FR2491483A1 - Procede perfectionne pour la preparation de cellulose fibreuse agglomeree et agglomere de cellulose fibreuse et de polymere hydrophobe obtenu par ledit procede - Google Patents
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Abstract
LE PROCEDE POUR LA PREPARATION D'UN PRODUIT COMPOSITE DE CELLULOSE FIBREUSE AGGLOMEREE ECHANGEUSE D'IONS, CAPABLE D'ABSORBER OU DE FIXER DES MACROMOLECULES CHARGEES, CONSISTE A AGGLOMERER UNE CELLULOSE FIBREUSE AYANT DES PROPRIETES D'ECHANGE D'IONS AVEC UN POLYMERE HYDROPHOBE. SELON CE PROCEDE, ON FORME D'ABORD UN AGGLOMERE COMPRENANT UNE CELLULOSE FIBREUSE ET UN POLYMERE HYDROPHOBE. ON CONVERTIT ENSUITE EN DERIVE LA CELLULOSE FIBREUSE AGGLOMEREE ECHANGEUSE D'IONS POUR LUI COMMUNIQUER DES PROPRIETES D'ECHANGE D'IONS. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU TRAITEMENT DE DENREES ALIMENTAIRES.
Description
249148:
-1 - 9148
L'invention concerne un procédé perfectionné pour la préparation de produits composites de cellulose
fibreuse agglomérée échangeuse d'ions. Plus particuliè-
rement, l'invention concerne un procédé plus efficace pour la préparation de produits composites de ce genre ayant une plus grande capacité d'échange d'ions que
ceux qui sont préparés par les procédés antérieurs.
Dans le traitement de denrées alimentaires et dans d'autres applications commerciales, l'utilisation d'enzymes microbiennes ou fongiques adsorbées sur des supports inertes ou liés à ceux-ci, pour constituer des catalyseurs biologiques immobilisés, a largement supplanté les procédés plus anciens dans lesquels on utilisait des enzymes solubles ou des cellules entières de micro-organismes. En général, l'utilisation d'enzymes
immobilisées assure un certain nombre d'avantages nota-
bles relativement aux procédés plus anciens. Le princi-
pal avantage est que les enzymes immobilisées se pré-
tent à l'utilisation dans des processus continus de conversion. Ainsi, on obtient une utilisation plus
efficace de l'enzyme et le temps de contact entre l'en-
zyme et le substrat est réduit ce qui aboutit à une meilleure qualité du produit et à une diminution du
coût des enzymes et du prix de revient.
Bien que la description et les exemples ci-après
soient principalement orientés sur l'utilisation de cellulose fibreuse agglomérée échangeuse d'ions pour adsorber et immobiliser la glucoseisomérase, il est prévu que la matière agglomérée aura la propriété d'adsorber d'autres enzymes, des macromolécules chargées telles que d'autres protéines, des acides nucléiques,
etc. et qu'en outre, elle permettrait de récupérer les-
dites molécules en partant de diverses substances telles que des courants de déchets alimentaires, par exemple de récupérer de la protéine dans le lactosérum, dans des courants de traitement de viande et de légumes, de diminuer la DBO de courants de déchets, etc. - 2 Etant donné les conditions économiques de la fabrication de glucose-isomérase, il est de la plus
grande importance dtutiliser ltisomérase dans des con-
ditions telles que l'on obtienne un rendement maximal de fructose en utilisant des quantités minimales de l'enzyme. En outre, les conditions d'isomérisation doivent être telles que l'on obtienne des quantités
minimales de sous-produits nuisibles.
Ces dernières années, on a mis au point des procé-
dés plus économiques de fabrication de solutions conte-
nant du fructose au moyen de glucose-isomérase fixée ou immobilisée sur des supports inertes. Ces matières comprennent diverses substances polymères telles que des dérivés de cellulose, des résines échangeuses d'ions et des fibres synthétiques, du verre, des composés organiques et minéraux insolubles, etc. On a aussi
encapsulé ou englobé la glucose-isomérase dans des ma-
tières appropriées mais les préparations de ce genre ont l'inconvénient de ne pas pouvoir être réutilisées
en général.
