DE3218697A1

DE3218697A1 - Enzymatisches verfahren zur behandlung von xanthan-harzen zur verbesserung der filtrierbarkeit ihrer waessrigen loesung

Info

Publication number: DE3218697A1
Application number: DE3218697A
Authority: DE
Inventors: Norbert 78150 Le Chesnay Kohler; Michel 38320 Eybens Milas; Marguerite 38000 Grenoble Rinaudo
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1981-05-22
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1982-12-09
Also published as: GB2099008B; IN156597B; MX7055E; RO88113B; BR8202958A; RO88113A; US4431734A; JPH0372277B2; JPS57202303A; CA1172589A; DE3218697C2; FR2506328B1; FR2506328A1; GB2099008A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung hinsichtlich der Einspritzbarkeit und Filtrierbarkeit von wässrigen Lösungen von Xanthan-Harzen bei ihrer Injektion und Zirkulation durch petroleumhaltige Formationen, mit dem Ziel die Gewinnung von Rohöl zu verbessern; es handelt sich insbesondere um eine geeignete Behandlung mit zwei aufeinanderfolgenden enzymatischen Systemen vom Typ Polysaccharase oder Glucan-Hydrolase bei saurem oder praktisch neutralem pH-Wert einerseits und vom Typ Protease bei basischem, neutralem oder saurem pH-Wert andererseits, wobei man klare Lösungen dieser Xanthan-Harze erhält, so daß die Injizierbarkeit und der Fluß durch die petroleumhaltigen Formationen ohne Verlust der echten Eigenschaften des Polysaccharids, insbesondere seiner Verdickungswirkung erfolgt.

Xanthan-Harze sind hydrophile Polysaccharide, die man durch Fermentation geeigneter Nährmedien auf Basis von Kohlenhydraten unter der Einwirkung gewisser Mikroorganismen erhält, insbesondere Bakterien aus der Gattung Xanthomonas. Das Xanthan-Harz hat sowohl im Bereich der Ernährung als auch des Petroleums zahlreiche Anwendungen gefunden. Eine wichtige Anwendung besteht darin, daß man Xanthan-Harze zur Verdrängung des Öls aus teilweise erschöpften Petroleum-Lagerstätten einsetzt.

Xanthan-Harze sind ein für die letztgenannte Verwendungsart besonders brauchbares Verdickungsmittel. Sie zeichnen sich nämlich durch eine große Unempfindlichkeit gegenüber dem Salzgehalt und der Art der Salze aus - insbesondere werden sie nicht ausgefällt und verlieren unter den normalen Verwendungsbedingungen ihre Viskosität nicht und gleichzeitig durch eine große Stabilität gegenüber mechanischer Beanspruchung.

Die Xanthan-Harze haben aber auch Kachteile, von denen der wichtigste darin besteht, daß sie die petroleumhaltige Formation in der unmittelbaren Umgebung der Injektionsschächte schnell verstopfen und auf diese Weise die ganze Spülung dieser Formation und demzufolge die gesamte Extraktion oder Gewinnung des Öls verhindern*

Die Ursachen dieser Verstopfung oder schlechten Injizierbarkeit sind vielfach. Einerseits enthalten rohe Fermentationsbrühen ebenso wie die aus Fermentationsbrühen ausgefällten und abgetrennten Xanthan-Harze eine gewisse Anzahl unlöslicher Teilchen, die aus der Fermentation stammen, wie Bakterienzellen oder andere Zellabfälle, deren Abtrennung aus dem Fermentationssaft oder den wässrigen Dispersionen der Xanthan-Harze insbesondere wegen der enormen auftreten»Viskositäten schwierig ist. Andererseits wirken die wässrigen Lösungen der Xanthan-Harze, welche durch verschiedene bekannte Methoden von ihren unlöslichen Materialien befreit wurden, z.B. Filtration mit erhöhtem Druckgradienten durch geeichte Filter oder durch Betten aus Diatomeen-Erde, auch in einer realtiv geringen Entfernung vom Einspritzungsschacht immer noch verstopfen, dort wo die Druckgradienten vernachlässigbar und die Fließgeschwindigkeit extrem gering werden. Die wässrigen Lösungen der Xanthan-Harze enthalten nämlich nach dem Verfahren der Entfernung der unlöslichen Teilchen (der sogenannten Klärung) immer noch eine gewisse Menge durchscheinender Aggregate, die unter der Einwirkung der erhöhten Beanspruchung, welche am Eingang der Formationen auf dem Niveau des Einspritzungsschachtes existieren, deformierbar sind und welche insbesondere nicht durch einfaches Filtrieren oder Zentrifugieren dieser wässrigen Lösung zu entfernen sind.

Die Anwesenheit dieser Aggregate, die man auch als Mikrogele bezeichnet, wird anscheinend durch unzureichende Bedingungen der Isolierung und Ausfällung des pulverförmigen Polysaccharide aus der Fermentationsbrühe begünstigt.

Man kennt Einspritz-Versuche, mit denen man die Fähigkeit der Eohlösung von Xanthan-Harzen, die ersten Zentimeter der Formation in der Umgebung des Einspritzschachtes zu durchdringen, bestimmen kann; die genauen Versuchsbedingungen sind z.B. in der Artikel von G.G. Tinker, R.W. Bowman und G.A. Pope "Determination of In-situ Mobility and Wellbore Impairment from Polymer Injectivity Data", Journal of Petroleum Technology, Mai 1976, S. 586 bis 596 beschrieben.

Eine erste Durchführungsform des Tests besteht darin, daß man in Abhängigkeit von der Zeit das angesammelte Volumen des Filtrats der Polysaccharid-Lösung bestimmt, welche durch ein geeichtes Filter mit dem Durchmesser von 47 oder 142 mm läuft, wobei die Porengröße 0,45 bis 5*0 yuun und der Manometerdruck konstant 1o bis 3oo kPa ist; auf diese Weise werden gleichzeitig die Porengrößen der Formation in der Umgebung des Einspritzschachtes und die erhöhten Chargen-Verluste simuliert, die man dort antrifft. In den folgenden ausführlichen Beispielen wird im allgemeinen ein Einspritz-Test durch ein Millipore-Filter von 0,8 um mit 4-7 mm Durchmesser unter einem konstanten Manometerdruck von 1o kPa verwendet.

Der Nachweis der in den wässrigen Lösungen der Xanthan-Harze vorhandenen Mikrogele kann mit Hilfe des sogenannten Fließ- oder Filtrationstestes durchgeführt werden, wie er im Artikel von N. Kohler und G. Chauveteau "Xanthan Polysaccharide Plugging Behavior in Porous Media - Preferential Use of Fermentation Broth", Journal of Petroleum Technology, Februar 1981, S. 349 bis 358_? beschrieben ist.

Dieser Test besteht darin, daß man eine geklärte Lösung von Xanthan-Harz mit Hilfe einer doppeltwirksamen Pumpe in konstanter Menge durch ein oder mehrere geeichte Filter mit einem Porendurchmesser von mehr als 0,8 /um z.B. durch Filter mit einem Porendurchmesser von 3/um einspritzt. Diese Injektion erfolgt vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit, die denjenigen entspricht, die man auf dem Feld im Inneren der Formation entspricht, im typischen Fall ist sie kleiner als 1 m pro Tag. Mit Hilfe eines Differential-Druckgebers registriert man in Abhängigkeit von der Zeit die Chargen-Verluste zu beiden Seiten des Filters bei einer Polymeren—Lösung, bezogen auf die wässrige Phase, die man zur Auflösung des letzteren verwendet hat: A P Polymer/Δ P Wasser. Dieses Verhältnis der Chargenverluste der Polymerenlösung bezogen auf diejenigen des Wassers während der Zirkulation durch ein gleiches poröses Milieu (Filter oder natürliches poröses Milieu) wird auch als Mobilitätsverminderung R^ bezeichnet. Eine weitere charakteristische Größe, die man zweckmäßig während dieses Fließens der Polymeren-Lösungen durch poröse Milieus kontrollieren sollte, ist die relative Viskosität"*^ , das Viskositäts-Verhältnis der Polymeren-LÖsung zum Lösungswasser; dieser Wert sollte sich während dieser Fließversuche nur wenig oder garnicht ändern.

