Разработка методов синтеза функциональных полимерных материалов для нефтегазовой отрасли на базе итаконовой кислоты с использованием возобновляемого сырья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат наук Котелев, Михаил Сергеевич

• Котелев, Михаил Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Котелев, Михаил Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Микробиологические методы получения итаконовой кислоты

1.1.1 Методы выделения итаконовой кислоты из культуральной жидкости

1.1.2 Перспективы переработки целлюлозного сырья

1.1.3 Анализ нормативной и методической документации по теме исследования

1.2 Конверсия лимонной кислоты в итаконовый ангидрид

1.3 Полимеризация и сополимеризация итаконовой кислоты и её производных35

1.3.1 Гомополимеризация итаконовой кислоты

1.3.2 Радикальная полимеризация

1.3.3 Полимеризация диалкилитаконатов

1.3.4 Полимеризация азотсодержащих производных итаконовой кислоты

1.3.4 Сополимеризация производных итаконовой кислоты с другими мономерами

1.4 Ингибиторы гидратообразования

1.4.1 Исследования КИТ в Колорадской горной школе

1.4.2 Исследования КИТ в компании Shell

1.4.3 Исследования КИТ в компании Baker Petrolite

1.4.4 Исследования КИТ в компании BP

1.4.5 Разработка КИТ компаниями RF-Rogaland и Clariant

1.4.6 Исследования КИТ в компании Exxon

1.4.7 Исследования КИТ в компании Nippon Shokubai

1.4.8 Исследования КИТ в компаниях ISP и BASF

1.4.9 Исследование влияния стереорегулярности полимеров на их игибирующую способность

1.4.10 Разработка биоразлагаемых кинетических ингибиторов гидратообразования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Исследование и оптимизация процесса микробиологического получения

итаконовой кислоты напрямую из целлюлозосодержащего сырья

2.1.1 Методы скрининга коллекционных штаммов микроорганизмов продуцентов на целлюлолитическую активность

2.1.2 Измерение общей деллюлазной активности культуральной жидкости

2.1.3 Определение способности синтезировать итаконовую кислоту при росте на

модельных субстратах

2.1.4 Снятие кривых накопления итаконовой кислоты при ферментации реального целлюлозосодержащего сырья

2.2 Исследование процесса конверсии лимонной кислоты

2.3 Методы синтеза и исследования полимеров и сополимеров

2.3.1 Методы полимеризации и сополимеризации

2.3.2 Спектрометрия ЯМР

2.3.3 Элементный анализ

2.3.4 Гель-проникающая хроматография

2.4 Методы испытаний полученных полимеров

2.4.1 Методика оценки флокулирующей способности

2.4.2 Методика определение низшей критической температуры растворения

2.4.3 Методика испытания образцов полимеров в качестве ингибиторов гидратоообразования

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Получение итаконовой кислоты напрямую из целлюлозосодержащего сырья

3.1.1 Первичный скрининг культур на наличие целлюлазной активности

3.1.2 Количественная оценка общей целлюлазной активности культуральной жидкости

3.1.3 Определение способности синтезировать итаконовую кислоту при росте на модельных субстратах

3.3.4 Снятие кривых накопления итаконовой кислоты при ферментации реального целлюлозосодержащего сырья

3.2 Исследование процесса конверсии лимонной кислоты

3.3 Синтез и исследование полимеров и сополимеров итаконовой кислоты

3.3.1 Поли(итаконовая кислота)

3.3.2 Поли(диэтиловый эфир итаконовой кислоты)

3.3.3 Поли(диэтилитаконат)-со-(итаконовая кислота)

3.3.4 Поли(Н-винилпирролидон)-со-(итаконовая кислота)

3.3.5 Поли(итаконовый ангидрид)

3.3.6 Поли(итаконовая кислота) из поли(итаконового ангидрида)

3.3.7 Поли(монопирролидиниламид итаконовой кислоты)

3.3.8 Поли(мономорфолиниламид итаконовой кислоты)

3.3.9 Определение средней молекулярной массы и полидисперсности синтезированных ВМС

3.4 Испытания образцов полимеров в качестве ингибиторов гидратоообразования

3.5 Определение нижней критической температуры растворения в воде синтезированных ВМС

3.6 Исследование влияния синергетических добавок на ингибирующую способность синтезированных ВМС

3.7 Испытания синтезированных ВМС в качестве флокулянтов

3.8 Исследование реологических свойств поли(итаконовой кислоты)

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПУБЛИКАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов синтеза функциональных полимерных материалов для нефтегазовой отрасли на базе итаконовой кислоты с использованием возобновляемого сырья»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. По прогнозам ведущих аналитических организаций мировой рынок итаконовой кислоты достигнет в 2017 году 400 млн. долларов. Столь высокий интерес вызван в первую очередь тем, что итаконовая кислота является перспективным продуктом, способным заменить некоторые типы нефтехимического сырья, и производится при этом из возобновляемых ресурсов. На основе итаконовой кислоты могут быть получены полимеры с различными свойствами, в том числе перспективные с точки зрения использования в нефтегазовой отрасли в качестве альтернативы полиакриламиду.

Полиакриламид в настоящее время является одним из наиболее распространенных полимеров. Использование его катионных и анионных производных возможно на всех этапах эксплуатации месторождений: от бурения до вторичной добычи, и позволяет получать прибыль в десятки раз превышающую стоимость использованного полимера. Несмотря на низкую токсичность собственно полиакриламида, технические образцы могут проявлять нейротоксичность из-за содержания в них остаточных количеств мономера -акриламида. Акриламид получают гидратацией акрилонитрила, который, в свою очередь, получают парциальным окислением пропилена в присутствии аммиака. Как известно, промышленное производство пропилена и аммиака целиком основано на использовании природного газа.

Таким образом, замена полиакриламида полимерами на основе итаконовой кислоты будет способствовать не только экологизации промышленности, но и в некоторой степени позволит отказать от использования ископаемых ресурсов для производства целого ряда технических продуктов.

Цели и задачи работы. Основная цель работы: создание нового метода получения функциональных полимерных материалов для нефтегазовой отрасли на базе итаконовой кислоты и её производных, с использованием доступного сырья биологического происхождения.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) Разработка простого и эффективного метода биотехнологического получения итаконовой кислоты непосредственно из твердого целлюлозосодержащего сырья.

2) Оптимизация метода получения итаконового ангидрида из дешевого биотехнологического сырья - лимонной кислоты, путем реализации его в поточном режиме.

3) Синтез и исследование функциональных полимеров и сополимеров полученной итаконовой кислоты с регулируемыми свойствами.

4) Оценка перспектив практического применения полученных полимеров в нефтегазовой отрасли и выработка рекомендаций по структуре и составу

применяемых материалов.

♦ •

Научная новизна.

- В ходе работы впервые продемонстрирована возможность биотехнологического получения итаконовой кислоты напрямую из целлюлозосодержащего сырья с помощью грибов Aspergillus terreus. Достигнутые значения основных параметров, среди которых: конечная концентрация итаконовой кислоты в культуральной жидкости, скорость ферментации, конверсия и селективность, сопоставимы со значениями для процессов ферментации традиционного сахаросодержащего сырья.

- В ходе оптимизации метода получения итаконового ангидрида из лимонной кислоты в лабораторных условиях была продемонстрирована возможность получения итаконового ангидрида из лимонной кислоты в непрерывном режиме с выходом более 90% и высокой селективностью.

- Разработана методика синтеза, впервые получены и охарактеризованы следующие полимеры: поли(Тч[-винилпирролидон)-со-(итаконовая кислота), поли(монопирролидиниламид итаконовой кислоты), поли(мономорфолиниламид итаконовой кислоты) Все полученные полимеры охарактеризованы по спектрам ЯМР, данным гель-проникающей хроматографии и элементного анализа.