La cellulose existe dans la nature sous la forme d'un polymère linéaire formé d'unités anhydroglucose réunies par des liaisons P-1,4glucosidiques. Chaque unité anhydroglucose contient trois groupes hydroxyle libres capables de réagir sur des réactifs appropriés pour former des dérivés insolubles de cellulose qui, étant donné leur inertie relative, leur grande surface spécifique et leur structure poreuse ouverte, ont une grande capacité d'adsorption ou d'échange d'ions pour
les molécules de protéine.
La préparation et l'utilisation d'adsorbants pour enzymes échangeuses d'ions dérivés de la cellulose sont connues. Peterson and Sober, J.A.C.S. 78, 751 (1956) et Guthrie et Bullock, I/EC 52, 935 (1960) ont décrit des procédés de préparation de produits de cellulose adsorbants pouvant servir à séparer ou à purifier des enzymes et d'autres protéines. Tsumura et al.,
249143-
-3- Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi, 14 (12), (1967),
parlent de fixer la glucose-isomérase à du "DEAE-
Sephadex".
Le brevet US 3 708 397 concerne un procédé d'im-
mobilisation de la glucose-isomérase sur des celluloses échangeuses d'arnions basiques. Le brevet US 3 823 133 concerne un procédé de préparation d'éthers cationiques de cellulose ayant une grande capacité d'adsorption d'enzymes et autres matières protéinées. Le brevet US 3 838 007 décrit un procédé dans lequel on obtient
une préparation d'enzyme sous forme de particules.
Les brevets US 3 788 945 et 3 909 354 décrivent des procédés continues pour la conversion de glucose en
fructose, consistant à faire passer une solution conte-
nant du glucose à travers des couches fixes ou fluidi-
sées contenant de la glucose-isomérase liée à divers produits de cellulose. Le brevet US 3 947 325 concerne la préparation de matière enzymatique englobée contenant de la cellulose. On forme la cellulose en partant d'une émulsion comprenant une solution aqueuse d'enzyme et de la nitrocellulose. Le brevet US 3 956 065 concerne un procédé continu de conversion de glucose en fructose selon lequel on fait passer une solution contenant du glucose à travers une couche comprenant un dérivé de
cellulose sur lequel de la glucose-isomérase est immo-
bilisée et des perles de polystyrène non poreuses ou granulaires. Les perles inhibent le tassement de la couche et la création de cheminements dans celle-ci
lorsqu'on l'utilise dans des réacteurs à écoulement.
Peska et al., dans un article intitulé "Ion Exchange
Derivatives of Bead Cellulose", Die Angewandte Makromo-
lekulare Chemie, 3, pages 73 à 80 (1976) décrivent plusieurs celluloses converties en dérivés sous forme
de perles.
Les brevets US 4 110 164 et 4 168 250 concernent
des produits composites de cellulose fibreuse agglomé-
rée échangeuse d'is et des procédés pour leur prépara-
_4-
tion. Dans ces procédés, on réunit un polymère hydro-
phobe à de la cellulose fibreuse que l'on a préalable-
ment convertie en dérivés pour lui communiquer des propriétés d'échange d'ions. Bien que ces produits donnent un résultat satisfaisant dans un certain nombre d'applications, leur capacité d'échange d'ions et leur
capacité d'absorption ou de fixation de glucose-
isomérase ne sont pas aussi grandes qu'on le désire.
En outre, l'économie de ces procédés est telle que la fabrication des produits composites est plus coûteuse
qu'il ne faudrait.
On propose un procédé perfectionné de préparation d'un produit composite de cellulose fibreuse agglomérée
échangeuse d'ions dans lequel des fractions relati-
vement grandes de la cellulose sont libres d'adsorber des macromolécules chargées. On forme un aggloméré comprenant de la cellulose fibreuse et un polymère hydrophobe et ensuite, on convertit la-cellulose en dérivés pour lui communiquer des propriétés d'échange
d'ions.