Eine genaue Bestimmung der Durchdringungs-und Zirkulations-Fähigkeit einer Polysaccharid-Lösung im Inneren einer petroleumhaltigen Formation muß mit Hilfe der zwei oben genannten Tests erfolgen, d.h. ein Einspritztest, mit dem man die Verstopfung am Formationseingang durch unlösliehe Teilchen bestimmt, sowie ein Fließ- oder Filtrationstest mit konstanten, aber geringen Mengen, mit dem man gegebenenfalls die Verstopfung durch Mikrogele in einem bestimmten Abstand von Einspritzschacht feststellt.

. Es wurde bereits die Verwendung von Enzymen vorgeschlagen, um die Beschränkungen bei der Verwendung von wässrigen Lösungen von Xanthan-Harzen zu beseitigen und ihre Einspritzbarkeit und Filtrierbarkeit zu verbessern.

Im US Patent Nr. 4,o1o,o71, 4,119,491 und 4,165,257 sind Klärverfahren für rohe Fermentationsbrühen oder wässrige Lösungen beschrieben, die man durch Dispergierung von pulverförmigen Xanthan-Harzen erhält, undzwar mit Hilfe eines Enzyms vom Typ Protease. Die Behandlung erfolgt vorzugsweise in stark basischem Milieu (7,5< pH ^13) und bei Temperaturen unter 6o°C· Es wird ein schwacher Salzgehalt des Wassers, insbesondere ein Gehalt an zweiwertigen Ionen von weniger als 1oo ppm empfohlen. Außer dem ist es ratsam, die auf diese Weise behandelten Lösungen der Xanthan-Harze zu filtrieren, z.B. über Diotomeen-Erde, um Verluste der Einspritzbarkeit durch Verstopfung der Formationen mit unvollständig solvatisierten Protein-Materialien zu vermeiden. Durch diese Behandlung mit einem Enzym vom Protease—Typ kann man zwar beträchtliche Ver— besserungen im Vergleich zu nicht-behandelten Lösungen erzielen, aber nicht ohne abschließendes Filtrieren die Verstopfungsprobleme überwinden, die auf der Anwesenheit von anorganischen oder unlöslichen nicht-proteinischen organischen Materialien beruhen; es wird auch nichts über eine mögliche Einwirkung dieser Enzyme vom Protease-Typ auf die Mikrogele erwähnt. Übrigens besteht bei der Verwendung von stark basischen pH-Werten (pH> 9) das Risiko einer Umwandlung der Trimer-Struktur des Xanthan-Harzes und einer Depolymerisation.

Gemäß dem US Patent Nr. 4,094,739 wird die Klärung von Fermentationsbrühen beschrieben, die man aus Xanthomones Campestris erhalten hat; dessen Mikrobenzellen werden zuerst durch Pasteurisieren entaktiviert, bevor man eine zweite Fermentation mit Hilfe eines Mikroorganismus vom Pilz-Typ durchführt, wodurch die restlichen Zellen

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von Xanthomonas in Gegenwart von zugesetzter Glucose gelöst werden, welche ursprünglich wegen ihrer geringen Größe schwer filtrierbar sind; hierdurch erhält man unlösliche Zellen, die viel größer und daher leichter filtrierbar sind. Bei dieser Behandlung muß man also diese Zellen vorher einer Filtration unterwerfen und es ist nichts bezüglich einer verbesserten Einspritzbarkeit und Filtrierbarkeit der erhaltenen Lösungen angegeben.

Gemäß der FR-Patentanmeldung Nr. 8o/21395 kann man die Einspritzbarkeit und Filtrierbarkeit von Xanthan-Harz-Lösungen in petroleumhaltigen Formationen mit Hilfe eines enzymatischen Systems vom TypIblysaccharase oder Glucan-Hydrolase verbessern. Dieses enzymatische Verfahren erfolgt vorzugsweise in einem leicht sauren pH-Milieu und in einem Wasser mit.erhöhtem Salzgehalt, wobei man durchseheinende Lösungen dieser Xanthan-Harze erhält, deren Einspritzbarke it und Fließen durch petroleumhaltige Formationen ohne Verlust der echten Eigenschaften des Polysaccharide erfolgt, insbesondere seiner Verdickungswirkung. Es wurde festgestellt, daß diese enzymatische Behandlung sich als besonders wirksam bei Xanthan-Harz-Zubereitungen mit geringem oder mittlerem Gehalt an Mikrogelen erweisen; jedoch ist sie relativ weniger wirksam, wenn dieser Gehalt hoch ist, insbesondere bei den im Handel erhältlichen pulverförmigen Xanthan-Harzen. Diese Beschränkung der Behandlung mit Polysaccharase stellt sich insbesondere dann heraus, wenn man Dispersionen von pulverförmigen Xanthan-Harzen in komplex zusammengesetzten Wassern klären will, insbesondere in Lagerwasser mit starkem Salzgehalt und hohem Gehalt an zweiwertigen Metallionen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Methode zur Klärung von wässrigen Lösungen von Xanthan-Harzen, wobei die Verdickungskraft dieser Harze erhalten bleibt. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Klärung von rohen Fermentationsbrühen sowie wässrige Disper-

-Vivon pulverförmig vorliegenden Xanthan-Harzen. Die Erfindung betrifft die Entfernung von unlöslichen Zellabfällen, die aus dem Fermentationsprozeß dieser Xanthan-Harze stammen. Nach der Erfindung wird die Einspritzbarkeit der Lösungen von Xanthan-Harzen verbessert, welche zur Petroleumgewinnung verwendet werden sollen. Es werden auch die Mikrogele entfernt und deshalb die Fließeigenschaften der Xanthan-Harz-Lösungen im Inneren einer petroleumhaltigen Formation in einem gewissen Abstand vom Injektionsschacht verbessert« Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung von festen Kompositionen mit denen man die Durchsichtigkeit, die Einspritzbarkeit und das Fließen von Xanthan-Harz-Lösungen verbessern kann.

Es wurde gefunden, daß man die Filtrierbarkeit von wässrigen Xanthan-Harz-Lösungen beträchtlich verbessern kann, wenn man die enzymatische Behandlung dieser Lösungen mit zwei Enzymen verschiedenen Aktivitätstyps durchführt; die Filtrierbarkeit ist besser als wenn man die Behandlung isoliert mit dem einen oder dem anderen Enzym durchführt. Die auf diese Weise geklärten wässrigen Xanthan-Harz-Lösungen können direkt als Spülflüssigkeiten in petroleumhaltigen Formationen eingesetzt werden, nachdem man sie auf die gewünschte Konzentration und Viskosität verdünnt hat, ohne daß irgendeine Endbehandlung durchgeführt werden muß.

Die erfindungsgemäße enzymatische Behandlung kann entweder so durchgeführt werden, daß ein Enzym vom Polysaccharase-Typ (auch Glucan-Hydrolase genannt) und ein Enzym vom Protease-Typ gleichzeitig bei einem pH-Wert vorhanden sin^ der mit einer ausreichenden Aktivität der zwei Enzym-Typen verträglich ist; man kann aber auch zunächst ein Enzym

des einen der zwei oben genannten Typen bei einem für diesen gewählten Typ verträglichen pH-Wert und anschließend ein Enzym des anderen Typs bei einem für diesen andere Typ verträglichen pH-Wert der Reihe nach einsetzen, z.B. Polysaccharase bei einem sauren pH-Wert und anschließend Protease bei einem leicht sauren, neutralen oder basischen pH-Wert (je nach dem Protease-Typ), oder umgekehrt. Die besten Resultate erhält man, wenn man in zwei aufeinanderfolgenden Stufen zunächst mit Polysaccharase und anschliessend mit Protease arbeitet.

