способ высушивания способных к биологическому разрушению полимеров

Формула изобретения

1. Способ высушивания или концентрирования способного к биологическому разрушению полимера, содержащегося в растворе или биомассе, согласно которому вышеупомянутые раствор или биомассу подвергают воздействию СВЧ-излучения на период времени, достаточный для уменьшения концентрации полярного растворителя в вышеупомянутых растворе или биомассе соответственно на 0,0001-100%, при этом указанный полимер выбирают из группы, состоящей из полигидроксиалканоатов, поликапролактона, полимерной молочной кислоты, полигликолевой кислоты, поли(лактогликолевой) кислоты, полимерной янтарной кислоты, или их смеси, или их сополимеров, а указанное воздействие вызывает разрушение указанного полимера от 0 до 25%.

2. Способ по п.1, где вышеупомянутый полимер является синтетическим или природным полимером.

3. Способ по п.1, где вышеупомянутое СВЧ-излучение находится между 915 и 2450 МГц.

4. Способ по п.1, где вышеупомянутое СВЧ-излучение имеет мощность от 100 до 1100 Вт.

5. Способ по п.1, где вышеупомянутое высушивание или концентрирование осуществляются с менее чем 5% разрушения вышеупомянутого биополимера.

6. Способ по п.1, где вышеупомянутый полигидроксиалканоат выбирается из группы, состоящей из поли-3-гидроксибутирата, поли-3-гидроксивалерианата, поли-3-гидроксипентаноата, поли-3-гидроксигексаноата, поли-3-гидроксигептаноата, поли-3-гидроксиоктаноата, поли-3-гидроксинонаноата, поли-3-гидроксидеканоата, поли-3-гидроксидодеканоата, поли-4-гидроксибутирата и полигидроксиалканоата со средней длиной цепи, или их смеси, или их сополимера.

7. Способ по п.1, где вышеупомянутый полярный растворитель выбирается из группы, состоящей из воды, спирта, амина, амида, галогенпроизводного, цианида, альдегида, кислоты, кетона, сложного эфира, тиола и сульфоксида.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу высушивания или концентрирования растворов. В частности, оно относится к процессу высушивания полярного раствора способного к биологическому разрушению полимера (далее биоразлагаемого полимера) или биомассы и процессу концентрирования полярного раствора, содержащего биоразлагаемый полимер или биомассу.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Биоразлагаемые полимеры, такие как полигидроксиалканоаты (ПГА), представляют большой интерес и, как следствие, являются интересным новым источником полимеров для предметов широкого потребления. До последнего времени интерес к производству ПГА был вызван тем, что их физические свойства являются сходными со свойствами полимеров, получаемых из нефтехимических источников (полиэтилен, полипропилен), но, в отличие от полимеров на основе нефтепродуктов, ПГА являются как биосовместимыми, так и биоразлагаемыми. Потенциал всемирного рынка для биоразлагаемых и биосовместимых полимеров огромен. Полигидроксиалканоат (ПГА) является химическим термином для специального класса семейства полиэфиров. ПГА являются биополимерами, которые в основном производятся внутриклеточно многими микроорганизмами в качестве соединений, запасающих энергию. Наиболее обычным ПГА биополимером является ПГБ (полигидроксибутират). В данное семейство можно объединить более 90 различных мономеров, способных образовывать материалы с чрезвычайно различающимися интересными свойствами. ПГА обладают преимуществом, поскольку являются биоразлагаемыми и обладают термопластичными или эластомерными свойствами. ПГА нашли коммерческое применение в разнообразных изделиях из пластмассы, в производстве упаковки (продукты бытовой химии, личной гигиены и пищевая упаковка), бумажных покрытий, медицинских имплантатах и гигиенических продуктах (одноразовые салфетки или бумага).

Использование биоразлагаемых ПГА полимеров будет хорошей альтернативой полимерам на основе нефтепродуктов, особенно если производство и экстракция ПГА будут обходиться дешевле. Процесс извлечения ПГА из исходного биологического материала обычно включает получение биомассы, содержащей ПГА, лизирование бактериальных клеток, экстрагирование ПГА из клеток, отделение ПГА от других компонентов биологического исходного материала и извлечение ПГА.

