DE3139249A1

DE3139249A1 - Enzymatisches verfahren zur klaerung von xanthan-harzen zur verbesserung ihrer spritzfaehigkeit und filtrierbarkeit

Info

Publication number: DE3139249A1
Application number: DE19813139249
Authority: DE
Inventors: Norbert 78150 Le Chesnay Kohler; Michel 38320 Eybens Milas; Marguerite 38000 Grenoble Rindaudo
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1982-07-15
Also published as: FR2491494A1; JPS5791194A; RO83405B; JPH0341160B2; CA1172588A; MX7182E; GB2085904B; RO83405A; DE3139249C2; BR8106391A; GB2085904A; IN156553B; FR2491494B1; US4416990A; DZ324A1

Description

313924a-

DR. GERHARD RATZEL

PATENTANWALT

Akte 5oo5

6800 MANNHEIM 1, Seckenheimer Straße 36 a - ⁴W (0621) 406315

PolUchack: Frenklurt/M Nr. BJ93-603

Bank: Deuladio Sank Mannheim (»12 07070010) Nt. TiOCiOLL

ToIe(Jr.-Cod«: Gerpot Telex 463570 Par a D

Institut Francais du Petrole

^-, Avenue de Bois-Preau

925o2 Rueil-Malmaison / Erankreich

Enzyraatisches Verfahren zur Klärung von Xanthan-Harzen zur Verbesserung ihrer Spritzfähigkeit und Fxltrierbarkeit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung d r Spritzfähigkeit und Filtrierbarkeit von Xanthan-Har'zen in petroleumhaltigen Formationen, mit dem Ziel der verbesserten Gewinnung von Rohöl; es handelt sich insbesondere um eine geeignete Behandlung mit einem enzymatischen System eines speziellen Typs zur Gewinnung von klaren Lösungen dieser Xanthan-Harze, deren Spritzfähigkeit und Fluß durch die petroleumhaltigen Formationen ohne Verlust der ^& . Eigenschaften des Polysaccharide,

,. , eigenschaften insbesondere seiner Verdickunga) erfolgt.

Xanthan-Harze sind hydrophile Polysaccharide, die man durch Fermentation von geeigneten Nährmedien auf Basis von Kohlenhydraten unter Einwirkung gewisser Mikroorganismen, insbesondere Bakterien aus dem Stamme Xanthomonas erhält. Das Xanthan-Harz hat zahlreiche Anwendungen gefunden, sowohl im Bereich der Nahrungsmittel als auch auf dem Gebiet des Petroleums. Ein wichtiger Einsatzbereich besteht in der Verwendung der Xanthan-Harze zur Verdrängung von öl aus teilweise erschöpften Petroleum-Lagerstätten.

In den letzten Jahren wurde die Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, daß man durch Zusatz von viskositatssteigernden Substanzen zu wässrigen Flüssigkeiten, die man zur Stimulierung der Ölgewinnung in petroleumhaltige Formationen einspritzt, die ölgewinnung beträchtlich verbessern und auf diese Weise die Menge Eohöl, die man aus einem unterirdischen Lager während dieses Verfahrens gewinnt; erheblich steigern kann. Hält man eine Injektionslösung, die ein Verdickungsmittel in

ausreichender Konzentration enthält, so daß sie eine Viskosität nahe derjenigen des zu entfernenden Öls bei den Bodenbedingungen erreicht, so vermindert man die Neigung des Wassers, durch bevorzugte Wege abzufließen, und man treibt auf diese Weise das öl meist in Form eines Kolbens aus.

Xanthan-Harze sind ein besonders brauchbares Verdickungsmittel. Sie zeichnen sich nämlich durch eine große Unempfindlichkeit gegenüber dem Salzgehalt und gegenüber der Art der Salze aus; insbesondere werden sie nicht ausgefällt bzw. sie verlieren unter den normalen Verwendungsbedingungen ihre Viskosität nicht, und gleichzeitig besitzen sie eine große Stabilität gegenüber mechanischer Beanspruchung.

Jedoch haben die Xanthan-Harze auch Nachteile, von denen der wichtigste darin besteht, daß sie die petroleumhaltige Formation gleich am Zugang des Einspritzungsschachtes rasch verstopfen und auf diese Weise die ganze Durchspülung dieser Formation und demzufolge die ganze Extraktion bzw. die ölgewinnung verhindern.

Die Gründe für diese Verstopfung oder schlechte Einspritzbarkeit sind vielfältig. Einerseits enthalten die rohen Fermentationsbrühen sowie die daraus ausgefällten und abgetrennten Xanthan-Harze eine gewisse Anzahl unlöslicher Teilchen aus der Fermentation, wie Bakterienzellen oder andere Zellbruchstücke, deren Abtrennung aus der Fermentationsbrühe oder den wässrigen Dispersionen der Xanthan- Harze schwierig ist, insbesondere wegen der enormen Viskositäten, die hier gefunden werden. Andererseits sind auch wässrige Losungen von Xanthan-Harzen, die

durch verschiedene bekannte Methoden von ihren unlöslichen Materialien befreit wurden, z. B. du^ch Filtration mit erhöhtem Druckgradienten durch geeichte Filter oder durch Betten mit Diatomeenerde, in einer relativ geringen Entfernung vom Einspritzungsschacht immer noch verstopfend, wobei der oder die Druckgradient(en) vernachlässigbar und die Fließgeschwindigkeiten extrem gering werden. Die wässrigen Lösungen von Xanthan-Harzen enthalten nämlich nach der Entfernung unlöslicher Teilchen, der sogenannten Klärung, immer noch eine gewisse Anzahl durchsichtiger Aggregate, die unter der Einwirkung der erhöhten Beanspruchungen am Eingang der Formationen oder in der Nachbarschaft des EinspritzungsSchachtes deformierbar sind; insbesondere lassen sie sich nicht durch einfaches Filtrieren oder Zentrifugieren der wässrigen Lösungen entfernen. Die Anwesenheit dieser Aggregate, die man auch als Mikrogele bezeichnet, scheint durch die Isolierungsbedingungen und die unzureichende Ausfällung des Polysaccharide in Pulverform aus der Fermentationsbrühe begünstigt zu sein. Die Prüfung der Einspritzbarkeit,wobei man die Fähigkeit der rohen Xanthan-Barz-Lösung bestimmt, die ersten Zentimeter der Formation in der Umgebung des Einspritzungsschachtes zu durchdringen, ist wohl bekannt; die genauen Bedingungen dieser Tests sind z. B. in dem Artikel von G.E. Trinker, R.W. Bowman und G.A. Pope "Determination of In-situ Mobility and Wellbore Impairment from Polymer Inactivity Data" Journal of Petroleum Technology, Mai 1976, Seite 586 bis 596 beschrieben. Eine Ausführungsform des Tests der Einspritzbarkeit besteht darin, daß man in.Abhängigkeit von der Zeit das angesammelte Volumen des Filtrate der PoIysaccharidlösung bestimmt, welches durch ein geeichtes

-r*

Filter mit einem Druchmesser von 47 mm oder 142 mm und einer Porengröße von 0,45 bis 5»0/zm unter einem konstanten manometrischen Druck von 10 kPa bis 300 kPa läuft; auf diese Weise werden gleichzeitig die Porendimensionen der Formation in der Gegend des Einspritzungsschachtes und die dabei auftretenden erhöhten Chargenverluste simuliert.

