KR102486471B1 - 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수성 아크릴아미드 용액의 폴리아크릴아미드로의 중합 전에, 생물촉매를 활용하여 제조된 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 것에 관한 것이다. 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액은 3차 오일 회수에 사용하기에 매우 적합하다. 따라서, 본 출원은 3차 오일 회수에 사용하기 위한 폴리아크릴아미드 용액의 품질을 결정적으로 개선시키는 수단 및 방법을 제공한다.

Description

증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법
본 발명은 참조 용액과 비교하여 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법 및 이러한 방법에 의해 수득가능한 폴리아크릴아미드 용액에 관한 것이며, 여기서 폴리아크릴아미드 용액은 0.6 이하, 바람직하게는 0.4 이하, 보다 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.15 이하, 보다 더 바람직하게는 0.12 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 보다 더 바람직하게는 0.075 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액의 중합에 의해 제조된다. 더욱이, 본 발명은 0.6 내지 0.001 범위의 OD600을 갖는 아크릴아미드 용액 및 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 위한 이러한 아크릴아미드 용액의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 배경기술에 관한 하기 논의는 단지 독자가 본 발명을 이해하는 것을 돕기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명에 대한 선행 기술을 기재하거나 또는 그를 구성하는 것으로 인정되는 것은 아니다.
폴리아크릴아미드는 수처리 및 종이 제조와 같은 공정에서 응집제 및 증점제로서 널리 사용된다. 폴리아크릴아미드는 분말 또는 액체 형태로 공급될 수 있으며, 액체 형태는 용액 및 에멀젼 중합체로서 하위카테고리화된다. 폴리아크릴아미드 및 그의 유도체의 또 다른 통상의 용도는 지표하 적용 예컨대 증진된 오일 회수이다. 1차 및 2차 오일 회수 후에 통상적인 방법을 이용한 추가의 촉진이 더 이상 도움이 되지 않으면, 추출 결과를 증진시키기 위해 오일의 이동성을 증가시키는 방법이 3차 오일 회수에서 사용된다. 이들 방법 중 하나는 폴리아크릴아미드와 같은 중합체를 함유하는 수성 용액의 주입이며, 이는 저장소 오일의 5% 내지 15%가 추가로 회수되도록 한다 (K.C. Taylor, J.A. Nasr-El-Din, J. Petr. Sci. Ang. 1998, 19, 265-280, K.C. Taylor, Annual Transactions of the Nordic Rheology Society, Vol. 11, 2003).
폴리아크릴아미드를 위한 원료는 전형적으로 그의 단량체 아크릴아미드이다. 원칙적으로, 산업적 규모로 아크릴아미드를 제조하는데는 2가지의 상이한 방법: 화학적 합성 및 생물학적 합성이 존재하며, 여기서 생물학적 합성 방법은 보다 온화한 반응 조건 및 고유의 공정 안전성 때문에 점점 더 증가하고 있다. 보다 온화한 반응 조건, 구리 촉매의 부재 및 니트릴의 정량적 전환 때문에, 고비용의 하류 가공 단계 예컨대 증류 또는 이온 교환이 생물학적 합성에서는 회피되므로, 대폭 감소된 플랜트 풋프린트를 갖는 보다 저비용의 플랜트를 유도할 수 있다.
이들 합성 방법 둘 다는 출발 물질로서 아크릴로니트릴을 사용한다. 화학적 합성 방법이 구리 촉매를 사용하는 반면 (US4048226, US3597481), 생물학적 합성 방법은 아크릴로니트릴을 수화시켜 아크릴아미드를 수득하기 위해 생물촉매를 이용한다. 일반적으로 이러한 생물촉매는 효소 니트릴 히드라타제 (2013년 7월자 IUBMB 명명법: EC 4.2.1.84; CAS-No. 2391-37-5; 또한 예를 들어 NHase라고도 지칭됨)를 생산할 수 있는 미생물이다. 니트릴 히드라타제를 생산하는 미생물은 대부분 환경에 분포되어 있으며, 특히 로도코쿠스 (예를 들어, 로도코쿠스 로도크로우스(Rhodococcus rhodochrous), 로도코쿠스 에리트로폴리스(Rhodococcus erythropolis), 로도코쿠스 루베르(Rhodococcus ruber)), 노카르디아 (예를 들어, 노카르디아 트란스발렌시스(Nocardia transvalensis)), 슈도노카르디아 (예를 들어, 슈도노카르디아 써모필라(Pseudonocardia thermophila)), 바실루스 (예를 들어, 바실루스 서브틸리스(Bacillus subtilis)), 슈도모나스 (예를 들어, 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida), 슈도모나스 클로로라피스(Pseudomonas chlororaphis)), 피로코쿠스 (예를 들어, 피로코쿠스 아비시(Pyrococcus abyssi)), 코모모나스 (예를 들어, 코모모나스 테스토스테로니(Comomonas testosteroni)) 및 코리네박테리움 (예를 들어, 코리네박테리움 프로핀쿰(Corynebacterium propinquum)) 속의 대표예를 포함한다 (예를 들어, 문헌 [Prasad, Biotechnology Advances (2010), 28(6): 725-741] 참조). 효소 니트릴 히드라타제는 철 또는 코발트-의존성을 나타내며 (즉, 그의 활성 중심에서 배위된 철 또는 코발트 원자를 보유함), 이는 특히 아크릴로니트릴을 수화시킴으로써 아크릴아미드를 수득하기 위한 아크릴로니트릴의 전환을 촉매하는 그의 능력에 의해 특징화된다 (Kobayashi, Nature Biotechnology (1998),16: 733 - 736). 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키기 위한 생물촉매로서 작용하는 미생물의 능력은 기본적으로 2개의 파라미터에 좌우된다: 미생물의 충분한 성장 및 그의 니트릴 히드라타제 생산 속도.
아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 제거하는 많은 방법이 최신 기술에 공지되어 있으며, 주로 반응 용액으로부터 불순물을 제거하기 위해 적용된다. 심지어 소량의 불순물도 아크릴아미드 단량체의 중합에 영향을 미치거나 또는 중합이 전혀 발생하지 않도록 할 수 있다는 것이 일반적으로 인정된다. WO02/088372에는 예를 들어 응집과 임의로 조합된 튜브 원심분리기 또는 환상 갭 원심분리기를 사용하여 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 방법 및 장치가 기재되어 있다. 생물촉매는 잔류 단량체를 제거하기 위해 물로 세척된 다음, 후속 생물전환 반응에 사용된다.
대안적으로, 생물촉매로부터의 불순물의 용리를 방지하고, 반응 생성물로부터의 생물촉매의 분리성을 개선시키며, 생물촉매의 반복된 사용을 위한 적용성을 개선시키는 목적으로, 예를 들어 US4248968, WO2013188844 및 TW411350에 기재된 바와 같은 고정화된 생물촉매가 아크릴아미드 제조를 위해 사용된다.
아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 생물촉매의 제거는 또한, 예를 들어 EP2019146 및 CN203319905에 기재된 바와 같은 다양한 여과 기술에 의해 수행될 수 있으며, 이들 각각은 반응 용액으로부터 불순물을 제거하는 목적을 갖는다.
그러나, EP2264003 및 US2011006258에 의해 보고된 바와 같이, 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 존재는 또한 바람직한 것으로 보이며, 여기서 수성 아크릴아미드 용액을 안정화시키기 위해 니트릴 히드라타제 활성을 갖는 미생물 세포가 독점적으로 첨가된다. 더욱이, WO2005/054488에 개시된 바와 같이, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매가 실질적으로 제거되지 않도록 하는 것이 또한 의도된다. 더 정확히는 상기 문헌은 중합체 용액을 제조하는 방법으로서, 여기서 단량체는 발효 브로쓰의 세포 물질 및/또는 구성요소를 함유하는 것인 방법을 기재한다. 이러한 중합체는 생물촉매 또는 발효 브로쓰를 제거할 필요 없이, 심지어 구체적으로 설계된 특색 및 특성을 갖는 것으로 보인다.
폴리아크릴아미드 용액의 제조를 기재하는 다양한 방법이 관련 기술분야에 공지되어 있지만, 3차 오일 회수에서의 폴리아크릴아미드의 사용은 추가의 개선을 가능하게 한다. 예를 들어, 수성 폴리아크릴아미드 용액의 암석 층 주입성은 중합체 용액을 지면으로 도입할 때 특정한 관련이 있다. 보다 정확하게는, 아크릴아미드 제조를 위해 생물학적 합성 방법을 사용할 때, 암석 공극과 유사한 등급의 크기를 갖는 생물촉매의 세포가 중합 혼합물 내에 들어가는 것은 회피되어야 한다. 그러나, 중합 후에 생물촉매를 분리하는 것은 경제적으로 가능하지 않다.
요약하면, 관련 기술분야에서 오일의 이동성을 더욱 증가시키고 저장소 오일로부터의 회수율을 상승시키기 위해, 3차 오일 회수에 사용하기 위한 개선된 특성 및 고성능 품질을 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 신규 수단 및 방법을 제공할 필요가 있다. 따라서, 본 출원의 기반이 되는 기술상의 과제는 이러한 필요성에 따른 것이다. 상기 기술상의 과제는 하기 청구범위에 반영되며, 상세한 설명에 기재되며, 실시예 및 도면에 예시된 실시양태를 제공함으로써 해결된다.
본 발명은, 적어도 부분적으로, 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.4 이하, 보다 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.15 이하, 보다 더 바람직하게는 0.12 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 보다 더 바람직하게는 0.075 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 생물촉매적으로 제조된 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하고, 후속적으로 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 것이 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제공한다는 놀라운 발견에 기초한다. 특히, 상기 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 참조 용액과 비교될 때 증가되며, 여기서 참조 용액은 0.6 초과의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액이고, 여기서 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된다.
OD600 값은 600 nm의 파장에서 측정된 액체 샘플의 흡광도 또는 광학 밀도를 나타낸다. 이는 수성 용액, 예컨대 수성 아크릴아미드 용액 중의 본원에 기재된 바와 같은 생물촉매의 농도 또는 양을 결정하기 위한 바람직한 방법이다. 따라서, 수성 용액의 OD600이 측정되고, 이에 의해 생물촉매의 양 또는 농도가 결정된다.
따라서, 본 발명의 방법에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 수성 아크릴아미드 용액에 잔류하는 생물촉매의 잔류 양에 좌우될 수 있다. 생물전환 후에 잔류하는 생물촉매의 양이 폴리아크릴아미드 용액의 점도 값에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다는 것은 지금까지 보고되지 않았으므로, 이를 예측할 수 없었다. 생물촉매의 잔류 양은 수성 아크릴아미드 용액의 OD600을 측정함으로써 결정될 수 있다.
0.6 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액은 예를 들어 낮은 공급 유량으로 수행되는 디스크 스텝 분리에 의해 달성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 수성 아크릴아미드 용액으로부터의 생물촉매의 분리는 원심분리에 의해 수행된다. 바람직하게는, 원심분리는 디스크 스택 분리기에 의해 수행된다.
구체적 실시양태에서, 원심분리는 600 l/h 미만, 바람직하게는 500 l/h 미만, 보다 바람직하게는 400 l/h 미만, 보다 더 바람직하게는 300 l/h 미만, 보다 더 바람직하게는 200 l/h 또는 100 l/h 미만의 공급 유량으로 수행된다.
아크릴아미드 용액으로부터의 생물촉매제의 분리는 낮은 공급 유량으로 여과에 의해 수행될 수 있다. 이는 높은 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 생성할 수 있다. 추가로, 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 API RP 63에 따른 여과성도 개선될 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 측면은 하기 단계를 포함하는, 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법으로서:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 600 l/h 미만의 공급 유량으로 수행되는 디스크 스택 분리에 의해 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계,
여기서 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된 것인
방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 생물촉매적 전환에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 증가시키는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.4 이하, 보다 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.15 이하, 보다 더 바람직하게는 0.12 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 보다 더 바람직하게는 0.075 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
본원에 개시된 바와 같이, 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 선택적으로 분리하는 분리 기술을 사용하고, 0.6 이하의 수성 아크릴아미드 용액의 OD600을 유도하는 것의 영향을 받을 수 있다.
본 발명의 데이터는 함께, 참조 용액과 비교하여 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 수득하기 위해서는, 수성 아크릴아미드 용액으로부터의 생물촉매의 분리가 바람직하게는 0.6 이하, 바람직하게는 0.4 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 아크릴아미드 용액을 생성하여야 한다는 것을 처음으로 시사하며, 여기서 점도 값은 인공 해수 중 실온에서 ≥ 60mPas이다. 중합 전에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 것이 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 증가된 점도를 유도한다는 것은 최신 기술에서 언급되지 않았으므로, 이는 예상되지 않았다.
본 발명은 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 내지 0.001의 범위, 예컨대 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이지만, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상이도록, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 것이 참조 용액과 비교될 때 인공 해수 중 실온에서 60 mPas 이상의 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 유도한다는 발견으로 최신 기술에 기여한다. 본원에서 언급될 때 OD600의 하한치 (즉, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상)의 대안으로 또는 그에 대해 추가로, 수성 아크릴아미드 용액이 고정화된 생물촉매를 함유하지 않는 것이 고려된다.
다양한 분리 기술이 관련 기술분야에 공지되어 있지만, 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 잔류 양과 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도 값 사이의 직접적인 상호작용은 지금까지 보고된 바 없다. 놀랍게도, 본 발명자들은 생물촉매의 낮은 잔류 양을 갖는 아크릴아미드 용액이 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 생성한다는 것을 발견하였다. 추가로, 0.6 미만의 OD600을 갖는 아크릴아미드 용액이 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 생성한다는 것이 처음으로 제시된다. 3차 오일 회수에서의 폴리아크릴아미드 용액의 적용은 특히 보다 심부의 암석 층으로부터의 저장소 오일의 추출 결과를 증진시키기 위해 중요한, 감소된 용해도를 동반한 높은 점도 값을 갖는 중합체 용액에 좌우되기 때문에, 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 대한 요구가 있다. 따라서, 본 출원의 발명자들은 폴리아크릴아미드 용액의 품질을 결정적으로 개선시키는 방법을 확립하였다.
제1 측면에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 생물촉매적 전환에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 증가시키는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
따라서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법으로서:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계,
여기서 참조 용액은 0.6 초과의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액이고, 여기서 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된 것인
방법에 관한 것이다.
추가로, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 생물촉매적 전환에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 19.6 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 수행되는 디스크 스택 분리에 의해 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
바람직한 실시양태에서, OD는 생물촉매를 분리한 직후에 측정된다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 임의의 방법은 하기 단계 중 적어도 1개를 추가로 포함한다:
(d) 폴리아크릴아미드를 건조시키는 단계;
(e) 폴리아크릴아미드를 세절 및/또는 압착하는 단계; 및/또는
(f) 폴리아크릴아미드를 수성 용액 중에 용해시키는 단계.
본 발명에 따르면, 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 본원에 기재된 임의의 방법에 의해 제조된, 0.6 초과의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액이다.
추가로, 본 발명의 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 바람직하게는 실온에서 60 mPas 초과이다. 바람직한 실시양태에서, 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 실온에서 62 mPas 초과이다. 보다 더 바람직한 실시양태에서, 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 실온에서 65 mPas 초과이다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 폴리아크릴아미드는 인공 해수 중에 용해된다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 폴리아크릴아미드는 천연 해수 중에 용해된다.
