專利名稱：生物聚合物材料的亞臨界氣體輔助干燥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過使用處于亞臨界狀態(tài)的加壓氣體(增壓氣體)來制造脫水的生物聚合物粉末的方法。
背景技術(shù)：
在過去一百年里，全球經(jīng)濟(jì)活動(dòng)增加了至少50倍。這種異常的生長產(chǎn)生了嚴(yán)重的對(duì)于消費(fèi)和制造兩者的當(dāng)前模式的擔(dān)憂。隨著社會(huì)對(duì)其工業(yè)實(shí)踐的環(huán)境影響的了解增加，更加關(guān)注依賴可再生能源和材料的可持續(xù)環(huán)境體系的概念。生物衍生的聚合物的使用是這種相對(duì)新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展概念的重要成分。通過農(nóng)業(yè)或海生原料的轉(zhuǎn)化，或者自然界中發(fā)現(xiàn)的酶的利用，顯現(xiàn)了新的一類可再生、生物可降解且生物相容的材料。生物聚合物的應(yīng)用從包裝到工業(yè)化學(xué)品，到計(jì)算機(jī)儲(chǔ) 存介質(zhì)，并且到醫(yī)用植入裝置。除了制造具有獨(dú)特物理和化學(xué)性質(zhì)的環(huán)境友好材料之外，用于產(chǎn)生生物聚合物的方法作為使能耗和廢物最小化的新制造手段的可能來源而受到了關(guān)注。通常，生物聚合物分為兩個(gè)主要類別，即通過生物體系如微生物、植物和動(dòng)物制造的聚合物；以及化學(xué)合成但是衍生自生物原料如糖、氨基酸、天然脂肪或油的聚合物。天然存在的生物聚合物包括例如核酸(DNA和RNA)，蛋白質(zhì)，多糖(碳水化合物)，聚羥基鏈烷酸酯，多酚，多磷酸酯和多硫酸酯。存在幾種不同類別的化學(xué)合成生物聚合物。兩種特別的組包括由乳酸制造的聚合物和衍生自氨基酸的聚合物的家族。無論是涉及生物合成、發(fā)酵的方法，重組生物技術(shù)的方法，從植物和高級(jí)有機(jī)體中提取，還是天然存在的單體的化學(xué)聚合，用于分離和制造生物聚合物材料的方法都通常包括用于干燥生物聚合物的程序。經(jīng)常地，所得的生物聚合物材料以粉末形式提供且通過常規(guī)塑性成形技術(shù)如擠出和注射成型來處理。干燥程序經(jīng)常涉及劇烈的脫水處理如熱空氣干燥，使用化學(xué)處理和/或需要長干燥時(shí)間。例如，已知利用熱空氣干燥淀粉的常規(guī)方法導(dǎo)致淀粉微粒的損壞。特別地，如果生物聚合材料的期望特性受熱誘導(dǎo)或氧化損傷不利地影響，則對(duì)于脫水處理需要使用較低的溫度，但是這導(dǎo)致長的干燥時(shí)間。有時(shí)必須使用多種干燥技術(shù)以減少干燥時(shí)間和/或?qū)崿F(xiàn)期望的低水分含量，但是這反而因諸如能量的用量的因素而導(dǎo)致顯著的成本增加。因此，這種程序的能耗在生物聚合物的總體制造成本中是重要的因素。對(duì)于環(huán)境友好且在能耗和成本方面經(jīng)濟(jì)的簡單、有效的用于干燥生物聚合物材料的方法存在公認(rèn)的需求。脫水的方法也應(yīng)該是不會(huì)不利地影響生物聚合物材料的期望特性的方法。US-A-2004/0210046和US-A-2008/0230050兩者都描述了使用致密化氣體對(duì)淀粉(衍生物)進(jìn)行物理處理的方法，其中在高于所用氣體的臨界溫度的處理溫度下，特別是在31到180°C之間，且在5到80MPa(50到800巴)之間的處理壓力下對(duì)淀粉進(jìn)行必要的處理并持續(xù)至少一分鐘，致密化氣體的密度大于180kg/m3。由此處理的淀粉指示具有降低含量的水和脂質(zhì)，且溶脹和凝膠化行為增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人證實(shí)了，通過使用處于亞臨界狀態(tài)中的加壓氣體來對(duì)生物聚合物材料進(jìn)行脫水是簡單且有效的。根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于制造脫水生物聚合物粉末的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟 a)提供包含生物聚合物材料和30至60wt%水的濾餅；b)使所述濾餅與加壓氣體接觸以從所述濾餅提取水，所述加壓氣體的壓力和溫度低于所述氣體的臨界點(diǎn)；
