JP2026009708A - Method for producing fused polyhydroxyalkanoate - Google Patents
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Abstract
【課題】バインダーを用いずとも、微粉の発生を抑制し得る、PHAの製造方法を提供する。【解決手段】PHA水性懸濁液を脱水し、含水率が5~37%のPHA湿潤粉体を得る工程(a)、得られたPHA湿潤粉体を75℃~95℃で加熱して、含水率が0.5%以下のPHA粉体を得る工程(b)、および、(c)得られたPHA粉体を100℃~150℃で加熱してPHA融着体を得る工程、を含む、PHA融着体の製造方法。【選択図】なし[Problem] To provide a method for producing PHA that can suppress the generation of fine powder without using a binder. [Solution] A method for producing a fused PHA, comprising: (a) dehydrating an aqueous PHA suspension to obtain a wet PHA powder with a moisture content of 5 to 37%, (b) heating the obtained wet PHA powder at 75 to 95°C to obtain a PHA powder with a moisture content of 0.5% or less, and (c) heating the obtained PHA powder at 100 to 150°C to obtain a fused PHA. [Selected Figures] None
Description
本発明は、ポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyhydroxyalkanoate fused body.
ポリヒドロキシアルカノエート(以下、「PHA」と称する場合がある)は、生分解性を有することが知られており、近年、環境配慮の観点から、利活用が図られている。 Polyhydroxyalkanoates (hereinafter sometimes referred to as "PHA") are known to be biodegradable, and in recent years, their use has been promoted from an environmentally friendly perspective.
PHAの利点の一つに、再生可能な植物性原料を使用して、微生物により生産可能である点が挙げられる。微生物により生産されたPHAを利用するにあたっては、まず、微生物の菌体を破壊して前記菌体からPHAを取り出し、PHAの水性懸濁液を得、この水性懸濁液からPHAをろ過等により回収および精製し、ケーキ状のPHAを得た後、当該PHAケーキを乾燥させる操作が必要となる。かかる乾燥操作には、噴霧乾燥機、流動層乾燥機、ドラムドライヤー等が用いられるが、操作が簡便であることから、噴霧乾燥機が汎用されている(例えば、特許文献1)。 One of the advantages of PHA is that it can be produced by microorganisms using renewable plant materials. To utilize PHA produced by microorganisms, the microbial cells must first be disrupted to extract the PHA from the cells, yielding an aqueous suspension of PHA. The PHA is then recovered and purified from this aqueous suspension by filtration or other methods to obtain a cake-like PHA, after which the PHA cake must be dried. This drying process can be performed using a spray dryer, fluidized bed dryer, drum dryer, or other device; however, spray dryers are commonly used due to their ease of operation (see, for example, Patent Document 1).
微生物より生産されるPHAは、微細な粒子径を有する粉体として生産される。このような粉体状のPHAを乾燥させた場合、多量の微粉が発生するとの問題があった。かかる微粉の発生を抑制すべく、PHAにバインダーを混合した状態で噴霧乾燥する技術も提案されている。しかしながら、バインダーを使用する場合、生産されるPHAに自ずと不純物であるバインダーが含まれることとなり、PHAの純度が低下するとの問題があった。 PHA produced by microorganisms is produced as a powder with a fine particle size. When this powdered PHA is dried, a large amount of fine powder is generated, which is a problem. To prevent this fine powder generation, a technique has been proposed in which PHA is spray-dried while being mixed with a binder. However, when a binder is used, the PHA produced will naturally contain the binder as an impurity, which can result in a decrease in the purity of the PHA.
上記のような状況にあって、本発明の一態様は、バインダーを用いずとも、微粉の発生を抑制し得る、PHAの製造方法を提供することを目的とする。 In light of the above situation, one aspect of the present invention aims to provide a method for producing PHA that can suppress the generation of fine powder without using a binder.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、PHA水性懸濁液をろ過して得られるPHA湿潤粉体について、比較的低温の特定の温度で、所定の含水率となるまで加熱する工程と、比較的高温の特定の温度でさらに加熱する工程と、を実施することにより、PHAの融着体を得ることができ、かかる方法によれば、バインダーを使用せずとも、乾燥過程での微粉の発生を抑制しつつ、PHAを乾燥できること、を見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research to solve the above-mentioned problems, the inventors discovered that a fused PHA can be obtained by subjecting a wet PHA powder obtained by filtering an aqueous PHA suspension to a process of heating it at a specific, relatively low temperature until it reaches a predetermined moisture content, and then further heating it at a specific, relatively high temperature. This process allows PHA to be dried without the use of a binder, while suppressing the generation of fine powder during the drying process, and led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明の一態様は、以下の構成を含む。 That is, one aspect of the present invention includes the following configuration.
〔1〕ポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法であって、(a)ポリヒドロキシアルカノエート水性懸濁液を脱水し、含水率が5~37%のポリヒドロキシアルカノエート湿潤粉体を得る工程、(b)得られたポリヒドロキシアルカノエート湿潤粉体を75℃~95℃で加熱して、含水率が0.5%以下のポリヒドロキシアルカノエート粉体を得る工程、および、(c)得られた含水率が0.5%以下のポリヒドロキシアルカノエート粉体を100℃~150℃で加熱してポリヒドロキシアルカノエート融着体を得る工程、を含む、ポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。
〔2〕前記工程(b)の前に、(a’)前記工程(a)で得られたポリヒドロキシアルカノエート湿潤粉体を、最大径が3.0mm以下になるように破砕する工程、を含む、〔1〕に記載のポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。
〔3〕前記工程(b)において、前記ポリヒドロキシアルカノエート湿潤粉体を間接加熱により加熱する工程を含む、〔1〕または〔2〕に記載のポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。
〔4〕前記工程(c)において、前記ポリヒドロキシアルカノエート粉体を移動させながら加熱する移動工程を含む、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。
〔5〕前記移動工程は、前記ポリヒドロキシアルカノエート粉体を、ブレードを用いて掻きとることで行う工程を含む、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。
〔6〕前記工程(b)と前記工程(c)とを同一系内で実施する、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載のポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。
〔7〕工程(c)で得られるポリヒドロキシアルカノエート乾燥物の全量に対する、粒子径が1~10μmのポリヒドロキシアルカノエート微粒子の割合が28.5%以下である、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。
[1] A method for producing a polyhydroxyalkanoate fused product, comprising: (a) a step of dehydrating an aqueous suspension of polyhydroxyalkanoate to obtain a wet polyhydroxyalkanoate powder having a moisture content of 5 to 37%; (b) a step of heating the obtained wet polyhydroxyalkanoate powder at 75°C to 95°C to obtain a polyhydroxyalkanoate powder having a moisture content of 0.5% or less; and (c) a step of heating the obtained polyhydroxyalkanoate powder having a moisture content of 0.5% or less at 100°C to 150°C to obtain a polyhydroxyalkanoate fused product.
[2] The method for producing a polyhydroxyalkanoate fused body according to [1], which comprises, prior to the step (b), a step (a') of crushing the polyhydroxyalkanoate wet powder obtained in the step (a) so that the maximum diameter is 3.0 mm or less.
[3] The method for producing a polyhydroxyalkanoate fused body according to [1] or [2], wherein the step (b) comprises a step of heating the polyhydroxyalkanoate wet powder by indirect heating.
[4] The method for producing a polyhydroxyalkanoate fused body according to any one of [1] to [3], wherein the step (c) includes a moving step of heating the polyhydroxyalkanoate powder while moving it.
[5] The method for producing a polyhydroxyalkanoate fused body according to any one of [1] to [4], wherein the moving step includes a step of scraping off the polyhydroxyalkanoate powder using a blade.
[6] The method for producing a polyhydroxyalkanoate fused material according to any one of [1] to [5], wherein the steps (b) and (c) are carried out in the same system.
[7] The method for producing a polyhydroxyalkanoate fused material according to any one of [1] to [6], wherein the proportion of polyhydroxyalkanoate microparticles having a particle size of 1 to 10 μm is 28.5% or less relative to the total amount of the dried polyhydroxyalkanoate obtained in step (c).
本発明の一態様によれば、バインダーを用いずとも、微粉の発生を抑制し得る、PHA(融着体)の製造方法を提供できる。 One aspect of the present invention provides a method for producing PHA (fused body) that can suppress the generation of fine powder without using a binder.
本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる実施形態または実施例にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせて得られる実施形態または実施例についても、本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。なお、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上(Aを含みかつAより大きい)B以下(Bを含みかつBより小さい)」を意図する。 One embodiment of the present invention is described below, but the present invention is not limited to this. The present invention is not limited to the configurations described below, and various modifications are possible within the scope of the claims. Furthermore, embodiments or examples obtained by combining the technical means disclosed in different embodiments or examples are also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be created by combining the technical means disclosed in each embodiment. All academic and patent literature described in this specification is incorporated herein by reference. Furthermore, unless otherwise specified in this specification, the expression "A to B" representing a numerical range means "greater than or equal to A (including and greater than A) and less than or equal to B (including and less than B)."
〔1.本発明の概要〕
従来のPHAの乾燥方法として、PHA水性懸濁液を噴霧乾燥する方法が知られているが、上記の通り、噴霧乾燥を行うに際しては、実質的にバインダーを添加する必要があり、得られるPHAの純度が低下するとの課題があった。
1. Overview of the present invention
A conventional method for drying PHA is known in which an aqueous PHA suspension is spray-dried. However, as described above, spray drying essentially requires the addition of a binder, which poses a problem of reducing the purity of the resulting PHA.
