DD276304A1 - METHOD FOR CLEANING MICROBIOLOGICALLY PRODUCED POLYMERIC BETA HYDROXYCARBONE ACIDS - Google Patents

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DD276304A1
DD276304A1 DD32099688A DD32099688A DD276304A1 DD 276304 A1 DD276304 A1 DD 276304A1 DD 32099688 A DD32099688 A DD 32099688A DD 32099688 A DD32099688 A DD 32099688A DD 276304 A1 DD276304 A1 DD 276304A1
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hydroxycarbone
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DD32099688A
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Wolfgang Biedermann
Joachim Schmidt
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung farbstoff- und loesungsmittelfreier polymerer b-Hydroxycarbonsaeuren, die durch Extraktion aus bakterieller Biomasse gewonnen wurden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der extrahierte, ausgefaellte und getrocknete Polyester im Temperaturbereich von 0C bis 100C mit einem wasserloeslichen organischen Loesungsmittel extraktiv behandelt wird, in dem der Polyester unloeslich ist, welches jedoch ein hohes Loesungsvermoegen fuer den Farbstoff aufweist. Das erfindungsgemaesse Verfahren besitzt den Vorteil, in einem Schritt eine wesentlich effektivere Entfernung von Farbstoff- und Extraktionsmittelresten aus dem Polymeren herbeizufuehren, als dies bei Umfaellungsprozessen der Fall ist.The invention relates to a process for obtaining dye-free and solvent-free polymeric b-hydroxycarboxylic acids which have been obtained by extraction from bacterial biomass. According to the invention, the object is achieved by extractively treating the extracted, precipitated and dried polyester in the temperature range from 0C to 100C with a water-soluble organic solvent in which the polyester is insoluble, but which has a high solubility for the dye. The inventive method has the advantage of bringing about a much more effective removal of dye and extractant residues from the polymer in one step, as is the case in Umfallellungsprozessen.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung farbstoff- und lösungsmittelfreier polymerer ß-Hydroxycarbonsäuren, die durch Extraktion aus bakterieller Biomasse gewonnen wurden.The invention relates to a process for obtaining dye-free and solvent-free polymeric β-hydroxycarboxylic acids which have been obtained by extraction from bacterial biomass.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Verschiedene Bakterienstämme bilden unter bestimmten Fermentationsbedingungen polymere ß-Hydroxybuttersäure u.a.Various strains of bacteria form polymeric β-hydroxybutyric acid, among others, under certain fermentation conditions. Polyhydroxycarbonsäuren, wie z. B. ß-Hydroxyvaleriansäure als Speichersubstanzen. Daneben werden unter diesenPolyhydroxycarboxylic acids, such as. B. ß-hydroxyvaleric acid as storage substances. In addition, among these Bedingungen Farbstoffe und Lipide gebildet, die nach EP 15123, EP 58480 und EP 124309 zweckmäßigerweise vor derConditions dyestuffs and lipids formed, which according to EP 15123, EP 58480 and EP 124309 expediently before the PHB-Extraktion durch eine Extraktion der Biomasse mit niederen Alkoholen oder Aceton weitgehend entfernt werden.PHB extraction can be largely removed by extraction of the biomass with lower alcohols or acetone. Zur Gewinnung der Polyester sind verschiedene Verfahren zur Extraktion bekannt, die als spezifische Lösungsmittel chlorierteTo recover the polyesters, various extraction methods are known which chlorinated as specific solvents Kohlenwasserstoffe wie Chloroform (US-PS 327561O), 1,2-Dichlorethan (EP 14490 und EP 15123) sowie Mischungen vonHydrocarbons such as chloroform (US-PS 327561O), 1,2-dichloroethane (EP 14490 and EP 15123) and mixtures of

1,2-Cichlorethan mit Methanol oder Ethanol (DD-WP 239609) oder von Methylenchlorid mit Ethanol (US-PS 3044942)verwenden.1,2-cichloroethane with methanol or ethanol (DD-WP 239609) or of methylene chloride with ethanol (US-PS 3044942) use.

Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die extrahierte Poly-ß-hydroxybuttersäuro (PHB) aus der Lösung mittelsAll these methods have in common that the extracted poly-ß-hydroxybuttersäuro (PHB) from the solution by means of Fällungsmitteln oder bei Verwendung der Lösungsmittelgemische durch Temperaturabsenkung ausgefällt wird. AlsPrecipitating agents or when using the solvent mixtures is precipitated by lowering the temperature. When Fällungsmittel dienen allgemein Methanol, Ethanol oder Aceton. Die ausgefällte PHB wird zur Lösungsmittelentfernung einerPrecipitants are generally methanol, ethanol or acetone. The precipitated PHB is used to remove a solvent Trocknung unter Normaldruck und/oder unter Vakuum unterzogen.Drying under normal pressure and / or subjected to vacuum. Zur Entfernung von Farbstoffresten, die in der extrahierten und ausgefällten PHB verblieben sind, wird gewöhnlich eineFor the removal of dye residues left in the extracted and precipitated PHB, usually a

mehrfache Umfällung der PHB unter Anwendung der genannten Lösungs- und Fällungsmittel durchgeführt.repeated reprecipitation of PHB carried out using the solvents and precipitants mentioned.

Alle aufgeführten Verfahren besitzen den Nachteil, daß sowohl größere Mengen chlorierte Kohlenwasserstoffe undAll processes listed have the disadvantage that both larger amounts of chlorinated hydrocarbons and Fällungsmittelbestandteile als auch Farbstoffreste im Endprodukt verbleiben, da diese durch eine Heißwasserwäsche des aus·Fällungsmittelbestandteile remain as well as dye residues in the final product, as these by a hot water wash of from

bzw. umgefillten Endproduktes wie Im DD-WP 229428 und im US-PS 4101533 vorgeschlagen, nicht entfernt werden können.or umgefillten end product as proposed in DD-WP 229428 and in US Patent 4101533, can not be removed.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, unter verringertem Aufwand ein von organischen Lösungsmitteln und Farbstoffen freies Produkt von polymeren ß-Hydroxyca'bonsäuren zu gewinnen.The aim of the invention is to obtain a product free from organic solvents and dyes of polymeric β-hydroxy carboxylic acids with reduced expenditure.

Wesen der ErfindungEssence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den extrahierten und ausgefällten Polyester einer solchen Nachbehandlung zuThe invention is based on the object, the extracted and precipitated polyester such a treatment

unterziehen, daß ein farbstoff- und lösungsmittolfreies Trockenprodukt hergestellt werden kann.undergo a dye and solvent free dry product can be made.

Erfindungsyemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der extrahierte, ausgefällte und getrocknete Polyester imErfindungsyemäß the object is achieved in that the extracted, precipitated and dried polyester in the Temperaturbereich von OT bis 1000C mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel extraktiv behandelt wird, in demTemperature range of OT to 100 0 C is treated extractively with a water-soluble organic solvent, in the

der Polyester unlöslich ist, welches jedoch ein hohes Lösungsvermögen für den Farbstoff aufweist.the polyester is insoluble but which has high solubility for the dye.

Es zeigte sich, daß der Farbstoff beim Trocknungsvorgang des ausgefällten Polyesters an die Oberfläche der AgglomerateIt was found that the dye in the drying process of the precipitated polyester to the surface of the agglomerates

transportiert wird und durch einen einfachen Abwaschprozeß mit dem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel entferntwerden kann, wohingegen eine Umfällung wegen der ungünstigeren Löslichkeitsverhältnisse eine geringere Absicherung desand can be removed by a simple wash-off process with the water-soluble organic solvent, whereas reprecipitation due to the unfavorable solubility conditions less protection of the

Farbstoffes aus dem Polymeren bewirkt. Überraschenderweise wurde dabei gefunden, daß gleichzeitig eine nahezu vollständigeDye from the polymer causes. Surprisingly, it was found that at the same time a nearly complete Absicherung der beim Ausfällen im Polymeren verbliebenen Extraktionsmittelreste erfolgt.Protection of the residual precipitants remaining in the polymer is carried out. Entgegon allen Erwartungen wurde gefunden, daß die zum Abwaschen des Farbstoffes verwendeten Lösungsmittel nicht in dasContrary to all expectations, it was found that the solvents used to wash off the dye are not in the Polymergerüst einzudringen vermögen.Polymer scaffolding able to penetrate. Nach dieser Lösungsmittelbehandlung des Polyesters ist eine Wasserextraktion nach dem bekannten Verfahren nicht mehrAfter this solvent treatment of the polyester, water extraction by the known method is no longer

erforderlich, da ein farbstoff- und lösungsmittelfreies Trockenprodukt von polymerer ß-Hydroxycarbonsäure erhalten wird.required because a dye- and solvent-free dry product of polymeric ß-hydroxycarboxylic acid is obtained.