c)將含水加壓氣體與所述脫水的濾餅分離；以及d)收集脫水的生物聚合物粉末。其中所述加壓氣體具有至少0. 6MPa(6巴)且可達(dá)6MPa(60巴)的壓力和10至40°C的溫度。由于本處理可以在相對(duì)低的溫度如環(huán)境溫度下進(jìn)行，所以可以避免熱曝露的任何可能有害效果，從而使得所述處理特別適合用于處理熱敏性生物聚合物材料。盡管運(yùn)行溫度相對(duì)低，但是本方法在加壓氣體的短停留時(shí)間內(nèi)有利地提供高收率的脫水生物聚合物粉末。氣體的相對(duì)低的運(yùn)行壓力還幫助將運(yùn)行成本保持為低且避免投資昂貴的高壓設(shè)備的需求。


圖I提供了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式使用液體二氧化碳干燥淀粉的示意圖。圖2A和2B示出了利用亞臨界二氧化碳干燥的馬鈴薯淀粉和使用常規(guī)隧道加熱器干燥器干燥的野生(天然，native)馬鈴薯淀粉的比較布拉班德粘度分析的相應(yīng)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式如上述本文中所指示的，不管生物聚合物材料的分離和/或制造是涉及生物合成、發(fā)酵的方法，重組生物技術(shù)的方法，從植物和高級(jí)有機(jī)體中提取，還是天然存在的單體的化學(xué)聚合，分離和/或制備的最終階段都通常包括用于干燥生物聚合物的程序。在干燥生物聚合物材料的步驟之前，分離和/或制備的生物聚合物通常作為濾餅獲得，由此將生物聚合物的液態(tài)如水性漿料壓向液體可滲透的過濾器。根據(jù)本發(fā)明的方法，然后，可以使包含生物聚合物材料的所得濾餅與加壓氣體接觸以從所述濾餅提取水，所述加壓氣體的溫度和壓力低于所述氣體的臨界點(diǎn)。之后，將含水加壓氣體與所述脫水的濾餅分離，然后使得可收集脫水的生物聚合物粉末。由此，實(shí)際上，將加壓氣體通過包含生物聚合物材料的床，優(yōu)選通過生物聚合物材料自身的床。可以通過本方法有利地脫水的生物聚合物材料的典型實(shí)例包括核酸，蛋白質(zhì)，多糖，聚羥基鏈烷酸酯，多酚，多磷酸酯和多硫酸酯，乳酸聚合物和聚氨基酸。在適當(dāng)時(shí)，生物聚合物材料可以通過重組DNA技術(shù)由微生物衍生和/或制造。在蛋白質(zhì)之后，多糖是最多樣化且復(fù)雜的生物聚合物群。大量多糖如黃原膠、葡聚糖、纖維素和支鏈淀粉可以通過發(fā)酵由特定的細(xì)菌或真菌物種制造，而幾種多糖如淀粉、纖維素、瓊脂、卡拉膠和殼多糖容易地衍生自植物或高級(jí)有機(jī)體，所述植物或高級(jí)有機(jī)體還可以被轉(zhuǎn)基因。在本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施方式中，生物聚合物材料選自野生(天然)植物淀粉，優(yōu)選源自馬鈴薯、玉米、小麥、大米、大麥和木薯的淀粉；源自轉(zhuǎn)基因植物的淀粉；物理和/或化學(xué)改性的淀粉如已經(jīng)通過凝膠化、酸化、氧化、酯化、醚化、交聯(lián)或離子改性而改變的淀粉；酶改性的淀粉；或它們的任意組合或混合物。
