HU222563B1 - Poli(hidroxi-alkanoát)-ok oldószeres extrakciója biomasszából egy, PHA részére határeseti, oldószer alkalmazásával - Google Patents

Poli(hidroxi-alkanoát)-ok oldószeres extrakciója biomasszából egy, PHA részére határeseti, oldószer alkalmazásával Download PDF

Info

Publication number
HU222563B1
HU222563B1 HU9901587A HUP9901587A HU222563B1 HU 222563 B1 HU222563 B1 HU 222563B1 HU 9901587 A HU9901587 A HU 9901587A HU P9901587 A HUP9901587 A HU P9901587A HU 222563 B1 HU222563 B1 HU 222563B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
pha
solvent
biomass
poly
process according
Prior art date
Application number
HU9901587A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Noda
Original Assignee
The Procter & Gamble Co.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Procter & Gamble Co. filed Critical The Procter & Gamble Co.
Publication of HUP9901587A2 publication Critical patent/HUP9901587A2/hu
Publication of HUP9901587A3 publication Critical patent/HUP9901587A3/hu
Publication of HU222563B1 publication Critical patent/HU222563B1/hu

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/88Post-polymerisation treatment
    • C08G63/89Recovery of the polymer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/62Carboxylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/62Carboxylic acid esters
    • C12P7/625Polyesters of hydroxy carboxylic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

