Spôsob čírenia konverzných zmesí pri biosyntetických výrobách

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

V prihláške je navrhnutý spôsob čírenia disperzných systémov pri biosyntetických výrobách. Na čírenie sa používajú malé množstvá kationaktívnych alebo anionaktívnych polyelektrolytov vyrábaných na báze polyetylénimínov alebo polyakrylamidov. Pracuje sa v širokom rozmedzí teplôt a pH. Na separáciu pevných podielov je v týchto prípadoch potom mocné použiť bežné filtračné a separačné zariadenia.

Text

Pozerať všetko

(40) Zverejnené zs os 32 amo mo vvuALszvAutor vynálezu J AKUBOVÁ ANTON IA ing., BUČKOMICHAL ing. CSB., MIKLÁS EMIL ing., BULLA JÁN ing., BANSKÁ BYSTRICA, VOJTÍSEK VLADÍMÍH RNDr. CSO., ČULÍK KABEL RNDr., PRAHA, LUKÁŠ KRÁĽ BNDr.,MARTIN, VARGA VLADIMÍR ing., DAUCÍK ADAM, KRNÁČ JURAJ,LALÍK IVAN, BANSKÁ BYSTRICA(54) Spôsob čítania konverzných zmesí pri biosyntetických výrobáchV prihláška je xuavrhnutý spôsob čírenia disperznýeh systémov pri biosyntetických výrobách. Na šírenie sa používajú malé množstvá kationaktívnywzh .alebo anionaktívnych polyelektrołytov vyrábaných na báze polyetylénimínov alebo polyakrylamidov.Pracuje sa v širokom rozmedzí teplôt a pH.Na separácíu pevných podielov je ftýchto prípadoch potom možné použiť bežné filtračné a separačné zariadenia.Vynález sa týka spôsobu čírenia konverzných zmesí pri biosyntetických Výrobách.Výroba mnohých látok používaných najmä v potravinárskom, farmaceutickom a iných odvetviach priemyslu je možná len biosyntéjzou., V skutočnosti je každý biologický proces sledom enzymatických reakcií, pri ktorých z východzích substrátov vznikajú a izolujú sa požadované produkty. Takto je napr. možné previesť pri výrobe kyseliny askorbovej sorbit na sorbózu, kyselinu fumarovú na kyselinu asparágovú, B-azauracil na G-az-auracilribozid, sacharózu na kyselinu glukó.novú a získavať kyselinu G-aminopenicilánovú zo solí penicilínov.Príprava týchto látok sa realizuje v pod state tak, že sa pripraví kultúra biologicky aktívneho materiálu a po odseparovalní fermentačného média sa použije na enzymatickú konverziu.-~V niektorých prípadoch však nie je ani potrebné biologicky aktívnu kultúru z fermentačného média separovat, konverzia sa robí pridaním substrátu k enzymaticky aktivnejĺ-kultúré počas fermentácielV poslednom čase sa tieto procesy sústavne zdokonaľújú. Dôkazom je tá skutočnosť, že se na .enzymatické konverzie čoraz viac používajú postupy, pri ktorých sa ełnzým izoluje z buniek producenta a naviaže sa na vhodný nosič. Takéto postupy sú však nákladné. Ekonomicky výhodnejšie sú tie procesy pri ktorých sa enzým meizoluje, ale bunky producenta sa lnlaviažu .na vhodný ianorganický,organický alebo prírodný nosič. Takto pripravený biokatalyzátor sa použije na enzymatickú konverziu.V ČSSR sa realizuje priemyslové výroba kyseliny ö-amiriopenicilánovej (ďalej len 6 ~APK) a kyseliny L-asparágovej enzymatickou cestou. Postupuje sa tak, že sa enzým z kultúry producenta neizoluje. Na enzymatickú konverziu sa používajú buď samostatné bunky, v ktorých je enzýrn viazaný pomocou chemických činidiel, alebo natívne bunky zabudované vo vhodnom nosič-i. Výhoda týchto