Die erfindungsgemäße enzymatische Behandlung wird in einem wässrigen Milieu mit einer Konzentration an gelösten Salzen der Alkali-Metalle und/oder Erdlkali-Metalle von mindestens Ίο Äquivalenten/Liter, vorzugsweise mindestens —1

Ίο Äquivalenten/Liter durchgeführt. Der erhaltene synergistische Effekt ist jedoch umso größer, je höher der Salzgehalt des Behandlungswassers ist. Ein spezieller Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht in der Tatsache, daß die synergistische Wirkung der zwei Enzym-Typen auch in Anwesenheit von zweiwertigen Ionen erhalten wird, z.B. Ca⁺⁺ oder Mg⁺⁺, insbesondere im Lagerwasser.

Die gleichzeitige oder in zwei Stufen durchgeführte, erfindungsgemäße enzymatische Behandlung findet vorzugsweise in einer Inkubationszeit von insgesamt 0,5 bis 60 Stunden, vorzugsweise 4- bis 48 Stunden bei Temperaturen von Raumtemperatur (25°C) bis zu etwa 65°C, vorzugsweise Λο bis 6o°C statt. Kurze Behandlungsdauern sind vorzugsweise mit erhöhten Temperaturen verbunden und umgekehrt. Will man eine enzymatische Behandlung bei höherer Temperatur verwenden, so sollte die optimale Zeit relativ kurz sein, z.B. 16 bis 24 Stunden bei 5o°C, 5 bis 1o Stunden bei 6o°C. Bevorzugte Temperaturen sind 4-o bis 6o°C , zweckmäßig

nicht höher als 65°C; bei höheren Temperaturen können die Enzyme in beträchtlichem Umfang entaktiviert werden.

Eine Enzym-Art_t die erfindungsgeinäß brauchbar ist, besteht aus den Polysaccharasen, d.h. Enzymen, welche Po Iysaccharide hydrolysieren können; vergl. den Artikel von M. Rinaudo und M. Milas "Enzymatic hydrolysis of the bacterial polysaccharide xanthan by cellulase" Int. J. Biol. Macromol. 198o, Band 2, S. 4-5 bis 48. Diese Enzyme, die im Handel unter der Bezeichnung Cellulasen erhältlich sind, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch unter solchen Bedingungen (pH-Wert : 3<pH<7)i Temperatur: (25 bis 65°C), Salzkonzentration, (> 1o~ Äquivalent/Liter) eingesetzt, daß die Eigenschaften des Xanthan-Harzes selbst nicht wesentlich beeinflusst werden. Diese Bedingungen sind in der FR-Patentanmeldung Nr. 8o/2i395 näher erläutert.

Unter der Bezeichnung Polysaccharase versteht man Enzyme, welche eine Glucan-Hydrolase-Aktivität besitzen. Diese Enzyme erhält man im Allgemeinen durch aerobe Züchtung von Pilzen aus der Klasse der Basiodiomyceten oder aus Pilzen der folgenden Arten: Aspergillus, Fusarium, Myrothecium, Penicillium, Polyporus, Rhizopus, Sclerotinia, Sporotrichum, Trichoderma, etc. Im Allgemeinen ist es nicht nötig das Enzym zu reinigen, die rohen Zubereitungen sind völlig ausreichend. Beispiele für industrielle Zubereitungen sind insbesondere (ohne daß diese Aufzählung als Einschränkung gewertet werden soll) die als PoIysaccharasen bezeichneten enzymatischen Extrakte, die man aus den Stämmen Aspergillus oder Trichoderma sowie aus den Basidiomyceten erhält.

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Eine weitere Art Enzyme, die komplementär zu der vorherigen Kategorie verwendet werden kann, besteht aus der Klasse der bakteriellen Proteasen. DieseProteasen erhält man im allgemeinen durch Mikroorganismen der Art Bacillus, wie B. Subtilis, B. Licheniformis, B. Amyloliquifacius und B. Pumilis oder auch der Art Streptomyces, wie S. Fradiae, S. Griseus und S. Rectis. Die Enzymquelle ist jedoch nicht kritisch. Diese Proteasen haben eine optimale Aktivität - je nach dem Fall - bei leicht sauren, neutralen oder basischem pH-Wert und werden daher als saure, neutrale oder alkalische Proteasen bezeichnet. Im Fall einer gleichzeitigen Behandlung mit einer Polysaccharase und einer Protease wählt man natürlich Enzym-Arten, deren Aktivitätsbereiche sich hinsichtlich des pH-Wertes überdecken.

Die erfindungsgemäße Synergistische Behandlung bezieht sich zwar vorzugsweise auf Dispersionen von pulverförmig vorliegenden Xanthan-Harzen in salzhaltigem Wasser; selbstverständlich gilt sie auch für Fermentationsbrühen, insbesondere solche, mit einem wesentlichen Gehalt an Mikrogelen. Wenn der Gehalt der Brühen an Mikrogelen gering ist, sind die Resultate mehr irregulär, ohne daß sich das völlig befriedigend erklären lassen würde.

Die aus den auf diese Weise behandelten Fermentationsbrühen isolierten Xanthan-Harze benötigen keine abschließende enzymatische Behandlung und die Filtrierbarkeit ihrer wässrigen Lösungen ist beträchtlich verbessert. Die Methoden zur Isolierung eines Xanthan-Harzes im pulverförmigen Zustand aus einer Fennentationsbrühe sind übrigens wohlbekannt und bestehen z.B. darin, daß man eine Fällung mit einem Alkohol durchführt, der mit der Fermentationsbrühe mischbar ist, ferner eine Trocknung durch Lyophilisation oder durch Abdampfen des Lösungsmittels.

Durch das synergistische erfindungsgemäße Verfahren, bei dem man mit einer Polysaccharase und einer Protease gleichzeitig oder aufeinanderfolgend behandelt, kann man zunächst einen Abbau der Zelltrümmer und der festen Bakterien, die in den Xanthan-Harz-Lösungen suspendiert sind, erreichen, wobei sie so in wasserlösliche Verbindungen umgewandelt werden, daß man schließlich eine klare Lösung erhält. Ferner kann man überraschender Weise durch diese synergistißche Behandlung die durchsichtigen Mikrogele entfernen, welche für die Verstopfung der petroleumhaltigen Formationen in einem bestimmten Abstand vom Einspritzungsschacht verantwortlich sind. Bei diesem ganzen Verfahren der Klärung und Entfernung der Mikrogele wird die Verdickungskraft des Xanthan-Harzes bewahrt und die erhaltenen klaren Lösungen können anschließend nach einfacher Verdünnung und ohne abschließende Filtrationsbehandlung in die petroleumhaltigen Formationen eingespritzt werden. Die Einspritzbarkeit und die Fließeigenschaften dieser Lösungen durch diese Formationen sind beträchtlich verbessert im Vergleich zur Behandlung mit isoliert genommenen Enzymen; dies kann leicht durch die entsprechenden Tests durch geeichte Filter gezeigt werden.

Zur Durchführung der gleichzeitigen synergistischen Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man wie folgt vorgehen, wobei man als Ausgangsprodukt Dispersionen von pulverförmigen Xanthan-Harzen in einer wässrigen Phase mit dem erforderlichen Salzgehalt oder Verdünnungen einer rohen Fermentationsbrühe in der gleichen wässrigen Phase einsetzt: Der pH-Wert der Lösung wird erforderlichenfalls auf den Wert eingestellt, welcher der optimalen Aktivität der zwei Enzym-Typen entspricht, worauf man diese zwei Enzyme zusetzt. Man hält die Temperatur eine wechselnde Zeit auf 25 bis 65°C„ um die oben beschriebene Verbesserung der Filtrierbarkeit zu erreichen.

Tails nötig wird der pH-Wert der Lösung wieder auf den pH-Wert der Verwendung eingestellt und nach Verdünnung auf die gewünschte Konzentration und Viskosität ist die so behandelte Lösung gebrauchsfertig.

