DE3688201T2

DE3688201T2 - Verfahren zur herstellung von waessrigen loesungen von polysacchariden.

Info

Publication number: DE3688201T2
Application number: DE8686200093T
Authority: DE
Inventors: Andrew Richard Godley; John Dudley Linton; Timothy Michael Nisbet
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1985-02-01
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2006-01-21
Also published as: DK47786A; FI860396A0; RO94652A; AR242262A1; GB8502629D0; ZA86463B; FI860396A; MX167524B; DE3688201D1; EP0189959A2; DK47786D0; IE60739B1; HU198515B; JPH0614871B2; JPS61177994A; NO163742B; EP0189959B1; RO94652B; KR860006475A; BR8600350A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Lösungen von Polysacchariden, im spezielleren von wäßrigen Lösungen von Polysacchariden vom Succino-Glucan-Typ.
Ein Polysaccharid vom Succino-Glucan-Typ kann als ein Heteropolysaccharid definiert werden, das Glucose und für jeweils 7 Mol Glucose 0,9 bis 1,2 Mol Galactose und 0,65 bis 1,1 Mol Pyruvat, zusammen mit Succinat und Acetat in Molverhältnissen zwischen 0 und 2 (für jeweils 7 Mol Glucose), umfaßt. Derartige Polysaccharide produzierende Mikroorganismen werden hier als /Polysaccharidproduzierende Mikroorganismen vom Succino-Glucan-Typ. bezeichnet
Aus der EP-A-40 445 (Zeichen der Patentinhaberin K 1480) ist ein Verfahren zur Herstellung eines Polysaccharids vom Succino-Glucan-Typ bekannt, welches ein Züchten einer schleimbildenden Spezies von Pseudomonas, Rhizobium, Alcaligenes oder Agrobacterium, beispielsweise Pseudomonas sp. NCIB 11264, Pseudomonas sp. NCIB 11592 oder Mutanten hievon, unter aeroben Bedingungen in einem wäßrigen Nährmedium und ein Gewinnen des Polysaccharids aus dem das Polysaccharid enthaltenden Medium umfaßt.
In der EP-A-138 255 (Zeichen der Patentinhaberin K 1924) ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Polysaccharids vom Succino-Glucan-Typ bekannt, welches die Vermehrung von Agrobacterium radiobacter NCIB 11883 umfaßt. Bei Produkten, die aus den Verfahren der EP-A-40 445 oder EP-A-138 255 erhalten worden sind, hat sich gezeigt, daß sie eine Vorfiltration benötigen, wenn sie durch ein Zelluloseacetatfilter mit einem Porendurchmesser von 1,2 um (beispielsweise ein 1,2 um "Millipore"-Filter; "Millipore" ist eine registrierte Marke) durchtreten sollen. Das Vermögen einer Polysaccharidlösung, durch ein solches Filter hindurchzutreten, ist ein nützlicher Hinweis darauf, daß das Polysaccharid in der tertiären Ölgewinnung zufriedenstellend funktionieren wird, indem die Injektion der Polysaccharid-haltigen wäßrigen Verdrängungsformulierung in die öl- oder gasführende Felsformation nicht durch ein Material behindert werden wird, das ein Verstopfen der kleinen Poren der Felsformation verursachen könnte.
Das US-Patent 4 416 990 beschreibt die Verwendung von Basidiomycetes-Cellulase zur Behandlung einer wäßrigen Dispersion eines Xanthangummis mit einem Gehalt an Bakterienzellenresten und Mikrogelen als Verunreinigungen zur Verbesserung der Injizierbarkeit und Filtrierbarkeit des Xanthangummis in Ölformationen und damit zur Verbesserung der Gewinnung von Rohöl.