postupov je v tom, že takto pripravené biokątalyzátory sa môžu- používat na enzymatícké reakcie opakovane, čo značne zhospodárňuje výrobný proces.Nedostatok týchto postupov spočíva v tom,že sa bunky pri opakovanom používaní následkom mechanických operácií porušujú,prípadne sa uvoľňujú zo zabudovaného nosiča. Po odseparovní podstatnej časti biokatalyzátora vznikne disperzný systém s veľmi jemnými čiastočkami. Ich velkost sa pohybuje v rozmedzí 0,1-1 m. Takýto systém nie je možné vyčírit na bežne používaných kontinuálne pracujúcich odstredivkách. Vzhľadom na to, že V niektorých prípadoch napr. pri enzymatickej príprave ö-APK je výsledný produkt enzymatickej reakcie vo vodných roztokoch málo stabilný, musí sa počas izolácie spracovávať rýchlo. V takýchto prípadoch nie je vôbec možné použit na čírenie klasické filtračné zariadenia ako napr.nuče, tlakové alebo vákuové filtre. Filtračnédosky, prípadne pomocná filtračné hmota sarýchlo zanesíe malými čiastočkami, rýchlosť filtrácie sa spomaľuje až klesne na nulu.Ďalšia nevýhoda spočíva v tom, že ak je konverzná zmes po enzymatickej reakcii zakalená, zhoršuje v mnohých prípadoch izoláciu a kvalitu výsledných produktov. Tak napr. pri výrobe G-APK pri terajšom spôsobe výroby, býva konečný produkt v rôznej miere znečistený fragmentamí buniek, príp. celými bunkamí. Tieto nie je možné odstrániť z kryštálu ani viacnásobným premývaním. Pri konverzii ô-APK .na polosyłntetické peniciliny môžu tieto čiastočky v konečnom dosledku ovplyvniť výtažnost a kvalitu konečnej liekovej formy. .Podobné problémy »nastáviajú aj pri ostatných biosyntetických výrobách.Pokusmi sme overilijže v takýchto prípadoch je možné ziskat číre roztoky, ak po separácií biokatalyzátora sa ku -kvapaline pridá malé množstvo polyelektrolytu.Polyelektrolyty ako je známe, sú lineáitne alebo rozvetvené polyméry s vysokým polymerizačným stupňom. Ich charakteristickou vlastnosťou je veľmi dobrá rozpustnost vo vode. Už v .nízkych koncentráciách tvoria viskózne roztoky. V roztoku tieto polyméry disociujú ako dlhé vlákna o dĺžke niekolko desiatok ,um Rozhodujúci význam pre charakter organických polyelektrolytov má p 0 vałra aktívnych skupín, ktoré sú naviazané na polyměrnom reťazci. Najnbežnejšíe sa vyskytujú skupiny neíonické (-CONH 2), anionické (-COOH), alebo kationické (-NH 2,-NH-) a pod.Účinky organických polyelektrolytov podmieňujú hl-avne tieto dva faktory- naviazanie rôznych častí dlhého reťazca makromolekuly na čiastočky disperzného systému Wan der Waalsovými silami, čím sa. tieto čiastočky premostia, za tvorby väčších častíc s, vysokou pórovitostou flokúl. Tieto flokuly potom ľahšie sedimelntujú, čím dochádza k číremiu disperzného systému.