Le mot "fibreux", employé ici, signifie une cel-
lulose tirée de sources naturelles que l'on a subdivi-
sée ou convertie en fibres par des moyens mécaniques ou chimiques et ne comprend pas la cellulose ou les dérivés de celle-ci qui ont été soumis à des traitements chimiques aboutissant à la dissolution de la structure fibreuse naturelle de la cellulose comme cela peut se produire lorsqu'on transforme la cellulose jusqu'à des
degrés élevés de substitut-ion.
On peut convertir en dérivés la cellulose fibreuse pour obtenir des matières échangeuses d'ions ayant de
grandes capacités de charge en ce qui concerne l'adsor-
ption ou l'immobilisation de macromolécules. A cet effet, on peut convertir la cellulose en dérivés pour obtenir des matières échangeuses d'ions ayant des capacités d'échange dtanions ou de cations selon la charge que
présente la matière à adsorber. -
249148S
- Quand la matière à adsorber est la glucose-isomérase, on convertit avantageusement la cellulose en forme
échangeuse d'anions puisque sous cette forme, sa capa-
cité de charge pour cette enzyme est extrêmement grande.
Typiquement, pour obtenir la forme échangeuse d'anions, on traite la cellulose fibreuse agglomérée par des
réactifs appropriés pour former, entre autres, la bis-
éthylaminoéthylcellulose et la tri-éthylaminoéthylcel-
lulose telles que la DEAE-cellulose et la TEAE-cellulose et les dérivés cellulosiques de l'épichlorhydrine et de la triéthanolamine comme l'ECTEOLAÀ-cellulose. Des informations générales et des procédés de conversion de la cellulose en dérivés sont indiqués dans le brevet
US 3 823 133.
Grâce à la grande capacité de charge des prépara-
tions de cellulose fibreuse échangeuse d'ions contenant de la glucoseisomérase lorsqu'on les utilise dans des
applications industrielles, on peut utiliser des réac-
teurs relativement petits pour convertir de grandes
quantités de glucose en fructose.
En outre, grâce à cette grande capacité de charge, le substrat et le produit obtenu sont maintenus dans des conditions d'isomérisation pendant un court laps
de temps seulement. Ces conditions d'isomérisation con-
duisent généralement à la formation de petites quantités de sous-produits indésirables, étant donné la nature
réactive du fructose et ainsi, plus on maintient long-
temps le fructose dans de telles conditions, plus gran-
des sont les quantités de sous-produits indésirables qui se forment. Ainsi, la grande capacité de charge de la cellulose fibreuse échangeuse d'ions a pour effet que le substrat s'isomérise au degré désiré en un temps
court, ce qui diminue le temps pendant lequel le consti-
tuant fructose est maintenu dans des conditions d'iso-
mérisation. Toutefois, les préparations de ce genre con-
tenant de la cellulose fibreuse échangeuse d'ions ont l'inconvénient de se tasser et c'est pourquoi on les _6_ utilise habituellement en couches peu profondes pour éviter les inconvénients dus à une contre-pression
excessive. M4ême lorsqu'on utilise des couches peu pro-
fondes, il peut se former des cheminements, ce qui fait que le substrat n'est pas mis en contact, au degré
désiré, avec la glucose-isomérase fixée ou immobilisée.
Bien que l'on ait mis au point certaines préparations de glucoseisomérase pour minimiser ces inconvénients, elles ont généralement d'autres inconvénients, par exemple leur capacité d'enzyme ou leur activité par
unité de volume n'est pas aussi grande qu'il est dési-
rable et/ou elles ne sont pas aussi économiques que la
cellulose fibreuse échangeuse d'ions.
Dans la pratique de l'invention, on peut utiliser
un certain nombre de polymères pour agglomérer la cel-
lulose fibreuse. Des exemples sont les résines mélamine/ formaldéhyde, les résines d'époxyde, le polystyrène, etc.
Le polymère préférentiel est le polystyrène.
Dans les brevets US 4 110 164 et 4 168 250, il
est dit que lorsqu'on agglomère avec un polymère hydro-
phobe, dans des conditions appropriées, une cellulose fibreuse que l'on a convertie en dérivé pour former une matière échangeuse d'ions, cette cellulose garde sa
propriété d'immobiliser ou de fixer la glucose-isomérase.