A találmány szerinti eljárásban poli(hidroxi-alkanoát)-okat (PHA)vonnak ki PHA-t tartalmazó biomasszából. Az eljárás a következőlépéseket tartalmazza: A) a biomassza kezelése egy PHA-oldó szerrel ésegy, a PHA számára határeseti oldószerrel; B) a biomassza egyéb nemoldódó részeinek eltávolítása, miáltal a PHA és a PHA számárahatáreseti oldószer oldata marad vissza; és C) a PHA-oldó szereltávolítása az oldatból, amellyel a PHA számára határesetioldószerben a kicsapott PHA szusz- penzióját kapják, amelyből a PHAelkülöníthető. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás meghatározott komponensek extrahálására biomassza többi komponensei közül. Közelebbről a találmány tárgya poli(hidroxi-alkanoát)ok extrakciója biológiai - mint például a növényt vagy baktériumot tartalmazó - biomasszából oldószer felhasználásával a PHA részére határeseti oldószer alkalmazásával.
A mindennapi szükségletekre szánt polimereket tipikusan petrolkémiai forrásokból, jól ismert szintetikus eljárásokkal állítják elő. Azonban a jelenkori fejlődés eredménye, hogy a technológiákban a mindennapos polimerek új nyersanyagforrásai jelentek meg. Különösen az élő organizmusok felhasználásával történő műgyanták („bioplastic”) előállítását kínálja a fejlődés. Idetartoznak a genetikailag manipulált baktériumok és a haszonnövények, amelyek polimerek, mint például a poli(hidroxi-alkanoát)-ok (PHA) előállítására alakítottak át. Számos baktérium, amely eredetileg is PHA-t termel, szintén PHA nyersanyagforrása lehet [például lásd: Poirier, Y., D. E. Dennis, K. Klomparens és C. Somerville, „Polyhydroxibutirate, a biodegradable thermoplastic, produced on transgenic plants”, Science, Vol. 256, pp. 520-523 (1992); az 1995. február 23-án publikált WO95/05472 szabadalmi bejelentés, az 1993. február 4-én publikált WO93/02187 szabadalmi bejelentés; E. A. Dawes, ed., NATO ASI Series, Series E: Applide Sciences Vol. 186, Kluwer Academic Publishers (1990)]. A nagyüzemi előállításokban, mint például a mezőgazdasági termelésben, a biomasszahulladékból származó biológiai eredetű műanyag begyűjtése és tisztítása kritikus lépés annak eldöntésére, hogy az ilyen technológiák gyakorlatban megvalósíthatók-e vagy sem.
A polimer lipidek, mint a PHA, elkülönítése a nagyüzemi biológiai forrásokból, mint a mezőgazdasági termés, nem egyszerű feladat. A kis molekulatömegű lipidek extrakciójában elterjedten használt hagyományos elválasztási módszerek nem alkalmasak gyantaizolálási eljáráshoz. Például egy egyszerű mechanikai préselés nem praktikus, mert eltérően a növényi olajoknak az olajos magokból történő elkülönítésétől, a szilárd gyantákat mechanikai préseléssel nem lehet kisajtolni terményekből.
A PHA elválasztása szedimentációs eljárással elvileg lehetségesnek tűnik. Azonban a PHA részére határeseti oldószerben végzett egyszerű gravitációs (1-G erő) ülepítés valójában teljesen megvalósíthatatlan. Az ülepedés sebessége rendkívül lassú. A szuszpenziós folyadék molekuláival körülvéve a részecskék termikus fluktuációjával kiváltott, a finom PHA-részecskék Brown-mozgásával könnyen megszakadhat ez a lassú ülepedés. Továbbá a nagyon finom PHA-részecskék ülepedéséhez szükséges hosszú idő bakteriális szennyezés és a részecskeszuszpenzió ezt követő biodegradációjának problémáját veti fel.
Az ismert oldószer-extrakciós eljárások szintén korlátozottan alkalmasak biomasszából a PHA nagy mennyiségű elválasztására. Baktériumból a PHA extrakciójára egy közönségesen használt oldószer a kloroform. Az ilyen felhasználásra más halogénezett szénhidrogéneket, mint a diklór-metán, diklór-etán és a klór-propán, szintén ismertettek (lásd például Stageman 1985. december 31-én közreadott US 45622445, Senior, Wright és Alderson 1982. április 13-án közreadott US 4324907, Vanlautem és Gilain 1982. január 12-én közreadott US 4310684, Vanlautem és Gilain 1987. november 10én közreadott U S4705604, Holmes és Wright 1981. szeptember 3-án közreadott EP 036699 és Schmidt, Schiechen, Rehm és Trennert 1986. január 10-én közreadott DE 239609 számú szabadalmi leírások). Az oldószert sztrippelő eljárásban a koncentrált PHA-oldat gyakran egy nagyon nagy viszkozitású folyadékot vagy gélt képez, amelyet esetleg rendkívül nehéz feldolgozni. Továbbá az ilyen oldószerek potenciálisan veszélyesek az egészségre és a környezetre, ha nem távolítjuk el teljesen a PHA-ból. Ennélfogva nemkívánatos az ilyen, nagy viszkozitású oldatok vagy gélek képződését eredményező oldószerek nagy mennyiségben való használata.
Az előzőek alapján szükség van egy egyszerű és gazdaságos eljárásra nagyipari biológiai forrásokból biológiai eredetű műanyagok kinyerésére. Egy olyan eljárás lenne előnyös, amely könnyen adaptálható a bakteriális eredetű PHA általános fermentációs alapú előállítására. Egy olyan eljárás szintén előnyös lenne, amely a kapcsolódó árucikkek, mint az olajos magvak esetében az olaj és a liszt, mezőgazdasági előállításának integrális részeként lenne könnyen adaptálható.
A találmány célja eljárás kidolgozása biológiai eredetű műanyagok kinyerésére biomasszából.