바람직하게는, 생물촉매의 분리는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 5시간, 바람직하게는 2시간, 보다 바람직하게는 1시간, 가장 바람직하게는 30분 이내에 시작된다. 보다 바람직한 실시양태에서, 분리는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 20분의 시간 이내에 시작된다. 보다 더 바람직한 실시양태에서, 분리는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 10분 이내에 시작된다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 생물촉매의 분리는 디스크 스택 분리기에 의해 수행된다. 일부 실시양태에서, 생물촉매의 분리는 600 l/h 미만의 공급 유량, 500 l/h 미만의 공급 유량, 400 l/h 미만의 공급 유량, 300 l/h 미만의 공급 유량 또는 200 l/h 또는 100 l/h 미만의 공급 유량으로 디스크 스택 분리기에 의해 수행된다.
비 침강 면적 값이 본 발명과 관련하여, 특히 본 발명의 수단, 예컨대 생성물 또는 조성물, 방법 또는 용도의 분리 단계에서 우선된다. 따라서, 비 침강 면적이 19.67 m2h/l 이상, 바람직하게는 23.6 m2h/l 이상, 보다 바람직하게는 29.5 m2h/l 이상, 보다 더 바람직하게는 39.3 m2h/l 이상, 보다 더 바람직하게는 59.0 m2h/l 이상, 가장 바람직하게는 118.0 m2h/l 이상이도록 생물촉매의 분리가 수행되는 것이 본 발명의 수단, 방법 및 용도의 바람직한 실시양태이다. 바람직하게는, 비 침강 면적이 19.67 m2h/l 이상, 바람직하게는 23.6 m2h/l 이상, 보다 바람직하게는 29.5 m2h/l 이상, 보다 더 바람직하게는 39.3 m2h/l 이상, 보다 더 바람직하게는 59.0 m2h/l 이상, 또는 가장 바람직하게는 118.0 m2h/l 이상이도록 분리가 수행되는 경우에, 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 참조 용액 (이러한 분리 단계에 적용되지 않은 것)과 비교될 때 증가될 것이다. 따라서, 본 발명의 방법 또는 용도의 분리 단계는 바람직하게는 하기와 같이 수행된다: 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 비 침강 면적이 19.67 m2h/l 이상, 바람직하게는 23.6 m2h/l 이상, 보다 바람직하게는 29.5 m2h/l 이상, 보다 더 바람직하게는 39.3 m2h/l 이상, 보다 더 바람직하게는 59.0 m2h/l 이상, 또는 가장 바람직하게는 118.0 m2h/l 이상이도록, 여과에 의해 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리한다. 비 침강 면적 값은 이와 같이 OD600 값 (분리 후)과 관련하여 설정될 수 있다. 따라서, 상기 설명된 바와 같이, 본원에 언급된 OD600 값은 비 침강 면적 값에 상응할 수 있다. 따라서, OD600 값은 또한 비 침강 면적 값에 의해 대체될 수 있는 것으로 생각된다.
따라서, 본 발명의 또 다른 측면은 하기 단계를 포함하는, 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법으로서:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 600 l/h 미만, 바람직하게는 500 l/h 미만, 보다 바람직하게는 400 l/h 미만, 보다 더 바람직하게는 300 l/h 미만, 보다 더 바람직하게는 200 l/h 또는 100 l/h 미만의 공급 유량으로 수행되는 디스크 스택 분리에 의해 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계,
여기서 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된 것인
방법에 관한 것이다.
본원에 기재된 방법의 일부 실시양태에서, 생물촉매는 분리 전에 응집된다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 생물촉매의 분리는 여과에 의해 수행된다. 일부 실시양태에서, 여과 방법은 가압 여과, 예컨대 예를 들어, 심층 여과 또는 케이크-형성 여과이다. 일부 실시양태에서, 여과 방법은 프리코트 여과이다. 일부 실시양태에서, 여과 방법은 막 여과이다.
일부 실시양태에서, 생물촉매의 분리는 고정화에 의해 수행된다. 일부 실시양태에서, 고정화 기술은 표면에 대한 공유 결합이다. 일부 실시양태에서, 고정화 기술은 가교이다. 일부 실시양태에서, 고정화 기술은 막 분리이다. 일부 실시양태에서, 고정화 기술은 포착이다.
일부 실시양태에서, 단계 (b)에서의 생물촉매의 분리 후에 수성 아크릴아미드 용액은 0.01 이상, 0.02 이상, 0.03 이상의 OD600을 갖는다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 생물촉매는 니트릴 히드라타제 활성을 갖는 생물촉매이다. 본 발명에 따르면, 니트릴 히드라타제 활성을 갖는 생물촉매는 로도코쿠스(Rhodococcus), 아스페르길루스(Aspergillus), 아시도보락스(Acidovorax), 아그로박테리움(Agrobacterium), 바실루스(Bacillus), 브라디리조비움(Bradyrhizobium), 부르크홀데리아(Burkholderia), 클레브시엘라(Klebsiella), 메소리조비움(Mesorhizobium), 모락셀라(Moraxella), 판토에아(Pantoea), 슈도모나스(Pseudomonas), 리조비움(Rhizobium), 로도슈도모나스(Rhodopseudomonas), 세라티아(Serratia), 아미콜라톱시스(Amycolatopsis), 아르트로박터(Arthrobacter), 브레비박테리움(Brevibacterium), 코리네박테리움(Corynebacterium), 미크로박테리움(Microbacterium), 미크로코쿠스(Micrococcus), 노카르디아(Nocardia), 슈도노카르디아(Pseudonocardia), 트리코더마(Trichoderma), 미로테시움(Myrothecium), 아우레오바시디움(Aureobasidium), 칸디다(Candida), 크립토코쿠스(Cryptococcus), 데바리오미세스(Debaryomyces), 게오트리쿰(Geotrichum), 한세니아스포라(Hanseniaspora), 클루이베로미세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 로도토룰라(Rhodotorula), 에스케리키아(Escherichia), 게오바실루스(Geobacillus), 코모모나스(Comomonas) 및 피로코쿠스(Pyrococcus)에 속하는 미생물 및 니트릴 히드라타제 유전자가 도입된 형질전환된 미생물 세포로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스, 슈도모나스, 에스케리키아 및 게오바실루스 속의 박테리아로부터 선택된다.
일부 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스 에리트로폴리스이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스 에쿠이(Rhodococcus equi)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스 루베르이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스 오파쿠스(Rhodococcus opacus)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스 피리디노보란스(Rhodococcus pyridinovorans)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아스페르길루스 니거(Aspergillus niger)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아시도보락스 아베나에(Acidovorax avenae)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아시도보락스 파실리스(Acidovorax facilis)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아그로박테리움 라디오박터(Agrobacterium radiobacter)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 바실루스 서브틸리스이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 바실루스 팔리두스(Bacillus pallidus)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 바실루스 스미티이(Bacillus smithii)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 바실루스 종 BR449이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 브라디리조비움 올리고트로피쿰(Bradyrhizobium oligotrophicum)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 브라디리조비움 디아조에피시엔스(Bradyrhizobium diazoefficiens)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 브라디리조비움 자포니쿰(Bradyrhizobium japonicum)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 부르크홀데리아 세노세파시아(Burkholderia cenocepacia)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 부르크홀데리아 글라디올리(Burkholderia gladioli)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 클레브시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 클레브시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumonia)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 클레브시엘라 바리이콜라(Klebsiella variicola)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 메소리조비움 시세리(Mesorhizobium ciceri)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 메소리조비움 오포르투니스툼(Mesorhizobium opportunistum)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 메소리조비움 종 F28이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 모락셀라이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 판토에아 엔도피티카(Pantoea endophytica)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 판토에아 아글로메란스(Pantoea agglomerans)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 슈도모나스 클로로라피스이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 슈도모나스 푸티다이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 리조비움이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 로도슈도모나스 팔루스트리스(Rhodopseudomonas palustris)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 세라티아 리퀘파시엔스(Serratia liquefaciens)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 세라티아 마르세센스(Serratia marcescens)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아미콜라톱시스이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아르트로박터이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 브레비박테리움 종 CH1이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 브레비박테리움 종 CH2이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 브레비박테리움 종 R312이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 브레비박테리움 임페리알레(Brevibacterium imperiale)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 코리네박테리움 니트릴로필루스(Corynebacterium nitrilophilus)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 코리네박테리움 슈도디프테리티쿰(Corynebacterium pseudodiphteriticum)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 코리네박테리움 호프만니이(Corynebacterium hoffmanii)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 미크로박테리움 임페리알레(Microbacterium imperiale)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 미크로박테리움 스메그마티스(Microbacterium smegmatis)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 미크로코쿠스 루테우스(Micrococcus luteus)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 노카르디아 글로베룰라(Nocardia globerula)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 노카르디아 로도크로우스(Nocardia rhodochrous)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 슈도노카르디아 써모필라(Pseudonocardia thermophila)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 트리코더마이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 미로테시움 베루카리아(Myrothecium verrucaria)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 아우레오바시디움 풀루란스(Aureobasidium pullulans)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 칸디다 파마타(Candida famata)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 칸디다 길리에르몬디이(Candida guilliermondii)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 크립토코쿠스 플라부스(Cryptococcus flavus)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 크립토코쿠스 종 UFMG- Y28이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 데바리오미세스 한세이이(Debaryomyces hanseii)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 게오트리쿰 칸디둠(Geotrichum candidum)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 게오트리쿰 종 JR1이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 한세니아스포라이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 클루이베로미세스 써모톨레란스(Kluyveromyces thermotolerans)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 피키아 클루이베리(Pichia kluyveri)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 로도토룰라 글루티니스(Rhodotorula glutinis)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 게오바실루스 종 RAPc8이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 코모모나스 테스토스테로니이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 피로코쿠스 아비시이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 피로코쿠스 푸리오수스(Pyrococcus furiosus)이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 피로코쿠스 호르코시이(Pyrococcus horikoshii)이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스 로도크로우스이다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 생물촉매는 균주 로도코쿠스 로도크로우스 NCIMB 41164의 것이다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 생물촉매는 균주 로도코쿠스 로도크로우스 J-1 (수탁 번호: FERM BP-1478)의 것이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 균주 로도코쿠스 로도크로우스 M8 (수탁 번호: VKPMB-S926)의 것이다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 생물촉매는 균주 로도코쿠스 로도크로우스 M33의 것이다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 균주 에스케리키아 콜라이 MT-10822 (수탁 번호: FERM BP-5785)의 것이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스 피리디노보란스이다.
일부 실시양태에서, 본원에 사용된 생물촉매는 수성 아크릴아미드 용액을 제조하기 전에 건조되었다. 일부 실시양태에서, 건조 방법은 동결-건조이다. 일부 실시양태에서, 건조 방법은 분무 건조이다. 일부 실시양태에서, 건조 방법은 가열 건조이다. 일부 실시양태에서, 건조 방법은 공기 건조이다. 일부 실시양태에서, 건조 방법은 진공 건조이다. 일부 실시양태에서, 건조 방법은 유동층 건조이다. 일부 실시양태에서, 건조 방법은 분무 과립화이다.
본 발명의 또 다른 측면은 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 위한, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액의 용도로서, 여기서 생물촉매는 중합 전에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 분리되는 것인 용도를 제공한다. 수성 아크릴아미드 용액은 본질적으로 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 제조된다. 분리 후에 용액은 바람직하게는 0.01 이상, 예컨대 0.02 이상의 OD600을 갖는다. 일부 실시양태에서, 용액은 0.01 이상의 OD600을 갖는다.
추가 측면에서, 본 발명은 0.6 내지 0.001 범위의 OD600을 갖는, 예컨대 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖지만, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로서, 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키고, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 상기 생물촉매를 분리함으로써 제조되는 수성 아크릴아미드 용액에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 본원에 기재된 임의의 방법에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액을 제공한다.
추가 측면에서, 본 발명은 인공 해수 중 실온에서 적어도 60 mPas의 점도를 가지며, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖지만, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액의 중합에 의해 제조되는 폴리아크릴아미드로서, 여기서 수성 아크릴아미드 용액은 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키고, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 상기 생물촉매를 분리함으로써 제조되는 것인 폴리아크릴아미드를 개시한다.
본 발명의 또 다른 측면은 하기 단계를 포함하는, 실온에서 60 mPas 초과의 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
더욱이, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하이도록, 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계.
추가로, 본 발명은 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 증가시키기 위한, 0.6 이하의 OD600을 갖는 상기 수성 아크릴아미드 용액의 용도에 관한 것이다.
하기 상세한 설명은 본 발명을 이해함에 있어 유용할 수 있는 정보를 포함한다. 본원에 제공된 임의의 정보가 선행 기술이거나 또는 본원에 청구된 발명과 관련된 것임을 인정하거나, 또는 구체적으로 또는 암시적으로 참조된 임의의 공개가 선행 기술임을 인정하는 것은 아니다.
본원에 사용된 단수 형태는, 문맥이 달리 명백하게 나타내지 않는 한, 복수 지시대상을 포함한다는 것을 유의하여야 한다. 따라서, 예를 들어, "시약"의 언급은 이러한 다양한 시약들 중 1종 이상을 포함하고, "방법"의 언급은 본원에 기재된 방법을 위해 변형 또는 치환될 수 있는 등가의 단계 및 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 방법에 대한 언급을 포함한다.
관련 기술분야의 통상의 기술자라면 단지 상용 실험을 사용하여, 본원에 기재된 발명의 구체적 실시양태에 대한 많은 등가물을 인식하거나 또는 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 본 발명에 포괄되도록 의도된다.
달리 나타내지 않는 한, 일련의 요소 앞의 용어 "적어도"는 일련의 모든 요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 단지 상용 실험을 사용하여, 본원에 기재된 방법 및 용도의 구체적 실시양태에 대한 많은 등가물을 인식하거나 또는 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 본 발명에 포괄되도록 의도된다.
여러 문헌이 본 개시내용의 본문 전체에 걸쳐 인용된다. 상기 또는 하기의 본원에 인용된 각각의 문헌 (모든 특허, 특허 출원, 과학 출판물, 제조업체의 명세서, 지침서 등 포함)은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 참조로 포함된 자료가 본 명세서와 모순되거나 또는 일치하지 않으면, 본 명세서가 임의의 이러한 자료를 대신할 것이다. 본원의 어느 것도, 본 발명이 선행 발명에 의해 이러한 개시내용을 선행할 권리를 갖지 않음을 인정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 명세서 및 하기 청구범위 전체에 걸쳐, 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 단어 "포함하다" 및 변형어 예컨대 "포함한다" 및 "포함하는"은 언급된 정수 또는 단계, 또는 정수 또는 단계의 군의 포함을 암시하며, 임의의 다른 정수 또는 단계, 또는 정수 또는 단계의 군의 배제를 암시하는 것은 아닌 것으로 이해될 것이다. 본원에서 사용될 때 용어 "포함하는"은 용어 "함유하는" 또는 때때로 본원에서 사용될 때 용어 "갖는"으로 치환될 수 있다.
본원에서 사용될 때, "이루어진"은 청구항 요소로 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다. 본원에서 사용될 때, "본질적으로 이루어진"은 청구항의 기본적이며 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미치지 않는 물질 또는 단계를 배제하지 않는다. 본원에서 각각의 경우에 용어 "포함하는", "본질적으로 이루어진" 및 "이루어진" 중 임의의 것은 나머지 두 용어 중 어느 하나로 대체될 수 있다.
