从纸浆和纸废物流中生产聚羟基脂肪酸酯制造技术

提供了用于生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法。该方法包括：提供包括木质纤维素材料的废物流；向废物流添加含钙矿物；在含钙矿物的存在下热处理废物流，以获得处理的废物流；在包括处理的废物流作为碳源的培养基中发酵生产PHA的微生物的至少一种菌株，以生产PHA；并且从生产PHA的微生物中提取PHA。从生产PHA的微生物中提取PHA。从生产PHA的微生物中提取PHA。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从纸浆和纸废物流中生产聚羟基脂肪酸酯


[0001]本
一般地涉及生物塑料领域。更具体地，本
涉及从废物诸如来自纸浆和纸生产的废物流生产聚羟基脂肪酸酯。

技术介绍

[0002]聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类可以通过微生物生产的可生物降解且生物可相容的热塑性塑料。通常，生物聚合物生产，并且特别是PHA生产中的成本效率由所需原材料的价格确定。例如，原材料的价格可以占最多达50％的成本。因此，为了达到PHA生产的经济可行性，需要开发通过使用来自废物材料的廉价碳源的有效的发酵方法。

技术实现思路

[0003]在一方面，提供了用于生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法，所述方法包括：提供包括木质纤维素材料的废物流；向所述废物流添加含钙矿物；在所述含钙矿物的存在下热处理所述废物流，以对所述废物流灭菌并获得处理的废物流；在包括所述处理的废物流作为碳源的培养基中发酵生产PHA的微生物的至少一种菌株，以生产所述PHA；以及从所述生产PHA的微生物中提取所述PHA。
[0004]在另一方面，提供了制备用于生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的碳源的方法，所述方法包括：提供包括木质纤维素材料的废物流；向所述废物流添加含钙矿物；在所述含钙矿物的存在下热处理所述废物流，以对所述废物流灭菌并获得处理的废物流作为用于生产PHA的所述碳源。
[0005]在一些实施方式中，所述废物流是纸浆和纸活性污泥流。
[0006]在一些实施方式中，所述含钙矿物包括碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中的至少一种。
[0007]在一些实施方式中，所述含钙矿物包括氢氧化钙。
[0008]在一些实施方式中，所述含钙矿物包括石灰。
[0009]在一些实施方式中，向所述废物流添加所述含钙矿物是在热处理所述废物流之前进行的。
[0010]在一些实施方式中，向所述废物流添加所述含钙矿物是在热处理所述废物流期间进行的。
[0011]在一些实施方式中，热处理所述废物流在至少120℃的温度下进行。
[0012]在一些实施方式中，所述方法进一步包括在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，过滤所述废物流以去除粗纤维，从而获得废物流滤液。
[0013]在一些实施方式中，所述方法进一步包括在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，沉降所述废物流滤液以倾析未过滤的固体，从而获得倾析的废物流。
[0014]在一些实施方式中，所述方法进一步包括，在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，洗涤所述倾析的废物流以获得洗涤的固体。
[0015]在一些实施方式中，洗涤所述倾析的废物流包括：离心所述倾析的废物流以获得
离心的固体。
[0016]在一些实施方式中，所述方法进一步包括：将所述离心的固体重悬浮于水性介质中，以获得悬浮液；以及重离心所述悬浮液以获得离心的固体。
[0017]在一些实施方式中，所述方法进一步包括，在向所述废物流添加所述含钙矿物之前：将所述废物流中的悬浮固体(SS)浓度调整至预定浓度，以获得调节的废物流；以及向所述调节的废物流添加所述含钙矿物，其中热处理所述废物流包括热处理所述调节的废物流。
[0018]在一些实施方式中，对所述洗涤的固体进行SS浓度的调整。
[0019]在一些实施方式中，所述预定浓度为5g/L至50g/L之间。
[0020]在一些实施方式中，所述预定浓度为10g/L至20g/L之间。
[0021]在一些实施方式中，所述方法进一步包括在发酵步骤之前和/或发酵步骤期间，向所述培养基添加第二碳源。
[0022]在一些实施方式中，所述第二碳源包括羧酸、糖、油、醇或其组合。
[0023]在一些实施方式中，所述羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、其盐或其组合。
[0024]在一些实施方式中，所述糖包括葡萄糖、甘露醇、蔗糖或其组合。
[0025]在一些实施方式中，所述油包括橄榄油、玉米油、棕榈油或其组合。
[0026]在一些实施方式中，所述醇包括甘油。
[0027]在一些实施方式中，所述发酵步骤包括维持所述废物流的pH在6.5至7.5之间和/或维持温度在25℃至35℃之间。
[0028]在一些实施方式中，所述方法进一步包括在发酵步骤之前和/或发酵步骤期间，向所述培养基添加矿物源。
[0029]在一些实施方式中，所述生产PHA的微生物的至少一种菌株是生产PHA的微生物的单一菌株。
