NL8103620A - Werkwijze voor het bereiden van geagglomereerde vezelige cellulose. - Google Patents

Description

£ Ti VO 2189

Werkwijze voor het bereiden van geagglomereerde vezelige cellulose.

De uitvinding heeft "betrekking op een verbeterde werkwijze voor het "bereiden van geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulosesamenstellingen. Mser in het "bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een efficiëntere werkwijze voor het bereiden van der-5 gelijke samenstellingen met een grotere ionuitwisselcapaciteit dan die van de bekende werkwijzen.

Bij het verwerken van voedingsprodukten en andere commerciële toepassingen heeft het gebruik van microbiële of schimmelenzymen geadsorbeerd op of gebonden aan inerte dragers voor het verschaffen 10 van geïmmobiliseerde biologische katalysatoren oudere methoden waar bij oplosbare enzymen of gehele cellen van microorganismen werden tcegepast, grotendeels verdrongen. In het algemeen verschaft het gebruik van geïmmobiliseerde enzymen een aantal significante voordelen boven de oudere methoden. Het grootste voordeel is, dat de geïmmo-15 biliseerde enzymen aangepast zijn voor gebruik bij continue omzet- tingsprocêdés. Aldus wordt een rendabeler gebruik van het enzym verkregen en wordt de contacttijd tussen het enzym en het substraat verkort resulterend in een produkt met verbeterde kwaliteit en een verlaging in enzym- en produktiekosten.

20 Ofschoon het verdere van de beschrijving en de voorbeelden primair gericht zijn op het gebruik van geagglomereerde vezelige ionuitwisselcellulose voor het adsorberen en immobiliseren van glu-cose-isomerase, zal het duidelijk zijn dat het geagglomereerde materiaal het vermogen heeft andere enzymen, beladen macromoleculen zo-25 als andere proteïnen, nucleïnezuren en dergelijke, te adsorberen en voorts in staat is genoemde moleculen uit een gevarieerdheid van stoffen zoals voedselafvalstromen, te winnen, b.v. het winnen van eiwit uit melkvei, vleesverwerkende stromen en plantenververkende stromen, produktie van BOD uit afvalstromen enz.

30 Vanwege de economie betrokken bij het bereiden van glucose- 8103620

Jh * -2- isomerase, is het van het grootste "belang de isomerase onder zodanige omstandigheden te gebruiken, dat maximale opbrengsten aan fructose worden opgeleverd onder gebruik van minimale hoeveelheden van het enzym. Bovendien dienen de omstandigheden voor het isomeriseren 5 zodanig te zijn, dat minimale hoeveelheden bezwaarlijke bijproduk- ten worden gevormd.

In de laatste jaren zijn meer economische methoden voor het bereiden van fructose bevattende oplossingen ontwikkeld, waarbij glucose-isomerase gebonden of geïmmobiliseerd op inerte dragermate-10 rialen werd gebruikt. Dergelijke materialen omvatten verschillende polymere stoffen zoals cellulosederivaten, ionuitwisselharsen en •synthetische vezels, glas, onoplosbare organische en anorganische verbindingen enz. Men heeft glucose-isomerase ook ingekapseld of opgenomen in geschikte materialen maar dergelijke preparaten lijden 15 aan het nadeel dat zij in het algemeen niet opnieuw kunnen worden gebruikt

Cellulose komt in de natuur voor als een lineair polymeer bestaande uit anhydroglucose-eenheden onderling verenigd door /3-l.U-glucosidische bindingen. Elke anhydroglucose-eenheid bevat drie 20 vrije hydroxylgroepen die met geschikte reagentia onder vorming van onoplosbare cellulosederivaten kunnen reageren die vanwege hun betrekkelijke inertheid, groot oppervlaktegebied en open, poreuze structuur, een hoog adsorberend of ionuitwisselend vermogen voor pro-teïnemoleculen hebben.

25 De bereiding en het gebruik van ionuitwisselende enzymadsor- bentia afgeleid van cellulose, zijn bekend. Peterson en Sober, J.A.C.S. 28, 751 (1956) en Guthrie en Bullock, I/EC, £2, 935 (i960) beschreven methode! voor het bereiden van adsorberende cellulosepro-dukten die konden worden gebruikt voor het scheiden of zuiveren van 30 enzymen en andere proteïnen. Tsumura et al., Nippon Shokuhin Kogyo

Gakkaishi, 1^ (12), (1967) beschrijven het verbinden van glucose-isomerase aan DEAE-Sephadex.

