从生物质中溶剂萃取聚羟基链烷酸酯制造技术

用于从生物质中萃取ＰＨＡ的方法，所述方法包括：使包含ＰＨＡ的生物质与单一主要溶剂混合以形成生物质液体；加热所述生物质液体直至至少部分ＰＨＡ从生物质中溶出以形成ＰＨＡ液体；从ＰＨＡ液体中分离出生物质以形成富含ＰＨＡ的液体；从富含ＰＨＡ的液体中蒸去０％至约５０％的单一主要溶剂以形成溶剂蒸气和富含ＰＨＡ的浓缩液体；并冷却富含所述ＰＨＡ的浓缩液体以形成沉淀的ＰＨＡ和不纯的溶剂液体。任选地，通过加压过滤，从所述不纯溶剂液体中进一步回收沉淀的ＰＨＡ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从其它生物质组分中萃取特定组分的方法。更具体地讲，本专利技术涉及通过用溶剂进行萃取来从生物体系如植物或细菌中萃取聚羟基链烷酸酯的方法。
技术介绍
塑胶如聚酯可典型地通过熟知的合成方法由石化产品源制得。这些基于石化产品的聚合物在处理后需要几百年的时间来降解。对于塑胶废弃物积聚于垃圾掩埋地的忧虑，造成目前用可生物降解聚合物作为代替的趋势。可生物降解的合成聚合物由于其生产成本昂贵，因此还未在市场上取得巨大的成功。然而，生物工艺学的发展已导出成本降低的生产方法。具体地讲，如今通过大规模的细菌发酵可制得可生物降解的脂族共聚酯。统称为聚羟基链烷酸酯或PHA的这些聚合物可在以发酵植物中葡萄糖供养的原生或重组细菌体内合成。如同它们的石化产品前体一样，PHA的结构性质以及由此而得的机械性质可被定制以符合所需最终产品的规格。然而，与它们的石化产品前体不同的是PHA既可需氧降解也可厌氧降解。PHA是极其多样化的，并且已识别了多达100种不同的PHA结构。PHA结构可以两种方式变化。第一，PHA可根据R侧基的结构而变化，所述侧基形成了羟基链烷酸的侧链而不涉及PHA主碳链。第二，PHA可根据衍生出它们的单元数目和类型而变化。例如，PHA可以为均聚物、共聚物和三元共聚物。PHA结构中的这些变化是造成它们物理特性变化的原因。由此，物理特性变化是造成通常所用的已知PHA萃取方法低效的原因。溶剂萃取已被描述为一种从细菌和植物中萃取PHA的方法。然而，溶剂萃取结构柔韧的PHA聚合物是一种挑战，因为这些PHA结晶缓慢，并且当除去萃取溶剂时，易于粘结在一起以形成凝胶。凝胶形成是不可取的，因为它需要额外高成本步骤以将溶剂从凝胶中逐出，并将所剩结构柔韧的PHA压成片以获得纯聚合物。若干双溶剂萃取方法旨在解决凝胶形成的问题。然而，双溶剂萃取比单溶剂萃取更加昂贵，因为它们通常需要两倍量的溶剂，并且在没有额外溶剂处理如分离两种溶剂的情况下回收溶剂是不可能的。鉴于上述原因，需要一种用于从细菌和植物中萃取结构柔韧的PHA聚合物的简便且更经济的方法。上述方法应优选涉及单一可循环使用的主要溶剂，所述溶剂优选为环境友好的。专利技术概述本专利技术人已惊奇地发现了一种具有最小程度凝胶形成的用于从润湿或干燥生物质中萃取结构柔韧的PHA聚合物的方法。所述方法涉及使用单一可循环使用的主要溶剂，所述溶剂优选为环境友好的。因此，本专利技术涉及用于从润湿或干燥生物质中萃取结构柔韧的PHA的方法，所述方法包括以下步骤使包含聚羟基链烷酸酯的生物质与单一主要溶剂混合以形成生物质液体；加热所述生物质液体直至至少部分聚羟基链烷酸酯从包含聚羟基链烷酸酯的生物质中溶出以形成PHA液体；从PHA液体中分离出生物质以形成富含PHA的液体；从富含PHA的液体中蒸去0％至约50％的单一主要溶剂以形成溶剂蒸气和富含PHA的浓缩液体；并冷却富含所述PHA的浓缩液体以形成沉淀的聚羟基链烷酸酯和不纯的溶剂液体，并在所述冷却后，通过加压过滤从所述不纯溶剂液体中回收沉淀的聚羟基链烷酸酯；其中所述聚羟基链烷酸酯包含至少两种无规重复单体单元，其中第一种无规重复单体单元具有以下结构 并且第二种或高级无规重复单体单元具有以下结构 其中R为C3至C7烷基或它们的混合物；其中约75％摩尔至约99％摩尔的无规重复单体单元具有第一种无规重复单体单元的结构，并且约1％摩尔至约25％摩尔的无规重复单体单元具有第二种无规重复单体单元的结构；并且其中所述单一主要溶剂为丁醇、戊醇或它们的混合物。在上述方法中，所述生物质液体以约10至约100份单一主要溶剂对约1份生物质的比率包含所述单一主要溶剂和所述生物质。在上述方法中，所述生物质液体以约50份单一主要溶剂对约1份生物质的比率包含所述单一主要溶剂和所述生物质。上述方法还包括在加热所述生物质液体前，将按重量计约3％至约8％的丙酮加入到所述生物质液体中。在上述方法中，加热所述生物质液体可使所述生物质液体的温度增加到离所述溶剂沸点约5℃至约20℃的范围内。在上述方法中，通过高温过滤进行所述生物质从所述PHA液体中的分离以形成富含PHA的液体。在上述方法中，通过向富含PHA的液体施加真空以从富含所述PHA的液体中蒸发出所述溶剂。在上述方法中，使溶剂蒸气回复为溶剂液体而回收。在上述方法中，溶剂液体可再循环以用于进一步的萃取。