本発明者らは、新たなPHAの乾燥方法として、先ずろ過によりPHA水性懸濁液を脱水することで、PHA湿潤粉体を得、当該PHA湿潤粉体を加熱乾燥する方法を検討した。しかしながら、速やかに乾燥度を高く(含水率を低く)すべく、ある程度高い温度でPHA湿潤粉体を加熱させたところ、乾燥したPHA粉体の一部が装置内に付着することで、PHA湿潤粉体全体の加熱が不十分となり、十分に乾燥させることができないとの新たな問題が生じることを見出した。 The inventors investigated a new method for drying PHA, in which an aqueous PHA suspension is first dehydrated by filtration to obtain a wet PHA powder, and then this wet PHA powder is heated and dried. However, they discovered that when the wet PHA powder was heated at a relatively high temperature to quickly increase the dryness (reduce the moisture content), some of the dried PHA powder adhered to the inside of the equipment, resulting in insufficient heating of the entire wet PHA powder and preventing it from being dried sufficiently, creating a new problem.
上記の課題を見出した発明者らは、乾燥したPHA粉体の装置内への付着を抑制すべく、上記の温度よりも低い温度での乾燥操作を試みた。しかしながら、かかる比較的低温での乾燥操作により得られるPHAの乾燥物には、多量の微粉が含まれるとの新たな問題が生じることを見出した。 Having discovered the above problem, the inventors attempted to perform the drying process at a temperature lower than the above in order to prevent the dried PHA powder from adhering to the inside of the equipment. However, they discovered that a new problem arose: the dried PHA obtained by drying at such a relatively low temperature contained a large amount of fine powder.
上記の乾燥温度に係る2つの新たな課題を得た発明者らは、PHA湿潤粉体を加熱乾燥する方法についてさらなる検討を行った結果、先ずPHA湿潤粉体を比較的低い温度で一定の含水率となるまで加熱した後に、比較的高い温度でさらに加熱することで、比較的低い温度での乾燥で得られる粉体状のPHAを融着させ、PHAの融着体を得ることができ、結果、乾燥過程での微粉の発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 Having encountered the two new challenges related to the drying temperature described above, the inventors further investigated methods for heating and drying wet PHA powder. As a result, they discovered that by first heating the wet PHA powder at a relatively low temperature until it reaches a certain moisture content, and then further heating it at a relatively high temperature, the powdered PHA obtained by drying at a relatively low temperature can be fused to produce a fused PHA, thereby suppressing the generation of fine powder during the drying process, and thus completed the present invention.
〔2.PHA融着体の製造方法〕
本発明の一実施形態に係るPHA融着体の製造方法(以下、「本製造方法」と称する)は、(a)PHA水性懸濁液を脱水し、含水率が5~37%のPHA湿潤粉体を得る工程、(b)得られたPHA湿潤粉体を75℃~95℃で加熱して、含水率が0.5%以下のPHA粉体を得る工程、および、(c)得られた含水率が0.5%以下のPHA粉体を100℃~150℃で加熱してPHA融着体を得る工程、を含む、方法である。
2. Method for producing PHA fused body
A method for producing a PHA fused body according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this production method") comprises the steps of: (a) dehydrating an aqueous PHA suspension to obtain a wet PHA powder having a moisture content of 5 to 37%, (b) heating the obtained wet PHA powder at 75°C to 95°C to obtain a PHA powder having a moisture content of 0.5% or less, and (c) heating the obtained PHA powder having a moisture content of 0.5% or less at 100°C to 150°C to obtain a PHA fused body.
本製造方法は、上記の構成を有するために、バインダーを用いずとも、微粉の発生を抑制しながら、PHA(融着体)を提供することができる。本製造方法は、バインダーを使用する必要がないため、より純度が高いPHAを提供することができ、また、微粉の発生を抑制することで、PHAの収率を向上できるとともに、製造プロセスの安全性を向上することもできる。 Because this manufacturing method has the above-mentioned configuration, it is possible to provide PHA (fused body) without using a binder, while suppressing the generation of fine powder. Because this manufacturing method does not require the use of a binder, it is possible to provide PHA with higher purity, and by suppressing the generation of fine powder, it is possible to improve the yield of PHA and also improve the safety of the manufacturing process.
<工程(a)>
本製造方法は、(a)PHA水性懸濁液を脱水し、含水率が5~37%のPHA湿潤粉体を得る工程(「工程(a)」と称する場合がある)を含む。
<Step (a)>
This production method includes (a) a step (sometimes referred to as "step (a)") of dehydrating an aqueous PHA suspension to obtain a wet PHA powder having a moisture content of 5 to 37%.
(PHA水性懸濁液)
先ず、工程(a)に供されるPHA水性懸濁液について詳説する。本明細書において、PHA水性懸濁液とは、PHAが水(水性の媒体)中に懸濁(分散)した溶液であり、流体としての性質を有するものを意図する。また、PHA水性懸濁液は、水に加え、他の溶媒(例えば、水と相溶性のある有機溶媒)、PHA産生微生物由来の成分(例えば、細胞壁、タンパク質等)、および/または、精製時に発生するその他の化合物等を含んでいてもよい。
(PHA aqueous suspension)
First, the PHA aqueous suspension used in step (a) will be described in detail. In this specification, the PHA aqueous suspension refers to a solution in which PHA is suspended (dispersed) in water (aqueous medium), and has fluid properties. In addition to water, the PHA aqueous suspension may contain other solvents (e.g., organic solvents compatible with water), components derived from PHA-producing microorganisms (e.g., cell walls, proteins, etc.), and/or other compounds generated during purification.
・PHA
「PHA」は、ヒドロキシアルカノエートをモノマーユニット(モノマー繰り返し単位)として含む重合体の総称であり、一般的に生分解性を有する。特に、本明細書において「PHA」とは、ヒドロキシアルカノエート繰り返し単位を、全モノマー繰り返し単位(100モル%)のうち50モル%以上含む(共)重合体および当該(共)重合体からなる樹脂を意図する。PHAを構成するヒドロキシアルカノエート繰り返し単位の具体例としては、3-ヒドロキシブタン酸単位、4-ヒドロキシブタン酸単位、3-ヒドロキシプロピオン酸単位、3-ヒドロキシペンタン酸単位、3-ヒドロキシヘキサン酸単位、3-ヒドロキシヘプタン酸単位、3-ヒドロキシオクタン酸単位、2-ヒドロキシプロピオン酸単位等が挙げられる。なお、本明細書において、(共)重合体とは、1種類のモノマーのみからなる単独重合体、および、2種類以上のモノマーからなる共重合体の両方を含む概念である。
・PHA
"PHA" is a general term for polymers containing hydroxyalkanoate as a monomer unit (monomer repeating unit) and is generally biodegradable. In particular, in this specification, "PHA" refers to a (co)polymer containing 50 mol% or more of hydroxyalkanoate repeating units out of all monomer repeating units (100 mol%), and a resin composed of such a (co)polymer. Specific examples of hydroxyalkanoate repeating units that constitute PHA include 3-hydroxybutanoic acid unit, 4-hydroxybutanoic acid unit, 3-hydroxypropionic acid unit, 3-hydroxypentanoic acid unit, 3-hydroxyhexanoic acid unit, 3-hydroxyheptanoic acid unit, 3-hydroxyoctanoic acid unit, and 2-hydroxypropionic acid unit. In this specification, the term "(co)polymer" is used to refer to both a homopolymer composed of only one type of monomer and a copolymer composed of two or more types of monomers.
本製造方法により提供されるPHAとしては、例えば、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)(以下、「P3HA」と称する場合もある。)、ポリ(4-ヒドロキシアルカノエート)等が挙げられる。中でも、成形体用途に好適であることから、P3HAが好ましい。 Examples of PHAs provided by this production method include poly(3-hydroxyalkanoate) (hereinafter sometimes referred to as "P3HA") and poly(4-hydroxyalkanoate). Of these, P3HA is preferred because it is suitable for use in molded articles.
P3HAは、式:[-CHR-CH2-CO-O-]で示される3-ヒドロキシアルカノエート繰り返し単位(式中、RはCnH2n+1で表されるアルキル基で、nは1以上15以下の整数である。)を必須の繰り返し単位として含むPHAである。 P3HA is a PHA that contains, as an essential repeating unit, a 3-hydroxyalkanoate repeating unit represented by the formula: [-CHR-CH 2 -CO-O-] (wherein R is an alkyl group represented by C n H 2n+1 , and n is an integer of 1 or more and 15 or less).
P3HAの具体例としては、3HBの単独重合体であるポリ(3-ヒドロキシブチレート)(以下、「P3HB」と称する場合もある。)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)(以下、「P3HB3HH」と称する場合もある。)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-4-ヒドロキシブチレート)(以下、「P3HB4HB」と称する場合もある。)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシバリレート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシオクタノエート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシオクタデカノエート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシデカノエート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシバリレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-2-ヒドロキシプロピオネート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシプロピオネート)等が挙げられる。これらの中でも、微生物を利用しての工業的生産が容易である点から、P3HB、P3HB3HH及びP3HB4HBが好ましく、P3HB3HH及びP3HB4HBがより好ましい。 Specific examples of P3HA include poly(3-hydroxybutyrate) (hereinafter sometimes referred to as "P3HB"), which is a homopolymer of 3HB; poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (hereinafter sometimes referred to as "P3HB3HH"); poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) (hereinafter sometimes referred to as "P3HB4HB"); poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate); and poly(3-hydroxy Examples of suitable polyhydroxybutyrates include poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctanoate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxydecanoate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate-co-3-hydroxyhexanoate), poly(3-hydroxybutyrate-co-2-hydroxypropionate), and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxypropionate). Among these, P3HB, P3HB3HH, and P3HB4HB are preferred, with P3HB3HH and P3HB4HB being more preferred, due to the ease of industrial production using microorganisms.
