专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
申请号 | CN202380063661.6 | 申请日 | 2023-07-27 |
公开(公告)号 | CN119836409A | 公开(公告)日 | 2025-04-15 |
申请人 | 轨迹方案IPCO有限责任公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 加布里埃拉·克内塞尔; 格雷格·史密斯; 罗尼·席尔瓦; | 第一发明人 | 加布里埃拉·克内塞尔 |
权利人 | 轨迹方案IPCO有限责任公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 轨迹方案IPCO有限责任公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份: | 城市 | 当前专利权人所在城市: |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:美国俄亥俄州 | 邮编 | 当前专利权人邮编: |
主IPC国际分类 | C06B47/14 | 所有IPC国际分类 | C06B47/14 ; C06B31/28 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 21 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 北京德崇智捷知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 吴寻; |
摘要 | 本 发明 提供了安全、环保的组合物和用于引发爆炸的高效方法。更具体地,本发明提供了用于乳化炸药的由 微 生物 衍生的组合物,其也可用于稳定乳化炸药组合物。 | ||
权利要求 | 1.一种引发爆炸的方法,所述方法包括: |
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说明书全文 | 乳化炸药组合物和使用方法[0001] 相关申请的交叉引用 背景技术[0003] 传统的乳化炸药是油包水型乳化液,包括分散在燃料(即连续相)中的无机氧化剂盐溶液液滴(即非连续相)。在乳化状态保持稳定的条件下,构成分散相或乳化相的液滴由油包水型乳化剂固定。通常,乳化液中使用乳化剂或表面活性剂,以促进氧化剂盐溶液液滴的形成和稳定。 [0004] 乳化炸药的爆炸速度特性使这类炸药特别有用。有用的爆炸特性基于乳化炸药的混合。燃料的连续相包围着无机氧化剂的每个不连续相液滴,在两相之间提供了大的界面表面积。 [0005] 然而,乳化炸药组合物和使用方法仍然存在问题。乳化炸药的密度相对较低,这限制了炸药的爆炸压力。此外,在乳化炸药中使用的氧化剂在环境气温下会结晶,通常必须保持温暖。如果氧化剂结晶,晶体结构会刺破含有氧化剂的液滴,导致液滴坍塌和晶体聚集。最终,乳化液会失去稳定,乳化炸药的有用性降低,可能降低到乳化炸药无法爆炸的地步。 [0006] 因此,需要新型的、改进的乳化炸药组合物和使用方法。发明内容 [0007] 本发明大体上涉及乳化炸药。更具体地,本发明提供了环保的组合物和例如在采矿场、建筑工地或基础设施现场爆炸地质构造的爆炸方法。在某些实施方式中,爆炸乳化液组合物可以用本组合物和方法稳定。 [0008] 有利的是,本发明的组合物和方法增强了乳化炸药的效力,并可减少用于乳化炸药组合物的化学品使用(包括化学表面活性剂)。因此,本发明可用于减少爆炸期间(包括采矿作业、开辟道路和建设期间)产生的污染。 [0009] 在某些实施方式中,本发明提供了包含由微生物衍生的成分的组合物。在某些实施方式中,组合物包含微生物生物表面活性剂。在某些实施方式中,组合物包含一种或多种生物表面活性剂,以及可选的其它化合物,例如:水;化学表面活性剂;固体燃料(包括例如铝粒、碳质材料(例如黑沥青或煤)、植物谷物(例如小麦)以及硫);液体燃料(包括例如矿物油、硅油、蜡、石蜡油、酯类(例如己二酸二辛酯和壬酸异癸酯)、石油蒸馏物(如汽油、煤油和柴油)、植物油(例如玉米油、棉籽油、花生油和大豆油)、脂肪族或芳香族硝基化合物以及氯化烃);交联剂;氧化剂;无机盐(包括例如高氯酸盐和硝酸盐的铵、钾和钠盐);乳化剂(包括例如脱水山梨糖醇单油酸酯、酒石酸、羊毛脂脂肪酸的异丙酯、取代的噁唑啉和聚异丁基琥珀酸酐(PIBSA))或其任意组合。在某些实施方式中,生物表面活性剂施用到表面时可产生泡沫、液体或半固体。 [0010] 在某些实施方式中,组合物中的生物表面活性剂以原始形式使用。除生物表面活性剂外,原始形式可以包括培养产生生物表面活性剂的微生物的发酵肉汤、残留的微生物细胞物质或者活的或无活性的微生物细胞、残留的营养物质和/或其他微生物生长副产物。 [0011] 在一些实施方式中,生物表面活性剂在从发酵肉汤中提取并且可选地纯化之后进行使用。 [0012] 根据本发明的生物表面活性剂可以是糖脂(如槐糖脂、鼠李糖脂、纤维二糖脂、甘露糖赤藓糖醇脂和海藻糖脂)、脂肽(如表面活性素、伊枯草菌素、丰原素、节活性素(arthrofactin)和地衣素)、黄脂、磷脂(如心磷脂)、脂肪酸酯化合物、脂肪酸醚化合物和/或高分子量聚合物(如脂蛋白、脂多糖‑蛋白质复合物以及多糖‑蛋白质‑脂肪酸复合物)。 [0013] 在某些具体的实施方式中,生物表面活性剂是一种槐糖脂(SLP),包括线性SLP、内酯性SLP、乙酰化SLP、去乙酰化SLP、盐形式SLP、酯化SLP衍生物、氨基酸‑SLP共轭物以及自然界中存在的和/或合成生产的其他SLP衍生物或异构体。