如本文中所用的術(shù)語“氣體”是指在0. lMPa(l大氣壓；1巴)的壓力和20°C的溫度下是氣態(tài)且可通過將壓力提高到至少IMPa (10巴)，優(yōu)選至少2MPa (20巴)來進(jìn)入液體或超臨界狀態(tài)的物質(zhì)或元素，或者物質(zhì)和/或元素的混合物。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，在接觸步驟期間加壓氣體的溫度不超過30°C，更優(yōu)選其不超過25°C，且最優(yōu)選其不超過20°C。接觸步驟的進(jìn)行特別優(yōu)選在5至25°C的溫度下，還更優(yōu)選在5至20°C的溫度下。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，本方法中所用的加壓氣體是液化氣體。本方法中所用的加壓氣體可以有利地選自由二氧化碳、一氧化二氮、乙烷、亞乙基丙烷、環(huán)丙烷、丙烯、丁烷和它們的混合物組成的組。考慮到其惰性性質(zhì)、毒理安全性、良好的可利用度及其物理和物化性質(zhì)，優(yōu)選二氧化碳。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，加壓氣體是具有至少0. 6MPa(6巴)且可達(dá)6MPa(60巴)的壓力，還更優(yōu)選至少0. 6MPa(6巴)但是小于4MPa(40巴)的壓力，以及15至25°C的溫度的二氧化碳。二氧化碳的臨界點(diǎn)在31. 1°C下是7. 29MPa (72. 9 巴)。為了實(shí)現(xiàn)從包含生物聚合物材料的濾餅中提取大量水，重要的是，使所述濾餅與具有低含水量如低于0. 3wt%的含水量，更特別是低于0. lwt%的含水量的加壓氣體接觸。水在加壓氣體中的溶解度典型地相當(dāng)?shù)?。因此，為了避免使用大量加壓氣體，優(yōu)選將加壓氣體穿過能夠除去提取的水的裝置再循環(huán)。因此，在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，在將加壓氣體從生物聚合物的脫水濾餅中分離之后，通過除去其中包含的水來對(duì)加壓氣體進(jìn)行干燥，并將由此獲得的經(jīng)干燥的加壓氣體再循環(huán)至濾餅。通過從加壓氣體中選擇性除去水，可以非常有效地將水以外的成分的提取最小化。特別地，如果使用相對(duì)低體積的加壓氣體，則氣體相當(dāng)迅速地被水以外的提取物飽和，之后，使這種提取物的進(jìn)一步提取最小化?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)手段來將水從(再循環(huán))加壓氣體中除去?？梢酝ㄟ^例如降低氣體的壓力和/或溫度，從而大大降低水在其中的溶解度來將提取的水從加壓氣體中回收?？商鎿Q地，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，可以通過使氣體和與加壓氣體不混溶的水吸附劑和/或水吸收劑接觸來將水從所述加壓氣體中除去。水吸附劑和/或水吸收劑可以是液體或固體，優(yōu)選粒狀材料。合適的水吸附劑和水吸收劑的實(shí)例包括活性硅酸鹽，包括活性粘土和鋁硅酸鹽；無機(jī)鹽(例如，氯化鈣，碳酸氫鈉，碳酸鈉和硫酸鈣)；超強(qiáng)吸水聚合物(尤其是聚丙烯酸酯；丙烯酸酯共聚物，脫乙酰殼多糖鹽和表面活性劑處理的聚烯烴如表面活性劑處理的聚丙烯);纖維素，淀粉和改性淀粉。顯著地，可以以天然有機(jī)材料如紙、玉米棒、棉、軟木、泥煤或麥桿的形式適當(dāng)使用纖維素和淀粉。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施方式，通過使氣體與活性硅酸鹽，尤其是微孔性硅酸鹽(鋁硅酸鹽如沸石3A和4A是特別優(yōu)選的)接觸而將水從加壓氣體中除去，因?yàn)檫@些硅酸鹽能夠選擇性地除去水而不從加壓氣體中提取更大的分子如香味分子。因此，如前面所解釋的，通過從再循環(huán)的加壓氣體中連續(xù)除去水，有效地使水以外的(期望)成分從生物聚合物濾餅中的提取最小化。水吸附劑和/或水吸收劑材料的用量可適當(dāng)?shù)赜糜诳刂茝纳锞酆衔餅V餅中除去的水的量。當(dāng)水吸附劑或水吸收劑材料的除水容量耗盡時(shí)，不再進(jìn)一步提取水。