Die Erfassung der in den wässrigen Lösungen der Xanthan-Harze vorhandenen Mikrogele kann mit Hilfe des sogenannten Fließtestes oder Filtrierbarkeitstestes folgen, wie er im Artikel von N. Kohler und G, Chauveteau "Xanthan Polysaccharide Plugging Behavior in Porous Media - Preferential Use of Fermentation Broth" Journal of Petroleum Technology, Februar 1981, Seite 349 bis 358 beschrieben ist. Dieser Test besteht darin, daß man eine geklärte Xanthan-Harz-Lösung mit Hilfe einer doppelt wirksamen Pumpe in konstanter Menge durch ein oder mehrere geeichte Filter mit einem Porendurchmesser von mehr als 0,8^m, z. B. Filter mit einem Porendurchmesser gleich 3 An einspritzt. Diese Injektion erfolgt vorzugsweise mit Geschwindigkeiten, die denjenigen auf dem Feld oder dem Inneren der Formation entsprechen; im typischen Fall sind sie kleiner als ein Meter pro Tag. Mit Hilfe eines Differenzial-Druckfühlers registriert man in Abhängigkeit von der Zeit die Chargenverluste auf beiden Seiten des Filters bei der Lösung des Polymeren, bezogen auf die für die Lösung des letzteren verwendete wässrige Phase: Δ Ρ Polymere/ΔΡ Wasser. Dieses Verhältnis der Chargenverluste der Polymeren-Lösung bezogen auf diejenigen des Wassers während der Zirkulation durch das gleiche poröse Milieu (Filter oder natürliches poröses Milieu) wird auch

.34-3-9 24·9-^:

^bezeichnet j aTs Verminderung der Mobilität ΪΓΓ* <^Eine weitere chi i?akteristische Größe, die man zweckmäßig während dieres Fließens der Polymerenlösungen durch ein poröses Milieu kontrolliert, ist die relative Viskosität η , das Verhältnis der Viskositäten r" 2r Polymerenlösung und des zur Verdünnung verwendeten Wassers; dieser Wert soll während dieser Fließversuche nur wenig oder nicht variieren·

Eine richtige Abschätzung der Fähigkeit einer Poly-Ιο saecharid-Lösung, ins Innere einer petroleumhaltigen Formation einzudringen und darin zu zirkulieren, muß mit Hilfe der beiden oben genannten Tests erfolgen, d.h. ein Test der Einspritzbarkeit, mit dem man die Verstopfung am Eingang der Formation durch unlösliche Teilchen bestimmt, sowie eine Fließtest oder ein Filtrierbarkeitstest mit einer konstanten aber geringen Menge, mit dem man die gegebenenfalls durch Mikrogele in einer bestimmten Entfernung vom Einspritzungsschacht erfolgenden Verstopfung bestimmt,

in den folgenden detailierten Beispielen hat man sich in den meisten Fällen mit einem kombinierten Test zufriedengegeben, der darin besteht, daß man die Lösung des Xanthan-Harzes vor und nach der Behandlung mit Enzymen durch ein Filter Millipore mit 0,8^m bei einem Druck von 10 kPa leitet und das angesammelte Volumenfiltrat in Abhängigkeit von der Zeit mißt.

Unter diesen Versuchsbedingungen wird ein Kompromiß eingegangen zwischen dem Test der Einspritzbarkeit 3p unter erhöhtem Druck, mit dem man die Anwesenheit oder Abwesenheit von restlichen unlöslichen Teilchen einer Größe von mehr als 0,8 um bestimmt^ und dem

- y-άθ.

Pließtest unter geringerem Druck, mit dem man die in der Lösung verbleibende Menge Mikrogele abschätzt. Eine völlig gereinigte Xanthan-Harz-Lösung ist dann durch die quasi vollständige Linearität der angesammelten Volumenfiltrat in Abhängigkeit zur Zeit gekennzeichnet.

Es gibt einige Vorschläge zur Behebung der Begrenzungen hinsichtlich der Verwendung von wässrigen Xanthan-Harz-Lösungen und zur Verbesserung ihrer Einspritzbarkeit.

Im US-Patent 3 729 460 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Durchsichtigkeit und der Einspritzbarkeit von rohen Xanthan-Harz-Lösungen vorgeschlagen, und zwar durch eine chemische Behandlung mit einer alkalischen Lösung, vorzugsweise in einem pH-Bereich von 11,2 bis 12,8 und bei erhöhter Temperatur (bis 120⁰C). Die Verwendung von stark basischen pH-Werten hat das Risiko, daß sie zu einer Umwandlung der Primärstruktur des Xanthan-Harzes und einer Depolymerisation führen kann. Durch den Artikel von D. Lipton "Improved Injectability of Biopolymer Solutions", Preprint SPE Nr. 5099, 43. Jahresversammlung der Societe des Ingenieurs Petroliers de I¹AIME in Houston, Texas, 6. bis 9. Oktober 1974, wurde gezeigt, daß diese Behandlungsmethode mit einer Base weder die Durchsichtigkeit noch demzufolge die Einspritzbarkeit der Xanthan-Harz-Lösungen verbessert·

In den US-Patenten Nr. 4 οίο o71, 4 119 491 und 4 165 257 sind Klärverfahren für rohe Fermentationsbrühen oder wässrige Xanthan-Harz-Lösungen mit Hilfe eines Enzyms vom Protease-Typ beschrieben.

3ΐ3924-9-^;-

- W- /M.

D-3 Behandlung findet vorzugsweise in einem stark bas sehen Milieu (7,5 < pH<13) und bei Temperaturen unter 60°C statt· Es wird ein geringer Salzgehalt des Wassers und insbesondere ein Gehalt an zweiwertigen Ionen von weniger als 100 ppm empfohlen.

Außerdem wird geraten, die auf diese Weise behandelten Xanthan-Harz-Lösungen zu filtrieren, z.B. über Diatomeenerde, um Verluste der Einspritzbarkeit wegen Verstopfung der Formationen durch ungenügend solvatisierte Proteinmaterialien zu verhindern. Diese Behandlung mit einem Enzym vom Protease-Typ bringt zwar beträchtliche Verbesserungen im Vergleich zu nicht-behandelten Lösungen; ohne abschließende Filtration kann man jedoch nicht die Probleme der Verstopfung überwinden, die mit der Anwesenheit von mineralischen oder organischen, unlöslichen NichtProtein-Materialien verknüpft sind, und es wird auch nichts über die mögliche Wirkung dieser Enzyme vom Protease-Typ auf die Mikrogele erwähnt.

Übrigens stößt die Verwendung von stark basischen pH-Werten auf die gleichen Einwände wie oben.