- Показано, что синтезированные поли(монопирролидиниламид итаконовой кислоты), поли(мономорфолиниламид итаконовой кислоты) проявляют высокую активность в качестве кинетических ингибиторов гидратообразования и превосходят по своим характеристикам коммерчески доступный ингибитор Luvicap 55W, а образцы поли(>1-винилпирролидон)-со-(итаконовой кислоты) обладают флокулирующей способностью по отношению к неорганическим взвесям наравне с препаратами частично гидролизованного полиакриламида.

Теоретическая и практическая значимость. Получение итаконовой кислоты ферментацией твердого целлюлозосодержащего сырья может лечь в основу создания интегрированного метода биотехнологического производства данного продукта, что соответствует самым современным тенденциям развития промышленной биотехнологии.

Усовершенствованный метод конверсии лимонной кислоты в непрерывном режиме открывает возможность создания конкурентоспособной технологии получения итаконового ангидрида ввиду низкой рыночной стоимости лимонной кислоты.

Предложенная схема использования итаконового ангидрида в качестве реагента для полимерной химии позволит упростить процесс получения полимеров и сополимеров итаконовой кислоты и открывает широкие возможности для создания эффективных реагентов для нефтегазовой отрасли.

Отдельные материалы диссертации вошли в курс «Биотехнология в нефтегазовой отрасли» для студентов факультета Химической технологии и экологии, обучающихся по профилям 240401 - Химическая технология органических веществ; 240403 - Химическая технология природных энергоносителей и углеродистых материалов.

На основе разработанных в ходе работы научно-технических решений были поданы 2 заявки на патент: на изобретение «Флокулянт для очистки воды и способ его получения», per. № 2012151207 от 29.11.2012 г. и на полезную модель «Устройство для получения термически нестабильных ангидридов органических кислот» per. № 2013147276 от 23.10.2013 г.

Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты исследований были представлены в докладах и презентациях на XX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва,. 2013 г.), на 67-ой Международной молодежной научной конференции «Нефть и газ - 2013» (Москва, 2013 г.).

Благодарности. Автор выражает признательность всему коллективу кафедры физической и коллоидной химии РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина -за поддержку и помощь в проведении исследований, а в особенности Семенову Антону Павловичу, Новикову Андрею Александровичу, Зобову Павлу Михайловичу, Поповой Ольге Владимировне - за ценные советы и конструктивную критику, Бескоровайному Александру Васильевичу,

• 9

Бескоровайной Дарье Андреевне, Кожевниковой Елене Юрьевне - за помощь в проведении аналитических и культуральных работ, а также Баркову Артему Вадимовичу - за неоценимую помощь в планировании экспериментов и интерпретации полученных результатов.

Глава 1. Обзор научно-информационных источников 1.1 Микробиологические методы получения итаконовой кислоты

Итаконовая (метиленянтарная) кислота — ненасыщенная двухосновная кислота. Она может быть получена химическим путем из лимонной или аконитовой кислоты. Кроме того, итаконовая кислота является продуктом метаболизма грибов рода Aspergillus, а именно, A. itaconicus, выделенных в 1929 г. японским исследователем Киношита, и A. terreus, обнаруженным несколько позднее английским ученым Кэлэмом (1939).

Способность итаконовой кислоты и ее производных легко полимеризоваться дает возможность образовывать многочисленные синтетические материалы, обладающие ценными свойствами и находящие широкое применение. Итаконовая кислота применяется в производстве высококачественных синтетических смол, синтетических волокон, поверхностно-активных веществ, моющих средств, фармацевтических препаратов, инсектицидов, красителей и других сложных органических соединений [1,2].

Получение итаконовой кислоты микробиологическим способом на основании использования A. terreus было налажено в США, Японии и СССР. Первое упоминание об отечественном производстве итаконовой кислоты встречается в доступной научно-технической литературе в 1963 году. В патенте СССР 164241 описан способ получения итаконовой кислоты путем поверхностной ферментации сахара в растворе штаммом 718/9 гриба Aspergillus terreus и очистки целевого продукта ионообменными смолами.

Для повышения активности гриба предлагалось доводить концентрацию раствора сахара до 95-110 г/л и добавлять в него следующие компоненты (г/л): сернокислый магний 1,5-2,5; хлористый аммоний 1,2-2,5; кукурузный экстракт 1,5-2,5; солодовый экстракт 0,75-1,5.

Питательную среду стерилизовали нагреванием до 100 °С с экспозицией в 30 минут. После остывания раствора до 50-45 °С его рН доводили до значения 2,2

азотной или другой кислотой. В подкисленный раствор добавляли 0,01-0,1 г/л стимулятора роста, приготовленного из листьев хлопчатника. Раствор разливали в плоские кюветы из расчета 80-150 л на 1 м площади кюветы, доводя высоту слоя до 8 -15 см. Затем на раствор, охлажденный до 38-42 °С, высевали сухие конидии Aspergillus terreus, которые предварительно смешивали со стерильным активированным углем (1:10), распыляя их стерильным воздухом. Количество конидий брали из расчета 40-45 мг на 1м площади кюветы. Затем кюветы размещали в бродильные камеры. Авторы разработки особо подчеркивали необходимость строгого соблюдения температурного режима культивирования. В течение первых 48 часов на стадии формирования поверхностной пленки

продуцента температура поддерживалась на уровне 40-34 °С. На более поздних • * ♦

стадиях ферментации температуру снижали до 31-33 °С. Для поверхностной аэрации использовали стерильный воздух. Режим аэрации устанавливали с учетом физиологического состояния продуцента на различных этапах роста мицелия. Для интенсификации процесса, начиная с четвертых суток, перемешивали раствор, переливая содержимое верхней кюветы в нижнюю, затем переносили в промежуточный резервуар и возвращали в освободившуюся верхнюю кювету. Упаренную массу направляли на кристаллизацию с последующим выделением технических кристаллов итаконовой кислоты методом центрифугирования.

Через 11-13 суток завершали культивирование. Высота слоя в кюветах составляла 8 см. Мицелий промывали, а освободившиеся аппараты стерилизовали. К концу ферментации концентрация сахара не превышала 2%. Культуральную жидкость и промывные воды осветляли активированным углем, пропускали через фильтр-пресс и через анионитовые фильтры АН-1 или АН-2Ф, после чего упаривали в вакуум-аппарате, доводя объем до 1/10-1/12 от первоначального. Выход кристаллов, содержащих 96-97% итаконовой кислоты, составлял до 400 г с 1 л фильтрата. Для дополнительного извлечения остатков итаконовой кислоты фильтрат пропускали через анионитовый фильтр ЭДЭ-10П.

Для очистки технического продукта кристаллы растворяли в горячей воде, осветляли активированным углем, фильтровали и центрифугировали. Описанный способ обеспечивал выход целевого продукта из сахарозы в 35-40% [3].

Дальнейшее совершенствование метода пошло по двум направлениям: модификация штамма-продуцента и усовершенствование технологии его культивирования. На основе известного штамма Aspergillus terreus № 718/9 был получен новый штамм Thorn № 407, отличающийся высокой способностью продуцировать итаконовую кислоту как при поверхностном, так и при глубинном способе ферментации. Штамм был получен в результате селекции вариантов исходной формы гриба. При микроскопии препаратов из поверхностного субстратного мицелия наблюдалось большое количество кристаллов итаконовой кислоты. Питательные среды для поверхностного и глубинного (погруженного) культивирования имели сходный состав на основе сахарозы и включали MgS04><7H0, NH4C1, КН2РО4, ZnS04 и свекловичную мелассу. При погруженном культивировании отмечался как диффузный рост, так и формирование пеллет. В патенте приведена важная морфологическая характеристика штамма: в период интенсивного кислотообразования на концах гиф мицелия, выступающих из сферических пеллет, формируются «вильчатые разветвления». При поверхностном культивировании новый штамм продуцирует до 50% итаконовой кислоты от количества заданного сахара. При глубинном культивировании этот показатель составляет 45% [4].

