RU2077588C1 - Способ получения акриламида - Google Patents
Способ получения акриламида Download PDFInfo
- Publication number
- RU2077588C1 RU2077588C1 RU96100024/13A RU96100024A RU2077588C1 RU 2077588 C1 RU2077588 C1 RU 2077588C1 RU 96100024/13 A RU96100024/13 A RU 96100024/13A RU 96100024 A RU96100024 A RU 96100024A RU 2077588 C1 RU2077588 C1 RU 2077588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acrylamide
- concentration
- acrylonitrile
- reaction
- solution
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Использование: Биотехнология, получение акриламида. Сущность изобретения: для осуществления биотехнологического способа получения акриламида биомассу штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ ВКПМ-1268 суспендируют в водопроводной или дистиллированной воде. Акрилонитрил вносят в реакционный раствор по мере трансформации так, чтобы его концентрация исходная и в течение процесса не превышала 0,1%.
Description
Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения концентрированных водных растворов акриламида с использованием ферментной системы микроорганизма.
С развитием биотехнологии возрос интерес к возможностям микробного производства соединений, получаемых в химической промышленности традиционными методами тяжелого органического синтеза. К таким веществам относится акриламид, применяемый в крупнотоннажной химии для синтеза полимерных материалов, промышленное производство которого (химическое и микробиологическое) имеет целый ряд недостатков.
На сегодняшний день среди штаммов, способных осуществлять гидролиз алифатических и ароматических нитрилов в соответствующие амиды, наиболее полно изучены Pseudomonas chlororaphis В23, Brevibacterium sp. R312, Rhodococcus sp. N 774, Rhodococcus rhodochrous J1, Rhodococcus rhodochrous M8 и Rhodococcus rhodochrous М33. Это связано с наличием у данных культур максимальной нитрилгидратазной активности и их использованием в технологии получения амидов.
Микробиологическое получение акриламида в отличие от химических способов характеризуется мягкими условиями синтеза, селективностью реакции, высокой чистотой конечного продукта, отсутствием токсичных отходов.
Существует два подхода к осуществлению биотехнологического получения амидов: в периодическом режиме с использованием интактных клеток и непрерывном процессе на основе иммобилизованных бактерий, частично или высокоочищенного фермента.
Описанные технологии получения акриламида с использованием интактных клеток помимо преимуществ (простота в приготовлении биокатализатора, высокая ферментативная активность свободных клеток, стандартное оборудование, применяемое в химической промышленности) не лишены целого ряда недостатков. В частности, низкое содержание конечного продукта (акриламида) требует введения дополнительной стадии концентрирования, использование высоких микробных нагрузок затрудняет отделение клеток от реакционных растворов, может приводить к полимеризации растворов акриламида. Термолабильность фермента нитрилгидратазы большинства используемых штаммов требует поддержания температуры процесса в интервале 0-3oС, что ведет к дополнительным энергозатратам. Кроме того, внесение неорганических солей в реакционную смесь снижает качество конечного продукта.
Проведение процесса с использованием иммобилизованных клеток позволяет повысить стабильность катализатора и создать проточную систему работы установки. Однако сложности, связанные с подготовкой биокатализатора (иммобилизация клеток), необходимость контроля за разбуханием геля и вымыванием бактерий из гранул полиакриламида, отделение жидкой фазы от частиц катализатора по окончании процесса, периодическая полимеризация биокатализатора и оценка его ферментативной активности, а также затруднение диффузионных процессов в полимерной частице делают эту технологию трудноосуществимой.
Важнейшими параметрами, характеризующими эффективность способа получения акриламида, является концентрация целевого продукта в растворе, концентрация биокатализатора и время проведения реакции.
Известен способ получения растворов акриламида с помощью штаммов N 774 и N 771 рода Corinebacterium и штамма N 775, относящегося к роду Nocardia. Процесс проводят в воде при рН 8,0, поддерживая заданное значение рН среды добавлением 0,5 N КОН, концентрации биокатализатора не менее 16 г/л, температура процесса около ОoС; за 16 ч получают 31% раствор акриламида.
