PROCEDIMIENTO PARA LA SEPARACION DE PARTICULAS DE POLIHIDROXIALCANOATOS, OBTENIDAS POR FERMENTACION, MEDIANTE LA UTILIZACION DE UN SEPARADOR DE TOBERAS.

Procedimiento para el aislamiento de polihidroxialcanoatos a partir de células productoras,

caracterizado porque

i) las células protectoras son sometidas a una digestión y, a continuación

ii) se separan los fragmentos celulares de los gránulos de polihidroxialcanoato por medio de un separador de toberas, que trabaja de manera continua

Procedimiento para la separación de partículas de polihidroxialcanoatos, obtenidas por fermentación, mediante la utilización de un separador de toberas.

La invención se refiere a un procedimiento para el aislamiento de polihidroxialcanoatos a partir de una célula productora.

Los polihidroxialcanoatos (PHA) tal como, por ejemplo, el polihidroxibutirato (PHB) pueden ser sintetizados con ayuda de bacterias. De manera ejemplificativa se han descrito en la publicación Biopolymer, Wiley-VCH, 2002 procedimientos biotecnológicos de este tipo.

El PHB se presenta, al final de la fermentación en las células bacterianas, en forma de gránulos, que están rodeados por una cubierta proteínica (J. Biol. Chem. 1989, Vol. 264(6), páginas 3286 - 3291). Con el fin de obtener un PHB suficientemente puro, éste tiene que ser separado de las células bacterianas.

Las masas en bruto, que son obtenidas por medio de biotecnología, contienen, además del polihidroxialcanoato deseado, los microorganismos que han producido el polihidroxialcanoato (células productoras, biomasa o masa que no es de polihidroxialcanoato). El aislamiento del polihidroxialcanoato a partir de la biomasa puede conseguirse a) por medio de la disolución de la biomasa, b) por medio de la extracción del polihidroxialcanoato en un agente de extracción adecuado o c) por medio de la digestión mecánica de la biomasa (células productoras) y, a continuación, separación de los fragmentos celulares de los gránulos del polihidroxialcanoato (PHA).

El método más frecuente, con esta finalidad, está constituido por la extracción de los gránulos de PHA a partir de la biomasa con un disolvente. Como agentes de extracción, que son adecuados para los polihidroxialcanoatos, pueden ser empleados los compuestos clorados (método b)). Se han indicado ejemplos en la publicación EP 0124309 y en la literatura allí citada. Por consiguiente, el empleo de disolventes tiene una serie de inconvenientes. Para la manipulación y para la recuperación del disolvente es necesario invertir en una infraestructura complicada y costosa. La biomasa extraída tiene que liberarse de los restos de disolvente como paso previo a su utilización ulterior como abono o como pienso. Puesto que el PHB se disuelve insuficientemente en muchos disolventes, las cantidades de disolvente, que son necesarias, son muy elevadas.

Para la degradación y la disolución de la biomasa (elaboración a)) pueden ser empleados, por ejemplo, enzimas o procedimientos químicos. De manera adicional pueden ser aportados compuestos tensioactivos. Es posible una combinación de varios procedimientos.

En la publicación EP 0145233 se describe la degradación de la biomasa por medio de enzimas.

En la publicación WO 94/24302 se describe la degradación de la biomasa por medio de enzimas y de peróxido de hidrógeno.

En la publicación US 5110980 se describe la degradación de la biomasa por medio de hipoclorito, lo cual hace que sean accesibles polihidroxialcanoatos con elevado peso molecular. En dicha publicación se investigan diversos parámetros tales como la temperatura, el tiempo o el pH durante el tratamiento con el hipoclorito. No ha sido descrita una purificación del polihidroxialcanoato con ácidos diluidos.

Se ha descrito (Research In Microbiology 2005, 156, páginas 865-873) otro método para la liberación del polihidroxibutirato (PHB), que se forma a partir de células de Escherichia coli, que están modificadas por medio de la ingeniería genética. En este caso, se conecta aguas abajo una autolisis. Las condiciones exactas para la autolisis no han sido descritas. La autolisis es un procedimiento de autodisolución de las células por medio de enzimas propios. Este método de obtención tiene los siguientes inconvenientes. Puesto que la autolisis transcurre de una manera incompleta y que están adheridos todavía entre sí fragmentos celulares así como gránulos de PHB, únicamente se libera el 80% aproximadamente del PHB' formado.