Im US-Patent Nr. 4· o94- 739 wird vorgeschlagen, die Fermentationsbrühen von Xanthomonas, deren Keimzellen vorher durch Pasteurisierung entaktiviert wurden, wie folgt zu klären: eine zweite Fermentation mit Hilfe eines Mikroorganismus vom Pilz-Typ löst in Anwesenheit von zusätzlicher Glukose die restlichen Zellen von Xanthomonas, die vorher wegen ihrer geringen Größe schwer filtrierbar sind, wobei man unlösliche Zellen mit größerer Teilchengröße und leichterer Filtrierbarkeit erhält. Diese Behandlung macht also eine vorherige Filtration der Zellen nötig, und es wird nichts hinsichtlich einer Verbesserung der Einspritzbarkeit und Filtrierbarkeit

_ At *

der erhaltenen Lösungen erwähnt.

Im US-Patent Nr. 4 182 86o ist ein Klärverfahren beschrieben, bei dem man das Xanthan-Harz in einer Salzlösung löst, welche mindestens 0,5 Gew.-# Salz enthält, worauf man auf eine Temperatur von mindestens 100°C erhitzt und schließlich filtriert, so daß man eine klare Lösung erhält. Dieses Verfahren hat den doppelten Nachteil, daß man es in zwei Stufen ausführen muß, wobei sich die Filtrationsstufe vor der Einspritzung in die Formation als besonders unverzichtbar herausgestellt hat; hinzu kommt, daß wegen der Verwendung einer erhöhten Temperatur über längere Zeit ein nicht vernach— lässigbares Risiko auftritt, daß das Xanthan-Harz abgebaut wird und demzufolge ein Verlust seiner Verdickungseigenschaften auftritt.

Schließlich ist im britischen Patent 2 o65 688 eine enzymatische Methode zur Verbesserung der Einspritzbarkeit von Polysacchariden beschrieben; das verwendete Enzym ist ein Endoenzym, das mindestens eine der Bindungen zwischen den Zuckereinheiten des Polysaccharide hydrolysieren kann. Bevorzugtes Enzym ist Rhizopus Arrhizius, ein typisches Endoenzym (vergleiche D.T. Barras et all. "Cellulases and their applications" von G.J. Hajny und E.T.

Reese-, Advances in Chemistry Series, ACS Publications, 1969, Ν37· 95, Seite 105 bis 138, insbesondere Seite 119)- Über die Wirkung auf Mkrogele wird nichts erwähnt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren zur Klärung von wässrigen Xanthan-Harz-Lösungen, wobei die Verdickungskraft dieser Harze

- A3-

bewahrt bleibt. Ein weiterer Gegenstand ist eine reue Klärmethode für rohe Fermentationsbrühen, und axe Entfernung von unlöslichen Zellbruchstücken, die aus der Fermentation dieser Xanthan-Harze stammen. Die Erfindung betrifft ferner die Verbesserung der Einspritzbarkeit von Xanthan-Harz-Lösungen bei ihrer Verwendung zur Petroleumgewinnung, sowie die Entfernung von Mikrogelen und daher die Verbesserung der Fließeigenschaften von Xanthan-Harz-Lösungen im Inneren einer petroleumhaltigen Formation in einem gewissen Abstand vom Einspritzschacht, und schließlich die Verwendung von festen Kompositionen, welche während ihrer Auflösung in Wasser die Durchsichtigkeit, Einspritzbarkeit und Fließfähigkeit der Xanthan-Harz-Lösungen verbessern.

Es wurde gefunden, daß wenn man eine wässrige Dispersion von Xanthan-Harz mit einem Enzym oder einem Enzymgemisch vom Typ Cellulase, das man durch Kultur eines Pilzes aus der Klasse der Basidiomyceten erhalt, unter speziellen Bedingungen der Salzkonzentration behandelt, gleichzeitig die Einspritzbarkeit und die Filtrierbarkeit der Xanthan-Harz-Lösungen verbessert wird; man erhält auf diese Weise klare Lösungen, die direkt, nach Verdünnung auf die gewünschte Konzentration und Viskosität, ohne abschließende Behandlung, als Sprühflüssigkeit für petroleumhaltige Formationen verwendet.werden können,

Diese Enzyme werden im folgenden als "Polysaccharase oder Cellulase von Basidiomyceten" bezeichnet.

-S-H9 2-4" 9-

Die erfindungsgemäße enzymatische Behandlung wird bei einem pH-Wert unter 7» vorzugsweise oberhalb 3, in einem wässrigen Milieu mit einer Konzentration an gelösten Salzen der Alkalimetalle und/oder Erdalkalimetalle von mindestens 10" Äquivalenten/Liter durchgeführt.

Man wählt eine ausreichende Temperatur und Kontaktzeit, so daß man die gewünschte Klärung ohne wesentlichen Viskositätsverlust erreicht.

Die Polysaccharasen der Basidiomyceten besitzen eine Glucan-Hydrolase-Aktivität, insbesondere eine

β - 1,4—Glucan-Glucanohydrolase-Aktivität oder auch eine β -1,4—Glucanase-Aktivität (E.T. Reese und M. Mandels, Canadian Journal of Microbiology, Vol. 5, 1959, Seite 173 bis 185 und insbesondere Seite 177). Sie können daher die Hauptkette des Xanthan-Harzes hydrolysieren, die bekanntlich aus β -1,4—D-Glukose-Verknüpfungen besteht.

Diese Enzyme werden jedoch erfindungsgemäß unter solchen Bedingungen der Temperatur und Salzkonzentration verwendet, daß die Eigenschaften des Xanthan-Harzes selbst nicht wesentlich beeinflußt werden, d.h. es findet keine merkbare Viskositätssenkung der Xanthan-Harz-Lösung statt.

In Anbetracht des oben geschilderten Standes der Technik ist es außerdem überraschend, daß die Polysaccharasen von Basidiomyceten, welche typische Exo-Enzyme sind ( D.R. Barras et all., loc.cit., Seite 116).die Filtrierbarkeit und Einspritzbarkeit von Xanthan-Harz-Lösungen verbessern können.

-3-1-3*9

fnteressanterweise erhält man mit Enzymen vom Tj.) β -Glucan-Exo-Hydrolasen, die man durch Kultur anderer Pilze als denen der Klasse der Basidiomyceten, insbesondere Pilzen der Art Aspergillus und Trichoderma, keine Wirkung auf Xanthan-Harz-Lösungen, welche der von Polysaccharasen aus Basidiomyceten entspricht.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es nicht mehr nötig ist, das Enzym zu reinigen; Roh-To Zubereitungen sind völlig ausreichend.

Geeignete Enzyme aus Pilzen der Klasse der Basidiomyceten sind insbesondere solche der Familien der Agaricaceae und der Polyporaceae, darunter die Arten Collybia, Lentinus, Pleurotus, Schizophyllum, Fistulina, Fomes, Polyporus, Poria, Trametes, etc. . Diese Pilze sind auch mit ihrer QM-Nummer bekannt, ihrer Registrierungsnummer bei der US-Armee, Quartermaster Research and Engineering Center, Natick, Massachusetts, z.B. QM 806, 807, 592, 5?A, 2378, etc. (vergleiche Reese und Mandels, Seite 175).