Известен способ получения водных растворов акриламида с использованием бактерий Pseudomonas chlororaphis В 23. Процесс проводят с применением интактных клеток, создавая концентрацию биокатализатора в фосфатном буфере 10-20 г/л (здесь и далее по массе сухих клеток). Акрилонитрил вносят в реакционный раствор порциями по мере его трансформации. Температуру в растворе поддерживают в интервале 0-15oС. Через 7,5 ч выход акриламида составляет 400 г/л.
Известен способ получения акриламида с использованием микроорганизма Rhodococcus rhodochrous J1. Процесс проводят в 0,05М фосфатном буфере при температуре 0-5oС. В реакции используются интактные клетки в концентрации 10-20 г/л. Полученный раствор содержит 450 г/л акриламида.
К недостаткам вышеперечисленных способов можно отнести следующее: использование высоких микробных нагрузок (до 20 г/л) для достижения выхода акриламида 400-450 г/л, длительное время реакции и проведение процесса при низких температурах. Эти недостатки связаны с низкой нитрилгидратазной активностью и низкой термостабильностью биокатализатора.
Целью изобретения является получение растворов акриламида более высокой концентрации с использованием низких микробных нагрузок и сокращение времени процесса.
Поставленная цель достигается путем использования в качестве биокатализатора биомассы штамма Rhodococcus rhodo- chrous М33 ВКПМ S-1268, созданием исходной и поддержанием текущей концентраций акрилонитрила в реакционной среде не выше 0,1%
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Клетки штамма МЗЗ выращивают на питательной среде следующего состава, г/л: К2НРО4 0,5; КН2РО4 0,6; MgSO4 FеS04 0,005; СоСl2 0,01; глюкоза 10-20; мочевина 5-10 (либо NaNO3 1).
Биомассу отделяют любым известным способом и суспендируют в водопроводной или дистиллированной воде в количестве 0,64-4,1 г/л в интервале рН 6,8-7,8. Акрилонитрил вносят в реакционный раствор по мере трансформации так, чтобы его начальная и текущая концентрация не превышала 0,1% Процесс проводят при постоянном перемешивании, поддерживая температуру реакции в интервале от 13 до 22oС. Время реакции 4-6 ч. По окончании процесса получают растворы с концентрацией акриламида 500-600 г/л.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что в качестве биокатализатора используется биомасса штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ ВКПМ S-1268, а акрилонитрил вносят в реакционный раствор так, чтобы его концентрация, исходная и поддерживаемая в ходе реакции, не превышала 0,1% Это позволяет избежать значительного угнетения нитрилгидратазной активности, имеющего место при осуществлении способа, описанного в прототипе. В свою очередь сохранение высокой нитрилгидратазной активности на протяжении всей реакции позволяет получать растворы акриламида с концентрацией до 600 г/л, используя минимальные микробные нагрузки, и сократить время проведения процесса до 4-6 ч.
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. В три стальных реактора объемом 1,5 л каждый, снабженных механическими мешалками, термостатируемых в интервале температур 12-20oС, вносят по 627 мл дистиллированной воды (рН 7,6). В каждом реакторе ресуспендируют 426 мг клеток (по сухой массе) штамма Rhodococcus rhodoch- rous МЗЗ с активностью нитрилгидратазы 210 ед. Затем в первый реактор добавляют 12 г чистого акрилонитрила и по мере трансформации поддерживают его концентрацию в интервале 1-2% Во второй реактор акрилонитрил вносят так, чтобы его концентрация в растворе находилась в интервале 0,1- 2% В третий реактор акрилонитрил вносят так, чтобы его концентрация в растворе не превышала 0,1% Качественный и количественный состав раствора определяют по данным газожидкостной хроматографии. Реакцию останавливают через 8 ч после резкого падения скорости гидролиза акрилонитрила. В первом реакторе получают 42%-ный раствор акриламида, во втором 43%-ный раствор, в третьем 48%-ный раствор.