A találmány tárgya egy olyan eljárás poli(hidroxialkanoát) (PHA) elválasztására PHA-t tartalmazó biomasszából, amely eljárás a következő lépéseket tartalmazza: a) a biomassza kezelése egy PHA-oldó szerrel és egy, a PHA számára határeseti oldószerrel; b) a biomassza egyéb nem oldódó részeinek eltávolítása, miáltal a PHA és a PHA számára határeseti oldószer oldata marad vissza; és c) a PHA-oldó szer eltávolítása az oldatból, amellyel a PHA számára határeseti oldószerben a kicsapott PHA szuszpenzióját kapjuk. Adott esetben, az eljárás tartalmazza még a PHA számára határeseti oldószer eltávolítását, miáltal visszamarad a PHA.
Egy ilyen eljárás kielégíti egy viszonylag egyszerű és gazdaságos eljárás követelményét a biológiai eredetű műanyagok kinyerésére nagyipari biológiai forrásokból.
Az 1. ábra a találmány egy megvalósításának vázlatát mutatja, amelyben egy külső forrásból a PHA számára határeseti oldószert adagolunk be (és később eltávolítjuk) a PHA extrakciójának megkönnyítésére.
A következő lista az alkalmazott kifejezések meghatározását tartalmazza.
„Alkán” jelentése CnH2n+2 általános képletű telített szénhidrogén; n értéke előnyösen 3-20; még előnyösebben n értéke 6-16.
„Alkenilcsoport” jelentése egy olyan szénlánc, amely előnyösen C2-C24, még előnyösebben C2-C19, és amely lehet egyenes, elágazó vagy ciklusos, előnyösen egyenes vagy elágazó, még előnyösebben egyenes szénláncú; helyettesített (mono- vagy poli-) vagy helyettesítetlen; és egyszeresen telítetlen (azaz egy kettős vagy hármas kötés van a láncban), vagy többszörösen
HU 222 563 Β1 telítetlen (azaz két vagy több kettős kötés van a láncban, egy vagy több hármas kötés van a láncban, vagy egy vagy több kettős és egy vagy több hármas kötés van a láncban), előnyösen egyszeresen telítetlen.
„Alkilcsoport” jelentése egy olyan szénlánc, amely előnyösen Cj-C24, még előnyösebben Cj-C19, és amely lehet egyenes, elágazó vagy ciklusos, előnyösen egyenes vagy elágazó, még előnyösebben egyenes szénláncú; helyettesített (mono- vagy poli-) vagy helyettesítetlen; és telített.
A „tartalmaz” azt jelenti, hogy más lépéseket vagy más alkotórészeket is hozzáadhatunk, amelyek nincsenek hatással a végső eredményre.
„Poli(hidroxi-alkanoát) extrahálása biomasszából” a továbbiakban egy konkrét PHA-nak az extrakcióját jelenti, amelyet csak azt az egy PHA-t előállító biomassza termel, és az extrakció jelenti a PH A egy vagy több típusának az extrakcióját, amikor a biomassza a PHA egy vagy több típusát termeli.
,,Poli(hidroxi-alkanoát)” és „PHA” olyan polimert jelent, amely az (a) általános képletű ismétlődő egységeket tartalmazza, ahol R jelentése előnyösen H, alkilvagy alkenilcsoport; és m értéke 1 -4. A poli(hidroxialkanoát) és a PHA kifejezés magában foglalja azokat a polimereket is, amelyek egy vagy több különböző ismétlődő egységeket tartalmaznak.
A találmány szerinti eljárással extrahálható PHA-k olvadáspontja („Tm”) előnyösen 80 °C vagy annál nagyobb. Előnyösen, az ilyen PHA-k legalább két véletlenszerűen ismétlődő monomeregységet tartalmaznak, amelyekben az első véletlenszerűen monomeregység a (b) általános képletű és amely képletben R1 jelentése H, vagy C,-C2 alkilcsoport; n értéke 1 vagy 2; a második ismétlődő monomeregység a (c) általános képletű, amely képletben R2 jelentése C3-C19 alkilcsoport vagy C3-C19 alkenilcsoport; és amelyben a véletlenszerűen ismétlődő monomeregység legalább 50%-a a (b) általános képletű ismétlődő monomeregység. Még előnyösebben a találmány szerinti eljárással extrahálható nagy kristályossági fokú PHA-k közé tartoznak a WO 95/23788, WO 95/20614, WO 95/20621 és WO 95/20615 számú leírásokban, valamint Shiotani és Kobayashi 1994. március 8-án közreadott US 5292860 számú szabadalmi leírásában ismertetett PHA-k.
„Oldószer” olyan anyagot jelent, amely egy másik anyagot (az oldandó anyag) feloldva molekuláris vagy ionos méretekben képes egy egységesen diszpergált elegyet létrehozni.
„Nem oldószer” (nem oldószer jellegű hígítószer) (nonsolvent) egy olyan anyagot jelent, amely egy másik anyagot nem képes észrevehetően oldani.
„Határeseti oldószer” (marginal nonsolvent) olyan anyagot jelent, amely önmagában nem oldószer jellegű, azonban egy oldószerrel elegyítve képessé válik az oldandó anyagot feloldani.
„Kicsapószer” olyan anyagot jelent, amely egy másik anyag kicsapódását és/vagy egy oldószer szolvatálóképességét képes előidézni. Míg a kicsapószert nem oldószernek tekintjük, a nem oldószer nem mindig kicsapószer. Például a metanol és a hexán PHA-kicsapó szer és PHA-nemoldó szer is, míg az olaj PHA-nemoldó szer, de nem hatékony PHA-kicsapó szer (noha extrém nagy koncentráció mellett az olaj az oldatból a PHA kicsapódását fogja okozni).
Minden százalékmegjelölés a teljes összetételre vonatkozó mol%-ot jelent, hacsak másként nem adjuk meg.
Minden arány tömegarányt jelent, hacsak másként nem adjuk meg.
A találmány szerinti eljárást az alábbiakban ismertetjük részletesebben.
Biomassza
Azok a források, amelyekből a találmány szerinti eljárással kivonjuk a PHA-t, magukban foglalják az egysejtű organizmusokat, így a baktériumokat vagy gombákat, és a magasabb rendű organizmusokat, így a növényeket (ezeket gyűjtőnévként „biomassza” -ként nevezzük). Miközben az ilyen biomasszák nagyon sokféle organizmusok lehetnek, előnyösek a különösen a termelőt érdeklő, konkrét PHA termelésére konkrétan tervezett, genetikailag manipulált fajták. Ilyen genetikailag manipulált organizmusokat állítanak elő a PHA egy vagy több típusának előállításához szükséges genetikai információ beépítésével. Tipikusan az ilyen genetikai információk olyan baktériumokból származnak, amelyek a természetben PHA-t termelnek.