Die der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfene^ Xanthan-Harze sind vorzugsweise inaktivierte Harze, d.h. sie wurden vorher einer Behandlung zur Entaktivierung der Xanthomonas-Zellen oder anderen biologisch aktiven Mitteln, die im Kulturmilieu nach der Fermentation vorhanden sind unterworfen; Ziel dieser Behandlung ist es, das Xanthan-Harz zu stabilisieren und es gegen die schließlich durchgeführten biologischen Einwirkungen zu schützen.

Diese dem Fachmann wohlbekannte Behandlung besteht

z.B. in einer Sterilisation, einer Pasteurisation, einer Ansäuerung oder einer chemischen Behandlung, z.B. mit Formaldehyd, Äthylenoxid, Propylenoxid, /3-Propiolacton, Glutaraldehyd oder Pivalolacton etc. ·

Die Menge Xanthan-Harz beträgt z.B. o,o1 bis 5 Gew.— #, vorzugsweise o,o4- bis 1,5 Gew.-^ (bezogen auf das Wasser) und die Menge Enzym z.B. o,oo1 bis o,5 Gew.-^, vorzugsweise o,oo25 "bis o,o5 Gew-.—# (bezogen auf das Wasser); diese Mengenangaben stellen keine Grenzen dar. Die minimale Menge des zu verwendenden Enzyms ist ersichtlich abhängig von der Menge des aktiven Eaktors in der gewählten Zubereitung. Natürlich -und dies hat sich als zweckmäßig herausgestellt- kann die Behandlung mit Polysaccharase direkt in der rohen, entaktivierten Fermentationsbrühe durchgeführt werden; in diesem Fall wird das Enzym direkt mit der rohen Fermentationsbrühe vermischt oder mit Hilfe von Ingektionswasser verdünnt, welches vorzugsweise o,o4- bis 1,5 Gew.-^ Xanthan-Harz enthält, worauf man die Mischung einer Inkubation unterwirft. Wenn man außerdem die Xanthan-Harze in pulverförmigen Zustand lagern will, ohne daß ihre Auflösung im Wasser des Lagers irgendeine Endbehandlung zur Klärung erforderlich machen würde, so ist dies leicht realisierbar, indem man zuerst die Fermentationsbrühe einer enzymatischen Behandlung unterwirft und dann das Xanthan-Harz in ansich üblicher Weise pulverförmig ausfällt »und trocknet· Das erhaltene Produkt kann dann bei einem beliebigen pH-Wert, Temperatur und Ionenkraft des Auflösungswassers erneut gelöst werden.

■•ν-«. *:

Die Polysaccharase von Basidiomyceten baut nicht nur Z ^bestandteile und feste Bakterien ab, die in den Xanthan-Harzr-Lösungen suspendiert sind, indem sie diese in wasserlösliche Verbindungen umwandelt, so daß man schließlich eine klare Xanthan-Harz^-Lösung erhält, sondern auch überraschenderweise die durchsichtigen Mikrogele, die für die Verstopfung der petroleumhaltigen Formationen in einem bestimmten Abstand vom Einspritzungsschacht verantwortlich sind.

Bei allen diesen Verfahren der Klärung und Entfernung von Mikrogelen bleibt die Verdickungskraft des Xanthan-Harzes aufrechterhalten. Übrigens geht aus den folgenden de tarierten Beispielen hervor, daß man durch Behandlung mit Polysaccharase klare Lösungen von Xanthan-Harzen erhält, wobei gleichzeitig die Einspritzbarkeit und die Fließeigenschaften dieser Lösungen verbessert sind, wie es durch die entsprechenden Tests durch geeichte Filter gezeigt wird.

Die Polysaccharase von Basidiomyceten entwickelt ihre maximale Aktivität in einem Milieu von saurem pH-Wert, d.h. kleiner als pH 7 und größer als pH 3» zweckmäßig bei einem pH von 3 his 6. Wenn das Milieu nicht die gewünschte Acidität besitzt, kann man diese durch Zusatz von Säure einstellen, z.B. Salzsäure, Essigsäure oder Schwefelsäure.

Die erfindungsgemäße enzymatische Behandlung findet in einer Inkubationsperiode von z.B. o,5 bis 60 Stunden statt, vorzugsweise 3 bis 15 Stunden, und zwar bei Temperaturen von Raumtemperatur (25⁰C) bis etwa 65⁰C, vorzugsweise 4o bis 60⁰C Kurze Behandlungsdauern werden vorzugsweise mit erhöhten Temperaturen assoziiert und umgekehrt. Wenn man eine enzymatische

Behandlung mit erhöhter Temperatur wählt, so kann die optimale Zeit kurz sein, z.B. 4· Stunden bei 50⁰C, 1 bis 2 Stunden bei 6O⁰C Bevorzugte Temperaturen sind 30 bis 5O°C, jedenfalls nicht über 65⁰C, da bei einer Temperatur oberhalb dieses Werts das Enzym Polysaccharase merklich entaktiviert werden kann.

Rühren ist nicht wichtig; wenn dies aber möglich ist, wird die wässrige Lösung," welche das Xanthan-Harz und die Polysaccharase enthält, vorzugsweise sanft, kontinuierlich oder periodisch gerührt.

Ein weiterer neuartiger Aspekt.der Erfindung besteht darin, daß die Behandlung mit der Polysaccharase nur dann befriedigende Resultate liefert, wenn sie in Gegenwart von Wasser durchgeführt wird, das eine ausreichende Konzentration an gelösten Salzen enthält. Diese minimale Menge wird mit der Temperatur der enzymatischen Behandlung kleiner und es ist daher schwierig, hier einen sehr genauen Wert anzugeben. Er beträgt mindestens 1.0"" Äquivalent/Liter und in machen Fällen mindestens 1 Äquivalent/Liter.

Bei der Berechnung des Salzgehaltes treten im wesentlichen lösliche Salze der Alkalimetalle und/ oder Erdalkalimetalle auf. Als Beispiel für den Minimalgehalt seien genannt 10~ Äquivalente/Liter,

—1 —1

entsprechend 10 Mol Natriumchlorid oder 0,5 · 10 Mol Galziumchlorid oder Natriumsulfat.

Versuchweise soll der Mechanismus der Erfindung im folgenden erklärt werden: Es ist bekannt, daß gelöstes Xanthan-Harz in zwei verschiedenen Konformationen auftreten kann, je nach dem Gesamt-

- 18/1

A*·

Salzgehalt und der Temperatur der Lösung: eine ui geordnete Konformation in destilliertem Wasser oder in Wasser mit geringem Salzgehalt (weniger als

SI

z.B. 10 Äquivalente/Liter bei einer Temperatur von etwa 25°C bis 4O⁰C), eine geordnete Konformation

—1 oel höherem Salzgehalt (mehr als etwa 10 Äquivalente/ Liter in einem Temperaturbereich, der gut oberhalb der Temperatur der Enzym-Entaktivierung liegen kann). Diese Konformationsumwandlung in Abhängigkeit vom Salzgehalt und der Temperatur kann z.B. durch Messung des Ablenkungsvermögens £ cc J oder auch der verminderten Viskosität, verfolgt werden.

