一种高效全自动二次纯化PHA的工艺制造技术

本发明专利技术涉及生物工程下游后处理领域，尤其涉及一种高效全自动二次纯化PHA的工艺。为了对市售的低纯度PHA材料进行高效二次纯化，获得医药级别PHA材料，本发明专利技术提供一种高效全自动二次纯化PHA的工艺，通过三级自由沉降与逆流水洗等多种方式相结合，获得了纯度达到医用材料级别的高纯度PHA材料，本发明专利技术的高效全自动二次纯化PHA的工艺实现了自动化，纯化步骤简易、操作方便、对环境污染较小、纯化步骤可以循环使用，具有良好的商业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高效全自动二次纯化PHA的工艺
本专利技术涉及生物工程下游后处理领域，尤其涉及一种高效全自动二次纯化PHA的工艺。
技术介绍
聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类完全由微生物合成高分子聚酯的统称(ChenGQ,PatelMK.Plasticsderivedfrombiologicalsources:presentandfuture:atechnicalandenvironmentalreview.ChemRev,2012,112(4):2082–2099.)。人体植入材料主要是高分子聚合物材料，又分为生物可降解材料和生物不可降解材料。前期使用的植入材料多为生物不可降解材料，如聚乙烯、聚氯乙烯等，这些材料植入体内后，会产生一系列不良反应，有时需要二次手术取出。用的较多的生物可降解植入材料包括聚乙醇酸、聚乳酸、聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物、PHA。但是与PHA相比，其他几种生物可降解材料的降解速度过快，应用前景在一些领域受到一定限制。目前市面上大规模生产得到的PHA材料大部分是由微生物发酵生产得到的，纯度只能达到95-98％，含有少量细胞碎片、蛋白质等杂质，未能达到医用材料应用的要求(≥98.5％)，如果将其直接应用于人体医学，很容易引起机体的不良反应，比如导致机体炎症发生，大大限制了其在医疗健康产业的大规模应用。因此，大多数市售的PHA材料均需要进一步纯化后，才能作为医学材料加以应用。然而，将低纯度的PHA粗提物二次纯化，获得医药级别PHA材料的技术鲜有报道，中国专利技术专利CN109517156公开了一种聚羟基脂肪酸酯的纯化方法：(1)将PHA粗品溶于有机溶剂中，升温并同时搅拌降温后进行离心分离；所述有机溶剂与水互溶；(2)向所述分离后的溶液中加入水，离心后收集析出物；(3)采用水清洗所述析出物，即实现对所述聚羟基脂肪酸酯的纯化。该专利在70-150℃下通过搅拌2-10h的方式将PHA粗提物溶解于有机溶剂中，然后通过离心的方式提纯得到高纯度PHA，该专利提纯PHA的工艺均是人工操作，耗时耗力，生产效率低且不能保证回收率，针对少量PHA提纯的质量和效率是可以接受的，例如该专利是将1gPHA粗提物溶解于30-50mL的有机溶剂，经过30-40h得到纯度达到99％以上的PHA；但是，该专利方法目前仅适用于实验室研究阶段，不适用于大批量PHA粗提物的提纯，因此寻找一种回收率高、纯度高、省时省力且适用于大批量PHA提纯的方法是一件值得研究的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术要解决的技术问题是：如何对市售的低纯度PHA材料进行高效二次纯化，获得医药级别PHA材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种高效全自动二次纯化PHA的工艺，其特征在于，以重量份数计，按照以下步骤进行：(1)将1重量份PHA粗提物溶解于8-10重量份的溶剂中，搅拌均匀，得到PHA粗提物的溶解液；(2)将PHA粗提物的溶解液以150-250L/h的流量泵入溶出套管的内管中，溶出套管的长度为2000m，溶出套管的内管内径为2cm，溶出套管的内管厚度为5mm，溶出套管的外管内径为4cm，套管外管中水流的温度为80±5℃，水流量为200-300L/h，PHA粗提物的溶解液离开溶出套管的时间为45-80min；(3)PHA粗提物的溶解液自溶出套管流出后进入3级自由沉降槽，在沉降槽中经三级自由沉降去除杂质后，在得到的上清液中加入3-5重量份的超纯水，机械搅拌均匀，静置后，得到PHA沉降物；(4)将步骤(3)得到的PHA沉降物转移至清洗工序，用超纯水对PHA沉降物清洗7次，然后将清洗后的产品转移至抽湿间进行冷风干燥，即得到高度纯化的PHA。具体地，所述步骤(3)中的三级自由沉降按照以下步骤进行：步骤(1)得到的PHA粗提物的溶解液自溶出套管流出后，进入第一级自由沉降槽，静置5-10min后，将第一级自由沉降槽底部的沉降物泵入废固槽，上清液通过第一级自由沉降槽的上部开口泵入第二级自由沉降槽，静置10-20min，将第二级自由沉降槽底部的沉降物泵入废固槽，上清液通过第二级自由沉降槽的上部开口泵入第三级自由沉降槽，静置10-20min，将第三级自由沉降槽底部的沉降物泵入废固槽，上清液通过第三级自由沉降槽的上部开口泵入结晶槽，在结晶槽中通入3-5重量份的超纯水，500rpm下搅拌30min，静置0.5-1h，即得到PHA沉降物。具体地，步骤(4)所述清洗工序，按照以下步骤进行：(1)将结晶槽中的上清液泵入1号收集槽，将结晶槽底部的沉降物泵入1号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将1号清洗槽底部的沉降物泵入2号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将2号清洗槽中的上清液泵入1号收集槽，将2号清洗槽底部的沉降物泵入3号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将3号清洗槽中的上清液泵入1号收集槽，将3号清洗槽底部的沉降物泵入4号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将4号清洗槽中的上清液泵入1号收集槽，将4号清洗槽底部的沉降物泵入5号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将5号清洗槽中的上清液泵入1号收集槽，将5号清洗槽底部的沉降物泵入6号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将6号清洗槽中的上清液泵入1号收集槽，将6号清洗槽底部的沉降物泵入7号清洗槽，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将7号清洗槽底部的沉降物通过泵和管道打入抽湿间的干燥池；(2)1号清洗槽在500rpm下搅拌10min，静置10min后，将1号清洗槽底部的沉降物泵入2号清洗槽，加入2重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将2号清洗槽底部的沉降物通过泵和管道打入1号清洗槽；(3)采用冷风干燥器对抽湿间干燥池内的产品，进行冷风干燥，即得到高度纯化的PHA产品。具体地，所述PHA为3-5个碳原子数目的短链PHA或6-24个碳原子数目的中长链PHA。具体地，所述PHA为PHB、PHBV、P4HB、P(3HO-co-3HH)或P(3HB-co-4HB)。具体地，所述步骤(1)中的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N-甲基己内酰胺。具体地，所述超纯水的纯度为98％-99.99％。具体地，所述抽湿间的相对湿度为8-15％，露点温度为-35℃至-40℃。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术针对PHA材料的全自动纯化工艺具有优异的纯化效果，PHA材料的回收率高达90％以上，PHA材料的纯度高达99％；(2)本专利技术的全自动纯化工艺所采用的设备实现了自动化、纯化步骤简易、操作方便、对环境污染较小；(3)使用生物相容性相对更好、而且溶解能力适中的N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺等溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效全自动二次纯化PHA的工艺，其特征在于，按照以下步骤进行：/n（1）将1重量份PHA粗提物溶解于8-10重量份的溶剂中，搅拌均匀，得到PHA粗提物的溶解液；/n（2）将PHA粗提物的溶解液以150-250L/h的流量泵入溶出套管的内管中，溶出套管的内管内径为2cm，溶出套管的内管厚度为5mm，溶出套管的外管内径为4cm，套管外管中水流的温度为80±5℃，水流量为200-300L/h，PHA粗提物的溶解液离开溶出套管的时间为45-80min；/n（3）PHA粗提物的溶解液自溶出套管流出后进入3级自由沉降槽，在沉降槽中经三级自由沉降去除杂质后，将上清液泵入结晶槽，在结晶槽中加入3-5重量份的超纯水，机械搅拌均匀，静置后，得到PHA沉降物；/n（4）将步骤（3）得到的PHA沉降物转移至清洗工序，用超纯水对PHA沉降物清洗7次，然后将清洗后的产品转移至抽湿间进行冷风干燥，即得到高度纯化的PHA。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效全自动二次纯化PHA的工艺，其特征在于，按照以下步骤进行：
（1）将1重量份PHA粗提物溶解于8-10重量份的溶剂中，搅拌均匀，得到PHA粗提物的溶解液；
（2）将PHA粗提物的溶解液以150-250L/h的流量泵入溶出套管的内管中，溶出套管的内管内径为2cm，溶出套管的内管厚度为5mm，溶出套管的外管内径为4cm，套管外管中水流的温度为80±5℃，水流量为200-300L/h，PHA粗提物的溶解液离开溶出套管的时间为45-80min；
（3）PHA粗提物的溶解液自溶出套管流出后进入3级自由沉降槽，在沉降槽中经三级自由沉降去除杂质后，将上清液泵入结晶槽，在结晶槽中加入3-5重量份的超纯水，机械搅拌均匀，静置后，得到PHA沉降物；
（4）将步骤（3）得到的PHA沉降物转移至清洗工序，用超纯水对PHA沉降物清洗7次，然后将清洗后的产品转移至抽湿间进行冷风干燥，即得到高度纯化的PHA。


