DE69110576T2

DE69110576T2 - Zusammensetzung, die ein durch mikrobielle Fermentierung hergestelltes Polysaccharid enthält.

Info

Publication number: DE69110576T2
Application number: DE69110576T
Authority: DE
Inventors: Marie-Madeleine Besnard; Claire David; Magali Knipper
Original assignee: Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-07-20
Also published as: US5221790A; FR2665167A1; DE69110576D1; CA2048055C; CA2048055A1; ES2073700T3; ATE124068T1; FR2665167B1; EP0471597B1; JPH0749494B2; EP0471597A1; JPH04253743A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die ein durch mikrobielle Fermentation erhaltenes Polysaccharid und ein kationisches Polysaccharid enthält, sowie Anwendungen besagter Zusammensetzung.
Es ist bekannt, daß man Xanthangummi, gegebenenfalls unter Zusatz anderer Gummis vom Carob-Typ, Agar-Agar, Guaranate oder Alginate zusammen mit einem Flockungsmittel verwenden kann, das auf einem Metall der Eisen- und/oder Aluminiumgruppe basiert (EP-A-13217).
Polysaccharide, deren Grundbaustein Glucose und Rhamnose enthält, sind wohlbekannt. Sie werden üblicherweise durch Fermentation einer Kohlenstoffquelle mit Hilfe eines Mikroorganismus erhalten.
Solche Polysaccharide und ihre Herstellungsverfahren sind insbesondere in den europäischen Patentanmeldungen Nr. 77680, Nr. 339 445 oder in der französischen Patentanmeldung Nr. 88 09999 beschrieben.
Die Polysaccharide, hergestellt durch Fermentation eines Nährmediums, das einen Zucker enthält, mit Hilfe eines Mikroorganismus der Gattung Alcaligenes oder Pseudomonas, können verwendet werden, um fein verteilte Partikel zur Flockung zu bringen die im wäßrigen Medium suspendiert sind (US-A-3.406.114).
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgendes enthält:
- wenigstens ein Polysaccharid (A), dessen Grundbaustein Glucose und Rhamnose enthält, und zwar in relativen Mengen, die 1 bis 6 Mol (vorzugsweise 1 bis 4 Mol) Glucose auf ein Mol Rhamnose entsprechen, wobei besagtes Polysaccharid durch Fermentation eines Nährmediums hergestellt ist, das zumindest eine Kohlenstoffquelle enthält, und zwar mit Hilfe eines Mikroorganismus der Gattung Alcaligenes oder Pseudomonas;
- sowie wenigstens ein kationisches Polysaccharid, ausgewählt aus den kationischen Stärke-, Galactomannan- oder Guarderivaten;
bei einem Verhältnis Gewicht des Polysaccharids (A)/Gewicht des kationischen Polysaccharids von zwischen 5/95 und 95/5, vorzugsweise zwischen 30/70 und 70/30.
Außerdem kann der Grundbaustein besagten Polysaccharids (A) Reste anderer organischer Säuren enthalten wie Pyruvil- oder Acetylreste in einer Menge, die von 1 Mol (vorzugsweise 0,5 Mol) organische Säure auf ein Mol Glucose bis 0 Mol organische Säure auf 6 Mol Glucose reicht, sowie andere Zucker wie Glucuronsäure, Galactose, Mannose, Arabinose, Fucose oder Ribose in einer Menge, die von 2 Mol (vorzugsweise 1 Mol) Zucker auf ein Mol Glucose bis zu 0 Mol Zucker auf 6 Mol Glucose reicht.
Die Polysaccharide (A) werden durch Fermentation wenigstens einer Kohlenstoffquelle erhalten, die in einem Nährmedium enthalten ist, und zwar mit Hilfe eines Mikroorganismus der Gattung Pseudomonas, vorzugsweise Pseudomonas Paucimobilis und ganz besonders bevorzugt des Stammes 1-886, hinterlegt bei CNCM, und des Stammes DSM 4429, der Gattung Alcaligenes, vorzugsweise des Stammes Alcaligenes ATCC 31961. Die Nährmedien mit der Kohlenstoffquelle, die Beschaffenheit der Kohlenstoffquelle sowie die Herstellungsverfahren solcher Polysaccharide sind in der Literatur beschrieben. Man kann sich besonders auf die europäischen Patentanmeldungen Nr. 77680 und Nr. 339445 beziehen, sowie auf die französische Patentanmeldung Nr. 88 09999, die auch durch mikrobielle Fermentation erhaltene Polysaccharide beschreiben.