Le procédé préférentiel décrit pour la préparation des produits composites consiste à traiter la cellulose
alcaline par une solution de chlorhydrate de diéthyl-
aminoéthyle (DEC) puis à agglomérer avec du polystyrène
le dérivé de cellulose échangeur d'ions ainsi formé.
Toutefois, étant donné la solubilité du polystyrène dans le mélange réactionnel de DEC, on s'attendrait à
ce que la cellulose ne puisse pas être convertie effica-
cement en dérivés si l'on formait les agglomérés avant
la conversion en dérivé.
De façon surprenante, on a d5couvert que l'on peut efficacement convertir la cellulose fibreuse en dérivé
en présence du polymère hydrophobe en réglant les con-
- 7- ditions du processus pendant la formation de dérivé de manière à empêcher le polymère de se solubiliser dans la solution de formation de dérivé. Ainsi, on a trouvé
que si l'on ajoute à un débit réglé la matière de for-
mation de dérivé à une suspension aqueuse de l'aggloméré, en milieu alcalin, le constituant polymère hydrophobe du produit composite granulaire ne se solubilise pas
à un degré notable.
Une autre constatation inattendue est que lorsqu'on convertit la cellulose en dérivé après son agglomération, on peut convertir en dérivé le produit composite de cellulose à un plus haut degré et qu'il peut ainsi avoir une plus grande capacité d'échange d'ions que le produit composite de cellulose agglomérée obtenu par le procédé antérieur dans lequel on convertit la cellulose en dérivé avant agglomération. La capacité d'échange d'ions du produit composite de cellulose fibreuse agglomérée de l'invention peut varier largement mais typiquement, elle doit être d'au moins environ 0,1 méq g1 et de
préférence d'au moins environ 0,2 méq ge.
Les produits composites de cellulose fibreuse agglomérée échangeuse d'irns de l'invention peuvent aussi être régénérés, c'est-à-dire qu'une fois que l'activité de la glucose-isomérase immobilisée a diminué dans une certaine mesure par suite de dénaturation ou d'autres facteurs résultant d'un usage prolongé, on peut mettre en contact une solution de glucose-isomérase solubilisée avec une couche ou une colonne du produit composite de sorte que son activité glucose-isomérase est à nouveau
accrue au degré désiré. Toutefois, avant la régénéra-
tion, il est généralement préférable de traiter le pro-
duit composite par une solution d'alcali pour faire en sorte que les points d'échange d'ions de la cellulose
fibreuse deviennent plus facilement accessibles à l'ad-
sorption d'isomérase. Bien que l'invention ne soit pas liée à une théorie quelconque quant au mécanisme mis en jeu, il est vraisemblable que des débris de substrat,
de l'isomérase dénaturée ou d'autres matières protéi-
nées ayant été attirées vers la cellulose fibreuse
sont éliminés ou solubilisés.
Quand on convertit la cellulose fibreuse en dérivé avant l'agglomération, les matières utilisées dans la
réaction de conversion tendent à faire gonfler la cel-
lulose ou à la solubiliser partiellement>,de sorte
qu'elle devient difficile à récupérer par filtration.
La récupération du produit composite de lîinvention est simplifiée par le fait que le gonflement qui se
produit éventuellement ne cause pas de difficultés sé-
rieuses de filtration, étant donné la nature granulaire
du produit dérivé. En outre, étant donné que les pro-
duits composites de cellulose granulaire ne posent pas de sérieux problèmes de tassement, on peut les utiliser sans difficulté dans des réacteurs à couche profonde
et il se produit le minimum de cheminements.
Selon la densité du substrat, le produit composite de cellulose fibreuse agglomérée échangeuse d'ions peut avoir tendance à flotter dessus et par suite, il est
possible qu'il se produise une certaine perte de pro-
duit composite par les parties d'entrée ou de sortie
des réacteurs du type à colonne. En outre, des incon-
vénients pourraient se produire lorsqu'on bourre ini-
tialement la colonne de produit composite. C'est pour-
quoi, dans certains cas, il est préférable d'incorporer
un agent de densification au produit composite de cel-
lulose fibreuse agglomérée échangeuse d'ions pour
augmenter sa masse volumique.