Следующим этапом развития отечественной технологии получения итаконовой кислоты стало получение новых штаммов продуцентов с использованием химических и физических мутагенов. Так, штамм Aspergillus terreus ЭУ-376 был получен путем комбинированного воздействия этиленимина и ультрафиолетовых лучей на исходный штамм 718/9. Предлагаемый штамм отличался от предшественника более высокой активностью образования итаконовой кислоты из сахарозы и значительно более высокой устойчивостью к микроорганизмам, инфицирующим питательные среды [5].

Дальнейшие разработки в этой области были направлены на повышение выхода и уменьшение стоимости итаконовой кислоты. Для достижения этих целей было предложено использовать в качестве источника углерода сахар-сырец (тростниковый), а в качестве продуцента - штамм Aspergillus terreus У1-ЭУУ-417, полученный под воздействием этиленимина и ультрафиолетовых лучей на штамм ЭУ-376 Aspergillus terreus. В состав питательной среды на основе сахара-сырца входил кукурузный экстракт 1,0-1,5 г/л, сернокислый магний 4,4 мг/л и сернокислый цинк 4,4 мг/л. Величину рН питательной среды устанавливали в пределах 1,9-20 путем введения серной или азотной кислоты.

При получении посевного материала осуществляли посев конидий штамма

У1-ЭУУ-417 в пробирку с агаризованной питательной средой Мойера-Когхила. Для • »

дальнейшего размножения посевного материала культуру переносили из пробирок в кюветы площадью до 10 дм и культивировали при 30-32 °С в течение 10-12 суток. Конидии с поверхности мицелия собирали вакуумным устройством в асептических условиях. Конидии смешивали со стерильным активированным углем и после контроля использовали в качестве посевного материала в производстве итаконовой кислоты.

Биосинтез итаконовой кислоты из сахара-сырца проводили поверхностным методом в «бродильных» камерах при температуре 32-34 °С. Использовали производственную питательную среду следующего состава: сахар-сырец (тростниковый) 70 - 80 г/л,

азотнокислый аммоний 2,5 г/л,

сернокислый магний 4,4 г/л

сернокислый цинк 4,4 мг/л

кукурузный экстракт 1,0-1,5 г/л

рН среды 1,9-2,0.

После формирования на поверхности среды пленки мицелия вносили дополнительную порцию подкормки, называемую «бродильная среда», следующего состава (г/л):

сахар-сырец (тростниковый) 70-80,

сернокислый магний 4,4,

рН среды 1,9-2,0.

Для приготовления питательной среды сахар-сырец растворяли в воде в соотношении 1 : 2, добавляли серную или азотную кислоту до значения рН 1,9-2,0. Раствор нагревали до кипения. Время экспозиции в тексте патента не приведено, но, очевидно, оно составляло не менее 30 минут. После кипячения добавляли компоненты минерального фона и воду (по-видимому, кипяченую) до необходимого объема. После охлаждения до 40-45 °С питательную среду подавали в кюветы. Исходная высота слоя питательной среды составляла 4 см. Через двое суток доливали свежеприготовленный «бродильный раствор» так, чтобы общая высота слоя составляла 10-12 см [6].

В современной практике лабораторного и пилотного культивирования Aspergillus terreus чаще всего используют жидкую питательную среду на основе глюкозы следующего состава (г/л):

глюкоза - 100;

MgS04 х 7Н20 - 5,0,

пептон - 1,0,

дрожжевой экстракт - 2,0,

NaCl - 0,4,

КН2Р04 - 1,0,

СаС12х2Н20 - 1,0.

Сходный состав питательной среды часто используется для погруженного культивирования А terreus [7, 8, 9, 10].

Другой распространенной средой является среда Кроса (Cros) и ее модификации. Типичный вариант среды имеет следующий состав (г/л):

глюкоза - 100,0

кукурузный экстракт - 0,5,

MgS04 х 7Н20 - 5,0,

NH4NO3 - 3,0,

NaCl - 0,4,

ZnS04xH20 - 0,033,

КН2Р04 - 0,5,

СаСЬ х 2Н20 - 1,0,

CuS04 х 5Н20 - 0,06 [11].

В соответствие с отечественной методикой внесение посевного материала осуществляли при температуре среды 38-40°С в количестве 30-45 мг/м площади кюветы при помощи стерильного воздуха. Аэрация осуществлялась путем подачи над поверхностью кювет 3-5 объемов стерильного воздуха на объем питательной среды в час на стадии роста мицелия, и в 11-13 объемов - на стадии кислотообразования [6].

Необходимость варьирования уровня растворенного кислорода в среде

• о

активно исследуется и в настоящее время. Так предложен режим аэрации, при котором ферментация начинается при концентрации растворенного кислорода в 75%, на вторые сутки показатель снижается до 50 %, а на 5 сутки - до 25 % [12].

Продолжительность ферментационного цикла при высоте слоя питательной среды 10-12 см составляла 14-16 суток. Выход итаконовой кислоты в производственных условиях составлял 45-50 % по сахару, в лабораторных условиях - до 60-65%. Выход с 1 м площади мицелия была увеличена на 20-25 % по сравнению с применением пищевого кристаллического сахара. Ферментация велась до остаточной концентрации сахара в 0,1-0,5 %.

После отделения мицелия культуральную жидкость и промывные воды осветляли активированным углем и фильтровали через барабанный вакуум-фильтр, после чего получали техническую, а затем чистую кристаллическую итаконовую кислоту описанным выше способом. При этом способе выделения выход составлял 80-85 % от общего содержания итаконовой кислоты в культуральной жидкости [6].

Совершенствование технологии микробиологического синтеза итаконовой кислоты в СССР развивалось параллельно со сходным процессом получения лимонной кислоты. Как одна, так и другая кислоты производились методами поверхностного и глубинного (погруженного) культивирования. Чаще использовался глубинный метод. Технологический процесс включал в себя

культивирование продуцента на средах с высокой концентрацией сахара (чаще мелассой) в условиях ограничения роста гриба минеральными компонентами среды (обычно железом и фосфором), при низком рН среды и достаточном обеспечении кислородом.

Итаконовая кислота, в отличие от лимонной, является токсичным продуктом. При концентрации ее в среде около 70 г/л наблюдается угнетение роста продуцента и синтеза продукта. Для предотвращения токсичного действия накапливающейся кислоты использовали метод ее нейтрализации NH4OH. Периодическое введение NH4OH и поддержание значения рН среды на уровне 3,8 обеспечивало накопление до 150-200 г итаконовой кислоты в литре раствора. Другой особенностью процесса синтеза итаконовой кислоты с помощью A. terreus была необходимость внесения в среду высоких концентраций ионов таких металлов, как Zn2+, Mg2+ и Cu2+.

В нашей стране были разработаны технологии производства итаконовой кислоты методами поверхностного и глубинного культивирования. В результате многоступенчатой обработки природного штамма мутагенами и последующего отбора был селекционирован ряд высокоактивных мутантов A. terreus, один из них (ЭУУ-417) использовался для производства итаконовой кислоты на всех заводах Советского Союза. Цех конидий Рижского экспериментального завода обеспечивал споровым материалом все производства кислоты в стране.

