[发明专利]使用温度和pH调节从水分散体中萃取和精制植物角质层蜡

说明书

本发明涉及一种从植物材料中萃取和精制蜡的方法。简言之，所述方法包含以下步骤：(a)提供包含角质层蜡的植物材料，(b)通过对所述植物材料进行干机械处理并将干机械处理的材料或其级分悬浮在包含蛋白酶和/或果胶酶的水溶液中，从所述植物材料中分离角质层蜡，从而获得在水悬浮液中包含植物源性的角质层蜡和脱蜡的植物材料的样品，(c)通过升高所述样品的温度来增溶所述植物源性的角质层蜡，(d)将所述悬浮液分离成固体级分和包含熔化的植物源性的角质层蜡的液体级分，(e)将所述液体级分的pH值和温度分别调节至pH 5.5或更低和50℃或更低，(f)将混合物分离成蜡质级分和水性级分，(g)从所述蜡质级分中回收所述植物源性的角质层蜡。

技术领域

本发明涉及一种从植物材料中萃取和精制角质层蜡的方法。

背景技术

植物蜡通常由两种不同的工艺提供，第一种是作为植物油生产的副产物，如大豆蜡、油菜籽蜡、棉籽硬脂精、米糠蜡和棕榈蜡属于这一类蜡，第二种工艺是或多或少手工生产天然蜡，如小烛树蜡(Candellila wax)、巴西棕榈蜡(Carnauba wax)和小冠巴西棕榈蜡(Ouricury wax)。如霍霍巴蜡(Jojoba wax)或蓖麻蜡(Castor wax)等蜡产品也可以在市场上买到。其它商业上相关的蜡源有褐煤蜡、蜂蜡、羊毛脂、合成蜡和石蜡，后者是迄今为止体积最大的，其源自石油化工精制的副产物。

源自植物油的蜡通常用于蜡烛生产，因为它们的特征在于中/低熔点，因此不太适合于要求耐热性以及光泽性/光泽度更高的应用，例如汽车蜡、船蜡和化妆品。石蜡和合成蜡满足这些特征，并辅以“优质”天然蜡巴西棕榈蜡或小烛树蜡。

矿物/化石蜡约占全球蜡产量的75％，合成蜡再占20％，总计占95％。剩余的蜡仅占全球产量的不到5％，这种稀缺性是增加天然蜡使用的主要障碍。

随着人们对无化石成分和材料愈发感兴趣，对可再生资源生产的蜡也有很大的需求。如上所述，天然蜡非常稀缺，事实上，这种蜡的供应量远不足以替代石蜡，并且尝试增加供应小烛树蜡(Euphorbia antisyphilitica)、巴西棕榈蜡(Copernicia prunifera)和小冠巴西棕榈(Syagrus coronata)蜡的植物的耕作迄今尚未成功；而且，对小烛树灌木等资源的过度开发导致对天然蜡的需求进一步短缺。

当供应受限时，如化妆品、油漆、抛光剂等的大批量应用的供应保障就成了问题。为了克服这个问题，天然蜡必须是丰富的并且提供可接受的质量，例如通过其熔点、硬度和/或颜色来定义。

先前已经描述了从如树皮等木质纤维素植物材料中萃取蜡(US2781336)，其中使用碱性水溶液处理树皮(在室温下或加热)。然后从母液中分离固体(即纤维素残留物)，并使用酸中和母液，由此形成沉淀物。最后使用苯从该沉淀物中萃取蜡。因此，该方法对生物质进行了非常苛刻的碱性处理，这可能不适用于某些类型的生物质和蜡以用于选定的下游应用。例如，碱和热的组合很可能会将麦秸蜡的酯组分分裂成母体脂肪酸和醇，从而产生不利于如化妆品等下游应用的蜡组成。

此前已经表明，蜡可以从许多植物中萃取，包括谷物、禾本科植物等(WO 2015/185685)。作为实例，麦秸的蜡含量为1％至3％。全球小麦年产量超过7亿吨，预计秸秆产量达到3至4亿吨。因此，麦秸蜡的全球潜在供应量可能达到300至900万吨，这比目前天然蜡的供应量要多出许多。将其扩展到其它常见的农作物，利用收割废料并进一步满足希望将更大量的天然蜡引入其生产线的工业供应需求具有巨大的潜力。尽管农业基料提供了大量的蜡，但植物生物质中的蜡含量非常低，以及随后在萃取过程中被稀释，这使得在不解决溶剂萃取方法的情况下，很难用传统技术以合理的产量回收蜡。

本发明涉及一种从如谷物秸秆等常见的农业植物材料中精制蜡的方法。