2.根据权利要求1所述的一种高效全自动二次纯化PHA的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中的三次自由沉降按照以下步骤进行：
步骤（1）得到的PHA粗提物的溶解液自溶出套管流出后，进入第一级自由沉降槽，静置5-10min后，将第一级自由沉降槽底部的沉降物泵入废固槽，上清液通过第一级自由沉降槽的上部开口泵入第二级自由沉降槽，静置10-20min，将第二级自由沉降槽底部的沉降物泵入废固槽，上清液通过第二级自由沉降槽的上部开口泵入第三级自由沉降槽，静置10-20min，将第三级自由沉降槽底部的沉降物泵入废固槽，上清液通过第三级自由沉降槽的上部开口泵入结晶槽，在结晶槽中通入3-5重量份的超纯水，500rpm下搅拌30min，静置0.5-1h，即得到PHA沉降物。


3.根据权利要求1所述的一种高效全自动二次纯化PHA的工艺，其特征在于，步骤（4）所述清洗工序，按照以下步骤进行：
（1）将结晶槽中的上清液泵入1号收集槽，将结晶槽底部的沉降物泵入1号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将1号清洗槽底部的沉降物泵入2号清洗槽，加入4重量份的超纯水，500rpm下搅拌10min，静置10min后，将2...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷杰，吕金艳，帅仁举，
申请(专利权)人：珠海麦得发生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44