При поверхностном способе процесс ферментации осуществлялся в кюветах по бессменному варианту без долива или с доливом. В качестве источника углерода чаще всего использовали свекловичную мелассу или продукт переработки отходов древесины - двойное соединение глюкозы с NaCl. Учитывая уровень развития гидролизного производства в СССР в 70-80 годах прошлого века, отходы деревообработки были неиссякаемым и практически бесплатным источником сырья для микробиологической промышленности.

При глубинном способе процесс осуществлялся последовательно в двух ферментаторах. Среда в посевном ферментаторе засевалась спорами гриба. В конце экспоненциальной фазы роста мицелий передавали из посевного в основной аппарат. Ферментационная среда содержала 6-7 % сахара мелассы и тот же состав

солей, что и при поверхностном методе. Значение рН среды поддерживали на уровне 2,1-2,3. В течение ферментации осуществлялось интенсивное перемешивание и аэрация среды. На рисунке 1.1 представлена динамика потребления сахара, образования мицелия гриба и увеличения концентрации итаконовой кислоты в среде. В конце процесса концентрация кислоты достигла 4060 г/л. Установлено, что уровень выхода итаконовой кислоты в 70 г/л преодолеть практически невозможно. Даже повышение концентрации сахара с 120 г/л до 180 г/л дает прирост выхода кислоты с 60% до 70%. При этом остаточная концентрация глюкозы в срезе составляет 30 г/л, что экономически нецелесообразно [13].

Биосинтез итаконовой кислоты при погруженном культивировании происходил намного интенсивнее, чем при поверхностном. После окончания процесса ферментации культуральную среду освобождали от мицелия, осветляли активированным углем и упаривали под вакуумом, после чего получали техническую, а затем чистую кристаллическую итаконовую кислоту описанным выше способом [1].

В доступной научно-технической литературе не обнаружено сведений о производстве итаконовой кислоты в Российской Федерации. Отсутствуют и ссылки на сохранившуюся технологическую документацию существовавших ранее производств. В каталоге Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) нет упоминания о высокопродуктивных штаммах -продуцентах итаконовой кислоты.

1 2

М-

й

30 -12 10

20-6 6

10 -Ч 2

1

70 60

50 НО

SO 20 W

6 !2 !Ь tt SO 56 42 18 M 60 66 72 Время; ч

Рисунок 1.1- Динамика роста Aspergillus terreus и образования итаконовой кислоты: 1 - итаконовая кисота (г/л), 2 - масса мицелия (г/л) 3 - сахар в среде (г/л)

Установлено, что биосинтез итаконовой кислоты связан с превращением глюкозы по фруктозобисфосфатному пути и реакций ЦТК. Непосредственным предшественником итаконовой кислоты служит г/иоаконитовая кислота, продукт превращения цитрата под действием аконитат-гидратазы. У А. 1еггет обнаружена также аконитатдекарбоксилаза, осуществляющая реакцию декарбоксилирования г^с-аконитата с образованием итаконовой кислоты. В свою очередь итаконовая кислота под действием итаконидазы, обнаруженной в клетках ряда штаммов А. 1еггет, может далее превращаться в итавинную кислоту [14].

Ряд исследователей полагают, что итаконовая кислота - обычный метаболит некоторых грибов и при соответствующих условиях может этими грибами потребляться как источник углерода. Считается, что избыточный синтез и выделение итаконовой кислоты в среду происходит в результате ингибирования метаболизма итаконата. В качестве возможных ингибиторов рассматривают ион Си и низкое значение рН среды [6].

1.1.1 Методы выделения итаконовой кислоты из культу рал ьной жидкости

При поверхностном способе получения итаконовой кислоты после завершения ферментации мицелий промывали, а освободившиеся аппараты

[1].

стерилизовали. К концу ферментации концентрация сахара не превышала 2 %. Культуральную жидкость и промывные воды осветляли активированным углем, пропускали через фильтр-пресс и через анионитовые фильтры АН-1 или АН-2Ф, после чего упаривали в вакуум-аппарате, доводя объем до 1/10-1/12. от первоначального. Выход кристаллов, содержащих 96-97% итаконовой кислоты, составлял до 400 г с 1 л фильтрата. Для дополнительного извлечения остатков итаконовой кислоты фильтрат пропускали через анионитовый фильтр ЭДЭ-10П. Для очистки технического продукта кристаллы растворяли в горячей воде, осветляли активированным углем, фильтровали и центрифугировали. Описанный способ обеспечивал выход целевого продукта из сахарозы в 35-40% [3].

При погруженном производстве итаконовой кислоты использовали сходную технологию выделения целевого продукта. Мицелий и другие твердые частицы удаляли, раствор подкисляли минеральной кислотой, очищали активированным углем, фильтровали и концентрировали упариванием. Далее раствор охлаждали и кристаллизовали. После удаления кристаллов маточный раствор обрабатывали активированным углем и экстрагировали из него оставшуюся кислоту с помощью органического растворителя, например изоамилового спирта. Существовал другой способ выделения итаконовой кислоты. Маточную жидкость пропускали через анионит, а итаконовую кислоту элюировали далее с анионита минеральной кислотой. Неочищенную итаконовую кислоту использовали для этерификации или осаждали из ферментационного фильтрата негашеной известью, а катионы кальция затем связывали в виде Са804 при добавлении Н2804. При концентрировании итаконовая кислота кристаллизовалась.

В Японии был предложен полупроточный процесс, при котором грибы выращивали в среде, содержащей углеводы, кукурузный экстракт и минеральные соли; к среде добавляли 35-50 г/л итаконовой кислоты, которая лимитировала рост грибов. Через определенный период мицелий отделяли фильтрованием, а часть образованной итаконовой кислоты удаляли. Для этого раствор охлаждали, что приводило к кристаллизации кислоты. Образовавшиеся кристаллы отделяли фильтрованием, а маточный раствор возвращали в ферментационный цикл [31].

В институте химии Башкирского филиала АН был разработан метод выделения итаконовой кислоты из водных растворов путем экстракции при температуре 20-40 °С, используя в качестве экстрагента раствор диамилсульфоксида или дигексилсульфоксида или нефтяных сульфоксидов в полиалкилбензоле (ПАБ). Раствор содержал 5-7% о-диэтилбензола, 61-63% ;и-диэтилбензола, 31-33 % я-диэтилбензола с концентрацией 30-60 %.

Нефтяные сульфоксиды, используемые в технологическом процессе имели следующие физико-химические характеристики:

содержание общей серы, %масс. - 11,8,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Котелев, Михаил Сергеевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Аркадьева З.А., Безбородов A.M., Блохина И.Н. и др.; Промышленная микробиология. Под ред. Егорова Н.С. -М. Высш.шк., 1989. -688 с.

2 Okabe М., Lies D., Kanamasa S. Park E.Y. Biotechnological production of itaconic acid and its biosynthesis in Aspergillus terreus. //Appl Microbiol Biotechnol. -2009. -V. 84. pp. 597-606.

3 Карклинь Р.Я., Турулов A.B., Пробок А.К., Гайле B.K. и др. Способ получения итаконовой кислоты. Патент СССР № 164241 от 01.01.1964 г.

4 Татаренко Е.С., Герасимова И.П., Ульянова И. П. Штамм Aspergillus terreus Тном № 407. Патент СССР № 184783 от 01.01.1966 г.

5 Карклинь Р.Я., Гайле В.К., Витола Г.А. и др. Штамм Aspergillus terreus ЭУ-376. Патент СССР № 181588 от 01.01.1966 г.

6 Мельберг Я.В., Карклинь Р.Я., Лукшо В.и др. Способ производства итаконовой кислоты. Патент СССР № 282250 от 28.10.1970 г.

