專利名稱：聚合物的萃取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物的萃取方法。
背景技術(shù)：
聚羥基烷酸酯(″PHA″)可以從具有含PHA的細(xì)胞的生物質(zhì)中萃取。通常，該工藝涉及將生物質(zhì)與用于PHA的溶劑混合，接著加熱和攪拌。這一般提供包括兩相的體系，一相為含有溶劑和PHA的溶液，另一相含有殘余生物質(zhì)，該殘余生物質(zhì)具有含減少量的PHA的細(xì)胞。通常，分離此兩相，然后從溶劑中除去PHA。
概述一般說來，本發(fā)明涉及聚合物的萃取方法。
在一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)分離聚合物的方法。該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸，以提供殘余生物質(zhì)和溶液。溶劑體系包括聚合物的溶劑(solvent for the polymer)和聚合物的沉淀劑(precipitant for the polymer)，且溶液包括聚合物、聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑。該方法還包括向溶液和殘余生物質(zhì)施加離心力，以從殘余生物質(zhì)至少分離出一些溶液。
在另一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸，以提供殘余生物質(zhì)和溶液，該溶液包括聚合物和溶劑體系，并且從殘余生物質(zhì)分離出至少一些溶液。該方法還包括向該溶液中添加聚合物的沉淀劑，以從溶劑體系中除去至少一些聚合物。
在另一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)中分離該聚合物的方法。該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物和溶劑體系的溶液。該溶液的聚合物濃度為至少約2％和其粘度至多為約100厘泊。該方法還包括從殘余生物質(zhì)分離出至少一些溶液。
在一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和溶液。溶劑體系包括聚合物的溶劑，并且溶液包括聚合物和聚合物的溶劑。聚合物的溶劑的沸點(diǎn)可以高于100℃。該方法還包括從殘余生物質(zhì)分離聚合物。
在另一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括使生物質(zhì)與一定體積的溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物以及聚合物的溶劑的溶液，和從殘余生物質(zhì)中分離至少一些溶液。該方法還包括向分離出的溶液中加入一定體積的聚合物的沉淀劑，以從溶液中除去至少一些聚合物。相對(duì)于溶劑體系的體積，加入的沉淀劑的體積小于約2份。
在另一方面，本發(fā)明的特征在于從含有該聚合物和生物質(zhì)雜質(zhì)的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括使生物質(zhì)與聚合物的沉淀劑接觸，以從含有該聚合物和生物質(zhì)雜質(zhì)的生物質(zhì)中除去至少一些生物質(zhì)雜質(zhì)，由此提供純化的含有該聚合物的生物質(zhì)。該方法還包括使純化的生物質(zhì)與溶劑體系接觸，以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物和聚合物的溶劑的溶液。
在另一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物和生物質(zhì)雜質(zhì)的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括化學(xué)預(yù)處理生物質(zhì)以從含有生物質(zhì)和雜質(zhì)的生物質(zhì)中除去至少一些生物質(zhì)雜質(zhì)，由此提供純化的含有該聚合物的生物質(zhì)?；瘜W(xué)處理包括在附加的化學(xué)品存在或不存在下，控制pH、溫度和接觸時(shí)間，所述化學(xué)品例如表面活性劑、洗滌劑、酶或可以有助于除去生物質(zhì)雜質(zhì)的類似材料。該方法還包括使純化的生物質(zhì)與溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物和聚合物的溶劑的溶液。
在一方面，本發(fā)明的特征在于從含有該聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系在逆流條件下接觸。
在另一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括使用形成PHA相和殘余生物質(zhì)相的一步工藝使生物質(zhì)與溶劑體系接觸。在PHA相中存在的溶劑體系的體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體系的體積的比例至少為約0.8。
在另一方面，本發(fā)明的特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。該方法包括使用形成PHA相和殘余生物質(zhì)相的一步工藝使生物質(zhì)與溶劑體系接觸。在殘余生物質(zhì)相中存在的溶劑體系的體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體系的體積的比例至多為約0.2。
在特定實(shí)施方式中，該方法能夠從生物質(zhì)中以相對(duì)高的產(chǎn)率萃取聚合物(例如PHA)。在某些實(shí)施方式中，可以不使用多步驟(例如使用單步工藝)從生物質(zhì)中萃取相對(duì)高產(chǎn)率的聚合物(例如PHA)。
在某些實(shí)施方式中，該方法能夠萃取相對(duì)純的聚合物(例如PHA)。
在特定實(shí)施方式中，該方法能夠以相對(duì)有效的方式使用溶劑和/或沉淀劑。例如，可以回收相對(duì)高比例的在該方法中使用的溶劑和/或沉淀劑(例如，用于再利用)。
在某些實(shí)施方式中，該方法可以具有減少的環(huán)境影響。
在特定的實(shí)施方式中，該方法能夠以相對(duì)高的空速(例如，高產(chǎn)量，且具有在工藝設(shè)備中的總體低的停留時(shí)間)萃取聚合物。
在特定的實(shí)施方式中，該方法能夠?qū)е孪鄬?duì)少量的不需要的反應(yīng)副產(chǎn)物(例如有機(jī)酸)。這能夠例如減少對(duì)本方法中所用體系的腐蝕或其它不希望的損害的可能性，和/或延長(zhǎng)這種體系的使用壽命。
在某些實(shí)施方式中，該方法能夠提供相對(duì)高體積的產(chǎn)量(例如通過使用單步工藝)。
在特定的實(shí)施方式中，該方法能夠提供相對(duì)高的溶劑回收。
在特定的實(shí)施方式中，該方法能夠使用單步裝置(例如，逆流離心接觸器)進(jìn)行。
在某些實(shí)施方式中，形成相對(duì)低粘度的殘余生物質(zhì)(例如，使用逆流條件)，其可以增強(qiáng)后續(xù)的加工，例如汽提殘余溶劑和濃縮固體含量(solidscontent)(例如通過蒸發(fā)、過濾或干燥)。
此外，本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在說明書、附圖和權(quán)利要求中。


圖1為從具有含PHA的細(xì)胞的生物質(zhì)中萃取PHA的方法的實(shí)施方式的流程圖；圖2為從具有含PHA的細(xì)胞的生物質(zhì)中萃取PHA的方法的實(shí)施方式部分流程圖；和圖3為示出實(shí)施例III的粘度和聚合物含量的圖。
發(fā)明詳述圖1為從具有含PHA的細(xì)胞的生物質(zhì)萃取PHA的方法的實(shí)施方式的流程圖。提供含有生物質(zhì)和水的漿料(slurry)。將溶劑體系加入到漿料中以形成含有該漿料和溶劑體系的混合物。攪拌該混合物(例如攪動(dòng))以提供包括兩相的組合。一相由含有PHA和溶劑體系及痕量生物質(zhì)的溶液形成(″PHA相″)。第二相由具有降低的聚合物含量的細(xì)胞的殘余生物質(zhì)、水和留下部分的溶劑體系形成(″殘余生物質(zhì)相″)。使用適當(dāng)?shù)难b置分離包含在該組合中的兩相，該裝置利用離心力以促進(jìn)分離(例如碟式離心機(jī)、轉(zhuǎn)筒離心機(jī)、沉降式離心機(jī)、水力漩流器、逆流離心接觸器)。任選地，可以將一種或多種溶劑加入到利用離心力以促進(jìn)分離的裝置中。將PHA的沉淀劑加入到PHA相中以形成含有PHA相和沉淀劑的混合物。攪拌(例如攪動(dòng))該混合物以形成含有沉淀的PHA、溶劑體系和沉淀劑的組合。在特定實(shí)施方式中，溶劑體系和沉淀劑是混溶的，這得到具有兩相(例如，含有沉淀的PHA的一相，和含有溶劑體系和沉淀劑的一相)的組合(沉淀的PHA、溶劑體系和沉淀劑)。分離(例如通過過濾或使用離心力)該組合(沉淀的PHA、溶劑體系和沉淀劑)以除去該分離的萃取的PHA。
圖1的工藝可以稱作單步工藝。通常，單步工藝是在從生物質(zhì)分離聚合物(例如PHA)的過程中僅僅使用一個(gè)離心步驟的工藝。通常，多步工藝指在從生物質(zhì)分離聚合物(例如PHA)的過程中使用多于一個(gè)離心步驟的工藝(參見下面的其它說明)。例如，可以處理和最終離心在圖1的工藝中形成的殘余生物質(zhì)，由此產(chǎn)生二步工藝(參見，例如，圖2和下面的說明)。
在某些實(shí)施方式中，該工藝得到相對(duì)高產(chǎn)率的PHA。例如，在某些實(shí)施方式中，萃取的PHA的干重與生物質(zhì)中初始含有的PHA的干重的比例至少為約0.9(例如，至少為約0.95，至少為約0.97，至少為約0.98)。在特定的實(shí)施方式中，可以無需使用多步工藝(例如使用單步工藝)得到相對(duì)高產(chǎn)率的PHA。
在特定的實(shí)施方式中，可以使用相對(duì)大量的轉(zhuǎn)移到PHA相的溶劑進(jìn)行該工藝。例如，在某些實(shí)施方式中，在PHA相中回收的溶劑體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體積的比例至少為約0.8(例如0.85，至少為約0.9，至少為約0.95，至少為約0.98，至少為約0.99)。在某些實(shí)施方式中，可以在從生物質(zhì)中分離聚合物(例如PHA)的過程中使用例如，逆流條件將相對(duì)大量的溶劑轉(zhuǎn)移到PHA相。
在特定的實(shí)施方式中，可以使用相對(duì)少量的轉(zhuǎn)移到殘余生物質(zhì)相的溶劑進(jìn)行該工藝。例如，在某些實(shí)施方式中，在殘余生物質(zhì)相中回收的溶劑的體積與接觸生物質(zhì)的溶劑的體積的比例至多為約0.2(例如，至多為約0.15，至多為約0.1，至多為約0.05，至多為約0.02，至多為約0.01)。在某些實(shí)施方式中，可以在從生物質(zhì)中分離聚合物(例如PHA)的過程中使用例如，逆流條件將相對(duì)少量的溶劑轉(zhuǎn)移到殘余生物質(zhì)相。
