CZ51598A3

CZ51598A3 - Způsob separace polyhydroxyalkanoátu z biomasy, suspenze vysráženého polyhydroxyalkanoátu a separovaný polyhydroxyalkanoát

Info

Publication number: CZ51598A3
Application number: CZ98515A
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: DK0871761T3; HUP9802486A3; HK1016221A1; BR9610252A; EP0871761B1; DE69624502D1; NO980702D0; ATE226639T1; AU727759B2; CN1194007A; NO980702L; ES2185796T3; MX9801380A; AU6847596A; HUP9802486A2; JPH11511025A; DE69624502T2; CA2229267C; HU221749B1; CN1160466C

Description

(57) Anotace:

Způsob separace polyhydroxyalkanoátu /PHA/ z biomasy obsahující PHA, který za_e « hrnuje: a/ přípravu biomasy s rozpouštědlem η I pro pha a částečné Inertním rozpoštědlem pro ii ' PHA, b/ odstranění nerozpustné biomasy, c/ j - odstranění rozpouštědla pro PHA z roztoku, čímž se získá suspenze vysráženého PHA. Dále způsob zahrnuje odstranění částečně Inertního rozpouštědla pro PHA, čímž se získá PHA. Vynálezse dále týká suspenze a PHA produkovaných tímto způsobem.

CZ 515-98 A3 pv • · · «·· ·· ·· ···· · · · · · · · • · · · · · ···· • · · · · ···· · ··· · · • · ··· ··· | ········ · · · ·· ··

ZPŮSOB SEPARACE POLYHYDROXYALKANOÁTU Z BIOMASY, SUSPENZE VYSRÁŽENÉHO POLYHYDROXYALKANOÁTU A SEPAROVANÝ POLYHYDROXYALKANOÁT

OBLAST TECHNIKY

Předkládaný 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, extrakce je usnadněna použitím částečně inertního rozpouštědla pro PHA.

DOSAVADNÍ STAV TECHNIKY

Komerční polymeiy jsou zpravidla typickým produktem petrochemie syntetizované pomocí velmi dobře známých postupů. Avšak závěry vyplývající z posledních poznatků slibují nové zdroje komerčních polymerů. Částečně slibná je produkce syntetických pryskyřic za použití živých organismů („bioplasty“), zahrnující geneticky modifikované bakterie a polní plodiny, 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 a C. Somerville, „Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants“, Science, Vol. 256, str. 520-523 (1992); World Patent Application Publication No. 95/05472, publikováno 23. února 1995 a 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 velkoprovozním měřítku, například v rostlinné výrobě, je sklizeň a vyčištění těchto bioplastů od zbytků biomasy klíčovým krokem pro určení praktického provedení konkrétní technologie.

Separace polymerních lipidů z velkoobjemového biologického zdroje, jako je rostlinná velkovýroba, není jednoduchý úkol. Konvenční separační metody běžně užívané k extrakci lipidů o nízké molekulové hmotnosti, nejsou pro způsob izolace pryskyřic prakticky použitelné. Například, jednoduchý mechanický lis je nepraktický, neboť na rozdíl od rostlinných olejů lisovaných z olejnatých semen, pevné plasty nemohou být z biomasy vytlačeny mechanickým tlakem.

• · • · ···· ··· ···· • · ···· ···· • · · · ······ ···· · • · ··· ··· ···· ···· ·· · ·· ··

Separace PHA sedimentační metodou by mohla být v principu možná. Avšak jednoduché gravitační usazování suspenze (silou 1G) v kapalném částečně inertním rozpouštědlem je ve skutečnosti zcela nepraktické. Rychlost usazování je velmi nízká. Kromě toho je toto pomalé usazování 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 části suspenze.