[0030]在一些实施方式中，所述生产PHA的微生物的至少一种菌株选自由以下组成的组：巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、睾丸酮假单胞菌(Comamonas testosteroni)、钩虫贪铜菌(Cupriavidus necator)11599、钩虫贪铜菌H16、Pseudomonas guezennei biovar.Tikehau、假气单胞菌(R.eutropha)、大肠杆菌(E.coli)、工程化大肠杆菌、肥大产碱杆菌(Alcaligenes latus)、鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium sp.)ATM、嗜酸聚塑料菌(Plasticicumulans acidivorans)、特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)、地中海富盐菌(Haloferax mediterranei)、地中海嗜盐菌(H.mediterranei)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)A2a5和真氧产碱杆菌H16。
[0031]在一些实施方式中，从所述生产PHA的微生物中提取所述PHA包括热处理发酵混合物以便裂解所述生产PHA的微生物的至少一部分，从而释放所述PHA。
[0032]在一些实施方式中，热处理所述发酵混合物在80℃至125℃之间的温度下进行。
[0033]在一些实施方式中，所述方法进一步包括干燥包含所述PHA的提取混合物。
[0034]在一些实施方式中，所述方法进一步维持所述培养基中的碳浓度在基于所述生产PHA的微生物的碳消耗的最佳碳浓度。
附图说明
[0035]图1是使用废物流作为碳源合成PHA的方法的工艺流程图。
[0036]图2是图1方法的工艺流程图，其中在添加含钙矿物之前调节废物流；
[0037]图3是示出调节方法的各个步骤的工艺流程图；
[0038]图4是示出使用废物流作为碳源合成PHA的各个步骤和条件的流程图；
[0039]图5是示出生产PHA的微生物在合成培养基中与在用葡萄糖强化的污泥培养基中的生长之间的比较的图；
[0040]图6是示出以下的图：使用包括用Ca(OH)2和葡萄糖处理的调节的废物流的碳源，在PHA生产期间观察到的各种参数随补料分批发酵期间时间的变化；
[0041]图7是示出以下的图：使用包括用Ca(OH)2和粗甘油处理的调节(洗涤)的废物流的碳源，在PHA生产期间观察到的各种参数随补料分批发酵期间时间的变化；
[0042]图8是示出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法，所述方法包括：提供包括木质纤维素材料的废物流；向所述废物流添加含钙矿物；在所述含钙矿物的存在下热处理所述废物流，以对所述废物流灭菌并获得处理的废物流；在包括所述处理的废物流作为碳源的培养基中发酵生产PHA的微生物的至少一种菌株，以生产所述PHA；以及从所述生产PHA的微生物中提取所述PHA。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述废物流是纸浆和纸活性污泥流。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含钙矿物包括碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中的至少一种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述含钙矿物包括氢氧化钙。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述含钙矿物包括石灰。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，向所述废物流添加所述含钙矿物是在热处理所述废物流之前进行的。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，向所述废物流添加所述含钙矿物是在热处理所述废物流期间进行的。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，热处理所述废物流在至少120℃的温度下进行。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，过滤所述废物流以去除粗纤维，从而获得废物流滤液。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，沉降所述废物流滤液以倾析未过滤的固体，从而获得倾析的废物流。11.根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括，在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，洗涤所述倾析的废物流以获得洗涤的固体。12.根据权利要求11所述的方法，其中，洗涤所述倾析的废物流包括：离心所述倾析的废物流以获得离心的固体。13.根据权利要求12所述的方法，所述方法进一步包括：将所述离心的固体重悬浮于水性介质中，以获得悬浮液；以及重离心所述悬浮液以获得离心的固体。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，所述方法进一步包括，在向所述废物流添加所述含钙矿物之前：将所述废物流中的悬浮固体(SS)浓度调整至预定浓度，以获得调节的废物流；以及向所述调节的废物流添加所述含钙矿物，其中，热处理所述废物流包括热处理所述调节的废物流。15.根据权利要求14所述的方法，其中，对所述洗涤的固体进行SS浓度的调整。16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述预定浓度为5g/L至50g/L之间。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述预定浓度为10g/L至20g/L之间。18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在所述发酵步骤之