可以以任何所需方式提供漿料。一般地，通過形成含有水和生物質(zhì)的發(fā)酵肉湯(broth)，并且從發(fā)酵肉湯中除去部分水而提供漿料。可以通過例如，過濾(例如微過濾、膜過濾)和/或通過潷析和/或通過使用離心力除去水。在特定的實(shí)施方式中，可以在提供漿料的工藝過程中除去生物質(zhì)雜質(zhì)(例如細(xì)胞壁和細(xì)胞膜雜質(zhì))。這些雜質(zhì)可以包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)(例如甘油三酯、磷脂和脂蛋白)和脂多糖。
可以根據(jù)需要改變生物質(zhì)的PHA含量(例如，干生物質(zhì)的PHA含量，包含其聚合物含量，以重量％計(jì))。作為實(shí)例，在其中生物質(zhì)是源于微生物(microbial origin)的實(shí)施方式中，生物質(zhì)的PHA含量可以至少為約50重量％(例如，至少為約60重量％，至少為約70重量％，至少為約80重量％)。作為另一實(shí)例，在其中生物質(zhì)是源于植物的實(shí)施方式中，生物質(zhì)的PHA含量可以為小于約50重量％(例如小于約40重量％，小于約30重量％，小于約20重量％)。
在某些實(shí)施方式中，漿料的固體含量(例如干生物質(zhì)，包括其PHA含量，相對(duì)于漿料總濕重的重量)為約25重量％～約40重量％(例如約25重量％～約35重量％)。
生物質(zhì)可以由多種實(shí)體(entities)中的一種或多種形成。該實(shí)體包括例如，產(chǎn)生PHA的微生物菌株(例如，真養(yǎng)產(chǎn)堿菌(Alcaligenes eutrophus)(再命名為產(chǎn)堿桿菌屬(Ralstonia eutropha))、廣泛產(chǎn)堿菌(Alcaligenes latus)、固氮菌屬(Azotobacter)、氣單胞菌屬(Aeromonas)、叢毛單胞菌屬(Comamonas)、假單胞菌屬(Pseudomonads))、用于產(chǎn)生PHA的基因工程的有機(jī)體(例如假單胞菌屬、Ralstonia、大腸桿菌(Escherichia coli)、克雷伯氏菌屬(Klebsiella))、用于產(chǎn)生PHA的酵母和用于產(chǎn)生PHA的植物體系。該實(shí)體公開于例如，Lee，Biotechnology & Bioengitieering 491-14(1996)；Braunegg等人(1998)，J.Biotechnology 65127-161；Madison和Huisman，1999；和Snell和Peoples2002，Metabolic Engineering 429-40，將它們?cè)诖艘胱鳛閰⒖肌?br> 在生物質(zhì)含有微生物細(xì)胞的實(shí)施方式中，包含在生物質(zhì)內(nèi)的微生物細(xì)胞的尺寸也可以按照需要變化。通常，微生物細(xì)胞(例如細(xì)菌細(xì)胞)具有至少一維，其尺寸為至少約0.2微米(例如，至少為約0.5微米，至少為約1微米，至少為約2微米，至少為約3微米，至少為約4微米，至少為約5微米)。在特定的實(shí)施方式中，生物質(zhì)中使用相對(duì)大的微生物細(xì)胞(例如，相對(duì)大的細(xì)菌細(xì)胞)是有利的，這是因?yàn)檫@能夠促進(jìn)生物質(zhì)的分離，以形成生物質(zhì)漿料。
通常，通過聚合(例如酶聚合)一種或多種單體單元形成PHA。該單體單元的實(shí)例包括，例如，3-羥基丁酸酯、3-羥基丙酸酯、3-羥基戊酸酯、3-羥基己酸酯、3-羥基庚酸酯、3-羥基辛酸酯、3-羥基壬酸酯、3-羥基癸酸酯、3-羥基十二酸酯、3-羥基十二碳烯酸酯、3-羥基十四烷酸酯、3-羥基十六酸酯、3-羥基十八酯、4-羥基丁酸酯、4-羥基戊酸酯、5-羥基戊酸酯和6-羥基己酸酯。
在某些實(shí)施方式中，PHA具有至少一種化學(xué)式為-OCR1R2(CR3R4)nCO-的單體單元。n為0或整數(shù)(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15，等)。R1、R2、R3和R4各自為氫原子、飽和烴基、不飽和烴基、取代的基團(tuán)(例如，取代的烴基)或未取代的基團(tuán)(例如，未取代的烴基)。取代的基團(tuán)的實(shí)例包括鹵素取代的基團(tuán)(例如，鹵素取代的烴基)、羥基-取代的基團(tuán)(例如，羥基-取代的烴基)、鹵素基團(tuán)、氮-取代的基團(tuán)(例如，氮-取代的烴基)和氧-取代的基團(tuán)(例如，氧-取代的烴基)。取代的基團(tuán)包括例如，取代的飽和的烴基和取代的未飽和的烴基。R1與R2、R3和R4的每個(gè)相同或不同。R2與R1、R3和R4的每個(gè)相同或不同。R3與R1、R2和R4的每個(gè)相同或不同。R4與R1、R2和R3的每個(gè)相同或不同。
在某些實(shí)施方式中，PHA是含有兩種或多種不同單體單元的共聚物。該共聚物的實(shí)例包括聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基丙酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基己酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-4-羥基丁酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-4-羥基戊酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-6-羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸酯-共-3-羥基庚酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基辛酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基癸酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基十二烷酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基辛酸酯-共-3-羥基癸酸酯、聚-3-羥基癸酸酯-共-3-羥基辛酸酯和聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基十八烷酸酯。
在特定的實(shí)施方式中，PHA是均聚物。該共聚物的實(shí)例包括聚-4-羥基丁酸酯、聚-3-羥基丙酸酯、聚-3-羥基丁酸酯、聚-3-羥基己酸酯、聚-3-羥基庚酸酯、聚-3-羥基辛酸酯、聚-3-羥基癸酸酯和聚-3-羥基十二酸酯。
PHA的聚苯乙烯相當(dāng)重均分子量為至少約500(例如至少為約10,000，至少為約50,000)和/或小于約2,000,000(例如小于約1,000,000，小于約800,000)。
通常，加入到漿料的溶劑體系量可以根據(jù)需要變化。在特定的實(shí)施方式中，將一定量的溶劑體系加入到漿料，以便在離心后，PHA相的PHA固體含量為小于約10重量％(例如小于約8重量％，小于約6重量％，小于約5重量％，小于約4重量％，小于約3重量％)。
溶劑體系包括一種或多種PHA的溶劑，并且可以任選地包括一種或多種PHA的沉淀劑。不意圖被理論束縛，據(jù)信溶劑體系中包括PHA的沉淀劑可以降低含有聚合物和溶劑體系的溶液的粘度和/或增強(qiáng)萃取所需PHA的工藝中的選擇性。
通常，給定聚合物的溶劑能夠溶解聚合物，形成在分子或離子尺度水平基本均一的溶液。通常，給定聚合物的沉淀劑能夠誘導(dǎo)聚合物沉淀和/或弱化聚合物的溶劑的溶解能力。
溶劑和/或沉淀劑的選擇通常取決于待純化的給定PHA。不希望被理論限定，據(jù)信可以通過使給定聚合物和溶劑的適當(dāng)?shù)娜軇┗瘏?shù)(solvationparameters)(例如分散力(dispersive force)、氫鍵力(hydrogen bonding forces)和/或極性)基本匹配，來選擇給定聚合物所用的適當(dāng)溶劑。這些溶劑化參數(shù)公開于例如，Hansen，Solubility Parameters-A User′s Handbook，CRC Press，NY，NY(2000)。
在其中PHA是聚-3-羥基丁酸酯共聚物(例如聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基丙酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基己酸酯和/或聚-3-羥基丁酸酯-共-4-羥基丁酸酯、聚-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基辛酸酯-共-3-羥基癸酸酯-共-3-羥基十二烷酸酯)的特定實(shí)施方式中，其中單體單元的大部分是3-羥基丁酸酯(例如至少為約50％的單體單元為3-羥基丁酸酯，至少為約60％單體單元為3-羥基丁酸酯)，溶劑可以選自酮、酯和/或具有至少4個(gè)碳原子的醇，且沉淀劑可以選自鏈烷烴、甲醇和乙醇。
在其中PHA為聚-3-羥基辛酸酯的一些實(shí)施方式中，溶劑可以選自酮、酯、具有至少4個(gè)碳原子的醇或鏈烷烴(例如己烷)。
通常，酮可以為環(huán)狀或非環(huán)狀、直鏈或支化和/或取代或未取代的。非環(huán)狀酮和環(huán)狀酮的實(shí)例包括甲基異丁基酮(″MIBK″)、3-甲基-2-戊酮(丁基甲基酮)、4-甲基-2-戊酮(甲基異丁基酮)、3-甲基-2-丁酮(甲基異丙基酮)、2-戊酮(甲基正丙基酮)、二異丁基酮、2-己酮(甲基正丁基酮)、3-戊酮(二乙基酮)、2-甲基-3-庚酮(丁基異丙基酮)、3-庚酮(乙基正丁基酮)、2-辛酮(甲基正己基酮)、5-甲基-3-庚酮(乙基戊基酮)、5-甲基-2-己酮(甲基異戊基酮)、庚酮(戊基甲基酮)、環(huán)戊酮、環(huán)己酮。
通常，酯可以是環(huán)狀或非環(huán)狀、直鏈或支化和/或取代或未取代的。非環(huán)狀和環(huán)狀的酯包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、異丁酸丁酯、正丁酸甲酯、丙酸丁酯、丁酸丁酯、戊酸甲酯、戊酸乙酯、己酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯。