Amerikaans octrooischrift 3.708.397 heeft betrekking op het immobiliseren van glucose-isomerase op basische anionuitwisselende 35 cellulosen. Het Amerikaanse octrooischrift 3.823.133 heeft betrek- 8103620 ί 4 - 3 - king op een methode voor het "bereiden van kationische cellulose-ethers met een hoog adsorberend vermogen voor enzymen en andere eiwitachtige materialen. Amerikaans octrooischrift 3.838.007 openbaart een werkwijze waarbij een enzympreparaat wordt verkregen in deeltjes-5 vorm. De Amerikaanse octrooi schriften 3-788.9^-5 en 3-909-35^ open baren continue werkwijzen voor het omzetten van glucose in fructose door het leiden van een glueose-bevattende oplossing door vaste of gefluïdiseerde bedden, die glucose-isomerase gebonden aan verschillende celluloseprodukten bevatten. Het Amerikaanse octrooischrift 10 3*9^7*325 is gericht op de bereiding van cellulose dat enzymatisch materiaal bevat. De cellulose-is gevormd uit een emulsie bestaande uit een waterige enzymoplossing en nitrocellulose. Het Amerikaanse octrooischrift 3-956-065 heeft betrekking op een continue werkwijze voor het omzetten van glucose in fructose waarbij een glucose bevat-15 tende oplossing door een bed wordt geleid, dat een cellulosederivaat met daarop geïmmobiliseerde glucose-isomerase omvat en niet poreuze of korrelige polystyreenkorrels. De korrels verhinderen pakken en kanaalvorming van het bed als dit in stroomreactors wordt gebruikt. Peska et al. in een artikel getiteld "Ion Exchange Derivatives of 20 Bead Cellulose", Die Angewandte Makromolekulare Chemie, 53, blz.

73 - 80 (1976), beschrijft verschillende cellulosederivaten bereid in korrelvorm.

De Amerikaanse octrooischriften H.110.l6U en U.168.250 hebben betrekking op geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulo-25 sesamenstellingen en werkwijzen voor het bereiden daarvan. Volgens deze werkwijzen wordt een hydrofoob polymeer gecombineerd-met vezelige cellulose, dat eerst is omgezet in een derivaat om daaraan ionuitwisselende eigenschappen te verlenen. Ofschoon deze samenstellingen zich bevredigend gedragen onder een aantal- toepassingen,zijn hun 30 ionuitwisselend vermogen en het vermogen om glucose-isomerase te adsorberen of te binden, niet zo groot als gewenst wordt. Bovendien is de economie van deze werkwijzen zodanig, dat de bereiding van de samenstellingen duurder is dan wordt geprefereerd.

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde werkwijze 35 voor het bereiden van een geagglomereerd vezelig ionuitwisselende 8103620 * ' V -

- V

- h - cellulosesamenstelling waarin betrekkelijk grote delen van de cellulose vrij zijn beladen macromoleculen te adsorberen. Een agglomeraat wordt gevormd omvattend vezelige cellulose en een hydrofoob polymeer als gevolg waarvan de cellulose wordt omgezet in een deri-5 vaat dat ionuitwisselende eigenschappen heeft.

De term "vezelig" als in de beschrijving en conclusies gebruikt, heeft betrekking op cellulose afkomstig van natuurlijke bronnen, dat is onderverdeeld of vervezeld langs mechanische of chemische weg en geen cellulose of derivaten daarvan bevat die aan zoda-10 nige chemische behandelingen zijn onderworpen, resulterend in oplos sen van de natuurlijke vezelige structuur van de cellulosen, zoals kan plaats vinden wanneer de cellulose wordt omgezet tot hoge sub-stitutiegraden.