Некоторые процедуры предварительной обработки (используемые для ослабления клеток или стимулирования их лизиса) могут требовать высушивания биомассы. Высушивание обычно осуществляется под вакуумом, на лотке внутри туннельной печи с принудительной циркуляцией воздуха, с помощью высушивания аэрозоля или на сублимационной сушке (лиофилизация). Высушивание суспензии клеток или раствора ПГА является обязательным этапом, который имеет место во многих других стадиях при производстве ПГА и экстракции. Процессы высушивания в основном требуются перед экстракцией ПГА из биомассы и после извлечения ПГА из раствора, обогащенного ПГА.

Патент США №6087471 описывает экстракцию ПГА из сухой биомассы с помощью эффективного растворителя, обедненного ПГА, и в данном случае этап растворения осуществляют при температуре выше температуры кипения растворителя, обедненного ПГА, и под давлением. Растворитель, обогащенный ПГА, отделяют от остатка нерастворившейся биомассы, и затем понижают температуру растворителя, обогащенного ПГА, вызывая осаждение ПГА. Осадок ПГА отделяют с помощью фильтрации. ПГА в форме порошка получают в результате высушивания в вакуумной печи в течение ночи при 50°С.

В Патенте США №5821299 описывается извлечение ПГА из сухой биомассы (высушенной под вакуумом, высушенной из аэрозоля, лиофильно высушенной или высушенной на лотке при 30°С в туннельной печи с принудительной циркуляцией воздуха) путем обработки биомассы растворителем для ПГА и веществом, предельно нерастворяющим ПГА. Нерастворимую биомассу удаляют, оставляя, таким образом, раствор ПГА и предельно нерастворяющее ПГА вещество. Растворитель с ПГА удаляют и получают суспензию осажденного ПГА в предельно нерастворяющем ПГА веществе. ПГА в форме порошка получают фильтрацией и высушиванием.

Патент США №6043063 описывает методику экстракции ПГА из сухой биомассы путем растворения ПГА и получения растворителя, обогащенного ПГА, и остаточного материала биомассы; далее остаточную биомассу отделяют от растворителя, обогащенного ПГА, и извлекают ПГА полимер из растворителя, обогащенного ПГА. Полимер извлекают с помощью фильтрации, отмывки и высушивания в вакуумной печи в течение ночи при 45-50°С.

Высушивание биомассы, извлеченной после стадии ферментации, также может служить интересной альтернативой, обеспечивающей долговременную консервацию биомассы и предотвращение размножения микроорганизмов. Важность высушивания при производстве ПГА объясняет необходимость наличия простых и экономичных процессов высушивания растворов ПГА или биомассы после стадии ферментации для уменьшения производственных затрат для биоразлагаемых ПГА полимеров, сравнимых с синтетическими полимерами на основе нефтепродуктов.

Концентрирование суспензии клеток или раствора биоразлагаемого ПГА полимера часто требуется перед каждой новой химической обработкой (например, перед предварительной обработкой биомассы, экстракцией ПГА растворителем, промывкой различными химическими веществами и ферментативной обработкой) в процессе производства ПГА. Концентрирование суспензии клеток или раствора ПГА обычно осуществляется центрифугированием.

Европейский патент №А-0015669 описывает диапазон концентраций (от 5 до 15% по весу твердой биомассы), который получается после концентрирования суспензии клеток при центрифугировании. Суспензию клеток, должно быть, предпочтительнее предварительно концентрировать центрифугированием перед процессом экстракции (осуществляемой объединением растворителя с водной суспензией разрушенных клеток).

При производстве нескольких типов биоразлагаемых полимеров требуется проведение стадии высушивания или концентрирования. Например, полимерная молочная кислота (ПМК) может быть получена прямой конденсацией молочной кислоты или в результате полимеризации циклического димера лактида путем раскрытия кольца.