通常，具有至少4個(gè)碳原子的醇可以為環(huán)狀或非環(huán)狀、直鏈或支化和/或取代或未取代的。這類環(huán)狀和非環(huán)狀的醇的實(shí)例包括甲基-1-丁醇、乙基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇(戊醇)、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-丁醇(戊醇)、3-甲基-2-戊醇(甲基異丁基甲醇)、甲基-2-戊醇、4-甲基-2-戊醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、環(huán)己醇、甲基-環(huán)己醇和雜醇油(高級(jí)醇的混合物，其一般是醇蒸餾的副產(chǎn)物，并且通常主要是戊醇(甲基丁醇))。
通常，鏈烷烴可以為環(huán)狀或非環(huán)狀、直鏈或支化和/或取代或未取代的。在某些實(shí)施方式中，該鏈烷烴包括直鏈烷烴并且具有5個(gè)或更多個(gè)碳原子(例如庚烷、己烷、辛烷、壬烷和十二烷)。在特定的實(shí)施方式中，鏈烷烴包括異烷烴(例如甲基庚烷、甲基辛烷、二甲基庚烷)。在特定的實(shí)施方式中，可以使用Soltrol100(C9-C11的異鏈烷烴的混合物，購(gòu)自位于Houston，TX的Chevron Phillips Chemical Company)。
一般地，溶劑體系中存在的溶劑量可以根據(jù)需要變化。在某些實(shí)施方式中，溶劑體系具有至少為約5份(例如，至少為約10份，至少為約15份)溶劑/份PHA和/或小于約50份(例如小于約30份，小于約25份)溶劑/份PHA。
在某些實(shí)施方式中，PHA的溶劑是非鹵代的。使用非鹵代的溶劑可能是有利的，這是因?yàn)檫@可以降低溶劑對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，降低與使用溶劑有關(guān)的健康危險(xiǎn)，和/或降低與儲(chǔ)存、處理和/或處置溶劑相關(guān)的成本。
在特定的實(shí)施方式中，PHA的溶劑可以具有相對(duì)低的密度。例如，20℃時(shí)，PHA的溶劑的密度可以為小于約0.95千克/升(例如，小于約0.9千克/升，小于約0.8千克/升，小于約0.7千克/升)。不希望被理論束縛，據(jù)信使用相對(duì)低密度的溶劑能夠增加從殘余生物質(zhì)相分離出的PHA相的質(zhì)量。
在某些實(shí)施方式中，PHA的溶劑在水中具有相對(duì)低的溶解度。例如，20℃時(shí)，PHA的溶劑在水中的溶解度為小于約1％(例如小于約0.5％，小于約0.2％)。在水中具有相對(duì)低溶解度的溶劑是優(yōu)選的，因?yàn)檫@種溶劑不易于與水混合。這能夠提高在工藝過程中提供兩分離相的方便性，由此降低成本和/或工藝復(fù)雜性。
在特定的實(shí)施方式中，PHA的溶劑是基本上不可水解的。例如，溶劑至多與乙酸乙酯一樣可水解。使用基本不可水解的溶劑能夠降低不需要的副產(chǎn)物(例如化學(xué)反應(yīng)性物質(zhì)，例如有機(jī)酸)形成的可能性。這可以降低部分體系(例如管路)腐蝕的量和/或速率，在該體系中進(jìn)行PHA萃取。
在某些實(shí)施方式中，PHA的溶劑相對(duì)容易從水中汽提。例如，100℃時(shí)，溶劑相對(duì)于水的logK值至少為約1.5(例如至少為約1.8，至少為約2，至少為約2.2)，根據(jù)Hwang等人Ind.Eng.Chem.Res.，Vol.31，No.7，pp.1753-1767(1992)測(cè)定，將其在此引入作為參考。使用容易從水中汽提的溶劑可能是理想的，這是因?yàn)榕c不易于從水中汽提的其它溶劑相比，這樣的溶劑易于被回收和循環(huán)。
在特定的實(shí)施方式中，PHA的溶劑的沸點(diǎn)高于100℃。
在特定的實(shí)施方式中，適當(dāng)?shù)娜軇┦欠躯u代的，考慮水解和/或考慮與聚合物的反應(yīng)性，具有相對(duì)低(例如比乙酸乙酯低)的水溶解度和相對(duì)低的反應(yīng)性。
在某些實(shí)施方式中，20℃時(shí)，PHA在沉淀劑中的溶解度為小于PHA的約0.2％(例如小于約0.1％)。
在特定的實(shí)施方式中，相對(duì)于加入到漿料的溶劑體系的體積，將相對(duì)較小體積的沉淀劑加入到PHA相中，例如，加入到PHA相的沉淀劑體積與加入到漿料中的溶劑體系體積之比小于約0.2(例如小于約0.1，小于約0.07，小于約0.05)。
在其中溶劑體系含有一種或多種PHA的溶劑和一種或多種PHA的沉淀劑的實(shí)施方式中，在溶劑和沉淀劑的等摩爾泡點(diǎn)，在大氣壓下，溶劑和沉淀劑的相對(duì)揮發(fā)度可以為至少約2(例如至少為約3，至少為約4)。
在某些實(shí)施方式中，其中溶劑體系含有一種或多種PHA的溶劑和一種或多種PHA的沉淀劑，溶劑和沉淀劑不形成共沸物。使用不形成共沸物的溶劑和沉淀劑可能是理想的，因?yàn)橄鄬?duì)于形成共沸物的溶劑和沉淀劑，其可能更易于分離和回收溶劑和沉淀劑用于再利用。
在特定實(shí)施方式中，其中溶劑體系含有PHA的溶劑和PHA的沉淀劑，由PHA和溶劑體系形成的溶液含有小于約25體積％(例如小于約20體積％，小于約15體積％，小于約10體積％)的沉淀劑。
通常，加熱含有溶劑體系和漿料的混合物以增強(qiáng)溶劑體系和PHA的相互作用，由此使得將PHA從生物質(zhì)中除去。
通常，攪拌期間，溶劑體系和漿料混合物的溫度可以根據(jù)需要變化。在某些實(shí)施方式中，該溫度小于約160℃(例如小于約125℃，小于約95℃，小于約65℃)和/或至少為約20℃。在特定的實(shí)施方式中，該溫度為室溫至約95℃(例如約40℃～約80℃，約60℃～約70℃)。在特定實(shí)施方式中，可以將壓力調(diào)節(jié)到大于大氣壓以促進(jìn)高溫下的萃取(例如，大于1大氣壓，高達(dá)20大氣壓)。
一般地，攪拌溶劑體系和漿料混合物時(shí)的剪切力可以根據(jù)需要改變。在特定實(shí)施方式中，通過攪動(dòng)而攪拌溶劑體系和漿料混合物，以便減小溶解時(shí)間。在某些實(shí)施方式中，為了幫助溶解，可以使用高剪切旋轉(zhuǎn)混合器和攪拌器(例如平葉片旋轉(zhuǎn)混合器，例如6直葉圓盤渦輪)，其端速為例如約5米/秒或更高(例如達(dá)約10米/秒)。在某些實(shí)施方式中，可以使用具有小定形葉(profile blade)的高速分散器，其端速為例如約10米/秒或更高(例如約15米/秒或更高，約20米/秒～約25米/秒)，通常該高速分散器具有小定形葉或鋸齒邊緣的葉片，以在提高的端速下產(chǎn)生高剪切。在特定的實(shí)施方式中，使用在高速轉(zhuǎn)子之間的縫隙中產(chǎn)生相對(duì)高剪切(例如在端速高達(dá)約50米/秒下)的轉(zhuǎn)子/定子體系，該轉(zhuǎn)子在開槽定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)。通?？梢愿淖冝D(zhuǎn)子和定子的形狀以適應(yīng)特定的應(yīng)用，并且許多設(shè)計(jì)是市售的。
通常，攪拌溶劑體系和漿料混合物直至混合物的離心的樣品具有所需PHA固體含量的PHA相。在某些實(shí)施方式中，攪拌溶劑體系和漿料混合物小于約3小時(shí)(例如小于約2小時(shí))和/或至少為約1分鐘(例如至少為約10分鐘，至少為約30分鐘)。
在特定的實(shí)施方式中，相對(duì)于在PHA相中溶解的PHA的量，PHA相含有小于約0.5重量％(例如小于約0.25重量％，小于約0.1重量％)的生物質(zhì)。
在某些實(shí)施方式中，生物質(zhì)相含有小于約25重量％(例如小于約20重量％，小于約15重量％)的溶劑(該溶劑初始存在于溶劑體系中)和/或至少為約1重量％(例如至少為約5重量％，至少為約10重量％)的溶劑(該溶劑初始存在于溶劑體系中)。
在某些實(shí)施方式中，PHA相具有相對(duì)低的粘度。例如，該相的粘度可以為小于約100厘泊(例如小于約75厘泊，小于約50厘泊，小于約40厘泊，小于約30厘泊)。不希望受理論的限制，據(jù)信制備PHA相以使其具有相對(duì)低的粘度可以導(dǎo)致PHA相從殘余生物質(zhì)相中相對(duì)良好的分離。特別是，據(jù)信在離心期間相分離的速率與PHA相的粘度成反比例，所以對(duì)于給定的離心時(shí)間，相對(duì)于其中PHA相具有較高粘度的特定體系，降低PHA相的粘度導(dǎo)致改善的相分離。
在特定的實(shí)施方式中，PHA相具有相對(duì)高的聚合物濃度。例如，PHA相的聚合物濃度可以為至少約2％(例如至少為約2.5％，至少為約3％，至少為約3.5％，至少為約4％，至少為約4.5％，至少為約5％)。
可以使用各種類型的利用離心力的裝置。作為實(shí)例，在某些實(shí)施方式中使用碟盤式離心裝置(disc stack)(例如SC-6型，來自位于Northvale，NJ的Westfalia Separator US，Inc.)進(jìn)行離心。在特定實(shí)施方式中，使用潷析器(例如CA-220型，來自Northvale，NJ的Westfalia Separator US，Inc.)進(jìn)行離心。在某些實(shí)施方式中，可以使用水力漩流器。
在特定實(shí)施方式中，可以使用逆流離心接觸器(例如Podbielniak離心接觸器、Luwesta離心接觸器、Taylor-Couette離心接觸器)。通常，通過使兩種(或可能多種)液流彼此接觸而使用逆流離心接觸器。一種液流(溶劑流)開始作為相對(duì)富含溶劑的流體流。另一種液流(生物質(zhì)流)開始作為相對(duì)富含PHA的流體流。在逆流條件下使該兩種液流接觸，使得溶劑最多的溶劑流部分與PHA最少的生物質(zhì)流部分接觸(以增加，例如最佳化從生物質(zhì)流中回收PHA)，和/或使得PHA最多的生物質(zhì)流部分與最富含PHA的溶劑流部分接觸(以增加，例如最佳化溶劑流中PHA的濃度)。在特定的實(shí)施方式中，這是通過使溶劑流與生物質(zhì)流的流動(dòng)相反(相反流動(dòng)條件)而實(shí)現(xiàn)的。逆流離心接觸器可獲自例如，B&P Process Equipment(Saginaw，MI)和Quadronics。可市購(gòu)的逆流離心接觸器的實(shí)例包括Podbielniak A-1逆流離心接觸器(B&PProcess Equipment)和Podbielniak B-10逆流離心接觸器(B&P ProcessEquipment)。
通常，用于離心的條件(例如力、時(shí)間)可以根據(jù)需要改變。
在某些使用碟盤式離心裝置的實(shí)施方式中，可以使用至少為約5,000RCF(相對(duì)離心力)(例如至少為約6,000RCF，至少為約7,000RCF，至少為約8,000RCF)和/或小于約15,000RCF(例如小于約12,000RCF，小于約10,000RCF)進(jìn)行離心。在使用傾析器的特定實(shí)施方式中，可以使用至少為約1,000RCF(例如至少為約1,500RCF，至少為約2,000RCF，至少為約2,500RCF)和/或小于約5,000RCF(例如小于約4,000RCF，小于約3,500RCF)進(jìn)行離心。在使用逆流離心接觸器的特定實(shí)施方式中，可以使用至少約1,000RCF(例如至少為約1,500RCF，至少為約2,000RCF，至少約2,500RCF)和/或小于約5,000RCF(例如小于約4,000RCF，小于約3,500RCF)進(jìn)行離心。