다수의 열거된 요소 사이의 본원에 사용된 연결어 "및/또는"은 개별 옵션 및 조합된 옵션 둘 다를 포괄하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 2개의 요소가 "및/또는"에 의해 결합되는 경우에, 제1 옵션은 제2 요소 없이 제1 요소의 적용가능성을 지칭한다. 제2 옵션은 제1 요소 없이 제2 요소의 적용가능성을 지칭한다. 제3 옵션은 제1 및 제2 요소의 동시 적용가능성을 지칭한다. 이들 옵션 중 어느 하나가 의미 내에 포함되며, 따라서 본원에 사용된 용어 "및/또는"의 요건을 충족시키는 것으로 이해된다. 옵션 중 1개 초과의 공동 적용가능성이 또한 의미 내에 포함되며, 따라서 본원에 사용된 용어 "및/또는"의 요건을 충족시키는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 단어 "약"은 값이 측정 또는 결정되는 방식, 즉 측정 시스템의 한계에 부분적으로 좌우될, 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 결정된 바와 같은 특정한 값에 대한 허용 오차 범위 내에 있는 값을 지칭한다. 예를 들어, "약"은 관련 기술분야에서의 관례에 따라, 1 이내 또는 1 초과의 표준 편차를 의미할 수 있다. 용어 "약"은 또한, 해당 양 또는 값이 지정된 값 또는 거의 동일한 일부 다른 값일 수 있다는 것을 나타내기 위해 사용된다. 상기 어구는 유사한 값이 본 발명에 따른 등가의 결과 또는 효과를 촉진한다는 것을 전달하도록 의도된다. 이와 관련하여, "약"은 10%까지 더 크고/거나 더 작은 범위를 지칭할 수 있다. 단어 "약"은 일부 실시양태에서 특정 값의 5%까지 더 크고 더 작은, 예컨대 그 값의 2%까지, 1%까지, 또는 0.5%까지 더 크거나 더 작은 범위를 지칭한다. 한 실시양태에서, "약"은 주어진 값의 0.1%까지 더 크고 더 작은 범위를 지칭한다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명은 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이지만, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상의 OD600을 갖도록, 생물촉매적으로 제조된 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하고, 후속적으로 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 것이 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 생성한다는 것을 처음으로 개시하며, 여기서 참조 용액은 0.6 초과의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액이고, 여기서 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된다.
최신 기술에서 어떠한 암시도 없었지만, 본 발명의 발명자들은 아크릴아미드 용액에 잔류하는 생물촉매의 잔류 양과 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도 사이에 직접적인 상관관계가 있다는 것을 놀랍게도 발견하였다. 매우 다양한 분리 방법이 최신 기술에 기재되어 있지만, 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도에 대한 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 양의 직접적인 영향은 이전에 보고된 바 없으므로, 이들 발견을 예측할 수 없었다. 따라서, 본원에 기재된 방법은 3차 오일 회수에 또한 적용될 수 있는, 증가된 점도 및 보다 고품질을 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 가능하게 한다.
본 발명은, 특히, 하기 단계를 포함하는, 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법을 제공한다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
특히, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법으로서:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하이도록, 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계,
여기서 참조 용액은 0.6 초과의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액이고, 여기서 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된 것인
방법에 관한 것이다.
폴리아크릴아미드 용액과 관련하여 본 발명의 임의의 측면에서 사용될 때, 용어 "증가된 점도" 또는 "증가하는 점도"는 참조 용액과 비교될 때 상기 폴리아크릴아미드 용액의 유의하게 더 높은 점도 값을 지칭한다. 점도는 일반적으로 유체의 저항성의 척도이며, 유체가 보다 점성일수록, 그의 이동 용이성이 작아진다. 따라서, 용어 "증가된 점도"는 본원에서 사용될 때, 폴리아크릴아미드 용액이 참조 용액과 비교될 때 보다 농후하며, 따라서 이동이 덜 용이하다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 참조 용액의 점도 값보다 적어도 10% 더 크다. 바람직하게는, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 참조 용액의 점도 값보다 적어도 15% 더 크다. 가장 바람직하게는, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 참조 용액의 점도 값보다 적어도 20% 더 크다.
본원에 기재된 임의의 방법에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 측정할 때, 제조된 폴리아크릴아미드는 인공 해수 중에 용해된다. 일부 실시양태에서, 본원에 제공된 임의의 방법에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액은 천연 해수 중에 용해된다. 본 발명에 따르면, 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 임의의 종류의 점도계, 예컨대 모세관 점도계, 회전 점도계, 점도 비커, 낙추 점도계, 공정용 점도계, 석영 점도계 등을 사용하여 임의의 통상적인 방법에 의해, 바람직하게는 실온 (19-26℃)에서, 보다 바람직하게는 25℃ +/- 1℃에서 결정되는 것이 고려된다. 점도는 레오미터에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게는, 점도는 DIN 이중 갭 기하구조를 갖는 레오미터에서, 실온에서 7 1/s의 전단 속도로 측정된다.
용어 "인공 해수"는 표준 ASTM D1141-98에 의해 제조된 용액, 즉 NaCl 24.53 g/l, MgCl2 5.20 g/l, Na2SO4 4.09 g/l, CaCl2 1.16 g/l, KCl 0.695 g/l, NaHCO3 0.201 g/l, KBr 0.101 g/l, H3BO3 0.027 g/l, SrCl2 0.025 g/l, NaF 0.003 g/l를 지칭한다.
본 발명에 따르면, 참조 용액은 0.6 초과의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액이고, 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된다. 바람직한 실시양태에서, 참조 용액은 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 중합 전에, 수성 아크릴아미드 용액으로부터의 생물촉매의 분리 없이 본 발명의 임의의 방법에 의해 제조된 수성 아크릴아미드 용액이다. 따라서, 참조 용액은 일반적으로 분리 단계 (b)를 수행하지 않으면서 본 발명의 방법에 의해 제조된다.
본 발명의 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 실온에서 본질적으로 60 mPas 초과이다. 바람직하게는, 본 발명의 방법에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 실온에서 62 mPas 초과이다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 방법에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 실온에서 65 mPas 초과이다.
본원에 기재된 바와 같은 수성 아크릴아미드 용액의 OD600의 측정에서 하기 바람직한 참조 값이 사용될 수 있다: 물 또는 탈염수 중의 아크릴아미드의 포화 용액의 OD600. 대안적으로, 참조 값은 수성 용액, 예컨대 생물촉매를 함유하는 수성 아크릴아미드 용액이, 필터의 세공 크기가 0.1 μm일 수 있는 여과에 적용된 후에 측정된 것일 수 있다. 예를 들어, 여과는 0.4 μm의 세공을 갖는 필터로 수행된 다음, 0.2 μm의 세공을 갖는 필터로의 여과, 후속적으로 0.1 μm의 세공을 갖는 필터로의 여과가 이어질 수 있다. 0.2 μm 또는 0.1 μm의 세공 크기에서 생물촉매의 세포 또는 세포 파편 어느 것도 필터를 통과하지 못할 것이며, 따라서 여과물은 사용된 생물촉매를 본질적으로 함유하지 않을 것이라고 생각된다. 따라서, 수성 용액의 OD600이 본원에서 측정되는 경우에, 상기 참조 값은 바람직하게는 본 발명의 수단, 방법 및 용도와 관련하여 기재된 바와 같은 OD600 값에 대해 사용된다. 생물촉매의 OD600을 측정하는 것과 관련하여, 생물촉매는 생존 세포, 사멸 세포 및/또는 세포 파편, 예컨대 세포벽, 세포막 및 소기관을 포함한다. 따라서, 생물촉매를 포함하는 수성 용액의 OD600이 본원에서 측정될 때, 측정은 생물촉매의 생존 세포, 사멸 세포, 세포 파편 등을 포함한다. OD600은, 예를 들어, 광도측정법, 예컨대 UV/VIS-분광분석법에 의해 측정될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는, 실온에서 60 mPas 초과의 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법을 제공한다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
바람직하게는, 생물촉매는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 분리된다.
용어 "전환시키는" 또는 "전환"은 본 발명과 관련하여 사용될 때, 생물촉매를 사용하는 수성 용액 중에서의 아크릴로니트릴 시약의 아크릴아미드 생성물로의 완전한 또는 부분적인 반응을 지칭한다. 보다 정확하게는, "전환" 또는 "전환시키는"은 아크릴로니트릴이 목적하는 농도를 갖는 아크릴아미드 반응 용액을 수득하기 위해 수성 용액 중에서 생물촉매를 사용하여 수화 반응을 겪도록 하는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 이러한 수화 반응은 임의의 통상적인 방식으로 수행될 수 있다. 아크릴로니트릴의 농도는, 목적하는 농도의 아크릴아미드 반응 용액이 수득되는 한, 특별히 제한되지 않는다. 아크릴로니트릴 농도의 상한치가 특별히 제한되지는 않지만, 과량의 아크릴로니트릴의 공급은 반응의 완료를 위한 큰 촉매량, 과도한 부피를 갖는 반응기 및 열의 제거를 위한 과도한 열 교환기를 필요로 하므로, 장비 측면에서 경제적 부담이 커지게 된다. 아크릴로니트릴의 경우에, 모든 아크릴로니트릴이 상응하는 아크릴아미드가 될 때 반응기 내 (a)의 반응 용액 중의 아크릴아미드의 이론적 생성 용액 농도가 42 내지 80 w/w %가 되는 양으로 아크릴로니트릴을 공급하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 수성 매질 1 중량부를 기준으로 하여 0.4 내지 1.5 중량부의 양으로 아크릴로니트릴을 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법 중 어느 하나와 관련하여, 아크릴로니트릴은 물이 첨가되기 전에, 물이 첨가된 후에, 또는 물과 함께 반응기에 첨가될 수 있다. 본원에 기재된 방법 중 어느 하나에 따르면, 아크릴로니트릴은 연속적으로 또는 간헐적으로 첨가될 수 있다. 아크릴로니트릴의 첨가는 불변 또는 가변 공급 속도를 갖거나 또는 회분식일 수 있다. 추가로, 본원에 기재되고 제공된 방법 중 어느 하나에서, 물은 단계 (a)에서 반응기에 첨가된다. 물은 그 자체로 첨가되거나, 본원에 기재된 바와 같은 생물촉매의 일부이거나, 본원에 기재된 바와 같은 아크릴로니트릴 용액의 일부이거나, 또는 달리 첨가될 수 있다. 미생물 촉매는, 목적하는 농도의 아크릴아미드 반응 용액 (I)이 수득되는 한, 임의의 양으로 사용될 수 있고, 그의 양은 반응 조건, 촉매의 유형 및 그의 형태에 따라 적절하게 결정된다. 그러나, 미생물 촉매의 양은 수성 매질을 기준으로 한 건조 박테리아 세포의 중량의 관점에서, 통상적으로 10 내지 50000 중량ppm, 바람직하게는 50 내지 30000 중량ppm의 범위이다.
수화 반응의 반응 시간은, 목적하는 농도의 아크릴아미드 반응 용액이 수득되는 한, 특별히 제한되지 않는다. 반응 시간은 사용된 촉매의 양 및 온도와 같은 조건에 좌우되지만, 구체적으로 1개의 반응기를 기준으로 하여, 통상적으로 1 내지 80시간, 바람직하게는 2 내지 40시간의 범위이다. 수화 반응은 통상적으로 대기압에서 수행되지만, 수성 매질 중의 아크릴로니트릴의 용해도를 증가시키기 위해 가압 하에 수행될 수도 있다. 반응 온도는, 수성 매질의 빙점 이상인 한, 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 통상적으로 0 내지 50℃, 바람직하게는 10 내지 40℃의 온도에서 반응을 수행하는 것이 바람직하다. 수화 반응에서 수성 매질의 pH 값은 특별히 제한되지 않으며, 니트릴 히드라타제의 활성이 유지되는 한 임의의 값일 수 있다. 그러나, 수성 매질의 pH 값은 바람직하게는 6 내지 10, 보다 바람직하게는 7 내지 9의 범위인 것이 바람직하다. 수화 반응은 회분식 공정 및 연속 공정 중 임의의 것에 의해 수행될 수 있고, 반응은 촉매의 형태에 따라 부유층, 고정층, 유동층 등과 같은 반응 시스템으로부터 그의 반응 시스템을 선택함으로써 또는 다양한 반응 시스템을 조합함으로써 수행될 수 있다.
이러한 수화 반응을 통해, 단계 (a)의 아크릴아미드 반응 용액이 수득된다. 이러한 반응 용액 중에는, 아크릴아미드, 수성 매질, 용해된 미생물 촉매가 함유되어 있으며, 추가로 고체 물질 예컨대 담체 상에 고정화된 미생물 촉매 및 사멸 박테리아 세포가 때때로 함유되어 있다. 단계 (a)에서 수득된 아크릴아미드의 농도는 통상적으로 42 내지 80 w/w %의 범위이다. 반응 용액 또는 수성 용액 중의 아크릴아미드의 농도는 통상적인 방법, 예컨대 고성능 액체 크로마토그래피, 기체 크로마토그래피 또는 굴절계를 사용하는 방법에 의해 측정될 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 실시자가 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조할 수 있게 할 수많은 방법 및 조건을 알고 있다.
본 발명의 개시내용에 따르면, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 생물촉매는 본질적으로 수성 아크릴아미드 용액으로부터 분리된다. 용어 "분리된다"는 수성 아크릴아미드 용액으로부터의 생물촉매 및/또는 그의 구성요소의 완전한 분리를 반드시 나타내는 것은 아니다. 따라서, 수성 아크릴아미드 용액은 분리 후에 생물촉매의 잔류 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 생물촉매 및/또는 그의 구성요소는 부분적으로 제거된다. 일부 실시양태에서, 생물촉매 및/또는 그의 구성요소는 완전히 제거된다. 본 발명과 관련하여, 용어 "분리하는"은 또한 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 수성 아크릴아미드 용액의 OD600을 유도하는, 생물촉매적으로 제조된 수성 아크릴아미드 용액으로부터의, 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키기 위해 사용된 생물촉매의 완전한 또는 부분적인 제거로서 이해될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 실시양태에서, 단어 "분리하는" 또는 "분리"는 동등하게 단어 "배출하는" 또는 "배출"에 의해 대체될 수 있다. 본 발명에 따르면, 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 바람직하게는 80 w/w % 이상의 생물촉매가 이러한 분리에서 제거된다. 보다 바람직하게는, 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 90 w/w % 이상의 생물촉매가 이러한 분리에서 제거된다. 보다 더 바람직하게는, 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 95 w/w % 이상의 생물촉매가 이러한 분리에서 제거된다. 가장 바람직하게는, 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 99 w/w % 이상의 생물촉매가 이러한 분리에서 제거된다. 따라서, 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 잔류 양은 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 20 w/w % 이하이다. 바람직하게는, 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 잔류 양은 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 10 w/w % 이하이다. 보다 바람직하게는, 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 잔류 양은 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 5 w/w % 이하이다. 가장 바람직하게는, 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 잔류 양은 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 2 w/w % 이하, 바람직하게는 1 w/w % 미만, 보다 바람직하게는 0.5 w/w % 미만이다. 본 발명에 따르면, 일부 실시양태에서 잔류하는 생물촉매의 양은 반응의 완료 시 수성 아크릴아미드 용액에 존재하는 생물촉매를 기준으로 하여 0.5 w/w % 초과이다.