在优选的实施方式中,SLP是线性SLP或衍生线性SLP。 [0014] 在某些实施方式中,本发明提供了一种爆炸物体的方法,其中该方法包括以下步骤:a)将根据本发明的乳化炸药组合物与物体和/或表面接触;和b)引发乳化炸药组合物爆炸。 [0015] 在一些实施方式中,该方法可减少乳化炸药组合物中氧化剂的结晶。 [0016] 在一些实施方式中,本发明的方法包括将乳化炸药组合物与物体或表面接触,乳化炸药组合物包含生物表面活性剂以及可选的其它成分,例如:水;化学表面活性剂;固体燃料(包括例如铝粒、碳质材料(例如黑沥青或煤)、植物谷物(例如小麦)以及硫);液体燃料(包括例如矿物油、硅油、蜡、石蜡油、酯类(例如己二酸二辛酯和壬酸异癸酯)、石油蒸馏物(如汽油、煤油和柴油)、植物油(例如玉米油、棉籽油、花生油和大豆油)、脂肪族或芳香族硝基化合物以及氯化烃);交联剂;氧化剂;无机盐(包括例如高氯酸盐和硝酸盐的铵、钾和钠盐);乳化剂(包括例如脱水山梨糖醇单油酸酯、酒石酸、羊毛脂脂肪酸的异丙酯、取代的噁唑啉和聚异丁基琥珀酸酐(PIBSA))或其任意组合。 [0017] 在某些实施方式中,乳化炸药组合物的化学表面活性剂是洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂和/或分散剂。 [0018] 在某些实施方式中,该方法提高了乳化炸药组合物中悬浮液滴的均匀性,并可增加所述液滴的表面积。在某些实施方式中,产生的液滴直径可小于约10cm、约1cm、约1mm、约500μm、约100μm、约10μm、约1μm、约100nm、约10nm或约1nm。 [0019] 在某些实施方式中,乳化炸药的有效性源于表面活性剂接触并稳定乳化炸药组合物中的不连续液滴。这种表面活性剂可使氧化剂液滴保持液态,特别是在环境空气温度下。 [0020] 在某些实施方式中,本发明的方法导致组合物中氧化剂液滴的稳定性至少25%的增加,优选地至少50%的增加。 [0021] 有利的是,在某些实施方式中,根据本发明的乳化炸药组合物可以有效地抑制氧化剂的结晶。此外,本发明的方法不需要复杂的设备或高能耗,组合物的生产可以在现场(例如在矿井或道路)进行。 具体实施方式[0022] 本发明大体上涉及乳化炸药组合物和使用方法。更具体地,本发明提供了用于乳化炸药(例如,用于采矿场、建筑工地和道路)的环保的组合物和方法。在某些实施方式中,乳化炸药组合物可以用本组合物和方法稳定。 [0023] 因此,本发明可用于提高乳化炸药组合物的效率和效力。有利的是,主题组合物和方法使用安全、环保的组合物。 [0025] 如本文所用,“施用”组合物或产物是指将其与目标或部位接触,使组合物或产物对目标或部位产生效果。这种效果可能是由于例如微生物生长和/或生物表面活性剂或其他微生物生长副产物的作用。 [0026] 如本文所用,“生物膜”是例如细菌、酵母或真菌等微生物的复杂集合体,其中细胞使用细胞外基质相互粘附和/或粘附在一个表面上。生物膜中的细胞在生理上不同于同一生物的浮游细胞,后者是可以在液体培养基中漂浮或游动的单细胞。 [0027] 如本文所用,“分离的”或“纯化的”核酸分子、多核苷酸、多肽、蛋白质或诸如小分子(例如以下描述的那些)的有机化合物基本上不含在本质上与之相关的其他化合物,例如细胞物质。纯化或分离的多核苷酸(核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA))不含在其自然存在状态下位于其两侧的基因或序列。纯化或分离的多肽不含在其自然存在的状态下位于其两侧的氨基酸或序列。分离的微生物菌株是指该菌株脱离了它在自然界中存在于其中的环境。因此,分离的菌株可以作为例如生物纯培养物存在,或作为与载体相关的孢子(或菌株的其他形式)存在。 [0028] 在某些实施方式中,纯化的化合物至少为所关注化合物重量的60%。优选地,制备物为所关注化合物重量的至少75%,更优选至少90%,最优选至少98%。例如,纯化的化合物是所需化合物的重量的至少80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、98%、99%或100%(w/w)的化合物。纯度可通过任何适当的标准方法(例如柱色谱法、薄层色谱法或高效液相色谱法(HPLC)分析)测量。 [0029] “代谢物”是指新陈代谢产生的任何物质或参与特定代谢过程所必需的物质。代谢物可以是一种有机化合物,该有机化合物是新陈代谢的起始物质、中间物或最终产物。代谢物的示例包括但不限于酶、酸、溶剂、醇、蛋白质、维生素、矿物质、微量元素、氨基酸、生物聚合物和生物表面活性剂。 [0030] 此处提供的范围应理解为该范围内所有数值的简写。例如,1至20的范围可理解为包括来自由1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20组成的组的任何数字、数字组合或子范围以及前述整数之间的所有中间的小数值(例如1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9)。关于子范围,特别考虑了从范围的任一端点延伸的“嵌套子范围”。例如,1至50的示例范围的嵌套子范围在一个方向上可包括1至10、1至20、1至30以及1至40,或在另一个方向上包括50至40、50至30、50至20和50至10。 [0031] 如本文所用,“减少”是指负改变,“增加”是指正改变,其中负或正改变至少为0.001%、0.01%、0.1%、0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、 50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或100%。 [0032] 如本文所用,“表面活性剂”是指一种能降低两种液体之间或液体与固体之间的表面张力(或界面张力)的化合物。表面活性剂用作例如洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂和/或分散剂。“生物表面活性剂”是一种由活细胞和/或利用天然底物产生的表面活性物质。 [0033] 生物表面活性剂是一类结构多样的表面活性物质,由两部分组成:极性(亲水)部分和非极性(疏水)基团。由于其两亲结构,生物表面活性剂例如可以增加疏水的不溶于水的物质的表面积,增加这些物质的水生物利用度,并改变细菌细胞表面的性质。生物表面活性剂还可以降低水和油之间的界面张力,从而降低移动被夹带液体以便克服毛细作用所需的静水压力。生物表面活性剂在界面处聚集,从而降低界面张力,导致在溶液中形成聚集胶束结构。胶束的形成提供了一种物理机制,以使例如油在流动的水相中流动。 [0035] 通常,生物表面活性剂的亲水基团是糖(如单糖、二糖或多糖)或肽,而疏水基团通常是脂肪酸。因此,基于例如糖的类型、糖的数量、肽的大小、肽中含有哪些氨基酸、脂肪酸的长度、脂肪酸的饱和度、额外的乙酰化、额外的官能团、酯化、极性和分子的电荷,生物表面活性剂分子有无数种潜在的变化。 [0036] 这些变化导致了一组包含多种类别的分子,包括例如糖脂(如槐糖脂、鼠李糖脂、纤维二糖脂、甘露糖赤藓糖醇脂和海藻糖脂)、脂肽(如表面活性素、伊枯草菌素、丰原素、节活性素和地衣素)、黄脂、磷脂(如心磷脂)、脂肪酸酯化合物以及高分子量聚合物(如脂蛋白、脂多糖‑蛋白质复合物和多糖‑蛋白质‑脂肪酸复合物)。每一类中的每种生物表面活性剂都可以进一步包括具有进一步改良结构的子类型。 [0037] 与化学表面活性剂类似,每种生物表面活性剂分子都有依赖于其结构的其自身的HLB值;然而,与化学表面活性剂的生产不同(化学表面活性剂的生产会产生具有单一HLB值或范围的单一分子),生物表面活性剂的一个周期通常会产生生物表面活性剂分子的混合物(如亚型及其异构体)。 [0038] 短语“生物表面活性剂”和“生物表面活性剂分子”包括任何生物表面活性剂类别(如糖脂)和/或其亚型(如槐糖脂)的所有形式、类似物、直系同源物、异构体以及天然和/或人为修饰。 [0039] 如本文所用,术语“槐糖脂”、“槐糖脂分子”、“SLP”或“SLP分子”包括SLP分子的所有形式及其异构体,例如包括酸性(线性)SLP(ASL)和内酯性SLP(LSL)。还包括单乙酰化SLP、双乙酰化SLP、酯化SLP、具有不同疏水链长度的SLP、附接有脂肪酸‑氨基酸复合物的阳离子和/或阴离子SLP、酯化SLP、SLP‑金属复合物、SLP‑盐衍生物(例如,线性SLP的钠盐)及其他,包括本公开中已描述和/或未描述的那些。 [0040] 在某些实施方式中,糖脂生物表面活性剂是槐糖脂(SLP)。槐糖脂是由例如在一种或多种脂肪酸的烃基来源存在下培养的斯塔莫(Starmerella)分支的各种酵母产生的糖脂生物表面活性剂。SLP通常由与长链羟基脂肪酸相连的双糖槐糖组成。它们可以包括部分乙酰化的2‑O‑β‑D‑吡喃葡萄糖基‑D‑吡喃葡萄糖单元,该单元以β‑糖苷键与17‑L‑羟基十八烷酸或17‑L‑羟基‑Δ9‑十八烯酸相连。羟基脂肪酸一般为16或18个碳原子,可含有一个或多个不饱和键。此外,槐糖残基可以在6‑位和/或6’‑位上乙酰化。脂肪酸羧基可以是游离的(酸性或线性形式(通式2)),也可以在4"‑位内酯化(内酯酸形式(通式1))。熊蜂生斯塔莫酵母产生一种特殊的酶,称为熊蜂生斯塔莫酵母内酯酶,它能催化线性SLP的酯化反应,以生成内酯性SLP。 [0041] 在优选的实施方式中,根据本发明的SLP由通式(1)和/或通式(2)表示,并作为30种或30种以上类型的结构同系物的集合而获得: [0042] [0043] 其中R1和R1’各自代表具有8至20个、特别是12至18个碳原子、更优选14至18个碳原子的饱和烃链或单个或多个(特别是单个)不饱和烃链,其可以是线性的或支链的,并且可2 2’ 以包含一个或多个羟基,R和R 各自代表氢原子或具有1至9个碳原子、更优选1至4个碳原子的饱和烷基官能团或单个或多个(特别是单个)不饱和烷基官能团,其可以是线性的或支 3 3’ 4 4’ 链的,并且可以包含一个或多个羟基,R、R 、R和R 各自代表氢原子或‑COCH3。 [0044] 根据本方法使用的组合物可以包含一种以上形式的SLP,包括线性SLP和内脂性SLP。SLP可以是非乙酰化、单乙酰化和/或二乙酰化SLP。 [0046] SLP通常由酵母产生,酵母例如为斯塔莫酵母属酵母和/或假丝酵母属酵母,如熊蜂生斯塔莫酵母(假丝酵母)、蜜蜂生假丝酵母、巴蒂斯塔假丝酵母、居花假丝酵母、多西河假丝酵母、星形假丝酵母和/或柯氏假丝酵母。SLP在广泛的温度、pH和盐度条件下具有环境兼容性、高生物降解性、低毒性、高选择性和比活性。此外,在一些实施方式中,SLP的优势在于其小的胶束尺寸,这有助于促进胶束及其所含化合物移动通过纳米级孔和空间。在某些实施方式中,SLP的胶束尺寸小于100nm、小于50nm、小于20nm、小于15nm、小于10nm或小于5nm。 [0047] 在某些实施方式中,糖脂是鼠李糖脂。鼠李糖脂包括一个糖基头基(即鼠李糖)部分和一个3‑(羟基烷酰氧基)烷酸(HAA)脂肪酸尾部(例如3‑羟基癸酸)。鼠李糖脂存在主要两种亚型,即单鼠李糖脂和二鼠李糖脂,它们分别包括一个或两个鼠李糖部分。HAA部分的长度和支化度会改变,这取决于例如生长培养基和环境条件。