Falls man die erfindungsgemäße enzymatische Behandlung in zwei Stufen durchführen will, kann man wie folgt verfahren: Der pH-Wert der Xanthan-Harz-Lösung wird erforderlichenfalls auf einen Wert von weniger als 7 und höher als 3» vorzugsweise auf 3 bis 6 eingestellt; hierzu verwendet man z.B. Salzsäure, Essigsäure oder Schwefelsäure. Man gibt das Polysaccharase-Enzym zu, und hält die Temperatur während der oben näher angegebenen nötigen Zeit auf 25 bis 65°C, worauf man den pH-Wert der Lösung mit Hilfe einer Base, z.B. Natronlauge oder Kalilauge, auf einen Wert von mehr als 6 und weniger als 12, vorzugsweise 6,5 bis 9 einstellt. Nach Zugabe der Protease hält man erneut die Temperatur während der oben näher definierten nötigen Zeit auf 25 bis 65°C. Nachdem man den pH-Wert der Lösung auf den pH-Wert der Verwendung eingestellt und auf die gewünschte Konzentration und Viskosität verdünnt hat, ist die so behandelte Lösung gebrauchsfertig.

Eine Variante der enzymatischen Behandlung in zwei Stufen besteht darin, daß man zunächst den pH-Wert der Lösung auf einen Wert einstellt, der vorzugsweise zwischen 6,5 und 9 liegt, und die enzymatische Behandlung von Protease durchführt, bevor der pH-Wert auf einen leicht sauren Wert eingestellt wird, vorzugsweise 3 bis 6, worauf man die enzymatische Behandlung mit Polysaccharase durchführt.

Bei der erfindungsgeraäßen enzymatischen Behandlung beträgt die Menge Xanthan-Harz z.B. 0,01 bis Λ Gew.-^, vorzugsweise 0,04 bis 1,5 Gew.-% (bezogen auf Wasser); die Menge jedes Enzyms ist z.B. 0,001 bis 0,5 Gew.-#, vorzugsweise 0,0025 bis 0,1 Gew.-^ (bezogen auf das Wasser), wobei diese Mengenverhältnisse nicht als Begrenzung gewertet werden sollen. Die minimale Menge der zu verwendenden Enzyme ist offensichtlich abhängig von der Menge des aktiven Faktors in den gewählten enzymatischen Zubereitungen.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können feste Zubereitungen, welche das Xanthan-Harz und die beiden Enzym-Typen enthalten, direkt dem Lagerwasser zugesetzt werden, so daß keine getrennte Zugabe der Enzyme zur Xanthan-Harz-Lösung nötig ist (dies bezieht sich auf die gleichzeitige enzymatische Behandlung).

Diese festen Kompositionen sind besonders interessant, wenn die enzymatische Klärung z.B. am gleichen Ort wie die Ölgewinnung stattfinden soll. Die enzymatische . Reaktion erfolgt so je nach der Auflösung des PoIysaccharides und -wenn Temperatur und pH-Wert des Auflösungswassers entsprechend gewählt werden- wird durch die enzymatische Behandlung die übliche Herstellungsdauer der eingespritzten Xanthan-Harzlösung nicht verlängert. Man kann auf diese Weise direkt eine klare Lösung erhalten, welche die gewünschte Viskosität hat und direkt ohne zusätzliche Behandlung, insbesondere Filtration , eingesetzt werden kann; sie hat für ihre Verwendung bei der ölgewinnung beträchtlich verbesserte Einspritz- und Filtrier-Eigenschaften.

Eine solche feste Komposition kann z.B. 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 30 Gewichtsteile Xanthan-Harz pro Gewichtsteil Enzymgemisch enthalten.

In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert, ohne daß sie hierauf beschränkt werden soll· In diesen Beispielen bedeutet c die Konzentration an Polymeren, c die Konzentration an Enzymen und R-. und R, die Verminderung der Mobilität bzw. Permeabilität.

Beispiel 1

Eine Lösung von 1,6 g/l pulverförmiges Polysaccharid Rhodopol 23 R (Rhone-Poulenc Industries, Prankreich) wird mit Hilfe von Wasser hergestellt, das 20 g/l Natriumchlorid und 0,4 g/l Natriumazid als bakteriostatisches Mittel enthält. Nachdem man das Polymere mehrere Stunden lang unter Rühren aufgelöst hat, teilt man die Lösung in drei gleiche Teile:

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a) Man bringt den pH-Wert des ersten Teils auf 5 und versetzt ihn mit 500 mg/1 (ppm) eines PoIy-

saccharase-Enzyms, das man aus einem Basidiomyceten der Art Poria erhalten hat. Man stellt die Temperatur auf 43°C ein und läßt 3 Stunden reagieren, worauf man einen Teil der Lösung für den Schnellfiltriertest entnimmt. Die restliche Lösung bringt man auf pH 9, versetzt mit 500 mg/1 (ppm) alkalischer Protease, die man aus Bacillus licheniformis erhalten hat, worauf man die Behandlung bei 43⁰C fortsetzt. Es werden erneut Proben nach einer Stunde und nach dreieinhalb Stunden dieser Behandlung entnommen.

b) Der zweite Teil der Polysaccharid-Lösung wird ebenfalls auf pH 5 gebracht und mit 500 mg/1 (ppm) Polysaccharase versetzt, worauf man 16 Stunden auf 43^OC erwärmt. Man entnimmt eine Probe und stellt den pH-Wert auf 9 ein, worauf man 5OO mg/1 (ppm) alkalische Protease zusetzt und erneut Proben nach viereinhalb und 23 Stunden Behandlung bei 43°C entnimmt.

c) Der dritte Teil der Mutterlösung wird direkt auf pH 9 gebracht und mit 500 mg/1 (ppm) alkalischer Protease versetzt. Die Probeentnahme erfolgt nach 4 bzw. 21 Stunden enzymatischer Behandlung bei 43 C.

Alle aus den verschiedenen Lösungen aus den Teilmengen a, b, c entnommenen Proben werden dem Schnellfiltriertest unterworfen. Dieser Test besteht darin, daß man die erhaltenen Lösungen nach Verdünnung auf eine Polymeren-Konzentration von 400 ppm (mit Hilfe von Wasser mit 20 g/l Natriumchlorid) und nach Einstellung ihres pH-Wertes auf 7 durch ein Filter Millipore von 0,8iim ( /5 =47 mm) unter einer konstanten Belastung von 10 kPa leitet. Die erhaltenen Resultate, in Form

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von Kurven, welche die Entwicklung des angesammelten Filtratvolumens (A) in cnr in Funktion zur Zeit (B) in Minuten darstellen, sind in Figur 1 zusammengestellt. Man stellt folgendes fest:

1) Die enzymatische Behandlung mit alkalischer

Protease allein hat nur einen geringen Effekt auf die Filtrierbarkeit, unabhängig von der Behandlungsdauer bei pH 9: Figur 1, Kurve 0(4- Stunden bei 4-3⁰C) und Kurve O¹ ( 21 Stunden bei 4-3⁰C) sind praktisch miteinander verschmolzen.

2) Die enzymatische Behandlung mit Polysaccharase bei pH 5 ist schon wirksamer, aber die Steigerung

der Behandlungsdauer bei 4-3°C verbessert die Filtrierbarkeit nur schwach: Figur 1, Kurve 1(3 Stunden bei 4-3⁰C) und Kurve 1' (16 Stunden bei 4-3⁰C).

3) Die gemischte enzymatische Behandlung, Polysaccharase bei pH 5 und anschließend Protease bei pH 9» hat einen synergistischen Effekt auf die

Filtrierbarkeit. Dieser synergistische Effekt ist beträchtlich größer bei der Lösung, welche eine längere Behandlung mit Polysaccharase durchlaufen hat: Figur 1, Kurve 2' ( 16 Stunden Polysaccharase + 4- 1/2 Stunden Protease) und Kurve 2 (3 Stunden Polysaccharase + 1 Stunde Protease). Die Steigerung der Behandlungsdauer mit Protease verbessert die Filtrierbarkeit nur schwach: Figur 1, Kurve 3' (16 Stunden Polysaccharase + 23 Stunden Protease) und Kurve 3 (3 Stunden Polysaccharase + 3 1/2 Stunden Protease).

Die kombinierte Wirkung Polysaccharase-Protease hat also einen synergistischen Effekt auf die Filtrierbarkeit. Es hat sich übrigens gezeigt, daß bei all diesen

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enzymatischen Behandlungen die Viskosität der Lösungen kaum beeinflußt wird und maximal um 3 #, bezogen auf die nicht-behandelte Lösung, schwankt.