7 Gawande P.V., Kamat M.Y. Production of Aspergillus xylanase by Lignocellulosic waste fermentation and its application.// Journal of Applied Microbiology -1999, 87, P. 511-519.

8 Marques S., Pala H., Alves L., Amaral-Collaco M.T., Gama F.M., Girio F.M. Characterization and application of glycanases secreted by Aspergillus terreus CCMI 498 and Trichoderma viride CCMI 84 for enzymatic deinking of mixed office wastepaper.//Journal of Biotechnology. - 2003. - 100. P. 209-219.

9 Ghanem N.B., Yusef H.H., Mahrouse H.K. (2000) Production of Aspergillus terreus xylanase in solid-state cultures: application of the Plackett-Burman experimental design to evaluate nutritional requirements.// Bioresource Technology. - 2000. - 73. P. 113-121.

10 Hrmova M., Petrakova E., Biely P. Induction of cellulose- and xylan-degrading enzyme systems in Aspergillus terreus by homo and hetero disaccharides composed of glucose and xylose.// Journal of General Microbiology.- 1991, 137, P. 541547.

11 Cros P., Schneider D. Microbiological production of itaconic acid. US -Patent 5231016. -1993.

12 Li A., Van Luijk N., Веек M., Caspers M., Punt P., Van der Werf M. A clone-based transcriptomics approach for the identification of genes relevant for itaconic acid production in Aspergillus. // Fungal Genetics and Biology. - 2011. -V 48. - pp. 602611.

13 Kuenz A., Gallenmuller Y., Willke Т., Vorlop K.-D. Microbial production of itaconic acid: developing a stable platform for high product concentrations. // Appl Microbiol Biotechnol. - 2012. -V. 96. pp. 1209-1216.

14 Steiger M.G., Blumhoff M.L., Mattanovich D., Sauer M. Biochemistry of microbial itaconic acid production. // Frontiers in Microbiology. - 2013. - V. 4. Article 23. pp. 1-5.

15 Воробьева Jl.И. Промышленная микробиология. Учебное пособие. - М. - Издательство МГУ,- 1989. 294 с.

16 Li A., Pfelzer N., Zuijderwijk R., Brickwedde A., Van Zeijl C., Punt P. Reduced by-product formation and modified oxygen availability improve itaconic acid production in Aspergillus niger. //Applied Microbiology and Biotechnology. - 2013. - V. 97. - I. 9, pp 3901-3911.

17 Карклинь Р.Я., Рамина JI.О., Лемба Я.К., Корольков Н.М. Способ выделения лимонной кислоты и ее солей. Патент РФ № 998504 от 14.08.81.

18 Никитин Ю.Е., Егуткин Н.Л., Куватов Ю.Г., Муринов Ю.И., Колосницын В. С. Способ выделения итаконовой кислоты. Патент РФ № 50989 от 10.02.77.

19 Menon V, Rao М Trends in bioconversion of lignocellulose: Biofuels, platform chemicals and biorefinery concept.// Progress in Energy and Combustion Science. -2012. Volume 38, Issue 4, P. 522-550.

20 Kocabas A., Ogel Z.B., Bakir U. Xylanase and itaconic acid production by Aspergillus terreus NRRL 1960 within a biorefinery concept.// Annals of Microbiology. -2013. DOI 10.1007/s 13213-013-0634-9.

21 Kamat S., Khot M., Zinjarde S., RaviKumar A., Gade W.N. Coupled production of single cell oil as biodiesel feedstock, xylitol and xylanase from sugarcane bagasse in a biorefinery concept using fungi from the tropical mangrove wetlands.// Bioresource Technology 135. -2013. P. 246-253.

22 Prevot V., Lopez M., Copinet E., Duchiron F. Comparative performance of commercial and laboratory enzymatic complexes from submerged or solid-state fermentation in lignocellulosic biomass hydrolysis.// Bioresource Technology, -129,. -2013fPv690-693.

23 Klemm D., Heublein B., Fink H.-P., Bohn A. Cellulose: Fascinating Biopolymer and Sustainable Raw Material. // Angewandte Chemie International Edition. -2005. -V. 44, -I. 22, pp. 3358-3393.

24 Mosier N..S, Hall P., Ladisch C.M., Ladisch M.R.. Reaction kinetics, molecular action, and mechanisms of cellulolytic proteins. Ill Adv Biochem Engin Biotechnol. -1999.-65. -pp 23-40.

25 Zhang Y.H., Lynd L.R.. Toward an aggregated understanding of enzymatic hydrolysis of cellulose: noncomplexed cellulase systems. // Biotechnol. Bioeng. -2004. -88(7), pp. 797-824.

26 Somerville C., Bauer S., Brininstool G., Facette M., Hamann T., Milne J., Osborne E., Paredez A., Persson S., Raab T. and others. Toward a systems approach to understanding plant cell walls. // Science. -2004. -306(5705). -pp. 2206-2211.

27 Ganan P., Zuluaga R., Cruz J., Velez J.M., Retegi A., Mondragon I. Elucidation of the fibrous structure of Musaceae maturate rachis. // Cellulose. -2008. -15(1). pp. 131-139.

28 Jäger G. Biocatalytic Conversion of Cellulose towards Itaconic Acid. // Von der Fakultät fur Maschinenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften genehmigte Dissertation. -2012. -164 P.

29 Van Dyk J.S., Pletschke B.I. A review of lignocellulose bioconversion using enzymatic hydrolysis and synergistic cooperation between enzymes-Factors affecting enzymes, conversion and synergy.// Biotechnology Advances. - 2012. 30: P. 1458-1480.

30 Kocabas A., Sutay Kocabas D., Bakir U. One-Step purification and characterization of a low molecular weight xylanase from Aspergillus terreus NRRL I960.// Journal of Applied Biological Sciences. - 2011, - 5 (2) P. 61-65

31 Kulkarni N., Shendye A., Rao M. Molecular and biotechnological aspects of xylanases.// FEMS Microbiology Reviews. -1999. -23. |P. 411-456.

32 Farinas C.S., Loyo M.M., Junior A.B., Tardioli P.W., Neto V.B., Couri S. Finding stable cellulase and xylanase: evaluation of the synergistic effect of pH and temperature.//New Biotechnology. - 2010., -V. 27, -N6.-P. 810-815.

33 Ersayin Yasinok A., Biran S., Kocabas A., Bakir .U Xylanase from a soil isolate, Bacillus pumilus: gene isolation, enzyme production, purification, characterization and one-step separation by aqueoustwo-phase system.// World J Microbiol Biotechnol. - 2010, - 26, P. 1641-1652.

34 Ruijter G.J.G., Kubicek C.P., Visser J. Production of Organic Acids by Fungi. // The Mycota X. Industrial Applications. - 2002. - 10. P. 213-230.

35 Magnuson J.K., Lasure L. Organic Acid Production by Filamentous Fungi.// In: Lange J, Lange L (eds) Advances in Fungal Biotechnology for Industry, Agriculture, and Medicine. Kluwer/Plenum, -2004. London, P. 307-340

36 Bentley R., Thiessen C.P. Biosynthesis of Itaconic Acid in Aspergillus terreus. III. The properties and reaction mechanism of cis-aconitic acid decarboxylase.// J. Biol. Chem. -1957. - 226, P 703-720.

37 Willke T., Vorlop K.D. Biotechnological Production of Itaconic Acid.// Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2001. - 56, P. 289-295.

38 Mitsuyasu O., Dwiarti L., Shin K., Enoch P.Y. Biotechnological production of itaconic acid and its biosynthesis in Aspergillus terreus.// App.l Microbiol. Biotechnol. - 2009. - 84, P. 597-606.