В Патенте США №5142023 описывается способ непрерывного получения полилактидного полимера из молочной кислоты, включающий удаление воды или растворителя для того, чтобы сконцентрировать молочную кислоту перед полимеризацией. Стадия концентрирования осуществляется упариванием значительной части водной среды.

Также может быть довольно интересным или необходимым высушивание биоразлагаемого полимера перед процессом горячего формования для удаления всех следов воды или полярных растворителей. Таким образом, настоятельно рекомендуется обеспечить высушивание, которое можно применить на любой стадии во время процесса производства биоразлагаемого полимера. Настоящее изобретение относится к высушиванию или процессу концентрирования раствора с использованием методик радиационного нагрева (инфракрасный свет, радиочастоты, сверхвысокие частоты (СВЧ) и электрическое сопротивление, используемые в качестве источника получения тепла).

Способ индукционной сушки является примером способа радиационного нагрева, который уже коммерчески используется для производства синтетических полимеров, не разлагающихся биологически. В некоторых процессах производства полимеров необходимо удалять растворители и/или воду из полимера. Патент США №4055001 описывает применение процессов индукционной сушки при производстве бутилкаучука. Воду и органические растворители удаляют из неполярных материалов, пропуская указанные материалы на пневматическом конвейере через резонатор, работающий при определенной СВЧ. CN. Патент №1231297 описывает метод высушивания коллоидного высокомолекулярного полимера в СВЧ нагревательном оборудовании. Время СВЧ нагревания составляет менее 10 минут, сокращается потребление энергии и возрастает эффективность производства.

Исследователи из ЛЭХМЭМ (Лаборатория электрохимических методик и электрометодик Гидро-Квебек, Квебек, Канада) изучили методики радиационного нагрева (инфракрасный свет, радиочастоты, СВЧ и электрическое сопротивление, используемые в качестве источника получения тепла), используемые для основных применений высушивания. Они обнаружили, что методики радиационного нагрева уменьшают выброс газов, вызывающих парниковый эффект, и увеличивают эффективность высушивания по сравнению с методиками конвекции или теплопереноса. Методики радиационного нагрева также были признаны интересной альтернативой методикам традиционного нагрева.

При использовании способов радиационного нагрева вместо современных процессов высушивания (тепловой обработки, вакуумного высушивания, высушивания из аэрозоля, сублимационной сушки, высушивания на лотке в туннельной печи с принудительной циркуляцией воздуха или лиофилизации) время, требуемое для полного высушивания образца, затраты на инфраструктуру и потребление энергии значительно снижаются. Следовательно, методики радиационного нагрева являются хорошей альтернативой процессам традиционного нагрева.

Полигидроксиалканоаты принадлежат к семейству полиэфиров. Когда они подвергаются горячему формованию, полимеры являются очень чувствительными к гидролизу, что приводит к уменьшению их молекулярного веса. Следовательно, перед процессом горячего формования очень важно, а порой и критично, высушить их, чтобы удалить все следы воды (процент увлажнения должен быть ниже 0,02%).

Было бы очень желательно иметь новую методику высушивания для высушивания биополимеров без их разрушения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одной из целей настоящего изобретения является обеспечение способа высушивания или концентрирования раствора биоразлагаемого полимера или биомассы, включающее помещение раствора или биомассы, содержащих полимер, под воздействие СВЧ на период времени, достаточный для уменьшения концентрации раствора или биомассы в пропорциях между примерно 0,0001-100%. Полимер может быть синтетическим или природным, он может быть выбран из группы, состоящей из полиэфиров, полисахаридов, полиспиртов, поликислот, или их смеси, или их сополимера.

В соответствии с настоящим изобретением здесь представлен способ высушивания или концентрирования полиэфира, который может быть выбран из группы, состоящей из полигидроксиалканоата, поликапролактона, полимерной молочной кислоты, полигликолевой кислоты, поли(лактогликолевой) кислоты, полимерной янтарной кислоты, или их смеси, или их сополимера, или полиспирта, который может быть выбран из поливинилового спирта, целлюлозы или их производных.