なお、本明細書において「ポリ(X-コ-Y)」とは、X繰り返し単位及びY繰り返し単位を含む共重合体であり、X繰り返し単位の由来となるモノマーと、Y繰り返し単位の由来となるモノマーとが共重合されてなる共重合体を意図する。上記のように、P3HAの名称は、当該P3HAに含まれる繰り返し単位により決定される。ただし、P3HAに含まれるごく微量(1モル%以下程度)のモノマーについては、当該P3HAの物性に大きな影響を与えない場合に限り、当該P3HAの名称には反映されない場合がある。換言すれば、P3HAは、その名称に対応する繰り返し単位に加え、ごく微量のその他の繰り返し単位を含む場合がある。 In this specification, "poly(X-co-Y)" refers to a copolymer containing X repeating units and Y repeating units, and is intended to mean a copolymer obtained by copolymerizing a monomer from which the X repeating units are derived and a monomer from which the Y repeating units are derived. As mentioned above, the name of P3HA is determined by the repeating units contained in the P3HA. However, very small amounts (approximately 1 mol % or less) of monomers contained in P3HA may not be reflected in the name of the P3HA, provided that they do not significantly affect the physical properties of the P3HA. In other words, P3HA may contain very small amounts of other repeating units in addition to the repeating units corresponding to its name.
P3HAが3HB繰り返し単位を含む場合、柔軟性と強度とのバランスの観点から、当該P3HAにおける全モノマー繰り返し単位(100モル%)中の3HB繰り返し単位と、3HB繰り返し単位以外の繰り返し単位(その他の繰り返し単位)との組成比(3HB繰り返し単位/その他の繰り返し単位)は、99/1(モル%/モル%)~60/40(モル%/モル%)であることが好ましく、97/3(モル%/モル%)~70/30(モル%/モル%)であることがより好ましく、95/5(モル%/モル%)~80/20(モル%/モル%)であることがさらに好ましい。P3HA中の3HB繰り返し単位の組成比が60モル%以上である場合、より剛性に優れる樹脂製品を提供できるという利点を有する。一方、P3HA中の3HB繰り返し単位の組成比が99モル%以下である場合、より柔軟性に優れる樹脂製品を提供できるという利点を有する。なお、P3HAのモノマー組成比は、ガスクロマトグラフィー等によって測定することができる(例えば、国際公開第2014/020838号参照)。 When P3HA contains 3HB repeating units, from the viewpoint of the balance between flexibility and strength, the composition ratio (3HB repeating units/other repeating units) of 3HB repeating units to repeating units other than 3HB repeating units (other repeating units) among all monomer repeating units (100 mol%) in the P3HA is preferably 99/1 (mol%/mol%) to 60/40 (mol%/mol%), more preferably 97/3 (mol%/mol%) to 70/30 (mol%/mol%), and even more preferably 95/5 (mol%/mol%) to 80/20 (mol%/mol%). When the composition ratio of 3HB repeating units in P3HA is 60 mol% or more, it has the advantage of being able to provide resin products with superior rigidity. On the other hand, when the composition ratio of 3HB repeating units in P3HA is 99 mol% or less, it has the advantage of being able to provide resin products with superior flexibility. The monomer composition ratio of P3HA can be measured by gas chromatography or the like (see, for example, WO 2014/020838).
P3HAは、微生物による産生が可能である。P3HAの生産能を有する微生物としては、例えば、P3HB生産菌であり、1925年に発見されたBacillus megateriumが最初で、他にもカプリアビダス・ネカトール(Cupriavidus necator)(旧分類:アルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligenes eutrophus)、ラルストニア・ユートロフア(Ralstonia eutropha))、アルカリゲネス・ラタス(Alcaligenes latus)などの天然微生物が知られている。これらの微生物ではP3HBが菌体内に蓄積される。 P3HA can be produced by microorganisms. Examples of microorganisms capable of producing P3HA include P3HB-producing bacteria, such as Bacillus megaterium, which was discovered in 1925. Other known natural microorganisms include Cupriavidus necator (formerly classified as Alcaligenes eutrophus and Ralstonia eutropha) and Alcaligenes latus. P3HB accumulates within these microorganisms.
また、3HBとその他のヒドロキシアルカン酸との共重合体たるP3HAの生産菌としては、P3HB3HH生産菌であるアエロモナス・キヤビエ(Aeromonas caviae)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-4-ヒドロキシブチレート)生産菌であるアルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligenes eutrophus)などが知られている。特に、P3HB3HHの生産性を上げるために、P3HA合成酵素群の遺伝子を導入したアルカリゲネス・ユートロファス AC32株(Alcaligenes eutrophus AC32, FERM BP-6038)(T.Fukui,Y.Doi,J.Bacteriol.,179,p4821-4830(1997))が好ましい。また、上記以外にも、所望のP3HAの物性等に合わせて、各種P3HA合成関連遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物を使用することもできる。 In addition, known bacteria that produce P3HA, a copolymer of 3HB and other hydroxyalkanoic acids, include Aeromonas caviae, which produces P3HB3HH, and Alcaligenes eutrophus, which produces poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate). In particular, Alcaligenes eutrophus AC32 (FERM BP-6038) (T. Fukui, Y. Doi, J. Bacteriol., 179, pp. 4821-4830 (1997)), into which genes encoding P3HA synthases have been introduced, is preferred for increasing P3HB3HH productivity. In addition to the above, genetically modified microorganisms into which various P3HA synthesis-related genes have been introduced can also be used depending on the desired physical properties of P3HA.
・PHA水性懸濁液の製造方法
工程(a)に供されるPHA水性懸濁液としては、PHA生産微生物の培養液に由来するPHA水性懸濁液を好適に使用し得る。かかるPHA生産微生物の培養液に由来するPHA水性懸濁液は、例えば、以下の方法で調製することができる:(1)PHAの生産能を有する微生物を培養する;(2)前記微生物の培養液を加熱することで不活化し、不活化培養液を得る;(3)前記不活化培養液を過酸化水素処理し、培養液の粘度を低下させる;(4)前記過酸化水素処理した不活化培養液をアルカリ処理する;(5)アルカリ処理した不活化培養液に、溶菌酵素(細胞壁分解酵素)を添加することで、前記微生物の菌体を溶菌させ、PHAを含む菌体内の物質を培養液中に分散させる;(6)前記培養液にタンパク質分解酵素を添加し、PHA以外の菌体由来の物質(特に、タンパク質)を分解する;(7)さらに前記培養液のpHを調整および界面活性剤を添加し、PHA以外の菌体由来の物質(特に、細胞膜)を分解する。また、かかる方法は、必要に応じて、(8)遠心分離および/またはろ過により、水性懸濁液中の不純物を除去し、PHAを精製する操作をさらに含んでもよい。
- Method for Producing PHA Aqueous Suspension As the PHA aqueous suspension to be subjected to step (a), an aqueous PHA suspension derived from a culture broth of a PHA-producing microorganism can be suitably used. Such an aqueous PHA suspension derived from the culture solution of a PHA-producing microorganism can be prepared, for example, by the following methods: (1) culturing a microorganism capable of producing PHA; (2) inactivating the culture solution of the microorganism by heating to obtain an inactivated culture solution; (3) treating the inactivated culture solution with hydrogen peroxide to reduce the viscosity of the culture solution; (4) treating the inactivated culture solution treated with hydrogen peroxide with alkali; (5) adding a lytic enzyme (a cell wall-degrading enzyme) to the alkali-treated inactivated culture solution to lyse the microbial cells and disperse the substances within the cells, including PHA, in the culture solution; (6) adding a protease to the culture solution to decompose substances derived from the microbial cells other than PHA (particularly proteins); (7) further adjusting the pH of the culture solution and adding a surfactant to decompose substances derived from the microbial cells other than PHA (particularly cell membranes). Furthermore, the method may further include, if necessary, (8) an operation of removing impurities in the aqueous suspension by centrifugation and/or filtration to purify the PHA.
本製造方法は、工程(a)に先んじて、上記の各操作のうち1つ以上の操作を含む、PHA生産微生物を培養し、その培養液からPHA水性懸濁液を調製する工程(PHA水性懸濁液調製工程)を含んでもよい。また、本製造方法が上記の各操作のうち2つ以上の操作を含む場合、各操作を実施する順序は上記の順序に限定されない。 The present production method may include, prior to step (a), a step of culturing a PHA-producing microorganism and preparing an aqueous PHA suspension from the culture solution (a PHA aqueous suspension preparation step), which includes one or more of the above-mentioned operations. Furthermore, when the present production method includes two or more of the above-mentioned operations, the order in which the operations are performed is not limited to the above-mentioned order.
(脱水操作)
工程(a)において、PHA水性懸濁液を脱水する方法としては、所望の含水率のPHA湿潤粉体を得られる限り特に限定されず、例えば、PHA水性懸濁液をろ過する方法、または、PHA水性懸濁液を遠心分離する方法等を挙げることができる。
(Dehydration operation)
In step (a), the method for dehydrating the aqueous PHA suspension is not particularly limited as long as it can produce a wet PHA powder with the desired moisture content, and examples thereof include a method of filtering the aqueous PHA suspension or a method of centrifuging the aqueous PHA suspension.
PHA水性懸濁液をろ過する方法としては、所望の含水率のPHA湿潤粉体を調製できる限り特に限定されないが、簡素な装置および操作でろ過を実施することができ、より省スペースかつ低コストでろ過を実施できることから、デッドエンドろ過が好ましい。すなわち、工程(a)においては、PHA水性懸濁液をデッドエンドろ過することで、PHA水性懸濁液を脱水し、PHA湿潤粉体を得ることが好ましい。換言すれば、工程(a)は、PHA水性懸濁液をデッドエンドろ過する、デッドエンドろ過工程を含むことが好ましい。なお、本明細書において、「デッドエンドろ過する」とは、「デッドエンドろ過方式によるろ過を行う」ことを意図する。 The method for filtering the aqueous PHA suspension is not particularly limited as long as it allows for the preparation of a wet PHA powder with the desired moisture content. However, dead-end filtration is preferred because it allows filtration to be performed using simple equipment and operations, and is space-saving and inexpensive. That is, in step (a), it is preferable to dehydrate the aqueous PHA suspension by dead-end filtering to obtain a wet PHA powder. In other words, step (a) preferably includes a dead-end filtration step in which the aqueous PHA suspension is dead-end filtered. Note that, in this specification, "dead-end filtration" means "filtration using the dead-end filtration method."