Bien que l'on puisse utiliser divers agents de densification, il faut bien entendu qu'ils soient pratiquement inertes vis-à-vis du substrat et aussi qu'ils ntinactivent pas la glucose-isomérase. On peut
utiliser des agents de densification tels que des oxy-
des ou silicates métalliques pulvérulents ou des mélan-
ges de ceux-ci.
Pour former le produit composite fibreux aggloméré, 9 _ il faut enrober la cellulose fibreuse dans le polymère hydrophobe de façon telle que la cellulose ne soit pas
complètement encapsulée. ni enrobée dans le polymère.
Autrement, la capacité d'adsorption d'enzymes de la cellulose fibreuse échangeuse d'ions serait influencée nuisiblement. Plus la surface libre de la cellulose est grande, plus grande est la capacité d'adsorption du composite. Bien que l'on puisse utiliser plusieurs procédés pour enrober la cellulose fibreuse dans le polymère hydrophobe, les deux que l'on peut utiliser typiquement consistent à dissoudre le polymère hydrophobe dans un solvant organique et à y incorporer les autres corps ou à chauffer le polymère jusqu'à l'état plastique et à incorporer les autres corps. Ce dernier procédé est préférentiel car aucune évaporation de solvant n'est nécessaire. On peut alors fragmenter la matière obtenue,
par broyage ou de façon similaire, classifier les gra-
nules sur des tamis de dimensions appropriées et con-
vertir en dérivé la cellulose fibreuse agglomérée.
La distribution de grosseur de particules des gra-
nules peut varier assez largement. On obtient des ré-
sultats satisfaisants en utilisant des granules infé-
rieures à 0,84 mm et supérieures à 0,25 mm.
Afin de décrire plus clairement la nature de
l'invention, on décrira ci-après des exemples concrets.
Toutefois, il est entendu que c'est uniquement à titre d'exemple et qu'il ne s'agit pas de délimiter par là
la portée de l'invention.
Exemple I Cet exemple illustre le procédé de préparation d'un produit composite de cellulose fibreuse agglomérée 4changeuse d'ions, dans lequel on convertit en dérivé le constituant cellulose du produit composite après
agglomération.
On prépare un aggloméré en mélangeant 25 parties de cellulose de qualité chimique ("C-100"' fabriquée par
- 10 -
International Piller Corp., North Tona-wanda, New York) à 25 parties dtalumine et en mélangeant le tout à parties de polystyrène sur un malaxeur à cylindres
jumelés chauffé (180 à 2000C) pendant environ 10 minutes.
Après refroidissement, on broie le produit composite mélangé et on le tamise à une grosseur de 0,149 à
0,42 mm.
On délaie 220 g du produit composite classifié dans 616 ml d'eau contenant 176 g de Na2SO4 et 26,4 g de NaOH. On chauffe la bouillie à 400C, après quoi on introduit dans la bouillie de façon dosée 57,2 g d'une solution aqueuse à 50 % de DEC, en agitant, à un
débit de 0,7 ml mn 1 en l'espace dtenviron 1 heure.
Ensuite, on ajoute à nouveau à la bouillie 26,4 g de NaOH dissous dans 26 ml d'eau, puis un supplément de 57,2 g de la solution de DEC à raison de 0,7 ml mn On élève alors la température de la bouillie à 600C et on la maintient à cette température pendant minutes. On ajoute un volume d'eau approximativement égal au volume de la bouillie et on récupère le produit composite sur un tamis à mailles de 0,25 mm. On lave le produit composite à l'eau sur le tamis et on le délaie à nouveau dans un volume d'eau similaire à celui que l'on a ajouté précédemment. On ajuste cette bouillie à un pH d'environ 7 au moyen de HCl, on laveon égoutte
sur un papier filtre et on sèche.
On détermine que la capacité d'échange d'ions du produit séché est de 0, 84 méq g 1 sur la base de la cellulose et de 0,21 méq g sur la base du produit
composite aggloméré.
On détermine la capacité d'échange d'ions du pro-
duit composite par la méthode suivante:
1) Peser 20 g, en poids sec, de cellulose agglomé-
rée convertie en dérivé (base cellulose 5 à 10 g).