因此，可以計(jì)算除去預(yù)定量的水需要多少水吸附劑和/或水吸收劑。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步特別優(yōu)選實(shí)施方式，通過使用提供低能量替代物的氣-水選擇性膜來將水從加壓氣體中除去。這可以包括具有用于氣/水分離的微通道的微/鈉米多孔膜或者水選擇性膜如磺化的聚醚醚酮(SPEEK)和氣體選擇性膜如二氧化碳?xì)怏w選擇性膜如聚二亞甲基硅氧烷(pdms)的組合。本脫水方法的功效可以通過連續(xù)地監(jiān)測再循環(huán)加壓氣體的含水量來適當(dāng)控制。如·果例如已經(jīng)與生物聚合物濾餅接觸的氣體的含水量低于特定的預(yù)設(shè)值，則可以將其用作可以中止所述方法的指示器。此外，如果已經(jīng)通過/越過水吸附劑和/或水吸收劑的氣體的含水量超過另一個(gè)預(yù)設(shè)值，則其可以指示應(yīng)該減少循環(huán)流動(dòng)和/或水吸附劑和/或水吸收劑材料需要再生或替換。改變本方法的不同階段處的干燥速度以優(yōu)化脫水的生物聚合物粉末的品質(zhì)可能是有利的?？梢酝ㄟ^除去或添加水吸附劑/水吸收劑(同時(shí)保持壓力)和/或通過改變氣體循環(huán)流速和/或通過將氣流的一部分轉(zhuǎn)向而使其通過水吸附劑/水吸收劑材料來控制干燥速度。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，本方法使用高的加壓氣體初始流速，隨著從生物聚合物濾餅中提取水的進(jìn)行，所述流速逐漸下降。在這點(diǎn)上，例如，將生物聚合物材料的含水量從40wt%降低至20wt%典型需要的二氧化碳的量比生物聚合物材料的攝入量高170倍。利用CO2進(jìn)行干燥通常不損害更高的氣體流速且不受增大氣體壓力大大影響。干燥方法作為生物聚合物材料的含水量的函數(shù)呈指數(shù)地進(jìn)行。典型地，本方法中使用的流速表示超過5分鐘的接觸時(shí)間?？梢允褂酶痰慕佑|時(shí)間。這受生物聚合物濾餅上的壓降和特定生物聚合物中的水的特定擴(kuò)散速度限制。在根據(jù)本發(fā)明方法的條件下，CO2例如在實(shí)踐中溶解0. 21wt%。文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)是指在10MPa(100巴)和40°C下，在CO2中為0. 18wt9^K的溶解度。液體CO2的質(zhì)量決定在寬范圍流速內(nèi)的干燥。最小的CO2流速基本上由經(jīng)濟(jì)約束和期望的生產(chǎn)率決定。以wt%計(jì)的生物聚合物材料的最終含水量Xm可由方程式(I)計(jì)算
rXm = X0 exp--
L mC J (1)其中X。是以wt%計(jì)的初始含水量，m是所用干燥CO2的質(zhì)量，且m。是除去因子1/e的水所需要的CO2的質(zhì)量。通過本方法獲得的脫水的生物聚合物粉末典型地包含21wt%以下的水，優(yōu)選少于10wt%的水。對(duì)于商品級(jí)的馬鈴薯淀粉，例如，19-21wt%的水是期望的，但是對(duì)于特別應(yīng)用，含水量可能需要更低。在下面本文中闡述的實(shí)施例中，需要每千克淀粉濾餅可達(dá)200kg液體CO2來達(dá)到這種商業(yè)可接受的水的水平(含量)。在本方法中，典型地使生物聚合物濾餅與加壓氣體接觸至少5分鐘，優(yōu)選至少10分鐘，最優(yōu)選至少60分鐘，從而實(shí)現(xiàn)含水量的大量下降。所用加壓氣體的質(zhì)量和氣體流動(dòng)模式?jīng)Q定接觸時(shí)間?？梢耘c加壓氣體一起使用共溶劑如乙醇、丁醇和異丁醇以幫助從濾餅中除去水。然而，幫助干燥的這種共溶劑需要關(guān)于任何特別的生物聚合物材料進(jìn)行仔細(xì)檢查，因?yàn)槠淇赡茇?fù)面地影響生物聚合物的特定期望性質(zhì)。