デッドエンドろ過の具体的な態様としては、特に限定されず、吸引ろ過、加圧ろ過、遠心ろ過、重力式ろ過等が挙げられる。これらの中でも、水分量を低減しやすいという利点があることから、加圧ろ過が好ましく、フィルタープレスろ過(FPろ過)がより好ましい。すなわち、PHA凝集塊調製工程は、PHA水性懸濁液をフィルタープレスろ過する、フィルタープレスろ過工程を含むことが好ましい。なお、フィルタープレスろ過とは、は、PHA水性懸濁液を圧搾し、脱水するとともに、残余物(本製造方法においては、PHA湿潤粉体)を得る操作である。 Specific modes of dead-end filtration include, but are not limited to, suction filtration, pressure filtration, centrifugal filtration, gravity filtration, etc. Among these, pressure filtration is preferred because it has the advantage of easily reducing the water content, and filter press filtration (FP filtration) is more preferred. That is, the PHA agglomerate preparation process preferably includes a filter press filtration step in which the aqueous PHA suspension is filtered through a filter press. Filter press filtration is a process in which the aqueous PHA suspension is pressed and dehydrated, and the residue (in this production method, wet PHA powder) is obtained.
工程(a)において、PHA水性懸濁液のフィルタープレスろ過を実施する場合、当該ろ過操作は、公知のフィルタープレスろ過装置を用いて実施することができる。 When filter press filtration of the PHA aqueous suspension is performed in step (a), the filtration operation can be carried out using a known filter press filtration device.
PHA水性懸濁液を遠心分離する方法としては、バスケット遠心分離、デカンタ型遠心分離機、ディスク型遠心分離機、液体サイクロン等が挙げられる。これらの中でも、より脱水効率に優れることから、バスケット遠心分離が好ましい。 Methods for centrifuging the aqueous PHA suspension include basket centrifugation, decanter centrifuges, disk centrifuges, and liquid cyclones. Of these, basket centrifugation is preferred due to its superior dewatering efficiency.
(PHA湿潤粉体)
工程(a)により得られるPHA湿潤粉体について説明する。工程(a)により得られるPHA湿潤粉体は、PHA水性懸濁液を脱水してなる残渣であり、固体状の、PHAと水とを含む組成物である。PHA湿潤粉体は、水が複数のPHAの表面間に保持されることで、PHA同士が凝集してなる凝集物を含み得る。すなわち、工程(a)により得られるPHA湿潤粉体とは、かかるPHA(と水と)の凝集物を含む概念である。
(PHA wet powder)
The PHA wet powder obtained by step (a) will be described. The PHA wet powder obtained by step (a) is a residue obtained by dehydrating the PHA aqueous suspension, and is a solid composition containing PHA and water. The PHA wet powder may contain agglomerates formed by aggregation of PHA molecules due to water being held between the surfaces of multiple PHA molecules. In other words, the PHA wet powder obtained by step (a) is a concept that includes such agglomerates of PHA (and water).
工程(a)により得られるPHA湿潤粉体の含水率は、5~37重量%である。工程(a)においてPHA湿潤粉体の含水率を上記の範囲に制御することで、続く工程(b)における乾燥操作をより効率的に実施することができる。工程(a)により得られるPHA湿潤粉体の含水率は、5~37重量%である限り、特に限定されないが、好ましくは8~25重量%であり、より好ましくは10~20重量%である。なお、本明細書におけるPHA湿潤粉体の含水率は、ウェットベース(W.B.)の値であり、PHA湿潤粉体の全量100重量%中の水の重量割合を意図する。また、本明細書において、PHA湿潤粉体の含水率は、実施例に記載の方法で測定される値である。 The moisture content of the PHA wet powder obtained in step (a) is 5 to 37% by weight. By controlling the moisture content of the PHA wet powder in step (a) within the above range, the drying operation in the subsequent step (b) can be carried out more efficiently. The moisture content of the PHA wet powder obtained in step (a) is not particularly limited as long as it is 5 to 37% by weight, but is preferably 8 to 25% by weight, and more preferably 10 to 20% by weight. Note that the moisture content of the PHA wet powder referred to herein is a wet basis (W.B.) value, which refers to the weight percentage of water in a total amount of 100% by weight of the PHA wet powder. Furthermore, the moisture content of the PHA wet powder referred to herein is a value measured using the method described in the Examples.
工程(a)により得られるPHA湿潤粉体(PHA凝集物を含む)の径は特に限定されないが、続く工程(b)において、所望の含水率を有するPHA粉体を効率的に得られる(すなわち、効率的に加熱乾燥できる)ことから、最大径が3.0mm以下であることが好ましく、2.0mm以下であることがより好ましい。なお、本明細書において、PHA湿潤粉体(PHA凝集物を含む)の最大径が所望の径以下であるか否かは、対象のPHA湿潤粉体が、上記所望の径の目開きを有する篩を通過できるか否かで判断することができる(上記所望の径の目開きを有する篩を通過したPHA湿潤粉体は、最大径が上記所望の径以下のPHA湿潤粉体である)。 The diameter of the PHA wet powder (including PHA agglomerates) obtained in step (a) is not particularly limited. However, since this allows for efficient production of a PHA powder with the desired moisture content in the subsequent step (b) (i.e., efficient heat drying), the maximum diameter is preferably 3.0 mm or less, and more preferably 2.0 mm or less. Note that, in this specification, whether the maximum diameter of the PHA wet powder (including PHA agglomerates) is equal to or less than the desired diameter can be determined by whether the PHA wet powder in question can pass through a sieve with openings of the desired diameter (PHA wet powder that passes through a sieve with openings of the desired diameter is PHA wet powder whose maximum diameter is equal to or less than the desired diameter).
(工程(a’))
本製造方法の一態様において、工程(a)で得られたPHA湿潤粉体には、上記の所望の最大径を超える径のPHA湿潤粉体(主に、PHA凝集物)が含まれる場合がある。このような場合、当該PHA湿潤粉体(主に、PHA凝集物)を破砕し、工程(b)に供する前に、その最大径が所望の値以下に(例えば、3.0mm以下、もしくは、2.0mm以下)になるように調整(整粒)することが好ましい。すなわち、本製造方法は、前記工程(b)の前に、前記工程(a)で得られたPHA湿潤粉体(主に、PHA凝集物)を、その最大径が所望の値以下に(例えば、3.0mm以下、もしくは、2.0mm以下)になるように破砕する工程である、工程(a’)を含むことが好ましい。
(Step (a'))
In one embodiment of this production method, the PHA wet powder obtained in step (a) may contain PHA wet powder (mainly PHA agglomerates) with a diameter exceeding the desired maximum diameter. In such cases, it is preferable to crush the PHA wet powder (mainly PHA agglomerates) and adjust (size) the particles so that their maximum diameter is equal to or less than the desired value (e.g., 3.0 mm or less, or 2.0 mm or less) before subjecting them to step (b). That is, the production method preferably includes step (a'), prior to step (b), in which the PHA wet powder (mainly PHA agglomerates) obtained in step (a) is crushed so that its maximum diameter is equal to or less than the desired value (e.g., 3.0 mm or less, or 2.0 mm or less).
工程(a’)において、PHA湿潤粉体を破砕(粗破砕)する方法は、特に限定されず、例えば、破砕機やスクリュー等を用いて機械的に割断する方法、または、落下の衝撃等による破壊する方法、等を挙げることができる。 In step (a'), the method for crushing (coarse crushing) the PHA wet powder is not particularly limited, and examples include mechanically breaking the powder using a crusher or screw, or destroying the powder by impact such as dropping it.
<工程(b)>
本製造方法は、(b)工程(a)で得られたPHA湿潤粉体を75℃~95℃で加熱して、含水率が0.5%以下のPHA粉体を得る工程(「工程(b)」と称する場合がある)を含む。
<Step (b)>
This manufacturing method includes (b) a step (sometimes referred to as "step (b)") of heating the PHA wet powder obtained in step (a) at 75°C to 95°C to obtain a PHA powder having a moisture content of 0.5% or less.
本製造方法に係る工程(b)は、上記PHA湿潤粉体を、その含水率が0.5%以下となるまで加熱乾燥する工程であるとも言える(基本的に、含水率が0.5%以下となったPHA湿潤粉体は、自ずと粉体状となる)。 Step (b) in this manufacturing method can also be considered a step of heating and drying the PHA wet powder until its moisture content is 0.5% or less (basically, once the moisture content of the PHA wet powder is 0.5% or less, it will naturally become powdery).
(加熱操作)
工程(b)において、PHA湿潤粉体を加熱する方法する方法は、上記の温度範囲でPHA湿潤粉体を加熱できる限り特に限定されず、直接加熱及び間接加熱のいずれをも適用可能であるが、熱効率に優れ、加熱操作に要するコストを低減できることから、間接加熱が好ましい。すなわち、工程(b)においては、間接加熱によりPHA湿潤粉体を加熱する工程を含むことが好ましい。
(Heating operation)
In step (b), the method for heating the PHA moist powder is not particularly limited as long as it can heat the PHA moist powder within the above temperature range, and either direct heating or indirect heating can be applied, but indirect heating is preferred because it has excellent thermal efficiency and can reduce the cost required for the heating operation. That is, step (b) preferably includes a step of heating the PHA moist powder by indirect heating.