Vezelige cellulose kan in een derivaat worden omgezet ter 15 verschaffing van ionuitwisselende materialen met hoge beladingscapa- citeiten met betrekking tot het absorberen of immobiliseren van macromoleculen. Hiertoe kan de cellulose in een derivaat worden omgezet ter verschaffing van ionuitwisselende materialen met hetzij an-ion-hetzij kat ion-uitwisselend vermogen, afhankelijk van de op het 20 te adsorberen materiaal aanwezige lading. Als het te adsorberen ma teriaal glucose-isomerase is, zal de cellulose met voordeel worden omgezet in de anionuitwisselvorm omdat', in de ze vorm zijn beladings-vermogen voor dit enzym bijzonder groot is. Typisch wordt ter verkrijging van de anionuitwisselvorm, de geagglomereerde vezelige 25 cellulose behandeld met geschikte reagentia om onder andere de di en triëthylaminoëthylceïlulosen te vormen, zoals DEAE-cellulose en TEAE-cellulose en de cellulosederivaten van epichloorhydrien en triethanolamine, zoals ECTEOLA-cellulose. Achtergrondinformatie en methoden voor het bereiden van de cellulosederivaten zijn beschre-30 ven in Amerikaans octrooischrift 3.823.133.

Als gevolg van het hoge belastingsvermogen van vezelige ionuitwisselende cellulosepreparaten, die glucose-isomerase bevatten, als deze worden toegepast voor industriële toepassingen, kunnen be-. trekkelijk kleine reactors-worden gebruikt om kleine hoeveelheden 35 glucose in fructose om te zetten.

8103620 * 4 - 5 -

Verder worden vanwege dit hoge belastingsvermogen het substraat en het verkregen produkt slechts gedurende een korte periode onder isomeriserende omstandigheden gehandhaafd. Deze isomeriserende omstandigheden zijn algemeen bevorderlijk voor de produktie van klei-5 ne hoeveelheden ongewenste bijprodukten als gevolg van de reactieve aard van de fructose en derhalve zullen hoe langer de fructose onder zodanige omstandigheden wordt gehandhaafd, de hoeveelheden geproduceerde ongewenste bijprodukten groter zijn. Derhalve resulteert het hoge belastingsvermogen van de vezelige ionuitwisselende eellu-10 lose in het feit, dat het substraat in een korte tijd tot de gewen ste graad wordt geïsomeriseerd onder verkorting van de tijdsperiode gedurende welke de fructosecomponent onder isomeriserende omstandigheden wordt gehandhaafd. Echter lijden dergelijke vezelige ionuitwisselende cellulose bevattende preparaten aan het nadeel,van ''packing" 15 en daarom worden zij gewoonlijk toegepast in ondiepe bedden om op treden van problemen als gevolg van overmatige tegendruk (backpressure) te voorkomen. Zelfs bij gebruik van ondiepe bedden is er de mogelijkheid van kanaalvorming waardoor het substraat niet in de gewenste mate met de gebonden of geïmmobiliseerde glucose-isomerase 20 in aanraking wordt gebracht. Ofschoon bepaalde geïmmobiliseerde glucose-isomerasepreparaten zijn ontwikkeld om deze problemen tot een minimum terug te brengen, lijden deze in het algemeen aan andere nadelen b.v. is hun enzymcapaciteit of activiteit per volume-eenheid niet zo hoog als gewenst en/of zijn zij niet zo economisch als veze-25 lige ionuitwisselende cellulose.

Bij het in praktijk brengen van de uitvinding kan een aantal polymeren worden gebruikt om de vezelige cellulose te agglomereren.

Als voorbeelden worden genoemd melamineformaldehydeharsen, epoxyharsen, polystyreen en dergelijke. Geprefereerde polymeer is polysty-30 reen.

In de .Amerikaanse octrooischriften U.llO.iol* en h. 168.250 is geopenbaard dat wanneer vezelige cellulose, dat is omgezet in een derivaat ter verschaffing van een icnuitvisselend materiaal wordt ge-agglomereerd met een hydrofoob polymeer onder geschikte omstandighe-35 den, een dergelijke cellulose zijn vermogen glucose-isomerase te im- 8103620 * r .-6- mobiliseren of te "binden, behoudt. De geprefereerde werkwijze voor het bereiden van de samenstellingen omvat het behandelen van alkali-cellulose met een oplossing van diëthylaminoëthylchloridehydrochlo-ride (DEC) en het vervolgens agglomereren van het daardoor gevormde 5 ionuitwisselende cellulosederivaat met polystyreen. Als gevolg van de oplosbaarheid van polystyreen in het DEC-reaqtiemengsel kon echter worden verwacht dat niet op efficiënte wijze een cellulosederivaat kon worden bereid indien de agglomeraten werden gevormd voor het bereiden van het cellulosederivaat.