A találmány szerinti eljárásban alkalmazható növények közé tartozik bármely, a PHA előállítására célzatosan létrehozott növény is. Az előnyös növények közé tartoznak a mezőgazdasági termények, mint a gabonaszemek, az olajos magvak és a gumós növények; még előnyösebbek az avokádó, az árpa, a répák, a disznóbab, a hajdina, a sárgarépa, a kókuszdió, a kopra, a kukorica, a gyapotmag, a tök, a lencsefélék, a limabab, a köles, a mungobab, a zab, az olajpálma, a borsó, a földimogyoró, a burgonya, a takarmánytök, a repcemag, a rizs, a cirok, a szójabab, a cukorrépa, a cukornád, a napraforgó, az édesburgonya, a dohány, a búza és a jamgumó. Az olyan módosított gyümölcstermő növények is használhatók a találmány szerinti eljárásban, mint az alma, a sárgabarack, a banán, a kantalupdinnye, a cseresznye, a szőlő, a savanyú narancs, a citrom, a citrus, a narancs, a papaja, az őszibarack, a körte, az ananász, a mandarin, a paradicsom és a görögdinnye. Előnyösen a növények genetikailag célzatosan módosíthatók a PHA-termelésre, megfelelően a Poirer, Y., D. E. Dennis, K. Klomparens és C. Somerville, „Polyhydroxybutyrate, a biodegradable thermoplastic, produced in transgenic plants”, Science, Vol. 256, pp. 520-523 (1992) kiadványban leírtaknak, a Somerville és társai 1995. február 23-án közzétett WO95/05472 számú szabadalmi bejelentésében, valamint Somerville és társai 1993. február 4-én közzétett WO93/02187 számú szabadalmi bejelentésében leírtaknak megfelelően. Különösen előnyös növények a PHAtermelésre genetikailag módosított szójabab, burgonya, gabona és kókuszdió; még előnyösebb a szójabab.
A találmányban használható baktériumok közé tartoznak a PHA-termelésre genetikailag tervezetten módosított baktériumok, akárcsak az olyan baktériumok, amelyek eredetileg is PHA-t termelnek. Az ilyen bakté3
HU 222 563 Β1 riumokra említenek példákat az E. A. Dawes, ed., NATO ASI Series, Series E: Applied Sciences - Vol. 186, „Növel Biodegradable Microbial Polymers” Kluwer Academic Publishers (1990) kiadványban; Shiotani és Kobayashi 1994. március 8-án közreadott US 5292860, a Peoples and Sinskey 1993. október 5-én közreadott US 52504430, a Peoples and Sinskey 1993. szeptember 14-én közreadott US 5245023, a Peoples and Sinskey 1993. július 20-án közreadott US 5229279 számú szabadalmi leírásokban.
Egy PHA számára határeseti oldószer hozzáadásával elősegített oldószeres extrakció A találmány tárgya egy olyan eljárás poli(hidroxialkanoát)-ok (PHA) elválasztására PHA-t tartalmazó biomasszából, amely eljárás a következő lépéseket tartalmazza: A) a biomassza kezelése egy PHA-oldó szerrel és egy, a PHA számára határeseti oldószerrel; B) a biomassza egyéb nem oldódó részeinek eltávolítása, miáltal a PHA és a PHA számára határeseti oldószer oldata marad vissza; és C) a PHA-oldó szer eltávolítása az oldatból, amely a PHA számára határeseti oldószerben a kicsapott PHA szuszpenzióját eredményezi. Adott esetben az eljárás tartalmazza még a PHA számára határeseti oldószer eltávolítását, miáltal visszamarad a PHA. A B) lépésben képződött oldatot a PHA számára határeseti oldószernek a PHA-oldó szerben történő oldásával vagy diszpergálásával pótoljuk.
Az előnyös PHA-oldó szerek az aceton, az acetonitril, benzol, butil-acetát, butil-propionát, β-butirolakton, γ-butirolakton, cseppfolyósított szén-dioxid, kloroform, 1,2-diklór-etán, dietil-karbonát, dietil-formamid, dimetil-karbonát, dimetil-szukcinát, dimetil-szulfoxid, dímetil-formamid, 1,4-dioxán, etil-acetát, etilénglikol-diacetát, metil-acetát, metil-etil-keton, 1,1,2,2-tetraklór-etán, tetrahidrofurán, 1,1,2-triklór-etán, 1,2,3-triklór-propán, toluol, xilol vagy ezek keverékei.
Még előnyösebb PHA-oldó szerek az aceton, acetonitril, γ-butirolakton, 1,4-dioxán, metil-acetát, toluol, metil-etil-keton, etil-acetát vagy azok keverékei.
Egyik legkömyezetkímélőbb eljárásban a PHA-oldó szer előnyösen aceton, butil-acetát, etil-acetát, metil-acetát vagy azok keverékei; még előnyösebben aceton vagy etil-acetát, még előnyösebben csak az aceton.
A PHA-oldó szert az eljárásban előnyösen megemelt hőmérsékleten használjuk, mert a PHA oldódási sebessége a PHA-oldó szerben magasabb hőmérsékleten lényegesen nagyobb. A PHA kivonását 20 °C és a PHA olvadási hőmérséklete között végezhetjük, előnyösen 20 °C és 80 °C között; még előnyösebben 45 °C és a PHA-oldó szer fonáspontja között; legelőnyösebben 50 °C és 60 °C közötti hőmérsékleten.
Előnyösen a PHA-t tartalmazó szilárd masszát az extrakció ideje alatt keverjük a PHA-oldó szerrel, minthogy ez szintén gyorsítja a PHA oldódásának sebességét.
A PHA-oldó szer eltávolítása a PHA-t tartalmazó oldatból azt eredményezi, hogy a PHA kristályos szilárd anyagként véglegesen kicsapódik. Az oldószert sztrippelő műveletben azonban a koncentrált PHA-oldat gyakran képez egy nagyon viszkózus folyadékot vagy néha gélt, amelyet rendkívül nehéz feldolgozni. Amennyiben az oldat tartalmaz PHA számára határeseti oldószert, amely viszonylag nehezen párolgó, a PHA ki fog csapódni a PHA-oldó szer eltávolítására, és a PHA számára határeseti oldószerben egy szuszpenziót fog képezni.