Als Lösungsmittel für das vorgeschlagene Verfahren eignen sich besonders Methanol, Ethanol und Aceton einzeln oder imParticularly suitable solvents for the proposed process are methanol, ethanol and acetone, individually or in the form of Gemisch. Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, in einem Schritt eine wesentlich effektivere Entfernung vonMixture. The inventive method has the advantage, in one step, a much more effective removal of

Farbstoff· und Extraktionsmittelresten aus dem Polymeren herbeizuführen, als dies bei Umfällungsprozessen der Fall ist. Depolym6risationen des Polyesters, wie sie nach den bekennen Verfahren bei Anwendung von Ethylen- oder Propylencarbonat (US-PS 4101533) oder Acetanhydrid (DC-WP 229428) eintreten, werden wirkungsvoll verhindert, da im vorgeschlagenen Temperaturbereich und in den vorgeschlagenen Lösungsmitteln ein Molekulargewichtsabbau des Polymeren nicht stattfindet. In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert:Dye and extractant residues from the polymer bring about, as is the case with Umfallungsprozessen. Depolymerizations of the polyester, as occur according to the confessional method using ethylene or propylene carbonate (US Pat. No. 4,101,533) or acetic anhydride (DC-WP 229428), are effectively prevented because molecular weight degradation of the polymer in the proposed temperature range and in the solvents proposed not taking place. In the following examples, the invention is explained in more detail:

Beispiel 1example 1

Aus einer auf einem methanolhaltigen Substrat fermentierten Kultur von Methylobacter spec, wurde durch Sprühtrocknung eine Bakterientrockenmasse erzeugt, die 55Ma.-% PHB enthielt. Durch 30minütige Extraktion mit Chloroform im Massenverhältnis Lösungsrnittel:Feststoff von 5:1 bei der Siedetemperatur des Extraktionsmittels, Fällung der Miscella mit Aceton im Volumenverhältnis von 1:1 und Trocknung im Vakuum wurde pinkfarbene PHB mit einem Molekulargewicht von MW = 105000 bei einem Extraktionsgrad von 97% erhalten. Der Chloroformgehalt dieser PHB betrug 1,6 Ma.-%. Die Behandlung mit Ethanol im Gewichtsverhältnis LösungsmittehFeststoff von 2,5:1 bei einer Temperatur von 50°C für 30 Minuten und anschließende Trocknung im Vakuum führte zu einem völlig entfärbten Produkt, wobei gleichzeitig eine Chloroformanreicherung der PHB auf 0,4Ma.-% erreicht wurde. Die gleiche Behandlung bei einer Temperatur von 700C reduzierte den Chlorolormgehalt des Polymeren auf einen Wert von 0,012 Ma.-%. Andere Lösungsmittel (Ethanol, Aceton) waren im Feststoff gsschromatographisch nicht nachweisbar.From a fermented on a methanol-containing substrate culture of Methylobacter spec, a bacterial dry mass was prepared by spray drying, containing 55Ma .-% PHB. By extraction with chloroform for 30 minutes in a mass ratio of solvent: solid of 5: 1 at the boiling point of the extractant, precipitation of the miscella with acetone in the volume ratio of 1: 1 and drying in vacuo, pink PHB with a molecular weight of MW = 105,000 at a degree of extraction of 97 % receive. The chloroform content of this PHB was 1.6 mass%. Treatment with ethanol in a weight ratio solvent: 2.5: 1 at a temperature of 50 ° C. for 30 minutes and subsequent drying in vacuo gave a completely decolorized product, at the same time achieving a chloroform enrichment of the PHB to 0.4% by mass , The same treatment at a temperature of 70 0 C reduced the Chlorolormgehalt of the polymer to a value of 0.012 wt .-%. Other solvents (ethanol, acetone) were not detectable by chromatography in the solid.

Beispiel 2Example 2

Die wie im Beispiel 1 fermentierte und extrahierte PHB wurde mit Methanol im Gewichtsverhältnis LösungsmittehFeststoff von 2:1 bei 3O0C und bei 600C joweils 30 Minuten behandelt. Das im Vakuum getrocknete Produkt war farbstofffrei und hatte einen Chloroformgthalt von 0,45Ma.-% bzw. 0,014 Ma.·%. Andere Lösungsmittel waren gaschromatographisch nicht nechweisbar.The fermented and extracted as in Example 1 PHB was treated with methanol in a weight ratio LösungsmittehFeststoff of 2: 1 at 3O 0 C and at 60 0 C for 30 minutes. The vacuum-dried product was free of dye and had a chloroform content of 0.45 Ma.% And 0.014 Ma.%, Respectively. Other solvents were not detectable by gas chromatography.