La memoria descriptiva de la patente JP 7031488 A divulga un procedimiento para la separación de partículas de polihidroxialcanoato, obtenidas por fermentación, por medio de una etapa de centrifugación, que se acopla con la digestión celular por medio de una homogeneización a alta presión.

Por consiguiente, la tarea consistía en encontrar un procedimiento que condujese a una separación completa entre los fragmentos celulares de las células productoras y los gránulos formados de polihidroxialcanoato.

Una vez que habían fracasado los ensayos con centrífugas convencionales, se encontró, de manera sorprendente, que los fragmentos celulares podían ser separados de una manera muy eficiente de los gránulos de polihidroxialcanoato por medio de un separador de toberas, que trabaja de manera continua. El pellet, que está constituido por los gránulos de polihidroxialcanoato, es evacuado de manera permanente a través de las toberas, mientras que los segmentos celulares son separados de manera efectiva, permanentemente, en el sobrenadante (de una manera más precisa la "corriente clara"). No existe un vaciado por apertura del tambor y, por consiguiente, tampoco existen pérdidas, arremolinamientos ni inestabilidades similares, que perjudiquen una separación eficiente. Con objeto de conseguir una pureza todavía más elevada, los gránulos de PHA pueden ser combinados con agua clara y pueden ser centrifugados de nuevo. De esta forma, se llega a una suspensión acuosa de gránulos de PHA de elevada pureza, cuya suspensión puede ser secada a continuación de manera conocida, por ejemplo por medio de un secado por pulverización. El producto que se obtiene es adecuado para la elaboración ulterior para dar materiales sintéticos termoplásticos. No se requiere el empleo de disolventes.

Por consiguiente, el procedimiento se caracteriza, frente a los procedimientos tradicionales, por medio de una elevada eficiencia, una elevada economía y una excelente procesabilidad.

Los separadores de toberas son así mismo conocidos con la denominación de separador de Westfalia. Puede conseguirse una descripción detallada, por ejemplo, en la dirección www.gea-westfalia.de. De manera ejemplificativa, se ha indicado el sistema VisCon®, en el cual las toberas son controladas por medio de la viscosidad. De este modo, se evita la adaptación de los parámetros del separador (tiempos de vaciado) cuando se modifiquen las condiciones de alimentación y como consecuencia de ello se alcanzan concentraciones en la descarga de materia sólida, que permanecen constantes. En el caso del sistema VisCon® las toberas no yacen sobre el borde del tambor, sino que lo hacen sobre un diámetro menor en el tambor. La introducción a través de la alimentación hidrohermética así como la descarga a través de las toberas aumenta la actividad celular de las células separadas.

Los aparatos necesarios están técnicamente disponibles y pueden ser extrapolados a voluntad de tal manera que el procedimiento puede ser extrapolado a escala industrial sin problemas.

Una forma de realización especial del procedimiento, de conformidad con la invención, efectúa la digestión mecánica de las células productoras en la etapa i). La digestión exenta de productos químicos tiene ventajas. Se ha descrito que pueden someterse a digestión células de la bacteria Alcaligenes eutrophus productora del PHB con ayuda de un homogeneizador (Bioseparation 1991, 2, páginas 155-166). Los gránulos de PHB que están presentes en las células pudieron ser separados por disolución casi por completo de las células después de varios pasajes a través de un homogeneizador. En este tipo de homogeneizador la suspensión celular es prensada a través de una válvula. Por medio de la regulación de la distancia intersticial entre el cono de la válvula y el asiento de la válvula se genera una turbulencia. La suspensión, que sale de la válvula, choca entonces sobre una placa de acero. Por consiguiente la presión de esta máquina está limitada a 1.500 bares.

Para la generación de presiones mayores se requieren grandes cantidades de corriente eléctrica. Una digestión celular con un homogeneizador es especialmente económica cuando las células queden completamente digeridas después de un solo pasaje. El método descrito en la publicación Bioseparation 1991, 2, páginas 155-166, tiene el inconveniente de que se requieren cuatro pasajes a través del homogeneizador.

Ahora hemos observado, de manera sorprendente, que las células que contienen PHA especialmente de Alcaligenes eutrophus...

1. Procedimiento para el aislamiento de polihidroxialcanoatos a partir de células productoras, caracterizado porque