WO1991000333A1 - Enzymatischer reiniger - Google Patents

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Horst-Werner Wollenweber
Ralf Krack
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    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
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    • C11D3/38663—Stabilised liquid enzyme compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
    • C12H3/00—Methods for reducing the alcohol content of fermented solutions or alcoholic beverage to obtain low alcohol or non-alcoholic beverages
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2321/16—Use of chemical agents
    • B01D2321/168—Use of other chemical agents

Definitions

  • the invention relates to an enzymatic cleaner which can be used for the treatment of microfiltration or ultrafiltration membranes and which contains a protease and a glucanase in the liquid phase in a storage-stable manner.
  • Membrane processes such as ultrafiltration or microfiltration are becoming increasingly important and are also gaining acceptance in the food industry.
  • One example of this is dealcoholization of beer.
  • the inventors have therefore set themselves the task of providing such a concentrate which, in addition to the active ingredients, also contains enzyme stabilizing agents.
  • the invention therefore relates to a liquid, enzymatic cleaner
  • buffers and / or complexing agents are added to the reaction mixture.
  • the detergent contains proteases to dissolve protein-containing deposits. Suitable proteases are proteases of the subtilisin type, for example Subtilisin Carlsberg or Subtilisin BPN 1 . Neutral proteases can also be used. Care should be taken with metalloproteases that they are not used together with complexing agents.
  • the proteases are used in amounts such that an enzyme activity of 1,000 to 90,000 U / ml, preferably 3,000 to 30,000 U / ml, results (the purified subtilisin Carlsberg, as a protein body, has a protease activity of approx. 2,000,000 U / g).
  • the protease activity was determined using the standard EPE-valine method. The method is described, for example, in German patent application DE 37 34047.
  • the liquid enzymatic cleaner contains a glucanase.
  • the glucanase is used in amounts of 5 to 500 BGU / ml. Endoglucanases from Bacillus subtilis, which also have a certain non-specific amylase activity, can advantageously be used as glucanases.
  • a suitable commercial product is, for example, the product CerefloR "from Novo Industri AS, Denmark.
  • the liquid enzymatic cleaners according to the invention additionally contain 1 to 10% by weight of anionic and / or nonionic surfactants. It is preferred to use predominantly or even exclusively anionic surfactants. Suitable anionic surfactants are sulfates and / or sulfonates of paraffins, fatty alcohols and / or of alkylphenols having 8 to 12 carbon atoms in the preferably branched alkyl radical. It is also possible to use ester sulfates as anionic tenides, and also the sulfates of ethoxylated alcohols or ethoxylated phenols. The paraffin sulfonates are currently preferred among those mentioned.
  • the liquid enzymatic cleaners according to the invention further contain 20 to 40% by weight of a hydrophilic organic solvent.
  • a hydrophilic organic solvent are mono- or polyfunctional alcohols with up to 6 carbon atoms.
  • the difunctional alcohols are preferred, such as ethylene glycol and especially propylene glycol (1,2-propylene glycol).
  • Liquid trifunctional alcohols such as glycerol can also be used here.
  • the liquid enzymatic cleaners according to the invention furthermore contain an acid of boron or one of its water-soluble salts.
  • These compounds are known stabilizers for proteases and protease preparations. Surprisingly, they have proven to be stabilizers for glucanase in the presence of the protease.
  • Boric acid and its water-soluble salts in particular potassium or sodium or ammonium borate, but also metaboric acid, borax or higher condensed boric acids such as pentaboric acid and their salts such as sodium pentaborate or potassium pentaborate are suitable here.
  • the amount of boric acids or their salts is usually 0.5 to 5% by weight, based on the liquid cleaning agent in concentrate form.
  • the liquid enzymatic cleaners according to the invention are preferably adjusted to a pH around 7. This can be done by adding alkalis such as sodium hydroxide. However, it is also possible to add substances with a buffering effect.
  • the known buffer systems based on strong acids and weak bases or strong bases and weak acids are used here, provided they have a pH value of around 7, i.e. between 5 and 9, preferably between 6 and 8, can be set. Sodium or potassium salts of phosphoric acid are preferred.
  • the buffering substances can be added directly to the liquid enzymatic cleaner. However, they can also first be added to the cleaning solution or used separately before or after cleaning. This applies in the same way to the complexing agents.
  • Suitable complexing agents which can also be used in the liquid cleaners according to the invention are aminocarboxylic acid salts such as the water-soluble salts of ethylenediaetetraacetic acid or nitriloacetic acid. Furthermore, phosphonic acids such as hydroxy- or amino-alkylene-l, l-diphosphonic acids can also be used here. Complex-forming hydroxycarboxylic acids such as citric acid can also be used.
  • the liquid enzymatic cleaners according to the invention are used for cleaning ultrafiltration or microfiltration membranes. They can be used in particular for cleaning such membranes in dealcoholization of beer.
  • the cleaners are compatible with a large number of membrane materials, for example with silicone membranes, cellulose acetate membranes, zirconium dioxide membranes and the like.
  • the enzymatic cleaners according to the invention can also be used for cleaning filter presses and the like.
  • the enzymatic cleaner When used, for example to clean a thin-film composite membrane as used for dealcoholization of beer, the enzymatic cleaner is applied to a Application concentration of 0.1 to 1 wt .-% diluted and at a temperature of z. B. let act 50 ° C for 30 minutes.
  • a buffer solution to ensure a pH value can be present under application conditions.
  • a favorable pH under application conditions is, for example, 8.0 to 8.5.
  • the enzymatic cleaning is followed by an acid cleaning (for example 0.3% by weight of an acidic surfactant cleaner) and then, if necessary, a second enzymatic cleaning.
  • the cleaner contained approx. 8,500 U / ml protease and approx. 200 BGU / ml beta-glucanase.
  • the pH of the concentrate was adjusted to 7 by adding sodium hydroxide solution.
  • a buffer solution was also made from
  • the cleaning solution according to the invention was subjected to a storage test.
  • the residual activity of beta-glucanase was 50% after 3 months compared to 12% in a cleaner that did not contain borate.

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Abstract

Bei einem flüssigen enzymatischen Reiniger sollte die Lagerstabilität erhöht werden. Dies gelang durch Herstellung eines Reinigers aus 1.000 bis 90.000 U/ml Protease, 5 bis 500 BGU/ml Glukanase, 1 bis 10 Gew.-% anionische und/oder nichtionische Tenside, 20 bis 60 Gew.-% eines hydrophilen organischen Lösungsmittels, 1 oder mehrere Säuren des Bors und/oder deren lösliche Salze sowie gewünschtenfalls Puffer und/oder Komplexbildner.

Description

"Enzymati'scher Reiniger"
Die Erfindung betrifft einen enzymatischen Reiniger, der zur Be¬ handlung von Mikrofiltrations- oder Ultrafiltrationsmembranen eingesetzt werden kann und lagerstabil in flüssiger Phase eine Protease und eine Glukanase enthält.
Membranverfahren wie die Ultrafiltration oder Mikrofiltration ge¬ winnen zunehmend an Bedeutung und setzen sich auch in der Lebens¬ mittelindustrie durch. Ein Beispiel dafür ist die Entalkoholisie- rung von Bier.
Um die Permeabilität der Membranen aufrecht zu erhalten, ist es nötig, sie zu reinigen und Ablagerungen an der Oberfläche oder in den Poren zu entfernen.
Bei derartigen Reinigungsoperationen wurden in der Praxis bereits Protease-Lösungen eingesetzt und diese teilweise mit anderen Rei¬ nigern kombiniert. Da es dabei zu Störungen kommen kann und Aus- fällungen sich bilden können, bestand der Bedarf nach einem enzy¬ matischen Reiniger, das heißt, nach einem Flüssigkonzentrat, das sowohl Enzyme als auch Tensidbestandteile und gewünschtenfalls Puffer und Komplexbildner enthält. An ein derartiges Konzentrat werden jedoch hohe Anforderungen be¬ züglich der Lagerstabilität gestellt.
Die Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, eine derar¬ tiges Konzentrat bereitzustellen, das außer den Wirkbestandteilen auch Enzymstabilisierungsmittel enthält.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein flüssiger, enzymatischer Reiniger enthaltend
- 1.000 bis 90.000 U/ml Protease
- 5 bis 500 BGU/ml Glukanase
- 1 bis 10 Gew.- anionische und/oder nichtionische Tenside
- 20 bis 60 Gew.-% eines hydrophilen organischen Lösungsmittels
- 1 oder mehrere Säuren des Bors und/oder deren lösliche Salze sowie
- gewünschtenfalls Puffer und/oder Komplexbildner.
Zur Auflösung von Protein-haltigen Ablagerungen enthält das Rei¬ nigungsmittel Proteasen. Geeignete Proteasen sind Proteasen vom Subtilisin-Typ, beispielsweise Subtilisin Carlsberg oder Subtilisin BPN1. Auch neutrale Proteasen können eingesetzt werden. Bei Metallo-Proteasen ist darauf zu achten, daß sie nicht gemein¬ sam mit Komplexbildnern angewendet werden. Die Proteasen werden in solchen Mengen eingesetzt, daß eine Enzymaktivität von 1.000 bis 90.000 U/ml, vorzugsweise 3.000 bis 30.000 U/ml, resultiert (das gereinigte Subtilisin Carlsberg hat als Eiweiß-Körper eine Pro- tease-Aktivität von ca. 2.000.000 U/g).
Die Bestimmung der Proteaseaktivität erfolgte nach der Standard- EPE-Valin-Methode. Die Methode ist beipsielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 37 34047 beschrieben. Zur Verhinderung von Ablagerungen von gewissen Polysacchariden enthält der flüssige enzymatische Reiniger eine Glukanase. Die Glukanase wird in Mengen von 5 bis 500 BGU/ml eingesetzt. Als Glu- kanasen können mit Vorteil Endo-Glukanasen aus Bacillus subtilis eingesetzt werden, die auch noch über eine gewisse unspezifische Amylase-Aktivität verfügen.
Ein geeignetes Handelsprodukt ist beispielsweise das Produkt CerefloR" von der Firma Novo Industri AS, Dänemark.
Die Bestimmung der beta-Glukanase wurde nach der Standard-DNS- Methode durchgeführt. Als Substrat wurde eine 1 %ige beta-Glu- kanlösung (Firma Sigma, Bestell-Nr. G-6513) in 50 mM NaAc-Puffer bei pH 8 verwendet. Die Test-Inkubationszeit betrug 15 Minuten bei 40°C. Die quantitative Bestimmung der reduzierenden Zucker er¬ folgte im Vergleich zu einer Standardkurve mit Glucose. Die ma¬ ximale Abweichung zwischen zwei identischen Proben betrug 10% (Standard DNS = Dinitrosalicylsäure-Reagenz).
Die erfindungsgemäßen flüssigen enzymatischen Reiniger erhalten darüberhinaus noch 1 bis 10 Gew.-% anionische und/oder nichtio¬ nische Tenside. Dabei ist es bevorzugt vorwiegend oder sogar aus¬ schließlich anionische Tenside einzusetzen. Geeignete anionische Tenside sind Sulfate und/oder Sulfonate von Paraffinen, Fettalko¬ holen und/oder von Alkylphenolen mit 8 - 12 C-Atomen im vorzugs¬ weise verzweigten Alkylrest. Weiterhin können als anionische Ten¬ side Estersulfate eingesetzt werden und auch die Sulfate von eth- oxylierten Alkoholen oder ethoxylierten Phenolen. Unter den Ge¬ nannten werden derzeit die Paraffin-Sulfonate bevorzugt. Die erfindungsgemäßen flüssigen enzymatischen Reiniger enthalten weiterhin 20 bis 40 Gew.-% eines hydrophilen organischen Lösungs¬ mittels. Bevorzugte hydrophile organische Lösungsmittel sind ein- oder mehrfunktionelle Alkohole mit bis zu 6 C-Atomen. Unter diesen sind die difunktionellen Alkohole bevorzugt, so etwa Ethylenglykol und insbesondere Propylenglykol (1,2-Propylenglykol) . Auch flüs¬ sige trifunktionelle Alkohole wie beispielsweise Glycerin können hier eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen flüssigen enzymatischen Reiniger enthalten weiterhin eine Säure des Bors oder eines ihrer wasserlöslichen Salze. Diese Verbindungen sind bekannte Stabilisatoren für Proteasen und Proteasezubereitungen. Sie haben sich hier überra¬ schenderweise als Stabilisatoren für die Glukanase in Gegenwart der Protease erwiesen. Geeignet sind hier Borsäure und deren wasserlösliche Salze, insbesondere Kalium- oder Natrium- oder Am¬ moniumborat, aber auch Metaborsäure, Borax oder höher kondensierte Borsäuren wie Pentaborsäure und deren Salze wie Natriumpentaborat oder Kaliumpentaborat.
Die Menge an Säuren des Bors beziehungsweise ihren Salzen beträgt dabei üblicherweise 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das flüssige Reinigungsmittel in Konzentratform.
Die erfindungsgemäßen flüssigen enzymatischen Reiniger werden vorzugsweise auf einen pH-Wert um 7 eingestellt. Das kann durch Zugabe von Alkalien wie Natriumhydroxid erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, puffernd wirkende Substanzen zuzugeben. Eingesetzt werden hier die bekannten Puffer-Systeme auf Basis starke Säuren und schwacher Basen beziehungsweise starker Basen und schwacher Säuren, soweit sich mit ihnen ein pH-Wert um 7, also zwischen 5 und 9, bevorzugt zwischen 6 und 8, einstellen läßt. Bevorzugt sind Natrium- beziehungsweise Kaliumsalze der Phosphorsäure. Die puf¬ fernden Substanzen können dem flüssigen enzymatischen Reiniger direkt zugegeben werden. Sie können jedoch auch erst in die Rei¬ nigungslösung gegeben werden oder vor oder nach der Reinigung ge¬ trennt angewendet werden. Dies gilt in gleicher Weise für die Komplexbildner.
Geeignete Komplexb ldner, die in den erfindungsgemäßen flüssigen Reinigern mitverwendet werden können, sind Aminocarbonsäuresalze wie die wasserlöslichen Salze der Ethylendia intetraessigsäure oder der Nitriloessigsäure. Weiterhin können hier auch Phosphon- säuren wie Hydroxy- oder Amino-Alkylen-l,l-Diphosphonsäuren ein¬ gesetzt werden. Auch komplexbildende Hydroxycarbonsäuren wie zum Beispiel Citronensäure können eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen flüssigen enzymatischen Reiniger werden zur Reinigung von Ultrafiltrations- beziehungsweise Mikrofiltrations- membranen eingesetzt. Sie können insbesondere zur Reinigung der¬ artiger Membranen bei der Entalkoholisierung von Bier verwendet werden. Dabei sind die Reiniger mit einer Vielzahl von Membranma- terialien, so zum Beispiel mit Sil konmembranen, Celluloseacetat- membranen, Zirkondioxidmembranen und dergleichen kompatibel.
Außer zum genannten Einsatzzweck können die enzymatischen Reiniger gemäß der Erfindung auch zur Reinigung von Filterpressen und der¬ gleichen eingesetzt werden.
Bei der Anwendung, also etwa zur Reinigung einer Thin-Film-Compo- site-Membrane, wie sie zur Entalkoholisierung von Bier verwendet wird, wird der enzymatische Reiniger auf eine Anwendungskonzentration von 0,1 bis 1 Gew.-% verdünnt und bei ei¬ ner Temperatur von z. B. 50 °C während 30 Minuten einwirken ge¬ lassen. Dabei kann eine Pufferlösung zur Gewährleistung eines pH-Werts unter Anwendungsbedingungen zugegen sein. Ein günstiger pH-Wert unter Anwendungsbedingungen liegt z.B. bei 8,0 bis 8,5. Gewünschtenfalls folgt auf die enzymatische Reinigung eine saure Reinigung (zum Beispiel 0,3 Gew.-% eines sauren tensidischen Rei¬ nigers) und danach, wenn nötig, eine zweite enzymatische Reini¬ gung.
B e i s p i e l e
Beispiel 1 :
Durch Mischen wurden 100 kg eines flüssigen Reinigers hergestellt, die die folgenden Stoffe enthielten:
1,2-Propylenglykol
Proteaselösung (Maxatase^ flüssig)
Glukanaselösung (CerefloR 200 L, Novo)
Paraffinsulfonat 40 Gew.-%ig
Borsäure
Natronlauge 50 Gew.-%ig
NaH2P04
Na2HP04
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Der Reiniger enthielt ca. 8.500 U/ml Protease und ca. 200 BGU/ml beta-Glukanase.
Durch Zugabe von Natronlauge wurde der pH-Wert des Konzentrates auf 7 eingestellt. Weiterhin wurde eine Pufferlösung hergestellt aus
Trikaliu phosphat 15 Gew.-%
Kaliumtripolyphosphat 50 %ig 20 Gew.-%
Kalilauge 45 Gew.-%ig 28 Gew.-%
TrilonRBS 27 Gew.-% Rest Wasser ad 100 Gew.-%
Dieser Puffer setzt den pH der Anwendungslösung auf Werte um 8. Beispiel 2:
Zur Reinigung einer Thin-Film-Composite-Membrane, die zur Entalkoholisierung von Bier verwendet wird, wurde zunächst mit Wasser bei 20 °C 5 bis 10 Minuten vorgespült. Dann wurde mit einer 1 %igen Pufferlösung (Beispiel 1 b) und einer 0,3 %igen Reiniger¬ lösung (Beispiel 1 a) bei 50 °C 30 Minuten behandelt. Nach einer Ausspülung mit Wasser (20 °C 5 bis 10 Minuten) wurde 15 Minuten lang bei 50 °C eine 0,3 %ige Lösung eines konventionellen sauren Reinigers eingesetzt. Danach wurde mit Wasser gespült und nochmals mit der erfindungsgemäßen Reinigerlösung und dem Puffer behandelt, worauf dann mit Wasser bei 20 °C nachgespült wurde.
Beispiel 3:
Die erfindungsgemäße Reinigerlösung wurde einem Lagertest unter¬ zogen. Die Restaktivität der beta-Glukanase betrug nach 3 Monaten um 50 %, verglichen mit 12 % in einem Reiniger, der kein Borat enthielt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Flüssiger, enzymatischer Reiniger enthaltend
- 1.000 bis 90.000 U/ml Protease
- 5 bis 500 BGU/ml Glukanase
- 1 bis 10 Gew.-% anionische und/oder nichtionische Tenside
- 20 bis 60 Gew.-% eines hydrophilen organischen Lösungsmit¬ tels
- 1 oder mehrere Säuren des Bors und/oder deren lösliche Salze sowie
- gewünschtenfalls Puffer und/oder Komplexbildner.
2. Enzymatischer Reiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Protease eine Subtilisin-Protease, insbesondere Subti¬ lisin Carlsberg und/oder Subtilisin BPN' vorhanden ist.
3. Flüssiger Reiniger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Glukanase eine Endo-Glukanase aus Ba- cillus Subtilis, die gewünschtenfalls eine unspezifische Amylase-Aktivität aufweist, zugegen ist.
4. Flüssiger enzymatischer Reiniger nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß als Anion-Tensid Sulfate und/oder Sulfonate von Paraffinen, Fettalkoholen, Alkylphenolen oder von Ethoxylierungsprodukten der beiden letztgenannten zu¬ gegen sind.
5. Flüssiger enzymatischer Reiniger nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophiles Lösungsmittel - 10 -
ein ein- oder mehrfunktioneller Alkohol mit bis zu 6 C-Atomen, insbesondere aber 1,2-Propylenglykol vorhanden ist.
6. Enzymatischer Reiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, daß Borsäure, deren Natrium- oder Kali¬ umsalze, Borax oder Salze der Penta-Borsäure vorhanden sind.
7. Enzymatischer Reiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß als Puffer Salze der Phosphorsäure eingesetzt werden.
8. Enzymatischer Reiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Aminocarbonsäuren wie Ethylendiamintetraessigsäure oder Nitriloessigsäure, Pho- sphonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren eingesetzt werden.
9. Verwendung eines enzymatischen Reinigers nach den Ansprüchen 1 bis 8 zur Behandlung von Mikro- oder Ultrafiltrationsmembranen, insbesondere in der Lebensmittelindustrie.
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