- elektrický náboj funkčných skupín polyméru pomáha zvyšovať jeho rozpustnost a výrazne ovplyvňuje tvar rnolekuly v roztoku. Tým sa napomáha tvoreniu mostíkov častiwcami. Významnejší je však účinok elektricky nabitýoh .funkčných skupín na elektricky nabité častice polydisperzného systemu. Pomáhajú neutralizovat náboj týchto častíc a tým urýchľujú flokuláciu a sedimentáciu.Výhoda navrhovaných polyelektrolytov spočíva v tom, že ich možno použit v širokom teplotnom rozmedzí. pH sústavy počas reakcie sa môže pohybovať od sil-ne kyslej, až po mienne alkalickú. Pôsobia už V nepatrných koncentráciách. Je potrebné aby sa pridávali v dostatočne zriedenom vodnom roztoku. Najvýhodnejšie sú roztoky, v ktorých je koncentrácia polyelektrolytu 0,1-0,25 (Vo-ná. Takto zriedené roztoky sú však málo stabil né. Ich životnosť je. maximálne 24 hĚdín. Z tohoto dôvodu je potrebné pripravovať si zásobný roztok o koncentrácii 0,5-1 0/9 a tentoZ dostupných odskúšaných polyelektrolytov sanám pri riešení tohoto problému .najlepšie osvedčili katicmaktíwne prip. anioaktivne polyelektrolyty vyrábané na báze polyetyléniminu a polyalçrylaąnidu. .Tieto reagujú a fragmentami buniek, príp. s celými bunkami, biokatalyzátora. Vznikajú ilokuly, ktoré sú niekoľkonásobne väčšie než fragmenty buniek a preto je -na vyčírenie takto upravenéhosystému možné použit bežné filtračné zari-adenia. i iPrincíp nami navrhovaného postupu spočíva v tom, že k reakčnej zmesi po predchádzajúcej separácií .loiokatalyzátory sa po prípadnej úprave pH pridá predpísané množstvo polyelektrolytu. Sú.~stava sa krátko premiešaa nechá v pokoji tak dlho kým systém vyflo kuluje. Potom sa pevný podiel separuje navhodnom separačnom alebo filtračnom zaria- pdení. , Výhoda tohto postupu spočíva v tom, že sa. získa úplne číry fiitrat. Takýmto spôsobom je možné bez väčších nákladov (surovinových a investičných) štandardizovat napr. výrobu (i-APK, kyseliny asparágovej a iných duktov chemických reakcii.Zlepšia sa tým podmienky kryšüalizácie,produkty sú úplne biele a bez akýchkoľvek prímesí bunkových fragmentov. Vytvoria sa lepšie podmienky pre konverziu ô-APK .na polosyntetícké penicilíny, prip. kys. asparágovej na umelé sladidlo. Táto skutočnosť pozitívne ovplyvní aj výťažnosť výsledných produktov reakcií.Spôsob realizácie bližšie objasňujeme na viacerých príkladoch.200 ml konverzriej zmesi o obsahu 36,6 g.11 G-APK sa upraví s HZSOZ, na pH 6,5. Pridá sa 0,2 ml roztoku Sedipuru CL 930 o koncentrácii 5 g . 1 (výrobca firma BASFLudwigshafen NSR). sústava sna krátko premieša .a nechá stáť v pokoji 15 minút. Potom sa filtruje vákuové za pomoci filtračnej hmoty - kremelriny. K vyčírenému filtrátu sa pri kladá 50 ml butylacetátu a zmes sa ochladí na 5 °C. pH sa upraví pomocou H 2 SO 4 na 4,2.premíešavania. Získainý kryštál sa oddelí, Äpremyje rozsuspenclovanímĺ striedavo v schladenej vode .a acetóne. Suši sa 2 hodiny pri 40 °C vo vâkuovej sušiarni. Získa sa 5,8 g ô-APK, čo predstavuje 79,23 Vo-nu výiiažnosť.300 ml zmes-i, ktorá obsahuje 16,5 g.l 1 S-APK sa upraví pH na 8,0. Pridá sa k nej1,5 ml roztoku Magnaflocu 155 (vyrába fir ma Allied Čolloicls Anglia) koncentrácia 2,5 g . 14, dôkladne sa premieša a nechá v po koji 10 rnin. Tekutina sa potom rovnomerne rozdelí do kyviet a vyčírí na laboratórnej od~ stredzivke pri 4000 obr/min. Úplne čiry supernatant sa kvantitatívne vpravi do banky. Zahustí sa na vákuovom rotačnom odparovacom zariadení pri 40 °C na 150 ml. Ďalší postup získania kryštálu je rovnaký akoö-APK. Výtažnost pokusu je 69,9 O/o-aná. Príklaď 3ą 200 litrov roztoku ő-APKo koncentrácii 36,2 g . 