假单胞菌属(例如铜绿假单胞菌)的深层培养显示了鼠李糖脂(RLP)的最高积累量。 [0048] 根据本发明的鼠李糖脂可以具有以下根据通式(3)的结构: [0049] [0050] 其中m为2、1或0, [0051] n为1或0 [0052] R1和R2相互独立,是具有2至24、优选5至13个碳原子的相同或不同的有机官能团,特别是取代或未取代的、支链或未支链的烷基官能团,其也可以是不饱和的, [0053] 其中烷基官能团是具有8至12个碳原子的线性饱和烷基官能团,或者是壬基或癸基官能团或其混合物。 [0054] 根据本发明,也包括这些化合物的盐。在本发明中,术语“二鼠李糖脂”被理解为其中n为1的以上结构式的化合物或其盐。相应地,“单鼠李糖脂”在本发明中被理解为其中n为0的以上结构式的化合物或其盐。在某些具体的实施方式中,组合物包括单鼠李糖脂和二鼠李糖脂的混合物。 [0055] 如本文所用,“乳化炸药”是指包括两种不相溶的液体(例如油和水)的组合物,该组合物通过将单个液滴(即不连续相)剪切到连续相中而形成。如本文所用,“连续相”通常是液体燃料(例如油),而本文所用的“不连续相”通常是氧化剂。乳化炸药可进一步包含表面活性剂,以稳定连续相中的液滴。 [0056] 如本文所用,“爆炸速度”是指冲击波行进通过被引爆炸药的速度。 [0057] 过渡术语“包含”与“包括”或“含有”同义,是包容或开放的,不排除其他未被引用的元素或方法步骤。相比之下,过渡短语“由......组成”则排除了权利要求中未指明的任何元素、步骤或成分。过渡短语“基本上由......组成”将权利要求的范围限制在指定的材料或步骤“以及那些对所要求保护的发明的基本和新颖特征没有实质性影响的材料或步骤”。术语“包含”的使用考虑了“由所陈述的元件组成”或“基本上由所陈述的元件组成”的其它实施方式。 [0058] 除非特别说明或根据上下文显而易见,如本文所用,术语“或”应理解为包容的。除非特别说明或根据上下文显而易见,如本文所用,术语“一个”、“和”和“该”可理解为单数或复数。 [0059] 除非特别说明或根据上下文显而易见,如本文所用,术语“约”应理解为在本领域正常公差范围内,例如平均值的2个标准差以内。约可以被理解为所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%之内。除非上下文中另有明确说明,本文提供的所有数值均用术语约修饰。 [0060] 在本文中变量的任何定义中,化学基团列表的叙述包括该变量作为任何单一基团或所列基团组合的定义。本文中用于一个变量或方面的实施方式的叙述包括该实施方式作为任何单一实施方式或与任何其他实施方式或其部分组合。 [0061] 本文引用的所有参考文献通过引用以其整体并入全文。 [0062] 乳化炸药组合物 [0063] 在某些实施方式中,本发明提供了包含由微生物衍生的成分的乳化炸药组合物。在某些实施方式中,乳化炸药组合物包括微生物生物表面活性剂。在某些实施方式中,该组合物包括生物表面活性剂,并可选地包括:水;化学表面活性剂;固体燃料(包括例如铝粒、碳质材料(例如黑沥青或煤)、植物谷物(例如小麦)以及硫);液体燃料(包括例如矿物油、硅油、蜡、石蜡油、酯类(例如己二酸二辛酯和壬酸异癸酯)、石油蒸馏物(如汽油、煤油和柴油)、植物油(例如玉米油、棉籽油、花生油和大豆油)、脂肪族或芳香族硝基化合物以及氯化烃);交联剂;氧化剂;无机盐(例如包括高氯酸盐和硝酸盐的铵、钾和钠盐);乳化剂(包括例如脱水山梨糖醇单油酸酯、酒石酸、羊毛脂脂肪酸的异丙酯、取代的噁唑啉和聚异丁基琥珀酸酐(PIBSA))或其任意组合。 [0064] 在某些实施方式中,乳化炸药组合物包括一种基于微生物的产物,其包含以原始形式使用的生物表面活性剂。除生物表面活性剂外,原始形式可以包括在其中培养产生生物表面活性剂的微生物的发酵肉汤、残留的微生物细胞物质或活的或无活性的微生物细胞、残留的营养物质和/或其他微生物生长副产物。例如,按重量计,产物可以是至少1%、5%、10%、25%、50%、75%或100%肉汤。例如,按重量计,产物中的生物质的量可以在0%到100%的任何地方(包括它们之间的所有百分比)。 [0065] 在某些实施方式中,生物表面活性剂从发酵肉汤中提取出来并可选地纯化后使用。 [0066] 根据本发明的生物表面活性剂可以是糖脂(如槐糖脂、鼠李糖脂、纤维二糖脂、甘露糖赤藓糖醇脂和海藻糖脂)、脂肽(如表面活性素、伊枯草菌素、丰原素、节活性素和地衣素)、黄脂、磷脂(如心磷脂)、脂肪酸酯化合物、脂肪酸醚化合物和/或高分子量聚合物(如脂蛋白、脂多糖‑蛋白质复合物和多糖‑蛋白质‑脂肪酸复合物)。 [0067] 在某些具体的实施方式中,生物表面活性剂是一种槐糖脂(SLP),包括线性SLP、内酯性SLP、乙酰化SLP、去乙酰化SLP、盐形式SLP衍生物、酯化SLP衍生物、氨基酸‑SLP共轭物以及存在于自然界和/或合成生产的其他SLP衍生物或异构体。在优选的实施方式中,SLP是线性SLP或衍生的线性SLP。在某些实施方式中,主题组合物可包含内酯性和线性SLP,至少约50%、约55%、约60%、约65%、约70%、约75%、约80%、约85%、约90%或约95%的SLP为线性形式,其余为内酯性形式。 [0068] 在一些实施方式中,按重量计,生物表面活性剂可以相对于总乳化炸药组合物以0.01%至99.9%、0.1%至90%、0.5%至80%、0.75%至70%、1.0%至50%、1.5%至25%或 2.0%至15%包括在组合物中。 [0069] 在另一个实施方式中,可将纯化的生物表面活性剂与可接受的载体一起添加,其中生物表面活性剂可以0.001至50%(v/v)、优选0.01至20%(v/v)、更优选0.02至5%(v/v)的浓度呈现。 [0070] 在一些实施方式中,相对于被处理的物体和/或者表面的量,生物表面活性剂可以以例如0.01至100000ppm、0.05至10000ppm、0.1至1000ppm、0.5至750ppm、1.0至500ppm、2.0至250ppm或3.0至100ppm包括在组合物中。 [0071] 在某些实施方式中,乳化炸药组合物的化学表面活性剂是洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂和/或分散剂。在一些实施方式中,按重量计,化学表面活性剂可以相对于总乳化炸药组合物以0.01%至99.9%、0.1%至90%、0.5%至80%、0.75%至70%、1.0%至50%、1.5%至25%或2.0%至15%包括在组合物中。 [0072] 在某些实施方式中,连续相的燃料和不连续相的液体氧化剂的浓度可根据相的确切成分和任何其他添加剂而变化。在某些实施方式中,燃料为乳化炸药的约4wt%至约30wt%,或约5wt%至约15wt%。优选地,液体氧化剂构成组合物的约70wt%至约98wt%或约85wt%至约95wt%。生物表面活性剂优选构成组合物的约0.25wt%至约5wt%。 [0073] 在某些实施方式中,固体燃料是铝粒、碳质材料(如黑沥青或煤)、植物谷物(如小麦)或硫。 [0074] 在某些实施方式中,液体燃料是矿物油、硅油、蜡、石蜡油、酯类(例如己二酸二辛酯和壬酸异癸酯)、石油蒸馏物(如汽油、煤油和柴油)、植物油(例如玉米油、棉籽油、花生油和大豆油)、脂肪族或芳香族硝基化合物或氯化烃。 [0075] 在某些实施方式中,无机盐是高氯酸盐和硝酸盐的铵、钾和钠盐。 [0076] 在某些实施方式中,乳化剂是脱水山梨糖醇单油酸酯、酒石酸、羊毛脂脂肪酸的异丙酯、取代的噁唑啉或聚异丁基琥珀酸酐(PIBSA)。 [0077] 乳化炸药组合物可以进一步包含其他添加剂,例如,载体、其他基于微生物的组合物、额外的生物表面活性剂、酶、催化剂、溶剂、有机盐、缓冲剂、螯合剂、酸、润滑剂、溶解度控制剂、防腐剂、稳定剂、抗紫外线剂、粘度调节剂、防腐剂、跟踪剂、杀菌剂和其他微生物以及其他特定用于预期用途的成分。 [0078] 在某些实施方式中,螯合剂可以是乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸(NTA)、膦酸盐、二巯基琥珀酸(DMSA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、N‑乙酰半胱氨酸、n‑羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、具有一个以上配位基团的有机酸(如红氨酸)、STPP(三聚磷酸钠,Na5P3O10)、磷酸三钠(TSP)、水、碳水化合物、具有一个以上配位基团的有机酸(如柠檬酸)、脂类、类固醇、氨基酸或相关化合物(如谷胱甘肽)、肽、磷酸盐、核苷酸、四吡咯、铁草胺、离子载体、酚类、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、亚氨基二琥珀酸(IDS)、L‑谷氨酸二乙酸(GLDA)、GLDA‑Na4、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)、聚天冬氨酸(PASA)、血红蛋白、叶绿素、亲脂性β‑二酮、以及(14,16)‑三十一烷二酮、乙二胺‑N,N'‑二戊二酸(EDDG)、乙二胺‑N,N'‑双丙二酸(EDDM)、3‑羟基‑2,2‑亚氨基二琥珀酸(HIDS)、2‑羟乙基亚氨二乙酸(HEIDA)、吡啶‑2,6‑二羧酸(PDA)、三甲基甘氨酸(TMG)、Tiron或者其任意组合,但不限于此。 [0079] 在某些实施方式中,本发明实施方式的乳化炸药可采用本领域已知的常规程序配制。在某些实施方式中,液体氧化剂、燃料和生物表面活性剂溶液在组合时温度大致相等。温度优选在氧化剂保持液态的范围内。因此,所选温度取决于所选的特定氧化剂。可以搅拌或以其他方式有力混合所得混合物,以在连续液体燃料相中产生液态氧化剂的乳化液。搅拌应持续到制剂均匀为止。配制过程也可以以本领域已知的连续方式完成。可以对上述技术进行各种修改。在某些实施方式中,可以在将有机燃料与液体氧化剂组合以形成乳化液之前,将生物表面活性剂溶解在液体有机燃料中。这种方法允许乳化液快速形成,且无需过度搅拌。然而,如果需要,乳化剂可以作为第三种成分单独加入,乳化剂也可以与液体氧化剂组合,或者在液体氧化剂和液体有机燃料混合之前独立地与液体氧化剂和液体有机燃料组合。 [0080] 乳化炸药的使用方法 [0081] 在某些实施方式中,本发明提供了一种在各种场地(包括采矿场、隧道挖掘场地、采石场、建筑工地和道路)引爆炸药的方法。在某些具体的实施方式中,乳化炸药可用于置换地质构造和现有的人类建筑,例如基础设施、道路、建筑物和桥梁。本发明所描述的要素并不是对所有申请的详尽调查。 [0082] 在某些实施方式中,采矿场可以是煤矿、铁矿石矿山(如铁燧岩)、铜矿、铜镍矿、锡矿、镍矿、金矿、银矿、钼矿、铝矿(如铝土矿、蓝晶石矿)、铅锌矿、钨矿、磷矿、钾盐矿、云母矿、膨润土矿或锌矿。矿山可以是地下矿山、露天矿山、冲积矿山或原地矿山。在某些实施方式中,道路可以是沥青、柏油、土路(如泥土和砾石)或混凝土道路。路面可用于半挂式卡车或其他工业机械(包括例如挖掘机或自动倾卸卡车),或用作汽车、自行车或摩托车跑道。在某些实施方式中,建筑工地可以是生产以下建筑的场地:商业建筑(例如包括办公室或仓库);住宅建筑(例如包括单户或多户住宅);工业设施(包括例如工厂);或基础设施项目(例如道路、桥梁、水道或下水道)。