DE3917645A1 - Verfahren zum abtrennen von farbstoffen und/oder geruchsstoffen aus reduktionsstabile wertprodukte enthaltenden fermenterbruehen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Farb­ stoffen und/oder Geruchsstoffen aus reduktionsstabile Wertpro­ dukte enthaltenden Fermenterbrühen. Diese Lösungen sind braun bis schwarz gefärbt und riechen außerdem äußerst unangenehm. Um die Farb- und Geruchskomponenten von den Wertprodukten, z.B. Enzymen abzutrennen, wurde seit Beginn der 80er Jahre Fällungen, z.B. mit 1,2 Propylenglykol, aber auch mit Carb­ oxylaten oder anderen Stoffen eingesetzt, um saubere Präparate zu gewinnen. Zur Stabilisierung von Enzymen in Flüssigwasch­ mitteln werden dann Calciumionen, niedere Carbonsäuren, Borate und anderes zugegeben. Diese aus der Literatur bekannten Ver­ fahren führen jedoch zu keinen befriedigenden Ergebnissen. Ein Teil der Farb- und Geruchskomponenten kann zwar abgetrennt werden, aber es bleiben noch genügend viele dieser Komponenten in der Lösung, so daß keineswegs von einer sauberen Enzymprä­ paration gesprochen werden kann. Auch die aus der Literatur be­ kannten Verfahren zur Anreicherung von Protease mit Propylen­ glykol mittels Extraktion ergeben ebenfalls negative Ergebnisse, auch wenn eine Reihe von Parametern variiert werden. Auch Ver­ suche, die Farbkomponente mittels Elektrodialyse abzutrennen, verlaufen erfolglos. Zwar können bei den genannten Verfahren die Anteile der Farb- und Geruchskomponenten herabgesetzt werden, aber die Anteile bleiben noch zu groß, um die Enzympräparation bei Waschmitteln einsetzen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abtrennen von Farbstoffen und/oder Geruchsstoffen aus re­ duktionsstabile Wertprodukte enthaltenden Fermenterbrühen zu schaffen, mit dem der Gehalt dieser Stoffe so stark gesenkt werden kann, daß das gereinigte Produkt ohne weitere chemische Behandlung Wasch- und Reinigungsmitteln zugegeben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus den Fermenterbrühen die höhermolekularen Bestandteile ausgefällt werden und diese dann mit einem Reduktionsmittel gebleicht wer­ den.

Die Vergeblichkeit der bekannten Versuche zur Lösung dieses Problems hatte ihre Ursache darin, daß die Farb- und Geruchs­ komponenten nicht aus einer, sondern aus mehreren Substanzen mit unterschiedlichen Molekulargewichten bestehen. Daher kann der Einsatz eines einzigen Reinigungsverfahrens nicht zum Ziel führen, ein sauberes Präparat zu gewinnen.

Erfindungsgemäß werden dagegen beim Ausfällen die Komponenten mit relativ niedrigem Molekulargewicht abgetrennt, aber die hö­ hermolekularen Komponenten verbleiben bei den Wertprodukten. Die wirksamen Zentren dieser Farb- und Geruchskomponenten werden durch das darauffolgende Bleichen zerstört. Mit dem Rückgang der Farbkomponenten geht auch der Geruch fast völlig zurück. Die Erfindung liegt aber nicht in dem Bleichen alleine, denn ein Bleichen ohne ein vorheriges Ausfällen führt nicht zu dem gewünschten Ergebnis. So kann mit dem Ausfällen alleine nur eine 30- bis 40%ige Farbreduzierung erreicht werden. Das gleiche gilt für ein Bleichen ohne das Ausfällen. Bei einer Kombination dieser Maßnahmen läßt sich jedoch eine helle, blaßrosa Farbe der Präparation mit einem äußerst schwachen Geruch erreichen.

Das Verfahren ist besonders gut für Enzymlösungen und insbesondere für Proteaselösungen geeignet.