Сверхвысокие частоты, используемые в процессе настоящего изобретения, могут быть выбраны между примерно 915-2450 МГц и с мощностью примерно 100-1500 Вт.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа, в котором высушивание или концентрирование осуществляется с менее чем 5% разрушения полимера в растворе или биомассе.

Растворитель, используемый для растворения полимеров, может быть водной средой, например водой, или полярным органическим растворителем, который может быть выбран из группы, состоящей из спирта, амина, амида, галогенпроизводного, цианида, альдегида, кислоты, кетона, сложного эфира, тиола и сульфоксида.

Также способ согласно данному изобретению может быть осуществлен для концентрирования или высушивания полигидроксиалканоата, который может быть выбран из группы, состоящей из поли-3-гидроксибутирата, поли-3-гидроксивалерианата, поли-3-гидроксипентаноата, поли-3-гидроксигексаноата, поли-3-гидроксигептаноата, поли-3-гидроксиоктаноата, поли-3-гидроксинонаноата, поли-3-гидроксидеканоата, поли-3-гидроксидодеканоата, поли-4-гидроксибутирата и ПГА со средней длиной цепи, или их смеси, или их сополимера.

Процесс, описанный в настоящем изобретении, позволяет высушивать и/или концентрировать биополимер или способный к биологическому разрушению (биоразлагаемый) полимер в растворе или в биомассе при отсутствии или небольшой степени разрушения биополимера. Уровень разрушения может варьироваться от 0 до 25%. Предпочтительнее, чтобы уровень разрушения составлял от 0 до 10%, а еще предпочтительнее от 0 до 2%.

Для целей настоящего изобретения ниже приведено объяснение следующих терминов.

Термин "биополимеры" предназначен для обозначения полимеров, полученных из природных или возобновляемых источников.

Термин "латекс" здесь предназначен для обозначения суспензии гранул ПГА и/или частиц в воде. Гранулы ПГА могут находиться в их природном состоянии (аморфном), повторно аморфизованном или повторно суспендированном в воде. Природный ПГА определяется как гранулы ПГА, полученные путем бактериальной ферментации, которые не были осаждены, следовательно, их степень кристаллизации остается близкой или слегка повышенной по сравнению с той, которая была в бактериях.

Термины "гранулы" и/или "частицы" здесь предназначены для обозначения сегментов биополимеров сферической формы.

Термин "биомасса" обозначает источники, из которых экстрагируется ПГА. Эти источники включают одноклеточные организмы, такие как бактерии или грибы, и организмы, такие как растения. Биомассой могут являться организмы "дикого" типа или виды, подвергшиеся генетическому воздействию и специально созданные для получения специфического ПГА. Такие модифицированные организмы получают введением генетической информации (полученной из бактерий, которые естественным образом производят ПГА), чтобы получать один или более типов ПГА.

Термин "растения" здесь предназначен для обозначения любого генно-инженерного растения, созданного для производства ПГА. Предпочтительны такие растения, как зерна злаков, масличные культуры и корнеплоды, более предпочтительны авокадо, ячмень, свекла, кормовые бобы, гречиха, морковь, кокосовые орехи, копра, кукуруза (маис), хлопчатник, тыквенные, чечевица, лимская фасоль, просо, маш, овес, масличная пальма, горох, арахис, картофель, тыква, рапсовые (например, канола), табак, пшеница и ямс. Также генетически измененные фруктовые растения включают (но не ограничиваются) яблоко, абрикос, банан, канталупскую дыню, вишню, виноград, кумкват, лимон, лайм, апельсин, папайю, персик, грушу, ананас, мандарин, томат и арбуз.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

ФИГ.1 показывает высушивание биомассы при низком уровне мощности СВЧ;

Фиг.2 показывает высушивание ПГБВ латекса при низком уровне мощности СВЧ;

Фиг.3 показывает высушивание ПГБВ латекса при высоком уровне мощности СВЧ;

Фиг.4 показывает неизмененный биополимер JG-B011 после 5 мин обработки СВЧ при 50% уровне мощности;

Фиг.5 показывает неизмененный биополимер JG-B011 после 2 мин обработки СВЧ мощностью 550 Вт;