在某些实施方式中,采石场可以提取白垩、粘土、煤渣、煤、砂、砾石、贝壳灰岩、辉绿岩、辉长岩、花岗岩、粗砂岩、石膏、石灰石、大理石、矿石、磷矿石、石英、砂岩、板岩、石灰华或者其任意组合。 [0083] 在某些实施方式中,含微生物和/或含生物表面活性剂的组合物可以提高氧化剂液滴在连续相(如燃料)中的稳定性(即抑制或减少氧化剂的结晶),特别是在包括低于约150℃、约125℃、约100℃、约90℃、约80℃、约75℃、约70℃、约65℃、约60℃、约55℃、约50℃、约45℃、约40℃、约35℃、约32℃、约30℃或更低的温度范围。 [0084] 在某些实施方式中,含微生物和/或含生物表面活性剂的组合物可以稳定悬浮在液体连续相中的液滴(即不连续相)。这样还能增加连续相中所有液滴的总表面积。液滴表面积的增加使爆炸更有效,产生更大的爆炸速度。在某些实施方式中,爆炸速度可达到每秒约18000英尺至约25000英尺(5490米/秒至7620米/秒),这是由不连续相的表面积的数量决定的。燃料的连续相包围着无机氧化剂的每个不连续相液滴,在两相之间提供了大的界面表面积。 [0085] 在某些实施方式中,特别是在爆破期间,该组合物可以减少低温或水的存在对乳化炸药效果的影响。 [0086] 在某些实施方式中,与传统的乳化炸药组合物相比,含微生物和/或含生物表面活性剂的组合物由于其减少了氧化剂液滴中晶体的形成而具有更长的寿命。在某些实施方式中,根据本发明的乳化炸药组合物由于在连续相中的两亲物介导的液滴稳定性而有效。在一些实施方式中,槐糖脂或其他生物表面活性剂充当用于促进组合物中界面膜的强度的手段。界面膜形成于组合物的两个互不相溶的相(连续相和不连续相)之间。例如,在一些实施方式中,槐糖脂将形成含有氧化剂液滴(即不连续相)的胶束,其中胶束的尺寸小于1mm、100μm、10μm、1μm、100nm、小于50nm、小于25nm、小于15nm或小于10nm。在某些实施方式中,生物表面活性剂可抑制连续相中液滴的凝聚。 [0087] 本发明的乳化炸药组合物可用于各种无机或有机物体,例如道路、小径、岩石、矿石(如煤矿、石棉矿、铁矿、铜矿、锡矿、镍矿、金矿、银矿或锌矿)、木头、钢、铁、油漆、塑料、纸张、丝绸、玻璃、棉花、混凝土、石膏、粘土、灰泥、塑料、橡胶或土壤。组合物可用于存在于一系列温度、水环境或其他条件下的物体。 [0088] 可以使用例如喷壶或加压喷洒装置通过喷洒将组合物施用到表面。也可以使用布或刷子施用组合物,其中组合物被擦拭、涂抹或刷在表面上。进一步地,可以通过将表面浸入、浸泡或浸没到装有组合物的容器中,从而将组合物施用到表面。 [0089] 在某些实施方式中,可在引发爆炸前将乳化炸药组合物施用于物体或表面。在某些实施方式中,该方法包括在引发爆炸前将液态形式的乳化炸药组合物施用于物体或表面至少约1秒、约1分钟、约10分钟、约1小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约12小时、约18小时、约1天、约2天、约3天、约7天、约14天、约21天、约1个月、约3个月或更长时间。在某些实施方式中,可以使用引爆器引发爆炸,引爆器例如为瞬时和延时类型的电动爆破帽、与安全引信一起使用的爆破帽、导爆索延时连接器以及使用导爆索、冲击管或任何其他电动脚线替代物的非电动瞬时和延时爆破帽。 [0090] 在某些实施方式中,根据被爆破物体的数量,乳化炸药组合物的施用量为约0.00001至15%、约0.00001至10%、约0.0001至5%、约0.001至3%、约0.01%或约1vol%。 [0091] 在某些实施方式中,本发明的方法导致组合物中氧化剂液滴的稳定性至少25%的增加,优选地至少50%的增加。 [0092] 有利的是,在某些实施方式中,根据本发明的乳化炸药组合物提供了提高或增强的乳化炸药组合物的爆炸效率和稳定性,而负面环境影响有限。此外,本发明的方法不需要复杂的设备或高能耗,乳化炸药组合物的生产可以在现场(包括例如矿山或道路)进行。在某些实施方式中,本乳化炸药组合物可以导致减少使用化学表面活性剂或其他潜在有害化学品。 [0093] 基于微生物的产物的生产 [0094] 在某些实施方式中,本发明提供了培养微生物和生产微生物代谢物和/或其他微生物生长副产物的方法。本发明进一步利用了适于按所需规模培养微生物和生产微生物代谢物的培养工艺。这些培养工艺包括但不限于深层培养/发酵、固态发酵(SSF)以及其改良、混合和/或组合。 [0095] 微生物可以是例如细菌、酵母和/或真菌。这些微生物可以是天然微生物,也可以是基因修饰的微生物。例如,可以用特定基因对微生物进行改造,使其表现出特定的特征。这些微生物也可以是所需菌株的突变体。如本文所用,“突变体”是指参考微生物的菌株、遗传变体或亚型,其中突变体与参考微生物相比具有一个或多个遗传变异(例如,点突变、错义突变、无义突变、缺失、重复、移码突变或重复扩增)。制造突变体的程序在微生物领域是众所周知的。例如,紫外线诱变和亚硝基胍被广泛用于此目的。 [0096] 在某些实施方式中,微生物能够产生两亲分子、酶、蛋白质和/或生物聚合物。