在某些使用碟盤式離心裝置的實(shí)施方式中，離心可以進(jìn)行小于約1小時(shí)(例如小于約30分鐘，小于約10分鐘，小于約5分鐘，小于約1分鐘)和/或至少約10秒(例如至少為約20秒，至少為約30秒)。在使用傾析器的某些實(shí)施方式中，離心可以進(jìn)行小于約1小時(shí)(例如小于約30分鐘，小于約10分鐘，小于約5分鐘，小于約1分鐘)和/或至少為約10秒(例如至少為約20秒，至少為約30秒)。在使用逆流離心接觸器的特定實(shí)施方式中，離心可以進(jìn)行小于約1小時(shí)(例如小于約30分鐘，小于約10分鐘，小于約5分鐘，小于約1分鐘)和/或至少為約10秒(例如至少為約20秒，至少為約30秒)。
在離心后，向分離出的PHA相中加入PHA的沉淀劑以形成混合物。在其中溶劑體系含有一種或多種PHA的沉淀劑的實(shí)施方式中，加入到分離出的PHA相中的沉淀劑可以與在溶劑體系中所含的沉淀劑相同或不同。
通常，加入到分離出的PHA相中的沉淀劑可以根據(jù)需要改變。在某些實(shí)施方式中，加入到分離出的PHA中的沉淀劑的量至少為約0.1體積份(例如至少為約0.25份，至少為約0.5份)沉淀劑，相對(duì)于PHA相中的溶劑的體積和/或小于約2體積份(例如小于約1.5份，小于約1份，小于約0.75份)沉淀劑，相對(duì)于PHA相中的溶劑體積。
攪拌PHA相/沉淀劑混合物以增強(qiáng)PHA與PHA沉淀劑的相互作用。這使得PHA從混合物中沉淀出來，導(dǎo)致由以下形成的組合沉淀的PHA和含有溶劑體系和加入的PHA沉淀劑的混合物。通常，在室溫下攪拌PHA相/沉淀劑混合物，但是如果需要可以使用其它溫度。在某些實(shí)施方式中，使用高剪切裝置，例如高剪切旋轉(zhuǎn)混合器(例如6直葉圓盤渦輪)、高速分散器和轉(zhuǎn)子/定子高剪切在線(in-line)或罐內(nèi)(in-tank)攪拌器，混合PHA相/沉淀劑混合物。通過各種裝置的端速確定剪切速率，并且可以在例如，約5米/秒～約50米/秒(例如約10米/秒～約25米/秒)之間變化。不希望受理論的束縛，據(jù)信在特定的條件下高剪切混合可以提高沉淀的聚合物的質(zhì)量。
然后從殘余的液體(例如溶劑體系和沉淀劑)中分離沉淀的PHA。這種分離可以通過例如過濾或離心(例如使用籃式離心機(jī)、使用真空帶式過濾機(jī))而進(jìn)行。
一般，然后洗滌沉淀的PHA以幫助除去不需要的雜質(zhì)，例如殘留的溶劑和/或沉淀劑。在某些實(shí)施方式中，可以用溶劑(例如相對(duì)新制的溶劑)洗滌聚合物，該溶劑例如，PHA溶劑和PHA沉淀劑的混合物(例如在0-100％之間的任何比例)。通常選擇用于洗滌的組合物以降低(例如最小化)聚合物的再次溶解和/或增強(qiáng)(例如最大化)雜質(zhì)的除去。在特定的實(shí)施方式中，適當(dāng)?shù)谋壤赡芤蕾囉谔囟ň酆衔锝M成和/或可以通過標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)(洗滌效率)確定。在某些實(shí)施方式中，這種洗滌步驟可以在高溫和適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間下進(jìn)行，以進(jìn)一步促進(jìn)洗滌和除去雜質(zhì)。
一般，干燥洗滌的沉淀的PHA(例如在約40℃～約100℃的溫度下)?？梢栽谡婵?例如，以幫助促進(jìn)對(duì)殘余溶劑的回收)下進(jìn)行干燥。在某些實(shí)施方式中，可能需要直接擠壓仍含有溶劑的沉淀的聚合物，例如，排氣式(devolatilizing)擠出機(jī)?？梢岳缭诮咏酆衔锶埸c(diǎn)的溫度下進(jìn)行這種擠壓，并且可以直接從擠出機(jī)中回收溶劑。任選地可以在壓力下將水注入排氣式擠出機(jī)中(例如以原位產(chǎn)生蒸汽，來促進(jìn)痕量殘留溶劑的有效汽提和除去)。
氣體流(例如空氣、CO2或蒸汽)可任選地被注入到擠出機(jī)中(例如，以促進(jìn)溶劑除去)。擠出可以將干燥和形成產(chǎn)物的操作(例如造粒)結(jié)合為單一的單元(single unit)，同時(shí)節(jié)約資金和工藝操作成本。
可以進(jìn)一步加工殘余液體(溶劑體系和沉淀劑)，從而可以重新使用液體(溶劑和/或沉淀劑)的組分。例如，可以蒸餾液體，以分離溶劑和沉淀劑。在某些實(shí)施方式中，分離出的溶劑和/或沉淀劑可以在上述的工藝中重新使用(例如作為溶劑體系中的溶劑、作為溶劑體系中的沉淀劑、作為加入到PHA相中的沉淀劑)。在某些實(shí)施方式中，可以在圖2中描述的工藝(見下面所述)中重新使用分離出的溶劑和/或沉淀劑(例如作為溶劑體系中的溶劑、作為溶劑體系中的沉淀劑、作為加入到PHA相的沉淀劑)。
在特定的實(shí)施方式中，可以以連續(xù)和/或在線的方式進(jìn)行該工藝(或部分工藝)。作為實(shí)例，該工藝可以包括PHA的在線轉(zhuǎn)子/定子溶解工藝、和/或PHA的在線轉(zhuǎn)子/定子沉淀工藝和/或在線排氣式擠出機(jī)(例如Werner和Pfleiderer ZSK擠出機(jī)，由Coperion Corporation of Ramsey，NJ提供)，用于除去溶劑和形成PHA固體(例如粒料)。
在一些實(shí)施方式中，該工藝以相對(duì)有效的方式使用溶劑。例如，回收溶劑中初始使用的溶劑的至少約90體積％(例如至少約95體積％，至少約97體積％，至少約98體積％)用于再利用。
在某些實(shí)施方式中，該工藝以相對(duì)有效的方式使用沉淀劑。例如，回收溶劑中初始使用的沉淀劑和加入到PHA相中的沉淀劑的總量的至少約90體積％(例如至少為約95體積％，至少為約97體積％，至少為約98體積％)用于再利用。
圖2是顯示兩步工藝的第二步的實(shí)施方式的流程圖，該工藝可以用于通過萃取存在于殘余生物質(zhì)相(圖1)中的至少部分PHA，提高PHA萃取的效率。如圖2所示，將溶劑體系加入到生物質(zhì)相中以提供含有生物質(zhì)相和溶劑體系的混合物。攪拌混合物(例如使用上述有關(guān)攪拌漿料和溶劑體系混合物的條件)以提供包括PHA相(主要含有溶劑體系和PHA)和生物質(zhì)相(主要含有生物質(zhì)、水和夾帶的溶劑體系)的組合。使用離心分離PHA相和生物質(zhì)相(例如使用上述有關(guān)離心PHA相和生物質(zhì)相的條件)?？梢匀缟纤鎏幚鞵HA相(例如通過加入PHA的沉淀劑、攪拌、分離、洗滌、干燥)，或者可以將PHA相加入到上述的漿料和溶劑混合物中。可以使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)從殘余的生物質(zhì)相中汽提溶劑體系的組分(例如溶劑和/或沉淀劑)。可以通過各種方式回收生物質(zhì)中含有的殘余溶劑，例如在適當(dāng)?shù)乃?、除溶劑干燥?例如常規(guī)用于在萃取油后，從大豆粉中回收殘余溶劑的除溶劑烘烤器(desolvantizer toaster))中汽提，或直接干燥并回收溶劑(例如真空干燥器、帶有惰性氣體循環(huán)和溶劑冷凝的流化床干燥器)。在某些實(shí)施方式中，含有溶劑的生物質(zhì)可以在干燥器中與相容的動(dòng)物飼料(例如谷蛋白飼料、干酒糟、油料種子粉(oil seed meal))共干燥，該干燥器適當(dāng)設(shè)定以處理和回收和/或安全地消除(例如吸附或焚燒)殘余溶劑。在圖2中的全部工藝中，圖1中顯示第一步，并且圖2中顯示第二步。在某些實(shí)施方式中，任選地在如上所述除去殘余溶劑后，可以將殘余生物質(zhì)用作發(fā)酵的營(yíng)養(yǎng)物(例如使用酵母的乙醇發(fā)酵)。在某些實(shí)施方式中，可以水解生物質(zhì)(例如通過在高溫下暴露于酸性條件，用蛋白酶、分解酶處理)以改善其營(yíng)養(yǎng)物分布用于發(fā)酵。
雖然已經(jīng)描述了從生物質(zhì)萃取PHA的某些方法，還可能有其它實(shí)施方式。
作為實(shí)例，可以使用干生物質(zhì)。在某些實(shí)施方式中，干生物質(zhì)可以與水結(jié)合以提供漿料。
作為另一實(shí)例，可以在加入溶劑體系前將PHA的沉淀劑加入到漿料中。在某些實(shí)施方式中，加入的沉淀劑的量至少為漿料的約0.5體積(例如約0.5體積～約2體積)。
在加入溶劑體系前加入沉淀劑可以導(dǎo)致形成相對(duì)純的、分離的、萃取的PHA(例如純度至少為約99％，純度至少為約99.5％，純度至少為約99.9％)。可以通過在酸性條件下丁醇解聚合物樣品，以形成PHA單體單元的丁酯，以及脂質(zhì)和磷脂脂肪酸殘基的丁酯后，通過氣相色譜(GC)分析確定聚合物純度(例如使用Hewlett Packard 5890Series II GC，其配備有30m×0.32mm ID的Supelco 24044SBP-1柱，具有0.25微米膜)。使用脂肪酸和羥基酸(例如棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和3-羥基丁酸)的合適的標(biāo)準(zhǔn)物標(biāo)定并標(biāo)準(zhǔn)化和量化色譜響應(yīng)。這可以用于量化聚合物含量以及雜質(zhì)含量?？梢酝ㄟ^灰化量化無機(jī)雜質(zhì)。
不希望被理論所束縛，據(jù)信在加入溶劑體系之前將PHA的沉淀劑加入到漿料中可以有助于除去存在于生物質(zhì)(例如磷脂、中性脂質(zhì)、脂蛋白)中的生物質(zhì)雜質(zhì)。如果生物質(zhì)中的PHA固體含量相對(duì)高時(shí)(例如PHA固體含量至少為約65％，至少為約75％)，這可能是特別有利的。
作為另外的實(shí)例，可以例如在相對(duì)溫和的苛性條件下(例如pH為約8.5～10，約8.5～約9，約9～約9.5，約9.5～約10)化學(xué)預(yù)處理生物質(zhì)和/或漿料，接著在加入溶劑體系前中和。這可以導(dǎo)致形成相對(duì)純的、分離的、萃取的PHA(例如，純度至少為約99％，至少為約99.5％)。可以使用一種或多種相對(duì)堿性的物質(zhì)，例如，氫氧化鉀、氫氧化鈉和/或氫氧化銨獲得苛性的條件。
作為另一實(shí)例，可以在化學(xué)預(yù)處理步驟的過程中升高溫度(例如在室溫和約95℃之間的任何溫度)和可以加入其它化學(xué)品例如表面活性劑、洗滌劑和/或酶，以進(jìn)一步促進(jìn)形成相對(duì)純的、分離的、萃取的PHA(例如純度至少為約99％，至少為約99.5％)。
不希望受理論束縛，據(jù)信在加入溶劑體系前化學(xué)處理(例如相對(duì)溫和的苛性堿處理)漿料可以有助于除去存在于生物質(zhì)(例如脂質(zhì)，磷脂，脂蛋白)中的生物質(zhì)雜質(zhì)。當(dāng)生物質(zhì)中PHA固體含量相對(duì)高時(shí)(例如PHA固體含量至少為約65％，至少為約75％)，這可能是特別有利的。
