inkubace zbytku biomasy (odtučněná biomasa), inkubované dříve s rozpouštědlem • · · · · · ····· · «··· • · · · • ·· « oleje, s PHA rozpouštědlem; d) odstranění nerozpuštěného rostlinného materiálu a odseparování od roztoku PHA rozpuštěného v PHA rozpouštědle; a e) odstranění PHA rozpouštědla z roztoku.

Tato varianta je schématicky znázorněna na Obr.3. 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 PHA rozpouštědlem. Druhá fáze extrakce, tedy izoluje PHA z odtučněné biomasy. PHA rozpouštědlo je posléze odstraněno z extrahovaného PHA roztoku za vzniku pevného PHA.

Preferovaná rozpouštědla oleje jsou butan, diethyl ether, diglycerid, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoglycerid, octan, olej (jiné třídy než olej izolovaný), pentan, triglycerid a jejich směsi. Je snahou aby rozpouštědlo oleje bylo více těkavé než izolovaný olej, neboť to výrazně usnadní jeho následnou izolaci od extrahovaného oleje. Nejvhodnější rozpouštělo 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. PHA rozpouštědla používaná v tomto vynálezu, jako je aceton a ethyl acetát, jsou levná, bezpečná, neškodná a běžně dostupná, navíc ze znovu se obnovujících zdrojů. Tato PHA rozpouštědla způsobují daleko menší problémy životnímu prostředí, zejména co se ozonové vrstvy týče, v porovnání s rozpouštědly obsahujícími halogeny, která se používají běžně při izolaci PHA z bakterií.

Určení vhodných rozpouštědel pro krystalické polymery s vysokou teplotou tání, není jednoduchý úkol. Narozdíl od nízkomolekulámích látek a nekrystalických amorfních polymerů, rozpustnost krystalických polymerů není možné predikovat pomocí jednoduchých běžně používaných kriterií, jako je podobnost chemické struktury, porovnání refrakčních ukazatelů, dielektrických konstant nebo rozpustnostních parametrů. Dobrým 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 aliphatické polyestery jako je isotaktický poly(3-hydroxybutyrát) a poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerát) nejsou prakticky rozpustné v ethyl acetátu nebo acetonu, ačkoliv podle chemické struktury těchto látek se dá předpokládat jistá molekulární afinita. Tedy náhodné zjištění, že krystalický PHA 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 PHA. Tedy po odstranění těkavého PHA rozpouštědla 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 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.

PŘÍKLADY PROVEDENÍ VYNÁLEZU

PŘÍKLAD 1. Extrakce následovaná odstraněním rozpouštědla

Vzorek 60 g sojových bobů obsahujících rostlinný olej a poly(3-hydroxybutyrát-co-3hydroxyhexanoát) 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 odsán 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 odsání přes jemné drátěné sítko dá výtěžek 7 g čistého rostlinného oleje. Částečky polymeru jsou promyty studeným acetonem, dříve nahromaděném v chladícím kolektoru, za účelem odstranění residuálních zbytků oleje, a vysušeny s výtěžkem 6 g pevného krystalického poly(3-hydroxybutyrát-co-3hydroxyhexanoátu). Aceton, nyní obsahující malé množství oleje, bude využit pro následující extrakci oleje a poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoátu).

PŘÍKLAD 2.Extrakce následovaná precipitací

Vzorek 60 g sojových bobů obsahujících rostlinný olej a poly(3-hydroxybutyrát-co-3hydroxyoctadecanoát) s obsahem 5 % 3-hydroxyoctadecanoátových 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 odsán od zbytku sojových bobů přes filtr s drátěným sítkem. Precipitace poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoctadecanoátu) je indukována přidáním 800 ml hexanu k tomuto roztoku. Pevné částečky poly(3-hydroxybutyrát-co-3hydroxyhexanoátu) 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 čistý aceton a hexan. Po odstraněni 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-3hydroxyoctanoát) 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 odstraněni 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.