特别地,微生物生物表面活性剂可由多种微生物产生,如细菌、真菌和酵母,例如包括:土壤杆菌属(如放射形土壤杆菌);节杆菌属;曲霉菌属;短梗霉属(如出芽短梗霉);固氮菌属(如瓦恩兰德固氮菌、圆褐固氮菌);固氮螺旋菌属(如巴西固氮螺菌);芽孢杆菌属(如枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽胞杆菌、坚强芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌);布拉霉属;假丝酵母属(如白色假丝酵母、皱落假丝酵母、热带假丝酵母、解脂假丝酵母、球拟假丝酵母);梭菌属(如丁酸梭菌、酪丁酸梭菌、丙酮丁醇梭菌以及拜氏梭菌);弯曲杆菌属;棒状杆菌属;隐球菌属;德巴利酵母属(如汉逊德巴利酵母);虫霉属;黄杆菌属;戈登氏菌属;汉逊酵母属;有孢汉逊酵母属(如葡萄汁有孢汉逊酵母);伊萨酵母属;克鲁维酵母菌属;迈耶氏酵母属(如季也蒙迈耶氏酵母);被孢霉属;菌根属;分枝杆菌属;诺卡氏菌属;毕赤酵母属(如异常毕赤酵母、季也蒙毕赤酵母、西方毕赤酵母、库德里阿兹氏毕赤酵母);须霉属;腐霉属;假单胞菌属(如铜绿假单胞菌、绿针假单胞菌、恶臭假单胞菌、荧光假单胞菌、莓实假单胞菌、丁香假单胞菌);拟酵母属(如蚜虫拟酵母);罗尔斯通菌属(如富养罗尔斯通菌);红球菌属(如红串红球菌);红螺菌属(如深红红螺菌);根瘤菌属;根霉属;酵母菌属(如酿酒酵母、布拉酵母后代、圆酵母);鞘脂单胞菌属(如少动鞘脂单胞菌);斯塔莫酵母属(如熊蜂生斯塔莫酵母);破囊壶菌属;球拟酵母属;黑粉菌属(如玉蜀黍黑粉菌);威克汉姆酵母属(如异常威克汉姆酵母);拟威尔酵母属;和/或接合酵母属(如拜尔接合酵母)。 [0097] 在优选的实施方式中,微生物是斯塔莫酵母属酵母和/或假丝酵母属酵母,例如熊蜂生斯塔莫酵母(假丝酵母)、蜜生假丝酵母、巴蒂斯塔假丝酵母、居花假丝酵母、多西河假丝酵母、星形假丝酵母和/或柯氏假丝酵母。在一个具体的实施方式中,微生物是熊蜂生斯塔莫酵母,例如菌株ATCC 22214。 [0098] 如本文所用,“发酵”是指细胞在受控条件下的培养或生长。生长可以是有氧的或无氧的。在优选的实施方式中,使用SSF和/或其改良版培养微生物。 [0099] 在一个实施方式中,本发明提供了生产生物质(如活细胞物质)、胞外代谢物(如小分子和排泄的蛋白质)、残余营养物质和/或胞内成分(如酶和其他蛋白质)的材料和方法。 [0100] 根据本发明使用的微生物生长容器可以是工业用的任何发酵罐或培养反应器。在一个实施方式中,该容器可具有功能操纵装置/传感器,或可与功能操纵装置/传感器连接,以测量培养过程中的重要因素,如pH、氧气、压力、温度、湿度、微生物密度和/或代谢物浓度。 [0101] 在另一个实施方式中,容器还可以监测容器内微生物的生长(例如,测量细胞数量和生长阶段)。或者,也可以每天从容器中取样,通过本领域已知的技术(如稀释平板技术)进行计数。稀释平板是一种用于估算样本中生物数量的简单技术。该技术还可以提供一种指数,通过该指数可以比较不同的环境或处理。 [0103] 该方法可为生长的培养物提供氧合。一个实施方式是利用空气的缓慢流动去除低含氧空气,并引入充满氧的空气。在深层发酵的情况下,充满氧的空气可以是每天通过机械装置补充的环境空气,所述机械装置包括用于机械搅拌液体的叶轮和用于向液体提供气泡以将氧气溶解到液体中的空气分布器。 [0104] 该方法进一步包括为培养补充碳源。碳源通常是:碳水化合物,如葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、海藻糖、甘露糖、甘露醇和/或麦芽糖;有机酸,如乙酸、富马酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、丙二酸和/或丙酮酸;醇类,如乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、异丁醇和/或甘油;油脂,如大豆油、菜籽油、米糠油、橄榄油、玉米油、芝麻油和/或亚麻籽油;等。这些碳源可以单独使用,也可以两种或两种以上组合使用。 [0105] 在一个实施方式中,培养基中含有用于微生物的生长因子和微量营养素。当培养不能产生所需全部维生素的微生物时,这是尤其优选的。培养基中还可包括无机营养物,包括例如铁、锌、铜、锰、钼和/或钴等微量元素。此外,可以包括维生素、必需氨基酸和微量元素的来源,其是面粉或膳食(如玉米粉)的形式或提取物(如酵母提取物、马铃薯提取物、牛肉提取物、大豆提取物、香蕉皮提取物等)的形式或纯化形式。还可以包括例如对蛋白质的生物合成有用的氨基酸。 [0106] 在一个实施方式中,还可以包括无机盐。可用的无机盐可以是磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、硫酸镁、氯化镁、硫酸铁、氯化铁、硫酸锰、氯化锰、硫酸锌、氯化铅、硫酸铜、氯化钙、氯化钠、碳酸钙和/或碳酸钠。这些无机盐可以单独使用,也可以两种或两种以上组合使用。 [0107] 在一些实施方式中,培养方法可进一步包括在培养过程之前和/或之中在培养基中添加额外的酸和/或抗菌剂。抗菌剂或抗生素用于保护培养物免受污染。 [0108] 此外,还可添加消泡剂,以防止深层培养过程中泡沫的形成和/或积累。 [0109] 混合物的pH应适合所关注的微生物。可使用缓冲剂和pH调节剂(如碳酸盐和磷酸盐)将pH稳定在优选值附近。当金属离子呈现较高浓度时,在培养基中使用螯合剂可能是必要的。 [0110] 微生物可以浮游生物形式或作为生物膜生长。在生物膜的情况下,容器内可以有一个基质,微生物可以在基质上以生物膜状态生长。该系统还可能具有例如施加刺激(如剪切应力)的能力,以促进和/或改善生物膜的生长特性。 [0111] 在一个实施方式中,微生物的培养方法在约5°至约100℃、优选15至60℃、更优选25至50℃下进行。在另一个实施方式中,培养可以在恒温下持续进行。在另一实施方式中,培养可能受到温度变化的影响。 [0112] 在一个实施方式中,该方法和培养过程中使用的设备是无菌的。