作為另一實(shí)例，該方法可以包括在從殘余生物質(zhì)相分離PHA相之后但在加入PHA的沉淀劑至PHA相之前，濃縮(例如蒸發(fā))PHA相。這可以減小溶液的體積，由此減少沉淀劑。
作為進(jìn)一步的實(shí)例，在某些實(shí)施方式中可以進(jìn)行該工藝而不向PHA相中添加PHA的沉淀劑。
而且，可以形成溶劑體系，并然后與生物質(zhì)接觸，或生物質(zhì)可以與少于溶劑體系的所有組分接觸，接著加入其余部分的溶劑體系(例如順序加入或一次加入所有的)。例如，在其中溶劑體系包括PHA的溶劑和PHA的沉淀劑的實(shí)施方式中，漿料可以與溶劑接觸，接著加入沉淀劑，或反之亦然。作為選擇，可以合并溶劑和沉淀劑以形成溶劑體系，接著接觸生物質(zhì)。
此外，雖然已經(jīng)描述了從生物質(zhì)萃取單一PHA，該工藝可以用于從生物質(zhì)中萃取多種PHA(例如2，3，4，5，6)。這種工藝可能涉及使用多種溶劑、沉淀劑和/或溶劑體系。
此外，雖然已經(jīng)描述了含有PHA的單一溶劑和任選的PHA的單一沉淀劑的溶劑體系，可以使用PHA的多種溶劑(例如2，3，4，5，6)和/或PHA的多種沉淀劑(例如2，3，4，5，6)。
作為另一實(shí)例，在某些實(shí)施方式中，可以攪拌漿料/溶劑體系混合物而無需加熱?？蛇x擇地，可以在加壓和加熱下攪拌漿料/溶劑體系混合物。
作為進(jìn)一步的實(shí)例，該方法能夠包括蒸餾形成(例如蒸餾)的溶劑體系/沉淀劑混合物以分離組分(例如PHA的溶劑、PHA的沉淀劑)，以便能夠再利用組分中的一種或多種。
下面的實(shí)施例是解釋性的并且不意圖限制本發(fā)明。在這些實(shí)施例中，化學(xué)品來自Aldrich Chemical Co.Inc.(Milwaukee，WI)，高架攪拌器(overheadstirrer)為Ika-werke Eurostar power control-visc高架攪拌器(Ika Work Inc.，Wilmington，NC)，和離心機(jī)是Sorvall RC 5B plus離心機(jī)。
實(shí)施例I將一批含有70％聚合物(干基)的大腸桿菌生物質(zhì)漿料分成三份，并且如下處理，其中聚合物的組成為具有25％的4-羥基丁酸酯的聚羥基丁酸酯-共-4-羥基丁酸酯a噴霧干燥并收集30克的干生物質(zhì)。
b.噴霧干燥，收集30克的生物質(zhì)并用去離子(DI)水再潤(rùn)濕到100g。
c.含有30克干生物質(zhì)的未改性的100克初始漿料。
將每一批在室溫、500rpm的高架攪拌下用400ml乙酸丁酯萃取2小時(shí)。將所得漿料在5000g下離心20分鐘并回收PHA相。通過使用己烷作為沉淀劑從PHA相中沉淀PHA，接著在1毫米汞柱的真空和40℃的溫度下干燥過夜，測(cè)定PHA含量。回收的聚合物顯示32％的起始聚合物溶解(方案1)，43％的起始聚合物溶解(方案2)和大于97％的起始聚合物溶解(方案3)。
實(shí)施例II在并排的試驗(yàn)中，比較來自含有一維尺寸大于2微米的細(xì)胞的大腸桿菌發(fā)酵液的肉湯與含有最大尺寸為0.5微米的細(xì)胞的產(chǎn)堿桿菌屬(Ralstoniaeutropha)。Eppendorf 5415C微量離心機(jī)中，確定在12000rpm下使用裝填有1mL肉湯的1.5mL離心機(jī)管獲得清澈上清液的時(shí)間。在大腸桿菌肉湯的情況下，在少于1分鐘的離心時(shí)間獲得清澈的上清液，而產(chǎn)堿桿菌屬對(duì)于相似的清澈度需要大于5分鐘的時(shí)間。
實(shí)施例III通過使用實(shí)施例Ic的步驟，在乙酸丁酯(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)中溶解含有70％聚合物(干基)的大腸桿菌生物質(zhì)漿料制備含有5重量％聚合物的聚合物溶液(以相對(duì)于總?cè)芤褐亓勘硎?，該聚合物的組成為含有25％4-羥基丁酸酯的聚羥基丁酸酯-共4-羥基丁酸酯。使用Brookfield LVF Viscometer(Brookfield Engineering Laboratories Inc.，Stoughton，MA)測(cè)得所得溶液的粘度為365厘泊(cP)。對(duì)于粘度小于100cP的溶液，使用1號(hào)回轉(zhuǎn)桿(spindle)，對(duì)于粘度大于100cP的溶液，使用2號(hào)回轉(zhuǎn)桿。用另外的乙酸丁酯將該溶液進(jìn)一步稀釋到溶液總重量的4％和3％聚合物。發(fā)現(xiàn)所得粘度分別為150cP和40cP。
接著使用己烷(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)稀釋上面制備的一些乙酸丁酯中的5％聚合物溶液以制備4.5重量％、4.3重量％、4.1重量％和3.9重量％的溶液。如上所述測(cè)量這些溶液的粘度，并分別確定為215cP、37.5cP、5cP和27.5cP。
圖3中描述了在乙酸丁酯中的5％聚合物溶液用另外的乙酸丁酯(PHA溶劑)稀釋時(shí)的粘度與用己烷(室溫下PHA的沉淀劑)稀釋的粘度的比較。用沉淀劑稀釋對(duì)降低粘度具有非線性和所需的影響。用己烷稀釋到溶液中3.9重量％的聚合物觀察到的粘度增加與在加入己烷的水平下聚合物從溶液中沉淀是一致的。
實(shí)施例IV補(bǔ)料分批發(fā)酵中，利用葡萄糖作為主要碳源，使用重組大腸桿菌制備聚3-羥基丁酸酯-共-4-羥基丁酸酯(30％4-羥基丁酸酯，基于摩爾濃度)。在發(fā)酵完成后，大腸桿菌細(xì)胞在至少一維的尺寸膨脹到大于2微米。生物質(zhì)積累了70％的聚合物(干重)。接著使用離心收獲生物質(zhì)，以制造濕生物質(zhì)粒料，基本不含溶解的雜質(zhì)。
含有70％(干基)的聚3-羥基丁酸酯-共4-羥基丁酸酯的100克濕生物質(zhì)粒料(48％干固體)充填有500ml乙酸乙酯，并且用高架攪拌器在室溫下攪拌1小時(shí)。聚合物組成為30％4-羥基丁酸酯(摩爾濃度)。在粘度增加到進(jìn)一步混合不能有效混合材料的程度后，停止混合。收集總共350ml漿料，并在5000g下離心總共20分鐘(Sorvall RC 5B plus離心機(jī)，Kendro LaboratoryProducts，Newtown CT)。根據(jù)質(zhì)量平衡計(jì)算，從350mL漿料中應(yīng)該回收的乙酸乙酯的理論量為300mL。
PHA相的PHA含量為約5.3％。通過在離心后傾析回收220毫升的PHA相，占在離心前漿料的總共可回收的乙酸乙酯的約73體積％。
實(shí)施例V重復(fù)前面的實(shí)施例，不同在于使用乙酸丁酯(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)而不是乙酸乙酯。溶液中的聚合物為約4.3％。在離心后界面處出現(xiàn)乳化層。通過在離心后傾析而回收250毫升PHA相，占離心前漿料中存在的總共可回收的乙酸丁酯的約83％。
實(shí)施例VI重復(fù)前面的實(shí)施例，不同在于使用MIBK(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)而不是乙酸丁酯。溶液中的聚合物為約4.2％。通過在離心后傾析而回收290毫升PHA相，占離心前漿料中存在的總共可回收的MIBK的約97％。
實(shí)施例VII含有28％干固體的100克濕大腸桿菌生物質(zhì)糊，其含有35％(基于干固體)4-羥基丁酸酯的75％聚3-羥基丁酸酯-共4-羥基丁酸酯，將該糊與200克的己烷(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)接觸，并通過在室溫下高架攪(Ika-werke Eurostar power control-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)萃取2小時(shí)。
通過在3,500g下離心20分鐘分離己烷上清液，并在潷析己烷上清液后回收固體粒料。接著在室溫下，利用高架攪拌(Ika-werke Eurostar powercontrol-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)，使用425克的MIBK(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)萃取粒料3小時(shí)。在3,500g下離心20分鐘分離上清液(聚合物在MIBK中的溶液)和通過加入355克的己烷沉淀聚合物。通過使用排列有棱溝的濾紙(VWR Scientific Products，West Chester，PA)的漏斗過濾而回收沉淀的聚合物，并在1mm Hg的真空下在45℃的Büchi旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(rotavap)中干燥過夜，獲得13克干燥的聚合物。使該干燥的聚合物聚合物在180℃下進(jìn)行熱膜壓制(hot film pressing)。將適當(dāng)量的PHA(通常為0.5克)放置在2個(gè)被墊片隔開的PET片之間，形成厚度為100微米的膜。將該膜組裝物(即2個(gè)片、墊片和PHA)放置在加熱(180℃)的壓力機(jī)(Carver Hydraulic Press Model#3912，Carver Inc.，Wabash，IN)塊(block)之間，并且施加10噸的載荷30秒。然后將該膜在鋁塊之間冷卻，并觀察顏色和清澈度。這產(chǎn)生了基本清澈的膜，該膜在壓機(jī)循環(huán)過程中在180℃的操作溫度下基本上沒有煙熏的或令人厭惡的味道。
實(shí)施例VIII重復(fù)前面的實(shí)施例，不同在于使用庚烷(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)而不是己烷。該工藝產(chǎn)生基本清澈的膜，該膜基本沒有煙熏的或令人厭惡的味道。
實(shí)施例IX重復(fù)前面的實(shí)施例，不同在于使用Soltrol100(C9-C11異烷烴的混合物，購(gòu)自位于Houston，TX的Chevron Phillips Chemical Company)而不是己烷。該工藝產(chǎn)生基本清澈的膜，該膜基本沒有煙熏的或令人厭惡的味道。
實(shí)施例X用有效的0.02N NaOH(Aldrich Chemical Co.Inc.，Milwaukee，WI)在65℃下處理100克的濕大腸桿菌生物質(zhì)糊20分鐘，該糊具有28％干固體，該固體含有35％(基于干固體)4-羥基丁酸酯的75％的聚3-羥基丁酸酯-共4-羥基丁酸酯，之后5分鐘內(nèi)快速冷卻至室溫。使用85％的磷酸(Aldrich ChemicalCo.Inc.，Milwaukee，WI)將所得漿料中和到pH為7，然后離心(3,500g)20分鐘，并且用2體積的去離子水洗滌。棄去上清液，并使用425克的MIBK在室溫下用高架攪拌(Ika-werke Eurostar power control-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)將糊萃取3小時(shí)。通過在3,500g下離心20分鐘分離上清液(聚合物在MIBK中的溶液)和通過加入355克己烷沉淀聚合物。通過過濾回收該沉淀的聚合物并在Büchi B-171旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中干燥(65℃和1mm Hg真空8小時(shí))，以得到12克干燥的聚合物。在180℃下對(duì)該干燥的聚合物進(jìn)行熱膜壓制。這得到僅僅具有非常輕微的脫色/不透明的膜。