Результаты эксперимента показывают, что при проведении реакции с поддержанием концентрации акрилонитрила в интервале 1-2% можно получить только 42%-ный раствор акриламида. Уменьшение концентрации акрилонитрила в реакционном растворе до 0,1% и ниже приводит к увеличению выхода акриламида до 48%
Пример 2. В стальной реактор объемом 3 л, снабженный механической мешалкой, термостатируемый в интервале температур 20-22oС, вносят 2 л водопроводной воды, содержащей 1,27 г клеток штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ с активностью нитрилгидратазы 210 ед. Акрилонитрил вносят в реакционный раствор по мере трансформации так, чтобы его концентрация, начальная и текущая, не превышала 0,1% Качественный и количественный состав раствора определяют по данным газо-жидкостной хроматографии. За 6 ч реакции получают раствор акриламида с концентрацией 500 г/л. Далее реакцию останавливают из-за резкого падения скорости гидролиза акрилонитрила. Выход акриламида близок к количественному, акриловая кислота в качестве побочного продукта не обнаруживается.
Пример 2. В стальной реактор объемом 3 л, снабженный механической мешалкой, термостатируемый в интервале температур 20-22oС, вносят 2 л водопроводной воды, содержащей 1,27 г клеток штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ с активностью нитрилгидратазы 210 ед. Акрилонитрил вносят в реакционный раствор по мере трансформации так, чтобы его концентрация, начальная и текущая, не превышала 0,1% Качественный и количественный состав раствора определяют по данным газо-жидкостной хроматографии. За 6 ч реакции получают раствор акриламида с концентрацией 500 г/л. Далее реакцию останавливают из-за резкого падения скорости гидролиза акрилонитрила. Выход акриламида близок к количественному, акриловая кислота в качестве побочного продукта не обнаруживается.
Пример 3. В стальной реактор объемом 3 л, снабженный механической мешалкой, термостатируемый в интервале температур 13-20oС, вносят 1,5 л водопроводной воды, содержащей 3,0 г клеток штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ с активностью нитрилгидратазы 210 ед. Акрилонитрил вносят в реакционный раствор по мере трансформации так, чтобы его концентрация не превышала 0,1% Качественный и количественный состав раствора определяют по данным газо-жидкостной хроматографии. За 6 ч реакции получают раствор акриламида с концентрацией 570 г/л.
Пример 4. В стальной реактор объемом 3 л, снабженный механической мешалкой, термостатируемый в интервале температур 13-20oС, вносят 1,5 л водопроводной воды, содержащей 6,15 г клеток штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ с активностью нитрилгидратазы 210 ед. Акрилонитрил вносят в реакционный раствор по мере трансформации так, чтобы его концентрация не превышала 0,1% Качественный и количественный состав раствора определяют по данным газо-жидкостной хроматографии. За 4 ч реакции получают раствор акриламида с концентрацией 600 г/л.
Таким образом, заявляемый способ получения акриламида обладает следующими отличиями: использованием в качестве биокатализатора биомассы штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ ВКПМ S-1268 и поддержанием концентрации акрилонитрила (исходной и в течении гидролиза) не более 0,1% Это позволяет получать растворы акриламида с концентрацией до 600 г/л, используя в реакции низкие микробные нагрузки и сократить время проведения процесса до 4-6 ч.
Claims (1)
1 Способ получения акриламида путем гидратации акрилонитрила с использованием биомассы бактерий Rhodococcus rhodochrous, обладающей нитрилгидратазной активностью, с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что гидратацию проводят с использованием биомассы штамма Rhodococcus rhodochrous МЗЗ ВКПМ 1268 при исходной концентрации акрилонитрила не более 0,1% и поддерживают ее на этом уровне в течение всего процесса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96100024/13A RU2077588C1 (ru) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Способ получения акриламида |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96100024/13A RU2077588C1 (ru) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Способ получения акриламида |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96100024A RU96100024A (ru) | 1996-09-10 |
RU2077588C1 true RU2077588C1 (ru) | 1997-04-20 |
Family
ID=20175368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96100024/13A RU2077588C1 (ru) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Способ получения акриламида |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2077588C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7575912B2 (en) | 2003-12-02 | 2009-08-18 | Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd. | Strain-of Rhodococcus rhodochrous NCIMB 41164 and its use as producer of nitrile hydratase |
US9518279B2 (en) | 2012-12-27 | 2016-12-13 | Kemira Oyj | Bacterial strain Rhodococcus aetherivorans VKM Ac-2610D producing nitrile hydratase, method of its cultivation and method for producing acrylamide |
-
1996
- 1996-01-16 RU RU96100024/13A patent/RU2077588C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка ЕПВ N 0204555, кл. C 12 P 13/02, 1986. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7575912B2 (en) | 2003-12-02 | 2009-08-18 | Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd. | Strain-of Rhodococcus rhodochrous NCIMB 41164 and its use as producer of nitrile hydratase |
US8153406B2 (en) | 2003-12-02 | 2012-04-10 | Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd. | Microorganism |
US9518279B2 (en) | 2012-12-27 | 2016-12-13 | Kemira Oyj | Bacterial strain Rhodococcus aetherivorans VKM Ac-2610D producing nitrile hydratase, method of its cultivation and method for producing acrylamide |
US10138459B2 (en) | 2012-12-27 | 2018-11-27 | Kemira Oyj | Bacterial strain Rhodococcus aetherivorans VKM Ac-2610D producing nitrile hydratase, method of its cultivation and method for producing acrylamide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU96100024A (ru) | 1996-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4248968A (en) | Process for producing acrylamide or methacrylamide utilizing microorganisms | |
Yamamoto et al. | Production of S-(+)-ibuprofen from a nitrile compound by Acinetobacter sp. strain AK226 | |
Watanabe et al. | Optimal conditions for cultivation of Rhodococcus sp. N-774 and for conversion of acrylonitrile to acrylamide by resting cells | |
EP0188316B1 (en) | Process for the preparation of amides using microorganisms | |
EP3458615B1 (en) | Biotechnological method for the production of acrylamide and relative new bacterial strain | |
RU2288270C2 (ru) | Способ производства амидного соединения с применением микробного катализатора | |
KR870001811B1 (ko) | 미생물을 이용한 아미드의 제조방법 | |
KR20040086309A (ko) | 효소 촉매의 조합을 사용하여 메타크릴산 및 아크릴산을제조하는 방법 | |
RU2077588C1 (ru) | Способ получения акриламида | |
Acharya et al. | Studies on utilization of acetonitrile by Rhodococcus erythropolis A10 | |
RU2304165C1 (ru) | Способ получения акриловых мономеров и штамм бактерий rhodococcus rhodochrous для его осуществления | |
JP2696424B2 (ja) | R(‐)―マンデル酸の製造法 | |
Xudong et al. | Bioconversion of acrylnitrile to acrylamide using hollow-fiber membrane bioreactor system | |
TWI312010B (en) | A producing method of using control reactive temperature of a living catalyst of chemical compound | |
Lee et al. | Continuous production of acrylamide using immobilized Brevibacterium sp. CH2 in a two-stage packed bed reactor | |
RU2146291C1 (ru) | Усовершенствованный биотехнологический способ получения акриламида | |
JPH0440899A (ja) | α―ヒドロキシ―4―メチルチオブチルアミドの生物学的製造法 | |
Watanabe | [48] Acrylamide production method using immobilized nitrilase-containing microbial cells | |
Ramakrishna et al. | Superiority of cobalt induced acrylonitril hydratase of Arthrobacter sp. IPCB-3 for conversion of acrylonitrile to acrylamide | |
Lavrov et al. | Novel biocatalytic process of N-substituted acrylamide synthesis | |
Mustacchi et al. | The effect of whole cell immobilisation on the biotransformation of benzonitrile and the use of direct electric current for enhanced product removal | |
JPH05244968A (ja) | α−ヒドロキシイソブチルアミドの製造法 | |
JP4709186B2 (ja) | 微生物触媒を用いたアミド化合物の製造方法 | |
JPH04197189A (ja) | アミドの生物学的製造方法 | |
JPS592693A (ja) | アミドの生物学的製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 19990816 |
|
QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20070601 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 19990816 Effective date: 20150304 |