前和/或期间，向所述培养基添加第二碳源。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二碳源包括羧酸、糖、油、醇或其组合。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、其盐或其组合。21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述糖包括葡萄糖、甘露醇、蔗糖或其组合。22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述油包括橄榄油、玉米油、棕榈油或其组合。23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述醇包括甘油。24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中，所述发酵步骤包括维持所述废物流的pH在6.5至7.5之间和/或维持温度在25℃至35℃之间。25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在所述发酵步骤之前和/或期间，向所述培养基添加矿物源。26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中，所述生产PHA的微生物的至少一种菌株是生产PHA的微生物的单一菌株。27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中，所述生产PHA的微生物的至少一种菌株选自由以下组成的组：巨大芽孢杆菌、睾丸酮假单胞菌、钩虫贪铜菌11599、钩虫贪铜菌H16、Pseudomonas guezennei biovar.Tikehau、假气单胞菌、大肠杆菌、工程化大肠杆菌、肥大产碱杆菌、鞘氨醇杆菌ATM、嗜酸聚塑料菌、特基拉芽孢杆菌、地中海富盐菌、地中海嗜盐菌、荧光假单胞菌A2a5和真氧产碱杆菌H16。28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中，从所述生产PHA的微生物中提取所述PHA包括热处理发酵混合物以便裂解所述生产PHA的微生物的至少一部分，从而释放所述PHA。29.根据权利要求28所述的方法，其中，热处理所述发酵混合物在80℃至125℃之间的温度下进行。30.根据权利要求1至29中任一项所述的方法，所述方法进一步包括干燥包括所述PHA的提取混合物。31.一种制备用于生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的碳源的方法，所述方法包括：提供包括木质纤维素材料的废物流；向所述废物流添加含钙矿物；在所述含钙矿物的存在下热处理所述废物流，以对所述废物流灭菌并获得处理的废物流作为用于生产PHA的所述碳源。32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述废物流是纸浆和纸活性污泥流。33.根据权利要求31或32所述的方法，其中，所述含钙矿物包括碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中的至少一种。34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中，所述含钙矿物包括氢氧化钙。35.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中，所述含钙矿物包括石灰。36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中，向所述废物流添加所述含钙矿物是在热处理所述废物流之前进行的。37.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中，向所述废物流添加所述含钙矿物是在热处理所述废物流期间进行的。
38.根据权利要求31至37中任一项所述的方法，其中，热处理所述废物流在至少120℃的温度下进行。39.根据权利要求31至38中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，过滤所述废物流以去除粗纤维，从而获得废物流滤液。40.根据权利要求39所述的方法，所述方法进一步包括在向所述废物流添加所述含钙矿物之前，沉降所述废物流滤液以倾析未过...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉杰什瓦尔，
申请(专利权)人：国家科学研究学院，
类型：发明
国别省市：