Ein besonders gutes Ergebnis wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt, wenn das ausgefällte Produkt vor dem Bleichen mit einer gesättigten Lösung des Ausfällungsmittels gewaschen wird. Die Waschflüssigkeit sollte aus wirtschaftlichen Gründen zum Ausfällen der hochmolekularen Komponenten der nächsten Charge von Proteaselösung zurückgeführt werden. Eine besonders gute Abtrennung der Farb- und Geruchskomponenten ergibt sich, wenn als Ausfällungsmittel Natriumsulfat verwendet wird.

Vorteilhaft ist ebenfalls, wenn vor dem Bleichen das ausgefällte Produkt mit einer Calciumchloridlösung aufgelöst wird.

Bei den Reduktionsmitteln ist es besonders wichtig, daß diese inaktiv gegenüber den Enzymen, voll wirksam schon bei Tempera­ turen unter 40°C, in Wasser ausreichend stabil, gut dosierbar und daß der Überschuß der Reduktionsmittel leicht entfernbar ist sowie die nach der Reduktion aus dem Reduktionsmittel entste­ henden Stoffe waschmittelverträglich und nicht umweltbelastend sind. Außerdem sollten die Reduktionsmittel ein hohes Redukti­ onspotential, niedrige spezifische Verbrauchsmengen und niedrige Verbrauchskosten haben. Diese Forderungen werden von Borana­ ten, insbesondere Natriumborhydrid, reduzierenden Kationen, insbesondere zweiwertigem Zinn, Endiolen, insbesondere Ascor­ binsäure, reduzierenden Sacchariden, insbesondere Glucose, dreiwertigen Phosphorverbindungen, insbesondere HPO(OH)₂, er­ füllt.

Vorzugsweise wird bei einer Verwendung von Natriumborhydrid als Bleichmittel nach dem Bleichen die Lösung neutralisiert oder gepuffert, da sich aus Natriumborhydrid Natriumhydroxid bildet, aber die Enzympräparation einen sehr engen pH-Wert für ihre Stabilität benötigt. Natriumborhydrid ist als Bleichmittel auch deshalb vorteilhaft, weil nach dem Bleichen Borsäure entsteht, die ein Enzymstabilisator ist.

Um eine besonders saubere Enzympräparation zu gewinnen, wird vorzugsweise nach dem Bleichen filtriert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Verfahrens­ schritte,

Fig. 2 den Farbgehalt von Enzymlösungen vor und nach einer Fällung mit Natriumsulfat und vor und nach dem Bleichen mit einer 1- bzw. 2%igen Natriumborhydridzugabe,

Fig. 3 einen Vergleich der Entfärbungen durch Fällung mit Na­ triumsulfat und mit Ammoniumsulfat,

Fig. 4 das Ergebnis eines Bleichens mit Natriumborhydrid bei unterschiedlichen Zugaben des Bleichmittels.

Nach Fig. 1 wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren von einem durch Ultrafiltration gewonnenen Konzentrat der Enzympräparation ausgegangen. Eine Zugabe von Natriumsulfat fällt die hochmole­ kularen Komponenten, nämlich die Enzyme und einige der Farb- und Geruchsstoffe aus. Dabei wird festes Natriumsulfat verwen­ det. Das gefällte Produkt wird filtriert und zentrifugiert. Der so erhaltene Kuchen enthält die niedermolekularen Anteile der Farb- und Geruchskomponenten nicht mehr. Dieser Kuchen wird zum weiteren Reinigen mit einer gesättigten Natriumsulfatlösung gewa­ schen. Die Waschflüssigkeit wird aus Wirtschaftlichkeitsgründen zum Fällen einer weiteren Charge benutzt. Für das Bleichen wird der Kuchen wieder aufgelöst. Dazu wird eine 1%ige Calciumchlo­ ridlösung verwendet. Der gelöste Kuchen wird mit Natriumborhy­ drid gebleicht. Zum Dosieren des Bleichmittels wird etwa 1/2 Stunde, zur Reaktion etwa die gleiche Zeitspanne benötigt. Nach dem Bleichen wird blankfiltriert und das erhaltene Filtrat thermisch konzentriert.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in diesem Beispiel ge­ nannten Fällungs- und Bleichmittel beschränkt.