上述方法还包括在通过加压过滤从不纯溶剂液体中回收聚羟基链烷酸酯后，用新鲜的单一主要溶剂洗涤沉淀的聚羟基链烷酸酯。在上述方法中，不纯的溶剂液体可再循环以用于进一步的萃取。在上述方法中，戊醇为异戊醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇或它们的混合物。在上述方法中，戊醇为异戊醇和/或丁醇为异丁醇。一种用于从包含聚羟基链烷酸酯的干燥生物质中萃取所述聚羟基链烷酸酯的方法，所述方法包括以下步骤使包含聚羟基链烷酸酯的干燥生物质与单一主要溶剂混合以形成生物质液体；加热所述生物质液体直至至少部分聚羟基链烷酸酯从包含聚羟基链烷酸酯的生物质中溶出以形成PHA液体；从PHA液体中分离出生物质以形成富含PHA的液体；从富含PHA的液体中蒸去0％至约50％的单一主要溶剂以形成溶剂蒸气和富含PHA的浓缩液体；并冷却富含所述PHA的浓缩液体以形成沉淀的聚羟基链烷酸酯和不纯的溶剂液体，并在所述冷却后，通过加压过滤从所述不纯溶剂液体中回收沉淀的聚羟基链烷酸酯；其中所述聚羟基链烷酸酯包含至少两种无规重复单体单元，其中第一种无规重复单体单元具有以下结构 并且第二种或高级无规重复单体单元具有以下结构 其中R为C3至C7烷基或它们的混合物；其中约75％摩尔至约99％摩尔的无规重复单体单元具有第一种无规重复单体单元的结构，并且约1％摩尔至约25％摩尔的无规重复单体单元具有第二种无规重复单体单元的结构；并且其中所述单一主要溶剂为丁醇、戊醇、甲苯或它们的混合物。对于本领域技术人员来说，通过阅读本说明书的公开内容，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得显而易见。所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考，任何文献的引用不可解释为对其作为本专利技术的现有技术的认可。专利技术详述尽管本说明书在结尾的权利要求书中特别指出并清楚地要求保护本专利技术，但据信通过下列说明可更好地理解本专利技术。除非另外指明，本文所用的所有百分数和比率均按总组合物的重量计，并且所有测量均在25℃进行。“包括”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和其它成分。该术语包括术语“由...组成”和“基本上由...组成”。本领域描述了几种可从生物质中萃取PHA的方法。这些方法包括通过使用酶、化学试剂、机械部件的PHA萃取和溶剂萃取。不受理论的限制，据信单一主要溶剂方法可以(a)使所萃取的结构柔韧的PHA的收率和纯度达到最佳；和(b)将整个萃取过程中的步骤数减到最少，最大限度地实现经济商业化萃取结构柔韧的PHA的目的。上述目的可通过以下来实现(a)使用单一主要溶剂代替由具有基本上不相同溶剂化特性的溶剂或溶剂组构成的双溶剂体系；(b)回收单一主要溶剂以用于随后的萃取中；(c)优选使用环境友好的单一主要溶剂；(d)简化或免去单独的生物质细胞胞溶步骤；(e)降低或消除萃取过程开始之前干燥生物质的需要；(f)降低或消除对第二种主要溶剂的需要以沉淀结构柔韧的PHA而基本上不形成凝胶；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从包含聚羟基链烷酸酯的生物质中萃取聚羟基链烷酸酯的方法，所述方法包括：ａ）使包含所述聚羟基链烷酸酯的生物质与单一主要溶剂混合以形成生物质液体；ｂ）加热所述生物质液体直至至少部分所述聚羟基链烷酸酯从包含聚羟基链烷酸酯的生物质中溶出以形成ＰＨＡ液体；ｃ）从所述ＰＨＡ液体中分离出生物质以形成富含ＰＨＡ的液体；ｄ）从富含所述ＰＨＡ的液体中蒸去０％至５０％的单一主要溶剂以形成溶剂蒸气和富含ＰＨＡ的浓缩液体；和ｅ）冷却富含所述ＰＨＡ的浓缩液体以形成沉淀的聚羟基链烷酸酯和不纯的溶剂液体，并在所述冷却后，通过加压过滤从所述不纯的溶剂液体中回收沉淀的聚羟基链烷酸酯；其中所述聚羟基链烷酸酯包含至少两种无规重复单体单元，其中第一种无规重复单体单元具有以下结构：－［－Ｏ－＊Ｈ－（ＣＨ↓［２］）－＊－］－并且第二种或高级无规重复单体单元具有以下结构：－［－Ｏ－＊Ｈ－ＣＨ↓［２］－＊－］－其中Ｒ为Ｃ３至Ｃ７烷基或它们的混合物；其中７５％摩尔至９９％摩尔的所述无规重复单体单元具有第一种无规重复单体单元的结构，并且１％摩尔至２５％摩尔的所述无规重复单体单元具有第二种无规重复单体单元的结构；并且其中所述单一主要溶剂为丁醇、戊醇或它们的混合物；优选地其中所述生物质液体以１０至１００份单一主要溶剂对１份ＰＨＡ的比率包含所述单一主要溶剂和所述生物质。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K纳拉辛汉，K叶，AC切尔利，D莱文古德，GQ陈，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]