2) Délayer dans de l'eau et ajuster le pH entre
12,5 et 13,0 avec NaOH MN.
3) Verser la bouillie dans une colonne de chroma-
- il -
tographie et placer un disque poreux par dessus la couche. 4) Ajouter environ 10 ml M'e NaOH 1N à la colonne et vidanger goutte à goutte jusqu'au niveau du disque, rincer la colonne avec un flacon laveur et vidanger
jusqu'au disque.
) Laver avec de l'eau à raison d'environ 6 fois le volume de la couche, en utilisant environ 2 fois le volume de la couche à chaque rinçage. Laisser le niveau s'abaisser jusqu'en haut du disque à chaque rinçage. 6) Ajouter 25 ml de HCl 1N au sommet de la couche
et rincer avec environ 10 ml- d'eau provenant d'un fla-
con laveur. Commercer à recueillir fraîchement l'effluent, goutte à goutte, à raison d'environ 1 à 1,5 ml/mn. Rincer avec le flacon laveur à mesure que
le niveau atteint le disque.
7) Laver avec environ 6 fois le volume de la cou-
che comme dans l'étape 5.
8) Titrer l'effluent jusqu'à pHII 7,0 au moyen de NaOH 1N. La capacité d'échange d'ions se calcule comme suit: Capacité E.I. (méq gI, poids sec) = N)-mlNaOHx N) CL' 'acisormM, pc ssec Dans l'exemple I, on peut calculer que le rapport entre l'agent de conversion en dérivé (DEC) et la cellulose est de 1,04, en poids sec, tandis que dans le procédé antérieur décrit dans le brevet US 4 110 164, on convertissait la cellulose avant agglomération, le rapport DEC/cellulose étant de 0,7. Cette valeur représente approximativement la mesure maximale dans laquelle on peut convertir la cellulose non agglomérée en dérivés et les récupérer sans difficulté par des
moyens classiques.
Exemple II
Cet exemple illustre le procédé de préparation d'un produit composite de cellulose fibreuse agglomérée échangeuse d'ions, dans lequel on convertit la cellulose en dérivé après agglomération, le rapport
DEC/cellulose étant supérieur à 2.
2 4 9 1 4 33
- 12 -
On broie un produit composite aggloméré préparé comme indiqué à l'exemple I et on le tamise à une grosseur de 0,177 à 0,42 mm. On délaie 100 g du produit composite classifié dans 280 ml d'eau dans laquelle 3 on a dissous 80 g de Na2S04 et 24 g de NaOH. La bouillie
étant à une température de 400C, on y introduit de fa-
çon dosée 35 g d'une solution de DEC à 50 e' en agitant, à un débit de 0, 5 mI mn, en l'espace d'environ 1,5 heure. On ajoute alors à la bouillie un supplément de NaOH (26 g d'une solution à 50 %') et on introduit de façon dosée dans la bouillie un supplément de 55 g de la solution de DEC, comme à la première addition. On chauffe le mélange à 600C et on le maintient à cette température pendant 15 minutes. On ajoute un volume d'eau égal au volume de bouillie, on égoutte la bouillie
diluée et on la lave sur un tamis à mailles de 0,25 mm.
On délaie à nouveau le produit dans l'eau, on ajuste à un pH d'environ 6, 5 à 7,0 au moyen de HCl, on tamise
et on lave comme ci-dessus.
On détermine, par la méthode indiquée plus haut, que la capacité d'échange d'ions du produit composite séché est de 1,28 méq g sur la base de la cellulose -1
et de 0,32 méq g sur la base du produit composite.
Pour réaliser une capacité d'échange d'ions comparable par le procédé antérieur dans lequel on agglomère avec du polystyrène une DEAE-cellulose convertie en dérivé, il faudrait un degré de conversion tels qu'il rendrait la cellulose gélatineuse et difficile à récupérer, à
filtrer et à sécher sans des traitements coûteux, uti-
lisant par exemple un solvant ou des solutions de sel
ou une réticulation de la cellulose.