通過下列實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。實(shí)施例實(shí)施例-淀粉濾餅的干燥 實(shí)驗(yàn)程序在允許在可達(dá)6MPa(60巴)的壓力下，在液體CO2流中0. 75至I. Okg濾餅的分批干燥的間歇式反應(yīng)器中進(jìn)行濾餅干燥實(shí)驗(yàn)。將處理設(shè)備的示意圖描繪與圖I中。以兩個(gè)步驟進(jìn)行處理。在第一步驟中，CO2抵抗大氣壓流過預(yù)先稱重的濾餅。這理論上意味著，濾餅上的壓降可以大[可達(dá)6MPa(60巴)]，但是所述壓降限于0.8MPa(8巴)的最大值。在第二步驟中，使用液體二氧化碳對(duì)濾餅進(jìn)行干燥。在0. 8MPa (8巴)的最大值下，在15至25°C的溫度下，不超過120kg/小時(shí)(參見下列結(jié)果中的值)的CO2流通過間歇式反應(yīng)器。使用分子篩，即3A型分子篩對(duì)二氧化碳流進(jìn)行干燥。在這些條件下，水在二氧化碳中的最大溶解度為約I. 2g / kg C02。從淀粉(參見下面本文中的淀粉類型)中除去因子1/e的水所需要的CO2的質(zhì)量被確定為Hic=O. 26。在5-8小時(shí)之后，根據(jù)CO2的用量，將所得濾餅(粉末)收集，稱重并使用Sartorius MA 30來確定其含水量(濕度),且在120°C下干燥。所用淀粉的類型-將主要含支鏈淀粉和20至25wt%直鏈淀粉的正常馬鈴薯淀粉用作用于確定干燥性質(zhì)的參考。-源自包含支鏈淀粉(Eliane)淀粉的蠟質(zhì)馬鈴薯淀粉的新鮮濾餅淀粉。當(dāng)使用常規(guī)氣流干燥器或噴霧干燥器時(shí)，這種淀粉的干燥速度比正常馬鈴薯淀粉慢10至15%。實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)/結(jié)果實(shí)驗(yàn)I沸石(3A)的量4kg濕淀粉濾餅(正常)的量896. 5g在步驟I中壓出的水的量245ml在步驟I之后的重量損失27. 3%在步驟2中面臨濾餅的總CO2流530kg最終流速38kg/ h在步驟2之后的濾餅的量584. 9g濕度12.79wt%總重量損失步驟1+步驟2 :311. 6g(34. 8%)
實(shí)駘II沸石(3A)的量4kg濕淀粉濾餅(正常)的量1105g在步驟I中壓出的水的量260ml在步驟I之后的重量損失23. 5%在步驟2中面臨濾餅的總CO2流210kg最終流速103.4kg / h在步驟2之后的濾餅的量643. 9g
濕度20.55 重量 ％總重量損失步驟1+步驟2 :461. Ig (41. 7%)實(shí)驗(yàn)II中的濕濾餅與實(shí)驗(yàn)I相比更濕潤，此外，在步驟2期間的重量損失與預(yù)期(0. 9-1. 3g / kg)的約0. 9g / kg的二氧化碳溶解度一致。這可以導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)I中產(chǎn)生一些溝道的結(jié)論。實(shí)駘IH沸石(3A)的量4kg濕淀粉濾餅(正常)的量1200g在步驟I中壓出的水的量254ml在步驟I之后的重量損失21. 2%在步驟2中面臨濾餅的總CO2流145kg最終流速80kg/ h在步驟2之后的濾餅的量751. Ig濕度20.67 重量 ％總重量損失步驟1+步驟2 :448. 9g (37. 4%)結(jié)果導(dǎo)致I. 3g / kg的水-二氧化碳溶解度實(shí)驗(yàn)IV沸石(3A)的量4kg濕淀粉濾餅(Eliane)的量754g在步驟I中壓出的水的量0ml在步驟I之后的重量損失0. 0%在步驟2中面臨濾餅的總CO2流80kg最終流速25kg/ h在步驟2之后的濾餅的量648. 2g濕度26.71 重量 ％總重量損失步驟1+步驟2 :105. 8g(14. 0%)與其他實(shí)驗(yàn)相比，初始餅的濕度顯著更低。形成渠道的風(fēng)險(xiǎn)高得多。步驟I是不可能的，因?yàn)闅怏w立即通過濾餅。然而，水-二氧化碳溶解度為I. 3g / kg，與實(shí)驗(yàn)III中的情況一樣。實(shí)驗(yàn)V沸石(3A)的量4kg