본원에서 상기 기재된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 중합 전에 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 양은 본원의 다른 곳에 기재된 임의의 분리 기술에 의한 상기 생물촉매의 분리 후에 유의하게 감소된다. 따라서, 추가 측면에서, 본 발명은 또한 생물촉매적으로 제조된 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 양을, 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 총 중량을 기준으로 하였을 때 20 w/w % 이하, 바람직하게는 10 w/w % 미만의 생물촉매의 잔류하는 양으로 감소시키는 방법으로서, 상기 방법은 중합 전에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 것을 포함하며, 여기서 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 총 중량을 기준으로 하여 20 w/w % 이하, 바람직하게는 10 w/w % 미만의 생물촉매의 잔류하는 양을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액은 참조 용액과 비교하여 증가된 점도를 갖는 것인 방법을 제공한다.
본원에 기재되고 제공된 방법 중 어느 하나에서, 생물촉매의 분리는 생물촉매를 사용하는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 시작된다. 용어 "완료 후에"는 본원에서 사용될 때, 본 발명에 따른 수성 용액 중의 목적하는 아크릴아미드 농도가 달성되는 시점으로서 이해될 수 있다. 용어 "완료 후에"는 반응 혼합물에 공급된 아크릴로니트릴의 총량의 99.99%가 전환된 시점을 지칭할 수 있다. 다시 말해서, 용어 "완료 후에"는, 잔류하는 아크릴로니트릴 농도가 100 ppm 이하이도록, 반응 혼합물에 공급된 아크릴로니트릴의 총량이 전환된 시점을 지칭할 수 있으며, 여기서 ppm은 수성 아크릴아미드 용액의 총 중량을 기준으로 한 중량부를 지칭한다. 분리는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 직후에 또는 특정한 시간 간격 이내에 시작될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 분리는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 5시간, 바람직하게는 2시간, 보다 바람직하게는 1시간, 가장 바람직하게는 30분 이내에 시작된다. 보다 바람직한 실시양태에서, 분리는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 20분 이내에 시작된다. 가장 바람직한 실시양태에서, 분리는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 10분 이내에 시작된다.
분리 성능은 600nm에서의 광학 밀도 (ODOD600)로서 측정된, 수성 아크릴아미드 용액 중의 잔류하는 바이오매스에 의해 명시된다. OD600 측정은 시마즈 유럽 UV-1650PC 이중-빔 분광광도계를 사용하여 수행되고, 샘플은 참조 용액에 대해 1 cm 광 경로 세미-마이크로 PS 큐벳에서 측정된다. 탈염수가 참조 샘플로서 사용된다. 결과는 표 1 및 2에 제시되어 있으며, 이는 보다 낮은 공급 유량이, 수성 아크릴아미드 용액 중의 미량의 잔류하는 생물촉매를 나타내는 작은 OD600 값을 유도한다는 것을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드가 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 위해 사용될 수 있으며, 여기서 생물촉매는 중합 전에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 분리된다. 특히, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 용액이 60 mPas 초과의 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 용액이 62 mPas 초과의 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 위해 사용될 수 있다. 가장 바람직하게는, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 용액이 65 mPas 초과의 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 위해 사용될 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 위해 사용된, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액은 본질적으로 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키고, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 상기 생물촉매를 분리함으로써 제조된다. 본원에 개시된 바와 같이, 수성 아크릴아미드 용액의 총 중량에 대해 20 w/w % 이하, 바람직하게는 10 w/w % 미만의 생물촉매를 함유하는 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 잔류하는 양은 분리 후에 수성 아크릴아미드 용액의 총 중량을 기준으로 하여 0.015 w/w %, 바람직하게는 0.01 w/w % 초과이다. 일부 실시양태에서, 잔류하는 양은 수성 아크릴아미드 용액의 총량을 기준으로 하여 < 0.4 w/w %, 바람직하게는 < 0.1 w/w %, 보다 바람직하게는 < 0.05 w/w %, 가장 바람직하게는 < 0.025 w/w %이다. 용어 "잔류하는 양" 또는 "잔류 양"은 본원에서 사용될 때, 본원에 기재된 임의의 분리 기술에 의해 수성 아크릴아미드 용액으로부터 분리되지 않은 생물촉매의 양을 지칭한다. 본 발명에 따르면, 일부 실시양태에서, 본원에 제공된 임의의 방법에서 (b)의 분리 단계는 생물촉매의 완전한 배출을 유도하지 않으며, 대신 일부가 수성 아크릴아미드 용액 중에 잔류한다.
수성 아크릴아미드 용액으로부터의 생물촉매의 분리는 본원에 참조로 개시되고 기재된 임의의 기술에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 생물촉매의 분리는 디스크 스택 분리기에 의해 수행될 수 있다. 디스크 스택 분리기를 사용할 때, 고체는 극도로 큰 원심력을 사용하여 연속 공정으로 액체로부터 분리될 수 있다. 이러한 원심력으로, 고체는 회전하는 드럼의 내벽에 대해 보다 높은 밀도로 압축되고, 보다 낮은 밀도를 갖는 액체 상은 단계적으로 드럼의 중심에 수집된다. 본 발명의 임의의 방법에 사용하기에 적합한, 적절한 디스크 스택 분리기 모델은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
특히, 본 발명자들은 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하기 위해 19.67 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 디스크 스택 분리기를 사용함으로써, 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도가 분리 속도에 따라 참조 용액과 비교하여 증가한다는 것을 발견하였다 (표 1 및 2). 본 발명의 범주 내에서 참조 용액은 본원의 다른 곳에 정의되어 있다. 특히, 각각 참조 용액과 비교하여, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하기 위해 19.67 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 디스크 스택 분리기를 사용하는 경우에는, 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도가 항상 60 mPas 이상이고, 29.5 m2h/l 이상의 비 침강 면적에서는 62 mPas 이상이며, 39.3 m2h/l 이상의 비 침강 면적에서는 63 mPas 이상이었다 (표 1 및 2). 더욱이, 본 발명자들은 23.6 m2h/l 이상의 비 침강 면적이 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만의 API RP 63에 따른 "밀리포어 여과율"-값 (MPFR-값)을 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 보다 우수한 여과성을 유도한다는 것을 발견하였다. 더욱이, 본 발명자들은 29.5 m2h/l 이상의 비 침강 면적이 2 μm, 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만의 API RP 63에 따른 "밀리포어 여과율"-값 (MPFR-값)을 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 보다 우수한 여과성을 유도한다는 것을 발견하였다. 더욱이, 본 발명자들은 39.3 m2h/l 이상의 비 침강 면적이 1.2 μm, 2 μm, 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만의 API RP 63에 따른 "밀리포어 여과율"-값 (MPFR-값)을 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 보다 우수한 여과성을 유도한다는 것을 발견하였다 (표 1 및 2). MPFR-값은 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이 결정된다.
비 침강 면적은 500 m2h/l 미만, 400 m2h/l 미만, 300 m2h/l 미만, 200 m2h/l 미만, 또는 150 m2h/l 미만일 수 있다.
각각 참조 용액과 비교하여, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하기 위해 200 내지 600 l/h의 공급 유량으로 디스크 스택 분리기를 사용하는 경우에는, 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도가 60 mPas 이상이고, 200 내지 400 l/h의 공급 유량에서는 62 mPas 이상이며, 200 내지 300 l/h의 공급 유량에서는 63 mPas 이상이었다 (표 1 및 2). 더욱이, 200 내지 500 l/h의 공급 유량은 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만의 API RP 63에 따른 "밀리포어 여과율"-값 (MPFR-값)을 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 보다 우수한 여과성을 유도할 수 있다. 더욱이, 200 내지 400 l/h의 공급 유량은 2 μm, 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만의 API RP 63에 따른 "밀리포어 여과율"-값 (MPFR-값)을 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 보다 우수한 여과성을 유도할 수 있다. 더욱이, 200 내지 300 l/h의 공급 유량은 1.2 μm, 2 μm, 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만의 API RP 63에 따른 "밀리포어 여과율"-값 (MPFR-값)을 갖는 폴리아크릴아미드 용액의 보다 우수한 여과성을 유도할 수 있다 (표 1 및 2). MPFR-값은 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이 결정된다.
따라서, 한 측면에서, 본 발명은 본원에 기재된 임의의 방법에 의해 수득가능한, 참조 용액과 비교하여 증가된 점도 및 보다 우수한 여과성을 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제공한다. 특히, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에, 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이도록, 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 것은 참조 용액과 비교하여 증가된 점도 및 API RP 63에 따른 보다 우수한 여과성을 갖는 폴리아크릴아미드 용액이 생성되도록 할 수 있다. 여과성은 정의된 세공 직경을 갖는 필터 막을 통과하는 용액의 능력이다. 용어 "보다 우수한 여과성"은 본원에서 사용될 때, 참조 용액과 비교하여 정의된 세공 직경을 갖는 필터 막을 보다 용이하게 통과할 수 있는 용액을 지칭한다. API RP 63은 "증진된 오일 회수 작업에 사용되는 중합체의 평가에 관한 권고 관례(Recommended Practices for Evaluation of Polymers Used in Enhanced Oil Recovery Operations)"를 지칭한다. 여과성은 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같은 MPFR-(밀리포어 여과율)-값으로서 측정된다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 폴리아크릴아미드 용액의 여과성은 1.2μm, 2μm, 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만이다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 폴리아크릴아미드 용액의 여과성은 1.2μm, 2μm, 3μm 및 5μm의 필터 세공 직경에서 1.2 미만이다.
따라서, 분리 조건은 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 보다 우수한 여과성 및 증가된 점도로 반영되는, 잔류하는 생물촉매의 잔류 양에 직접적으로 영향을 미친다. 여기서, 아크릴아미드 용액으로부터의 바이오매스의 보다 다량의 배출 때문에, 보다 느린 공급 유량이 바람직하다. 더욱이, 분리 후에 수성 아크릴아미드 용액 중의 생물촉매의 잔류하는 양이 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 직접적으로 정의하고 그에 영향을 미친다는 것이 놀랍게도 발견되었으며, 여기서 생성된 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 보다 많은 생물촉매가 분리될 때 보다 높다. 따라서, 본 발명에 따르면, 디스크 스택 분리기를 사용하는 경우에 바람직한 공급 유량은 600 l/h 미만이다. 500 l/h 미만의 공급 유량이 보다 바람직하다. 400 l/h 미만의 분리기 유량이 보다 더 바람직하다. 300 l/h 미만의 분리기 유량이 보다 더 바람직하다. 200 l/h 또는 100l/h 미만의 분리기 유량이 가장 바람직하다. 분리 후에 OD600은 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이다.
등가 침강 면적 또는 등가 정화 표면은 원심분리기를 기재하는 파라미터이다. 등가 침강 면적은 예를 들어 11800 m2일 수 있다.
용어 "비 침강 면적"은 분리 공정을 기재하는 파라미터이다. 비 침강 면적은 디스크 스택 원심분리기의 등가 침강 면적을 공급 유량으로 나눈 것으로서 정의된다. 이 파라미터는 분리 공정을 기재하는데 있어 특히 유용하다.
바람직하게는, OD600은 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리한 직후에 측정된다. 이는 OD600 값이 수성 아크릴아미드 용액의 희석과 같은 다른 조치에 의해서가 아니라, 생물촉매의 분리에 의해 달성된다는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 수성 아크릴아미드 용액으로부터의 생물촉매의 분리는 여과에 의해 수행될 수 있다. 적절한 여과 방법은 최신 기술에, 예를 들어 EP2019146 및 CN203319905에 기재되어 있다. 본 발명에 따른 바람직한 여과 방법은 가압 여과, 프리코트 여과 및 막 여과로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가압 여과의 경우에는, 바람직하게는 층 필터 및 모듈 필터가 사용될 수 있으며, 여기서 바이오매스는 셀룰로스로 만들어진 필터 케이크에 잔류하고, 반면 아크릴아미드 생성물을 갖는 액체 상은 이 층을 통과할 수 있다. 프리코트 여과를 사용하는 경우에는, 카트리지 필터가 종종 적용되며, 여기서 필터 보조제 (예를 들어 셀룰로스)의 층이 반응 현탁액의 실제 여과 전에 축적된다. 이러한 조건 하에, 생물촉매는 부분적으로 프리코트 층 상에, 또한 부분적으로 프리코트 층 내부에 잔류한다. 교차-흐름 필름을 사용하는 또 다른 여과 방법이 WO2004089518에 상세히 기재되어 있으며, 이 또한 본 발명에 따른 임의의 방법에 적용될 수 있다. 여과 성능의 결과는 예를 들어 본원에 기재된 바와 같이 반응 혼합물의 OD를 측정함으로써 수성 아크릴아미드 용액 중의 잔류 생물촉매의 양을 결정하여 측정될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시양태에서, 생물촉매는 분리 전에 응집된다. 본 발명의 범주 내에서, 응집은 수성 용액의 현탁된 또는 콜로이드성 불순물, 예컨대 본원에 개시된 바와 같은 생물촉매가 침적 또는 여과에 의해 물로부터 보다 잘 분리되고 제거되도록 하기 위해 응고되는 것을 의미한다. 일부 실시양태에서, 응집은 아크릴로니트릴이 아크릴아미드로 전환되는 반응기에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 응집은 별개의 응집 탱크에서 수행된다. 본 발명에 따르면, 응집은 최신 기술에 공지된 임의의 응집제를 사용하여 수행될 수 있다. 바람직하게는, 본원에 사용된 응집제는 알루미늄 술페이트, 알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 클로라이드, 황산제2철, 염화제2철, 다가전해질 및/또는 음이온성 중합체 예컨대 프라에스톨(Praestol)® 2510 또는 프라에스톨®이며, 이들은 WO02/088372 및 DE19828467에 기재된 바와 같다. 바람직하게는, 응집은 6.8 내지 8.0의 pH에서 수행된다. 보다 바람직하게는, 응집은 7.0 내지 7.5의 pH에서 수행된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따르면, 생물촉매의 분리는 고정화에 의해 수행된다. 고정화는 본원에 사용된 바와 같은 생물촉매가 겔 입자, 캡슐 또는 경계가 있는 반응 공간에 공간적으로 고정화되어, 촉매 활성의 변동을 유도하는 것을 의미한다. 고정화된 생물촉매는 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 고정화된 생물촉매의 보다 용이한 단리, 정제 및 재생의 이점을 가지면서, 아크릴아미드의 제조 방법에서 오랫동안 사용된다. 통상적으로 사용되는 고정화 기술은 표면에 대한 공유 결합, 가교, 막 분리 및 포착을 포함하며, 이들은 모두 본 발명에 기재된 임의의 측면에서 적용될 수 있다. 예로서, 생물촉매는 폴리아크릴아미드 겔, 알기네이트, 카라기난 또는 이온 교환 수지 상에 고정화될 수 있다. 본 발명의 특정한 실시양태에서, 본 발명의 고정화된 생물촉매는 개방형, 다공성, 고친수성 중합체의 내부에 실질적으로 비가역적으로 보유되며, 여기서 WO2013188844에 기재된 바와 같이 대사적 생물전환 동안 미생물의 대사 활성으로부터의 파편 생성은 본질적으로 부재한다. 또한 US4248968에 개시된 바와 같은 니트릴 히드라타제 활성을 갖는 고정화된 생물촉매가 충전된 칼럼도 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 요약하면, 본 발명의 생물촉매의 고정화는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 임의의 통상적인 방식으로 수행될 수 있다.
대안적으로, 단계 a)의 생물촉매는 고정화되지 않는다.
추가 실시양태에서, 단계 a)의 생물촉매는 고정화되지 않으며, 또한 분리 단계 b) 전의 추가의 단계에서도 고정화되지 않는다.