Die kationischen Stärke- und Galactomannanderivate, insbesondere der kationische Guar, sind dem Fachmann wohlbekannt und sind gewöhnlich im Handel erhältlich. Sie werden im allgemeinen durch Veretherung oder Veresterung der freien Hydroxylgruppen der Zucker hergestellt, die das nicht kationischen Polysaccharid bilden, von dem sie sich ableiten, und zwar mit Hilfe organischer quartärer Ammoniumverbindungen wie dem 2,3-Epoxymethylammoniumchlorid.
Die kationischen Polysaccharide, die zu der vorliegenden Erfindung gehören, haben ein Molekulargewicht, das gewöhnlich oberhalb von 200 000 liegt, im allgemeinen zwischen 200 000 und 3 000 000.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann außer den oben beschriebenen Polysacchariden ein Flockungsmittel enthalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter Flockungsmittel eine Verbindung, die die Bildung von Flocken ermöglicht oder begünstigt, die entstehen, wenn besagte durch mikrobielle Fermentation hergestellte Polysaccharide und besagte natürliche Polysaccharide oder ihre Derivate in Wasser gelöst werden.
Als Flockungsmittel kann man die organischen quartären Ammoniumverbindungen anführen, den Ammoniak, die synthetischen organischen anionischen Polymere oder Copolymere und ihr Salze, sowie Verbindungen, die auf einem Metall der Eisen und/oder Aluminiumgruppe basieren wie Aluminium- und/oder Eisensulfat, -chlorid, -hydroxychlorid oder -chlorsülfat.
Die quartären Ammoniumverbindungen können insbesondere Salze des n- Alkyltrimethylammonium, des n-Dialkyldimethylammonium, des n-Alkyldimethylammonium-, des n-Alkylpyridin und des Benzalkonium sein. In diesen Verbindungen kann die Alkylkette 1 bis 30, vorzugsweise 8 bis 24 Kohlenstoffatome enthalten.
Die besagten organischen anionischen Polymere oder Copolymere können auf Acrylsäure oder Methacrylsäure basieren wie die Polyacrylsäure und die Polymethacrylsäure.
Das Gewicht an Flockungsmittel, das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten ist, liegt im allgemeinen zwischen 0,0001 und 0,03% des Gesamtgewichts der durch mikrobielle Fermentation hergestellten und besagten natürlichen Polysaccharide oder ihrer Derivate.
Die erfindungsgemaße Zusammensetzung kann durch einfaches Mischen besagter zu einem Pulver verarbeiteten Polysaccharide hergestellt werden oder durch Mischen eines der besagten pulvrisierten Polysaccharide mit einer wäßrigen Lösung, die das andere Polysaccharid enthält.
Vorzugsweise kann man auch das besagte durch mikrobielle Fermentation hergestellte Polysaccharid und das besagte natürliche Polysaccharid oder eines seiner Derivate getrennt in Lösung bringen und dann die beiden so erhaltenen Lösungen unter Rühren mischen. Das Rühren muß genügend stark sein, um eine homogene Lösung zu erhalten. Das Flockungsmittel kann jederzeit zu der einen oder der anderen der besagten Lösungen zugegeben werden, aber vorzugsweise zu besagter homogener Lösung. Diese letztere kann 0,001 bis 0,3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,002 bis 0,6 Gewichtsprozent, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zu Präzipitation einer Dispersion fester Partikel aus einem wäßrigen Medium mit Hilfe einer Zusammensetzung, wie sie oben beschrieben ist.
Solche Partikel können organischer oder mineralischer Natur sein und von verschiedener Größe. Ihre Konzentration in dem wäßrigen Medium, in dem sie dispergiert sind, ist variabel. Es ist hier zu bemerken, daß ein solcher Präzipitationseffekt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung umso überraschender ist, da bekannt ist, daß die besagten durch mikrobielle Fermentation hergestellten Polysaccharide und die natürlichen Polysaccharide oder ihre Derivate gewöhnlich als Suspendiermittel verwendet werden.
Um eine gute Präzipitation zu erhalten, ist es jedoch wichtig, daß die Konzentration der erfindungsgemaßen Zusammensetzung in besagtem wäßrigen Medium zwischen 0,001 und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,005 bis 0,2 Gew.-%, liegt.