濕淀粉濾餅(正常)的量1214g在步驟I中壓出的水的量210ml在步驟I之后的重量損失17. 3%在步驟2中面臨濾餅的總CO2流346kg最終流速80kg/ h在步驟2之后的濾餅的量762g濕度24.05wt%總重量損失步驟1+步驟2 452g(37. 3%) 在步驟I之后，測量濾餅的濕度(35. 86wt%)。水-二氧化碳溶解度為0. 7g / kg,約為可能的I. 3g / kg的一半。實(shí)駘VI沸石(3A)的量4kg濕淀粉濾餅(正常)的量1235g在步驟I中壓出的水的量200ml在步驟I之后的重量損失16. 2%在步驟2中面臨濾餅的總CO2流250kg最終流速65kg/ h在步驟2之后的濾餅的量831g濕度24.72wt%總重量損失步驟1+步驟2 404g(32. 7%)水-二氧化碳溶解度=0. 8g / kg。討論通常，在濕馬鈴薯淀粉中，區(qū)分四種水存在于基質(zhì)中的不同方式類型I :圍繞淀粉顆粒的游離水(基質(zhì)中的全部水的約60%)。類型II :水在接觸點(diǎn)處與淀粉顆粒連接。這種水經(jīng)受毛細(xì)管力，并且照這樣，在基質(zhì)和水之間存在更多相互作用。類型III :在顆粒的孔中的水。類型IV:填隙的水。類型II和類型III的水占濕淀粉基質(zhì)中的水的總量的約20%。為了獲得商品級(jí)的馬鈴薯淀粉，必須將產(chǎn)物干燥至類型III的水，從而獲得含水量為約20wt%的產(chǎn)物。淀粉濾餅的干燥通常以兩步驟程序進(jìn)行，由此，在第一步驟中，通過真空鼓過濾技術(shù)將濾餅的含水量從50wt%降至40wt%。在隨后的步驟中，在隧道加熱器(空氣干燥)中將含水量進(jìn)一步降至小于20wt%。這種干燥方法的能耗顯著。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，很明顯，構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的干燥方法充分地允許在單一程序中除去類型I，II和III的水，使得可以由此代替上述常規(guī)兩段干燥方法(真空鼓和空氣干燥)。如上面本文中前面所述的，本發(fā)明因此提供一種簡單的方法，其在成本和能耗方面也是有效的。從下表中提供的結(jié)果還很明顯，6MPa(60巴)的濾餅上的高壓降對(duì)于獲得滿足商業(yè)應(yīng)用的含水量需要的干燥濾餅不是必要的。這種低壓液體二氧化碳的使用在處理、投資和運(yùn)行成本方面是有利的。對(duì)亞臨界CO2干燥的馬鈴薯淀粉的各種性質(zhì)進(jìn)行研究并與使用隧道加熱器干燥器干燥的野生馬鈴薯淀粉進(jìn)行比較。研究的性質(zhì)包括尤其是PH，粘度分布和使用Brabender(E型)確定的峰值粘度。圖2A和2B分別示出了亞臨界CO2干燥的馬鈴薯淀粉(上述實(shí)驗(yàn)II)和使用隧道加熱器干燥器干燥的野生馬鈴薯淀粉的布拉班德粘度分析。利用淀粉在軟化水中的3%懸浮液,使用Brabender (E型,在250cmg下)來記錄粘度曲線。隨后的溫度曲線以I. 50C /分鐘從30°C增大至90°C，在90°C下保持20分鐘，然后以I. 5°C /分鐘冷卻至30。。。未觀察到各種淀粉性質(zhì)中的顯著變化，這反映了淀粉 濾餅的溫和且有效的干燥模式。表I
權(quán)利要求