수성 아크릴아미드 용액으로부터 고체 물질 예컨대 생물촉매를 제거하기 위한, 원심분리 및 필름 분리와 같은 추가의 기술이 최신 기술에, 예를 들어 WO02/088372에 기재되어 있으며, 이들 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 본 발명의 임의의 방법 또는 용도에 사용되는 바람직한 원심분리기는 자가-배수식 원심분리기 및 환상 갭 원심분리기이다.
아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리한 후에, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이지만, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액은 폴리아크릴아미드로 중합된다. 생성된 폴리아크릴아미드는 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이지만, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액의 중합에 의해 제조될 때, 인공 해수 중 실온에서 적어도 60 mPas의 점도를 갖는다. 본원에 사용된 용어 "중합시키는" 또는 "중합된다"는 단량체 분자를 함께 화학 반응으로 반응시켜 중합체 쇄 또는 3차원 네트워크를 형성하는 공정을 지칭한다. 본 발명과 관련하여 용어 "중합시키는" 또는 "중합된다"는 본원에 기재된 임의의 방법에 의해 수득된 수성 아크릴아미드 용액이 그의 단독중합체 또는 공중합체로 전환되는 것을 의미한다. 이와 관련하여, 단독중합체의 경우에 용어 "중합시키는"은 단독중합 반응을 지칭하고, 반면 공중합체의 경우에 용어 "중합시키는"은 공중합 반응을 지칭한다. 단독중합 및 공중합은 본원에 기재된 임의의 방법에 의해 수득가능하거나 또는 수득되는 수성 용액을 사용하여 수행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 예로서, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하이지만, 한편으로는 0.025 이상; 0.01 이상; 0.005 이상; 또는 0.001 이상의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액의 중합은 본원의 실시예에 상세히 기재된 바와 같이 수행될 수 있다. 수득된 폴리아크릴아미드는 추가로 폴리아크릴아미드로 건조, 세절 및/또는 압착되고/거나, 본 발명의 수성 폴리아크릴아미드 용액을 수득하기 위해 실시예에 기재된 바와 같이 수성 용액 중에 용해될 수 있다. 수성 아크릴아미드 용액으로부터 수득된 폴리아크릴아미드를 건조, 세절 및/또는 압착하는 추가의 방법은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 수득된 폴리아크릴아미드 분말상 폴리아크릴아미드는 임의의 적절한 수성 용액 중에 용해될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 폴리아크릴아미드는 후속적으로 인공 또는 천연 해수 중에 용해된다.
따라서, 일부 실시양태에서, 본원에 기재되고 제공된 방법은 하기 단계 중 적어도 1개를 추가로 포함할 수 있다:
(d) 폴리아크릴아미드를 건조시키는 단계;
(e) 폴리아크릴아미드를 세절 및/또는 압착하는 단계; 및/또는
(f) 폴리아크릴아미드를 수성 용액 중에 용해시키는 단계.
본 발명에 따르면, 참조 용액과 비교하여 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액이 본원에 개시되거나 또는 기재된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 특히, 실온에서 60 mPas 이상의 점도를 갖는 본 발명의 폴리아크릴아미드 용액이 본원에 개시되거나 또는 기재된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다.
폴리아크릴아미드 용액의 점도는, 폴리아크릴아미드가 인공 해수 중에 4000 ppm의 농도로 용해된 경우에 실온에서 60 mPas 초과, 바람직하게는 65 mPas 초과이며, 여기서 ppm은 폴리아크릴아미드 용액의 총 중량을 기준으로 한 중량부를 지칭한다. 바람직하게는, 폴리아크릴아미드 용액의 점도는 200 mPas, 바람직하게는 150 mPas 미만이다. 특히, 폴리아크릴아미드 용액의 점도는, 폴리아크릴아미드가 인공 해수 중에 4000 ppm의 농도로 용해된 경우에 200 mPas, 바람직하게는 150 mPas 미만이다.
용어 "수성 용액" 또는 "수성 매질"은 본원에서 사용될 때, 완충제 예컨대 포스페이트, 무기 염 예컨대 알칼리 금속의 술페이트 또는 카르보네이트, 히드록시드, 아미드 화합물 등이 적절한 농도로 용해된 본 발명에 사용하기 위한 수성 액체를 지칭한다. 수성 용액 또는 수성 매질에 아크릴로니트릴 및 생물촉매가 첨가되어 생물전환을 시작한다. 생물전환의 완료 후에, 생성된 아크릴아미드가 또한 상기 수성 액체에 존재한다.
용어 "생물전환"은 본 발명과 관련하여 사용될 때, 아크릴로니트릴이 물 및 생물촉매의 존재 하에 아크릴아미드로 전환되는 반응을 지칭한다. 용어 "생물촉매적으로 제조된"은 본원에서 사용될 때, 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는데 사용되는 임의의 방법을 지칭하며, 여기서 생물전환이 발생한다.
본원에 기재된 실시양태 중 어느 하나와 관련하여 사용된 용어 "생물촉매"는 특히 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킬 수 있는 미생물 (예를 들어, 박테리아 또는 원충 진핵생물) 및 효소를 포함한다. 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키는 주어진 생물촉매 (예를 들어, 미생물 또는 효소)의 능력을 결정하는 방법은 관련 기술분야에 널리 공지되어 있다. 용어 "생물촉매"는 그의 전세포 또는 파열 세포 또는 그의 일부 예컨대 반정제 및 정제된 효소 제제가 임의로 발효 브로쓰를 포함하는 형태의 세포 물질을 추가로 포함할 수 있다. 세포 물질은 미생물 세포의 임의의 구성성분, 예를 들어 예컨대 세포벽 물질, 세포 핵산 물질 (예를 들어 DNA 또는 RNA), 세포질 또는 단백질을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법 중 어느 하나에 따르면, 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킬 수 있는 생물촉매는 효소 니트릴 히드라타제를 코딩하며, 니트릴 히드라타제 활성을 갖는 미생물일 수 있다. 이와 관련하여, 미생물이 니트릴 히드라타제를 자연 발생적으로 코딩하는지, 또는 미생물이 상기 효소를 코딩하도록 유전자 변형되었는지, 또는 니트릴 히드라타제를 자연 발생적으로 코딩하는 미생물이 예컨대 보다 많은 및/또는 증진된 니트릴 히드라타제를 생산할 수 있도록 변형되었는지의 여부는 본 발명에 있어서 의미가 없다. 본원에 사용된 표현 "(효소) 니트릴 히드라타제를 코딩하는 생물촉매 (예를 들어, 미생물)" 등은 일반적으로 이러한 미생물이 일반적으로 또한 니트릴 히드라타제를 생산하고 안정적으로 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 본원에 사용되며 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 니트릴 히드라타제를 (자연 발생적으로 또는 비-자연 발생적으로) 코딩하는 본 발명에 따라 이용될 생물촉매 (예를 들어, 미생물)는 일반적으로 또한 니트릴 히드라타제를 생산하고 안정적으로 유지할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이러한 미생물은 본원에 기재되고 제공된 방법 중 어느 하나의 단계 (a)에 따라 반응기에 첨가되기 전에, 단지 미생물의 배양 (또는 발효) 동안 니트릴 히드라타제를 생산하고 - 이에 의해 그 후에 니트릴 히드라타제를 함유하는 것이 또한 가능하다. 이러한 경우에, 미생물은 본원에 기재되고 제공된 방법 동안에 더 이상 니트릴 히드라타제를 생산하지 않지만, 이들이 단지 그 전에 생산되었고 여전히 함유하는 니트릴 히드라타제 단위를 통해 작용하는 것이 가능하다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 일부 니트릴 히드라타제 분자가 미생물에서 빠져나와 (예를 들어, 미생물의 용해로 인해) 생물촉매로서 용액 중에서 자유롭게 작용할 수 있는 것이 또한 가능하다. 그러므로, 본원에 사용된 용어 "생물촉매"는 본원에 기재되고 예시된 바와 같이 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킬 수 있는 한, 효소 니트릴 히드라타제 그 자체를 또한 포괄할 수 있다. 본 발명과 관련하여, 생물촉매로서 니트릴 히드라타제를 직접 이용하는 것이 또한 가능하다.
본 발명과 관련하여, 본원에 기재된 방법 중 어느 하나에서 생물촉매로서 사용될 수 있는, 니트릴 히드라타제를 자연 발생적으로 코딩하는 미생물은 로도코쿠스, 아스페르길루스, 아시도보락스, 아그로박테리움, 바실루스, 브라디리조비움, 부르크홀데리아, 클레브시엘라, 메소리조비움, 모락셀라, 판토에아, 슈도모나스, 리조비움, 로도슈도모나스, 세라티아, 아미콜라톱시스, 아르트로박터, 브레비박테리움, 코리네박테리움, 미크로박테리움, 미크로코쿠스, 노카르디아, 슈도노카르디아, 트리코더마, 미로테시움, 아우레오바시디움, 칸디다, 크립토코쿠스, 데바리오미세스, 게오트리쿰, 한세니아스포라, 클루이베로미세스, 피키아, 로도토룰라, 에스케리키아, 게오바실루스, 코모모나스 및 피로코쿠스로 이루어진 군으로부터 선택된 속에 속하는 종을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 생물촉매는 로도코쿠스, 슈도모나스, 에스케리키아 및 게오바실루스 속의 박테리아로부터 선택된다.
본 발명의 방법 중 어느 하나와 관련하여 이용될 바람직한 생물촉매는 로도코쿠스 속의 대표예를 포함한다. 본 발명의 방법 중 어느 하나와 관련하여 이용될 생물촉매로서 적합한 종은, 예를 들어, 로도코쿠스 로도크로우스 (예를 들어, NCIMB 41164 또는 J1/FERM-BP 1478, M8 (수탁 번호: VKPMB-S926), M33), 로도코쿠스 피리디노보란스, 로도코쿠스 에리트로폴리스, 로도코쿠스 에쿠이, 로도코쿠스 루베르, 로도코쿠스 오파쿠스, 아스페르길루스 니거, 아시도보락스 아베나에, 아시도보락스 파실리스, 아그로박테리움 투메파시엔스, 아그로박테리움 라디오박터, 바실루스 서브틸리스, 바실루스 팔리두스, 바실루스 스미티이, 바실루스 종 BR449, 브라디리조비움 올리고트로피쿰, 브라디리조비움 디아조에피시엔스, 브라디리조비움 자포니쿰, 부르크홀데리아 세노세파시아, 부르크홀데리아 글라디올리, 클레브시엘라 옥시토카, 클레브시엘라 뉴모니아, 클레브시엘라 바리이콜라, 메소리조비움 시세리, 메소리조비움 오포르투니스툼, 메소리조비움 종 F28, 모락셀라, 판토에아 엔도피티카, 판토에아 아글로메란스, 슈도모나스 클로로라피스, 슈도모나스 푸티다, 리조비움, 로도슈도모나스 팔루스트리스, 세라티아 리퀘파시엔스, 세라티아 마르세센스, 아미콜라톱시스, 아르트로박터, 브레비박테리움 종 CH1, 브레비박테리움 종 CH2, 브레비박테리움 종 R312, 브레비박테리움 임페리알레, 브레비박테리움 카세이, 코리네박테리움 니트릴로필루스, 코리네박테리움 슈도디프테리티쿰, 코리네박테리움 글루타미쿰, 코리네박테리움 호프만니이, 미크로박테리움 임페리알레, 미크로박테리움 스메그마티스, 미크로코쿠스 루테우스, 노카르디아 글로베룰라, 노카르디아 로도크로우스, 노카르디아 종 163, 슈도노카르디아 써모필라, 트리코더마, 미로테시움 베루카리아, 아우레오바시디움 풀루란스, 칸디다 파마타, 칸디다 길리에르몬디이, 칸디다 트로피칼리스, 크립토코쿠스 플라부스, 크립토코쿠스 종 UFMG- Y28, 데바리오미세스 한세이이, 게오트리쿰 칸디둠, 게오트리쿰 종 JR1, 한세니아스포라, 클루이베로미세스 써모톨레란스, 피키아 클루이베리, 로도토룰라 글루티니스, 코모모나스 테스토스테로니, 피로코쿠스 아비시, 피로코쿠스 푸리오수스, 에스케리키아 콜라이 MT-10822 (수탁 번호: FERM BP-5785), 게오바실루스 종 RAPc8 또는 피로코쿠스 호르코시이를 포함할 수 있다. 상기 미생물은 주어진 미생물 종에 적절한 임의의 방법에 의해 배양될 수 있다. 본 발명의 방법의 바람직한 실시양태에 따르면, 이용될 생물촉매는 로도코쿠스 로도크로우스 종에 속한다. 본 발명의 방법 중 어느 하나와 관련하여 이용될 수 있는 로도코쿠스 로도크로우스에 속하는 균주의 특정한 예는 NCIMB 41164, J1 (FERM-BP 1478), M8 (수탁 번호: VKPMB-S926) 및 M33을 포함한다. 로도코쿠스 로도크로우스에 대해 대안적으로 또는 추가로, 본원에 기재된 방법 중 어느 하나에 이용되는 생물촉매는 로도코쿠스 피리디노보란스일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 생물촉매는 에스케리키아 콜라이 MT-10822 (수탁 번호: FERM BP-5785)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 이들 미생물의 조합이 또한 사용될 수 있다. 추가로, 상기 미생물은 주어진 미생물 종에 적절한 임의의 방법에 의해 배양될 수 있다. 미생물로부터 제조된 본 발명의 미생물 생물촉매는 미생물을 배양함으로써 수득된 배양 용액, 수확 공정 등에 의해 수득된 세포, 초음파처리 등에 의해 파괴된 세포, 또는 조 효소, 부분-정제된 효소 또는 정제된 효소를 포함한 세포 파괴 후에 제조된 것들을 지칭한다. 미생물 촉매를 사용하는 방식은 효소 안정성, 생산 규모 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같이 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키기 위해 사용되는 생물촉매는 상기 반응에 사용하기 전에 세척될 수 있다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 물, 완충제 등으로 1회 세척되고, 이어서 아크릴산으로 세척된 다음 반응할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에 사용된 생물촉매는 EP1380652에서 상세히 기재된 바와 같이 반응 전에 아크릴산으로 세척된다. 일부 실시양태에서, 생물촉매는 반응 직전에 아크릴산으로 세척될 수 있다. 추가로, 임의의 세척 방법이 이용될 수 있다. 본 발명에 따라 적용될 수 있는 이러한 방법의 예는 반복된 세척 및 원심분리를 수반하는 방법, 및 중공 섬유 막을 사용하는 세척 방법을 포함한다. 추가로, 고정화된 생물촉매는 세척액 중 고정화된 촉매의 교반 및 침전, 및 상청액의 제거를 반복함으로써 세척될 수 있다. 임의의 세척 방법 및 임의의 세척 횟수는 세척 효율, 효소 안정성 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 세척을 위해 사용될 아크릴산의 농도는 바람직하게는 수성 아크릴 용액 중 0.01 질량% 내지 10 질량%이다. 보다 바람직하게는, 농도는 0.05 질량% 내지 1 질량%이며, 가장 바람직하게는 0.1 질량%이다.