Die GB-Schrift 20 656 88B beschreibt eine Behandlung eines Polysaccharids mit einem Endoenzym, das zur Hydrolyse wenigstens einer der Bindungen zwischen Zuckereinheiten des Polysaccharids befähigt ist, um das Vermögen des Polysaccharids, in einer wäßrigen Lösung durch ein poröses Medium zu strömen, zu verbessern.
Es wurde nun ein Verfahren zur Verbesserung der Injizierbarkeit und Filtrierbarkeit von Polysacchariden vom Succino-Glucan-Typ gefunden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Polysaccharidlösung, welches ein aerobes Fermentieren einer assimilierbaren Kohlenhydratquelle mit einem Polysaccharid-bildenden Mikroorganismus vom Succino-Glucan-Typ in einem wäßrigen Nährmedium umfaßt, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Fermentationsbrühe Cellulase zugesetzt wird. Die Menge an zur Fermentationsbrühe zugesetzter Cellulase hängt unter anderem vom Aktivitätsausmaß des Enzyms und von der Konzentration der Mikroorganismen ab. Im allgemeinen kann jedoch Cellulase zweckmäßig in einem Ausmaß von 0,01 bis 0,2 g·1&supmin;¹, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 g·1&supmin;¹, zugesetzt werden. Der Ausdruck "Cellulase" bezeichnet ein beliebiges Enzym, das zum Aufbrechen der β-1 → 4-Verknüpfung der Cellulose befanigt ist.
Beispiele für im Handel verfügbare Enzympräparate, die eine Cellulaseaktivität aufweisen, umfassen die Produkte "Cellulase CP" von der Firma Sturge Ltd, "Cellulase AC" von der Firma Miles Biochemicals, "Cellulosin AP" von der Firma Miles Biochemicals, "Xylanase" von der Firma Miles Biochemicals, "Celluclast" von der Firma Novo und Cellulase von der Firma Gist-Brocades B.V.
Bevorzugte geeignete Polysaccharid-bildende Mikroorganismen umfassen die Gruppe, die aus Rhizobium meliloti, Rhizobium trifolii, Alcaligenes faecalis var. myxogenes, Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium rhizogenes, Pseudomonas spp. und Mutanten hievon besteht. Besonders bevorzugt sind die Spezies Agrobacterium radiobacter NCIB 11883, Pseudomonas sp-. NCIB 11264 und Pseudomonas sp. NCIB 11592.
Die nach dem vorliegenden Verfahren erhaltlichen Polysaccharidprodukte, beispielsweise wäßrige Polysaccharidlösungen, können zweckmäßig als Wasserverdickungsmittel angewendet werden, die in der Öl- und Gasexploration sowie in der Öl- und Gasförderung eingesetzt werden. Mögliche Anwendungen von Polysacchariden auf diesem technischen Gebiet können sich in Verrohrungsformulierungen, Wiederaufwältigungsformulierungen, Bohrformulierungen und Flüssigkeitsverdrängungsformulierungen ergeben.
Da jedoch das vorliegende Verfahren insbesondere eine hervorragende Methode zur Beseitigung potentiell verstopfender Teilchen aus der Polysaccharidformulierung darstellt, finden die nach dem vorliegenden Verfahren erhaltenen wäßrigen Polysaccharidlösungen eine vorteilhafte Anwendung (als Verdickungsmittel) in wäßrigen Fluidverdrängungslösungen bei der verstärkten Restölgewinnung.
Die vorliegende Erfindung wird aus den nachfolgenden Beispielen weiter verständlich werden.