Známé metody extrakce rozpouštědlem jsou rovněž limitovány pro velkoobjemové separace PHA z biomasy. Běžně používaným rozpouštědlem pro extrakci PHA z bakterií je chloroform. Jinými popsanými rozpouštědly jsou halogenovaná organická rozpouštědla, jako dichlormethan, dichlorethan, chlorpropan (viz. U.S. Patent 4,562,245, Stageman, publikováno 31. prosince 1985; U.S. Patent 4,324,907, Senior, Wright a Alderson, publikováno 13. dubna 1982; U.S Patent 4,310,684, Vanlautem a Gilain, publikováno 12. ledna 1982; U.S. Patent 4,705,604, Vanlautem a Gilain, publikováno 10. listopadu 1987; European Patent Application 036 699, Holmes a Wright, publikováno 3. září 1981 a German Patent Application 239 609, Schmidt, Schmiechen, Rehm aTrennert, publikováno 10. ledna 1986). Při odstraňování rozpouštědla často přechází koncentrovaný roztok PHA v velmi viskózní tekutinu nebo někdy dokonce gel, který může být i těžce zpracovatelný. Neúplné odstranění takových rozpouštědel z PHA může být škodlivé zdraví i životnímu prostředí. Používání velkého množství rozpouštědel tvořících vysoce viskózní roztoky nebo gely je, zvláště v blízkosti pěstebních ploch, nežádoucí.

Jak je zřejmé, je zapotřebí jednoduchý a ekonomicky přijatelný způsob pro získání bioplastů z velkoobjemových biologických zdrojů. Takový způsob by měl být pokud možno lehce přizpůsobitelný pro použití při standardní fermentační výrobě PHA. Tento způsob by měl být rovněž jednoduše přizpůsobitelný na nedílnou součást rostlinné výroby komerčních produktů, jako je olej a mouka v případě olejnatých semen.

Předmětem tohoto vynálezu je tedy poskytnutí způsobu extrakce bioplastů z biomasy.

Tyto a další předměty předkládaného vynálezu se stanou odborníkům zřejmými po přečtení předložených závěrů a připojených nároků.

• · • · • · • · · • · · · ·

PODSTATA VYNÁLEZU

Předkládaný vynález se týká způsobu separace polyhydroxyalkanoátu (PHA) z biomasy obsahující PHA, tento způsob zahrnuje: a) přípravu biomasy s PHA rozpouštědlem a částečně inertním rozpouštědlem pro PHA, b) odstranění nerozpustné biomasy, čímž vzniká roztok PHA a částečně inertního rozpouštědla pro PHA a c) odstranění PHA rozpouštědla z roztoku tím, že získáme suspenzi vysráženého PHA a částečně inertního rozpouštědla pro PHA. Dále způsob zahrnuje odstranění částečně inertního rozpouštědla pro PHA, čímž se získá PHA. Předkládaný vynález se dále týká suspenze a PHA produkovaného tímto způsobem.

Tento způsob uspokojuje potřebu jednoduchého a ekonomického způsobu získání bioplastů z velkoobjemových biologických zdrojů.

PŘEHLED OBRÁZKŮ NA VÝKRESECH

Obrázek 1. znázorňuje schématické zobrazení vynálezu, kde je částečně inertní rozpouštědlo pro PHA pro usnadnění extrakce PHA přidáváno (a později odstraněno) z vnějšího zdroje.

Následuje seznam definicí zde použitých termínů.

„Alkan“ znamená nasycený uhlovodík obvykle značený C_nH_2n+2, většinou n je od 3 do 20, lépe je n od 6 do 16.

„Alkenyl“ znamená uhlíkatý řetězec většinou okolo C₂ až přibližně C₂4, lépe 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.

„Zahrnující“ znamená, že jiný krok a jiná přísada, která neovlivní konečný výsledek může být přidána. Tento termín zahrnuje termíny „skládající se z“ a „skládající se především 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 PHA zahrnují polymery skládající se z jednoho nebo několika odlišných opakujících se základních stavebních prvků.

PHA polymery extrahovatelné způsobem popisovaným v předloženém vynálezu mají většinou teplotu táni („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

O—CH—(CH₂)_n~C— (Π) 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. Příklady vysoce krystalických PHA extrahovatelných tímto způsobem 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 • · · · · · ····« • · · · · ····· • · · · · ···· · ··· · · • · · · ···· ········ · · · 9 ·· ·

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 5,292,860, Shiotani a Kobayashi, publikováno 8. března 1994.

„Rozpouštědlo“ je látka schopná rozpustit jinou látku na homogenně rozptýlenou směs (roztok) na úrovni velikosti molekul nebo iontů.

„Inertní rozpouštědlo“ je látka, která není schopna rozpustit účinně jinou látku.