본 발명과 관련하여, 니트릴 히드라타제를 자연 발생적으로 코딩하지 않는 니트릴 히드라타제 코딩 미생물은 니트릴 히드라타제를 코딩하는 유전자를 자연 발생적으로 함유하지 않지만, 니트릴 히드라타제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 함유하도록 처리되며 (예를 들어, 형질전환, 형질도입, 형질감염, 접합, 또는 세포에 폴리뉴클레오티드를 전달 또는 삽입하는데 적합한 관련 기술분야에 공지된 바와 같은 다른 방법을 통해; 문헌 [Sambrook and Russell 2001, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, CSH Press, Cold Spring Harbor, NY, USA] 참조), 이에 의해 미생물이 니트릴 히드라타제 효소를 생산하고 안정적으로 유지할 수 있게 된, 유전자 조작된 미생물일 수 있다. 이러한 목적을 위해, 니트릴 히드라타제 유전자 또는 mRNA의 전사 및 번역을 각각 가능하게 하기 위해 필요할 수 있는 추가의 폴리뉴클레오티드를 삽입하는 것이 추가로 요구될 수 있다. 이러한 추가의 폴리뉴클레오티드는, 특히, 프로모터 서열, 폴리T- 또는 폴리U-테일, 또는 복제 기점 또는 다른 플라스미드-제어 서열을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 니트릴 히드라타제를 코딩하는 유전자를 자연 발생적으로 함유하지 않지만, 니트릴 히드라타제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 함유하도록 처리된, 이러한 유전자 조작된 미생물은 원핵 또는 진핵 미생물일 수 있다. 이러한 원핵 미생물의 예는, 예를 들어, 에스케리키아 콜라이 종의 대표예를 포함한다. 이러한 진핵 미생물의 예는, 예를 들어, 효모 (예를 들어, 사카로미세스 세레비지아에(Saccharomyces cerevisiae))를 포함한다.
본 발명과 관련하여, 용어 "니트릴 히드라타제" (본원에서 또한 NHase라고도 지칭됨)는 일반적으로 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환 (즉, 수화)을 촉매할 수 있는 효소를 의미한다. 이러한 효소는, 예를 들어, 2014년 4월 1일자 IUBMB 명명법 하에 등록된 효소: EC 4.2.1.84; CAS-No. 2391-37-5일 수 있다. 그러나, 본원에 사용된 용어 "니트릴 히드라타제"는, 이들이 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환 (즉, 수화)을 촉매할 수 있는 한, 예를 들어, 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 보다 신속히 전환시킬 수 있거나, 또는 보다 높은 수율/시간-비로 생산될 수 있거나, 또는 보다 안정한 변형된 또는 증진된 효소를 또한 포괄한다. 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환을 촉매하기 위한 주어진 생물촉매 (예를 들어, 미생물 또는 효소)의 능력을 결정하는 방법은 관련 기술분야에 공지되어 있다. 예로서, 본 발명과 관련하여, 니트릴 히드라타제로서 작용하는 주어진 생물촉매의 활성은 본 발명의 관점에서 하기와 같이 결정될 수 있다: 먼저 100 μl의 세포 현탁액, 세포 용해물, 용해된 효소 분말 또는 소위 니트릴 히드라타제를 함유하는 임의의 다른 제제를 875 μl의 50 mM 인산칼륨 완충제 및 25 μl의 아크릴로니트릴과 10분 동안 1,000 rpm의 에펜도르프 튜브 진탕기로 25℃에서 반응시킨다. 10분의 반응 시간 후에, 샘플을 채취하여, 즉시 동일한 부피의 1.4% 염산을 첨가함으로써 켄칭한다. 샘플의 혼합 후에, 세포를 1분 동안 10,000 rpm에서 원심분리함으로써 제거할 수 있고, HPLC에 의해 투명한 상청액을 분석함으로써 형성된 아크릴아미드의 양을 결정한다. 본 발명과 관련하여 효소가 니트릴 히드라타제인지를 확인하기 위해서는, 아크릴아미드의 농도가 0.25 내지 1.25 mmol/l일 것이고 - 필요한 경우에, 샘플은 그에 따라 희석되어야 하고 전환이 반복되어야 한다. 이어서 효소 활성을, HPLC 분석으로부터 유래된 아크릴아미드 농도를 10분이었던 반응 시간으로 나누고, 이 값에 HPLC 샘플과 원래 샘플 사이의 희석 배율을 곱하여 아크릴아미드의 농도로부터 추론할 수 있다. >5 U/건조 세포 중량의 mg, 바람직하게는 >25 U/건조 세포 중량의 mg, 보다 바람직하게는 >50 U/건조 세포 중량의 mg, 가장 바람직하게는 >100 U/건조 세포 중량의 mg의 활성이 기능적 생물촉매의 존재를 나타내며, 본 발명과 관련하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킬 수 있는 생물촉매로서 간주된다.
본 발명과 관련하여, 니트릴 히드라타제는 서열식별번호: 1의 뉴클레오티드 서열 (로도코쿠스 로도크로우스의 니트릴 히드라타제의 알파-서브유닛: GTGAGCGAGCACGTCAATAAGTACACGGAGTACGAGGCACGTACCAAGGCGATCGAAACCTTGCTGTACGAGCGAGGGCTCATCACGCCCGCCGCGGTCGACCGAGTCGTTTCGTACTACGAGAACGAGATCGGCCCGATGGGCGGTGCCAAGGTCGTGGCCAAGTCCTGGGTGGACCCTGAGTACCGCAAGTGGCTCGAAGAGGACGCGACGGCCGCGATGGCGTCATTGGGCTATGCCGGTGAGCAGGCACACCAAATTTCGGCGGTCTTCAACGACTCCCAAACGCATCACGTGGTGGTGTGCACTCTGTGTTCGTGCTATCCGTGGCCGGTGCTTGGTCTCCCGCCCGCCTGGTACAAGAGCATGGAGTACCGGTCCCGAGTGGTAGCGGACCCTCGTGGAGTGCTCAAGCGCGATTTCGGTTTCGACATCCCCGATGAGGTGGAGGTCAGGGTTTGGGACAGCAGCTCCGAAATCCGCTACATCGTCATCCCGGAACGGCCGGCCGGCACCGACGGTTGGTCCGAGGAGGAGCTGACGAAGCTGGTGAGCCGGGACTCGATGATCGGTGTCAGTAATGCGCTCACACCGCAGGAAGTGATCGTATGA) 및/또는 서열식별번호: 3의 뉴클레오티드 서열 (로도코쿠스 로도크로우스의 니트릴 히드라타제의 베타-서브유닛: ATGGATGGTATCCACGACACAGGCGGCATGACCGGATACGGACCGGTCCCCTATCAGAAGGACGAGCCCTTCTTCCACTACGAGTGGGAGGGTCGGACCCTGTCAATTCTGACTTGGATGCATCTCAAGGGCATATCGTGGTGGGACAAGTCGCGGTTCTTCCGGGAGTCGATGGGGAACGAAAACTACGTCAACGAGATTCGCAACTCGTACTACACCCACTGGCTGAGTGCGGCAGAACGTATCCTCGTCGCCGACAAGATCATCACCGAAGAAGAGCGAAAGCACCGTGTGCAAGAGATCCTTGAGGGTCGGTACACGGACAGGAAGCCGTCGCGGAAGTTCGATCCGGCCCAGATCGAGAAGGCGATCGAACGGCTTCACGAGCCCCACTCCCTAGCGCTTCCAGGAGCGGAGCCGAGTTTCTCTCTCGGTGACAAGATCAAAGTGAAGAGTATGAACCCGCTGGGACACACACGGTGCCCGAAATATGTGCGGAACAAGATCGGGGAAATCGTCGCCTACCACGGCTGCCAGATCTATCCCGAGAGCAGCTCCGCCGGCCTCGGCGACGATCCTCGCCCGCTCTACACGGTCGCGTTTTCCGCCCAGGAACTGTGGGGCGACGACGGAAACGGGAAAGACGTAGTGTGCGTCGATCTCTGGGAACCGTACCTGATCTCTGCGTGA)과 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 75%, 보다 바람직하게는 적어도 80%, 보다 바람직하게는 적어도 85%, 보다 바람직하게는 적어도 90%, 보다 바람직하게는 적어도 95%, 보다 바람직하게는 적어도 96%, 보다 바람직하게는 적어도 97%, 보다 바람직하게는 적어도 98%, 보다 바람직하게는 적어도 99%, 보다 바람직하게는 적어도 99.5%, 가장 바람직하게는 100% 동일한 뉴클레오티드 서열을 포함하거나 또는 그로 이루어진 폴리뉴클레오티드에 의해 코딩된 폴리펩티드일 수 있으며, 단 상기 폴리뉴클레오티드에 의해 코딩된 폴리펩티드는 본원에 기재되고 예시된 바와 같은 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 수화를 촉매할 수 있다 (즉, 니트릴 히드라타제 활성을 가짐). 또한 본 발명과 관련하여, 니트릴 히드라타제는 서열식별번호: 2의 아미노산 서열 (로도코쿠스 로도크로우스의 니트릴 히드라타제의 알파-서브유닛: VSEHVNKYTE YEARTKAIET LLYERGLITP AAVDRVVSYY ENEIGPMGGA KVVAKSWVDP EYRKWLEEDA TAAMASLGYA GEQAHQISAV FNDSQTHHVV VCTLCSCYPW PVLGLPPAWY KSMEYRSRVV ADPRGVLKRD FGFDIPDEVE VRVWDSSSEI RYIVIPERPA GTDGWSEEEL TKLVSRDSMI GVSNALTPQE VIV) 및/또는 서열식별번호: 4의 아미노산 서열 (알. 로도크로우스의 니트릴 히드라타제의 베타-서브유닛: MDGIHDTGGM TGYGPVPYQK DEPFFHYEWE GRTLSILTWM HLKGISWWDK SRFFRESMGN ENYVNEIRNSY YTHWLSAAE RILVADKIIT EEERKHRVQE ILEGRYTDRK PSRKFDPAQI EKAIERLHEP HSLALPGAEP SFSLGDKIKV KSMNPLGHTR CPKYVRNKIG EIVAYHGCQI YPESSSAGLG DDPRPLYTVA FSAQELWGDD GNGKDVVCVD LWEPYLISA)과 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 75%, 보다 바람직하게는 적어도 80%, 보다 바람직하게는 적어도 85%, 보다 바람직하게는 적어도 90%, 보다 바람직하게는 적어도 95%, 보다 바람직하게는 적어도 96%, 보다 바람직하게는 적어도 97%, 보다 바람직하게는 적어도 98%, 보다 바람직하게는 적어도 99%, 보다 바람직하게는 적어도 99.5%, 가장 바람직하게는 100% 동일한 아미노산 서열을 포함하거나 또는 그로 이루어진 폴리펩티드일 수 있으며, 단 상기 폴리펩티드는 본원에 기재되고 예시된 바와 같은 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 수화를 촉매할 수 있다.
2개 이상의 서열 (예를 들어, 핵산 서열 또는 아미노산 서열) 사이의 동일성 수준은 관련 기술분야에 공지된 방법에 의해, 예를 들어 BLAST 분석에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 본 발명과 관련하여, 예를 들어 서열 비교에 의해 비교될 2개의 서열 (예를 들어, 폴리뉴클레오티드 서열 또는 아미노산 서열)이 동일성에 있어서 상이한 경우에, 용어 "동일성"은 보다 짧은 서열 및 상기 보다 짧은 서열과 매칭되는 보다 긴 서열의 부분에 대한 것일 수 있다. 따라서, 비교되는 서열이 동일한 길이를 갖지 않는 경우에, 동일성 정도는 바람직하게는 보다 긴 서열 내의 뉴클레오티드 잔기와 동일한 보다 짧은 서열 내의 뉴클레오티드 잔기의 백분율 또는 보다 짧은 서열 내의 뉴클레오티드 서열과 동일한 보다 긴 서열 내의 뉴클레오티드의 백분율을 지칭할 수 있다. 이와 관련하여, 통상의 기술자는 보다 짧은 서열과 매칭되는 보다 긴 서열의 부분을 용이하게 결정할 수 있다. 게다가, 본원에 사용된 바와 같이, 핵산 서열 또는 아미노산 서열의 동일성 수준은 각각의 서열의 전체 길이에 대한 것일 수 있고, 바람직하게는 쌍별 평가되며, 여기서 각각의 갭은 1개의 미스매치로서 간주되어야 한다. 서열 비교 (예를 들어, "동일성" 값의 확립)에 대한 이들 정의는 본원에 기재되고 개시된 모든 서열에 대해 적용되어야 한다.
더욱이, 본원에 사용된 용어 "동일성"은 상응하는 서열 사이에 기능적 및/또는 구조적 동등성이 존재한다는 것을 의미한다. 본원에 기재된 특정한 핵산/아미노산 서열에 대해 주어진 동일성 수준을 갖는 핵산/아미노산 서열은, 바람직하게는 동일한 생물학적 기능을 갖는 이들 서열의 유도체/변이체를 나타낼 수 있다. 이들은 자연 발생 변이, 예를 들어 다른 품종, 종 등으로부터의 서열, 또는 돌연변이일 수 있고, 상기 돌연변이는 자연 발생적으로 형성되었을 수 있거나 또는 고의적 돌연변이유발에 의해 발생되었을 수 있다. 게다가, 변이는 합성적으로 생산된 서열일 수 있다. 변이체는 자연 발생 변이체 또는 합성적으로 생산된 변이체 또는 재조합 DNA 기술에 의해 생산된 변이체일 수 있다. 상기 기재된 핵산 서열로부터의 편차는, 예를 들어, 결실, 치환, 부가, 삽입 및/또는 재조합에 의해 발생되었을 수 있다. 용어 "부가"는 적어도 1개의 핵산 잔기/아미노산을 주어진 서열의 말단에 부가하는 것을 지칭하고, 반면 "삽입"은 적어도 1개의 핵산 잔기/아미노산을 주어진 서열 내에 삽입하는 것을 지칭한다. 용어 "결실"은 주어진 서열 내의 적어도 1개의 핵산 잔기 또는 아미노산 잔기의 결실 또는 제거를 지칭한다. 용어 "치환"은 주어진 서열 내의 적어도 1개의 핵산 잔기/아미노산 잔기의 대체를 지칭한다. 이 경우에도, 여기서 사용된 이들 정의는 필요한 변경을 가하여 본원에 제공되고 기재된 모든 서열에 대해 적용된다.
일반적으로, 본원에 사용된 용어 "폴리뉴클레오티드" 및 "핵산" 또는 "핵산 분자"는 동의어로 해석되어야 한다. 일반적으로, 핵산 분자는 특히 DNA 분자, RNA 분자, 올리고뉴클레오티드 티오포스페이트, 치환된 리보-올리고뉴클레오티드 또는 PNA 분자를 포함할 수 있다. 게다가, 용어 "핵산 분자"는 DNA 또는 RNA 또는 그의 혼성체 또는 관련 기술분야에 공지된 그의 임의의 변형을 지칭할 수 있다 (변형의 예는, 예를 들어, US 5525711, US 471 1955, US 5792608 또는 EP 302175 참조). 폴리뉴클레오티드 서열은 단일- 또는 이중- 가닥, 선형 또는 원형, 천연 또는 합성일 수 있으며, 임의의 크기 제한이 없다. 예를 들어, 폴리뉴클레오티드 서열은 게놈 DNA, cDNA, 미토콘드리아 DNA, mRNA, 안티센스 RNA, 리보자임 RNA 또는 이러한 RNA를 코딩하는 DNA 또는 키메라성형체일 수 있다 (Gamper, Nucleic Acids Research, 2000, 28, 4332 - 4339). 상기 폴리뉴클레오티드 서열은 벡터, 플라스미드 또는 바이러스 DNA 또는 RNA의 형태일 수 있다. 상기 기재된 핵산 분자에 상보적인 핵산 분자 및 본원에 기재된 핵산 분자에 혼성화될 수 있는 핵산 분자가 또한 본원에 기재되어 있다. 본원에 기재된 핵산 분자는 또한 본 발명과 관련하여 핵산 분자의 단편일 수 있다. 특히, 이러한 단편은 기능적 단편이다. 이러한 기능적 단편의 예는 프라이머로서 작용할 수 있는 핵산 분자이다.