BEISPIEL I

In dem folgenden Medium wurde eine ansatzweise Fermentation mit dem Agrobacterium radiobacter-Stamm NCIB 11883 bei pH 7 und 36ºC ausgeführt.
KH&sub2;PO&sub4; 0,68 gl&supmin;¹
MgSO&sub4; 7H&sub2;O 0,49 gl&supmin;¹
MgSO4 4H&sub2;O 0,44 mgl&supmin;¹
ZnSO&sub4; 7H&sub2;O 0,57 mgl&submin;&sub1;
H&sub3;BO&sub3; 0,06 mgl&supmin;¹
Na&sub2;MoO&sub4; 2H&sub2;O 0,24 mgl&supmin;¹
(NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; 0,79 gl&supmin;¹
CaCl&sub2; 2H&sub2;O 7,35 mgl&supmin;¹
CUSO&sub4; 5H&sub2;O 0,25 mgl&supmin;¹
CoCl&sub2; 6H&sub2;O 0,23 mgl&supmin;¹
KI 0,16 mgl&supmin;¹
FeSO&sub4; 7H&sub2;O 13,9 mgl&supmin;¹
Glucose 25 gl&supmin;¹
Am Ende des Zellenwachstums (7 1/2 Stunden, bestimmt durch Messung der optischen Dichte - das Wachstumsende zeichnet sich durch einen konstanten Wert aus) und bei Glucoseerschöpfung (weitere 70 Stunden, bestimmt durch die Analyse der Fermentationsbrühe) wurden Proben aus der Kulturflüssigkeit genommen. Eine ähnliche Fermentation wurde ausgeführt, mit dem Unterschied, daß zusammen mit dem Inokulum aus NCIB 11883 0,2 g·l&supmin;¹ Cellulase zugesetzt wurden. Die Proben wurden wie oben entnommen. Die Proben (80 ml) wurden durch Zusetzen von 12 Volumina einer wäßrigen Lösung von 15% Gew./Vol. NaCl + 1,5% Gew./Vol. CaCl&sub2; auf das 13-fache verdünnt (Vol./Vol.), 2 Minuten lang unter Verwendung eines "Ultraturrax"-Mischers (registrierte Marke) vermischt, und die Filtrierbarkeit wurde durch Messen der Strömungsgeschwindigkeit durch ein 1,2 um-"Millipore"- Filter von 47 mm Durchmesser (registrierte Marke) bei 30ºC mit 40 psi Überdruck getestet. Die Fig. 1 zeigt die Ergebnisse. Die Kurve A bezieht sich auf unbehandelte Brühe (Wachstumsende) und die Kurve B auf die unbehandelte Brühe (Glucoseerschöpfung). Die Kurve C bezieht sich auf die mit Cellulase behandelte Brühe (Wachstumsende) und die Kurve D bezieht sich auf die Cellulase-behandelte Brühe (Glucoseerschöpfung). Die Filtrierbarkeit der behandelten Brühe ist in beiden Fällen deutlich unterlegen.

BEISPIEL II

Wie in Beispiel I wurde eine ansatzweise Fermentation mit einem Agrobacterium radiobacter-Stamm NCIB 11883 ausgeführt. Am Ende des Zellenwachstums wurden 0,2 g·l&supmin;¹ Cellulase zu der Brühe zugesetzt, und die Fermentation wurde bis zur Glucoseerschöpfung ablaufen gelassen.
Wie in Beispiel I wurde die Filtrierbarkeit der Brühe (verdünnt auf das 10-fache) getestet. Die Fig. 2 zeigt das Ergebnis für diese Brühe (Kurve A) im Vergleich zu einer Brühe ohne Cellulasezusatz (Kurve B). Die Filtrierbarkeit der behandelten Brühe ist deutlich überlegen.

BEISPIEL III

Wie in Beispiel I wurde eine ansatzweise Fermentation mit einem Agrobacterium radiobacter-Stamm NCIB 11883 ausgeführt. Bei Glucoseerschöpfung wurde der pH-Wert der Brühe auf 5,5 eingestellt und Cellulase wurde im Ausmaß von 0,1, 0,05 oder 0,019 g·l&supmin;¹ zugesetzt. Die Brühe wurde bei 40ºC inkubiert und nach 1,8 Stunden geerntet. Die Filtrierbarkeit wurde wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt. Die Behandlung mit 0,1 g·l&supmin;¹ (Kurve A), 0,05 g·l&supmin;¹ (Kurve B) oder 0,019 g·l&supmin;¹ (Kurve C) an Cellulase führte zu einer starken Verbesserung gegenüber der unbehandelten Brühe (Kurve D).