10 Verrassenderwijze werd ontdekt, dat vezelige cellulose doel matig kan worden omgezet (tot een derivaat) bij aanwezigheid van het hydrofobe polymeer door regelen van de werkwijzeomstandigheden gedurende de derivaatreactie om te voorkomen dat het polymeer oplos-• baar wordt in de derivaatbereidende oplossing. Aldus is gevonden, 15 dat door toevoeging van het derivaat makende materiaal bij een ge regelde snelheid aan een suspensie in water van het agglomeraat onder alkalische omstandigheden de hydrofobe polymeercomponent van de korrelvormige samenstelling niet in belangrijke mate oplosbaar wordt.

20 Een verdere onverwachte vondst is dat wanneer de cellulose- in een derivaat wordt omgezet na het agglomereren ervan, de cellulo-sesamenstelling tot een hogere graad kan worden omgezet en derhalve een groter ionuitwisselend vermogen bezit dan de geagglomereerde cellulosesamenstelling verkregen volgens de stand van de techniek, 25 waarbij de cellulose in het derivaat wordt omgezet voor het agglome reren. Ofschoon het ionuitwisselend vermogen van de geagglomereerde vezelige cellulosesamenstelling volgens de uitvinding sterk kan variëren dient het ionuitwisselend vermogen typisch tenminste ongeveer 0,1 meq. g-1 en bij voorkeur tenminste ongeveer 0,2 meq g-1 te 30 bedragen.

De geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulosesamenstellingen volgens de uitvinding kunnen ook worden geregenereerd, d.w.z. dat nadat de activiteit van de geïmmobiliseerde glucose-isome-rase tot een zekere graad is afgenomen als gevolg van denaturering 35 of andere factoren tengevolge van langdurig gebruik,kan een oplossing 8103620

? A

- T - gesolubiliseerde glucose-isomerase in aanraking worden getracht met een ted of kolom van de samenstelling zodat de glucose-isomerase-activiteit ervan weer wordt verhoogd tot de gewenste graad. Vo6r het regenereren verdient het echter aanbeveling de samenstelling te be-5 handelen met een oplossing van alkali om de ionuitwisselende plaat sen van de vezelige cellulose gemakkelijker beschikbaar voor isome-rase-adsorptie te maken. Ofschoon Aanvraagster zich niet aan enige theorie met betrekking tot het betrokken mechanisme wenst te binden, is het waarschijnlijk dat sübstraatoverblijfselen, gedenatureerde 10 isomerase of andere eiwitachtige materialen die zijn aangetrokken door de vezelige cellulose, worden verwijderd of oplosbaar gemaakt.

Als vezelige cellulose in een derivaèt wordt omgezet véor het agglomereren hebben de bij de derivaatvormende reactie toegepaste materialen de neiging de cellulose te doen opzwellen of ten dele 15 te doen solubiliseren en moeilijk winbaar door filtratie te maken.

Winning van de samenstelling volgens de uitvinding wordt vereenvoudigd door het feit dat een zodanige opzwelling als kan optreden, geen ernstig filtratieprobleem oplevert vanwege de korrelvormige aard van het derivaatprodukt. Daar bovendien de korrelvormige cellu-20 losesamenstellingen niet aan ernstige pakkingsproblemen lijden kun nen zij zonder moeilijkheden in diepe-bedreactors worden toegepast en met een minimum aan plaatsvindende kanaal vorming.

Afhankelijk van het soortelijk gewicht van het substraat kan de geagglomereerde vezelige ionuitwisselcellulosesamenstelling 25 de neiging hebben erop te drijven en daarom is er de mogelijkheid van enig verlies van samenstelling door de toevoer-en afvoerdelen van de reactors van het kolomtype. Bovendien kunnen problemen optreden als de kolom aanvankelijk gepakt is met de samenstelling. Daarom verdient het in bepaalde gevallen aanbeveling een verdiehtingsmiddel 30 in de geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulosesamenstel ling op te nemen om de dichtheid daarvan te vergroten.