본 발명의 방법 중 어느 하나에서 생물촉매를 반응기에 첨가하는 경우에, 생물촉매는 발효 브로쓰로부터 그대로 취할 수 있다. 대안적으로 생물촉매는 사전에 건조될 수 있다. 이와 관련하여, 생물촉매는 본 발명의 방법 중 어느 하나에 따라 반응기에 첨가되기 전에 건조될 수 있다. 이와 관련하여, 용어 "전에"는 생물촉매가 건조된 후에, 즉시 반응기에 첨가되는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 건조와 첨가 사이에 추가의 단계가 수행되는지 또는 그렇지 않은지에 상관없이, 생물촉매가 반응기에 첨가되기 전 임의의 시점에서 건조 단계를 겪는 것이면 충분하다. 비제한적 예로서, 건조 단계와 반응기에의 첨가 사이의 이러한 추가의 단계는 저장 또는 재구성일 수 있다. 그러나, 건조 직후에 생물촉매를 반응기에 첨가하는 것이 또한 가능하다. 본 발명자들은 건조 단계를 겪은 생물촉매를 사용함으로써, 본원에 기재된 방법 중 어느 하나에 의해 수득된 수성 아크릴아미드 용액 중의 아크릴산의 농도가, 생물전환에 이용되기 전에 건조를 겪지 않은 생물촉매가 사용된 경우와 비교하여 더욱 감소된다는 것을 발견하였다.
수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 방법 또는 수성 아크릴아미드 용액의 아크릴산 농도를 감소시키는 방법 중 어느 하나에서 건조 방법과 관련하여, 동결-건조, 분무 건조, 가열 건조, 진공 건조, 유동층 건조 및/또는 분무 과립화를 사용하여 건조된 생물촉매가 사용될 수 있으며, 여기서 분무 건조가 바람직하다. 이와 관련하여, 다른 방법을 사용하여 건조된 생물촉매를 사용하는 것과 비교하여, 분무 건조에 적용된 생물촉매를 사용함으로써, 수득된 수성 아크릴아미드 용액 중의 아크릴산의 농도의 보다 큰 감소가 일반적으로 달성되기 때문에, 분무 건조가 바람직하다.
본 발명의 방법 중 어느 하나에 따르면, 건조 생물촉매가 사용될 수 있다. 이는 생물촉매가 건조 형태로 반응기에 첨가될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 촉매는 본원에 개시된 임의의 방법의 단계 (a)에서 건조 형태로 첨가될 수 있다. 특히, 생물촉매는 분말 또는 과립의 형태를 가질 수 있다. 대안적으로, 건조된 생물촉매는 본원에 기재된 임의의 방법의 단계 (a)에서 첨가되기 전에 재구성될 수 있다. 예를 들어, 생물촉매는 수성 조성물 중에 현탁됨으로써 재구성될 수 있다. 이와 관련하여, 생물촉매는 물 또는 완충제 중에 현탁될 수 있다. 추가의 대안으로서, 매트릭스 결합된 미생물 형태의 생물촉매가 본원에 개시된 임의의 방법의 단계 (a)에서 첨가될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "건조된 생물촉매" 또는 "건조 생물촉매"는 건조 단계에 적용된 생물촉매를 지칭한다. 건조된 생물촉매는 전형적으로 생물촉매 샘플의 총 중량을 기준으로 하여 약 20 w/w % 미만, 보다 바람직하게는 약 15 w/w % 미만, 보다 더 바람직하게는 약 14 w/w % 미만, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 10 w/w %의 수분 함량을 갖는다. 수분 함량을 결정하는 방법은 통상의 기술자에게 익숙하다. 예를 들어, 본 발명과 관련하여, 건조된 생물촉매의 샘플의 수분 함량은 열중량측정 분석을 통해 결정될 수 있다. 열중량측정 분석을 시작할 때의 샘플의 초기 중량을 결정한다. 이어서 샘플을 가열하면 수분이 기화된다. 샘플 중량이 일정하게 유지될 때까지 가열을 계속한다. 분석이 끝났을 때의 일정한 중량과 초기 중량 사이의 차이가 분석 동안 기화된 수분 양을 나타내며, 이에 의해 샘플의 수분 함량 계산이 가능해진다. 열중량측정 분석을 통한 수분 함량의 결정을 위해, 생물촉매 샘플은, 예를 들어, 샘플 중량이 적어도 30초 동안 일정하게 유지될 때까지 130℃에서 작동되는 '메틀러 톨레도 HB43-S 할로겐 수분 분석기'로 분석될 수 있다.
본 발명이 증가된 점도를 가지며, 이에 의해 개선된 물리적 성질을 나타내는 폴리아크릴아미드 용액의 제조를 가능하게 하므로, 본 발명은 참조 용액과 비교될 때 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 증가시키는 방법으로서, 0.6 이하, 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.4 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 이하, 보다 더 바람직하게는 0.2 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 이하, 가장 바람직하게는 0.05 이하의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액을 사용하는 것을 포함하는 방법을 또한 포괄한다. 기재된 방법에 사용되는 수성 아크릴아미드 용액은 본질적으로 본원의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시키고, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후에 수성 아크릴아미드 용액으로부터 상기 생물촉매를 분리함으로써 제조된다.
일반적으로, 본 발명은 본원에 기재된 모든 실시양태 뿐만 아니라 그의 모든 순열 및 조합에 관한 것이다. 본원에 기재된 임의의 특정한 측면 또는 실시양태는 본 발명의 범주를 이러한 측면 또는 실시양태로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
더욱이, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하이도록, 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계.
추가로, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 600 l/h 미만, 바람직하게는 500 l/h 미만, 보다 바람직하게는 400 l/h 미만, 보다 더 바람직하게는 300 l/h 미만, 보다 더 바람직하게는 200 l/h 또는 100 l/h 미만의 공급 유량으로 수행되는 디스크 스택 분리에 의해 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계.
특히, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 19.67 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 바람직하게는 23.6 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 보다 바람직하게는 29.5 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 보다 더 바람직하게는 39.3 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 보다 더 바람직하게는 59.0 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 가장 바람직하게는 118.0 m2h/l 초과의 비 침강 면적으로 수행되는 디스크 스택 분리에 의해 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계.
또 다른 측면은 하기 단계를 포함하는, 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 생물촉매적 전환에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다:
(a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
(b) 19.67 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 바람직하게는 23.6 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 보다 바람직하게는 29.5 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 보다 더 바람직하게는 39.3 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 보다 더 바람직하게는 59.0 m2h/l 초과의 비 침강 면적, 가장 바람직하게는 118.0 m2h/l 초과의 비 침강 면적으로 수행되는 디스크 스택 분리에 의해 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
(c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계.
추가로, 본 발명은 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 증가시키기 위한, 0.6 이하의 OD600을 갖는 상기 수성 아크릴아미드 용액의 용도에 관한 것이다.
추가로, 본 발명은 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액의 점도를 증가시키기 위한, 0.6 이하의 OD600을 갖는 상기 수성 아크릴아미드 용액의 용도로서, 여기서 OD600은 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리한 직후에 측정되는 것인 용도에 관한 것이다.
OD600이 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리한 직후에 측정된다는 것은, OD600 값이 수성 아크릴아미드 용액의 희석과 같은 다른 조치에 의해서가 아니라, 생물촉매의 분리에 의해 달성된다는 것을 의미한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 예시한다. 이들 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 실시예는 예시 목적을 위해 포함되는 것으로, 본 발명은 단지 청구범위에 의해 제한된다. 본 발명이 본 명세서 및 실시예에 구체적으로 기재된 것과 다른 방식으로 실시될 수 있다는 것은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 상기 교시를 고려하여 본 발명의 수많은 변형 및 변경이 가능하며, 따라서 이들은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있다.
수화
생물촉매 로도코쿠스 로도크로우스 (균주 NCIMB 41164)를 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 수화를 위해 사용하였다. 아크릴로니트릴 유입구 및 냉각 회로를 갖는 교반 탱크 반응기에서 발열 반응을 수행하였다. 반응을 생물촉매 및 아크릴로니트릴의 첨가에 의해 개시하였다. 아크릴로니트릴의 첨가는 FTIR 분석에 의해 적절하게 모니터링할 수 있다. 출발 물질을 목적하는 아크릴아미드 농도가 달성될 때까지 첨가하였다.
분리
분리 단계를 위해 디스크 스택 분리기 (BTPX 205, 알파 라발(Alfa Laval))를 활용하였다. 등가 정화 표면은 11800 m2에 이르렀다. 분리기를 약 9650 UPM의 회전 속도로 사용하였고, 현탁액의 유입 체적 공급 유량은 약 100 - 1000 l/h의 범위에 있었다. 100 l/h - 500 l/h의 범위에 있을 때, 1.2 μm, 2 μm, 3 μm 및 5 μm의 필터 세공 직경에서 1.3 미만의 API RP 63에 따른 MPFR-값이 달성될 수 있었다 (표 1 및 2 참조).
OD600 측정
바이오매스의 잔류하는 양을 결정하기 위해, 수성 아크릴아미드 용액의 600 nm에서의 광학 밀도 (OD600)를 반응 혼합물로부터의 생물촉매의 분리 후에 측정하였다. 표 1 및 2는 디스크 스택 분리기를 사용하고, 118.0-19.67 m2 h/l의 비 침강 면적에 상응하는 100-600 l/h의 공급 유량을 적용하는 경우에, 공급 유량에 대한 수성 아크릴아미드 용액의 OD600 값의 의존성을 제시한다. 이들 측정에서 탈염수를 참조 샘플로서 사용하였다. OD600 측정은 시마즈 유럽 UV-1650PC 이중-빔 분광광도계를 사용하여 수행하였으며, 여기서 표준 큐벳 슬라이드는 6배 큐벳 슬라이드에 의해 교환되었다 (CPS-컨트롤러 CPS-240A). 샘플을 표준 1 cm 광 경로 세미-마이크로 PS 큐벳에서 측정하였다.
여과성 - MPFR (밀리포어 여과율)의 결정
아크릴아미드 공중합체의 여과성을 MPFR-값을 사용하여 조사하였다. MPFR-값 (밀리포어 여과율)은 중합체 용액의 이상적 여과 거동으로부터의 편차를 나타내며, 여기서 이상적 여과 거동은 필터를 추가할 때 여과율의 감소를 갖지 않는다. MPFR-값을 결정하기 위해, 1,000 ppm의 농도를 갖는 약 200 ml의 중합체 용액을 1.38*105 Pa의 압력에서 5 마이크로미터의 세공 크기를 갖는 폴리카르보네이트 필터를 통해 여과하였다. 여과물의 양을 시간-의존 방식으로 기록하였다. MPFR-값의 계산을 하기 식에 따라 실시하였다:
MPFR = (t180g-t160g) / (T80g-t60g),
여기서 t지수는 명시된 양의 여과물이 측정되는 시간이며, 즉 t180g는 180g의 여과물이 측정되는 시간이다. API RP 63 ("증진된 오일 회수 작업에 사용되는 중합체의 평가에 관한 권고 관례", 미국 석유 협회)에 따르면, 1.3 미만의 값이 허용가능하다. 이상적 여과성의 경우에, MPFR-값은 1이다.
중합
자기 교반기, pH-미터 및 온도계를 갖는 플라스틱 버킷에, 112.8 g의 35% 소듐 아크릴레이트 용액이 존재하였고, 후속적으로 108.33 g의 증류수, 분리 후에 달성된 154.84 g의 아크릴아미드 용액 (52%), 1.2 g의 트릴론 C 용액 (5%) 및 4 ml의 ACVA (4,4'-아조비스(4-시아노발레르산)) 용액 (4%)을 연속적으로 첨가하였다. 20% 또는 2% 황산 용액을 사용하여 용액의 pH를 6.75로 조정하고, 나머지 양의 물 (131.6 g의 총량 마이너스 이미 첨가된 물의 양, 마이너스 필요한 산의 양)을 첨가한 후에, 단량체 용액을 4℃의 온도로 조정하였다. 용액을 써모 플라스크로 옮기고, 온도 센서를 장착하고, 30분 동안 질소로 세정하였다. 1ml의 메탄올 중의 AIBN (아조비스이소부티로니트릴) 용액 (4%), 0.1 ml의 t-BHP (tert-부틸 히드로퍼옥시드) 용액 (1%) 및 0.2 ml의 아황산나트륨 용액 (1%)을 사용하여, 중합을 시작하였다. 후속적으로, 겔 블록을 육류 분쇄기를 사용하여 분쇄하고, 수득된 겔 과립을 유동층 건조기를 사용하여 55℃에서 2시간 동안 건조시켰다. 이로써 백색 및 경질 과립 물질을 수득하였고, 이를 원심분리 밀을 사용하여 분말상 상태로 만들었다.
본원에 기재된 제조 실시예에 의해 제조된 2000 ppm 중합체 용액의 여과성을 인공 해수 중에서 측정하였다. MPFR-값을 본원에서 상기 기재된 바와 같이 결정하였다. 4000 ppm 중합체 용액의 점도의 측정을 또한 인공 해수 중에서 수행하였다. ppm 값은 중합체 용액의 총 중량을 기준으로 한 중량부를 지칭한다. 점도는 DIN 이중 갭 기하구조를 갖는 레오미터 (안톤 파르 MCR 301/2)로 25℃ +/- 1℃에서 7 1/s의 전단 속도로 측정하였다. 여과성 및 점도 값이 표 1 및 2에 나타나 있다. ppm 값은 중합체 용액의 총 중량을 기준으로 한 것이다.
표 1
Figure 112018103661640-pct00001
표 2
Figure 112018103661640-pct00002
* "비 침강 면적"은 디스크 스택 원심분리기의 등가 침강 면적을 공급 유량으로 나눈 것으로서 정의됨.
표 1 및 표 2는 상이한 배치에 대해 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하기 위해 디스크 스택 분리기를 사용하는 경우에, 공급 유량 및 비 침강 면적에 따라, 2000 ppm 폴리아크릴아미드 용액의 OD600, API 63에 따른 MPFR MPFR-값 (여과성) 및 수성 아크릴아미드 용액의 4000 ppm 폴리아크릴아미드 용액의 점도 값을 제시한다. 수성 아크릴아미드 용액은 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 수화시킴으로써 생물촉매적으로 제조하였고, 사용된 생물촉매를 상이한 공급 유량을 사용하여 중합 전에 분리하였다. 배치 #3 및 배치 #4는 상이한 분리 시점에서의 상이한 반응-배출을 나타낸다. 폴리아크릴아미드를 각각 인공 해수 중에 용해시켰고, 제시된 데이터는 3 내지 4회의 개별 측정으로부터의 평균 값이다.