A találmány szerinti eljárás műveleteit az 1. ábrán vázlatosan szemléltetjük. Az eljárás lehetővé teszi, hogy kihasználjuk egy PHA számára határeseti oldószer (például olaj) előnyeit a PHA kicsapatására még akkor is, ha a PHA számára határeseti oldószer nincs a kiindulási biomasszában (például nem olajos magokból származó biomassza vagy baktérium). A PHA számára határeseti oldószer eljárási segédanyagként működik azzal, hogy megakadályozza a túlságosan nagy viszkozitás kialakulását vagy a gélesedést a PHA-oldó szemek a biomasszából való ledesztillálása közben.
A PHA számára határeseti oldószernek nem szabad jelentősen befolyásolni a PHA-oldó szer oldóhatását, amint azt a PHA-oldó szerrel összekeverjük a extrahálási folyamat ideje alatt. Önmagában a PHA számára határeseti oldószernek nem célszerű észrevehetően oldania a PHA-t, minthogy a PHA feloldódása eleve kizáqa a PHA szuszpenzióját, mint diszkrét részecskéket. Előnyösen a PHA számára határeseti oldószer kevésbé illékony (azaz magasabb a forráspontja), mint a PHAoldó szer. így az alacsonyabb illékonyság lehetővé teszi a PHA-oldó szer könnyebb és jobb elválasztását. Előnyösen a PHA számára határeseti oldószer forráspontja legalább 5 °C-kal nagyobb, mint a PHA-oldó szeré; előnyösebben legalább 10 °C-kal magasabb; még előnyösebben legalább 20 °C-kal magasabb; legelőnyösebben legalább 40 °C-kal magasabb.
A PHA számára határeseti oldószer előnyösen C3-C2o alkohol, így a hexanol, a lauril-alkohol, az oktanol, az oleil-alkohol és a sztearil-alkohol; C,-C20 alkán, így a dekán, a dodekán, a hexadekán és az oktadekán; zsírféle, így a faggyú, a zsír és a viasz; semleges lipid, így az olajsav, a lenolajsav, linolénsav, laurilsav, sztearilsav és a palmitinsav mono-, di- és trigliceridjei; olaj, így az ásványi olajok és növényi olajok (például szójaolaj), víz vagy ezek keverékei.
A találmány előzőekben ismertetett megvalósítási formái számos meglepő előnnyel rendelkeznek. Idetartozik, hogy a PHA nagy viszkozitású folyadéka vagy gélje keletkezik, amelyet különben rendkívül nehéz lehet feldolgozni. Ezt azzal éljük el, hogy a PHA extrakcióját egy PHA számára határeseti oldószer jelenlétében végezzük. A PHA számára határeseti oldószer kezdetben elegyedő koszolvensként szolgál a PHA extrakciójának gyorsítására. Azonban az illékony PHA-oldó szer eltávolítására az olaj később hatékony szuszpenziós közegként viselkedik a PHA-csapadék (mint diszkrét részecskék) számára, korlátozva a PHA-oldó szer oldóhatását. A koncentrált oldattal összehasonlítva egy nem oldószer jellegű hígítószerben lévő szilárd polimer szuszpenziójának sokkal kisebb látszólagos viszkozitása van, ami lehetővé teszi a kiváló feldolgozhatóságot. A súlyos gélesedési problémák megszüntetése, amelyekkel gyakran találkozunk az oldószernek a koncentrált polimer oldatból történő sztrippelése során, a találmány egy váratlan és jelentős előnye.
HU 222 563 Β1
A találmány másik meglepő előnye az, hogy lehetőség van PHA szuszpenziójának előállítására, amelyet felhasználhatunk például bevonatként, kötőanyagként, ragasztószerként festékekhez, élelmiszerhez, ragasztókhoz; akárcsak festékek, pigmentek, bioaktív anyagok és illatszerek hordozóanyagaként.
További meglepő előnye a találmány szerinti egyes megvalósítási módoknak, hogy lehetővé válik kristályosítható, magas olvadáspontú (80 °C vagy annál nagyobb) PHA kivonása, anélkül, hogy halogéntartalmú oldószert alkalmaznánk. A találmány szerinti megvalósításban alkalmazott viszonylag környezetkímélőbb oldószerek, mint az aceton és az etil-acetát kevésbé drága, biztonságos és könnyen beszerezhető még megújítható forrásokból is. Az ilyen PHA-oldó szerek ugyancsak kevésbé veszélyesek a környezetre, különös tekintettel a föld ózonrétegére, összehasonlítva a baktériumból származó PHA-k extrahálásánál tipikusan alkalmazott halogéntartalmú vegyületekkel.
Továbbá, nem egyszerű feladat az itt használt bizonyos anyagok viszonylag magas olvadáspontú kristályos polimerekhez oldószerként való használhatóságának felismerése, amely eddig ismeretlen volt. A legtöbb kis molekulatömegű vegyülettől és nem kristályosítható amorf polimertől eltérően, a kristályos polimerek oldhatóságát nem lehet megjósolni az általában használt egyszerű kritériumokból, mint például a kémiai felépítés hasonlósága vagy a reffaktív indexek, dielektromos állandók vagy az oldhatósági paraméterek összehasonlításával. Arra, hogy lehetetlen a kristályos polimerek oldhatóságát megjósolni, jó példa a lineáris polietilén jól ismert oldhatatlansága hexánban, ahol mindkét vegyület azonos szénhidrogén ismétlődő egységekből épül fel. Hasonlóan, a kristályos alifás poliészterek, mint az izotaktikus poli(3-hidroxi-butirát) és a poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxi-valerát) nem oldódik észrevehetően etil-acetátban vagy acetonban, annak ellenére, hogy ezen vegyületek kémiai szerkezete bizonyos molekuláris affinitást sugall. így előre nem látható felismerés, hogy a közepes méretű elágazások kis mennyiségét tartalmazó kristályos PHA könnyen oldódik ilyen oldószerekben.