Beispiel 2

Eine analoge enzymatische Behandlung wie im Beispiel 1 wird mit dem gleichen pulverförmigen Polysaccharid "Rhodopol 23 R wiederholt, wobei alle Versuchsbedingungen identisch sind, mit Ausnahme des Salzgehaltes des Wassers, welches auf 1 g/l Natriumchlorid eingestellt wurde.

Die Versuchsergebnisse des Schnellfiltriertests durch ein Filter Millipore von Ο,δμ,ΐη unter einer konstanten Belastung von 10 kPa bei verschiedenen Lösung nach enzymatischer Behandlung (c = 400 ppm, pH 7, 1 g/l NaGl) sind in Tabelle 1 in Form des angesammelten Filtratvolumens in Abhängigkeit von der Filtrationsdauer zusammengestellt.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen synergistischen Behandlung sind also anscheinend auch dann offensichtlich, wenn der Salzgehalt des Lösungswassers des pulverförmigen Polysaccharids geringer ist. Es genügt, wenn man hierzu die Zeilen 3» 5 und 6 sowie die Zeilen 4-, 7 und 8 von Tabelle 1 miteinander vergleicht. In jedem Fall ist die kombinierte Behandlung der Behandlung mit Polysaccharase allein überlegen und derjenigen mit alkalischer Protease allein sehr überlegen.

Tabelle 1

^~-\^^ Zeit in ^\^^ Minuten Enzymatiscne^^^	Angesammeltes ( cm3 )	1o	Filtratvolumen	2o
Behandlung ^"\^^ c = 500 mg/1 ^-^	5	64-	15	87
1 alkalische Protease (4- Stunden bei 4-3⁰C, pH 9 )	44	65	76	91
2 alkalische Protease (22 Stunden bei 4-3<>C, PH 9)	46	118	79	180
3 Polysaccharase (4- 1/2 Stunden bei 4-3°C, pH 5)	78	238	150	394-
4 Polysaccharase (16 Stunden bei 4-3°C, PH 5)	136	206	324-	34-2
5 Polysaccharase ( 4- 1/2 Stunden bei 4-3⁰C₁ pH 5) +alkalische Protease ( 1 1/2 Stunden bei 43°σ, pH 9 )	122	222	282	368
6 Polysaccharase (4 1/2 Stunden bei 4-3⁰C, pH 5) +alkalische Protease (16 1/2 Stunden bei 4-3⁰C, pH 9 )	126	298	302	544
7 Polysaccharase (16 Stunden bei 4-3°C, PH 5) +alkalische Protease (3 1/2 Stunden bei 4-3°C, pH 9)	160	314·	4-28	578
8 Polysaccharase (16 Stunden bei 4-3⁰C, pH 5) +alkalische Protease (23 Stunden bei 4-3⁰C, pH 9)	164-		4Λ8

Beispiel 3

Die Versuchsbedingungen von Beispiel 1 werden bei einem pulverförmigen Polysaccharid von Nahrungsraittelqualität Rhodigel 23 (Rhone-Poulenc Industries, Frankreich) wiederholt, welches in Wasser mit einem Gehalt von 20 g/l Natriumchlorid (Konzentration c = 1600 ppm) gelöst ist.

Die Resultate des Schnellfiltriertests durch Filter Millipore von 0,8^/im unter konstanter Belastung von 10 kPa sind in Tabelle 2 in Form der Filtratvolumen in Funktion zur Zeit wiedergegeben (c = 400 ppm, pH 7, 30°C).

Man stellt fest, daß ein synergistischer Effekt auf die Filtrierbarkeit erhalten wird, sowohl bei Behandlung

Stunden _n mit basischer Protease (24Ybis 50 C, pH 9, Zeile 2) mit vorheriger Behandlung mit Polysaccharase ■ (c_ = 500 ppm, 22 Stunden bei 50⁰G, pH 5),als auch bei Behandlung mit Polysaccharase ( 24 Stunden bei 50⁰C und pH 5? Zeile 4) mit vorheriger, Behandlung mit basischer Protease (c = 5OO ppm, 24 Stunden bei 50 C, pH 9)· Die gesammelten Filtratvolumen sind beträchtlich größer als bei ähnlicher Behandlungsdauer entweder mit Polysaccharase oder mit basischer Protease (Zeile 1 bzw. 3).

Tabelle 2

^\^^ Zeit in ^\^ Minuten Enzymatisch^^ Behandlung ^\^ (c_e = 500 mg/1) \:	Angesammeltes Filtratvolumen (cnr)	1o	15	2o	25	3o	35	4o	45
1 Polysaccharase (48 Stunden bei 5O⁰C, PH 5) 2 Polysaccharase (22 Stunden bei 50 C, pH 5) + alkalische Protease (24 Stunden bei 50⁰C, pH 9) 3 alkalische Protease (48 Stunden bei 50⁰C, pH 9 ) 4 alkalische Protease (24 Stunden bei 50 C, pH 9) + Polysaccharase ( 24 Stunden bei 50⁰C, PH 5)	5	72 244 8 210	84 332 1o 286	92 4o2 1o 350	98 464 1o 4o4	1oo 516 10 452	I00 566 1o 516	I00 608 1o 538	I00 64S 1c 576
48 136 8 120

Beispiel 4-

Die Versuchsbedingungen von Beispiel 1 werden bei einer industriellen Fermentationsbrühe Flocon 1035 (Pfizer, USA) wiederholt, die auf c = 1600 ppm mit Hilfe von VJasser verdünnt wurde das 20 g/l Natriumchlorid enthält.

Die Versuchsergebnisse des Filtrationstests durch Filter Millipore von 0,8^m unter konstanter Belastung von 10 kPa sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Man kann sehen, daß die synergistische Behandlung mit Polysaccharase - alkalischer Protease (Zeile 2) bei einer Xanthan-Harz-Brühe, welche übrigens eine sehr schlechte Filtrierbarkeit hat, viel wirksamer ist als die Behandlung mit Polysaccharase allein (Zeile 1).

Tabelle 3

^^^ Zeit in ^\^^ Minuten Enzymatiεch^\. Behandlung ^"^"-»^ (c_p= 500 mg/1) ^\	Angesammeltes Filtratvolumen (cnr)	10	15	20	25	3o
1 Polysaccharase (4-8 Stunden bei 50⁰C, pH 5) 2 Polysaccharase (20 Stunden bei 50⁰C, pH 5) + alkalische Protease (23 Stunden bei 50 C, pH 9)	5	96 290	126 412	152 526	174 632	192 726
60 148

Ein pulverförmiges Xanthanharz wird aus dieser mit Enzymen behandelten Brühe durch Ausfällung mit Isopropylalkohol, erneute Auflösung in Wasser und Trocknen durch Lyophilisieren isoliert. Das anschließend erneut in Wasser mit 20 g/l Natriumchlorid gelöste Pulver (Konzentration c = 400 ppm) wird dem gleichen Filtrationstest über Filter Millipore von 0,8^m unter 10 kPa unterworfen und zeigt keine Neigung zur Verstopfung. Dies zeigt, daß die erfindungsgemäße synergistische Behandlung nicht nur die Filtrierbarkeit der Fermentationsbrühen beträchtlich steigert, sondern auch daß die Neigung zur Bildung von Mikrogelen während der Stufe der Isolierung der Pulver aus der Brühe vermieden werden kann, wenn eine solche Behandlung vorher mit der gleichen Fermentationsbrühe durchgeführt wurde.

Beispiel 5

Dieses Beispiel soll einerseits die synergistische Wirkung anderer Enzyme und insbesondere einer Neutrase (neutrale Protease) zeigen und andererseits beweisen, daß die synergistische enzymatische Behandlung in einer einzigen Stufe bei einem pH-Wert nahe des Neutralpunktes (pH 6,0) durchgeführt werden kann.