實(shí)施例XI重復(fù)前面的實(shí)施例，但是沒有在65℃用NaOH處理20分鐘和快速冷卻的步驟。如此回收的PHA在熱膜壓制過程中產(chǎn)生具有強(qiáng)烈黃色脫色和不透明性的膜。還有在試驗(yàn)過程中熱降解的證據(jù)，如由在膜試驗(yàn)壓力循環(huán)(180℃和10噸的壓力，30秒的期間)發(fā)煙而證明。
實(shí)施例XII下面是使用逆流離心接觸器的單步工藝的實(shí)施例。
含有26％大腸桿菌干固體的11kg的生物質(zhì)糊與38.6kg甲基異丁基酮(4-甲基-2-戊酮或MIBK)在30℃時(shí)，在裝備有海用葉輪(marine impeller)的攪拌器的溶解罐中接觸3小時(shí)，以保持均一的混合物。生物質(zhì)含有71重量％的聚-3-羥基丁酸酯-共4-羥基丁酸酯(22％摩爾濃度的4-羥基丁酸酯)(干基)。在3小時(shí)后，通過離心來自溶解罐的樣品獲得的MIBK和PHA的上清液溶液含有4.1重量％的PHA，表示91.2％的溶解。
以635ml/min的速度，將細(xì)胞糊和MIBK的混合物供入A-1中試規(guī)模Podbielniak萃取器(B&P Process Equipment，Saginaw，MI)作為重質(zhì)液體進(jìn)料(heavy liquid in)(HLI)。同時(shí)，將新鮮的MIBK供入作為輕質(zhì)液體進(jìn)料(LLI)，以進(jìn)行逆流洗滌和在Podbielniak接觸器中的細(xì)胞糊的萃取。以175ml/min的速度供應(yīng)LLI以保持進(jìn)料比例HLI∶LLI為3.6∶1。在90分鐘期間總共供入49.6kg的HLI和12.8kg的LLI。收集了總共8.9kg的殘余細(xì)胞糊作為重質(zhì)液體出料(HLO)，并且在90分鐘期間內(nèi)，收集53.6kg MIBK中的PHA溶液作為輕質(zhì)液體出料(LLO)。LLO含有溶液中的3.75重量％PHA，這通過干燥該材料的樣品測(cè)定。LLO中總共回收了2.0kg的PHA，與之相比在HLI細(xì)胞糊進(jìn)料中含有2.04kg的PHA(98.4％總回收率)。
質(zhì)量平衡測(cè)量顯示，在MIBK溶液(LLO)的清澈PHA中，回收了在結(jié)合的HLI和LLI中含有的全部MIBK的98％以上。實(shí)驗(yàn)室離心顯示在3000g下離心1分鐘后形成非常清澈的界面。通過LLO保持清澈90分鐘試驗(yàn)時(shí)間還確認(rèn)了沒有任何界面的聚集物。
Podbielniak萃取器的改善的PHA回收率(98.4％)與用單步溶解獲得的回收率相比(91.2％)證實(shí)了與新鮮溶劑逆流接觸以改善PHA回收率的有效性。殘余生物質(zhì)糊的粘度也通過逆流接觸而顯著降低，這是幾乎全部除去PHA的結(jié)果。
實(shí)施例XIII下面是使用環(huán)己酮萃取PHA的實(shí)施例。
90℃下，將90克的濕大腸桿菌生物質(zhì)糊加入到400克的環(huán)己酮(Aldrich Chemical Co.，Inc.，Milwaukee，WI)，該糊具有28％的干固體，該固體含有12％4-羥基丁酸酯(基于干固體)的80％聚3-羥基丁酸酯共4-羥基丁酸酯(PHA)。在30,000rpm，使用裝備有單槽轉(zhuǎn)子定子組合的手持均化器(Virtis，Gardiner，NY)均化該溶液5分鐘，然后使用高架攪拌器(Ika-werkeEurostar power control-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)攪拌30分鐘。在溶劑接觸步驟期間，溫度控制在90±5℃。然后通過潷析使用Sorvall RC 5B plus離心機(jī)(Kendro Laboratory Products，Newtown，CT)在3000g下離心生物質(zhì)糊/環(huán)己酮混合物5分鐘，從殘余生物質(zhì)糊粒料分離上清液(聚合物在環(huán)己酮中的溶液)。
然后將上清液在燒杯中再次加熱到80±5℃，并且在5分鐘的期間將等體積的庚烷(保持在室溫下)緩慢加入到該溶液中，同時(shí)使用高架攪拌器(Ika-werke Eurostar power control-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)強(qiáng)烈攪拌，以沉淀聚合物同時(shí)將溫度保持在70℃和80℃之間。通過使用排列有棱溝的濾紙(VWR Scientific Products，West Chester，PA)的漏斗過濾而回收沉淀的聚合物，并且在化學(xué)煙櫥中空氣干燥過夜，以產(chǎn)生16克的白色聚合物顆粒(80％總回收率)。
通過在由墊片隔開的2個(gè)PET片之間放置大約0.5克的聚合物，以形成厚度為100微米的膜，而制備膜。將該膜組裝物(即2個(gè)片、墊片和PHA)放置在加熱(180℃)的壓力機(jī)(Carver Hydraulic Press Model#3912，CarverInc.，Wabash，IN)塊(block)之間，并且施加10噸的載荷30秒。然后將該膜在鋁塊之間冷卻，并觀察顏色和清澈度。這產(chǎn)生了基本清澈的膜，該膜在壓機(jī)循環(huán)過程中在180℃的操作溫度下基本上沒有煙熏的或令人厭惡的味道。
實(shí)施例XIV下面是PHBH萃取的實(shí)施例。
使用基因工程的產(chǎn)堿桿菌株(如在Kichise等人，(1999)，Intl.J.Biol.Macromol.2569-77)描述制備的)和Naylor在US專利No.5,871,980中描述的使用果糖和月桂酸作為碳源的發(fā)酵工藝，制備產(chǎn)堿桿菌屬(Ralstoniaeutropha)的濕細(xì)胞糊(水中27重量％生物質(zhì)固體)，該糊含有大約65％聚3-羥基丁酸酯共3-羥基己酸酯(PHBH)(基于干生物質(zhì))，其組成為5-7％摩爾濃度的羥基己酸酯(Kichise等人，(1999)，Intl.J.Biol.Macromol.2569-77)。將該生物質(zhì)加入到合適量的MIBK，得到PHBH在溶劑中的5％溶液(w/w)。在30,000rpm，使用裝備有單槽轉(zhuǎn)子定子組合的手持均化器(Virtis，Gardiner，NY)均化該溶液5分鐘，然后使用高架攪拌器(Ika-werke Eurostar powercontrol-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)攪拌30分鐘。在溶劑接觸步驟期間，將溫度控制在80±5℃。然后，使用Sorvall RC 5B plus離心機(jī)(Kendro Laboratory Products，Newtown，CT)通過離心而分離所得的生物質(zhì)/溶劑混合物。在3000g下將生物質(zhì)糊/環(huán)己酮混合物離心5分鐘，以通過傾析從殘余生物質(zhì)糊粒料中分離上清液(聚合物在環(huán)己酮中的溶液)。
將上清液加入到燒杯中，并且在5分鐘的期間將等體積的庚烷緩慢加入到該溶液中，同時(shí)使用高架攪拌器(Ika-werke Eurostar power control-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)強(qiáng)烈攪拌，以沉淀聚合物。在化學(xué)煙櫥中干燥過夜后，回收白色聚合物晶體粉末。
實(shí)施例XV下面是PHBX萃取的實(shí)施例。
如Matsusakai等人(1999，Biomacromolecules 117-22)所述，制備基因工程的假單胞菌種(Pseudomonas sp)的濕細(xì)胞糊，并且在葡萄糖上生長(zhǎng)，其基于干生物質(zhì)含有大約50％的聚3-羥基丁酸酯-共3-羥基辛酸酯-共3-羥基癸酸酯-共3-羥基十二酸酯-共3-羥基十二碳烯酸酯(PHBX)，組成為92％3-羥基丁酸酯、1％3-羥基辛酸酯、3％3-羥基癸酸酯、3％3-羥基十二酸酯和1％3-羥基十二碳烯酸酯(摩爾濃度)。將生物質(zhì)加入到合適量的MIBK中，得到PHBX在溶劑中的5％溶液(w/w)。在30,000rpm，使用裝備有單槽轉(zhuǎn)子定子組合的手持均化器(Virtis，Gardiner，NY)均化該溶液5分鐘，然后使用高架攪拌器(Ika-werke Eurostar power control-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)攪拌30分鐘。在溶劑接觸步驟期間，溫度控制在80±5℃。使用Sorvall RC 5B plus離心機(jī)(Kendro Laboratory Products，Newtown，CT)分離所得生物質(zhì)/溶劑混合物。然后在3000g下離心生物質(zhì)糊/環(huán)己酮混合物5分鐘，通過潷析從殘余生物質(zhì)糊粒料分離上清液(聚合物在環(huán)己酮中的溶液)。
然后將上清液加入到燒杯中，并且在5分鐘的期間將等體積的庚烷緩慢加入到該溶液中，同時(shí)使用高架攪拌器(Ika-werke Eurostar powercontrol-visc高架攪拌器，Ika Work Inc.，Wilmington，NC)強(qiáng)烈攪拌，以沉淀聚合物。在化學(xué)煙櫥中干燥過夜后，回收白色聚合物晶體粉末。
其它實(shí)施方式在權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種從含有聚合物的生物質(zhì)中分離該聚合物的方法，該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸，該溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物、聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的溶液；和對(duì)該溶液和殘余生物質(zhì)施加離心力以從殘余生物質(zhì)中分離至少一些所述溶液。
2.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑的密度小于約0.95千克/升。
3.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑是非鹵化的。