Kürzlich wurde auch gezeigt, (M. Rinaudo und M.Milas "Enzymic hydrolysis of the bacterial polysaccharide xanthan by cellulase" Int. J. Biol. Macromol. 2 4-5-48, Februar 198o), daß das Verhalten von Xanthan-Harz in Lösung von seiner Struktur abhängt, welche wiederum mit dem Salzgehalt und der Temperatur des Milieus in Zusammenhang steht: In ungeordneter Konformation wird das Polysaccharid durch die Polysaccharase (Glucan-Hydrolase) hydrolysiert und abgebaut, während in geordneter Konformation kein Abbau durch dieses Enzym erfolgt.

Nach Lektüre der oben genannten Publikation konnte man nicht vorhergehen, daß bei Reaktion einer Polysaccharase von Basidxomyceten mit einem Polysaccharid, nicht nur in gereinigter, sondern auch in ungereinigter Form, das unlösliche Zellbestandteile und durchsichtige Mikrogele enthält, ein selektiver Angriff auf die Zellbestandteile und Mikrogele ohne gleichzeitigen Angriff des Xanthan-Harzes erfolgen würde.

Die Polysaccharase muß unter solchen Bedingungen der Temperatur und der Ionenstärke verwendet werden, daß die geordnete Struktur stabil ist. Man kann einen angenäherten Wert des minimalen Salzgehaltes bei jeder Temperatur und umgekehrt der maximalen Temperatur bei jedem Salzgehalt mit Hilfe der folgenden empirischen Formel erhalten:

T* β A + B log ^

wobei A und B etwa 125 bzw. 43 bei einem einwertigen Metall sind und T^H (in ⁰C) die kritische Temperatur bedeutet, die während der enzymatischen Behandlung nicht überschritten werden darf; jU. ist die Ionenstärke, welche gleichzeitig den Anteil der Konzentration an Xanthan-Harz ( c ausgedrückt in

Λ 5 Äquivalent pro Liter oder Konzentration in Masse (g) geteilt durch 622) und der Konzentration an Außensalz (C₁, ausgedrückt in Mol/Liter)berücksichtigt: μ, = φ c + c_ (φ ist der Abbaugrad des Xanthan-Harzes , bei einwertigen Ionen gleich 0,6). Eine analoge empirische Formel wie die obige kann auch für zweiwertige Ionen sowie für Mischungen aus einwertigen und zweiwertigen Ionen abgeleitet werden. Bei verdünnten Lösungen des Polymeren, Konzentrationen von weniger als 1 g/l, wird die Konzentration des Polymeren in der Rechnung vernachlässigt.

Die für die Durchführung der Erfindung nötige Menge gelöster Salze ist natürlich in den meisten Lagerwassern vorhanden, und die Klärbehandlung durch Polysaccharase kann dann direkt auf dem Petroleumfeld mit Hilfe des Lagerwassers durchgeführt werden, ohne daß man Salz zufügen muß. Wenn man dagegen die

enzymatische Behandlung direkt in der Fermentationsbri he durchführen will, ζ. B. am Ausgang des Fernentationsgefässes, so bietet dies auch keine !Probleme, da die Fermentationsbrühe eine gewisse Menge Nährsalze enthält, die für die Fermentation ι 5tig sind; der Gesamt-Salzgehalt, der je nach dem verwendeten Fermenationsverfahren variiert, liegt üblicherweise oberhalb der oben genannten Minimal-Konzentration.

Außerdem ist -und dies ist ebenfalls eine der Besonderheiten der vorliegenden Erfindung- die Behandlung mit Polysaecharase weniger empfindlich gegenüber der Art der Salze, insbesondere wird die Anwesenheit zweiwertiger Ionen wie Kalzium und Magnesium, welche dem Wasser gewisse Härteeigenschaften verleihen, gut vertragen und hat keinen unerwünschten Einfluß auf das enzymatisch« Klärverfahren·

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können feste Formulierungen, welche das Xanthan-Harz und das Enzym aus Basidiomyceten enthalten, direkt dem Lagerwasser zugesetzt werden, so daß man nicht mehr das Enzym getrennt zur Xanthan-Harz-Lösung zusetzen muß. Diese festen Kompositionen sind besonders interessant, wenn die enzymatische Klärung z.B. an der gleichen Stelle wie die Petroleumgewinnung durchgeführt werden muß. Die enzymatische Reaktion verläuft so je nach der Solubilisation des Polysaccharide, und wenn die Temperatur entsprechend gewählt wird, verlängert das Verfahren der enzymatischen Klärung die übliche Herstellungsdauer der injizierten Xanthan-Harz-Lösung nicht. Man kann also auf diese Weise eine

- 2.V-

Zl-

geklärte Lösung mit der gewünschten Viskosität erhalten, die ohne zusätzliche Behandlung, insbesondere Filtration direkt verwendet werden kann und die beträchtlich verbesserte Einspritz- und Filtrations-Eigenschaften für die Verwendung bei der Petroleumgewinnung aufweisen.

Eine derartige feste Komposition kann z.B. 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 30 Gewichtsteile Xanthan-Harz pro Gewichtsteil Enzym enthalten.

In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher erläutert, ohne daß sie hierauf beschränkt werden soll.

Beispiel 1

1 Liter rohe Fermentationsbrühe aus der industriellen Herstellung. von Xanthan-Harz (Rhodopol 23 R, Partie 4-30 der Societe Rhone-Poulenc Industries, France), welche nicht-filtriert ist und außer dem aktiven Material (122 g Xanthan-Harz), unlösliche Xanthomonas-Zellen, die vorher durch thermische Behandlung inaktiviert wurden, sowie alle für die Fermentation erforderlichen KTährsalze (etwa 5 g/l Alkali- und Erdalkali-Salze) enthält,gibt man zunächst 400 mg Natriumazid als bakteriostatisches Mittel, wodurch der bakterielle Abbau des Polysaccharids verhindert wird, sowie eine kleine Menge Salzsäure, um den pH-Wert der Brühe auf einen Wert von 5 zu bringen, bevor man 500mg Polysaccharäae von Basidiomyceten der

.. exo-Enzym Art Poria zugibt. Man läßt dieses 48 Stunden bei 50°C einwirken, worauf man den pH-Wert auf 7 einstellt und die erhaltene klare Lösung mit Hilfe von Wasser , das 20 g/l Natriumchlorid enthält, auf eine Konzentration von 400 mg/1 des Polymeren verdünnt.

T'.e erhaltene Losung wird zunächst einem Test der Sc"¹ nellfiltration unterworfen, wobei man die Lösung unter einer Belastung von 10 kPa durch ein Filter Millipor mit 0,8^m ( 0 = 4-7 mm ) leitet und das gesamte Volumenfiltrat in Abhängigkeit νon der Zeit bestimmt. Die Resultate der Tabelle 1 zeigen, daß die Filtrierbarkeit der mit Enzymen behandelten Brühe gegenüber einer nicht behandelten Rohbrühe stark verbessert ist ( etwa 25 cnr gesammeltes Volumenfiltrat nach 30 Minuten Filtration unter den gleichen Bedingungen).