具体的なPHA湿潤粉体を間接加熱する方法としては、例えば、プレートドライヤーを使用する方法、パドルドライヤーを使用する方法、ディスクドライヤーを使用する方法等が挙げられる。 Specific methods for indirectly heating wet PHA powder include, for example, using a plate dryer, a paddle dryer, or a disk dryer.
工程(b)において、PHA湿潤粉体を加熱する温度は、75℃~95℃である。工程(b)における加熱温度を上記の範囲に制御することで、工程(b)中において、PHA湿潤粉体中の樹脂(PHA)の一部(特に、表面部)が急速に乾燥されることで、伝熱面に付着し、熱源からの伝熱を阻害することを抑制することができ、結果、十分に水分が除去された(含水率が0.5%以下の)PHA粉体を得ることが可能となる。工程(b)における加熱温度は、上記の範囲であれば特に限定されないが、80~93℃であることがより好ましく、85~90℃であることがさらに好ましい。 In step (b), the temperature to which the PHA moist powder is heated is 75°C to 95°C. By controlling the heating temperature in step (b) within this range, a portion of the resin (PHA) in the PHA moist powder (particularly the surface portion) is rapidly dried during step (b), preventing it from adhering to the heat transfer surface and impeding heat transfer from the heat source. As a result, it is possible to obtain PHA powder from which moisture has been sufficiently removed (with a moisture content of 0.5% or less). The heating temperature in step (b) is not particularly limited as long as it is within the above range, but 80°C to 93°C is more preferable, and 85°C to 90°C is even more preferable.
工程(b)において、PHA湿潤粉体を加熱する時間は、加熱対象たるPHA湿潤粉体の含水率が所望の値(少なくとも0.5%以下)となるまで加熱できる限り特に限定されないが、例えば、10分間~1時間であり、20~40分間であってもよい。 In step (b), the heating time for the PHA moist powder is not particularly limited as long as it is possible to heat the PHA moist powder to the desired moisture content (at least 0.5% or less), but it may be, for example, 10 minutes to 1 hour, or 20 to 40 minutes.
工程(b)における加熱操作は、系内(例えば、乾燥機内)で、加熱対象のPHA湿潤粉体を移動させながら実施することが好ましい(すなわち、工程(b)は、加熱対象のPHA湿潤粉体を移動させる移動工程を含むことが好ましい)。工程(b)において、加熱対象のPHA湿潤粉体を移動させながら加熱する移動工程を含むことにより、乾燥したPHA粉体が系内に付着することを抑制できる。 The heating operation in step (b) is preferably carried out while the PHA wet powder to be heated is being moved within the system (e.g., within a dryer) (i.e., step (b) preferably includes a moving step of moving the PHA wet powder to be heated). By including a moving step in step (b) of heating the PHA wet powder to be heated while moving it, adhesion of the dried PHA powder to the system can be suppressed.
工程(b)において、加熱中にPHA湿潤粉体を移動させる方法は、特に限定されないが、対象のPHA湿潤粉体を、ブレードを用いて掻きとる方法が好適に挙げられる。ブレードを用いて乾燥対象たるPHA湿潤粉体を掻きとりながら乾燥することで、均一な乾燥が可能となり、含水率のムラの少ないPHA粉体を得ることができる。 In step (b), the method for moving the wet PHA powder during heating is not particularly limited, but a suitable method is to scrape off the target wet PHA powder using a blade. By using a blade to dry the wet PHA powder while scraping it off, uniform drying is possible, resulting in PHA powder with little variation in moisture content.
(PHA粉体)
工程(b)は、含水率が0.5%以下であるPHA粉体を得る工程であるとも言える。工程(b)において、得られるPHA粉体の含水率を0.5%以下とすることにより(0.5%以下となるまで乾燥させることにより)、続く工程(c)において、PHA粉体同士を融着させることが可能となり、結果、微粉の発生を抑制しつつ、PHA(融着体)をえることが可能となる。工程(b)において得られるPHA粉体の含水率は、0.5%以下である限り特に限定されないが、0.4%以下であることがより好ましく、0.3%以下であることがさらに好ましい。また、含水率の下限は特に限定されず、0%であってもよい。なお、本明細書において、PHA粉体の含水率は、実施例に記載の方法で測定される値である。
(PHA powder)
Step (b) can also be said to be a step of obtaining a PHA powder having a moisture content of 0.5% or less. By reducing the moisture content of the obtained PHA powder to 0.5% or less in step (b) (by drying until it is 0.5% or less), it becomes possible to fuse the PHA powder together in the subsequent step (c), thereby making it possible to obtain a PHA (fused body) while suppressing the generation of fine powder. The moisture content of the PHA powder obtained in step (b) is not particularly limited as long as it is 0.5% or less, but is more preferably 0.4% or less, and even more preferably 0.3% or less. Furthermore, the lower limit of the moisture content is not particularly limited and may be 0%. Note that, in this specification, the moisture content of the PHA powder is a value measured by the method described in the Examples.
<工程(c)>
本製造方法は、(c)工程(b)で得られた含水率が0.5%以下のPHA粉体を100℃~150℃で加熱してPHA融着体を得る工程(「工程(c)」と称する場合がある)を含む。
<Step (c)>
This manufacturing method includes (c) a step (sometimes referred to as "step (c)") of heating the PHA powder having a moisture content of 0.5% or less obtained in step (b) at 100°C to 150°C to obtain a PHA fused body.
本製造方法に係る工程(c)は、PHA粉体同士を融着させ、PHAの融着体を得る工程であるとも言える。本製造方法においては、上記の融着の際に、PHA粉体に含まれる粒子径の小さい粒子(微粉となりうる粒子)が、粒子同士、あるいは、比較的粒子径の大きい粒子との間で融着することで、粉体中の粒子径の小さい粒子の割合が低下し、最終的に得られるPHA乾燥物中の微粉の割合も低下すると考えられる。 Step (c) of this manufacturing method can also be considered a step in which PHA powder particles are fused together to obtain a fused PHA. In this manufacturing method, during the fusion process, small particles (particles that can become fine powder) contained in the PHA powder fuse with each other or with relatively large particles, reducing the proportion of small particles in the powder and, it is believed, also reducing the proportion of fine powder in the final dried PHA product.
(加熱(融着)操作)
工程(c)において、PHA粉体を加熱する方法する方法は、上記の温度範囲でPHA粉体を加熱できる限り特に限定されず、直接加熱及び間接加熱のいずれをも適用可能であるが、熱効率に優れ、加熱操作に要するコストを低減できることから、間接加熱が好ましい。すなわち、工程(c)においては、間接加熱によりPHA粉体を加熱する工程を含むことが好ましい。
(heating (fusion) operation)
In step (c), the method for heating the PHA powder is not particularly limited as long as it can heat the PHA powder within the above temperature range, and either direct heating or indirect heating can be applied, but indirect heating is preferred because it has excellent thermal efficiency and can reduce the cost required for the heating operation. That is, step (c) preferably includes a step of heating the PHA powder by indirect heating.
具体的なPHA粉体を間接加熱する方法としては、例えば、プレートドライヤーを使用する方法、パドルドライヤーを使用する方法、ディスクドライヤーを使用する方法する方法等が挙げられる。 Specific methods for indirectly heating PHA powder include, for example, using a plate dryer, a paddle dryer, or a disk dryer.
工程(c)において、PHA粉体を加熱する温度は、100℃~150℃である。工程(c)における加熱温度を100℃以上とすることで、PHA粉体を構成する樹脂(PHA)を融解および熱融着させることが可能となり、150℃以下とすることで、PHA粉体の完全溶融を抑制でき、取り扱い性に優れる粒子形状のPHA融着体を得ることができる。工程(c)における加熱温度は、上記の範囲であれば特に限定されないが、より微粉量の少ないPHAを提供可能となることから、105℃以上であることがより好ましく、110℃以上であることがさらに好ましく、115℃以上であることがよりさらに好ましい。 In step (c), the PHA powder is heated to a temperature of 100°C to 150°C. Setting the heating temperature in step (c) to 100°C or higher makes it possible to melt and heat-fuse the resin (PHA) that makes up the PHA powder, while setting it to 150°C or lower prevents the PHA powder from completely melting, resulting in a fused PHA with a particle shape that is easy to handle. The heating temperature in step (c) is not particularly limited as long as it is within the above range, but since this allows for the provision of a PHA with a smaller amount of fine powder, a temperature of 105°C or higher is more preferable, 110°C or higher is even more preferable, and 115°C or higher is even more preferable.
工程(c)において、PHA粉体を加熱する時間は、PHA粉体を構成する樹脂(PHA)を融解および熱融着させ、融着体を得ることができる限り特に限定されないが、例えば、1~30分間であり、3~10分間であってもよい。 In step (c), the heating time for the PHA powder is not particularly limited as long as it is possible to melt and heat-fuse the resin (PHA) that constitutes the PHA powder to obtain a fused body, but it is, for example, 1 to 30 minutes, or may be 3 to 10 minutes.
工程(c)における、加熱操作は、系内(例えば、乾燥機内)で、加熱対象のPHA粉体を移動させながら実施する移動工程を含むことが好ましい。工程(c)において、加熱対象のPHA粉体を移動させながら加熱する移動工程を含むことにより、溶融したPHA同士の融着を促進できるとともに、溶融したPHAが系内に付着することを抑制できる。 The heating operation in step (c) preferably includes a transfer step in which the PHA powder to be heated is moved within the system (e.g., within a dryer). By including a transfer step in step (c) in which the PHA powder to be heated is heated while being moved, fusion of the molten PHA particles can be promoted and adhesion of the molten PHA to the system can be suppressed.
工程(c)において、加熱中にPHA粉体を移動させる方法は、特に限定されないが、対象のPHA粉体を、ブレードを用いて掻きとる方法が好適に挙げられる。ブレードを用いて乾燥対象たるPHA粉体を掻きとりながら乾燥することで、均一な乾燥および融着が可能となり、含水率のムラが少なく、かつ、微粉の少ないPHA乾燥物を得ることができる。 In step (c), the method for moving the PHA powder during heating is not particularly limited, but a suitable method is to scrape off the target PHA powder using a blade. Using a blade to dry the PHA powder while scraping it off enables uniform drying and fusion, resulting in a dried PHA product with little uneven moisture content and little fine powder.