14 sa upraví na pH 6,4 s H 2 SO 4. Pridá sa 0,5 litra sedípuru CF 900 (vyrába firma BASF NSR), o koncentrácii 2,5 g .14, Roztok sa mieša 5 minút a mato ponechá v pokoji 15 minút. sústava sa sfiltruje na rotačnom vákuovom filtri za pomoci kremeliny. Úplne číry filtrát sa ochladí na teplotu 5 °C, pridá sa k nemu 60 litrov butylacetátu a za miešania sa upraví pH na hodnotu 4,2 Ěomocou kyseliny sírovej o kone. 250 3.14.alši postup je rovnaký ako v príklade 1. Získa sa 5780 g bieleho kryštálu ö-APK o čistote 98,4 0/0. Obsah rozkladných látok je 0,64. --1800 litrov konverznej zmesi, ktorá obsah-uje 33,5 g . l 1 B-APK, po oddelení blokatalyzátora sa upraví na pH 6,7 kyselinou sirovou o konc. 250 g.l 1. K tomuto roztoku sa pridá 10 litrov Vodného roztoku Praestolu A 751 (vyrába Chemische Fabrik Stockhausen »- NSR) o koncentrácii 2,5 g.11. Zmes dôkladne mieša 5 minút a 15 minút sa nechá stáť. Potom sa filtruje cez tlakový filter azbestocelulózovými filtračnými doskami. Získa sa číry filtrát, príepustnost ktorého mer-aná na spektroíotometri Specol pri vlnovej dĺžke 510 nm je 98,0 0/0. Filtrát sa ďalej spracováva obvyklým spôsobom. Získa sa 54,5 kg G-APK, čo odpovedá výtažku 79,8 0/0. Produkt je bielej farby s obsahom ô-APK 97,5 0/0. Obsah rozkladných produktov je 0,57 °/o.Príklad 5 Z 2000 litrov konverznej zmesi, ktorá ob sahuje 150 g. l kyseliny asparágovej sa odstráni biokatalyzator na separátore BRPX213 Alfa-Laval. pH filtrátu sa upraví s H 2 SO 4o konc. 400 g .l 1 na 5,8. Priclása k nemu 20 lit. roztoku sedipuru CF 900 (vyrába BASFDôkladne sa rozmieša a nechá stát 30 minut. Filtruje sa .na vákuovej nuči cez pomocnú filtračnú hmotu napr. kremelinu. Čiry filtrát sa upraví na pH 2,8 pomocou roztoku kyseliny sírovej o kone. 400 g . 1. Nechá sa kryštalizovať pri zníženej teplote 2 hodiny. Kryštál sa separuje na bubnovej odstredivke. Premýva sa 2)( chlaclenou H 20 a 1 X chladaným etanolom. Získa sa 278,6 kg kys. asparágovej o čistote 98,5 0/0. Príklad 6Z 2000 litrov konverznej zmesi, ktorá obsahuje 36,5 g . l 6-APK sa oddelí biokatalyzátor na separátore BRPX 213 Alfa-Laval. pH tekutiny sa upraví na 6,6 kyselinou siro~ vou. K sústave sa pridá 8 ht. sedipuru CL 930 o koncentrácii 2,5 g. 14. Dôlçlądne sa pre miešřn necht stát 20 min. Potom sa sústava separuje na kontinuálnej odstredivke AX 213 Alfa-Laval. Číry filtrát sa ďalej spracováva obvyklým postupom. Dosiahne sa 80,8 Vo-nej výťažnosti. Obsah účinnej látky v získanom preparáte~ je 97,4 fo-ný obsah rozkladných produktmi je 0,74 9/0.Spôsob šírenia konverznýćh zmesí pxji biosyhtetických výrobách vyznačujúci sa tým,že dispewný systém sa flokuluje prísadou kationaktívnych príp. anioŕnaktívnych polyelektrolytov na báze polyetyléniminov alebopolyakrylamiidov pridávaných vo forme roztoku vo vode, v množstve 1 až 100 mg.11,s výhodou 12,0 1113.14, pri teplote 0 až 50 .°C a pri pH 1 až 9.

MPK / Značky

Značky: výrobách, zmesí, čírenia, biosyntetických, konverzných, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-218182-sposob-cirenia-konverznych-zmesi-pri-biosyntetickych-brvyrobach.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob čírenia konverzných zmesí pri biosyntetických výrobách</a>

Podobne patenty