一种PHA颗粒及其生产方法与流程

本发明属于材料加工，具体涉及一种pha颗粒及其生产方法。

背景技术：

1、目前，通常采用微生物发酵的方式获得聚羟基链烷酸酯(pha)固体产品，期间需要经过发酵、破壁分离、纯化、干燥等工序，常用的干燥方式为喷雾干燥。而喷雾干燥获得的pha固体产品为粉末状，研究表明，采用喷雾干燥的方式，每生产1吨pha固体粒料就需要7-10吨蒸气，不仅能耗高，且喷雾干燥获得的pha粉末还不能重新分散在水溶液中形成均匀透明的水性悬浮液。

2、研究发现，pha水性悬浮液可以通过螺杆挤出的方式获得pha粒料，例如美国发明专利us20230102977a1公开的一种聚羟基链烷酸酯的生产方法，其采用双螺杆挤出机将微生物发酵获得的pha水性悬浮液于80℃-300℃下熔融挤出，并获得了体积中值粒径为300μm以上的pha粒料。然而，按照该专利按照喷雾干燥的方式获得的pha固体产品，将其重新分散在水中也不能获得均匀的水性悬浮液。

3、美国danimer scientific生产的一种pha水性阻隔涂料可替代pe作为纸涂层，该涂层是一种生物基涂料，绿色环保，可热封，同时可提供出色的油、水、油脂阻隔性。但目前pha的水性悬浮液大部分是由生物发酵获得的固含量处于50％左右的水性悬浊液，不便于运输和存储，严重阻碍了其在造纸行业中的商业化。而目前市售的pha固体粒料虽然便于运输和存储，但不能重新分散在水溶液中形成均匀的水性悬浮液，不能直接用作纸张表面的生物基水性阻隔涂料。

4、因此，本发明致力于获得一种pha粒料，其可以重新分散在水溶液中形成均匀的水性悬浊液，搁置稳定性良好，可以在纸张表面形成水性阻隔涂层。

技术实现思路

1、现有技术中存在的问题是：目前市售的pha固体粒料虽然便于运输和存储，但不能重新分散在水溶液中形成均匀的水性悬浮液。针对上述问题，本发明提供一种pha颗粒，其为白色颗粒，室温下加水搅拌后可以形成均匀的白色水性悬浮液，所述pha颗粒与水的质量比不大于1:1，所述水性悬浮液在室温下静置24h不分层。

2、具体地，所述pha颗粒的平均长度不超过5mm。

3、具体地，所述pha的熔点高于80℃。

4、具体地，所述pha是由羟基链烷酸形成的均聚物或共聚物。

5、具体地，所述羟基链烷酸没有特别限定，包括但不限于3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、3-羟基丙酸、3-羟基戊酸、3-羟基己酸、3-羟基庚酸中的至少一种。

6、具体地，所述pha包括但不限于所述pha包括但不限于p3hb、p3hb3hv(3hv，3-25％)、p3hb4hb(4hb≤20％)、p3hb3ha(3ha≤10％)、p3hb3hh(3hh≤10％)中的至少一种。

7、具体地，所述的一种pha颗粒，其水性悬浊液可用作纸张表面的生物基水性阻隔涂料。

8、具体地，一种pha颗粒的生产方法，其制备方法包括以下步骤：

9、将pha水性悬浊液减压浓缩至固含量为35-50％，再通过真空吸干工序，将浓缩物的固含量提高至60-70％，然后通过低剪切造粒的方式，获得平均长度不大于5mm的颗粒物，最后，将所获颗粒物干燥至水分低于1％，即得pha颗粒物，干燥温度不得超过80℃。

10、具体地，所述pha水性悬浊液的固含量为15-30％。

11、具体地，所述pha水性悬浊液的ph＝5-9。

12、具体地，所述pha水性悬浊液通过微生物发酵方式获得。

13、具体地，所述微生物没有特别限制，该微生物能够在该微生物的细胞内产生pha，包括从自然界分离的微生物、保藏在菌株保藏机构的微生物。

14、具体地，所述微生物包括但不限于halomonas sp、cupriavidus、alcaligenes、ralstonia、pseudomonas、bacillus、azotobacter、nocardia或气单胞菌。

15、具体地，所述微生物包括但不限于气单胞菌属、产碱菌属、罗尔斯顿菌属或嗜铜菌属的微生物。

16、具体地，所述微生物包括但不限于halomonas lutescens mdf-9、a.lipolytica、a.latus、a.caviae、a.hydrophila或c.necator菌株。