Exemple III
Cet exemple illustre la capacité d'adsorption de glucose-isomérase des produits composites de cellulose fibreuse agglomérée échangeuse d'ions décrits ci-dessus et les produits composites décrits dans la technique antérieure et il permet de comparer les caractéristiques
24914S3
- 13 -
et les propriétés fonctionnelles de ces produits com-
posites.
On ajoute de la glucose-isomérase tirée de micro-
organismes d'une espèce de Streptomyces et ayant un pouvoir d'environ 20 U.I. ml-1 à des poids égaux des produits composites préparés selon les procédés décrits
dans le brevet US 4 110 164 et aux exemples I et II ci-
dessus. On ajuste à pH 7 les bouillies d'enzyme et de produit composite et on les agite pendant 5 heures à
une température de 250C. On récupère les produits com-
posites par filtration et on détermine la quantité
d'enzyme adsorbée dessus en mesurant l'activité rési-
duelle de glucose-isomérase des filtrats respectifs par la méthode décrite par N.E. Lloyd et al. dans
Cereal Chem., volume 49(5) page 544, 1972.
Les quantités de glucose-isomérase adsorbées par les différents produits composites et les données illustrant certaines caractéristiques fonctionnelles de ceux-ci sont indiquées au Tableau I. Tableau I *::Rapport: Capacité : Capacité: Produit: DEC/cel-: d'échange: d'adsorp-: : composite: lulose,: d'ions: tion,: :: en poids : méq g-: U.I. g-1: Exemple I 1,04: 0,21 490: : Exemple II: 2,2: 0,32: 690: :u.s. 4 i110 164: 0,7: 0,14: 361:
Exemple IV
Cet exemple illustre les caractéristiques de poro-
sité des produits composites de cellulose fibreuse agglo-
mérée échangeuse d'ions préparés par le présent procédé Pt compare les propriétés rhéologiques de ces produits composites à celles d'un produit composite antérieur et de certains produits de cellulose fibreuse
- 14 -
non agglomérée.
On détermine les caractéristiques de porosité des matières suivantes: 1. Celluloses Whatman réticulées a et b fabriquées par W. & R. Balston Ltd,, Angleterre. 2. DEAE-cellulose non réticulée (préparée de la
façon décrite par le brevet US 4 110 164).
* 3. Produit composite préparé par agglomération
de cellulose fibreuse échangeuse d'ions et de polys-
tyrène (préparé de la façon décrite par le brevet
us 4 110 164).
4. Produit composite préparé selon l'exemple I ci-dessus. 5. Produit composite préparé selon l'exemple II
ci-dessus.
On détermine une constante de porosité pour chacune des matières cidessus par la méthode suivante: On délaie dans de l'eau 15 à 75 g de produit sec et on désaère la bouillie en l'agitant sous-vide pendant 15 minutes. On rattache à un ballon à vide, à travers un bouchon en caoutchouc, une colonne en verre (diamètre intérieur 38 mm, hauteur 45,7 cm) munie d'un disque de verre poreux et d'un robinet d'arrêt dans le bas. On
raccorde à son tour le ballon à une source de vide.
On verse dans la colonne la bouillie désaérée et on applique en bas de la colonne un vide (84,8 kPa en dessous de la pression atmosphérique) en ouvrant le robinet d'arrêt, de manière à former une couche de la matière sur le disque de verre poreux. Simultanément, on laisse arriver de l'eau au sommet de la colonne pour remplacer celle qui est éliminée par filtration de
sorte qu'environ 127 mm d'eau sont constamment mainte-
nus au-dessus de la couche. Lorsqu'on a recueilli au total 1000 ml d'eau, on ferme le robinet d'arrêt, on
retire le ballon et on vide l'eau de celui-ci. On rac-
corde alors à nouveau le ballon à la colonne, on réta-
blit le vide, on ouvre le robinet d'arrêt, on infiltre
249143:
- 15 -
à travers la couche entassée une quantité mesurée (1000 à 3000 ml) d'eauet on la recueille. On détermine avec un chronomètre le temps nécessaire pour recueillir
l'eau. On calcule la constante de porosité par l'équa-
tion suivante:
K = (VH) / (TPA)
dans laquelle:
-1 -1
K = constante de porosité, ml cm g mn V = volume d'eau recueilli, ml, H = hauteur de la couche entassée, cm, T = temps nécessaire pour recueillir l'eau, mn, P = perte de charge à la traversée de la couche (g/cm2),
A = section de la couche, cm.