„Částečně inertní rozpouštědlo“ je látka, která je sama nerozpustná, avšak spolu s rozpouštědlem je schopna se rozpustit.

„Srážedlo“ je látka, která je schopna srážet jiné látky a nebo oslabit rozpouštěcí sílu rozpouštědla. Zatímco srážedlo je také považováno za inertní rozpouštědlo, inertní rozpouštědlo však není vždy srážedlo. Například methanol a hexan jsou jak PHA srážedla, tak PHA inertní rozpouštědla, zatímco olej je PHA inertní rozpouštědlo, ale není efektivní PHA srážedlo (pouze při extrémně vysokých koncentracích olej způsobí vysrážení PHA z roztoku).

Všechna procenta jsou uváděna jako molární % celkového složení, pokud není uvedeno jinak. Všechny poměry vyjadřují hmotnostní poměry, pokud není uvedeno jinak.

Předkládaný vynález, se všemi produkty a aspekty způsobů, je detailně popsán dále.

Biomasa

Zdroje, ze kterých je PHA extrahován pomocí způsobů popsaných v předkládaném vynálezu, zahrnují jednobuněčné organismy, jako jsou bakterie nebo houby a 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, po vložení nezbytné genetické informace, jeden či více typů PHA. Tato genetická informace je obyčejně získávána z takových bakterií, které jsou přirozenými producenty PHA.

Rostliny, použitelné pro předkládaný 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 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 (kanola), rýže, čirok • · • · · · · · ···· • · · · ······ ···· · • · ··· ··· β ········ ·· · · · ·· obecný, sója, cukrová řepa, cukrová třtina, slunečnice, bataty, tabák, pšenice a sladký brambor. Také geneticky upravené ovocné plodiny je možné použít v způsobu 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 uvedené v Poirier, Y.,

D.E. Denis, K. Klomparens a C. Somerville, „Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants“, Science, Vol. 256, str. 520-523 (1992); World Patent Application Publication No. 95/05472, Somerville et al., publikováno 23. února 1995; World Patent Application Publication No. 93/02187, Somerville et al., publikováno 4. února 1993. Mezi preferované, geneticky modifikované rostliny patří sojové boby, rajská jablka, kukuřice a kokosové ořechy, nej častěji však sojové boby.

Bakterie, použitelné dle předkládaného vynálezu, jsou jak genetickým inženýrstvím modifikované organismy, tak bakterie přirozeně produkující PHA. Příklady těchto bakterií uvedené v předkládaném vynálezu jsou v Novel Biodegradable Microbial Polymers, E.A. Dawes, ed., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - Vol. 186, Kluwer Academie Publishers, (1990); U.S. Patent 5,292,860, Shiotani a Kobayashi, publikováno 8. března 1994; U.S. Patent 5,250,430, Peoples a Sinskey, publikováno 5. října 1993; U.S. Patent 5,245,023, Peoples a Sinskey, publikováno 14. září 1993; U.S. Patent 5,229,279, Peoples a Sinskey, publikováno 20. července 1993.

Extrakce rozpouštědlem usnadněná přídavkem částečně inertního rozpouštědla pro PHA Předkládaný vynález se týká způsobu separace polyhydroxyalkanoátu (PHA) z biomasy obsahující PHA, daný způsob zahrnuje: a) přípravu biomasy s PHA rozpouštědlem a částečně inertním rozpouštědlem pro PHA, b) odstranění nerozpustné biomasy, čímž vzniká roztok PHA a částečně inertního rozpouštědla pro PHA a c) odstranění PHA rozpouštědla z roztoku tím, že získáme suspenzi vysráženého PHA a částečně inertního rozpouštědla pro PHA. Dále způsob zahrnuje odstranění částečně inertního rozpouštědla pro PHA, čímž se získá PHA. Předkládaný vynález se dále týká suspenze a PHA produkovaného tímto způsobem. Roztok vytvořený v kroku b) se skládá z částečně inertního rozpouštědla pro PHA rozpuštěného nebo dispergovaného v PHA rozpouštědle. Předkládaný vynález se dále týká suspenze a PHA produkovaného tímto způsobem.