Ofschoon een groot aantal verdichtingsmiddelen kan worden gebruikt dienen zij uiteraard in hoofdzaak inert te zijn ten opzichte van het substraat en mogen ze ook de glucose-isomerase niet inac-35 tiveren. Verdichtingsmiddelen zoals poedervormige metaaloxyden of 8103620 - 8 - silicaten of mengsels daarvan, kunnen worden gebruikt.

Ter vorming van de geagglomereerde vezelige samenstelling moet de vezelige cellulose worden ingebed in het hydrofobe polymeer op zodanige wijze dat de cellulose niet volledig in het polymeer 5 wordt ingekapseld of daardoor omhuld. Anders zou het vermogen van de vezelige ionuitwisselende cellulose enzymen te adsorberen nadelig worden beïnvloed. Hoe groter het vrije oppervlak van de cellulose, hoe groter het adsorptievermogen van de samenstelling.

Ofschoon een aantal methoden kan worden toegepast om de ve-10 zelige cellulose in het hydrofobe polymeer in te bedden, bestaan de twee die typisch kunnen worden gebruikt, in het oplossen van het hydrofobe polymeer in een organisch oplosmiddel en het inbrengen van de andere materialen daarin, of het' verhitten van het polymeer tot een plastische toestand en het .opnemen van de andere materialen.

15 Laatstgenoemde methode verdient aanbeveling omdat geen oplosmiddel behoeft te worden verdampt. Het verkregen materiaal kan dan worden verkleind door malen of dergelijke, de korrels worden geklasseerd op zeven van geschikte grootte en de geagglomereerde vezelige cellulose omgezet in een derivaat.

20 De deelt j esgrootte ver deling van de korrels kan enigszins r ,u\.i.m variëren. Bevredigende resultaten zijn verkregen bij gebruik van korrels die een zeef Ho.20 passeerden en werden tegengehouden op een zeef ïïo.60 (U.S. mesh sereens).

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van onder-25 staande voorbeelden.

Voorbeeld I

Dit voorbeeld illustreert de werkwijze voor het bereiden van een geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulosesamenstelling waarbij de cellulosecomponent van de samenstelling na agglomereren 30 wordt omgezet in een derivaat.

Een agglomeraat werd bereid door mengen van 25 dln chemische kwaliteit cellulose (C-100, International Filler Corp., North Tonawanda, N.Y.) met 25 dln aluminiumoxyde en het vermengen van het mengsel met 50 dln polystyreen op een verhitte (l8C - 200°C) twee-35 walsmenger gedurende een periode van ongeveer 10 minuten. Ha afkoe- 8103620 5 - 9 - len werd de gemengde samenstelling gemalen en op deeltjesgrootte itO - 100 mesh getracht.

220 g van de verkregen samenstelling werd gesuspendeerd in 6l6 cm^ water, dat 176 g Na^SO^ en 26,4 g NaOH "bevatte. De suspen-5 sie werd verwarmd tot 40°C waarna 57,2 g van een 50$'s waterige op lossing van DEC in de suspensie werd gedoseerd onder roeren met a . -1 een debiet van 0,7 cm min over een periode van ongeveer 1 uur.

Daarna werden nogmaals 26,4 g NaOH opgelost in 26 cm^ water aan de suspensie toegevoegd gevolgd door verdere 57»2 g van de DEC-oplos-3 —1 10 sing met 0,7 cm min .

De temperatuur van de suspensie werd daarna verhoogd tot 60°C en op deze waarde gedurende 15 minuten gehouden. Een volumehoeveelheid water ongeveer gelijk aan de volumehoeveelheid van de suspensie, werd toegevoegd en de samenstelling gewonnen op een 60 15 mesh zeef. De samenstelling werd gewassen op de zeef met water en hernieuwd gesuspendeerd in een volumehoeveelheid water ongeveer gelijk aan de eerder toegevoegde. Deze suspensie werd ingesteld op een pH van ongeveer 7 met HC1, gewassen en ontwaterd op filtreer-papier en gedroogd.

20 Het ionuitwisselend vermogen van het gedroogde produkt werd —I · —1 bepaald op 0,84 mgeq. g op een cellulosebasis en 0,21 mgeq g op basis van de geagglcmereerde samenstelling.