Man stellt zwei Lösungen mit 1600 ppm KELZAN MF (pulverförmiges Polysaccharid der Firma Kelco, USA) in einem Wasser mit einem Salzgehalt von 1 g/l bzw. 20 g/l Natriumchlorid her. Jede dieser Mutterlösungen wird anschließend erneut in drei praktisch gleiche Teile aufgeteilt und man führt für jeden Salzgehalt die folgenden aufeinanderfolgenden Operationen durch:

$0 a) Der pH-Wert eines ersten Teils jeder Mutterlösung wird auf 7 eingestellt, worauf man 500 mg/1 neutrale Protease zugibt, die man aus Bacillus subtilis er-

halten hat; dann führt man 22 Stunden eine thermische Behandlung bei 5O⁰C durch. Räch dieser Zeit entnimmt man eine Probe der Lösung, deren pH-Wert man mit Hilfe von Salzsäure auf 5 einstellt und die man mit 500 mg/1 Polysaccharase versetzt, die man aus Aspergillus niger erhalten hat. Die beiden auf diese Weise erhaltenen Lösungen werden dann erneut 22 Stunden auf 43°C erhitzt, worauf sie mit Wasser verdünnt werden, dessen Kochsalz-Gehalt der polymeren Konzentration von 400 ppm entspricht,

Ίο wobei der pH-Wert auf 7 eingestellt wird. Diese Lösungen werden anschließend in üblicher Weise über Filter Millipore von 0,8 /im unter 10 kPa getestet (Zeilen 1 und 2 der Tabellen 4 und 5)·

b) Der pH-Wert eines anderen Teils jeder Mutterlösung wird auf 5 eingestellt, worauf man 500 mg/1 der

gleichen Polysaccharase wie oben zusetzt und eine 22 stündige thermische Behandlung bei 50 C durchführt. Nach dieser Zeit bringt man den pH-Wert der Lösung auf 7, fügt 500 mg/1 der obigen neutralen Protease zu und führt die thermische Behandlung weitere 22 Stunden fort. Nach Verdünnung auf c = 400 ppm wird die Filtrxerbarkeit der Lösung getestet (Zeilen 3 der Tabellen 4 und 5)·

c) Der pH-Wert des letzten Teils jeder Mutterlösung wird auf 6 eingestellt und man versetzt mit 500 rag/l Polysaccharase aus Aspergillus niger sowie 500 mg/1 neutraler Protease aus Bacillus subtilis. Nach einer 66 stündigen thermischen Behandlung bei 50⁰C bringt die Lösung auf eine Konzentration c = 400 ppm und auf den gewünschten pH-Wert von 7, bevor man den Filtrationstest durchführt ( Zeilen 4· der Tabellen 4- und 5).

Tabelle 4- Enzymatische Behandlung in Wasser mit 1 g/l NaCl

Zeit in Minuten Enzymatische Behandlung (c_e= 500 ppm)	Angesammeltes ]	10	15	20	?iltratvolumen (cnr)	30	35	40
1 neutrale Protease (44 Stunden bei 50⁰C, pH 7)	5	112	140	162	25	200	216	23O
2 neutrale Protease (22 Stunden bei 50°C, pH 7) + Polysaccharase (22 Stunden bei 50 C, pH 5)	72	234	322	400	182	534	588	646
3 Polysaccharase (22 Stunden bei 50⁰C, pH 5) + neutrale Protease (22 Stunden bei 50⁰C, pH 7)	134	274	376	466	470	616	684	744
4 gleichzeitige Behandlung (66 Stunden bei 50⁰C, pH 6)	156	158	204	244	548	302	324	348
96	274

Tabelle 5 Enzymatische Behandlung in Wasser mit 20 g/l NaCl

^\^^ Zeit in ^■\^^ Minuten	Ang	gesammeltes Filtratvolumen	15	20	25	30	35	(cm⁵)	i	214
Behandlung ^\^^ (c= 500 ppm) ^-^	5	10	6	8	9	1o	11	4o
1 neutrale Protease (44 Stunden bei 50 C. pH 7)	3	5	130	148	164	178	188	12
2 neutrale Protease (22 Stunden bei 50°C, pH 7) + Polysaccharase (22 Stunden bei 50⁰C, pH 5)	68	104	200	238	270	298	324	196
3 Polysaccharase (22 Stunden bei 50°C. pH 5)	96							344
+ neutrale Protease (22 Stunden bei 50°C. pH 7)			130	152	170	186	202
Ψ gleichzeitige Behänd= lung (66 Stunden bei 50⁰C pH 6.)	58	104

j - 50 -

; Die Resultate des Filtrationstests zeigen folgendes:

I Λ) Die Wirkung der neutralen Protease auf die Filtrier-

I barkeit ist bei einem Wasser mit 2o g/Liter Natriumchlorid

[ vernachlässigbar, erweist sich aber besser, wenn der Salz-

\ 5 gehalt geringer ist·

j '

j 2) Die synergistische Wirkung von Polysaccharase-neutraler

S Protease ist für die Filtrierbarkeit von Xanthan-Harz-

* Lösungen in den zwei Arten Wasser günstig, wobei jedoch

\ im Falle Polysaccharase-neutrale Protease die Filtrier-

\ 1o barkeit besser ist, als im Falle neutrale Protease-Poly-

S saccharase. Diese synergistische Wirkung ist bei Wasser

I mit geringerem Salzgehalt besser.

I 3) Die gleichzeitige Behandlung mit den zwei Enzym-Typen

f ist wirksamer als die Wirkung eines einzigen dieser bei-

j 15 den Enzym-Typen, aber die erhaltene Verbesserung ist im

! allgemeinen geringer als bei der aufeinanderfolgenden

j Behandlung. Die letzte Beobachtung steht zweifellos mit

I der Tatsache in Zusammenhang, daß man die Behandlung nicht

r beim optimalen pH-Wert jedes Enzyms durchführt.

I 2o Beispiel 6;

j Dieses Beispiel soll die synergistische Wirkung zeigen, die

5 man mit einer Polysaccharase und einer sauren Protease

i . ■ .

j erhalten kann. Eine Lösung mit I600 ppm pulverförmigem

I Polysaccharid von Nahrungsmittelqualität Rhodigel 2Ja

j 25 wird zunächst in Wasser mit 2o g/Liter Natriumchlorid her-

f gestellt. Der pH-Wert der Lösung wird dann auf 5 eingesta.lt

j und man versetzt mit 5oo mg/Liter einer Polysaccharase,die

I man aus Trichoderma viride erhalten hat. Nach 16 stündiger

I thermischer Behandlung bei 4-3°C wird die erhaltene klare

I 3o Lösung in zwei praktisch gleiche Teile aufgeteilt:

32Ί8697

a) Der pH-Wert der ersten Lösung wird auf 6 eingestellt und man versetzt mit 5°o mg/Liter alkalischer Protease, die man aus Bacillus Licheniformis erhalten hat, Nach 6 stündiger Behandlung bei 43°C wird der pH-Wert der erhaltenen Lösung auf '/ eingestellt und die Lösung mit Wasser mit 2o g/Liter Natriumchlorid (Konzentration c = 4oo ppm) verdünnt, worauf man sie dem üblichen Filtrationstest unterwirft ( Zeile 2 von Tabelle 6).

b) Der pH-Wert der zweiten Lösung wird auf 6,5 eingestellt und man versetzt mit 5oo mg/Liter saurer Protease,

die man aus Bacillus Subtilis erhalten hat. Nach 6, bzw. 43 Stunden Behandlung bei 43°C werden Proben entnommen, auf eine Konzentration von 4oo ppm an Polymerem verdünnt und auf pH 7 eingestellt, worauf man testet -15 (Zeilen 3,4 und 5 von Tabelle 6).

Die Resultate des Filtrationstests durch ein Filter Millipore von 0,8 um unter 1o kPa werden in Tabelle 6 verglichen mit denjenigen, die man mit einer Lösung erhalten hat, die einer 3o stündigen Behandlung mit Polysaccharase 4-3⁰C und pH 5 unterworfen wurde (Zeile 1).