39 Himmel M.E., Ding S.Y., Johnson D.K., Adney W.S., Nimlos M.R., Brady J.W., Foust T.D. Biomass recalcitrance: Engineering plants and enzymes for biofuels production. // Science. -2007. -315(5813). pp. 804-807.

40 Du F., Wolger E., Wallace L., Liu A., Kaper Т., Kelemen B. Determination of productinhibition of CBH1, CBH2, and EG1 using a novel cellulase activity assay. // Appl Biochem Biotechnol. -2010. -161(1). pp 313-317.

41 Квеситадзе Г.И., Квачадзе Л.Jl., Алексидзе Т.И., Логинова Л.Г., Иванова И.И., Гужова Э. П. Штамм Aspergillus terreus АТ-490 - продуцент целлюлаз. Патент SU 1252336 от 27.06.84 г.

42 Hrmova М., Petrakova Е., Biely P. Induction of cellulose and xylan-degrading enzyme systems in Aspergillus terreus by homo- and heterodisaccharides composed of glucose and xylose. // Journal of General Microbiology. - 1991. - 137. pp 541-547.

43 Geddes C.C., Nieves I.U., Ingram L.O. Advances in ethanol production. //.Curr Opin Biotechnol. - 2011. -22(3). pp 312-319.

44 Ramesh Chand Kasana, Richa Salwan, Hena Dhar, Som Dutt, Arvind Gulati A Rapid and Easy Method for the Detection of Microbial Cellulases on Agar Plates Using Gram's Iodine // Current Microbiology. - 2008, -V. 57, -I. 5, pp 503-507

45 Abu Bakar N.K., Abd-Aziz S., Hassan M.A., Ghazali F.M. Isolation and selection of appropriate cellulolytic mixed microbial cultures for cellulases production from oil palm empty fruit bunch. // Faculty of Food Science and Technology, -2010.-9 (1). pp. 73-78.

46 Методические указания по фотометрическому измерению концентрации итаконовой кислоты в воздухе рабочей зоны. Утверждены заместителем Главного государственного санитарного врача СССР В.И. Чибураевым 28 декабря 1990 г. N 5243-90. // Методические указания по измерению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Выпуск № 27 (в двух частях) часть 1. - М.: МП "Рарог", -1992.

47 Безопасность работы с микроорганизмами III - IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней. Санитарно-эпидемиологические правила СП 1.3.2322-08 (в ред. Дополнений и изменений № 1, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от

02.06.2009 № 42, № 2, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 29.06.2011 № 86).

48 Aspergillus terreus (АТСС® 10020™). American Type Culture Collection Product Sheet. - 2 pp.

49 Aspergillus terreus (ATCC® 10029™). American Type Culture Collection Product Sheet. - 2 pp.

50 L. Shriner, S. G. Ford, and L. J. Roll (1943) Itaconic anhydride and itaconic acid-//JDrganic Syntheses, Coll., Vol. 2, p.368.

51 . Shriner, S. G. Ford, and L. J. Roll (1931) Itaconic anhydride and itaconic acid // Organic Syntheses, Coll., Vol. 11, p.70.

52 Crowell, Joyce H. "Production of itaconic and citra" U.S. Patent No. ♦ ♦

2,258,947. 14 Oct. 1941.

53 Barboot, M. M., Al-Sammerrai D. A. Thermal decomposition of citric acid // Thermochimica acta. - 98. - P. 119-126.

54 Wyrzykowski D., Hebanowska E., Nowak-Wiczk G., Makowski M., Chmurzynski L. Thermal behaviour of citric acid and isomeric aconitic acids // Journal of thermal analysis and calorimetry. - 2011. - 104(2). - P. 731-735.

55 Baup, S. Ueber eine neue Pyrogen-Citronensäure, und über Benennung der Pyrogen-Säuren überhaupt // Annalen der Pharmacie. - 1836. - 19. - p. 29.

56 Swarts // Bull. Acad. Royal. Belg. - 1873. - 36. -p. 64.

57 Marvel С. S., Shepherd Т. H. Polymerization Reactions of Itaconic Acid and Some of Its Derivatives // J. Org. Chem. - 1959. - 24. - pp. 599-605.

58 Thanun M. P., Fraih M. Synthesis and Polymerization of N-Arylitaconimides: Free Radically and Anionically // J. Macromol. Sei.- Chem. - 1982. -A18(2). - pp. 159-172.

59 Tate В. E. Polymerization of Itaconic Acid and Derivatives // Adv. Polymer Sei. - 1967.-5.-pp. 214-232.

60 Nagai S., Yoshida K. Studies on Polymerization and Polymers of Itaconic Acid Derivatives IV. Polymerization of Itaconic Acid in Aqueous Solution // Kobunshi Kagaku.- 1960. - 17(188).-pp. 748-752.

61 Chandler E. E. The Ionization Constants of the Second Hydrogen Ion of Dibasic Acids // J. Am. Chem. Soc. - 1908. - 30 (5). - pp. 694-713.

62 Drougas J., Guile R. L. Copolymerization of itaconic anhydride and styrene, determination of reactivity ratios // J. Polymer Sci. - 1961. - 55. - p. 297.

63 Sato T., Hirose Y., Seno M., Matsumoto M. Radical polymerization of diisopropyl itaconate // Eur. Polym. J. - 1994. - 30. - No. 3. - pp. 347-352.

64 Otsu T., Watanabe H., Yang J.Z., Yoshioka M., Matsumoto A. // Makromol. Chem., Macromol. Symp. 63. - 1992. - 87. - p. 104.

65 Katime I., Nuno T. Kinetics of Mono Alkyl Itaconates Bulk Polymerization by DTA // Thermochimica Acta. - 1988. - 124. - pp. 247-261.

66 Cowie J.M.G., Hag Z. // Br. Polym. J. - 1977. - 9. -p. 241.

67 North A.M. // Makromol. Chem. - 1961. - 49. - p. 141.

68 North A.M., Reed G.A. // Trans. Faraday Sot. - 1961. - 57. - p. 859.

69 North A.M., Benson S.W. // J. Am. Chem. Sot. - 1962. - 84. - p. 935.

70 North A.M., Reed G.A. // J. Polym. Sci. - 1963. - 41. - p. 1311.

71 Nagai S., Yoshida K. // Kobunshi Kagaku. - 1960. - 17. - p. 79.

72 Meyerhoff G., Schultz G.V. // Makromol Chem. - 1952. - 7. - p. 294.

73 Tobolsky A.V., Baysal B. //J. Polym. Sci. - 1953. - 11. - p. 471.

74 Sato T., Inui S., Tanaka H., Ota T., Kamachi M., Tanaka T. // J. Polym. Sci.;

A, Polym. Chem. - 1987. - 25. - p. 637.

75 Otsu T., Yamazaki H. // Polym. Prep., Jpn. - 1991. - 40. - p. 132.

76 Pyriadi T. M., Fraih M. //J. Macromol. Sci.-Chem. - 1982. - Al 8. -p. 159.

77 Hagiwara T., Isono K., Suzuki I., Hamana H., Narita T. // Polym. Prep.. Jpn. - 1989. - 38.-p. 1491.

78 Grespos E., Hill D. J. T., O'Donnell J. H., O'Sullivan P. W. // Makromol. Chem., Rapid Cmun. - 1984. - 5. - p. 489.

79 Horta A., Hernández-Fuentes I., Gargallo L., Radie D. // Makromol. Chem., Rapid Comnun. - 1987. - 8. - p. 523.

80 Otsu T., Watanabe H. // Polym. Prep., Jpn. - 1989. - 38. - p. 1365.

81 Otsu T. //Makromol. Chem.. Macromol. Symp. - 1987. - V. -p.235.

82 Yokota K., Oda I. // Kogyo Kagaku Zasshi. - 1970. - 73. - p. 224.

83 Otsu T., Inoue M., Yamada S., Mori S. // J. Polym. Sei., Polym. Lett. Ed. -1975,- 13.-p. 505.

84 Kelen T., Tudos F. // J. Macromolec. Sci.-Chem. - 1975. - 9. -p.l.

85 Abdollahi M., Mahdavian A.R., Bijanzadeh H.R. Kinetic Study of Radical Polymerization VI. Copolymer Composition and Kinetic Parameters for Coplymerization of Styrene-Itaconic Acid by On-Line 1H-NMR // Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry. - 2006. - 43. -pp. 1597-1608.