Het ionuitwisselende vermogen van de samenstelling werd als onderstaand bepaald: 25 1. Weeg 20 g d.b. van het geagglomereerde cellulosederivaat (5 - 10 g cellulosebasis).

2. Suspendeer in water en stel de pH in op 12,5 - 13,0 met 1 N ïïaCH.

3. Was de suspensie in een chrcmatografiekolom en plaats een 30 poreuze schijf bovenop het bed.

4. Voeg ongeveer 10 cm 1 N NaOH aan de kolom toe en laat druppelsgewijs aflopen tot schijfniveau, was de kolom met wasfles en laat aflopen tot schijf.

5. Was met ongeveer 6 bedvolumina water onder gebruik van on- 35 geveer 2 bedvolumina per spoeling. Laat kop aflopen tot top van 8103620 V •i-' - 10 - schijf voor elke spoeling.

O

6. Voeg 25 cnr 1 N HC1 toe aan top van het bed en spoel met 3 ongeveer 10 cm water van wasfles. Start verse verzameling van efflu- 3 ent, druppelsgewijze met ongeveer 1-1,5 cm /minuut. Spoel met was-5 fles als kopniveau schijf "bereikt.

7. Was met ongeveer 6 bedvolumina als in trap 5· 8. Titreer de effluent tot pH 7»0 met 1 ÜT ffaOH. Het ionuitwis-selende vermogen werd als volgt berekend:

Ionuitwisselend vermogen _ (cur HC1 x N) - (cm~ jffaOH x ff) 10 (meq. g , d.b.) & * *

In voorbeeld I kan worden berekend dat de verhouding van de-rivaatmiddel (DEC) tot cellulose ongeveer 1,0 was op droge gewichts-basis terwijl bij de bekende methode, beschreven in Amerikaans oc-trooischrift ^.110.l6U een derivaat van de cellulose werd bereid 15 vöor het agglomereren bij een DEC/cellulose verhouding van 0,7·

Deze waarde is ongeveer de maximale graad waartoe van niet geagglo-mereerde cellulose een derivaat kan worden bereid en zonder bezwaar kan worden gewonnen langs conventionele weg.

Voorbeeld II

20 Dit voorbeeld illustreert de werkwijze voor het bereiden van een geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulosesamenstelling waarbij een derivaat van de cellulose wordt bereid na het agglomereren met een DEC/cellulose verhouding groter dan 2.

Geagglomereerde samenstelling bereid als beschreven in voor- 25 beeld I werd gemalen en op afmetingen van U0 - 80 mesh gebracht.

3 100 g van de samenstelling werd gesuspendeerd m 280 cm water waarin waren opgelost 80 g NagSO^ en 2b g NaOH. Met de suspensie op een temperatuur van i+0°C werden 55 g van een 50%'s DEC-oplossing daarin 3.-1 gedoseerd onder roeren met een snelheid van 0,5 cm mm . over een 30 periode van ongeveer 1,5 uren. Verder lïaOH· (26 g van een 50#'s op lossing) werd daarna aan de suspensie toegevoegd en nog 55 g van de DEC-oplossing werd in de suspensie gedoseerd als bij de eerste toevoeging. Het reactiemengsel werd tot 6o°C verwarmd en op deze waarde gedurende 15 minuten gehandhaafd. Een volumehoeveelheid water gelijk 35 aan het volume van de suspensie werd toegevoegd en de verdunde sus- 8103620 *5- -2 - 11 - pensie ontwaterd en gewassen op een 60 mesh zeef. Het produkt werd opnieuw gesuspendeerd in water, ingesteld op pH 6,5 - 7,0 met HC1 en gezeefd en gewassen als boven.

Het ionuitwisselende vermogen van de gedroogde samenstelling 5 werd bepaald volgens de bovenbeschreven methode op 1,28 mgeq. g 1 op een cellulosebasis en 0,32 mgeq. g-1 op een samenstellingsbasis. Om een vergelijkbaar ionuitwisselend vermogen met gebruik van de bekende methode te verkrijgen waarbij een DEAE-cellulosederivaat wordt geagglomereerd met polystyreen, zou een graad van derivaatvorming 10 vereisen dat de cellulose gelatineus en moeilijk te winnen, te fil treren en te drogen zou zijn zonder dure behandelingen zoals het gebruik van een oplosmiddel of zoutoplossingen of de cellulose te verknopen.