Claims

1. Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy obsahující polyhydroxyalkanoát, je proces vyznačující se extrakcí polyhydroxyalkanoátu alespoň jedním rozpouštědlem ze skupiny zahrnující aceton, acetonitril, benzen, butyl acetát, butyl propionát, β- butyroacetyl, γbutyroacetyl, diethyl karbonát, diethylformamid, dimethyl karbonát, dimethyl sukcinát, dimethyl sulfoxid, dimethylformamid, ethyl acetát, ethylenglykol diacetát, methyl acetát, methylethyl keton, 1,4 dioxan, tetrahydrofuran, toluen ,xylen a jejich směsi, polyhydroxyalkanoát má teplotu tání okolo 80 °C nebo vyšší.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že biomasa je bakteriálního či rostlinného původu.

3. Způsob podle libovolného předcházejícího nároku vyznačující se tím že, rostlinný materiál obsahuje olej, a je charakterizován:

a) inkubací rostlinného materiálu s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;

b) odstraněním veškeré nerozpustné rostlinné hmoty a odseparování od roztoku polyhydroxyalkanoátu a oleje rozpuštěného v rozpouštědle polyhydroxyalkanoátu;

c) odstranění rozpouštědla polyhydroxyalkanoátu z roztoku, vedoucí k precipitaci polyhydroxyalkanoátu v oleji;

d) odstranění oleje a odseparování od polyhydroxyalkanoátu

4. Způsob podle libovolného předcházejícího nároku vyznačující se tím že, rostlinný materiál obsahuje olej, a je charakterizován:

a) inkubací rostlinného materiálu s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;

c) inkubace roztoku polyhydroxyalkanoátu s precipitantem, vedoucí k precipitaci polyhydroxyalkanoátu;

d) odstranění precipitantu polyhydroxyalkanoátu, rozpouštědla polyhydroxyalkanoátu a v něm rozpuštěného oleje a odseparování od polyhydroxyalkanoátu;

e) odstranění precipitantu polyhydroxyalkanoátu, rozpouštědla polyhydroxyalkanoátu od oleje;

• · · · ·· ···· · ···♦ « · · • · · · ♦

5. Způsob podle libovolného předcházejícího nároku vyznačující se tím že, rostlinný materiál obsahuje olej, a je charakterizován:

a) inkubací rostlinného materiálu s rozpouštědlem rozpouštějícím olej, ale ne polyhydroxyalkanoát;

b) odstraněním veškeré rozpouštědla a v něm rozpuštěného oleje;

c) inkubace biomasy s rozpouštědlem polyhydroxyalkanoátu;

d) odstraněním veškeré nerozpustné rostlinné hmoty a odseparování od roztoku polyhydroxyalkanoátu rozpuštěného v rozpouštědle polyhydroxyalkanoátu;

e) odstranění rozpouštědla polyhydroxyalkanoátu z roztoku;

6. Způsob podle libovolného předcházejícího nároku vyznačující se tím že, polyhydroxyalkanoát se skládá alespoň ze dvou náhodně se opakujících monomerních jednotek, kde první náhodně se opakující monomerní jednotka má strukturu:

R¹0

III

O—CH—(CH₂)n-C· kde R¹ je H, nebo Ci až C2 alkyl, a n je 1 nebo 2, druhá náhodně se opakující monomerní jednotka má strukturu:

R²O

III

O-CH—CH2-C

II.

kde R² je C3 až C19 alkyl nebo C3 až C19 alkenyl a kde alespoň 50 % náhodně se opakujících monomerních jednotek má strukturu první monomerní jednotky.

7. Způsob podle libovolného předcházejícího nároku vyznačující se tím že, PHA rozpouštědlo je aceton nebo ethyl acetát.

8. Způsob podle libovolného předcházejícího nároku vyznačující se tím že, precipitant polyhydroxyalkanoátu patří do skupiny obsahující diethyl ether, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, olej, triglycerid voda a jejich směsi.

9. Způsob podle libovolného předcházejícího nároku vyznačující se tím že, rozpouštědlo oleje patří do skupiny obsahující butan, diethyl ether, diglycerid, ethanol, tuk, heptan, hexan, methanol, monoglycerid, octan, olej jiné třídy než olej extrahovaný z rostlinného materiálu, pentan, triglycerid a jejich směsi.

10. Polyhydroxyalkanoát extrahovaný dle způsobu podle libovolného předcházejícího nároku.

PV ^4 h '-tty