4.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑在水中的溶解度小于約1％。
5.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑基本上是基本上不可水解的。
6.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑相對(duì)于100℃水的logK值為至少約1.5。
7.權(quán)利要求1的方法，其中溶劑的沸點(diǎn)高于100℃。
8.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑選自酮、酯和醇。
9.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑選自MIBK、乙酸丁酯、環(huán)己酮及其組合。
10.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的沉淀劑在室溫下溶解小于約0.2％的聚合物。
11.權(quán)利要求1的方法，其中在聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的等摩爾泡點(diǎn)下，聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的相對(duì)揮發(fā)度至少為約2。
12.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑不形成共沸物。
13.權(quán)利要求1的方法，其中沉淀劑包括至少一種烷烴。
14.權(quán)利要求1的方法，其中溶液包括至多為約25體積％的聚合物的沉淀劑。
15.權(quán)利要求1的方法，其中溶液的聚合物濃度為至少約2％。
16.權(quán)利要求1的方法，其中溶液的粘度至多為約100厘泊。
17.權(quán)利要求1的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于微生物，并且其聚合物含量至少為約50重量％。
18.權(quán)利要求1的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于植物，并且其聚合物含量為小于約50重量％。
19.權(quán)利要求1的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)包括含有聚合物的細(xì)胞。
20.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括從溶液中除去至少一些聚合物。
21.權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括擠壓該除去的聚合物以使聚合物干燥并造粒。
22.權(quán)利要求20的方法，其中從溶液中除去聚合物不包括將溶液暴露于熱水。
23.權(quán)利要求20的方法，其中從溶液中除去聚合物包括向溶液中加入聚合物的第二沉淀劑。
24.權(quán)利要求23的方法，其中聚合物的第一和第二沉淀劑是相同的。
25.權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括在從溶液中除去至少一些聚合物前蒸發(fā)部分溶液。
26.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括，在對(duì)溶液施加離心力后，加入一定體積的聚合物的第二沉淀劑以從溶液中除去至少一些聚合物，其中相對(duì)于溶劑體系的體積，第二沉淀劑的體積小于約2份。
27.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物含有PHA。
28.一種從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法，該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物和溶劑體系的溶液；向溶液中加入聚合物的沉淀劑；和在加入聚合物的沉淀劑后從殘余生物質(zhì)中至少分離一些溶液。
29.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑的密度小于約0.95千克/升。
30.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的非鹵化的溶劑。
31.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑在水中的溶解度小于約1％。
32.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑是基本上不可水解的。
33.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑相對(duì)于100℃水的logK值至少為約1.5。
34.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑的沸點(diǎn)高于100℃。
35.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括至少一種選自酮、酯和醇的溶劑。
36.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括至少一種選自MIBK、乙酸丁酯、環(huán)己酮及其組合的溶劑。
37.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的沉淀劑，該沉淀劑在室溫下溶解小于約0.2％的聚合物。
38.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，并且在聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的等摩爾泡點(diǎn)下，聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的相對(duì)揮發(fā)度至少為約2。
39.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，并且聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑不形成共沸物。
40.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系包括聚合物的沉淀劑，該沉淀劑包括烷烴。
41.權(quán)利要求28的方法，其中溶液的聚合物濃度至少為約2％。
42.權(quán)利要求28的方法，其中溶液的粘度至多為約100厘泊。
43.權(quán)利要求28的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于微生物，并且其聚合物含量至少為約50重量％。
44.權(quán)利要求28的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于植物，并且其聚合物含量小于約50重量％。
45.權(quán)利要求28的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)包括含有聚合物的細(xì)胞。
46.權(quán)利要求28的方法，進(jìn)一步包括從溶液中除去至少一部分聚合物，其中除去聚合物不包括將溶液暴露于熱水。
47.權(quán)利要求28的方法，其中從殘余生物質(zhì)中至少分離一些溶液包括對(duì)溶液和殘余生物質(zhì)施加離心力。
48.權(quán)利要求28的方法，進(jìn)一步包括在向溶液中加入聚合物的沉淀劑之前，蒸發(fā)部分溶液，以從溶劑體系中除去至少一些聚合物。
49.權(quán)利要求28的方法，進(jìn)一步包括，在分離后，加入一定體積的聚合物的第二沉淀劑以從溶液中除去至少一些聚合物，其中相對(duì)于溶劑體系的體積，第二沉淀劑的體積小于約2份。
50.權(quán)利要求28的方法，進(jìn)一步包括從溶液中除去至少部分聚合物；和擠壓該除去的聚合物以使聚合物干燥并造粒。
51.權(quán)利要求28的方法，其中聚合物含有PHA。
52.一種從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法，該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物和溶劑體系的溶液，溶液的聚合物濃度為至少約2％和粘度至多為約100厘泊；和從殘余生物質(zhì)中分離至少一些溶液。
53.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑的密度小于約0.95千克/升。
54.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的非鹵化的溶劑。
55.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑在水中的溶解度小于約1％。
56.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑是基本上不可水解的。
57.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，其相對(duì)于100℃水的LogK值至少為約1.5。
58.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑的沸點(diǎn)大于100℃。
59.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括至少一種選自酮、酯和醇的溶劑。
60.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括至少一種選自MIBK、乙酸丁酯、環(huán)己酮及其組合的溶劑。
61.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的沉淀劑，該沉淀劑在室溫下溶解小于約0.2％的聚合物。
62.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，并且在聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的等摩爾泡點(diǎn)下，聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的相對(duì)揮發(fā)度至少為約2。
63.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，并且聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑不形成共沸物。