Im Verlauf des besagten Verfahrens kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Beispiel in Form einer homogenen Lösung wie sie oben beschrieben ist, mit besagter Dispersion vermischt werden.
Ein Verfahren, wie es oben beschrieben ist, kann insbesondere verwendet werden, um Abwässer zu behandeln, die feste Partikel suspendiert enthalten, die man ausflocken, dann ausfallen läßt.
Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung von Isolierartikeln dienen, die auf Mineralfasern basieren und die eriindungsgemäße Zusammensetzung enthalten.
Solche Artikel können in Form von Netzen oder Platten vorliegen, die sehr hohe Temperaturen aushalten können. Sie können also als Schutz gegen Feuer, als feuerfeste Isolierung in Thermoöfen und Verbrennungskammern oder sogar als akustische Isolierung verwendet werden.
Außer den besagten Mineralfasern und der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können diese Isolierartikel auch wenigstens einen mineralischen Füllstoff enthalten.
Als Mineralfasern kann man anführen: die Borfasern, die Carbonfasern, die Glasfasern und die keramischen Fasern wie die Tonerde-, Kieselgel- Tonerdefasern und die Kieselerde-Tonerdefasern, die mit anderen Oxiden wie Chrom-, Bor-, Zirkonium, Calcium-, Magnesiumoxiden modifiziert sind, die Titanoxid-, Siliciumcarbid-, Siliciumnitrid-, Carbonitrid-, Bornitridfasern sowie die Mineralwollen wie die Diabas-, Stein- oder Schlackenwolle. Die Fasern haben vorzugsweise eine Länge von 0,1 bis 50 mm und einen Durchmesser von 1 bis 20 um.
Die mineralischen Füllstoffe, die zu der Zusammensetzung des Isolierartikels gehören, können aus Kieselerden wie kolloidalen Kieselerden, Tonerden, Bentonit, Magnesia, Calciumcarbonat, Kaolin oder Aluminiumsilikaten bestehen.
Die erfindungsgemäßen Isolierartikel können ausgehend von einer wäßrigen Dispersion von Mineralfasern hergestellt werden, die auch gegebenenfalls besagten mineralischen Füllstoff enthalten kann und der man die erfindungsgemäße Zusammensetzung so zumischt, daß ihre gewichtsmäßige Konzentration in der Dispersion so hoch ist wie oben angegeben.
Eine solche Dispersion kann 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 6 Gew.-% trockene Materialien enthalten.
Die Mischung der Dispersion und der erfindungsgemäßen Zusammensetzung führt zur Präzipitation der Fasern und gegebenenfalls der dispergierten mineralischen Füllstoffe, mit denen besagte Zusammensetzung verbunden ist.
Die festen Materialien können dann von der überstehenden wäßrigen Phase durch ein physikalisches Trennverfahren, zum Beispiel durch Filtration, abgetrennt werden. Danach können besagte feste Materialien in eine Form gebracht, getrocknet und gegebenenfalls erhitzt werden. Die Formgebung wird gemäß einer klassischen Methode durchgeführt, abhängig von der letztendlichen Verwendung des Isolierartikels.
Nach dem Trocknen enthält letzteres gewöhnlich 30 bis 90 Gew.-% mineralische Fasern, gegebenenfalls 5 bis 60 Gew.-% mineralische Füllstoffe und 0,5 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Die Isolierartikel, die eine erfindungsgemäße Zusammensetzung enthalten, weisen im Verhältnis zu den bis jetzt bekannten Isolierartikeln verbesserte mechanische Eigenschaften auf. Aber es ist vor allem dank dieser Zusammensetzung möglich, den Anteil an organischen Materialien, der in besagtem Isolierartikel enthalten ist, in beachtlichem Maße zu senken. Nun weist eine zu große Menge an organischem Material zahlreiche Nachteile auf, insbesondere die Emission eines schwarzen Rauchs beim Verbrennen des Isolierartikels.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist es auch möglich, auf Holzfasern basierende Artikel herzustellen, insbesondere gemäß einem Verfahren, das dem oben beschriebenen, zur Herstellung besagter Isolierartikel verwenden ähnlich ist. Gemäß einem Verfahren werden besagte Mineralfasern durch Holzfasern ersetzt.
Die folgenden Beispiele zielen darauf, die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen.