SEQUENCE LISTING <110> BASF SE <120> Method for increasing the viscosity of a polyacrlyamide solution <130> 76089WO02 / B14950WO2 <150> EP16162684 <151> 2016-03-29 <160> 4 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 612 <212> DNA <213> Rhodococcus rhodochrous <400> 1 gtgagcgagc acgtcaataa gtacacggag tacgaggcac gtaccaaggc gatcgaaacc 60 ttgctgtacg agcgagggct catcacgccc gccgcggtcg accgagtcgt ttcgtactac 120 gagaacgaga tcggcccgat gggcggtgcc aaggtcgtgg ccaagtcctg ggtggaccct 180 gagtaccgca agtggctcga agaggacgcg acggccgcga tggcgtcatt gggctatgcc 240 ggtgagcagg cacaccaaat ttcggcggtc ttcaacgact cccaaacgca tcacgtggtg 300 gtgtgcactc tgtgttcgtg ctatccgtgg ccggtgcttg gtctcccgcc cgcctggtac 360 aagagcatgg agtaccggtc ccgagtggta gcggaccctc gtggagtgct caagcgcgat 420 ttcggtttcg acatccccga tgaggtggag gtcagggttt gggacagcag ctccgaaatc 480 cgctacatcg tcatcccgga acggccggcc ggcaccgacg gttggtccga ggaggagctg 540 acgaagctgg tgagccggga ctcgatgatc ggtgtcagta atgcgctcac accgcaggaa 600 gtgatcgtat ga 612 <210> 2 <211> 203 <212> PRT <213> Rhodococcus rhodochrous <400> 2 Val Ser Glu His Val Asn Lys Tyr Thr Glu Tyr Glu Ala Arg Thr Lys 1 5 10 15 Ala Ile Glu Thr Leu Leu Tyr Glu Arg Gly Leu Ile Thr Pro Ala Ala 20 25 30 Val Asp Arg Val Val Ser Tyr Tyr Glu Asn Glu Ile Gly Pro Met Gly 35 40 45 Gly Ala Lys Val Val Ala Lys Ser Trp Val Asp Pro Glu Tyr Arg Lys 50 55 60 Trp Leu Glu Glu Asp Ala Thr Ala Ala Met Ala Ser Leu Gly Tyr Ala 65 70 75 80 Gly Glu Gln Ala His Gln Ile Ser Ala Val Phe Asn Asp Ser Gln Thr 85 90 95 His His Val Val Val Cys Thr Leu Cys Ser Cys Tyr Pro Trp Pro Val 100 105 110 Leu Gly Leu Pro Pro Ala Trp Tyr Lys Ser Met Glu Tyr Arg Ser Arg 115 120 125 Val Val Ala Asp Pro Arg Gly Val Leu Lys Arg Asp Phe Gly Phe Asp 130 135 140 Ile Pro Asp Glu Val Glu Val Arg Val Trp Asp Ser Ser Ser Glu Ile 145 150 155 160 Arg Tyr Ile Val Ile Pro Glu Arg Pro Ala Gly Thr Asp Gly Trp Ser 165 170 175 Glu Glu Glu Leu Thr Lys Leu Val Ser Arg Asp Ser Met Ile Gly Val 180 185 190 Ser Asn Ala Leu Thr Pro Gln Glu Val Ile Val 195 200 <210> 3 <211> 690 <212> DNA <213> Rhodococcus rhodochrous <400> 3 atggatggta tccacgacac aggcggcatg accggatacg gaccggtccc ctatcagaag 60 gacgagccct tcttccacta cgagtgggag ggtcggaccc tgtcaattct gacttggatg 120 catctcaagg gcatatcgtg gtgggacaag tcgcggttct tccgggagtc gatggggaac 180 gaaaactacg tcaacgagat tcgcaactcg tactacaccc actggctgag tgcggcagaa 240 cgtatcctcg tcgccgacaa gatcatcacc gaagaagagc gaaagcaccg tgtgcaagag 300 atccttgagg gtcggtacac ggacaggaag ccgtcgcgga agttcgatcc ggcccagatc 360 gagaaggcga tcgaacggct tcacgagccc cactccctag cgcttccagg agcggagccg 420 agtttctctc tcggtgacaa gatcaaagtg aagagtatga acccgctggg acacacacgg 480 tgcccgaaat atgtgcggaa caagatcggg gaaatcgtcg cctaccacgg ctgccagatc 540 tatcccgaga gcagctccgc cggcctcggc gacgatcctc gcccgctcta cacggtcgcg 600 ttttccgccc aggaactgtg gggcgacgac ggaaacggga aagacgtagt gtgcgtcgat 660 ctctgggaac cgtacctgat ctctgcgtga 690 <210> 4 <211> 229 <212> PRT <213> Rhodococcus rhodochrous <400> 4 Met Asp Gly Ile His Asp Thr Gly Gly Met Thr Gly Tyr Gly Pro Val 1 5 10 15 Pro Tyr Gln Lys Asp Glu Pro Phe Phe His Tyr Glu Trp Glu Gly Arg 20 25 30 Thr Leu Ser Ile Leu Thr Trp Met His Leu Lys Gly Ile Ser Trp Trp 35 40 45 Asp Lys Ser Arg Phe Phe Arg Glu Ser Met Gly Asn Glu Asn Tyr Val 50 55 60 Asn Glu Ile Arg Asn Ser Tyr Tyr Thr His Trp Leu Ser Ala Ala Glu 65 70 75 80 Arg Ile Leu Val Ala Asp Lys Ile Ile Thr Glu Glu Glu Arg Lys His 85 90 95 Arg Val Gln Glu Ile Leu Glu Gly Arg Tyr Thr Asp Arg Lys Pro Ser 100 105 110 Arg Lys Phe Asp Pro Ala Gln Ile Glu Lys Ala Ile Glu Arg Leu His 115 120 125 Glu Pro His Ser Leu Ala Leu Pro Gly Ala Glu Pro Ser Phe Ser Leu 130 135 140 Gly Asp Lys Ile Lys Val Lys Ser Met Asn Pro Leu Gly His Thr Arg 145 150 155 160 Cys Pro Lys Tyr Val Arg Asn Lys Ile Gly Glu Ile Val Ala Tyr His 165 170 175 Gly Cys Gln Ile Tyr Pro Glu Ser Ser Ser Ala Gly Leu Gly Asp Asp 180 185 190 Pro Arg Pro Leu Tyr Thr Val Ala Phe Ser Ala Gln Glu Leu Trp Gly 195 200 205 Asp Asp Gly Asn Gly Lys Asp Val Val Cys Val Asp Leu Trp Glu Pro 210 215 220 Tyr Leu Ile Ser Ala 225

Claims (26)

  1. 하기 단계를 포함하는, 참조 용액과 비교될 때 증가된 점도를 갖는 폴리아크릴아미드 용액을 제조하는 방법으로서:
    (a) 생물촉매를 사용하여 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 전환시킴으로써 수성 아크릴아미드 용액을 제조하는 단계,
    (b) 수성 아크릴아미드 용액의 OD600이 0.6 이하이도록, 단계 (a)의 수성 아크릴아미드 용액으로부터 생물촉매를 분리하는 단계,
    (c) 단계 (b)에서 수득된 수성 아크릴아미드 용액을 폴리아크릴아미드로 중합시키는 단계,
    여기서 참조 용액은 0.6 초과의 OD600을 갖는 수성 아크릴아미드 용액으로부터 제조된 폴리아크릴아미드 용액이고, 여기서 참조 용액은 생물촉매의 분리 없이 동일한 방법에 의해 제조된 것이고, 생물촉매의 분리는 원심분리에 의해 수행되는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 원심분리가 19.67 m2h/l 이상의 비 침강 면적 및 600 l/h 미만의 공급 유량으로 디스크 스택 원심분리에 의해 수행되는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하기 단계 중 적어도 1개를 추가로 포함하는 방법:
    (d) 폴리아크릴아미드를 건조시키는 단계;
    (e) 폴리아크릴아미드를 세절 및/또는 압착하는 단계; 및/또는
    (f) 폴리아크릴아미드를 수성 용액 중에 용해시키는 단계.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 a)의 생물촉매가 고정화되지 않은 것인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, OD가 생물촉매를 분리한 직후에 측정되는 것인 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리아크릴아미드가 인공 해수 중에 용해될 때, 폴리아크릴아미드 용액의 점도가 실온에서 60 mPas 초과인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 폴리아크릴아미드가 인공 해수 중에 용해될 때, 폴리아크릴아미드 용액의 점도가 실온에서 65 mPas 초과인 방법.
  8. 제6항에 있어서, 폴리아크릴아미드가 인공 해수 중에 용해될 때, 폴리아크릴아미드 용액의 점도가 실온에서 200 mPas 미만인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 폴리아크릴아미드가 인공 해수 중에 용해될 때, 폴리아크릴아미드 용액의 점도가 실온에서 150 mPas 미만인 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 생물촉매의 분리가 아크릴로니트릴의 아크릴아미드로의 전환의 완료 후 30분 이내에 시작되는 것인 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 생물촉매가 분리 전에 응집되는 것인 방법.
  12. 제2항에 있어서, 디스크 스택 원심분리가 23.6 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 수행되는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 디스크 스택 원심분리가 29.5 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 수행되는 것인 방법.
  14. 제12항에 있어서, 디스크 스택 원심분리가 39.33 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 수행되는 것인 방법.
  15. 제12항에 있어서, 디스크 스택 원심분리가 59.0 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 수행되는 것인 방법.
  16. 제12항에 있어서, 디스크 스택 원심분리가 118.0 m2h/l 이상의 비 침강 면적으로 수행되는 것인 방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (b)에서의 생물촉매의 분리 후에 수성 아크릴아미드 용액이 0.025 이상의 OD600을 갖는 것인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단계 (b)에서의 생물촉매의 분리 후에 수성 아크릴아미드 용액이 0.01 이상의 OD600을 갖는 것인 방법.
  19. 제17항에 있어서, 단계 (b)에서의 생물촉매의 분리 후에 수성 아크릴아미드 용액이 0.005 이상의 OD600을 갖는 것인 방법.
  20. 제17항에 있어서, 단계 (b)에서의 생물촉매의 분리 후에 수성 아크릴아미드 용액이 0.001 이상의 OD600을 갖는 것인 방법.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 생물촉매가 니트릴 히드라타제 활성을 갖는 생물촉매인 방법.
  22. 제21항에 있어서, 니트릴 히드라타제 활성을 갖는 생물촉매가 로도코쿠스(Rhodococcus), 아스페르길루스(Aspergillus), 아시도보락스(Acidovorax), 아그로박테리움(Agrobacterium), 바실루스(Bacillus), 브라디리조비움(Bradyrhizobium), 부르크홀데리아(Burkholderia), 클레브시엘라(Klebsiella), 메소리조비움(Mesorhizobium), 모락셀라(Moraxella), 판토에아(Pantoea), 슈도모나스(Pseudomonas), 리조비움(Rhizobium), 로도슈도모나스(Rhodopseudomonas), 세라티아(Serratia), 아미콜라톱시스(Amycolatopsis), 아르트로박터(Arthrobacter), 브레비박테리움(Brevibacterium), 코리네박테리움(Corynebacterium), 미크로박테리움(Microbacterium), 미크로코쿠스(Micrococcus), 노카르디아(Nocardia), 슈도노카르디아(Pseudonocardia), 트리코더마(Trichoderma), 미로테시움(Myrothecium), 아우레오바시디움(Aureobasidium), 칸디다(Candida), 크립토코쿠스(Cryptococcus), 데바리오미세스(Debaryomyces), 게오트리쿰(Geotrichum), 한세니아스포라(Hanseniaspora), 클루이베로미세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 로도토룰라(Rhodotorula), 에스케리키아(Escherichia), 게오바실루스(Geobacillus), 코모모나스(Comomonas) 및 피로코쿠스(Pyrococcus)에 속하는 미생물 및 니트릴 히드라타제 유전자가 도입된 형질전환된 미생물 세포로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  23. 제22항에 있어서, 생물촉매가 로도코쿠스, 슈도모나스, 에스케리키아 및 게오바실루스로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  24. 제22항에 있어서, 미생물이 로도코쿠스 로도크로우스(Rhodococcus rhodochrous), 로도코쿠스 에리트로폴리스(Rhodococcus erythropolis), 로도코쿠스 에쿠이(Rhodococcus equi), 로도코쿠스 루베르(Rhodococcus ruber), 로도코쿠스 오파쿠스(Rhodococcus opacus), 로도코쿠스 피리디노보란스(Rhodococcus pyridinovorans), 아스페르길루스 니거(Aspergillus niger), 아시도보락스 아베나에(Acidovorax avenae), 아시도보락스 파실리스(Acidovorax facilis), 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens), 아그로박테리움 라디오박터(Agrobacterium radiobacter), 바실루스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실루스 팔리두스(Bacillus pallidus), 바실루스 스미티이(Bacillus smithii), 바실루스 종 BR449, 브라디리조비움 올리고트로피쿰(Bradyrhizobium oligotrophicum), 브라디리조비움 디아조에피시엔스(Bradyrhizobium diazoefficiens), 브라디리조비움 자포니쿰(Bradyrhizobium japonicum), 부르크홀데리아 세노세파시아(Burkholderia cenocepacia), 부르크홀데리아 글라디올리(Burkholderia gladioli), 클레브시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca), 클레브시엘라 뉴모니아(Klebsiella pneumonia), 클레브시엘라 바리이콜라(Klebsiella variicola), 메소리조비움 시세리(Mesorhizobium ciceri), 메소리조비움 오포르투니스툼(Mesorhizobium opportunistum), 메소리조비움 종 F28, 모락셀라, 판토에아 엔도피티카(Pantoea endophytica), 판토에아 아글로메란스(Pantoea agglomerans), 슈도모나스 클로로라피스(Pseudomonas chlororaphis), 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida), 리조비움, 로도슈도모나스 팔루스트리스(Rhodopseudomonas palustris), 세라티아 리퀘파시엔스(Serratia liquefaciens), 세라티아 마르세센스(Serratia marcescens), 아미콜라톱시스, 아르트로박터, 브레비박테리움 종 CH1, 브레비박테리움 종 CH2, 브레비박테리움 종 R312, 브레비박테리움 임페리알레(Brevibacterium imperiale), 코리네박테리움 니트릴로필루스(Corynebacterium nitrilophilus), 코리네박테리움 슈도디프테리티쿰(Corynebacterium pseudodiphteriticum), 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum), 코리네박테리움 호프만니이(Corynebacterium hoffmanii), 미크로박테리움 임페리알레(Microbacterium imperiale), 미크로박테리움 스메그마티스(Microbacterium smegmatis), 미크로코쿠스 루테우스(Micrococcus luteus), 노카르디아 글로베룰라(Nocardia globerula), 노카르디아 로도크로우스(Nocardia rhodochrous), 슈도노카르디아 써모필라(Pseudonocardia thermophila), 트리코더마, 미로테시움 베루카리아(Myrothecium verrucaria), 아우레오바시디움 풀루란스(Aureobasidium pullulans), 칸디다 파마타(Candida famata), 칸디다 길리에르몬디이(Candida guilliermondii), 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis), 크립토코쿠스 플라부스(Cryptococcus flavus), 크립토코쿠스 종 UFMG- Y28, 데바리오미세스 한세이이(Debaryomyces hanseii), 게오트리쿰 칸디둠(Geotrichum candidum), 게오트리쿰 종 JR1, 한세니아스포라, 클루이베로미세스 써모톨레란스(Kluyveromyces thermotolerans), 피키아 클루이베리(Pichia kluyveri), 로도토룰라 글루티니스(Rhodotorula glutinis), 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli), 게오바실루스 종 RAPc8, 코모모나스 테스토스테로니(Comomonas testosteroni), 피로코쿠스 아비시(Pyrococcus abyssi), 피로코쿠스 푸리오수스(Pyrococcus furiosus) 및 피로코쿠스 호르코시이(Pyrococcus horikoshii) 종으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 생물촉매가 로도코쿠스 로도크로우스인 방법.
  26. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생물촉매가 수성 아크릴아미드 용액을 제조하기 전에 건조되어 있는 것인 방법.
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