Zur Kompletierung dieses qualitativen Tests führt man anschließend einen vergleichenden Fließtest mit konstanter Menge durch ( q = 3 cnr/h,. ^v = 0,25 m/j ι t «= 30°C) und zwar durch Filter Millipor mit 3/^m (0 = 21 mm), die in Serie angeordnet und in zwei Filterträgern enthalten sind (Tabelle 2). Man stellt fest, daß die mit Enzym behandelte Brühe keinen verstopfenden Effekt auf die zwei in Serie angeordneten Filter hat; ein konstanter niedriger Wert des Verhältnisses der Chargenverluste (Δ ρ pol β Verlustcharge bei der Lösung des Polymeren; Δ ρ Wasser = Verlust der Charge bei reinem Wasser ) wird rasch erhalten. Die nicht-behandelte Rohbrühe zeigt dagegen eine deutliche Verstopfung des Eingangsfilters , welche im wesentlichen auf die Anwesenheit von unlöslichen suspendierten Teilchen zurückzuführen ist, und eine langsame und progressive Verstofpung der folgenden Filter, welche der Wirkung der Mikrogele zugeordnet werden kann.

Ein Viskositätsverlust (Δ ^ ) wird ebenfalls beobachtet , wenn man nicht-behandelte Rohbrühe durch die Filter leitet, was bei den mit Enzymen be-

handelten Brühen nicht der Fall ist.

Die Behandlung von rohen Fermenationsbrühen mit Polysaccharase von Basidiomyceten führt also nicht nur zumpraktisch völligen Verschwinden der suspendierten Teilchen, sondern auch zur Auflösung der Mikrogele. Außerdem bleibt die Viskosität der Fermentationsbrühe konstant und zeigt, daß das Enzym das Xanthan-Harz nicht abgebaut hat. Dies kann der Tatsache zugeordnet werden, daß das Xanthan-Harz wegen des Salzgehaltes von mehr als 10 Äquivalenten/Liter Auflösungswasser normalerweise in der Rohbrühe in geordneter Konformation vorliegen muß (vergleiche Rinaudo und Milas, loe.cit .)·

Tabelle 1:

Test der Filtrierbarkeit bei einer rohen Ferraentationsbrühe, die mit einer Polysaccharase von Basidiomyceten behandelt wurde.

Zeit in Minuten	Gesammeltes Voluiaenfiltrat
	in cm*
5	AW
1o	264
15	368
20	450
25	510
30	550
35	574

TrVelle 2:

Vergleichender Fließtest bei einer mit Enzym behandelten Brühe und einer nicht-behandelten Rohbrühe

5	einge- spritzes Volumen (cm3)	Brühe mit delt	Enzymen be	han-	nicht-be] brühe	handelte E ^ΔΡροι₍₂₎	Oh-
		A P Wasser	Wasser	in %	Wasser	Λ ρ Wasser	in %
	50	8,4	8,1	0	210	14	13
1o	100	9,5	9,4	0	520	22	8
	150	10,7	10,5	0	600	31	8
	200	10,8	10,5	0	640	72	7

(1) Eingangsfilter mit 3/tm

(2) 3 folgende Filter mit $ Jim

Beispiel 2

Wässrige Dispersionen des pulverförmigen Polysaccharids Rhodopol 23 R, Partie 79-123-1, der Societe Rhone-Poulenc Industries werden in Wasser mit verschiedenem Salzgehalt in einer Konzentration von 1600 mg/1 hergestellt. Nachdem man den pH-Wert der verschiedenen Lösungen auf 5 eingestellt hat, setzt man mit 500 mg/1 des Enzyms von Beispiel 1 und behandelt wechselnde Zeitdauern (vergleiche Tabelle 3) bei einer Temperatur von 43°C. Nach den verschiedenen enzymatischen Behandlungen bringt man den pH-Wert jeder Lösung auf 7 und verdünnt mit der entsprechenden Menge Wasser auf Cp = 400 ppm, bevor man jede Lösung dem Test der

-ze.

Schnellfiltrierbarkeit durch ein Filter Millipor von 0,8^m (0 = 4-7 ram) unter 10 kPa unterwirft.

Aus Tabelle 3 entnimmt man, daß die Filtrierbarkeit nach der Behandlung mit Polysaccharase bei Wasser mit einem Salzgehalt von 5 g/l bez. 20 g/1 Natriumchlorid kaum variiert, daß die Behandlung mit der Polysaccharase von Basidiomyceten auch in Lagerwasser wirksam ist, aber mit längeren Behandlungszeiten, und daß die Filtrierbarkeit bei einer enzymatischen Behandlung mit Protease, Alcalase bei pH~9, in einem Wasser mit 20 g/l Natriumchlorid kaum verbessert ist (Tabelle 3» letzte Spalte).

Durch die erfindungsgemäße enzymatische Behandlung kann man also die Filtrierbarkeit von Xanthan-Harzen in Pulverform verbessern.

Tabelle 3:

Enzymatische Behandlung bei verschiedenen Werten der Ionenstärke.

2o	^s. Gesammelte ^Sw Volumen in Zeit in^vcm? Minuten ^s.	5 g/l NaCl pH 5 4- h	20 g/l NaCl pH 5 4- h	Lagerwasser³* pH 5 24- h	20 g/l NaCl Alcalase pH 9 6 h
	5	14-5	150	165	4-
25	10	285	300	315	7
	15	420	440	4-75	11
	20	550	575	650	14-
	25	680	700	775	17

» Zusammensetzung des Lagerwassers: 8500 ppm Natriumionen, I3OO ppm Kalziumionen und 290 ppm Magnesiumionen bei einem Gesamtsalzgehalt von etwa 50 g/l.

Beispiel 3

Dieses Beispiel soll die Vorteile der Verwendung von Enzymen der Klasse der Basidiomyceten gegenüber anderen enzymatisehen Zubereitungen zeigen, d.h. Polysaccharasen oder Proteasen (P). Zu diesem Zweck werden Dispersionen aus 1600 mg/1 eines pulverförmigen Poly sac char ids, Rhodopol 23 R, Partie 80-269» der Firma Rhone-Poulend Industries in V/asser hergestellt, welches 20 g/l Natriumchlorid enthält und mit 500 ppm verschiedener enzymatischer Zubereitungen bei dem pH-Wert der maximalen Aktivität behandelt. Nach der Temperaturbehandlung (43 oder 50°C) werden die erhaltenen Lösungen auf pH 7 gebracht und mit Wasser, das 20 g/l Natriumchlorid enthält, auf Cp as 400 ppm verdünnt, bevor sie getestet werden.

In Tabelle 4 sind für jede enzymatische Zubereitung die Behandlungsbedingungen sowie das gesammelte Volumenfiltrat durch ein Filter Millipore von 0,8/^m unter 10 kPa nach 35 Minuten Filtration zusammengestellt.