86 Osman S.M., El-Newehy M.H., Al-Deyab S.S., El-Faham A. Microwave

synthesis and thermal properties of polyacrylate derivatives containing itaconic

anhydride moieties // Chemistry Central Journal. - 2012. - 6. - p. 85.

t •

87 Erbil C., Terlan B., Akdemir O., Gokceoren A.T. Monomer reactivity ratios of N-isopripylacrylamide-itaconic acid copolymers at low and hight conversions // European Polymer Journal. - 2009. - 45. - pp. 1728-1737.

88 Shang S., Huang S.J., Weiss R.A. Syntesis and characterization of itaconic anhydride and stearyk methacrylate copolymers // Polymer. - 2009. - 50. - pp. 3119— 3127.

89 Sloan E. D. Clathrate Hydrates of Natural Gases, 2nd ed.; Marcel Dekker: New York, 1998.

90 Frostman, L. M.; Thieu, V.; Crosby, D. L.; Downs, H. H. Proceedings of the SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, Houston, TX, February 5-8, 2003; SPE 80269.

91 Sloan, E. D. U.S. Patent 5420370, May 30, 1995.

92 Long, J.; Lederhos, J.; Sum, A.; Christiansen, R. L.; Sloan, E. D. Proceedings of the 73rd Annual GPA Convention, New Orleans, LA, March 7-9, 1994.

93 Sloan, E. D. U.S. Patent 5432292, July 11, 1995.

94 Sloan, E. D.; Christiansen, R. L.; Lederhos, J.; Panchalingam, V.; Du, Y.; Sum, A. K. W.; Ping, J. U.S. Patent 5639925, June 17, 1997.

95 Sloan, E. D. U.S. Patent 5880319, March 9, 1999.

96 Lederhos, J. P.; Long, J. P.; Sum, A.; Christiansen, R. L.; Sloan E. D. Chem. Eng. Sei. 1996, 51 (8), 1221-1229.

97 Lederhos, J. P.; Sloan, E. D. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition, October 5-9, 1996, Denver; SPE 36588.

98 Makogon, T. Ph.D. Dissertation, Colorado School of Mines, 1997.

99 Sloan, E. D.; Subramanian, S.; Matthews, P. N.; Lederhos, J. P.; Khokhar, A. A. Ind. Eng. Chem. Res. 1998, v.37, p.3124.

100 Larsen, R. Ph.D. Thesis, Norwegian University Of Science and Technology, Trondheim, Norway, 1997.

101 Larsen, R.; Knight, C. A.; Sloan, E. D. Fluid Phase Equilib. 1998, 150-151, pp. 353-360.

102 Dong Lee, J.; Englezos, P. In 5th International Conference on Gas Hydrates, Trondheim, Norway, June 13-16, 2005; p. 44.

103 Lee, J. D.; Englezos, P. Chem. Eng. Sei. 2005, v.60, p.5323.

104 Yeh, Y.; Feeney, R. Chem. ReV. 1996, v. 96 (2), p.601.

105 Edwards, A. R. Proceedings of the 1st International Conference on Natural Gas Hydrates, New York, 1993; p. 543.

106 Anselme, M. J.; Reijnhout, M. J.; Klomp, U. C. WO Patent Application 93/25798, 1993.

107 Klomp, U. C. WO Patent Application 01/77270, 2001.

108 Rivers, G. T.; Crosby, D. L. U.S. Patent Application 2004/0110998, 2004.

109 Rivers, G. T.; Crosby, D. L. WO Patent Application 2004/22909, 2004.

110 Duncum, S.; Edwards, A. R.; Osborne, C. G. European Patent Application 0536950 Al, 1993.

111 Duncum, S.; Edwards, A. R.; Gordon, K. R.; Holt, C. B.; Osborne, C. G. WO Patent Application 94/25727, 1994.

112 Duncum, S.; Edwards, A. R.; Lucy, A. R.; Osborne, C. G. WO Patent Application 94/24413, 1994.

113 Duncum, S.; Edwards, A. R.; Lucy, A. R.; Osborne. C. G. WO Patent Application 95/19408, 1995.

114 Duncum, S.; Edwards, A. R.; Osborne. C. G. WO Patent Application 96/04462, 1996.

115 Kelland, M. A.; Svartaas, T. M.; Dybvik, L. A. In Proceedings of the SPE 69th Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, LA, October 1994; SPE 28506.

116 Kelland, M. A.; Svartaas, T. M.; Ovsthus, J. In Proceedings of the 3rd Natural Gas Hydrate Conference, Salt Lake City, July 1999.

—1-1-7 Colle, K. S.; Oelfke, R. H.; Kelland, M. A. U.S. Patent 5874660, February 23, 1999.

118 Phillips, N. J.; Kelland, M. A. Industrial Applications of Surfactants IV; Karsa, D. R., ed.; Royal Society of Chemistry: London, 1999; pp.244-259.

119 Namba, T.; Fujii, Y.; Saeki, T.; Kobayashi, H. WO Patent Application 96/38492, 1996.

120 Kelland, M. A.; Klug, P. World Patent Application 98/23843, 1998.

121 Kelland, M. A.; Klug, P. U.S. Patents 6369004, 6544932, 2002.

122 Feustel, M.; Klug, P. U.S. Patent 6566309, 2003.

123 Klug, P.; Feustel, M.; Frenz, V. World Patent Application WO 98/22557,

1998.

124 Klug, P.; Holtrup, F. European Patent Application EP 0933415A2, 1999.

125 Klug, P.; Feustel, M.; Frenz, V. WO Patent Application 98/03615, 1998.

126 Moon, C.; Taylor, P. C.; Rodger, P. M. Can. J. Phys. 2003, 81, 451-457.

127 Kvamme, B. In Proceedings of the 13th Symposium on Thermophysical Properties, Boulder, CO, June 22-27, 1997.

128 Kvamme, B. Proceedings of the 2nd International Conference on Natural Gas Hydrates, Toulouse, France, June 2-6, 1999; pp. 131-146.

129 Colle, K. S.; Costello, C. A.; Talley, L. D.; Longo, J. M.; Oelfke, R. H.; Berluche, E. WO Patent Application 96/08672, 1996.

130 Colle, K. S.; Talley, L. D.; Oelfke, R. H.; Berluche, E. WO Patent Application 96/41784, 1996.

131 Colle, K. S.; Costello, C. A.; Talley, L. D.; Oelfke, R. H.; Berluche, E. WO Patent Application 96/41834, 1996.

132 Colle, K. S.; Costello, C. A.; Talley, L. D. Canadian Patent Application 96/2178371, 1996.

133 Colle, K. S.; Talley, L. D.; Oelfke, R. H.; Berluche, E. WO Patent Application 96/08673, 1996.

134 Colle, K. S.; Costello, C. A.; Talley, L. D.; Oelfke, R. H.; Berluche, E. WO Patent Application 96/41786, 1996. .

135 Colle, K. S.; Costello, C. A.; Talley, L. D.; Pfeiffer, D. G.; Rabeony, M.; Wright, P. J. WO Patent Application 96/08456, 1996.