64.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系包括聚合物的沉淀劑，該沉淀劑包括烷烴。
65.權(quán)利要求52的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于微生物，并且其聚合物含量至少為約50重量％。
66.權(quán)利要求52的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于植物，并且其聚合物含量小于約50重量％。
67.權(quán)利要求52的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)包括含有聚合物的細(xì)胞。
68.權(quán)利要求52的方法，進(jìn)一步包括從溶液中除去至少一些聚合物。
69.權(quán)利要求68的方法，進(jìn)一步包括擠壓該除去的聚合物以使聚合物干燥并造粒。
70.權(quán)利要求68的方法，其中從溶液中除去聚合物不包括將溶液暴露于熱水。
71.權(quán)利要求68的方法，其中從溶液中除去聚合物包括向溶液中加入聚合物的沉淀劑。
72.權(quán)利要求68的方法，進(jìn)一步包括在從溶液中除去至少一些聚合物之前蒸發(fā)部分溶液。
73.權(quán)利要求52的方法，其中從殘余生物質(zhì)中分離至少一些溶液包括對(duì)溶液和殘余生物質(zhì)施加離心力。
74.權(quán)利要求52的方法，其中聚合物含有PHA。
75.一種從含有聚合物和生物質(zhì)雜質(zhì)的生物質(zhì)中分離聚合物的方法，該方法包括使生物質(zhì)與至少一種烷烴接觸以從含有該聚合物和生物質(zhì)雜質(zhì)的生物質(zhì)中除去至少一些生物質(zhì)雜質(zhì)，由此提供純化的含有該聚合物的生物質(zhì)；和使純化的生物質(zhì)與溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物和聚合物的溶劑的溶液。
76.權(quán)利要求75的方法，進(jìn)一步包括從殘余生物質(zhì)中分離至少一些溶液，和向溶液中加入聚合物的沉淀劑以從溶劑體系中除去至少一些聚合物。
77.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑的密度小于約0.95千克/升。
78.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的非鹵化的溶劑。
79.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑在水中的溶解度小于約1％。
80.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑是基本上不可水解的。
81.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑相對(duì)于100℃水的logK值至少為約1.5。
82.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑，該溶劑的沸點(diǎn)大于100℃。
83.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括至少一種選自酮、酯和醇的溶劑。
84.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括至少一種選自MIBK、乙酸丁酯、環(huán)己酮及其組合的溶劑。
85.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的沉淀劑，該沉淀劑在室溫下溶解小于約0.2％的聚合物。
86.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，并且在聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的等摩爾泡點(diǎn)下，聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑的相對(duì)揮發(fā)度至少為約2。
87.權(quán)利要求75的方法，其中溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，并且聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑不形成共沸物。
88.權(quán)利要求75的方法，其中該烷烴是己烷、庚烷或異烷烴。
89.權(quán)利要求75的方法，其中溶液的聚合物濃度為至少約2％。
90.權(quán)利要求75的方法，其中溶液的粘度至多為約100厘泊。
91.權(quán)利要求75的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于微生物，并且其聚合物含量為至少約50重量％。
92.權(quán)利要求75的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)源于植物，并且其聚合物含量小于約50重量％。
93.權(quán)利要求75的方法，其中含有該聚合物的生物質(zhì)包括含有聚合物的細(xì)胞。
94.權(quán)利要求75的方法，包括從溶液除去至少部分聚合物，其中除去聚合物不包括將溶液暴露于熱水。
95.權(quán)利要求75的方法，其中從殘余生物質(zhì)中分離至少一些溶液包括對(duì)溶液和殘余生物質(zhì)施加離心力。
96.權(quán)利要求75的方法，進(jìn)一步包括在向溶液中加入聚合物的沉淀劑前蒸發(fā)部分溶液，以從溶劑體系中除去至少一些聚合物。
97.權(quán)利要求75的方法，進(jìn)一步包括從溶液中除去至少部分聚合物；和擠壓該除去的聚合物以使聚合物干燥并造粒。
98.權(quán)利要求75的方法，其中聚合物含有PHA。
99.一種從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法，該方法包括使生物質(zhì)和溶劑體系在逆流條件下接觸。
100.權(quán)利要求99的方法，進(jìn)一步包括形成PHA相和殘余生物質(zhì)相，其中在PHA相中存在的溶劑體系的體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體系的體積的比例至少為約0.8。
101.權(quán)利要求99的方法，進(jìn)一步包括形成PHA相和殘余生物質(zhì)相，其中在殘余生物質(zhì)相中存在的溶劑體系的體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體系的體積的比例至多為約0.2。
102.權(quán)利要求99的方法，其中該方法是單步法。
103.權(quán)利要求99的方法，其中該方法是多步法。
104.權(quán)利要求99的方法，其中逆流條件包括至少為約65psig的壓力。
105.一種從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法，該方法包括使用形成PHA相和殘余生物質(zhì)相的一步工藝，使生物質(zhì)和溶劑體系接觸，其中在PHA相中存在的溶劑體系的體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體系的體積的比例至少為約0.8。
106.權(quán)利要求105的方法，其中在殘余生物質(zhì)相中存在的溶劑體系的體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體系的體積的比例至多為約0.2。
107.一種從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法，該方法包括使用形成PHA相和殘余生物質(zhì)相的一步工藝，使生物質(zhì)和溶劑體系接觸，其中在殘余生物質(zhì)相中存在的溶劑體系的體積和與生物質(zhì)接觸的溶劑體系的體積的比例至多為約0.2。
108.權(quán)利要求1的方法，其中溶劑體系與生物質(zhì)在逆流條件下接觸。
109.權(quán)利要求108的方法，其中該方法是單步法。
110.權(quán)利要求108的方法，其中該方法是多步法。
111.權(quán)利要求108的方法，其中逆流條件包括至少為約65psig的壓力。
112.權(quán)利要求28的方法，其中溶劑體系與生物質(zhì)在逆流條件下接觸。
113.權(quán)利要求112的方法，其中該方法是單步法。
114.權(quán)利要求112的方法，其中該方法是多步法。
115.權(quán)利要求112的方法，其中逆流條件包括至少為約65psig的壓力。
116.權(quán)利要求52的方法，其中溶劑體系與生物質(zhì)在逆流條件下接觸。
117.權(quán)利要求116的方法，其中該方法是單步法。
118.權(quán)利要求116的方法，其中該方法是多步法。
119.權(quán)利要求116的方法，其中逆流條件包括至少為約65psig的壓力。
120.權(quán)利要求75的方法，其中至少一種烷烴與生物質(zhì)在逆流條件下接觸。
121.權(quán)利要求120的方法，其中該方法是一步法。
122.權(quán)利要求120的方法，其中該方法是多步法。
123.權(quán)利要求120的方法，其中逆流條件包括至少為約65psig的壓力。
124.權(quán)利要求99的方法，其中至少一種烷烴與生物質(zhì)在逆流條件下接觸。
125.權(quán)利要求124的方法，其中該方法是一步法。
126.權(quán)利要求124的方法，其中該方法是多步法。
127.權(quán)利要求124的方法，其中逆流條件包括至少為約65psig的壓力。
全文摘要
本發(fā)明特征在于從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法。一方面，該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸，以提供殘余生物質(zhì)和溶液。溶劑體系包括聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑，并且溶液包括聚合物、聚合物的溶劑和聚合物的沉淀劑。對(duì)溶液和殘余生物質(zhì)施加離心力以從殘余生物質(zhì)中分離至少部分溶液。在另一方面，一種從含有聚合物的生物質(zhì)中分離聚合物的方法，該方法包括使生物質(zhì)與溶劑體系接觸以提供殘余生物質(zhì)和包括聚合物和溶劑體系的溶液；向溶液中加入聚合物的沉淀劑；和在聚合物的沉淀劑后從殘余生物質(zhì)中至少分離一些溶液。
文檔編號(hào)C08G63/00GK1688629SQ03823836
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者約翰·V·沃爾塞姆, 鐘路華, 西蒙·S·希 申請(qǐng)人:梅塔博利克斯股份有限公司