DE19533459C1 - Verwendung von Ethyllactat als Extraktionsmittel für Polyhydroxyalkansäuren - Google Patents
Verwendung von Ethyllactat als Extraktionsmittel für PolyhydroxyalkansäurenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Extraktionsmitteln
zur Gewinnung von Homo- oder Copolymerisaten der Hydroxyalkan
säure aus solchen Stoffen, welche diese Hydroxyalkansäuren
enthalten oder zur Gewinnung von Homo- oder Copolymerisaten
der Hydroxyalkansäuren in ihrer Form aus verunreinigten
Polyhydroxyalkansäuren oder deren Recyclaten.
Verschiedene Mikroorganismen bilden unter bestimmten
Fermentationsbedingungen polymere Hydroxyalkansäuren, wie zum
Beispiel Poly-β-Hydroxybuttersäure oder Polyhydroxyvalerian
säure. Zur Gewinnung dieser Polyester aus der
Bakterienbiomasse sind verschiedene Verfahren der Extraktion
mit Lösungsmitteln bekannt, die als spezifische Lösungsmittel
chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform (US-PS 3275610)
oder 1,2-Dichlorethan (EP-PS 14490, EP-PS 15123), deren
Mischung mit einem Alkohol (US-PS 3044942) oder Pyridin (US-PS
3036959) einsetzen. Nach DD 2 29 428 A1 kommt
Essigsäureanhydrid als Extraktionsmittel für die Gewinnung von
Poly-β-Hydroxybuttersäure zur Anwendung, jedoch mit dem
Nachteil eines nicht vollständig von Restgerüchen freien
Polyesters.
In US-PS 410533 werden cyclische Kohlensäureester wie
Ethylen- oder Propylencarbonat als Lösungsmittel für Poly-β-
Hydroxybuttersäure vorgeschlagen. Da diese Extraktionsmittel
jedoch in heißem Zustand eine erhöhte Aggressivität aufweisen,
ist ein gefahrloser Einsatz nicht in jedem Fall gewährleistet.
In der Patentschrift DD 2 39 609 A1 wird zur Gewinnung von Poly-
β-Hydroxybuttersäure aus getrockneter Bakterienbiomasse als
Extraktionsmittel eine Mischung aus 1,2-Dichlorethan und
Methanol im Verhältnis 1 : 5 bis 1 : 30 eingesetzt, wobei die
Extraktionstemperaturen zwischen 40°C und 75°C betragen.
In einem Temperaturbereich der Extraktion zwischen 100°C bis
150°C stellt die EP-PS 0355 307 B1 ein Verfahren zur Extraktion
von Poly-β-Hydroxybuttersäure vor, bei welchem Diole,
acetalisierte Triole, Di- oder Tricarbonsäureester, deren
Gemische oder -Butyrolacton zum Einsatz kommen.
Dem überwiegenden Teil der vorgeschlagenen Extraktionsmittel
ist jedoch nachteilig, daß durch eine notwendige lange Extrak
tionszeit eine Depolymerisierung der Polyhydroxyalkansäuren
auftritt, so daß bei diesen Methoden entweder eine schlechte
Ausbeute oder ein Abbau des Molekulargewichtes der Polyhydro
xyalkansäuren in Kauf genommen werden muß. Andererseits zeigt
sich auch bei den angewendeten hohen Extraktionstemperaturen
zwischen 100°C und 150°C ein Abbau des Molekulargewichtes,
was für die Anwendung der Polyhydroxyalkansäuren oder deren
Copolymere als Thermoplast nachteilige Folgen hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Gewinnung
von Homo- oder Copolymerisaten der Hydroxyalkansäuren ein mit
Wasser mischbares Extraktionsmittel vorzuschlagen, welches das
Molekulargewicht des Polymeren während des
Behandlungsprozesses wenig beeinflußt und physiologisch
unbedenklich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Ethyl
lactat als Extraktionsmittel eingesetzt wird. Das Herauslösen
von Polyhydroxyalkansäuren kann entweder aus dem Zellmaterial
des Mikroorganismus direkt oder nach vorherigem Aufschluß der
Zellwände entsprechend bekannter Verfahren erfolgen. Es ist
aber auch möglich, eine Verunreinigungen enthaltende
Polyhydroxyalkansäure mit dem Extraktionsmittel Ethyllactat zu
behandeln, um nach den bekannten Verfahrensschritten der
Umfällung polymere Hydroxyalkansäuren zu erhalten.