Фиг.6 показывает переработанную биомассу после воздействия СВЧ;

Фиг.7 показывает биомассу, подвергшуюся воздействию СВЧ в течение 1 мин при мощности 1100 Вт;

Фиг.8 показывает высушенную биомассу после 2 мин воздействия СВЧ при мощности 1100 Вт;

Фиг.9 показывает высушенную биомассу после 1 мин воздействия СВЧ при мощности 550 Вт;

Фиг.10 показывает высушенную биомассу после 2 мин воздействия СВЧ при мощности 550 Вт; и

Фиг.11 показывает высушенную биомассу после 4 мин воздействия СВЧ при мощности 550 Вт.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА

Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты изобретения. Данное изобретение может, однако, быть воплощено в разнообразных многочисленных формах и не должно интерпретироваться как ограниченное лишь вариантами, представленными здесь; до некоторой степени эти варианты обеспечены для того, чтобы данное раскрытие было всесторонним и полным, и они полностью передают область действия изобретения для тех, кто обладает соответствующими знаниями.

В соответствии с настоящим изобретением здесь приведен новый процесс высушивания биополимеров и биомассы. Биополимеры получены из природных источников или являются производными процесса ферментации.

В соответствии с настоящим изобретением здесь приведен новый процесс концентрирования биополимеров и биомассы. Биополимеры получены из природных источников или являются производными процесса ферментации.

Процесс, описываемый в данном изобретении, относится к использованию методик радиационного нагрева для высушивания или концентрирования биоразлагаемого полимера или раствора биомассы во время процесса его производства. Методики радиационного нагрева могут использоваться вместо традиционных процессов концентрирования раствора (центрифугирования) или как очень привлекательная альтернатива современным процессам высушивания (тепловой обработке, вакуумному высушиванию, высушиванию из аэрозоля, сублимационной сушке или высушиванию на лотке в туннельной печи с принудительной циркуляцией воздуха). Иллюстрацией типов биоразлагаемых полимеров, которые могут быть высушены с помощью методик настоящего изобретения, являются следующие.

Биоразлагаемые полимеры, содержащие следующее повторяющееся звено:

где n является целым числом от 0 до 9, a R ₁ является Н, алкилом или алкенилом. Алкильные и алкенильные боковые цепи предпочтительно длиной от С₁ до С₂₀ углеродных атомов и могут содержать гетероатомы. Биоразлагаемые полимеры могут быть гомополимерами с одинаковыми повторяющимися мономерными звеньями и/или сополимерами с двумя различными повторяющимися мономерными звеньями. Когда биоразлагаемые полимеры являются ПГА полимерами, то они могут быть получены из растений или микроорганизмов как природных, так и генно-инженерных или полученных синтетически.

Биоразлагаемые полимеры, содержащие два различных случайно повторяющихся мономерных звена. Два случайно повторяющихся звена имеют различную структуру, включающую следующую основную структуру:

где n от 0 до 9, а R₁ является Н или цепью от С₁ до С₂₀ .

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения типами биоразлагаемых полимеров, которые могут быть высушены или сконцентрированы методом, описанным в данном изобретении, являются целлюлоза или биоразлагаемые полимеры модифицированной целлюлозы, биоразлагаемые полимеры на основе крахмала, ПВС (поливиниловый спирт), другие полиэфиры, такие как ПМК, ПГК и ПКЛ биоразлагаемые полимеры.

Иллюстрацией типа биомассы, которая может быть высушена методом, описанным в данном изобретении, являются биомассы, выбранные из группы, состоящей из организмов (растений, бактерий) как природных, так и генетически модифицированных.

Данное изобретение относится к способу высушивания или концентрирования раствора, содержащего любой вид биоразлагаемого полимера, который обычно получают в ходе процесса, содержащего хотя бы одну стадию высушивания или концентрирования раствора биоразлагаемого полимера, где раствор содержит любой из полярных растворителей. Данное изобретение также относится к процессу высушивания или концентрирования раствора, содержащего более чем один вид биоразлагаемых полимеров.