Vhodným PHA rozpuštědlem jsou aceton, acetonitril, benzen, butylacetát, butylpropionát, β-butyrolakton, γ-butyrolakton, kapalný oxid uhličitý, chloroform, 1,2-dichlorethan, diethylkarbonát, • · • ·

• · · · · ·· • · · · ·· • · ······· • · · ·· ········ ··· diethylformamid, dimethylkarbonát, dimethylsukcinát, dimethylsulfoxid, dimethylformamid,

1,4-dioxan, ethylacetát, ethylenglykoldiacetát, methylacetát, methylethylketon, 1,1,2,2,tetrachlorethan, tetrahydrofuran, 1,1,2,-trichlorethan, 1,2,3-trichlorpropan, toluen, xylen nebo jejich směsi.

Vhodnějším PHA rozpouštědlem je aceton, acetonitril, γ-butyrolacton, 1,4 dioxan, methylacetát, toluen, methylethylketon, ethylacetát nebo jejich směsi.

Z ekologického hlediska jsou vhodným rozpouštědlem PHA aceton, butylacetát, ethylacetát, methylacetát nebo jejich směsi, ještě vhodnějším pak aceton nebo ethylacetát; nejvhodnější aceton. Způsob 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 s PHA rozpouštědlem je pevná masa míchána, neboť to urychluje způsob rozpouštění PHA.

Odstraněním zbytků PHA rozpouštědla z roztoku srážením vzniká konečný PHA ve formě pevné krystalické látky. Během odstraňování rozpouštědla je koncentrovaný roztok PHA vysoce viskózní kapalina, někdy dokonce gel a práce s ním může být nesmírně obtížná. Jestliže roztok obsahuje relativně netěkavé částečně inertní rozpouštědlo pro PHA, PHA se vysráží při odstraňování PHA rozpouštědla za vzniku suspenze v částečně inertním rozpouštědle.

Předkládaný vynález je schematicky popsán na obrázku 1. Tento způsob umožňuje získat výhody částečně inertního rozpouštědla pro PHA (např. olej) pro srážení PHA, dokonce i když částečně inertní rozpouštědlo pro PHA není přítomno v původní biomase (např. bezolejnatá biomasa nebo bakterie). Částečně inertní rozpouštědlo pro PHA působí jako látka zabraňující vznik příliš viskózní kapaliny nebo gelu během odstranění PHA rozpouštědla z biomasy.

Částečně inertní rozpouštědlo pro PHA nesmí během extrakčního způsobu významně zasahovat do rozpouštěcí síly PHA rozpouštědla při míchání s PHA rozpouštědlem. Tedy částečně inertní rozpouštědlo pro PHA by nemělo patrně rozpouštět PHA při rozpouštění PHA by se měla vyloučit suspenze PHA jako oddělené částice. Je výhodnější, když částečně inertní rozpouštědlo pro PHA je méně těkavé (tedy má nižší bod varu) než PHA rozpouštědlo. Nižší těkavost způsobí snadnější a čistší separaci PHA rozpouštědla. Bod varu částečně inertního rozpouštědla pro PHA je alespoň • · •· · ·· ·· • · · · ·· • · ··· ···· • · · · · ···· · ··· ·· _O · · · 9 · · ··

O ···· ···· ·· · ···· o 5 °C vyšší než pro PHA rozpouštědlo, výhodněji je alespoň o 10 °C vyšší, ještě výhodněji o 20 °C vyšší a nejvýhodněji o 40 °C vyšší.

Vhodná částečně inertní rozpouštědla pro PHA jsou C₃ - C₂₀ alkoholy, Ci - C₂₀, alkany, tuky, neutrální lipid, olej, voda nebo jejich směsi.

Preferované alkany zahrnují děkan, dodekan, hexadekan a oktadekan.

Preferované alkoholy zahrnují hexanol, lauiylalkohol, oktanol, oleylalkohol a strearylalkohol. Preferované tuky zahrnují lůj, sádlo a vosk.

Preferované neutrální lipidy zahrnují mono-, di- a triglyceridy olejové kyseliny, linolovou kyselinu, linolenovou kyselinu, laurovou kyselinu, stearovou kyselinu a palmitovou kyselinu.

Preferované oleje zahrnují minerální oleje a rostlinné oleje (např. sojové bohy, kanola apod.)