A következő példák a továbbiakban ismertetik és bemutatják az előnyös megvalósításokat a találmány oltalmi körén belül. A példákat kizárólag csak szemléltetés céljából adjuk meg, és nem kívánjuk a találmányunk oltalmi körét ezekre korlátozni.
1. példa
PHA extrahálása Aeromonas cavie-ből
A következő eljárás felülmúlja a PHA-t Aeromonas cavie-ből izoláló azt a módszert, amelyet Shiotani és Kobayashi 1994. március 8-án közrebocsátott US 5292860 számú szabadalmi leírásában ismertettek. Az Aeromonas cavie fermentációs töltetét centrifugáltuk, vízzel és metanollal mostuk, majd 120 g száraz sejtanyagot kitermelve vákuumban megszárítottuk. A száraz sejtbiomasszát 800 ml kloroform és 200 ml dodekán elegyével ezután zárt tartályba helyeztük 50 °C-on, 5 óra időtartamra. A biomassza szilárd oldhatatlan részeit egy dróthálós szűrő alkalmazásával eltávolítottuk. A kloroformot az oldatelegyből csökkentett nyomás mellett 50 °Con eltávolítottuk, és egy vizes hűtővel további használatra összegyűjtöttük. A kloroform eltávolítása azt eredményezte, hogy a maradék dodekánban diszpergált, poli(3hidroxi-butirát-ko-3-hidroxi-hexanoát) pelyhes csapadékát tartalmazó szuszpenzió képződött. A pelyhes csapadékot a dodekánból finomszűrő használatával elválasztottuk, hűtött kloroformmal gyorsan átmostuk, majd 7 g poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxi-hexanoát) kitermelése mellett megszárítottuk.
2. példa
PHA extrahálása Alcaligenes eutrophusból A következő eljárás hatékonysága felülmúlja a
PHA-t Alcaligenes eutrophusból izoláló azt a módszert, amelyet Stageman 1985. december 31-én közrebocsátott US 4562245 számú szabadalmi leírásában ismertettek. Poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxi-valerát)-ot tartalmazó, porlasztva szárított Alcaligenes eutrophus-sejteket 15 percig metanolban, légköri nyomáson refluxáltattunk, hogy eltávolítsuk az oldható lipideket. A sejteket tálcán, 30 °C-on levegővel szellőztetett alagútban megszárítottuk. 10 g szárított sejtet 250 ml kloroform és 50 ml hexadekán elegyével refluxáltattuk 30 percig légköri nyomáson kiextrahálva poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxivalerát)-ot. A kapott iszapot a sejtmaradékok eltávolítására leszűrtük. A kloroformot ezután csökkentett nyomáson eltávolítottuk az extrahált oldatból, miáltal hexadekánban diszpergált poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxivalerát) szilárd, pelyhes csapadékának szuszpenziója maradt vissza. A pelyhes csapadékot a hexadekán leszívatásával gyűjtöttük össze 6,2 g poli(3-hidroxi-butirát-ko-3hidroxi-valerát) kitermelése mellett.
3. példa
PHA extrahálása Pseudomonas cepaciábál A következő eljárás hatékonysága felülmúlja a
PHA-t Aeromonas cepaciából izoláló azt a módszert, amelyet az 1992. október 29-én közrebocsátott WO92/18553 számú szabadalmi bejelentésben ismertettek. A főleg 3-hidroxi-oktanoátból álló kopolimert tartalmazó Pseudomonas cepacia-sejteket centrifugáltuk, dekantáltuk, és vízben négyszer újraszuszpendáltuk és ezután fagyasztva szárítottuk. 10 g szárított sejtet 250 ml aceton és 50 ml 1-hexanol elegyével légköri nyomáson 20 percig refluxáltattuk, hogy a 3-hidroxi-oktanoát-kopolimert kiextraháljuk. A kapott iszapot a sejtmaradékok eltávolítására leszűrtük. Az acetont ezután csökkentett nyomáson eltávolítottuk az extrahált oldatból, miáltal 1-hexanolban diszpergált 3-hidroxi-oktanoát-kopolimer puha, pelyhes csapadékának szuszpenziója maradt vissza. A pelyhes csapadékot az 1-hexadekanol leszívatásával gyűjtöttük össze 4,8 g kopolimer kitermelése mellett.
4. példa
PHA extrahálása burgonyából
7,5 tömeg% 3-hidroxi-heptanoát ismétlődő egységeket tartalmazó, 60 g genetikailag módosított (például Somerville és társai, 1995. február 23-án közzétett
HU 222 563 Β1
WO95/05472 számú; vagy Somerville és társai, 1993. február 4-én közzétett WO93/02187 számú szabadalmi bejelentések szerinti eljárásokkal előállított) burgonyamintát 600 ml acetonnal és 150 ml növényi olajjal feltöltött zárt tartályba helyeztünk, és 3 órán keresztül 55 °C-on kevertettük. Az olajat és a PHA-t tartalmazó acetonos oldatot ezután egy dróthálós szűrő alkalmazásával leszívattuk a burgonyáról. A növényi olajat, a poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxi-heptanoát)-ot és acetont tartalmazó extrahált oldatot egy gőzfűtésű lombikba helyeztük, hogy ledesztilláljuk az acetont, amelyet vizes hűtővel gyűjtöttünk össze. Az aceton eltávolítása után a maradék olajban megjelent a poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxi-heptanoát) pelyhes csapadéka, majd az olajat finomszűrő alkalmazásával 7 g tiszta növényi olaj visszanyerésével leszívattuk. A polimer pelyhes csapadékát a hűtővel előzőleg összegyűjtött hideg acetonnal mostuk a zárványként visszamaradt olaj eltávolítására, ezután 6 g poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxiheptanoát) kristályos csapadék kitermelése mellett megszárítottuk. A mosásra használt acetont a növényi olajjal összekevertük, és ezután további poli(3-hidroxi-butirát-ko-3-hidroxi-heptanoát) extrahálásra használtuk fel.