Voorbeeld III

15 . Dit voorbeeld illustreert het adsorptievermogen voor glucose- isomerase van de geagglomereerde vezelige ionuitwisselende eellulose-samenstellingen als boven beschreven en de samenstellingen van de stand van de techniek en verschaft een vergelijking van de kenmerken en functionele eigenschappen van genoemde samenstellingen.

20 Glucose-isomerase afkomstig van microorganismen van een

* 3 —X

Strentomyces species, en met een sterkte van ongeveer 20 IGIU (enr) werd toegevoegd aan gelijke gewichtshoeveelheden van de samenstellingen bereid volgens de werkwijzen beschreven in Amerikaans octrooi-schrift U.110J64 en bovenstaande voorbeelden I en II. De enzymsamen-25 stellingssuspensies werden ingesteld op pH 7 en 5 uren bij een tempe ratuur van 25°C geroerd. De samenstellingen werden gewonnen door filtreren en de hoeveelheid erop geadsorbeerd enzym bepaald door het bepalen van de rest glucose-isomeraseactiviteit in de respectieve filtraten volgens de methode beschreven door Η.Ξ.Lloyd et al. in 30 Cereal Chem., Vol.49(5), blz.544, 1972.

De hoeveelheden glucose-isomerase geadsorbeerd door de afzonderlijke samenstellingen en getallen die bepaalde functionele eigenschappen ervan illustreren, zijn vermeld in tabel A.

8103620 to

V W

- 12 -

Tabel A

Samenstelling Verhouding (gew./gew.) Ionuitwis- Adsorberend DEC : cellulose selend ver- vermogen mogen (IGIU g-^·) _ __ (meq g-1) _ voorbeeld I l,0il· 0,21 1+90 5 voorbeeld II 2,2 0,32 690

Amerikaans octrooi- schrift 1+. 110.161+ . 0,7 0,ll+ 36l

Voorbeeld IV

Dit voorbeeld illustreert de poreusheidskenmerken van geag-10 glomereerde vezelige ionuitwisselende cellulosesamenstellingen be reid volgens de onderhavige werkwijze en vergelijkt de stromings-eigenschappen van genoemde samenstellingen met die van een békende samenstelling en van bepaalde niet-geagglomereerde vezelige cellu-loseprodukten.

15 De poreusheidskenmerken van de volgende materialen werden bepaald: 1. a&b. verknoopte Whatman cellulosen; (W & R Balston Ltd., Engeland) .

2. Riet-verknoopte DEAE-cellulose (bereid als beschreven in Ameri- 20 kaans octrooischrift 3.823.133).

3. Samenstelling bereid door het agglomereren van vezelige ionuitwis-selende cellulose en polystyreen (bereid als beschreven in Amerikaans octrooischrift 1+.110 .l6U).

4. · Samenstelling bereid m voorbeeld I, boven.

25 5· Samenstelling bereid in voorbeeld II, boven.'

Een poreusheidsconstante werd bepaald voor elk der bovenvermelde materialen volgens onderstaande methode: 15 - 75 g van het droge produkt werd gesuspendeerd in water en de suspensie werd ontlucht door roeren onder vacuum gedurende 15 minu-30 ten. Een glaskolom (38,1 mm binnendiameter, hoogte i+5,72 cm) voor zien van een poreuze glazen schijf en een afsluitkraan aan de bodem werd bevestigd aan een vacuumkolf via een rubberstop. De kolf werd op haar beurt verbonden aan een vacuumbron. De ontluchte suspensie

O

werd in de kolom uitgegoten en een vacuum (0,86 kg/cm beneden at-35 mosferische druk) werd aangelegd aan de bodem van de kolom door het 8103620 - 13 - openen van de afsluitkraan, waardoor een led van het materiaal op de poreuze glazen schijf werd gevormd. Tegelijkertijd werd water toegevoegd aan de top van de kolom om het water dat door filtratie · was afgevoerd, te vervangen zodat steeds ongeveer 12,7 cm water bo-5 ven het bed werd gehandhaafd. Toen een totale hoeveelheid van 1000 cm water was opgevangen werd de afsluitkraan gesloten, de kolf verwijderd en het water uit de kolf af gevoerd. De kolf werd daarna opnieuw bevestigd aan de kolom, het vacuum hersteld, de afsluitkraan geopend en een bepaalde hoeveelheid (1000 - 3000 crn^) water door 10 het gepakte bed gefiltreerd en opgevangen. De tijd die vereist was voor het verzamelen van het water werd bepaald met een stopwatch.