本製造方法においては、PHA粉体の輸送に関するコスト(例えば、輸送に要する時間、輸送過程でのPHAの損失)等を抑制できることから、工程(b)と工程(c)とを同一系内で実施することが好ましい。 In this manufacturing method, it is preferable to carry out steps (b) and (c) in the same system, as this reduces costs associated with transporting the PHA powder (e.g., the time required for transport and loss of PHA during the transport process).
工程(b)と工程(c)とを同一系内で実施する方法としては、それぞれ異なる温度に制御可能な2か所以上の温度領域を有する乾燥装置を使用する方法が挙げられる。かかる乾燥装置としては、例えば、プレートドライヤーが挙げられる。プレートドライヤーは、それぞれ個別に温度制御可能な複数のプレートからなる乾燥装置であり、加熱対象物を上部のプレートから下部のプレートへと移動させつつ加熱する装置である。 One method for performing steps (b) and (c) in the same system is to use a drying device with two or more temperature zones that can be controlled to different temperatures. An example of such a drying device is a plate dryer. A plate dryer is a drying device consisting of multiple plates, each with its own temperature controllable, that heats the object being heated as it moves from the upper plate to the lower plate.
例えば、プレートドライヤーを使用する場合、上部のプレートを75℃~95℃に加熱し、下部のプレートを100~150℃に加熱することで、本製造方法に係る工程(b)および工程(c)を同一系内で実施することが可能となる。 For example, when using a plate dryer, steps (b) and (c) of this manufacturing method can be carried out in the same system by heating the upper plate to 75-95°C and the lower plate to 100-150°C.
(PHA融着体およびPHA乾燥物)
工程(c)においては、PHA粉体同士が融着してなる、ある程度の粒径を有する粒子状のPHA融着体と、未融着のPHA粉体、あるいは、一部融着しているものの依然として粒子径の小さい融着体とから構成される、PHA微粒子との混合物であるPHA乾燥物が得られる。すなわち、本製造方法は、かかるPHA乾燥物を製造する方法であるとも言え、PHA微粒子の含有量の少ないPHA乾燥物を得る方法であるとも言える。
(PHA fused body and PHA dried product)
In step (c), a dried PHA product is obtained which is a mixture of a particulate fused PHA having a certain particle size, which is formed by the fusion of PHA powder particles, and PHA fine particles, which are composed of unfused PHA powder or fused particles that are partially fused but still have a small particle size. In other words, this production method can be said to be a method for producing such a dried PHA product, or a method for obtaining a dried PHA product with a low content of PHA fine particles.
本明細書において、「PHA融着体」とは、PHA乾燥物に含まれるPHAの融着物のうち、粒子径が10μm超である融着物(粒子)を意図し、「PHA微粒子」とは、粒子径が10μm以下の融着物(粒子)および未融着の粉体を意図する。なお、PHA融着体およびPHA微粒子の粒子径は、粒度分布測定装置により測定可能である。 In this specification, "PHA fused material" refers to fused PHA particles contained in dried PHA that have a particle size of more than 10 μm, and "PHA microparticles" refers to fused PHA particles with a particle size of 10 μm or less, as well as unfused powder. The particle sizes of PHA fused material and PHA microparticles can be measured using a particle size distribution analyzer.
本明細書において、工程(c)により最終的に得られるPHA乾燥物に含まれる微粉の量は、PHA乾燥物の全量(すなわち、PHA融着体と、PHA微粒子との合計量)に対する、粒子径が1~10μmのPHA微粒子の割合に基づき、評価することができる。本明細書においては、PHA乾燥物の全量に対する、粒子径が1~10μmのPHA微粒子の割合が、28.5%以下である場合に、当該PHA乾燥物を、微粉の少ない(微粉の発生の抑制された)PHA乾燥物であると評価でき、PHA融着体の製造プロセスにおいて、微粉の発生が抑制された、と評価できる。 In this specification, the amount of fine powder contained in the dried PHA product finally obtained by step (c) can be evaluated based on the proportion of PHA microparticles with a particle size of 1 to 10 μm relative to the total amount of the dried PHA product (i.e., the total amount of the fused PHA and the PHA microparticles). In this specification, when the proportion of PHA microparticles with a particle size of 1 to 10 μm relative to the total amount of the dried PHA product is 28.5% or less, the dried PHA product can be evaluated as having little fine powder (the generation of fine powder has been suppressed), and it can be evaluated that the generation of fine powder has been suppressed in the manufacturing process of the fused PHA product.
工程(c)により得られるPHA乾燥物における、PHA乾燥物の全量に対する、粒子径が1~10μmのPHA微粒子の割合が少ないほど、当該PHA乾燥物は、微粉のより少ないPHA乾燥物であると言え、PHA融着体の製造プロセスでの微粉の発生がより抑制された、と評価できる。PHA融着体の製造プロセスでの微粉の発生がより抑制する観点から、工程(c)により得られるPHA乾燥物における、PHA乾燥物の全量に対する、粒子径が1~10μmのPHA微粒子の割合は、28.5%以下であることが好ましく、26.0%以下であることがより好ましく、24.0%以下であることがより好ましく、22.0%以下であることがより好ましく、20.0%以下であることがさらに好ましく、18.0%以下であることがよりさらに好ましい。また、粒子径が1~10μmのPHA微粒子の割合の下限は特に限定されず、例えば、1.0%以上であり、0%であってもよい。なお、本明細書において、PHA乾燥物の全量に対する、粒子径が1~10μmのPHA微粒子の割合は、粒度分布測定装置を用いて測定されたPHA乾燥物の粒度分布に基づき、0.01~3500μmまでの粒子の存在比を100とした場合の、1~10μmの粒子の存在比として算出される値であり、より具体的には実施例に記載の条件で測定および算出される値である。 The lower the proportion of PHA microparticles with a particle size of 1 to 10 μm relative to the total amount of the dried PHA obtained by step (c), the less fine powder the dried PHA contains, and the more effectively the generation of fine powder during the manufacturing process of the fused PHA is suppressed. From the perspective of further suppressing the generation of fine powder during the manufacturing process of the fused PHA, the proportion of PHA microparticles with a particle size of 1 to 10 μm relative to the total amount of the dried PHA obtained by step (c) is preferably 28.5% or less, more preferably 26.0% or less, more preferably 24.0% or less, more preferably 22.0% or less, even more preferably 20.0% or less, and even more preferably 18.0% or less. Furthermore, there is no particular lower limit to the proportion of PHA microparticles with a particle size of 1 to 10 μm, and it may be, for example, 1.0% or more or 0%. In this specification, the ratio of PHA microparticles with a particle size of 1 to 10 μm to the total amount of dried PHA material is a value calculated based on the particle size distribution of the dried PHA material measured using a particle size distribution analyzer, as the abundance ratio of particles with a particle size of 1 to 10 μm, assuming that the abundance ratio of particles with a particle size of 0.01 to 3500 μm is 100; more specifically, it is a value measured and calculated under the conditions described in the examples.
工程(c)により得られるPHA乾燥物における、PHA乾燥物の全量に対する、粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合が多いほど、工程(c)におけるPHA粉体の熱融着の度合いが高いことを意味する。PHA乾燥物の熱融着の度合いが高い場合、PHA乾燥物の流動性が向上し、ハンドリングが容易となるという利点がある。したがって、上記の観点から、工程(c)により得られるPHA乾燥物における、PHA乾燥物の全量に対する、粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合は、63.0%以上であることが好ましく、65.0%以上であることがより好ましく、67.0%以上であることがより好ましく、70.0%以上であることがさらに好ましく、72.0%以下であることがよりさらに好ましい。また、粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合の上限は特に限定されず、例えば、90.0%以上であり、100%であってもよい。なお、本明細書において、PHA乾燥物の全量に対する、粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合は、粒度分布測定装置を用いて測定されたPHA乾燥物の粒度分布に基づき、0.01~3500μmまでの粒子の存在比を100とした場合の、100μm以上の粒子の存在比として算出される値であり、より具体的には実施例に記載の条件で測定および算出される値である。 In the dried PHA product obtained by step (c), the higher the proportion of fused PHA particles having a particle size of 100 μm or more relative to the total amount of the dried PHA product, the higher the degree of thermal fusion of the PHA powder in step (c). A high degree of thermal fusion of the dried PHA product has the advantage of improving the fluidity of the dried PHA product and making it easier to handle. Therefore, from the above perspective, the proportion of fused PHA particles having a particle size of 100 μm or more relative to the total amount of the dried PHA product obtained by step (c) is preferably 63.0% or more, more preferably 65.0% or more, more preferably 67.0% or more, even more preferably 70.0% or more, and even more preferably 72.0% or less. Furthermore, the upper limit of the proportion of fused PHA particles having a particle size of 100 μm or more is not particularly limited, and may be, for example, 90.0% or more or 100%. In this specification, the proportion of fused PHA with a particle size of 100 μm or more relative to the total amount of dried PHA is a value calculated based on the particle size distribution of the dried PHA measured using a particle size distribution analyzer, as the proportion of particles 100 μm or more, where the proportion of particles between 0.01 and 3500 μm is set to 100; more specifically, this value is measured and calculated under the conditions described in the examples.