Claims (7)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás poli(hidroxi-alkanoát) elválasztására poli(hidroxi-alkanoát)-ot tartalmazó biomasszából extrahálással, azzal jellemezve, hogy
    A) a biomasszát egy PHA-oldó szerrel és egy, a PHA számára határeseti oldószerrel kezeljük;
    B) a biomassza egyéb nem oldódó részeit eltávolítva a PHA és a PHA számára határeseti oldószer oldata marad vissza; és
    C) a PHA-oldó szert eltávolítva az oldatból a PHA számára határeseti oldószerben a kicsapott PHA szuszpenzióját kapjuk.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a poli(hidroxi-alkanoát) számára határeseti oldószert eltávolítva a poli(hidroxi-alkanoát)-ot elkülönítjük.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a poli(hidroxi-alkanoát) oldószerét a következők közül választjuk ki: aceton, acetonitril, benzol, butil-acetát, butil-propionát, β-butirolakton, γ-butirolakton, cseppfolyósított szén-dioxid, kloroform, 1,2diklór-etán, dietil-karbonát, dietil-formamid, dimetilkarbonát, dimetil-szukcinát, dimetil-szulfoxid, dimetilformamid, 1,4-dioxán, etil-acetát, etilénglikol-diacetát, metil-acetát, metil-etil-keton, 1,1,2,2-tetraklór-etán, tetrahidrofurán, 1,1,2-triklór-etán, 1,2,3-triklór-propán, toluol, xilol vagy ezek keverékei.
  4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a PHA számára határeseti oldószert a következők közül választjuk ki : C3-C2o alkohol, C,-C20 alkán, zsír, semleges lipid, olaj, víz vagy ezek keverékei.
  5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a biomasszaként baktériumot vagy növényi anyagot használunk.
  6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a poli(hidroxi-alkanoát) az (a) általános képletű ismétlődő egységeket tartalmazza, ahol R jelentése előnyösen H, alkil- vagy alkenilcsoport; és „m” értéke 1-4.
  7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a poli(hidroxi-alkanoát) két véletlenszerűen ismétlődő monomeregységet tartalmaz, ahol az első véletlenszerűen ismétlődő monomeregység a (b) általános képletű monomeregység, ahol R1 jelentése H vagy Cj-C2 alkilcsoport és „n” értéke 1 vagy 2; a második véletlenszerűen ismétlődő monomeregység a (c) általános képletű monomeregység, ahol R2 jelentése C3-C19 alkilcsoport vagy C3-C19 alkenilcsoport; és a véletlenszerűen ismétlődő monomeregységek 50%-ának a szerkezete az első, véletlenszerűen ismétlődő monomeregység.
HU9901587A 1995-08-21 1996-08-16 Poli(hidroxi-alkanoát)-ok oldószeres extrakciója biomasszából egy, PHA részére határeseti, oldószer alkalmazásával HU222563B1 (hu)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US256795P 1995-08-21 1995-08-21
US60131796A 1996-02-16 1996-02-16
PCT/US1996/013261 WO1997007229A1 (en) 1995-08-21 1996-08-16 Solvent extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass facilitated by the use of a marginal nonsolvent for pha