Beispiel 3Example 3

Die wie im Beispiel 1 fermentierte und extrahierte PHB wurde mit Aceton im Gewichtsverhältnis Aceton feststoff von 2,5:1 bei einer Temperatur von 50X30 und 60 Minuten lang behandelt. Die erhaltenen farbstofffreien Produkte hatten Chloroformgehalte von 0,027 Ma.-%bz . 0,015 Ma.-%. Andere Lösungsmittel waren gaschromatographisch nicht nachweisbar.The PHB fermented and extracted as in Example 1 was treated with acetone in a weight ratio acetone solids of 2.5: 1 at a temperature of 50X30 and 60 minutes. The resulting dye-free products had chloroform contents of 0.027 wt .-% bz. 0.015% by mass. Other solvents were undetectable by gas chromatography.

Beispiel 4Example 4

Die wie im Beispiel 1 fermentierte Biomasse wurde 30 Minuten unter Rückflußbedingungen mit 1,2-Dichlorethan im Gewichtsverhältnis von 1:5 extrahiert. Die erhaltene Miscella wurde mit Aceton im Volumenverhältnis von 1:1 gefällt. Die ausgefeilte PHB wurde abgetrennt und im Vakuum getrocknet. Das erhaltene Produkt war pinkfarben und hatte bei einem Molekulargewicht von MW = 107 500 einen Gehalt an 1,2-Dichlorethan von 1,75Ma.-%. Die Behandlung mit einem 1:1-Gemisch von Methanol und Ethanol im Gewichtsverhältnis LösungsmittehFeststoff von 3:1 für 30 Minuten bei einer Temperatur von 600C und anschließender Trocknung im Vakuum führte zu oinem völlig entfärbten Produkt mit einem Gehalt an 1,2-Dichlorethan von 0,01 Ma.-%. Andere Lösungsmittel waren gaschromatographisch im Feststoff nicht nachweisbar.The fermented as in Example 1 biomass was extracted for 30 minutes under reflux with 1,2-dichloroethane in a weight ratio of 1: 5. The resulting miscella was precipitated with acetone in the volume ratio of 1: 1. The refined PHB was separated and dried in vacuo. The product obtained was pink and had a molecular weight of MW = 107,500, a content of 1,2-dichloroethane of 1.75 Ma .-%. Treatment with a 1: 1 mixture of methanol and ethanol in a weight ratio LösungsmittehFeststoff of 3: 1 for 30 minutes at a temperature of 60 0 C and subsequent drying in vacuo resulted in oinem completely discolored product with a content of 1,2-dichloroethane of 0.01% by mass. Other solvents were not detectable by gas chromatography in the solid.

Claims (3)

1. Verfahren zur Reinigung mikrobiologisch hergestellter Poly-ß-hydroxycarbonsäuren, insbesondere zur Entfernung von Lösungsmittel- und/oder Farbstoffresten, durch Lösungsmittelextraktion, dadurch gekennzeichnet, daß die ,Extraktion der gefällten Poly-ß-hydroxycarbonsäuren mit wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln, in welchen die Poly-ß-Hydroxycarbonsäure unlöslich ist, die zu entfernenden Verunreinigungen jedoch löslich sind, innerhalb eines Temperaturbereiches von 0 bis 1000C erfolgt.1. A process for the purification of microbiologically produced poly-.beta.-hydroxycarboxylic acids, in particular for the removal of solvent and / or dye residues, by solvent extraction, characterized in that, extraction of the precipitated poly-.beta.-hydroxycarboxylic acids with water-soluble organic solvents, in which the poly β-hydroxycarboxylic acid is insoluble, but the impurities to be removed are soluble, within a temperature range of 0 to 100 0 C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lösungsmittel/Feststoff-Verhältnis von 1:1 bis 20:1 ,vorzugsweise 2:1 bis 5:1, angewandt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a solvent / solids ratio of 1: 1 to 20: 1, preferably 2: 1 to 5: 1, is applied. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungmittel Methanol, Ethanol, Aceton einzeln oder im Gemisch verwendet werden.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that are used as a solvent methanol, ethanol, acetone alone or in admixture.
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