本製造方法により得られるPHA融着体は、公知の成形方法、例えば、射出成形、押出成形、中空成形または圧縮成形により成形されることにより、成形体として利用することができる。また、本製造方法により得られるPHA融着体は、公知の方法で発泡され、さらに、成形されることにより、発泡成形体として利用することもできる。これらの本製造方法により得られるPHA融着体を原料とする成形体および発泡成形体は、紙、フィルム、シート、チューブ、板、棒、容器(例えば、ボトル容器等)、袋、部品等、種々の用途に利用できる。 The PHA fusion product obtained by this production method can be used as a molded product by molding it using known molding methods, such as injection molding, extrusion molding, blow molding, or compression molding. The PHA fusion product obtained by this production method can also be used as a foamed molded product by foaming it using known methods and then molding it. These molded products and foamed molded products made from the PHA fusion product obtained by this production method can be used for a variety of purposes, including paper, film, sheets, tubes, plates, rods, containers (e.g., bottles), bags, and parts.
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例において、「PHA」としては「P3HB3HH」を使用しており、実施例中の記載「PHA」は、「P3HB3HH」と読み替えることもできる。 The present invention will be described in more detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, "P3HB3HH" is used as "PHA," and "PHA" in the examples can also be read as "P3HB3HH."
〔測定方法〕
実施例および比較例における測定を、以下の方法で行った。
[Measurement method]
Measurements in the examples and comparative examples were carried out by the following methods.
(含水率)
PHA湿潤粉体およびPHA粉体の含水率は、加熱乾燥式水分計ML-50(株式会社A&D製)を用いて測定した。具体的には、先ず、対象のPHA湿潤粉体またはPHA粉体の重量(w1)を測定し、重量測定後の対象のPHA湿潤粉体またはPHA粉体を、130℃で加熱し、その重量変化速度が0.05重量%(W.B.)/分を下回った時点で加熱を終了した。加熱終了時点の対象のPHA湿潤粉体またはPHA粉体の重量(w2)を測定し、加熱前後での対象のPHA湿潤粉体またはPHA粉体の重量の変化量(=w1-w2)を、対象のPHA湿潤粉体またはPHA粉体の重量に含まれる水の量とした。以下の式に基づき、対象のPHA湿潤粉体またはPHA粉体の含水率を算出した;
対象のP対象のPHA湿潤粉体またはPHA粉体の含水率(重量%)={(w1-W2)/(w1)}×100。
(moisture content)
The moisture content of the PHA wet powder and PHA powder was measured using a heat-dry moisture meter ML-50 (manufactured by A&D Co., Ltd.). Specifically, the weight (w1) of the target PHA wet powder or PHA powder was first measured, and the target PHA wet powder or PHA powder after weight measurement was heated at 130°C, and heating was terminated when the rate of weight change fell below 0.05 wt% (W.B.)/min. The weight (w2) of the target PHA wet powder or PHA powder at the end of heating was measured, and the change in weight of the target PHA wet powder or PHA powder before and after heating (= w1 - w2) was taken as the amount of water contained in the weight of the target PHA wet powder or PHA powder. The moisture content of the target PHA wet powder or PHA powder was calculated based on the following formula:
Moisture content (wt%) of target PHA wet powder or PHA powder = {(w1 - W2) / (w1)} × 100.
(PHA乾燥物の粒子割合)
PHA乾燥物体の粒子割合(1~10μmのPHA微粒子の割合および100μm以上のPHA融着体の割合)は、以下の方法で算出した:
(1)粒度分布測定装置(MASTERSIZER 3000、マルバーン・パナリティカル社)を使用して、対象のPHA乾燥物の粒度分布を測定した。測定時には乾式分散ユニット(AERO S、マルバーン・パナリティカル社)を使用し、装置空気圧を1barに設定して、測定を行った。
(Particle ratio of dried PHA)
The particle ratio of the PHA dried substance (the ratio of PHA fine particles of 1 to 10 μm and the ratio of PHA fused particles of 100 μm or more) was calculated by the following method:
(1) The particle size distribution of the target PHA dried product was measured using a particle size distribution measuring device (MASTERSIZER 3000, Malvern Panalytical). The measurement was performed using a dry dispersion unit (AERO S, Malvern Panalytical) with the device air pressure set to 1 bar.
(2)上記で測定した粒度分布に基づいて、粒子径が0.01μm~3500μmまでの粒子の存在比を100とした場合の、粒子径が1~10μmの粒子の存在比を、粒子径が1~10μmのPHA微粒子の割合として算出し、粒子径が100μmの粒子の存在比を、粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合として算出した。 (2) Based on the particle size distribution measured above, the abundance ratio of particles with a particle diameter of 1 to 10 μm was calculated as the proportion of PHA microparticles with a particle diameter of 1 to 10 μm, assuming that the abundance ratio of particles with a particle diameter of 0.01 μm to 3,500 μm was 100, and the abundance ratio of particles with a particle diameter of 100 μm was calculated as the proportion of PHA fused bodies with a particle diameter of 100 μm or more.
(熱融着の度合い)
上記の方法で算出された粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合に基づき、以下の基準で工程(c)におけるPHA粉体の熱融着の度合いを評価した:
+(熱融着の度合いが優れる):粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合が63.0%以上
-(熱融着の度合いが不良):粒子径が100μm以上のPHA融着体の割合が63.0%未満。
(Degree of heat fusion)
Based on the proportion of fused PHA particles having a particle size of 100 μm or more calculated by the above method, the degree of thermal fusion of the PHA powder in step (c) was evaluated according to the following criteria:
+ (Excellent degree of thermal fusion): The proportion of fused PHA particles having a particle size of 100 μm or more is 63.0% or more. - (Poor degree of thermal fusion): The proportion of fused PHA particles having a particle size of 100 μm or more is less than 63.0%.
〔実施例1〕
(菌体培養液の調製)
国際公開第WO2019/142717号に記載のラルストニア・ユートロファを、同文献の段落〔0041〕~〔0048〕に記載の方法で培養し、PHAを含有する菌体を含む菌体培養液を得た。なお、得られたPHAは、3HB繰り返し単位と、3HH繰り返し単位とからなる共重合体(すなわち、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート))であり、当該PHAにおける繰り返し単位の組成比(3HB単位/3HH単位の組成比)は94/6(mol/mol)であった。
Example 1
(Preparation of bacterial cell culture solution)
Ralstonia eutropha, as described in International Publication No. WO 2019/142717, was cultured by the method described in paragraphs [0041] to [0048] of the same document to obtain a bacterial cell culture solution containing PHA-containing bacterial cells. The obtained PHA was a copolymer consisting of 3HB repeating units and 3HH repeating units (i.e., poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)), and the composition ratio of the repeating units in the PHA (composition ratio of 3HB units/3HH units) was 94/6 (mol/mol).
(不活化)
上記で得られた菌体培養液を、内温60~70℃で7時間加熱および攪拌処理することにより滅菌処理を行い、不活化培養液を得た。不活化培養液中のPHAの重量平均分子量は、192万であった。また、不活化培養液の含水率は、70重量%であった。
(inactivation)
The bacterial cell culture solution obtained above was sterilized by heating and stirring at an internal temperature of 60 to 70°C for 7 hours to obtain an inactivated culture solution. The weight-average molecular weight of PHA in the inactivated culture solution was 1,920,000. The water content of the inactivated culture solution was 70% by weight.
(アルカリ処理)
前記で得られた不活化培養液に対して、30重量%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを9.0±0.5に調整した。この溶液を65~75℃で維持しつつ、30重量%水酸化ナトリウム水溶液を添加し続けることにより、6時間pHを9.0±0.5に維持し、培養液をアルカリ処理した。処理後の培養液中のPHAの重量平均分子量は60万であり、含水率は80重量%であった。
(alkali treatment)
To the inactivated culture solution obtained above, a 30 wt% aqueous solution of sodium hydroxide was added to adjust the pH to 9.0±0.5. While maintaining this solution at 65-75°C, 30 wt% aqueous solution of sodium hydroxide was continuously added to maintain the pH at 9.0±0.5 for 6 hours, thereby performing an alkali treatment on the culture solution. After the treatment, the weight-average molecular weight of PHA in the culture solution was 600,000, and the water content was 80 wt%.
(中和処理および細胞壁分解酵素処理)
前記で得られた培養液に対して、10%硫酸を添加して、pHを6.5±0.2に調整した。中和処理後の培養液に細胞壁分解酵素であるリゾチーム(富士フイルム和光純薬製)を、液中濃度が100ppmとなるよう添加し、50℃で2時間保持した。
(Neutralization treatment and cell wall-degrading enzyme treatment)
The pH of the culture medium was adjusted to 6.5±0.2 by adding 10% sulfuric acid. Lysozyme (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), a cell wall decomposing enzyme, was added to the neutralized culture medium to a concentration of 100 ppm, and the mixture was kept at 50°C for 2 hours.
(タンパク質分解酵素処理)
上記リゾチーム処理後の培養液に対してタンパク質分解酵素であるアルカラーゼ(Novozymes社製)を液中濃度が300ppmとなるよう添加した。その後、50℃で30重量%水酸化ナトリウムを用いてpHを9.0±0.2に調整しながら、2時間保持した。
(Proteolytic enzyme treatment)
To the culture solution after the lysozyme treatment, a protease, Alcalase (manufactured by Novozymes), was added to a concentration of 300 ppm in the solution, and the solution was then maintained at 50°C for 2 hours while adjusting the pH to 9.0±0.2 using 30% by weight sodium hydroxide.
(界面活性剤添加処理)
上記で得られた酵素処理後の培養液に、培養液の重量に対して0.6~1.0重量%のドデシル硫酸ナトリウム(花王製)を添加した。その後、45℃で、アルカリ水溶液を用いて、pHを11.0±0.2に調整しながら、2時間保持した。
(Surfactant addition treatment)
To the culture solution after the enzyme treatment obtained above, sodium dodecyl sulfate (Kao Corporation) was added in an amount of 0.6 to 1.0% by weight based on the weight of the culture solution, and then the mixture was maintained at 45°C for 2 hours while adjusting the pH to 11.0±0.2 using an alkaline aqueous solution.