Les résultats sont indiqués au Tableau II.
Tableau II
::: Matière: Constante de porosité (1): ml cm g-1 mrn-1 ::: ::(a) 0,21: : (b): 0,60:
: 2: 0,01:
: 3: 4,7
: 4: 2,6
: 5: 3,6:
:.À.. -1 (1) une constante de porosité d'au moins 1,5 ml cm g -1 mn est considérée comme nécessaire à un résultat
satisfaisant dans un réacteur à couche profonde.
Les termes et expressions employés ici ont seule-
ment un rôle descriptif et non limitatif car il est entendu que leur usage n'exclut pas les équivalents des particularités décrites ou de parties de celles-ci, diverses variantes étant possibles dans le cadre de
l 'invention.
1 16 -
Claims (16)
1.- Procédé de préparation dtun produit composite de cellulose fibreuse agglomérée échangeuse d'ions
capable d'adsorber ou de fixer des macromolécules char-
gées, dans lequel on agglomère une cellulose fibreuse ayant des propriétés d'échange d'ions avec un polymère hydrophobe, procédé caractérisé par le fait que l'on forme d'abord un aggloméré comprenant une cellulose fibreuse et un polymère hydrophobe et qu'ensuite on convertit en dérivé la cellulose fibreuse agglomérée échangeuse d'ions pour lui communiquer des propriétés
d'échange d'ions.
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la macromolécule chargée est une
enzyme.
3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé par le fait que l'on convertit en dérivé
la cellulose agglomérée pour lui communiquer des pro-
priétés d'échange d'anions.
4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 39
caractérisé par le fait que le dérivé de cellulose
formé est la DEAE-cellulose.
5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé par le fait que le polymère hydrophobe est
le polystyrène.
6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé par le fait que le produit composite con-
tient un agent de densification.
7.- Procédé selon là revendication 6, caractérisé par le fait que l'agent de densification est choisi parmi les oxydes et silicates métalliques pulvérulents
et leurs mélanges.
8.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé par le fait que l'on prépare l'aggloméré
en mélangeant 'La cellulose au polymère que l'on a chauf-
fé jusqu'à l'état plastique.
9.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,
- 17 -
caractérisé par le fait que l'on prépare l'aggloméré en formant une solution du polymère dans un solvant
organique puis en y incorporant la cellulose.
10.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé par le fait que l'on réduit le produit composite à une grosseur de particules inférieure à
0,84 mm et supérieure à 0,25 mm.
11.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 10,
caractérisé par le fait que le polymère hydrophobe est une résine mélanine/formaldéhyde, une résine
d'époxyde, un polystyrène ou un mélange de ceux-ci.
12.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 11,
caractérisé par le fait que la capacité d'échange d'ions du produit composite est d'au moins environ 0,10 méq g
sur la base du produit composite séché.
13.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 11,
caractérisé par le fait que la capacité d'échange d'ions du produit composite est d'au moins environ
0,20 méq g sur la base du produit composite séché.
14.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 13,
caractérisé par le fait que l'on enrobe la cellulose
fibreuse dans le polymère hydrophobe.
15.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 14,
caractérisé par le fait que la macromolécule est la
glucose-isomérase.
16.- Aggloméré de cellulose fibreuse et de poly-
mère hydrophobe obtenu par le procédé selon l'une des
revendications 1 à 15.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US19504980A | 1980-10-08 | 1980-10-08 | |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2491483A1 true FR2491483A1 (fr) | 1982-04-09 |
| FR2491483B1 FR2491483B1 (fr) | 1986-06-06 |
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ID=26890657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8116385A Expired FR2491483B1 (fr) | 1980-10-08 | 1981-08-27 | Procede perfectionne pour la preparation de cellulose fibreuse agglomeree et agglomere de cellulose fibreuse et de polymere hydrophobe obtenu par ledit procede |
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