Výše popsané provedení předkládaného vynálezu má mnoho překvapujících výhod zahrnujících zabránění tvorby vysoce viskózních kapaliny nebo gelu PHA, který může být jinak nesmírně těžce zpracován. To je dosaženo extrakcí PHA v přítomnosti částečně inertního rozpouštědla pro PHA. Částečně inertní rozpouštědlo pro PHA může ze začátku sloužit jako rozpouštědlo podporující extrakci PHA. Avšak při odstranění relativně těkavého PHA rozpouštědla se částečně inertní rozpouštědlo pro PHA stává účinným suspendujícím médiem pro srážení PHA (jako oddělené částice) přes jeho omezenou schopnost rozpouštět PHA. Ve srovnání s koncentrovaným roztokem má suspenze pevného polymeru a inertního rozpouštědla mnohem menší viskozitu a tedy lepší zpracovatelnost. Odstranění vážného problému gelace často se vyskytujícího během odstraňování rozpouštědla z koncentrovaného polymerního roztoku je neočekávaná a významná výhoda vynálezu.

Jiná překvapivá výhoda předkládaného způsobu je jeho schopnost vytvářet suspenzi PHA, která může být používaná například jako nátěry, pojivá, přísady pro nátěry, potraviny, lepidla i jako nosiče pro barvy, pigmenty, bioaktivní látky a parfémy.

Další překvapivou výhodou nalezenou v určitých případech předkládaného vynálezu je schopnost extrahovat krystalické vysokotající (kolem 80 °C nebo vyšší) PHA bez využití rozpouštědel obsahující halogeny. Relativně ekologicky nezávadná PHA rozpouštědla používaná v takových případech vynálezu, jako je třeba aceton a ethylacetát, jsou levná, bezpečná a snadno dostupná dokonce z obnovitelných zdrojů. Taková PHA rozpouštědla daleko méně poškozují životní prostředí, zvláště ozónovou vrstvu země, ve srovnání s látkami obsahujícími halogeny, které jsou typicky používány při extrakci PHA z bakterií.

• · • ·

Dále užitečnost objevu určitých látek, které nebyly dosud známé jako vhodná rozpouštědla vysoce tajících krystalických polymerů, je podstatná věc. Na rozdíl od většiny nízkomolekulárních látek a nekrystalických polymerů, rozpustnost krystalických polymerů nemůže být předpovězena z obvykle používaných jednoduchých kritérií, jako je podobnost chemické struktury nebo měření refrakčních indexů, dielektrických konstant nebo parametrů rozpustnosti. Dobrým příkladem nemožné předpovědi rozpustnosti krystalických polymerů je dobře známá nerozpustnost lineárního polyethylenu v hexanu, kde obě látky jsou tvořeny identickými opakujícími se uhlovodíkovými jednotkami. Podobně, krystalické alifatické polyestery jako isotaktický poly(3-hydroxybutyrát) a poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerát) nejsou patrně rozpustné v ethylacetátu nebo acetonu, i když chemická struktura těchto látek může svědčit o určité molekulové afinitě. Tudíž náhodilý objev, že krystalický PHA obsahující malé množství středně velkých větví může být snadno rozpuštěn v takových rozpouštědlech, je vskutku překvapivý.

Následující příklady dále popisují a představují preferované případy s dalšími možnostmi předkládaného vynálezu. Příklady jsou předkládány výhradně pro ilustraci a nemohou být brány jako limitace předkládaného vynálezu, jelikož je možné použít celou řadu variant, které jsou zahrnuty jeho myšlenkou a možností.