Tabelle 4 ; Aktivitätsvergleich von Polysaccharasen

(PS) und Proteasen (P)

-if*

Enzym	Typ (PS oder P)	Behandlungsbedingungen	5	t°c	Dauer	Gesammeltes Volumen- filtrat in cm3 (35¹)
Basidiomycet g· Polyporus	. PS	pH	9	50	22	104
Basidiomycet g.Tramete	PS	5	7	43	16	130
Aspergillus niger	PS	VJl	6,5	50	22	10
Aspergillus niger	PS	5	7	50	22	12
Trichoderma reesei	PS	5	50	22	7,5
basische Protease	P	43	22	18
neutrale Protease	P	5o	22	10,5
saure Protease	P	43	23	17
Bacillus subtilis	PS	50	22	11,5

Man stellt fest, daß die Aktivität der erfindungsgemäßen Polysaccharasen ungefähr 1o Mal höher ist als diejenige von anderen Polysaccharasen oder auch Proteasen. Insbesondere ist festzustellen, daß die Polysaccharasen von Aspergillus Niger und Trichoderma Reesei, welche bekanntlich eine β -1,4-Glucan-Exo-Eydrolase-Aktivität haben, die Filtrierbarkeit von pulverförmigem Xanthan-Harz in dem

Wasser mit einem bestimmten Salzgehalt nicht so verbessern können, wie dies die Polysaocharasen von Basidiomyceten tun. Diese Polysaccharasen von Aspergillus Niger und Trichoderma Reesei haben keine merkliche Wirkung auf die Mikrogele des

Polymeren, und das obwohl der Salzgehalt des Wassers höher als TO"'¹ M/l ist.

Beispiel 4

Dieses Beispiel soll die spezifische Wirkung der erfindungsgemäßen Polysaccharasen auf Mikrogele zeigen, welche pulverförmiges Xanthan-Harz enthalten. Zu diesem Zweck stellt man zunächst eine Dispersion aus 400 mg/1 pulverfÖrmigem Xanthan-Harz Xanflood, Charge 14.630 der Firma Kelco^U.S.A., in Wasser her, welches 20g/l Natriumchlorid und 400 mg/1 Natriumacid enthält. Diese Lösung wird dann durch Filtration nach einer Standard-Methode geklärt (Filter Millipore. von 3/i-to» dann 0,8 um unter 100 kPa), um unlösliche Teilchen zu entfernen und die Lösung klar zu machen.

Ein Teil der erhaltenen klaren Lösung wird mit 500 mg/1 einer enzymatischen Zubereitung behandelt, die man aus Basidiomyceten der Art Polyporus erhalten hat. Nach 120 Stunden Behandlung bei 43°C und bei pH 5 wird der pH-Wert der Lösung auf 7 eingestellt und man führt anschließend den Fließtest bei konstanter Geschwindigkeit (q = 3 emvStunde) mit den beiden Lösungen durch in Serie angeordnete Filter Milliporevon 3/6 m (0 = 21 mm) durch.

Tabelle 5 gibt die Vergleichsresultate bei verschiedenen Mengen und daher verschiedenen Geschwindigkeitsgradienten der Werte für die Mobilitätsverminderung

APp₀₁

für eine nur durch Filtration geklärte Lösung (welche alle Mikrogele enthält) und die Lösung, welche außerdem einer erfindungsgemäßen enzymatischen Behandlung unterworfen wurde. -Io Es sei bemerkt, daß der Wert der Mobilitätsverminderung einerseits vom Mikrogel-Gehalt der Lösung und andererseits vom Geschwindigkeitsgradient en Jf abhängt.

Aus Tabelle 5 entnimmt, daß zwischen der nur durch Filtration geklärten Lösung und der Lösung, die

außerdem einer enzymatischen Behandlung unterworfen wurde, ein beträchtlicher Unterschied besteht und zwar praktisch unabhängig von der Zirkulationsgeschwindigkeit der Lösung des Polymeren durch die Filter. 2e Im letzteren Fall sind praktisch alle Mikrogele aus der Xanthan-Harz-Lösung entfernt.

31.392A9-

Tabelle 5:

- ZA.

Entfernung der Mikrogele durch enzymatische Behandlung

	ΐ	ΔΡ pol	Lösung nach Behandlung mit Enzymen
	sec."		6,o7
cm³/h	8,85	¹U _A ^p Wasser	5,55
3	17,7	Lösung vor Behandlung mit Enzymen".	4,79
6	55,2	502	*■■■-456 :.-:,,v_..:**
11,25	44,3	240	4,10
15	79,7	158
27	131
	92,7

Beispiel 5

Das in der Fermentationsbrühe von Beispiel 1 enthaltene Xanthan-Harz wird mitder Polysaccharase. des gleichen Beispiels behandelt und dann mit 50 #igem Äthylalkohol ausgefällt. Der Niederschlag wird anschließend mit reinem Isopropylalkohol gewaschen und dann 2 Tage in einem Trockenschrank bei 50°C im Vakuum getrocknet.

Das auf diese Weise isolierte Polysaccharid wird mit Wasser, das 20 g/l Natriumchlorid und 30 ppm Kathon (Baktericid der Firma RÖhm und Haas).enthält, in einer Konzentration von 0,4 g/l in Lösung gebracht. Die erhaltene klare Lösung wird anschließend

a 1-3 b 2-4 S

dem Test der Schnellfiltrierbarkeit unterworfen, indem man sie unter einer Belastung von Ί0 kPa durch ein Filter Milliporevon 0,8 um leitet. Man stellt keine Verstopfung fest, das Volumen des Filtrats pro Zeiteinheit ist praktisch konstant mit ins- Jjosung^
gesamtl Liter)und die Viskosität der Mutterlauge ist im Eiltrat völlig erhalten·

Dieses Beispiel zeigt, da£ die Verbesserung der Klärung und der Filtrierbarkeit, die man nach der Behandlung der Fermentationsbrühe mit Polysaccharase von Basidiomyceten beobachtet, auch beim in Pulverform aus der Brühe isolierten Polysaccharid erhalten bleibt. Wird unter den gleichen Versuchsbedingungen Xanthan-Harz in Pulverform aus einer nicht mit Enzymen behandelten Rohbrühe isoliert, so wirkt es immer verstopfend.

Beispiel 6

Dieses Beispiel soll für eine bestimmte Temperatur der enzymatischen Behandlung (38°C) die Grenzen des Salzgehaltes präzisieren, bei denen die Viskosität des Xanthan-Harzes nicht beeinflußt wird, oder -was auf das Gleiche hinausläuft- den Salzgehalt bei einer bestimmten Temperatur, bei der sich das Xanthan-Harz in der geordneten Konformation befindet.

Man stellt eine Lösung von 0,4- g/1 aus pulverförmigen Xanthan-Harz (Rhodopol 23 R, Partie 79-123-4, Rhone-Poulenc Industries, Frankreich) in Wasser mit verschiedenem Gehalt an Natriumchlorid her:

31392A9

• A: Destilliertes Wasser; B: 3,5 x 10*"³ M;

Ci7.x ΊΟ"⁵ Μ;

E: 10"¹ M. ■

Alle auf diese Weise hergestellten Lösungen sind trüb und werden vorher durch Filtration über geeichte Filter (3^m dann 0,8/im / 100 kPa ) geklärt.