BEISPIEL IV

Wie in Beispiel I wurde eine ansatzweise Fermentation mit einem Agrobacterium radiobacter-Stamm NCIB 11883 ausgeführt. Bei Glucoseerschöpfung wurde der pH-Wert der Brühe auf 5,5 eingestellt, und es wurden mehrere im Handel erhaltliche Cellulasepräparate zugesetzt (0,2 g·l&supmin;¹). Nach 5,75 Stunden Inkubation bei 40ºC wurde die Filtrierbarkeit wie in Beispiel I getestet (Verdünnung auf das 10-fache). Die Ergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt. Ein Zusatz von 0,2 g·l&supmin;¹ an: "Cellulase CP" (Sturge Ltd.-Kurve A), Cellulase (Gist-Brocades-Kurve B), "Cellulase AC" (Miles Biochemicals - Kurve C), "Cellulosin AP" (Miles Biochemicals - Kurve D), "Xylanase" (Miles Biochemicals - Kurve E) oder 0,2 ml ·l&supmin;¹ "Celluclast" (Novo - Kurve F) führte zu einer dramatischen Verbesserung der Filtrierbarkeit, verglichen mit der unbehandelten Brühe (Kurve G).

BEISPIEL V

Wie in Beispiel I wurde eine ansatzweise Fermentation mit dem Agrobacterium radiobacter-Stamm NCIB 11883 ausgeführt. Eine Probe der Brühe wurde bei Glucoseerschöpfung entnommen, und die restliche Brühe wurde mit 0,2 g·l&supmin;¹ Cellulase 7 Stunden bei pH 5,5 und 40ºC behandelt. Die Filtrierbarkeit wurde wie in Beispiel I gemessen (Verdünnung auf das 10fache). Die Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt. Die mit Cellulase behandelte Brühe (Kurve A) zeigte eine hervorragende Filtrierbarkeit. Die unbehandelte Brühe konnte nur schwer filtriert werden (Kurve B). Wenn auf 500 ml einer aus Cellulase-behandelten Brühe hergestellten Lösung eine nicht mit Cellulase behandelte Lösung folgte, trat rasch nach dem Wechsel der Lösung ein Blockieren auf (Kurve C). Wenn Cellulase unmittelbar vor dem Filtrieren einem unbehandelten Produkt zugesetzt wurde, trat das Blockieren rasch ein (Kurve D). Diese Ergebnisse belegen, daß die vorstehenden Resultate auf die Wirkung von Cellulase auf die Mikrobenbrühe zurückzuführen sind, und nicht auf das Celluloseacetat des "Millipore"-Filters (registrierte Marke).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Polysaccharidlösung, welches ein aerobes Fermentieren einer assimilierbaren Kohlenhydratquelle mit einem Polysaccharid-bildenden Mikroorganismus vom Succino-Glucan-Typ in einem wäßrigen Nährmedium umfaßt, gekennzeichnet durch Zusetzen von Cellulase zur Fermentationsbrühe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin 0,01 bis 0,2 g·l&supmin;¹ Cellulase zu der Fermentationsbrühe zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin 0,05 bis 0,2 g·l&supmin;¹ Cellulase zu der Fermentationsbrühe zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin der Polysaccharid-bildende Mikroorganismus aus der Rhizobium meliloti, Rhizobium trifolii, Alcaligenes faecalis var. myxogenes, Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium rhizogenes, Pseudomonas spp. und Mutanten hievon umfassenden Gruppe ausgewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin der Mikroorganismus aus der Pseudomonas sp. NCIB 11264, Pseudomonas sp. NCIB 11592 und Agrobacterium radiobacter NCIB 11883 bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

6. Verwendung einer wäßrigen Polysaccharidlösung, erhalten nach einem Verfahren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, in einer wäßrigen Fluidverdrängungslösung in der tertiären Ölgewinnung.