1.一種制造脫水生物聚合物粉末的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟 a)提供包含生物聚合物材料和30至60wt%水的濾餅； b)使所述濾餅與加壓氣體接觸以從所述濾餅提取水，所述加壓氣體的壓力和溫度低于所述氣體的臨界點(diǎn)； c)將含水加壓氣體與所述脫水的濾餅分離；以及 d)收集脫水的生物聚合物粉末， 其中所述加壓氣體具有至少0. 6MPa (6巴)且可達(dá)6MPa(60巴)的壓力和10至40°C的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述接觸步驟b)在5至25°C的溫度下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述生物聚合物材料選自野生植物淀粉、源自轉(zhuǎn)基因植物的淀粉、物理改性的淀粉、化學(xué)改性的淀粉、酶改性的淀粉、以及它們的組合的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述生物聚合物材料是野生植物淀粉。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述加壓氣體是液化氣體。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述加壓氣體選自二氧化碳、一氧化二氮、乙烷、亞乙基丙烷、環(huán)丙烷、丙烯、丁烷和它們的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述加壓氣體是具有小于4MPa(40巴)的壓力，以及15至25°C的溫度的二氧化碳。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過將包含所述生物聚合物材料的水性漿料壓向透水性過濾器來制造濾餅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將壓縮氣體用于對(duì)所述水性漿料施加壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述壓縮氣體和所述加壓氣體相同。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使所述濾餅與所述加壓氣體接觸至少5分鐘，優(yōu)選至少10分鐘，并且更優(yōu)選至少60分鐘。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述含水加壓氣體分離之后，通過除去其中包含的水來對(duì)所述含水加壓氣體進(jìn)行干燥，并將由此獲得的干燥加壓氣體再循環(huán)至所述濾餅。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過使所述氣體和與所述加壓氣體不混溶的水吸附劑和/或水吸收劑接觸，或者利用對(duì)于所述氣體和水具有選擇性的膜而將水從所述加壓氣體中除去。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，與所述濾餅接觸的所述加壓氣體的含水量低于0. lwt%。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述脫水的生物聚合物粉末的含水量為21wt%以下，優(yōu)選小于10wt%。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述脫水的生物聚合物粉末通過即時(shí)壓力釋放形成。
全文摘要
提供一種用于制造脫水生物聚合物粉末的方法，所述方法包括以下連續(xù)步驟a)提供包含生物聚合物材料和30至60wt%水的濾餅；b)使所述濾餅與加壓氣體接觸以從所述濾餅提取水，所述加壓氣體的壓力和溫度低于所述氣體的臨界點(diǎn)；c)將含水加壓氣體與所述脫水的濾餅分離；以及d)收集脫水的生物聚合物粉末，其中所述加壓氣體具有至少0.6MPa(6巴)且可達(dá)6MPa(60巴)的壓力和10至40℃的溫度。
文檔編號(hào)C08L3/12GK102762117SQ201180010139
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月19日
發(fā)明者彼得·揚(yáng)·斯米茨, 格拉德·威廉·霍夫蘭德, 馬爾科·路易吉·費(fèi)代里科·朱塞平 申請(qǐng)人:艾維貝無限合伙公司