Zu jeder dieser Lösungen gibt man nun 0,1 g/l Polysaccharase, die man aus einem Basidiomyceten der Art Poria erhalten hat, und läßt das Enzym bei einer Temperatur von 38⁰C einwirken.

Die Bestimmung der Viskosität der verschiedenen Lösungen inTLäufe der-Zeit- -(—0 «^-t •£-2OQQ_Sekunden) zeigt einen scharfen Abfall bei denLösungen A, B und C, eine gewisse, aber viel langsamere Verminderung bei der Lösung D und keine Änderung der Viskosität bei der Lösung E, auch wenn die Dauer der Behandlung mit Polysaccharase auf Stunden bei 38°C verlängert wird.

Diese Resultate zeigen sehr deutlich, daß unterhalb eines Salzgehaltes von 10 M Natriumchlorid (etwa 5,8 g/l) , bei einer Temperatur von 38°C, das Xanthan-Harz stark hydrolysiert wirdj was darauf zurückgeführt werden kann, daß es dann in Losung eine nicht-geordnete Konformation einnimmt, welche die Hydrolyse gestattet und demzufolge zum Abbau des Polysaccharide durch die führt.

Die Versuchsbedingungen von Lösung E (10" M Natriumchlorid, 0,4 g/l Polymeres, 0,1 g/l PoIysaccharase, t° = 38°C) werden wiederholt , je— doch mit der Ausnahme, daß die resultierende Lösung vorher nicht durch Filtration geklärt wird. Räch etwa 24 Stunden bei 38°C stellt man fest, daß die Lösung klar geworden ist, und eine Messung der Viskosität zeigt, daß die Verdickungskraft nicht beeinflußt wurde.

Das letztere Resultat zeigt, daß oberhalb der Grenze des Salzgehaltes nicht nur das Xanthan-Harz nicht hydrolysiert wird, sondern im Gegenteil, daß die Polysaccharase die Lösung im Laufe der Zeit der Reihe nach klärt, weil das Xanthan-Harz sich darin in geordneter Konformation befindet.

Beispiel 7

Zwei feste Kompositionen, die jeweils 1,6 g Xanthan-Harz Rhodopol 23 R, Partie 80-269, Rhone Poulenc Industries, Frankreich, 500 mg Polysaccharase aus dem Basidiomyceten Poria und 4oo mg Natriumazid enthalten werden zuerst hergestellt. Man dispergiert jede dieser festen Kompositionen in einem Liter Wasser von pH 5» das 20 g Natriumchlorid enthält. Gleichzeitig löst man das Polymere auf und führt eine enzymatische Behandlung durch, indem man nur die Temperatur und die Behandlungsdauer variiert: A : 12 Stunden bei 43⁰O, B : 3o Stunden bei 30°0. Ferner stellt man eine Vergleichslösung C her, die 1,6 g/l Xanthan-Harz und 0,4 g/l Natriumazid enthält.

Man stellt fest, daß die Lösungen A und B der Reihe nach klar werden, während die Testlösung C trüb

bleibt. Am Ende der Behandlung mit Polysaccharase füi vt man mit den verschiedenen Lösungen die auf pH 7 eingestellt wurden, den Einspritztest durch» indem man sie unter einem konstanten Druck von 10 kPa durch ein Filter Millipore von 0,8/* m (Durchmesser 142 mm) leitet· Tabelle 6 zeigt die gesammelten Volumenfiltrat, die man im Laufe der Zeit bei den Lösungen A und B im Vergleich zur Lösung C erhält.

Man stellt fest, daß die beiden Lösungen A und B eine beträchtlich verbesserte JFiltrierbarkeit im Vergleich zur Anfangslosung haben und daß die Verwendung einer festen Komposition gemäß vorliegender Erfindung weder die Auflösung des Polymeren noch die Behandlung mit der Polysaccharase zu beeinflussen scheint.

Tabelle 6:

Vergleich der Filtrierbarkeit von festen Kompositionen aus Xanthan-Harz und Enzymen

2o	>v ^2eit in \Minuten Lösung >v	Gesammeltes Volumenfiltrat (cm*)	10	20	30	40	50	60	70	80
	A (12h bei 43°G) B (3Ohbei3O°C) C (Lösung)	33 21 1o	62 45 17	85 67 24	I06 89 29	125 1o9 33	142 12B 36	158 145 40	173 162 43
25

Claims

-" '·- '3T39-24S - ι -

1. Verfahren zur tenzymatischen Reinigung eines Xanthan-Harzes, das als Verunreinigungen Reste von Bakterienzellen und Mikrogele enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Dispersion des Harzes mit mindestens einer Zellulase eines Basidiomyceten behandelt, wobei die wässrige Dispersion einen pH-Wert von 3 bis 7» eine Konzentration an gelösten Salzen der Alkalimetalle und/oder Erdalkalimetalle von mindestens 10 Äquivalenten/ Liter und eine Temperatur hat, welche die Entfernung dieser Zellreste und Mikrogele ohne wesentliche Hydrolyse des Xanthan-Harzes erlaubt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Enzym-Behandlung 3 bis beträgt.

3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Xanthan-Harz der Behandlung in Form einer Fermentationsbrühe eines Xanthan-Harz produzierenden Bakteriums unterworfen wird, wobei das Harz, welches die Reste von Bakterienzellen enthält, keine Behandlung zur Isolierung derselben in festem Zustand erfährt.

4·. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Behandlung unterworfene Xanthan-Harz in festem Zustand vorliegt und die Reste der

- -3-T-3'92-4'9-^:-

Bakterienzellen enthält.

5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das Xanthan-Harz inaktiviert ist.

6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym aus einer Kultur eines Basidiomyceten der Art Poria stammt.

7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur von 25 bis 65⁰C durchgeführt wird.

8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur von 40 bis 60⁰C durchgeführt wird.

9· Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Temperatur der enzymatischen Behandlung durch die empirische Formel

T^x » 125 + 4-3 logÄ

(im Fall von Salzen einwertiger Metalle) bestimmt wird, wobei LL die Ionenstärke ist.

1o. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 9_f dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Dispersion des gereinigten Xanthan-Harzes anschließend einer Behandlung

zur Ausfälltuig des Harzes unterworfen wird, worauf man dieses in festem Zustand isoliert trocknet.

11. Xanthan-Harz in festem Zustand, erhalten durch das Verfahren gemäß Anspruch 1o.

12, Feste Komposition zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Ansprüchen 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet,

daß sie ein Xanthan-Harz in festem Zustand und eine Polysaccharase eines Basidiomyceten enthält.

13· Komposition gemäß Anspruch 12, ' dadurch gekennzeichnet,

daß sie 1 bis 100 Gewichtsteile Xanthan-Harz pro Gewichtsteil Polysaccharase eines Basidiomyceten enthält.

Verwendung eines Xanthan-Harzes, welches durch das Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 1o.gereinigt wurde, oder einer Komposition gemäß Ansprüchen 12 und 13 als Verdickungsmittel zur Petroleumgewinnung.