Радиационное высушивание может осуществляться на оборудовании любого типа, использующего излучение в качестве источника нагревания. Было обнаружено, что летучее содержимое биомассы или растворов биоразлагаемых полимеров может быть значительно сокращено при использовании радиационного высушивания. Примером методики радиационного нагрева может служить индукционная сушка. Во время процесса индукционной сушки биомассы или раствора биоразлагаемого полимера образец подвергается воздействию СВЧ-излучения. Полярные растворители и вода отвечают за СВЧ-энергию, поэтому они могут быть удалены из образца. Промышленные частоты обычно используемого СВЧ-излучения составляют 915 МГц и 2450 МГц. Некоторые условия могут варьироваться во время процесса высушивания, и несколько подобных примеров приведено ниже. В промышленных условиях раствор биоразлагаемого полимера или биомасса могут быть помещены на лоток или вибрационный лоток, где высушиваются или концентрируются с помощью сочетания нескольких методик с использованием излучения (инфракрасный свет, радиочастоты, СВЧ и электрическое сопротивление, используемые в качестве источников получения тепла). Толщину слоя раствора биоразлагаемого полимера или биомассы на лотке можно регулировать для оптимизации времени и эффективности процесса высушивания. Методики радиационного нагрева можно также использовать в конечном процессе высушивания для удаления последних оставшихся нескольких процентов влаги без перегрева образца. Во время процесса высушивания в оборудование для радиационного нагрева следует также нагнетать сухой воздух, чтобы уменьшить время высушивания и удалить газы (пары воды и растворителей).

Использование способа радиационного нагрева вместо применяемых в настоящее время процессов высушивания (тепловой обработки, вакуумного высушивания, высушивания из аэрозоля, сублимационной сушки, высушивания на лотке в туннельной печи с принудительной циркуляцией воздуха или лиофилизации) значительно сокращает время, требуемое на полное высушивание образца. Например, минимальное требуемое время для процесса лиофилизации биомассы приблизительно составляет 24 часа, а процесс высушивания (в вакуумной печи при 45-50°С), который применяется при извлечении ПГА из растворителя, обогащенного ПГА, занимает приблизительно 12 часов. В отличие от стандартных процессов высушивания способ радиационного нагрева позволяет сократить время высушивания до нескольких минут или часов в зависимости от условий высушивания.

Этот другой подход к высушиванию раствора биоразлагаемых полимеров или биомассы значительно сократит время обработки при производстве биоразлагаемого полимера. Высокая эффективность применения радиационного нагрева для высушивания раствора биоразлагаемого полимера или биомассы позволит сократить затраты на производство биоразлагаемого полимера.

Настоящее изобретение гораздо легче понять, используя приведенные ниже примеры, которые даны для иллюстрации данного изобретения, а не для ограничения его области действия.

ПРИМЕР I

Высушивание биомассы при низком уровне мощности СВЧ (10%)

Биомассу, содержащую ПГБВ (93% гидроксибутират - 7% гидроксивалерианат), получали в наших лабораториях в соответствии с нашим протоколом. Для процесса высушивания использовали микроволновую печь Сильвания (SM81004, с внутренней частью 1 кубический фут, потребляемой мощностью 1600 Вт и максимальной мощностью СВЧ 1100 Вт). 82,2 г биомассы помещали в микроволновую печь, высушивали в течение короткого промежутка времени (2 минуты) при уровне мощности 10%, извлекали из микроволновой печи, перемешивали и взвешивали. Эти стадии повторяли, пока не достигали постоянного веса образца. Кратковременные периоды экспозиции в микроволновой печи требовались для того, чтобы избежать переливания раствора через край. Перемешивание биомассы после каждого кратковременного периода экспозиции в микроволновой печи обеспечивало равномерное высушивание образца. При данных условиях для СВЧ на высушивание 82,2 г биомассы, которая содержала 46,5 вес.% воды, потребовалось 52 минуты (Фиг.1).