Mit dem erfindungsgemäßen Extraktionsmittel ist aber auch die
Möglichkeit gegeben, aus einem im Produktionsprozeß der
Polyhydroxyalkansäuren anfallenden Abfall oder aus einem zur
Wiederverarbeitung bereitgestellten Recyclat ein Homo- oder
Copolymeres der Hydroxyalkonsäuren in reiner Form zu gewinnen.
Solche in Ethyllactat löslichen polymeren Hydroxyalkansäuren
können Poly-β-hydroxybuttersäure, Polyhydroxyvaleriansäure
oder auch Polyhydroxypropionsäure sein sowie deren Copolymere.
Dabei ist insbesondere das Copolymere von
Polyhydroxybuttersäure und Polyhydroxyvaleriansäure von
wirtschaftlichem Interesse.
Zur Gewinnung von reinen polymeren Hydroxyalkansäuren aus
Zellmaterial von Mikroorganismen oder aus verunreinigten
Polyhydroxyalkansäuren werden die bekannten Extraktionsverfah
ren angewendet, wobei das polymere Material vorher einer
Trocknung unterzogen wird. Eine noch vorhandene Restfeuchte
führt bei der Extraktion zu einem erhöhten Abbau des
Molekulargewichtes.
Die Extraktion mit dem erfindungsgemäßen Lösungsmittel Ethyllactat
erfolgt bei dessen Siedetemperatur (154°C) und das
Ausfällen der polymeren Hydroxyalkansäuren kann mit Wasser
erfolgen. Der größte Teil der Extraktionsmittel nach dem Stand
der Technik ist jedoch mit Wasser nicht mischbar. Das
Extraktionsverfahren unter Verwendung von Ethyllactat
gestattet jedoch ein problemloses Ausfällen der polymeren
Hydroxyalkansäuren aus deren Lösung ohne Auftreten von
Mischungslücken.
Es sind aber auch andere aus dem Stand der Technik bekannte
Fällmittel, wie Methanol oder niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe
wegen ihrer Mischbarkeit mit dem Extraktionsmittel
Ethyllactat und der Fällwirkung auf das System Ethyllactat/
Polyhydroxyalkansäure anwendbar.
Das erfindungsgemäß verwendete Lösungsmittel Ethyllactat ist
physiologisch in hohem Maße für Mensch und Tier verträglich
und als Zusatzstoff für Lebensmittel unbedenklich. Somit haben
die nach dem Behandlungsverfahren der Extraktion
möglicherweise im Polymerstoff zurückbleibenden
Lösungsmittelspuren bei dem potentiellen Verwendungen keine
störende Wirkung auf die Umwelt.
Die Erfindung wird an folgendem Beispiel näher erläutert.
Unter Fermentationsbedingungen wurde der Mikroorganismus
Methylobacterium rhodesianum kultiviert. Die sprühgetrocknete
Biomasse mit einem Gehalt von 35% Polyhydroxybuttersäure
(bezogen auf Feststoff) bei einer durchschnittlichen Molmasse
von 250 000 D wurde mit Ethyllactat im Verhältnis 1 : 10 30
min bei 154°C im Rückfluß gekocht. Nach diesem Zeitraum waren
85% der Polyhydroxybuttersäure aus der Biomasse herausgelöst.
Durch Ausfällen in Wasser konnte ein kurzfasriger Niederschlag
aus reiner Polyhydroxybuttersäure erhalten werden, deren
durchschnittliche Molmasse bei 200 000 D lag.
Claims (2)
1. Verwendung von Ethyllactat als Extraktionsmittel zur
Gewinnung eines Homo- oder Copolymerisates einer
Hydroxyalkansäure aus einem dieses Homo- oder Copolymerisat
enthaltenden Stoff.
2. Verwendung von Ethyllactat nach Anspruch 1 zur Gewinnung
eines Homo- oder Copolymerisates einer Hydroxyalkansäure
aus dem Zellmaterial eines Mikroorganismus.
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1995
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