Tabelle 6

^~""^\^^ Zeit in ^""--^Minuten Enzymatische \^ Behandlung ~^-\^^	Angesammeltes Filtratvolumen (cnr )	1o	15	2o	25	5o	35
1 Polysaccharase ( 3o Stunden bei 43°C, pH 5) 2 Polysaccharase (16 Stunden bei 43°C, pH 5) +alkalische Protease ( 6 Stunden bei 43°C, pH 9) 3 Polysaccharase (16 Stunden bei 43°C'^ pH 5) +saure Protease (6Stunden bei 43°C, pH 6,5) 4 Polysaccharase j (16 Stunden bei 43°C, I PH 5) +saure Protease (23 Stunden bei 4-3 C, pH 6,5) 5 Polysaccharase (16 Stunden bei 43°C, pH 5 +saure Protease (33 Stunden bei 43°C, pH 6,5)	5	76 253 114 128 ¹ 164	93 345 144 162 ■ ■ 21 o I i	1o7 42o 168 189 248	i 117 19o 214 281 I I I	125 — 2o6 ¹ ; 234 311 ! i	131 _ ■ ■ * i 217 ; ; t I i J₂₅O f } I i ! [338 S i t j Si
142 74 82 1o2

_ 7.7. _

Man stellt fest, daß die Behandlung mit saurer Protease im Anschluß an eine Behandlung mit Polysaccharase weniger wirksam ist, als die entsprechende Behandlung mit basischer Protease. Jedoch wird der synergistische Effekt bedeutend, wenn man die Lauer der enzymatischen Behandlung steigert.

Beispiel 7

Dieses Beispiel soll zeigen, daß die erfindungsgemäße Synergistische enzymatische Behandlung auch in Anwesenheit von Lagerwasser durchgeführt werden kann. Es werden zwei Fälle untersucht:

a) Direkte Dispergierung des Xanthan-Harz-Pulvers Rhodopol 23R (c = 16oo ppm) im Lagerwasser, das etwa 3o g/Liter Gesamt-Salzgehalt besitzt, davon 8,6 g/Liter Natriumionen, 1,3 g/Liter Kalziumionen und 0,29 g/Liter Magnesiumionen. Einstellung des pH-Werts auf 5 und Behandlung mit 5oo mg/Liter Polysaccharase, die man aus Basidiomyceten der Art Poria erhalten hat, undzwar 22 Stunden bei 43°C; erneute Einstellung des pH-Wert aus 9 und Behandlung mit 5oo mg/Liter alkalischer Protease,die man aus Bacillus Licheniformis erhalten hat, undzwar während unterschiedlicher Zeitdauern, 22 bzw. 8o Stunden. Die erhaltenen Lösungen werden mit Hilfe von Lagerwasser auf c = 4-OO ppm verdünnt, auf pH 7 gebracht und nach der üblichen Weise getestet (Zeilen 2 und 3 von Tabelle 7), Die Resultate werden mit denjenigen verglichen, die man durch Einwirkung von Polysaccharase allein erhält (48 Stunden bei 4-3°C, pH 5; Zeile 1, Tabelle 7).

_ 54 -

b) Vorherige Dispergierung des gleichen Pulvers in einer Konzentration c = 4ooo ppm in Wasser mit 1 g/Liter Natriumchlorid, anschließende aufeinanderfolgende enzymatische Behandlung mit Polysaccharase bei pH 5 und mit Protease bei pH 9* wobei die Enzymtypen und ihre Konzentrationen die gleichen sind, wie bei Teil a) oben. Die Verdünnung auf c = 4oo ppm Xanthan-Harz für den Filtrations-Test erfolgt ebenfalls mit Lagerv/asser; nach Einstellung des pH-Wertes auf 7 werden die Lösungen 22 bzw. 4-O Stunden bei 4-3⁰C der Einwirkung von alkalischer Protease und außerdem der Einwirkung von Polysaccharase unterworfen, worauf sie getestet werden (Zeile 2 und 3 von Tabelle 8). Die Resultate werden mit denen der gleichen Ausgangslösung verglichen (c = 4ooo ppm, 1 g/Liter Natriumchlorid), welche nur der Behandlung von Polysaccharase unterworfen wur(
Zeile 1, Tabelle 8).

rase unterworfen wurde (48 Stunden bei 43°C, pH 5;

Man stellt fest, daß man durch vorherige Dispergierung und synergistische enzymatische Behandlung in Wasser mit geringem Salzgehalt im allgemeinen bessere Resultate beim Filtrationstest mit der endgültigen Lösung erhält; der synergistische Effekt wird aber auch mit sehr guten Ergebnissen des Filtrationstests erhalten, wenn die direkte Einwirkung auf die Polysaccharid-Lösung im Lagerwasser

stattfindet. _:

Um die Verbesserung zu zeigen, die man mit der synergistischen Behandlung Polysaccharase-Protease erhält, wird ein vergleichender Fließtest mit geringer, aber konstanter Menge ( q = 3 cm-yStunde) durch Filter Millipore von 8 /um durchgeführt, undzwar mit Lösungen, die entweder einer Behandlung mit Polysaccharase (48 Stunden bei 43⁰C) oder der synergistischen Wirkung von Polysaccharase ( 22 Stunden bei 43°C) und alkalischer Protease (4o Stünden bei 43⁰C) unterworfen wurden.

Die Resultate des Fließtests bei 4-3⁰C in Anwesenheit von Lagerwasser zeigen die anhaltende beträchtliche Verstopfung von zwei aufeinanderfolgenden Filterserien bei der alleinigen Behandlung mit Polysaccharase ( R^7ioo), welche aber weniger stark ist als diejenige, die man bei einer nicht mit Enzymen behandelten Lösung antrifft ( R^>8oo); bei der Lösung, welche der synergistischen Behandlung unterworfen war, kann man keine Verstopfung finden, vielmehr tritt eine Stabilisierung der Werte Ίο der Mobilitätsverminderung ( R^ = 2o) bei den zwei Filterserien ein. Hieraus kann man schließen, daß bei der kombinierten Behandlung Polysaccharase-Protease in Anwesenheit von Lagerwasser eine praktisch völlige Entfernung der Mikrogele stattfindet.

Tabelle 7 Direkte Auflösung in Lagerwasser (c =16οό ppm)

^^\ Zeit in ~\.^ Minuten	Angesammeltes Filtratvolumen (cm^)	38 5o 128	1o	15	2o	25	3o	35	4o
Enzymatische Behandlung \^^ c_e = 5oo ppm ^\_^	5	58 82 ^: 22o [	72 1o6 292 ι · r t	8o 126 352	86 144 4oo I	9o 16o 44o i	9o 174 478	9o 188 514
1 Polysaccharase (48 Stunden bei 43°C, PH 5) 2 Polysaccharase (22 Stunden bei 43°C, pH 5) +Protease,alkalisch (22 Stunden bei 43°C, pH 9) 3 Polysaccharase (22 Stunden bei 43⁰C₁ pH 5) +Protease, alkalisch 22 Stunden bei 43 C, pH 9)

Tabelle 8 Vorherige Dispergierung in Wasser mit 1 g/Liter Natriumchlorid ( c = 4-ooo ppm)

Zeit in Minuten

Enzymatische,
Behandlung
c_e = 5oo ppm

Angesammeltes Filtratvolumen (cm*)

1o

2o

3o

Polys ac charas e (48Stunden bei pH 5)

:2 Polysaccharase (22 Stunden bei 4-3 C pH 5

+Protease, alkalisch (22 Stunden bei 4-3⁰C. pH 9)

Polysaccharase (22 Stunden bei 4-3 C, pH 5)

+Protease, alkalisch (4-O Stunden bei 4-3 C, pH 9)

6o

1o6

264-

14-8

376

182

214-

_ 4-8o · 576

i i

276 394-

24-6

664-

682

- 38 Beispiel 8

In diesem Beispiel soll eine Erklärung für die verbesserte Filtrierbarkeit gefunden werden, die man durch die erfindungsgemäße synergistische Behandlung erhält; insbesondere soll die spezifische Wirkung der zwei Enzym-Typen auf die zwei Hauptursachen der Verstopfung der petroleumhaltigen Formationen durch wässrige Lösungen von Xanthan-Harzen bzw. unlösliche Zellrückstände einerseits und durchsichtige Mikrogele andererseits differenziert werden.