PŘÍKLADY PROVEDENÍ VYNÁLEZU

Příklad 1: Extrakce PHA z Aeromonas cavie

Následující způsob zahrnuje metodu izolace PHA z Aeromonas cavie jak se uvádí v U.S. Patent 5,292,860, Shiotani a Kobayashi, publikováno 8. března 1994. Fermentační kultura byla zcentrifugována, promyta vodou a methanolem a vakuově sušena do výtěžku 120 g na suchou váhu buněk. Suchá buněčná biomasa byla přemístěna do uzavřených zásobníků se směsí 800 ml chloroformu a 20 ml dodekanu na 5 hodin při 50 °C. Nerozpuštěná pevná biomasa byla poté odstraněna použitím drátěného sítka. Chloroform byl z roztoku směsi odstraněn destilací za sníženého tlaku při 50 °C a jímán za pomocí vodního chladiče pro další použití. Odstranění chloroformu vede k tvorbě suspenze obsahující pevné lupínky poly(3-hydroxybutyrát-co-3hydroxyhexanoátu) rozptýlené ve zbývajícím dodekanu. Lupínky byly odděleny od dodekanu filtrací • · · · · · · · · ·· • · · · · · · ···· • · · · · · ···· • · ·· ······ ··· · · • · ··· ··· ···· ··· ·· · ·· ·· přes filtr s drátěným sítkem, lychle promyty studeným chloroformem a vysušeny s výtěžkem 7 g poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoátu).

Příklad 2: Extrakce PHA z Alcaligenes eutrophus

Následující způsob zahrnuje metodu izolace PHA z Alcaligenes eutrophus ]&. se uvádí v U S. Patent 5,562,245, Stageman, publikováno 31. prosince 1985. Vysušené buňky Alcaligenes eutrophus obsahující poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerát) byly zpětným tokem promývány methanolem 15 minut za atmosférického tlaku, aby se odstranily rozpustné lipidy. Dále byly sušeny na táce při 30 °C ve vzduchovém tunelu. 10 g suchých buněk bylo promyto zpětným tokem směsí 250 ml chloroformu a 50 ml hexadekanu za atmosférického tlaku 30 minut až do vyextrahování poly(3hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerátu). Výsledný roztok byl zfiltrován, čímž se odstranily buněčné zbytky. Poté byl chloroform odstraněn z extrakčního roztoku destilací za sníženého tlaku a tím vznikla suspenze tvrdých pevných lupínků poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerátu) rozptýlených v hexandekanu. Po vypuštěním hexandekanu byly získány lupínky s výtěžkem 6,2 g poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerátu).

Příklad 3: Extrakce PHA z Pseudomonas cepacia

Následující způsob zahrnuje metodu izolace PHA z Pseudomonas cepacia jak se uvádí v World Patent Application 92/18553, publikováno 29. října 1992. Buňky Pseudomonas cepacia obsahující kopolymer složený hlavně z 3-hydroxyoktanoátu byly zcentrifugovány, slity a resuspendovány

4-krát ve vodě a poté zmražením vysušeny. 10 g suchých buněk bylo promyto zpětným tokem směsí 250 ml acetonu a 50 ml 1-hexanolu za atmosférického tlaku 20 minut až do vyextrahování 3-hydroxyoktanoátového kopolymeru. Výsledný roztok byl zfiltrován, čímž se odstranily buněčné zbytky. Poté byl aceton odstraněn z extrakčního roztoku destilací za sníženého tlaku a tím vznikla suspenze měkkých pevných částeček 3-hydroxyoktanoátového kopolymeru rozptýleného v 1-hexanolu. Po vypuštění hexandekanu byly získány lupínky s výtěžkem 4,8 g kopolymeru.

• · · 9 • 9

9 99999

9 9 9 9 9 99

9 9 9 9 99

9 99 999999

9 9 99

999 9 9999 9 9 99 9

Příklad 4: Extrakce PHA z brambor g transgenních brambor (způsob uvedený v World Patent Application Publication No. 95/05472, Somerville et al. publikováno 23. února 1995 nebo World Patent Application Publication No. 93/02187, Somerville et al. publikováno 4. února 1993, přiklad zahrnující poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyheptanoát) obsahujících 7,5 % 3-hydroxyheptanoátových jednotek, je umístěno v uzavřených zásobnících s 600 ml acetonu a 150 ml rostlinného oleje a mícháno 3 hodiny při 55 °C. Roztok acetonu, obsahující olej a PHA, je poté oddělen od brambor filtrací přes drátěné sítko. Extrakční roztok obsahující rostlinný olej, poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyheptanoát) a aceton je přemístěn do horkovzdušné nádoby a vařen do vytékání acetonu, který je jímán vodním chladičem. Po odstranění acetonu se pevné lupínky poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyheptanoátu) objeví ve zbývajícím oleji, který je oddělen filtrací přes filtr s drátěným sítkem s výtěžkem 7 g čistého rostlinného oleje. Lupínky polymeru jsou promyty studeným acetonem, předtím jímaným chladičem, do odstranění zbytků oleje a potom vysušeny s výtěžkem 6 g pevného krystalického poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyheptanoátu). Aceton používaný pro promývání je smíchán s rostlinným olejem a potom používán pro další extrakci poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyheptanoátu).