ПРИМЕР II

Высушивание ПГБВ латекса при низком уровне мощности СВЧ (10%)

Для процесса высушивания использовали латекс, содержащий ПГБВ (93% гидроксибутират - 7% гидроксивалерианат). Латекс содержал 15 вес.% ПГБВ в воде. Для процесса высушивания использовали микроволновую печь Сильвания (SM81004, с внутренней частью 1 кубический фут, потребляемой мощностью 1600 Вт и максимальной мощностью СВЧ 1100 Вт). 18,49 г ПГБВ латекса помещали в микроволновую печь, высушивали в течение короткого промежутка времени (2 минуты) при уровне мощности 10%, извлекали из микроволновой печи, перемешивали и взвешивали. Эти стадии повторяли, пока не достигали постоянного веса образца.

Кратковременные периоды экспозиции в микроволновой печи требовались для того, чтобы избежать переливания раствора через край. Перемешивание биомассы после каждого кратковременного периода экспозиции в микроволновой печи обеспечивало равномерное высушивание образца. Чтобы оценить воздействие уровня мощности СВЧ на эффективность процесса высушивания, образец подвергали экспозиции в микроволновой печи при максимальном уровне мощности в течение двух минут. Высокая потеря образцом веса после 46 минут высушивания в микроволновой печи объяснялась кратковременной экспозицией в микроволновой печи в течение 2 минут при максимальном уровне мощности вместо 10%. При данных условиях для СВЧ на высушивание ПГБВ латекса потребовалось 88 минут (Фиг.2).

Чтобы проверить, не изменяет ли процесс высушивания с использованием СВЧ свойства полимера, охарактеризовывали ПГБВ полимер до и после процесса высушивания с помощью таких методик, как термогравиметрический анализ (ТГА), дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) и размер-исключающая хроматография (РИХ). Сравнение физико-химических свойств РГБВ, полученного в процессе высушивания в микроволновой печи и полученного в процессе скоростного высушивания в вакууме, не показало никаких различий.

ПРИМЕР III

Высушивание ПГБВ латекса при высоком уровне мощности СВЧ (50%)

Для процесса высушивания использовали латекс, содержащий ПГБВ (93% гидроксибутират - 7% гидроксивалерианат). Латекс содержал 15 вес.% ПГБВ в воде.

Для процесса высушивания использовали микроволновую печь Сильвания (SM81004, с внутренней частью 1 кубический фут, потребляемой мощностью 1600 Вт и максимальной мощностью СВЧ 1100 Вт). 23,09 г ПГБВ латекса помещали в микроволновую печь, высушивали в течение короткого промежутка времени (от 30 секунд до 2 минут) при уровне мощности 50%, извлекали из микроволновой печи, перемешивали и взвешивали. Когда процесс высушивания в микроволновой печи осуществляли при уровне мощности выше 10%, требовалось уменьшать время экспозиции в микроволновой печи (с минут до секунд), чтобы избежать переливания раствора через край. Эти стадии повторяли, пока не достигали постоянного веса образца. Перемешивание биомассы после каждого кратковременного периода экспозиции в микроволновой печи обеспечивало равномерное высушивание образца. При данных условиях для СВЧ на высушивание ПГБВ латекса потребовалось 40 минут.

Чтобы проверить, не изменяет ли процесс высушивания с использованием СВЧ свойства полимера, охарактеризовывали ПГБВ полимер до и после процесса высушивания с помощью таких методик, как термогравиметричсский анализ (ТГА), дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) и размер-исключающая хроматография (РИХ). Сравнение физико-химических свойств ПГБВ, полученного в процессе высушивания в микроволновой печи и полученного в процессе скоростного высушивания в вакууме, не показало никаких различий (Фиг.3).