Eine Lösung mit 4-oo ppm in (Gew.-Teile) pulverförmiges Polysaccharid Rhodopol 23 R in Wasser mit 2o g/Liter Natriumchlorid wird zunächst durch Filtrierung nach Standardbedingungen durch aufeinanderfolgende Millipore-Filter mit 3 /uro und 0,8 jüm unter einer Belastung von 1oo kPa geklärt. Ein Teil der erhaltenen, leicht opalisierenden Lösung wird dem üblichen Filtrationstest unterworfen (Zeile 1 von Tabelle 9)» die übrige Lösung wird in d rei praktisch gleiche Teile geteilt. Die folgenden enzymatischen Behandlungen werden dann durchgeführt und die erhaltenen Lösungen werden anschließend gleichfalls getestet:

a) Behandlung mit 5oo mg/Liter alkalischer Protease,

die man aus Bacillus Licheniformis erhalten hat, undzwar 4-8 Stunden bei 43°C und pH 9, anschließend Test bei pH (Zeile 2 von Tabelle 9).

b) Behandlung mit 5oo mg/Liter Polysaccharase, 4-8 Stunden bei 43°C und pH 5, dann Test bei pH 7 (ieile 3 von Tabelle 9),

c) Aufeinanderfolgende Behandlung mit Polysaccharase (23 Stunden bei 4-3°C^ pH 5) und alkalischer Protease (23 Stunden bei 4-3°C, pH 9), dann Test bei pH 7 (Zeile von Tabelle 9).

Die Wirkung der alkalischen Protease verbessert die Filtrierbarkeit leicht im Vergleich zur nur durch Filtration geklärten Lösung. Diese Wirkung ist auf die Digerierung der unlöslichen Teilchen proteinischen Ur-Sprungs zurückzuführen, die durch die Filtration nicht völlig entfernt wurden.

Die Wirkung der Polysaccharase scheint insbesondere für die Entfernung der Mikrogele günstig zu sein, welche wegen ihrer Deformierbarkeit die Hauptursache für die Verstopfung der Filter sind, wenn der Druck sinkt.

Durch die synergistische Behandlung Polysaccharase-Protease kann man eine Lösung mit praktisch vollkommener Filtrierbarkeit erhalten. Die praktisch völlige Entfernung der Mikrogele wird durch den Fließtest mit konstanter Menge bestätigt, der durch verschiedene geeichte Filter von 3 Λ™ (Filter Millipore und Membran Nuclepore) durchgeführt wird, wobei die Werte der Permeabilitätsverminderung (R_k) nahe der Einheit sind; das gleiche gilt beim Fließen durch ein nicht-gesichertes poröses Volumen aus Carborundum der folgenden Eigenschaften:

Länge 3*6o cm, Durchmesser 1,3o cm, Permeabilität 97 mD, Porosität 51,7 #. Die Werte R^ « 5,2 und R_fc = 1,25 in der erhaltenen Newton-Zone während des letzten Fließversuches sind charakteristisch für eine sehr beträchtliche Verminderung des Gehalts an Mikrogelen und der Fluß durch ein poröses Milieu geringer Permeabilität erfolgt ohne irgendeine Verstopfung.

- 4o -

Tabelle 9

^ ^--._ Zeit in	Minuted	Angesammeltes Filtratvolumen (cm^)	18	1o j 15 j	23ο ■	33.	2ο	25 ! 3ο i . . ■ ι
Behandlung "" -		5	82	ι 28	298	124	38	I _: 4ο ; 41
1 Ohne Behandlung		132	-	316	132	136 j 14ο
2 Alkalische Protease (48 Stunden bei 43°C pH 9)		162	418 • ■	394	;468 ' 534
3 Polysaccharase (48 Stunden bei 43 C^ pH 5)		526	}62ο : 698 I
j 4 Polysaccharase (23 Stunden bei 43°C, pH 5) ί ι- Protease, alkalisch ! (23 Stunden bei 43°C, j pH 9)

- In dieser Offenbarung steht der Ausdruck "Petroleum" für "Rohöl" -

Claims

-St- Fatentansprüche

. Verfahren zur Behandlung eines Xanthan-Harzes zur Verbesserung der Filtrierbarkeit seiner wässrigen Lösungen, wobei man eine wässrige Lösung des Xanthan-Harzes mit einer Konzentration an gelösten Alkali-und/oder Erdalkali-Salzen von mindestens 1o Äquivalenten/Liter enzymatisch behandelt, dadurch gekennzeichnet

daß die enzymatisch^ Behandlung mit Hilfe von mindestens zwei verschiedenen Enzym-Typen durchgeführt wird, einer Polysaccharase und einer Protease, undzwar unter Bedingungen, die mit der Aktivität dieser Enzyme verträglich sind.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Enzyme der zwei Typen gleichzeitig verwandet werden, undzwar unter solchen Bedingungen, daß die Enzyme dieser zwei Typen gleichzeitig aktiv sein können.
3· Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die enzymatische Behandlung in zwei aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt wird, undzwar zuerst mit einem Enzym des ersten Typs und dann mit einem Enzym des anderen Typs, wobei die Bedingungen in jeder Stufe so gewählt werden, daß der gewählte Enzym-Typ während dieser Stufe aktiv sein kann.

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14 MITGL-./ - '10' LAENDER
4·. Verfahren gemäß Anspruch 3j
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Stufe eine Behandlung mit einer Polysaccharase und die zweite Stufe eine Behandlung mit einer Protease umfasst.
5· Verfahren gemäß Anspruch 4-,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Stufe mit einer Polysaccharase bei einem pH-Wert von 3 bis 7 und die zweite Stufe mit einer alkalischen Protease bei einem pH-Wert von 7 bis 12 durchgeführt wird.
6. Verfahren gemäß Ansprüchen 3 bis 5, . dadurch gekennzeichnet,

daß die Polysaccharase ein Enzym ist, das man durch Züchtung eines Pilzes der Klasse der Basidiomyceten oder eines Pilzes aus der Art Aspergillus oder Trichoderma erhalten hat.
7· Verfahren gemäß Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Protease ein Enzym ist, das man durch Züchtung eines Mikroorganismus von der Art Bacillus erhalten hat.
8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer der enzymatischen Behandlung 0,5 bis 60 Stunden bei einer Temperatur von 25 bis 65°C ist.

_ 3 —
9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend die Isolierung des Xanthan-Harzes in festem Zustand durch eine beliebige Isolierungsmethode in üblicher Weise durchgeführt wird.
10. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzym-Menge jedes Types 0,001 bis 0,5 Gew.-^ bezogen auf das Wasser der wässrigen Lösung des Xanthan-Harzes beträgt.
11. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung des der Behandlung unterworfenen Xanthan-Harzes eine Lösung ist, die man durch Auflösung von Xanthan-Pulver in Wasser erhält.
12. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung des der Behandlung unterworfenen Xanthan-Harzes eine Fermentationsbrühe ist.
13· Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die der Behandlung unterworfene wässrige Lösung des Xanthan-Harzes durch Auflösung einer festen Komposition in Wasser hergestellt wird, die im Gemisch das zu behandelnde pulverförmige Xanthan-Harz und die Enzyme der zwei Typen enthält.

j - 4 -

f
14. Feste Komposition zur Durchführung des Verfahrens

? gemäß Anspruch 13,

j dadurch gekennzeichnet,

I daß sie im Gemisch das zu reinigende pulverförmige

! 5 Xanthan-Harz, mindestens ein Polysaccharase-Enzym

! und mindestens ein Protease-Enzym enthält.
15· Komposition gemäß Anspruch 14, mit einem Gehalt von 1 bis 100 Gew.-Teilen pulverförmiges Xanthan-Harz pro Gew.-Teil Enzym-Gemisch.

I 1o
16. Pulverförmiges Xanthan-Harz oder eine wässrige Lösung

I . . ■ ■

I . desselben, erhalten durch das Verfahren gemäß I Ansprüchen 1 bis 13·

j 17· Verwendung des Xanthan-Harzes, das man nach dem

I Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 13 erhalten hat,

I 15 als Mittel zur Petroleum-Gewinnung· bzw. Rückgewinnung

I bzw. Aufarbeitung.