BEISPIEL

Man stellt 100 g Polysaccharidlösung her, indem man 22 g einer 0,5%igen Lösung (nach Gewicht) eines Polysaccharids, der durch Fermentation mit Hilfe eines Pseudomonas Paucimobilis I-886-Stammes hergestellt wurde, mit 22 g einer kationischen 1%igen (nach Gewicht) Guarlösung und 56 g Trinkwasser mischt.
Das Polysaccharid, das mit Hilfe besagten Pseudomonas Paucimobilis I- 886-Stammes erhalten wurde, sowie sein Herstellungsverfahren, sind in der französischen Patentameldung Nr. 88 09999 beschrieben.
Das verwendete kationische Guar ist ein Produkt, das von der Firma Meyhall unter dem Namen Meyproid 9806 vertrieben wird.
In einem Becherglas von 5 Litern Inhalt dispergiert man 22 g keramische Tonerde-Kieselerde-Fasern in 2100 g Wasser unter Rühren mit einer Geschwindigkeit von 500 Umdrehungen/min. Dann gibt man zu dieser Dispersion unter weiterem ständigen Rühren die Lösung der Polysaccharide.
Zwei Minuten später hört man mit dem Rühren auf. Die Fasern prazipitieren. Man trennt die aus der wäßrigen Lösung ausgefallenen Fasern durch Filtration unter Vakuum auf einem Büchner ab. Der Filtrationsrückstand wird getrocknet.
Der so erhaltene Isolierartikel enthält 1,5 Gew.-% Polysaccharide im Verhältnis zu dem Gewicht der Fasern.

Claims

1 - Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

- wenigstens ein Polysaccharid (A), dessen Grundbaustein Glucose und Rhamnose enthält, und zwar in relativen Mengen, die 1 bis 6 Molen Glucose auf ein Mol Rhamnose entsprechen, wobei besagtes Polysaccharid durch Fermentation eines Nährmediums hergestellt ist, das zumindest eine Kohlenstoffquelle enthält, mit Hilfe eines Mikroorganismus der Gattung Alcaligenes oder Pseudomonas;

- sowie wenigstens ein kationisches Polysaccharid, ausgewählt aus den kationischen Stärke-, Galactomannan- oder Guarderivaten;

bei einem Verhältnis Gewicht des Polysaccharids (A)/Gewicht des kationischen Polysaccharids von zwischen 5/95 und 95/5.

2 - Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundbaustein besagten Polysaccharids (A) Glucose und Rhamnose enthält, und zwar in relativen Mengen, die 1 bis 4 Molen Glucose auf ein Mol Rhamnose entsprechen.

3 - Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundbaustein besagten Polysaccharids (A) außerdem Acetyl- oder Pyruvilreste enthält und/oder Glucuronsäure, Galactose, Mannose, Arabinose, Fucose oder Ribose.

4 - Zusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Mikroorganismus Pseudomonas paucimobilis I- 886, DSM 4429 oder Alcaligenes ATCC 31961 ist.

5 - Zusammensetzung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Gewicht des Polysaccharids (A)/Gewicht des kationischen Polysaccharids zwischen 30/70 und 70/30 liegt.

6 - Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein Flockungsmittel enthält.

7 - Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Flockungsmittel folgende Verbindung ist: eine organische quartäre Ammoniumverbindung, Ammoniak, ein organisches anionisches synthetisches Polymer oder Copolymer und ihre Salze oder eine Verbindung, die auf einem Metall der Eisengruppe und/oder der Aluminiumgruppe basiert.

8 - Verfahren zur Ausfällung einer Dispersion fester Partikel aus einem wäßrigen Medium, dadurch gekennzeichnet, daß man besagte Dispersion mit einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vermischt.

9 - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man besagte Dispersion mit besagter Zusammensetzung mischt, so daß die Konzentration der Zusammensetzung in dem wäßrigen Medium zwischen 0,001 und 0,5 Gewichtsprozent liegt.

10 - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Konzentration zwischen 0,005 und 0,2 Gewichtsprozent liegt.

11 - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Partikel Mineralfasern sind, gegebenenfalls vermischt mit zumindest einem mineralischen Füllstoff.

12 - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Partikel Holzfasern sind.

13 - Isolierartikel, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Mineralfasern und gegebenenfalls wenigstens einen mineralischen Füllstoff enthalten.

14 - Isolierartikel, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Holzfasern und gegebenenfalls wenigstens einen mineralischen Füllstoff enthalten.

15 - Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Behandlung von Abwässern.