Als Fällungsmittel kann z. B. auch Ammoniumsulfat verwendet wer­ den, wie die Fig. 3 zeigt. Die linken Säulen der beiden Säulen­ paare kennzeichnen darin die Enzymausbeute nach einer Fällung, die rechten Säule jedes Paares die Farbreduzierung nach der Fäl­ lung. Das linke Säulenpaar bezieht sich auf eine Fällung mit Natriumsulfat, das rechte Säulenpaar auf eine Fällung mit Am­ moniumsulfat. Wie zu erkennen ist, wird durch eine Fällung zwar die Farbe reduziert, womit auch eine Geruchsreduzierung einher­ geht, aber diese Reduktion beträgt nur etwa 30 bis 40% bezogen auf die Komponenten vor der Fällung.

Erst die Kombination von Fällung und Bleichung führt zu einer erheblichen Farbreduzierung, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die linken Säulen jeden Säulenpaars zeigen wieder die Enzymausbeute, bezogen auf den Anfangsgehalt, und die rechten Säulen den Farb- und Geruchsstoffgehalt, ebenfalls bezogen auf den An­ fangsgehalt vor dem Fällen und Bleichen. Hier ist im linken Säulenpaar das Ergebnis einer Fällung mit Natriumsulfat dar­ gestellt, in der Mitte das Ergebnis eines Bleichens mit 1 Gew.-% Natriumborhydrid bezogen auf die Lösung nach einer vorherigen Fällung mit Natriumsulfat. Am rechten Rand ist das gleiche dar­ gestellt, aber mit 2% Natriumborhydrid. Wie zu erkennen ist, bringt erst die kombinierte Wirkung von Fällen und Bleichen den gewünschten Erfolg.

In Fig. 4 ist die Enzymausbeute, dargestellt durch Kreise, und der Farbrestgehalt, dargestellt wurde Kreuze, in Abhängigkeit von der Zugabe des Bleichmittels Natriumborhydrid gezeigt. Es ist zu erkennen, daß die Enzymausbeute nur leicht bei steigender Natriumborhydridzugabe abnimmt, aber der Farbrestgehalt, der nach der Fällung auf einen Wert von etwa 60% gesunken ist, drastisch zurückgeht auf etwa 10%. Bei Zugabe von über 2% Na­ triumborhydrid tritt kaum eine weitere Verminderung des Farb­ restgehaltes ein. Die optimale Konzentration von Natriumborhydrid liegt also bei 2 Gew.-%, bezogen auf die Enzymlösung.

Claims (11)

1. Verfahren zum Abtrennen von Farbstoffen und/oder Geruchsstoffen aus reduktionsstabile Wertprodukte enthaltenden Fermenterbrühen, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Fermenterbrühen die höhermolekularen Bestandteile ausgefällt werden und diese dann mit einem Reduktionsmittel gebleicht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wertprodukte Enzyme sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fermenterbrühe eine Proteaselösung ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das ausgefällte Produkt vor dem Bleichen mit einer gesättigten Lösung des Ausfällungsmittels ge­ waschen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung des Ausfällungsmittels nach dem Waschen zum Ausfällen zurückgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Ausfällungsmittel Natriumsulfat verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor dem Bleichen das ausgefällte Produkt mit einer Calciumchloridlösung aufgelöst wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Bleichmittel Boranate, insbesondere Natriumborhydrid, reduzierende Kationen, insbesondere zweiwertiges Zinn, Endiole, insbesondere Ascorbinsäure, re­ duzierende Saccharide, insbesondere Glucose oder eine drei­ wertige Phosphorverbindung, insbesondere HPO(OH)₂ verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bleichen die Lösung neutralisiert oder gepuffert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bleichen bis zu 3 Gew.-% Natriumborhydrid, bezo­ gen auf die Enzymlösung, insbesondere 2 Gew.-% zugegeben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach dem Bleichen filtriert wird.