17、具体地，所述微生物为c.necator菌株。

18、具体地，所述真空吸干，温度不高于50℃，真空度小于-0.02mpa。

19、具体地，造粒设备包括摇摆造粒机、挤出造粒机中的一种，且造粒温度不高于80℃。

20、具体地，干燥过程中的温度不超过80℃。

21、本发明具有如下的有益效果：

22、(1)本发明所获pha颗粒，室温下可以重新分散在水中，形成均匀的水性悬浊液；

23、(2)本发明所获pha重新分散在水中形成的水性悬浊液，室温下搁置24h，不分层，分散稳定性良好；

24、(3)本发明所获pha重新分散在水中形成的水性悬浊液可直接用作造纸行业的pha水性阻隔涂料，该涂层是一种生物基涂料，绿色环保，可热封，同时可提供出色的油、水、油脂阻隔性。

25、说明书附图

26、图1：实施例1所获pha颗粒。

27、图2：实施例1所获pha粉末。

28、图3：实施例1所获pha颗粒复溶后的物理状态。

29、图4：对比例1所获pha粉末复溶后的物理状态。

30、图5：实施例1所获pha涂层纸以及空白对照的蓖麻油阻隔对比实验图。

技术特征：

1.一种pha颗粒，其特征在于，为白色颗粒，室温下加水搅拌后可以形成均匀的白色水性悬浮液，所述pha颗粒与水的质量比不大于1:1，所述水性悬浮液在室温下静置24h不分层。

2.根据权利要求1所述的一种pha颗粒，其特征在于，所述pha颗粒的平均长度不超过5mm。

3.根据权利要求1所述的一种pha颗粒，其特征在于，所述pha的熔点高于80℃。

4.根据权利要求1所述的一种pha颗粒，其特征在于，所述pha是由羟基链烷酸形成的均聚物或共聚物。

5.根据权利要求4所述的一种pha颗粒，其特征在于，所述羟基链烷酸没有特别限定，包括但不限于3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、3-羟基丙酸、3-羟基戊酸、3-羟基己酸、3-羟基庚酸中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的一种pha颗粒，其特征在于，所述pha包括但不限于p3hb、p3hb3hv(3hv，3-25％)、p3hb4hb(4hb≤20％)、p3hb3ha(3ha≤10％)、p3hb3hh(3hh≤10％)中的至少一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种pha颗粒，其特征在于，其水性悬浊液可用作纸张表面的生物基水性阻隔涂料。

8.一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8任一项所述的一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，所述pha水性悬浊液通过微生物发酵方式获得。

10.根据权利要求11所述的一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，所述微生物没有特别限制，该微生物能够在该微生物的细胞内产生pha，包括从自然界分离的微生物、保藏在菌株保藏机构的微生物。

11.根据权利要求10所述的一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，所述微生物包括但不限于halomonas sp、cupriavidus、alcaligenes、ralstonia、pseudomonas、bacillus、azotobacter、nocardia或气单胞菌。

12.根据权利要求11所述的一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，所述微生物包括但不限于气单胞菌属、产碱菌属、罗尔斯顿菌属或嗜铜菌属的微生物。

13.根据权利要求12所述的一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，所述微生物包括但不限于halomonaslutescens mdf-9、a.lipolytica、a.latus、a.caviae、a.hydrophila或c.necator菌株。

14.根据权利要求8所述的一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，造粒设备包括摇摆造粒机、挤出造粒机中的一种，且造粒温度不高于80℃。

15.根据权利要求8所述的一种pha颗粒的生产方法，其特征在于，干燥过程中的温度不超过80℃。

技术总结
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种PHA颗粒及其生产方法。目前市售的PHA固体粒料虽然便于运输和存储，但不能重新分散在水溶液中形成均匀的水性悬浮液。针对上述问题，本发明提供一种PHA颗粒，其为白色颗粒，室温下加水搅拌后可以形成均匀的白色水性悬浮液，所述PHA颗粒与水的质量比不大于1:1，所述水性悬浮液在室温下静置24h不分层，其水性悬浊液可用作纸张表面的生物基水性阻隔涂料，具有较好的商业前景。

技术研发人员：沈宏伟,司徒卫,张德重
受保护的技术使用者：珠海麦得发生物科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8