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HUP9901587A2 HUP9901587A2 (hu) 1999-08-30
HUP9901587A3 HUP9901587A3 (en) 2000-06-28
HU222563B1 true HU222563B1 (hu) 2003-08-28

Family

ID=26670558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9901587A HU222563B1 (hu) 1995-08-21 1996-08-16 Poli(hidroxi-alkanoát)-ok oldószeres extrakciója biomasszából egy, PHA részére határeseti, oldószer alkalmazásával

Country Status (19)

Country Link
EP (1) EP0846184B1 (hu)
JP (1) JP4201834B2 (hu)
KR (1) KR100262358B1 (hu)
CN (1) CN1069345C (hu)
AT (1) ATE217908T1 (hu)
AU (1) AU704379B2 (hu)
BR (1) BR9610256A (hu)
CA (1) CA2230049C (hu)
CZ (1) CZ295187B6 (hu)
DE (1) DE69621342T2 (hu)
DK (1) DK0846184T3 (hu)
ES (1) ES2177796T3 (hu)
HK (1) HK1011871A1 (hu)
HU (1) HU222563B1 (hu)
MX (1) MX9801381A (hu)
NO (1) NO980701L (hu)
PT (1) PT846184E (hu)
RU (1) RU2196177C2 (hu)
WO (1) WO1997007229A1 (hu)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087471A (en) * 1997-04-15 2000-07-11 Monsanto Company High temperature PHA extraction using PHA-poor solvents
EP0975788A1 (en) * 1997-04-15 2000-02-02 Monsanto Company Methods of pha extraction and recovery using non-halogenated solvents
EP1044278A1 (en) * 1998-01-05 2000-10-18 Monsanto Company Biosynthesis of medium chain length polyhydroxyalkanoates
WO1999034687A1 (en) * 1998-01-07 1999-07-15 Metabolix, Inc. Animal nutrition compositions
ATE458822T1 (de) 1998-04-08 2010-03-15 Metabolix Inc Verfahren für die trennung und reinigung von biopolymeren
CA2333005A1 (en) 1998-06-09 1999-12-16 Tillman U. Gerngross Methods and apparatus for the production of amorphous polymer suspensions
AU750835B2 (en) * 1999-05-12 2002-08-01 Metabolix, Inc. Methods for purifying polyhydroxyalkanoates
AU2002342455B8 (en) 2001-11-15 2008-12-11 Biomatera Inc. Method for preparing gels
AU2003266709A1 (en) * 2002-09-30 2004-05-04 Kaneka Corporation Method of coagulating poly-3-hydroxyalkanoic acid
AU2003277546A1 (en) * 2002-11-08 2004-06-07 Kaneka Corporation Aqueous dispersion of biodegradable polyester and method for production thereof
US7098298B2 (en) * 2003-11-21 2006-08-29 Kaneka Corporation Method for producing polyhydroxyalkanoate crystal
JPWO2005049692A1 (ja) * 2003-11-21 2007-06-07 株式会社カネカ ポリヒドロキシアルカノエート結晶の製造方法
US7153928B2 (en) 2003-11-21 2006-12-26 Kaneka Corporation Method for producing polyhydroxyalkanoate crystal
EP1687436B1 (en) * 2003-11-28 2009-01-07 PHB Industrial S.A. Process for recovering polyhydroxyalkanoates ("phas") from cellular biomass
TW200613560A (en) 2004-06-29 2006-05-01 Procter & Gamble Solvent extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass
TW200617171A (en) 2004-06-29 2006-06-01 Procter & Gamble Improved process for the solvent-based extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass
CN101065416B (zh) 2004-09-13 2011-04-13 梅塔博利克斯股份有限公司 单一溶剂的聚合物提取方法
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
CN114846050A (zh) 2019-12-23 2022-08-02 希欧生物清洁有限公司 新型生物塑料
CN115667362A (zh) 2020-05-18 2023-01-31 文维罗科技生物技术公司 用于从富含pha的细菌生物质中分离pha的方法
EP4108776A1 (en) 2021-06-22 2022-12-28 CO2BioClean GmbH Production of biopolymers

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0036699B2 (en) * 1979-02-21 1987-09-02 Imperial Chemical Industries Plc Extraction of poly-beta-hydroxybutyric acid
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
US5422257A (en) * 1991-11-29 1995-06-06 Firmenich Sa Method for obtaining poly-β-hydroxyoctanoic acid via solvent extraction

Also Published As

Publication number Publication date
ATE217908T1 (de) 2002-06-15
EP0846184B1 (en) 2002-05-22
ES2177796T3 (es) 2002-12-16
DE69621342D1 (de) 2002-06-27
DK0846184T3 (da) 2002-07-15
DE69621342T2 (de) 2003-01-23
CA2230049C (en) 2005-11-15
KR19990044018A (ko) 1999-06-25
MX9801381A (es) 1998-11-30
CA2230049A1 (en) 1997-02-27
NO980701D0 (no) 1998-02-19
HUP9901587A3 (en) 2000-06-28
RU2196177C2 (ru) 2003-01-10
JP2000516801A (ja) 2000-12-19
AU704379B2 (en) 1999-04-22
AU6775896A (en) 1997-03-12
CN1194008A (zh) 1998-09-23
HK1011871A1 (en) 1999-07-23
CN1069345C (zh) 2001-08-08
BR9610256A (pt) 1999-07-06
WO1997007229A1 (en) 1997-02-27
PT846184E (pt) 2002-09-30
KR100262358B1 (ko) 2000-08-01
NO980701L (no) 1998-04-21
CZ51498A3 (cs) 1998-08-12
HUP9901587A2 (hu) 1999-08-30
CZ295187B6 (cs) 2005-06-15
EP0846184A1 (en) 1998-06-10
JP4201834B2 (ja) 2008-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5821299A (en) Solvent extraction of polyhydroxy-alkanoates from biomass facilitated by the use of marginal nonsolvent
HU222563B1 (hu) Poli(hidroxi-alkanoát)-ok oldószeres extrakciója biomasszából egy, PHA részére határeseti, oldószer alkalmazásával
US5942597A (en) Solvent extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass
US6087471A (en) High temperature PHA extraction using PHA-poor solvents
AU701441B2 (en) Process for recovering polyhydroxyalkanoates using air classification
AU701964B2 (en) Process for recovering polyhydroxyalkanoates using centrifugal fractionation
CA2580605A1 (en) Process for the extraction of polyhydroxyalkanoates from biomass
RU2199587C2 (ru) Способ выделения полигидроксиалканоата из биомассы и полигидроксиалканоат, полученный данным способом

Legal Events

Date Code Title Description
HFG4 Patent granted, date of granting

Effective date: 20030623

MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees