Биотехнологический способ получения акриламида

а БЕЛАРУСЬ пдтент Не З 25. т союз советских социдлистическик РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство СССР о- т- т Р н то ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ тгжгггтпбэчгп Фонд к ПАТЕНТУ - а В В - т-тт-т 2 ццц(71) Саратовский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов. Всесоюзный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов и Саратовский филиал на УЧНО-ИССЛВДПВЭТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТЗ ХИМИИ И(73) Саратовский филиал Всесоюзного научное, ИССЛВДОВЭТВЛЬСКОГО ИНСТИТУТЕ ГЕНЕТИКИ И СВВсесоюзный научно-исследо вательский инстиг тут генетикии селекции промышленных микроорганизмов и Саратовский филиал научно-исследовательского института химии и технологии полимеров им. акад. В.А.КаргиътаИзобретение относится к биотехноло ГИИ И КЭСЭЭТСЯ СПОСОЭ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНЫХпродукта акриламитга на единицу биокатализатора. упрощение способа и снижение затрат.Поставленная цель достигается путем исработаннои биомассы штамма Ппооососсоз гпоооспгоцэ Мб (ВКПМ 5-926) в концентрат ции 0138-03 г/л по массе сухих клеток иПОЛУЧЕ НИЯ АКР ИЛАМ ИЛА(57) Использование. биотехнология. пол учение водных растворов акриламида. Сущштамма Нпооососсвет глоооспгоиз МВ(ВКМП 84326) суспендируют в концентрацию 0.0 В-О.4 г/л в воде при рН 4.541 и добавляют акрилонитрил, Процесс проводят при температуре от 3 С до ВБОС в течение времени от 15 минут до 7 часов. Получают 738-ный граствор. акриламида. что соответствует выходу 1000 г акриламидаосуществляя процесс при 3-50 С и рН среды 115-11. . т Предлагаемый способ осуществляетсяКгпоооснгоиз МВ. полученную как описано в заявке (7). суспендирутот в количестве 0.08 т 0.4 г/л в водопроводной воде в интервале рН 451-11. преимущественно от 6,5 до ЩО. Акрилонитрил вносят в концентрации 50-350 г/л Процесс проводят при температуре от 3 до 55 С. н-редпонтительно от 10 до З 5 С. Время реакции от 15 минут до 7часовлпри постоянном перемешивании. По окончании процесса получают 7-З 8 раствор акриламида. что соответствует выходужизнеспособные клетки в растворе отсутствуют и раствор может быть использован для полимеризации без предварительного отделения биокатализатора. При необходимости клетки можно отделить любым, применяемым в биотехнологииметодом (сепарирование. центрифугирование. фильтрация).мл. снабженный магнитной мешалкой. вносят 50 мл 6 раствора акрилонитрила в водопроводнойл воде. рН 7.2 и 0.08 г/л биомассы штамма Н. гпоооспгоов МВ. Процесс заканчивают через 30 мин. В результа 10выход акриламида составляет 1000 г на 1 г биокатализатора. Концентрацию-компонен 20тов реакционной смеси определяют мето- .П р и м е р 2. В стальной эмалированный химический-реактор. объемом 200 -п. снаб женный якорной мешалкой вносят 140 л водопроводной воды и 13.5 л акрилонитрила. Раствор перемешивают при 20 С втече ние 10 мин до полногорастворенияакрилонитрила. Затем добавляют 0,1 г/л би омассы штамма Н. гпостоспгоив МВ. ресуспендированной 3 л водопроводной воды.ТВМПЕПЭТУВЗ ОВЗКЦИОННОГО раствора В тече ние 1 ч поднимается до 32 С за счет экзотермического характера протекания процесса Качественный и количественный состав раствораопределяпот по данным га зожидкостной хроматографии. Процесс за канчивают за 1 ч. В результате получают 9.5 НЫЙ раствор акриламида. что соответствует выходу 950 г акриламида на 1 г биокатализатора. Выход акриламида близок к количественному. .снабженный магнитноймешалкой. вносят 50 мл бдлраствора акрилонитрила в водопроводной воде. Затем в реакционный раствор вносят 0.2 г/л биомассы штамма Н. гпоооспгоив МЗ. Через 30 мин к реакционной смеси добавляют еще 3 г чистого акрилонитрила. Раствор перемешивают в течение одного часа. Качественный и количественный состав раствора определяют по методу газожиъдкостной хроматографии, В результате получают 1 Б-ный раствор акриламида. что соответствует выходу на 800 г акрилвмида на 1 г биокатализатора.снабженный магнитной мешалкой. вносят 50 мл 2-ного раствора акрилонитрила в водопроводной воде. Затем в реакционный раствор вносят 0,16 г/л биомассы штаммаственный состав раствора определяют помере расходования акрилонитрил добавляют а реактор дробно. так. чтобы его концентрация не превышала 2. За 2 ч получают 25 ный раствор акриламида. при этом выход акриламида на 1 г биокатализатора превышал 1000 п-Акриловая кислота образуется в качест ве побочного продукта в следовых количест- квах. П р и м е р 5. В стальной эмалированный химический реактор. объемом 200 л. снабженный якорной мешалкой. вносят 1.20 л водопроводной воды и 53 л акрилонитрила.Раствор перемешивают при 19 С в течение у10 миндополного растворения акрилонит рила. Затем добавляют 0.4 г/л биомассыштамма К- гпооослгоов МВ. . ресуслендированный в 3 л водопроводной воды. По мере трансформации акрилонитрил добавляют так. чтобы его концентрация в растворе неный состав раствора определяют по данным газожидкостной хроматографии. За счет экзотермического хврактера протекания процесса температура реакционного раствора поднимается за 1 ч до 29 С. затем в течение 3 ч остается постоянной й(2629 С). а к концу реакции снижается до 23 С. За 5 ч получают 30 раствор акриламида. что соответствовало выходу 750 г акриламида на 1 г биокатализатора. Выход акриламида близок к количественному.П р и м е р Б. В стальной реактор. объемом Б л. снабженный механической мешалкой. термостатируемьпй в интервале температур 1220 С. вносят 3 л водопровод ной воды и ресуспендируют в ней- 0.4 г/л биомассы штамма Н. гпоооспгоив М 8. Затем в реакционную смесь добавляют 600 г чистого акрилонитрила. Качественный и количественный состав раствора определяют по данным газожидкостной хроматографии. По мере трансформации акрилонитрил добавляюттак. чтобы его концентрация в растворе нерастворакриламида. Выход акриламида на 1г биокатализатора достигал 950 г. далее реакцию останавливают из-за резкого падения скорости гьтдролиза акрилонитрила. Выход акриламида близок к количественному. Акрилонитрил и акриловая кислот-а в качестве по бочных продуктов не обнаружены.в П р и м е р 7. В три стеклянных термостатируемых реактора объемом 100 мл каж 5 1811690 6дый. снабженных магнитными мешапками. вносят по 50 мл 5.2 ЭЪ-ного раствора акрилонитрила. В ВОДОППОЕОДНОЙ ВОДЕ. УСТЗННВЛИвая рн 4.0 7.5 11.0 с помощью 1 М НС и ТМ КОН. растворы термостатируют при 25 С. В каждый реактор вносят 0.2 г/л биомассы штамма Н. гпоооспгоиз МВ. Состав реакционного раствора контролируют с помощьюА газе-жидкостной хроматографии. Результа ты эксперимента представлены втабл. 1. изкоторых следует. что получение акриламидав связи с падением скорости трансформации акрилонитрила в акриламид.Условия проведения процесса в способе. ВЗЯТОМ В качестве прототипа процесс проводят в водной среде с минимальным количеством сульфата щелочного металла.- значений рН от 4.5 до 11.П р н м е р 8. В стеклянные реакторы объемом 100 мл каждый. снабженные магнитными мешалка-ми. вносят по 50 млРеакцию проводят до получения Пе-негораствора акриламида. что соответствует выходу 350 г акриламида на 1 г биокатализато ра. содержание акриламида определяютметодом газожидкостной хроматографии. Результаты эксперимента представлены в табл 2, из которых следует. что получение акриламида можно осуществлять .в широком диапазоне температур от 3 до 50 С.ДЗННЫВ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ЭКРИЛЭМИДЭ С ИСПОЛЬзеванием штамма Нпооососсуа гпоооспгоизМВ ВКПМ 8-926 и способом, взятым в каче- стве прототипа с использованием штамма Согупеьастепит М 774.Д Условия проведения процесса в предлагаемом способе в стеклянный реактор объемом 100 млдермостатируеглый в интервале температур 1 5-20 С. снабженный магнитной мешалкой. вносят. 50 мл 2-ного. раствора акрилонитрила в водопроводной воде. Затемв реакционный раствор вносят 0.4 г/л био массы штамма Н. гьоеоспгоиз МВ. По мере расходования акрилонитрил добавляютдробно. В ЧИСТОМ ВИДВ ГЭК. ЧТОБЫ ЕГО КОНЦВНТграция не превышала 2. Качественный- иколичественный состав реакционной смеси определяют по данным газожидкостная хро Из приведенной таблицы следует. что предлагаемый способ позволяет увеличитьвыход продукта акриламида на единицу би- окатализвтора. а. процесс осуществлятъг вболее широком интервале температур и рН- Таким образом предлагаемый способштамма кровососов гпооосргонз МВВКПМ 5-926 обладает следующим отличиями при менением в процессе тчинимальн ых околи честв биокатализатора 0.08-0.4 г/ п по массе сухих клеток расширением температурногодиапазона процесса от З до 50 С проведени- . ем- процесса ВЗДОПОЛНИТеЛЬНОГО внесения вВ зависимости отдальнйшего использо- вания предлагаемый способ дает возмож- . ность получать 638 растворы акрипамида. Предлагаемая совокупность признаков позволяете-повысить выходлпродукта на еди- 5ницу биокатализатора. получая при этом до 38 раствора акриламида по сравнению сно упрощается технология. так как не тре бу ется поддержания низкой температуры иулучшается качество конечного продукта заФормула изобретения биотехнологический способ полученияакриламидаь путем гидратации акрилонит рила с помощьюбиокатализатора. обладаю щего нитрилгидратазной активностью. о тл ич а ю щ и й с я тем. что. с целью увеличения выхода Целевого продукта на единицу биокатализатора и упрощения способа, в качестве биокатализатора используют биомассу штамма Нпооососсов чгнооосогоиэ ЗМ (ВКПМ 5926) в концентрации 0,б 80.4 г/л по массе сухих клеток, а процесс осуществляют прТлматографии. Процесс заканчивают через В- ч 50 температуре отЗ до БОЙ при рН 435-11. 7 1811698 8Темперара реацин С Вемя еак ии ин 170црииьмин Концентра- Выход АА Концентрад Выход. АА Концентра- Вьпход ААКон нта ия АА. нпоаоспссиз гноаоспгоиэ МВ ВКПМ- Составирель -0. Комароаа Редактор Нхоэлова р Техред Мморгентал Корректор С. ПатрушеваЗаказ изв/деп Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретециям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж-ЗБ. Раушская наб 4/5