(遠心洗浄)
上記の操作で得られたPHA水性懸濁液を遠心分離(4500rpm、10分間)した後、上清を除去して2倍濃縮したPHA水性懸濁液を得た。この濃縮PHA水性懸濁液に、除去した上清と同量の水酸化ナトリウム水溶液(pH11.0±0.1)を添加して再度遠心分離(4500rpm、10分間)して、上清を除去した。この操作を計3回繰り返し、PHA水性懸濁液を遠心洗浄した。
(Centrifugal washing)
The PHA aqueous suspension obtained by the above procedure was centrifuged (4500 rpm, 10 minutes), and the supernatant was removed to obtain a 2-fold concentrated PHA aqueous suspension. To this concentrated PHA aqueous suspension, an aqueous sodium hydroxide solution (pH 11.0±0.1) in an amount equal to the amount of the removed supernatant was added, and the mixture was centrifuged again (4500 rpm, 10 minutes), and the supernatant was removed. This procedure was repeated three times, and the PHA aqueous suspension was centrifuged and washed.
(pH調整)
遠心分離後のPHA水性懸濁液を、固形分濃度が15重量%になるように水で希釈した。次いで、10%硫酸を添加してpHを3.7±0.2に調整した後、60℃で3時間以上保持した。
(pH adjustment)
The PHA aqueous suspension after centrifugation was diluted with water to a solids concentration of 15 wt %, and then 10% sulfuric acid was added to adjust the pH to 3.7±0.2, followed by keeping the mixture at 60° C. for 3 hours or more.
(工程(a))
上記の操作で得られたPHA水性懸濁液を、フィルタープレス機(AUTOPAC-PRO-6-14C、HITZ社製)を用いて、圧力0.7Mpaで圧搾することで、固体状のPHA湿潤粉体を得た。得られたPHA湿潤粉体の含水率は15%であった。
(Step (a))
The PHA aqueous suspension obtained by the above procedure was compressed at a pressure of 0.7 MPa using a filter press (AUTOPAC-PRO-6-14C, manufactured by HITZ Corporation) to obtain a solid PHA wet powder. The moisture content of the obtained PHA wet powder was 15%.
(工程(a’))
得られたPHA湿潤粉体を粗破砕し、破砕物を目開き2mmの振動篩に通過させることで、PHA湿潤粉体の最大径を2.0mm以下に調整(整粒)した。
(Step (a'))
The obtained PHA wet powder was roughly crushed, and the crushed material was passed through a vibrating sieve with 2 mm openings to adjust (size-regulate) the maximum particle size of the PHA wet powder to 2.0 mm or less.
(工程(b)および工程(c))
前記工程で得られた整粒されたPHA湿潤粉体を20kg/hでプレートドライヤー(XingXing社製)に投入した。投入されたPHA湿潤粉体を、90℃に加熱されたプレートで30分加熱することで、含水率が0.3%以下となるまで乾燥し、PHA粉体を得た(工程(b)。
(Step (b) and Step (c))
The sized wet PHA powder obtained in the above step was fed into a plate dryer (manufactured by XingXing Co., Ltd.) at a rate of 20 kg/h. The fed wet PHA powder was dried by heating it on a plate heated to 90°C for 30 minutes until the moisture content was 0.3% or less, thereby obtaining a PHA powder (step (b)).
次いで、得られたPHA粉体を同一のプレートドライヤー内の105℃に加熱されたプレートで5分加熱することで、PHA融着体を含むPHA乾燥物を得た(工程(c))。得られたPHA乾燥物における粒子割合を表1に示す。 The resulting PHA powder was then heated for 5 minutes on a plate heated to 105°C in the same plate dryer to obtain a dried PHA product containing fused PHA (step (c)). The particle ratio in the resulting dried PHA product is shown in Table 1.
〔実施例2〕
工程(c)における加熱温度を110℃に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、PHA融着体を含むPHA乾燥物を得た。得られたPHA乾燥物における粒子割合を表1に示す。
Example 2
A dried PHA product containing a fused PHA was obtained in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature in step (c) was changed to 110° C. The particle ratio in the obtained dried PHA product is shown in Table 1.
〔実施例3〕
工程(c)における加熱温度を115℃に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、PHA融着体を含むPHA乾燥物を得た。得られたPHA乾燥物における粒子割合を表1に示す。
Example 3
A dried PHA product containing a fused PHA was obtained by the same procedure as in Example 1, except that the heating temperature in step (c) was changed to 115° C. The particle ratio in the obtained dried PHA product is shown in Table 1.
〔比較例1〕
工程(c)における加熱温度を90℃に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、PHA融着体を含むPHA乾燥物を得た。得られたPHA乾燥物における粒子割合を表1に示す。
Comparative Example 1
A dried PHA product containing a fused PHA was obtained by the same procedure as in Example 1, except that the heating temperature in step (c) was changed to 90° C. The particle ratio in the obtained dried PHA product is shown in Table 1.
〔比較例2〕
工程(c)における加熱温度を95℃に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、PHA融着体を含むPHA乾燥物を得た。得られたPHA乾燥物における粒子割合を表1に示す。
Comparative Example 2
A dried PHA product containing a fused PHA was obtained by the same procedure as in Example 1, except that the heating temperature in step (c) was changed to 95° C. The particle ratio in the obtained dried PHA product is shown in Table 1.
〔比較例3〕
工程(b)における加熱温度を95℃に変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行ったところ、工程(b)の加熱終了時点で、乾燥装置内にPHA粉体が付着した。このPHA粉体の含水率は0.92%であり、十分に乾燥させることができなかった。そのため、工程(c)は実施せず、PHA融着体を得ることはできなかった。
Comparative Example 3
The same operation as in Example 1 was carried out except that the heating temperature in step (b) was changed to 95°C. At the end of heating in step (b), PHA powder adhered to the inside of the drying device. The moisture content of this PHA powder was 0.92%, and it was not possible to dry it sufficiently. Therefore, step (c) was not carried out, and a fused PHA body could not be obtained.
〔まとめ〕
実施例1~3の結果より、工程(b)および工程(c)からなる2段階の加熱を実施することで、バインダーを用いずとも、微粉の発生を抑制しつつ、PHAを乾燥および融着させ、PHA融着体を提供できることが分かる。また、実施例1~3と、比較例1および2との比較より、工程(c)の加熱温度が100℃を下回る場合、PHA粉体が十分に融着せず、結果、微粉の発生を十分に抑制できないことも分かる。さらに、実施例1~3と、比較例3との比較より、工程(b)の加熱温度が95℃以上である場合、乾燥したPHA粉体の一部が装置内に付着することで、PHA湿潤粉体全体の加熱が不十分となり、十分に乾燥させることができないことも分かる。
〔summary〕
The results of Examples 1 to 3 show that by performing a two-stage heating process consisting of steps (b) and (c), it is possible to dry and fuse the PHA without using a binder while suppressing the generation of fine powder, thereby providing a fused PHA body. Furthermore, a comparison of Examples 1 to 3 with Comparative Examples 1 and 2 shows that when the heating temperature in step (c) is below 100°C, the PHA powder is not sufficiently fused, and as a result, the generation of fine powder cannot be sufficiently suppressed. Furthermore, a comparison of Examples 1 to 3 with Comparative Example 3 shows that when the heating temperature in step (b) is 95°C or higher, part of the dried PHA powder adheres to the inside of the apparatus, resulting in insufficient heating of the entire wet PHA powder and preventing it from being sufficiently dried.
本製造方法によれば、バインダーを用いずとも、微粉の発生を抑制しつつ、PHAを乾燥させ、PHA融着体を提供することができる。また、本製造方法により製造されたPHA融着体を利用した成形体は、農業、漁業、林業、園芸、医学、衛生品、衣料、非衣料、包装、自動車、建材、その他の分野に好適に利用することができる。 This manufacturing method allows PHA to be dried and a fused PHA body to be produced without using a binder, while suppressing the generation of fine powder. Furthermore, molded articles using PHA fused PHA bodies manufactured by this manufacturing method can be suitably used in agriculture, fisheries, forestry, horticulture, medicine, hygiene products, clothing, non-clothing, packaging, automobiles, building materials, and other fields.
Claims (7)
(a)ポリヒドロキシアルカノエート水性懸濁液を脱水し、含水率が5~37%のポリヒドロキシアルカノエート湿潤粉体を得る工程、
(b)得られたポリヒドロキシアルカノエート湿潤粉体を75℃~95℃で加熱して、含水率が0.5%以下のポリヒドロキシアルカノエート粉体を得る工程、および、
(c)得られた含水率が0.5%以下のポリヒドロキシアルカノエート粉体を100℃~150℃で加熱してポリヒドロキシアルカノエート融着体を得る工程、を含む、ポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。 A method for producing a polyhydroxyalkanoate fused material, comprising the steps of:
(a) a step of dehydrating an aqueous suspension of polyhydroxyalkanoate to obtain a wet powder of polyhydroxyalkanoate having a moisture content of 5 to 37%;
(b) heating the obtained polyhydroxyalkanoate wet powder at 75°C to 95°C to obtain a polyhydroxyalkanoate powder having a moisture content of 0.5% or less; and
(c) heating the obtained polyhydroxyalkanoate powder having a moisture content of 0.5% or less at 100°C to 150°C to obtain a polyhydroxyalkanoate fused material.
(a’)前記工程(a)で得られたポリヒドロキシアルカノエート湿潤粉体を、最大径が3.0mm以下になるように破砕する工程、を含む、請求項1に記載のポリヒドロキシアルカノエート融着体の製造方法。 Before the step (b),
2. The method for producing a polyhydroxyalkanoate fused body according to claim 1, further comprising: (a') a step of crushing the polyhydroxyalkanoate wet powder obtained in the step (a) so that the maximum diameter is 3.0 mm or less.
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