Пример IV

Высушивание ПГБВ латекса при высоком уровне мощности СВЧ (100%)

Для процесса высушивания использовали латекс, содержащий ПГБВ (92% гидроксибутират - 8% гидроксивалерианат). Латекс содержал 28 вес.% ПГБВ в воде. Для процесса высушивания использовали микроволновую печь Сильвания (SM81001, с внутренней частью 1 кубический фут, потребляемой мощностью 1600 Вт и максимальной мощностью СВЧ 1100 Вт). 64,42 г ПГБВ латекса помещали в микроволновую печь, высушивали в течение 20 сек при уровне мощности 100%, извлекали из микроволновой печи, перемешивали и взвешивали в течение 2 минут 10 секунд. Когда процесс высушивания в микроволновой печи выполняется при уровне мощности выше 10%, требуется меньше времени микроволнового воздействия (минуты и секунды) для того, чтобы избежать переливания раствора через край. Эти стадии повторяли, пока не достигали постоянного веса образца. Перемешивание биомассы после каждого кратковременного периода микроволнового воздействия обеспечивало равномерное высушивание образца. При данных условиях требуется 90 минут для высушивания ПГБВ латекса.

Чтобы проверить, не изменяет ли процесс высушивания с использованием СВЧ свойства полимера, охарактеризовывали ПГБВ полимер до и после процесса высушивания с помощью таких методик, как термогравиметрический анализ (ТГА), дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) и размер-исключающая хроматография (РИХ). Сравнение физико-химичеких свойств ПГБВ, полученного в процессе высушивания в микроволновой печи и полученного в процессе скоростного высушивания в вакууме, не показало никаких различий (Фиг.12).

Пример V

Высушивание суспензии ПГБВ и метанола при высоком уровне мощности СВЧ (50%)

Для процесса высушивания использовали раствор, содержащий ПГБВ (92% гидроксибутират - 8% гидроксивалерианат) и метанол (минимум 99% чистоты). Раствор содержал 42 вес.% ПГБВ в метаноле. Для процесса высушивания использовали микроволновую печь Сильвания (SM81001, с внутренней частью 1 кубический фут, потребляемой мощностью 1600 Вт и максимальной мощностью СВЧ 1100 Вт). 13,8 г ПГБВ раствора помещали в микроволновую печь, высушивали в течение короткого периода времени (30 сек) при уровне мощности 50%, извлекали из микроволновой печи, перемешивали и взвешивали в течение 1 минуты. Когда процесс высушивания в микроволновой печи выполняется при уровне мощности выше 10%, требуется меньше времени микроволнового воздействия (минуты и секунды) для того, чтобы избежать переливания раствора через край. Эти стадии повторяли, пока не достигали постоянного веса образца. Перемешивание биомассы после каждого кратковременного периода микроволнового воздействия обеспечивало равномерное высушивание образца. При данных условиях требуется 15 минут для высушивания ПГБВ раствора (Фиг.13).

Чтобы проверить, не изменяет ли процесс высушивания с использованием СВЧ свойства полимера, охарактеризовывали ПГБВ полимер до и после процесса высушивания с помощью таких методик, как термогравиметрический анализ (ТГА), дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) и размер-исключающая хромагография (РИХ). Сравнение физико-химичеких свойств ПГБВ, полученного в процессе высушивания в микроволновой печи и полученного в процессе скоростного высушивания в вакууме, не показало никаких различий.

Данное изобретение относится к процессу высушивания или концентрирования раствора, содержащего биоразлагаемые полимеры любого типа, которые обычно получают с помощью процесса, содержащего, по крайней мере, одну стадию высушивания раствора биоразлагаемого полимера или концентрирования раствора биоразлагаемого полимера, раствор которого содержит полярные растворители любого типа или смеси полярных растворителей. Данное изобретение также относится к процессу высушивания или концентрирования раствора, содержащего более чем один тип биоразлагаемых полимеров.

Внешний вид производных ПГА после обработки в микроволновой печи при различных условиях показан на Фиг.4-11.

В то время как данное изобретение было описано в связи со специфическими вариантами, следует понимать, что возможны дальнейшие модификации, и его применение направлено на то, чтобы покрыть любые варианты, области применения и приспособления для данного изобретения, следуя, в общем случае, принципам данного изобретения и включая такие отступления от настоящего изложения, которые находятся среди известных, или являются обычной практикой в областях, к которым принадлежит данное изобретение, и может быть применено к основным характеристикам, изложенным выше, и относится к следующим утверждениям, приведенным в приложении.