Všechny publikace, publikované patenty a patentové aplikace zde zmíněné jsou tímto zahrnuty v celém rozsahu v citacích.

Je zřejmé, že příklady a varianty zde popsané jsou uvedeny jen pro ilustraci a celá řada různých možností a variant zřejmých odborníkovi bude zahrnuta v duchu a rámci této aplikace a možností dle připojených nároků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob odstranění polyhydroxyalkanoátu z biomasy obsahující polyhydroxyalkanoát vyznačující se tím, že je charakterizován:

a) příprava biomasy s polyhydroxyalkanoátovým rozpouštědlem a částečně inertním rozpouštědlem pro polyhydroxyalkanoát,

b) odstranění nerozpustné biomasy, čímž vzniká roztok polyhydroxyalkanoátu a Částečně inertního rozpouštědla pro polyhydroxyalkanoát a

c) odstranění polyhydroxyalkanoátového rozpouštědla z roztoku tím, že získáme suspenzi vysráženého polyhydroxyalkanoátu v částečně inertním rozpouštědle pro polyhydroxyalkanoát.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že je dále charakterizován odstraněním částečně inertního rozpouštědla pro polyhydroxyalkanoát tím, že vzniká polyhydroxyalkanoát.
3. Způsob podle jakéhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že polyhydroxy- alkanoátové rozpouštědlo je vybráno ze skupiny skládající se z acetonu, acetonitrilu, benzenu, butylacetátu, β-butyrolaktonu, γ-butyrolaktonu, kapalného oxidu uhličitého, chloroformu,

1,2-dichlorethanu, diethylkarbonátu, diethylformamidu, dimethylkarbonátu, dimethylsukcinátu, dimethylsulfoxidu, dimethylformamidu, 1,4-dioxanu, ethylacetátu, ethylenglykoldiacetátu, methylacetátu, methylethylketonu, 1,1,2,2,-tetrachlorethanu, tetrahydrofuranu, 1,1,2,- trichlorethanu, 1,2,3-trichlorpropanu, toluenu, xylenu nebo jejich směsí.
4. Způsob podle jakéhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že částečně inertní rozpouštědlo pro polyhydroxyalkanoát je vybráno ze skupiny obsahující C₃ - C₂o alkohol, Ci - C₂o alkan, tuk, neutrální lipid, olej, vodu a jejich směsi.
5. Způsob podle jakéhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že biomasou jsou baktérie nebo rostliny.

··
6. Způsob podle jakéhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že se polyhydroxyalkanoát skládá z následující opakující se jednotky:

<·* ·· · φφ φ· • Φ Φ Φ · · · Μ » Φ « • · Φ · · · Φ · ΦΦ * Φ φ Φ Φ ΦΦΦΦ Φ ·ΦΦ φ φ • · Φ · φ ΦΦΦ • ΦΦΦ ···· 99 φ ΦΦ φφ

O II —0—CH—(CH₂)_m-Č— (I) kde R je většinou H, alkyl nebo alkenyl a m je od 1 do 4.
7. Způsob podle jakéhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že se polyhydroxyalkanoát skládá alespoň ze dvou náhodně se opakujících monomerních jednotek, kde první náhodně se opakující monomerní jednotka má strukturu:

R¹ O

I II —O—CH—(CH₂)_n-Cy (Π) kde R¹ je H nebo Ci až C₂ alkyl a n je 1 nebo 2; druhá náhodně se opakující monomerní jednotka má strukturu:

(III)

2 * ^v kde R je C₃ až C19 alkyl nebo C₃ až C19 alkenyl a kde alespoň 50 % náhodně se opakujících monomerních jednotek má strukturu první monomerní jednotky.
8. Suspenze vysráženého polyhydroxyalkanoátu odděleného způsobem podle jakéhokoliv z předcházejících nároků.
9. Polyhydroxyalkanoát oddělený způsobem podle jakéhokoliv z předcházejících nároků