De poreusheidsconstante werd berekend onder gebruik van onderstaande vergelijking: K = (VH)/(TPA) 15 waarin: K = poreusheidsconstante (cur cm g min ) V = volumenoeveelheid opgevangen water (cm·^) H = hoogte van gepakte bed (cm) T = tijd om het water te verzamelen (minuut) 2 20 P = drukverval over het bed (g per cm ) 2 A = dwarsdoorsnede van het bed (cm )

De resultaten zijn vermeld in tabel B.

Tabel B

Materiaal Poreusheidsconstante (l) (cm3 cm g~l min~l) 1 (a) 0,21 1 (b) 0,60 2 0,01 3 fc,7 30 U 2,6 5 3,6 3 -1 . -1 (1) een poreusheidsconstante van tenminste 1,5 cm cm g min wordt noodzakelijk geacht voor bevredigende werking in een diepe-bedreactor.

8103620

Claims (15)

1. Werkwijze voor het "bereiden van een geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulosesamenstelling, die beladen macromoleculen kan adsorberen of binden, waarbij een vezelige cellulose met ion-uitwisselende eigenschappen wordt geagglomereerd met een hydrofoob ' 5 polymeer, met het kenmerk, dat men eerst een agglomeraat omvattend een vezelige cellulose en een hydrofoob polymeer vormt en daarna een derivaat van de geagglomereerde vezelige ionuitwisselende cellulose bereidt om daaraan ionuitwisselende eigenschappen te verlenen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het be laden macromolecule een enzym is.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat een derivaat van de geagglomereerde cellulose wordt bereid om daaraan anionuitwisselende eigenschappen te verlenen.

15 II·. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het 'gevormde cellulosederivaat DEAE-cellulose is.

5. Werkwijze volgens conclusies 1 - k, met het kenmerk, dat het hydrofobe polymeer polystyreen is.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de 20 samenstelling een verdichtingsmiddel bezit.

7. Werkwijze volgens conclusie .6, met het kenmerk, dat het verdichtingsmiddel is gekozen uit de groep bestaande uit poedervormige metaaloxyden, silicaten en mengsels daarvan.

8. Werkwijze volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het 25 agglomeraat is bereid door de cellulose te mengen met het polymeer, dat tot een plastische toestand is. verhit.

9. Werkwijze volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het agglomeraat is bereid door het vormen van een oplossing van het polymeer in een organisch oplosmiddel en daarna opnemen van de cellu- 30 lose daarin.

10. Werkwijze volgens conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de samenstelling tot een zodanige deeltjesgrootte wordt verkleind, 8103620 - 15 - dat de korrels een 20 mesb. zeef zullen passeren en worden 'aehterge-houden op een 6o mesh zeef.

11. Werkwijze volgens conclusies 1-10, met het kenmerk, dat het hydrofobe polymeer is gekozen uit de groep bestaande uit mela- 5 mineformaldehydeharsen, epoxyharsen, polystyreen en mengsels;; daarvan.

12. Werkwijze volgens conclusies 1 - 11, met het kenmerk, dat het ionuitwisselende vermogen van de samenstelling tenminste ongeveer 0,10 meq g bedraagt op basis van de gedroogde ionuitwisselende cellulosesamenstelling.

13. Werkwijze volgens conclusies 1-11, met het kenmerk, dat het ionuitwisselende vermogen van de samenstelling tenminste ongeveer 0,20 meq g ^ bedraagt op basis van de gedroogde ionuitwisselende cellulosesamenstelling. ik. Werkwijze volgens conclusies 1-13, met het kenmerk, dat 15 de vezelige cellulose is ingebed in het hydrofobe polymeer.

15. Werkwijze volgens conclusies 1 - 14, met het kenmerk, dat het macromolecule glucose-isomerase is.

16. Agglomeraat van een vezelige cellulose en een hydrofoob polymeer, verkregen volgens een der conclusies 1-15. 8103620