培养设备(如反应器/容器)可以与灭菌单元(如高压灭菌器)分开,但要与之相连。培养设备也可以有一个在开始接种前原位灭菌的灭菌单元。空气可通过本领域已知的方法进行灭菌。例如,环境空气在被引进容器前可以通过至少一个过滤器。在其他实施方式中,培养基可以进行巴氏杀菌,或者可选地完全不加热,充分利用低水活性和低pH的应用来控制不想要的细菌生长。 [0113] 在一个实施方式中,本发明进一步提供了一种通过在适合生长和代谢物生产的条件下培养本发明的微生物菌株来生产微生物代谢物(例如生物表面活性剂、酶、蛋白质、乙醇、乳酸、β‑葡聚糖、肽、代谢中间产物、多不饱和脂肪酸和脂质)以及可选地纯化代谢物的方法。例如,该方法产生的代谢物含量可以为至少20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%。 [0114] 由所关注的微生物产生的微生物生长副产物可被保留在微生物中或被分泌到生长培养基中。培养基可含有稳定微生物生长副产物活性的化合物。 [0115] 例如,发酵培养基的生物质含量可以为5g/l到180g/1或更多,或10g/l到150克/l。 [0116] 例如,细胞浓度可以为至少1x 106至1x 1012、1x 107至1x 1011、1x 108至1x 1010或9 1x 10CFU/ml。 [0117] 培养微生物和生产微生物副产物的方法和设备可以在一个批次中、在准连续过程中或在连续过程中进行。 [0118] 在一个实施方式中,一旦培养完成后(例如,达到所需的细胞密度或特定代谢物的密度),移除所有微生物培养组合物。在该批次程序中,在收获第一批次后,启动一个全新的批次。 [0119] 在另一个实施方式中,任何时候仅取出发酵产物的一部分。在该实施方式中,具有活细胞、孢子、分生孢子、菌丝和/或菌丝体的生物质仍留在容器中,作为新培养批次的接种剂。取出的组合物可以是无细胞培养基,或者含有细胞、孢子或其他生殖繁殖体,和/或其组合。通过这种方式,创建一个准连续系统。 [0120] 有利的是,该方法不需要复杂的设备或高能耗。所关注的微生物可在现场进行小规模或大规模的培养和利用,甚至仍与其培养基混合。 [0121] 在某些实施方案中,本发明提供了一种“基于微生物的组合物”,意指包括由于微生物或其他细胞培养物生长而产生的成分的组合物。因此,基于微生物的组合物可以包括微生物本身和/或微生物生长的副产物。微生物可以是营养态、孢子形式、菌丝形式、任何其他繁殖体形式或这些形式的混合物。微生物可以是浮游生物,也可以是生物膜形式,或两者的混合物。生长副产物可以是例如代谢物、细胞膜成分、表达蛋白和/或其他细胞成分。微生物可以是完整的,也可以是裂解的。微生物可以存在于组合物中,也可以从组合物中移除。微生物可以与它们生长的肉汤一起存在于基于微生物的组合物中。例如,细胞可以以每毫 3 4 5 6 7 8 9 10 11 升组合物至少1x 10、1x 10、1x 10 、1x 10 、1x 10、1x 10、1x 10 、1x 10 、1x 10 、1x 12 13 10 、1x 10 CFU或更多的浓度存在。 [0122] 本发明进一步提供了“基于微生物的产物”,即在实践中被应用以达到预期结果的产物。基于微生物的产物可以仅仅是从微生物培养过程中收获的基于微生物的组合物。或者,基于微生物的产物可以包括已经添加的进一步成分。例如,这些附加成分可包括稳定剂、酸、缓冲剂、载体(如水、盐溶液或任何其他适当的载体)、支持微生物进一步生长的添加营养物、非营养性生长增强剂和/或有助于在应用的环境中跟踪微生物和/或组合物的制剂。基于微生物的产物还可以包括基于微生物的组合物的混合物。基于微生物的产物还可包括以某种方式(例如但不限于过滤、离心、裂解、干燥、纯化等)处理过的基于微生物的组合物的一种或多种成分。 [0123] 本发明的一种基于微生物的产物仅是含有微生物和/或微生物产生的微生物代谢物和/或任何残留营养物质的发酵培养基。发酵产物可直接使用,无需提取或纯化。如果需要,可以使用文献中描述的标准提取和/或纯化方法或技术,轻松实现提取和纯化。 [0124] 基于微生物的产物中的微生物可以是活性或非活性形式,也可以是营养细胞、繁殖孢子、分生孢子、菌丝体、菌丝的形式,或任何其他形式的微生物繁殖体。基于微生物的产物也可以包含任意这些形式的微生物的组合。 [0125] 在一个实施方式中,不同的微生物菌株分别培养,然后混合在一起以生产基于微生物的产物。微生物可以可选地与培养基混合,在混合之前,微生物在该培养基中生长并干燥。 [0126] 基于微生物的产物无需进一步稳定、保存和储存即可使用。有利的是,直接使用这些基于微生物的产物可以保持微生物的高活力,减少外来试剂和不想要的微生物污染的可能性,并保持微生物生长副产物的活性。 [0127] 在从生长容器中收获基于微生物的组合物后,当收获的产物被放入容器或以其他方式被运输使用时,可以添加进一步的组分。例如,添加剂可以是缓冲剂、载体、在相同或不同设施中生产的其他基于微生物的组合物、粘度调节剂、防腐剂、微生物生长营养剂、表面活性剂、乳化剂、润滑剂、溶解度控制剂、跟踪剂、溶剂、杀菌剂、抗生素、pH调节剂、螯合剂、稳定剂、抗紫外线剂、其他微生物以及通常用于此类制备的其他适当添加剂。 [0128] 可选地,在使用前将产物储存起来。储存时间优选较短。因此,储存时间可以少于60天、45天、30天、20天、15天、10天、7天、5天、3天、2天、1天或12小时。在一个优选的实施方式中,如果产物中存在活细胞,则产物应在低温(例如低于20℃、15℃、10℃或5℃)下储存。 另一方面,生物表面活性剂组合物通常被储存在环境温度下。 |