136 Talley, L. D. Nucleation Workshop; Ecole Nationale Superior de Mines: St. • »

Etienne, France, June 2003.

137 Namba, T.; Fujii, Y.; Saeki, T.; Kobayashi, H. WO Patent Application 96/37684, 1996.

138 Cohen, J. M.; Wolf, P. F.; Young, W. D.; U.S. Patent Application 5723524,

1998.

139 William D. Young, Jeff M. Cohen, and Philip F. Wolf, Enhanced hydrate inhibitors: powerful synergism with glycol ethers, Energy & Fuels, 1998, V.12, p. 216— 218.

140 Bakeev, K.; Chuang, J.-C.; Drzewinski, M. A.; Graham, D. E. U.S. Patent 6117929, 2000.

141 Bakeev, K.; Myers, R.; Chuang, J.-C.; Winkler, T.; Krauss, A. U.S. Patent 6242518, 2001.

142 Bakeev, K.; Harris, K.; Argo, C. B.; Drzewinski, M. A.; Graham, D. E. U.S. Patent 6451892, 2002.

143 Thieu, V.; Bakeev, K.; Shih, J. S. U.S. Patent 6359047, 2002.

144 Bakeev, K.; Chuang, J.-C.; Winkler, T.; Drzewinski, M. A.; Graham, D. E. WO Patent Application 01/27055, 2001.

145 Bakeev, K.; Chuang, J. C.; Winkler, T.; Drzewinski, M. A.; Graham, D. E. U.S. Patent 6281274, 2001.

146 Bakeev, K.; Myers, R.; Graham, D. E. U.S. Patent 6180699, 2001.

147 Cohen, J. M.; Young, W. D. U.S. Patent 6093863, 2000.

148 Cohen, J. M.; and Young, W. D. U.S. Patent 6096815, 2000.

149 Li-Tao Chen, Chang-Yu Sun, Yun-Qiang Nie, Zhan-song Sun, Bao-Zi Peng, Guang-Jin Chen, Testing the subcooling of three kinetic hydrate inhibitor products from ISP, http://www.emse.fr/~hle/PDF/ICGH2008/P-3.html.

150 TANG CuiPing, DAI XingXue, DU JianWei, LI DongLiang, ZANG XiaoYa, YANG XiangYang & LIANG DeQing. Kinetic studies of gas hydrate formation with low-dosage hydrate inhibitors, SCIENCE CHINA Chemistry 2010, Volume 53, Number 12, pp. 2622-2627.

151 Luca Del Villano, Malcolm A. Kelland, Garret M. Miyake and Eugene Y.-X. Chen / Effect of Polymer Tacticity on the Performance of Poly(N,N-dialkylacrylamide)s as Kinetic Hydrate Inhibitors // Energy Fuels 2010, Volume 24, Issue 4, pp. 2554-2562.

152 Luca Del Villano, Roald Kommedal and Malcolm A. Kelland, A CLASS OF KINETIC HYDRATE INHIBITOR WITH GOOD BIODEGRADABILITY, Proceedings of the 6th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2008), Vancouver, 2008.

153 Luca Del Villano, Roald Kommedal, Martin W. M. Fijten, Ulrich S. Schubert, Richard Hoogenboom, Malcolm A. Kelland, A Study of the Kinetic Hydrate Inhibitor Performance and Seawater Biodegradability of a Series of Poly(2-alkyl-2-oxazoline)s, Energy & Fuels, 2009, V.23, p. 3665-3673.

154 Al-Adel, S., Dick, J., El-Ghafari, R. & Servio, P. The Effect of Biological and Polymeric Inhibitors on Methane Gas Hydrate Growth Kinetics, Fluid Phase Equilibria 2008, Volume 267, Issue 1, pp. 92-98.

155 Ju Dong Lee, HuijieWu, Peter Englezos / Cationic starches as gas hydrate kinetic inhibitors // Chemical Engineering Science 2007, Volume 62, pp. 6548-6555.

156 Ramesh Chand Kasana, Richa Salwan, Hena Dhar, Som Dutt, Arvind Gulati A Rapid and Easy Method for the Detection of Microbial Cellulases on Agar Plates Using Gram's Iodine // Current Microbiology. - 2008, -V. 57, -I. 5, pp 503-507.

157 Rautela G.S., Cowling E.B. Simple cultural test for relative cellulolytic activity of fungi. // Appld. microbiology. - 1966. - Vol. 14, - P. 892-898.

158 Abu Bakar N.K., Abd-Aziz S., Hassan M.A., Ghazali F.M. Isolation and selection of appropriate cellulolytic mixed microbial cultures for cellulases production from oil palm empty fruit bunch. // Faculty of Food Science and Technology. - 2010. -Vol. 9.-P. 73-78.

159 Araujoa A., D'Souza J. Characterization of cellulytic enzyme components from Aspergillus terreus and it mutant. // Journal of Fermentation Technology. - 986. -Vol. 64.-P. 463-467.

160 Ghose Т.К. Measurement of cellulase activities. Pure & Appl. Chem. -1987.-Vol. 59, P. 257-268.

• »

161 Araujo A., Ward O.P., D'Souza J. Use of mutation strategies applied to Aspergillus terreus ATCC 52430 to obtain mutants with improved cellulase productivity. // Biotechnology Techniques. -1991. -Vol. 5. -P. 283-288.

162 Coward-Kelly G., Aiello-Mazzari C., Kim S., Granda C., Holtzapple M. Suggested improvements to the standard filter paper assay used to measure cellulase activity // Biotechnology and bioengineering. - 2003 - Vol. 82, - P. 745-749.

163 Kumar N. et al. Analysis of fatty acid anhydrides and polyanhydrides // Analytica Chimica Acta. - 2002. - Vol. 465. - №. 1. - P. 257-272.

164 Patterson S. D., Escott R. E. A. Analysis of Anhydrides Using HPLC // High Performance Polymers. - 1990. - Vol. 2. - P. 197-207.

165 Domb A. J. Quantitative analysis of mixtures of symmetric and mixed anhydrides / /Journal of Chromatography A. - 1994. - Vol. 673. - P. 31-35.

166 Казанская A.C., Скобло В.А. Расчеты химических равновесий. -М.: Высшая школа, 1974.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Котелев М.С., Новиков A.A., Марченко М.Ю., Винокуров В.А. Применение полимеров итаконовой кислоты и ее производных в качестве альтернативы полиакриламиду и полимерам из ископаемого сырья // Технологии нефти и газа. 2012. № 1. С. 15-19.

2. Антонов И.А., Котелев М.С., Бескоровайная Д.А., Иванов Е.В., Винокуров В.А. Синтез сополимеров итаконовой кислоты и ее диэтилового эфира с переменным мономерным составом // Башкирский химический журнал. 2012. Т. 19. №4. С. 159-161.

3. Антонов И.А., Копицын Д.С., Котелев М.С., Винокуров В.А. Синтез полимеров и сополимеров на основе итаконовой кислоты и ее производных // Технологии нефти и газа. 2012. №6. С. 20-23. -

4. Барков A.B., Новиков A.A., Котелев М.С., Гущин П.А., Винокуров В.А. Производство итаконовой кислоты из целлюлозосодержащего сырья: опыт и перспективы // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. 2013. №4. С. 46-51.

5. Котелев М.С., Кожевникова Е.Ю., Бочкова Е.А., Барков A.B. Практические аспекты работы с продуцентами итаконовой кислоты // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. 2014. № 1.

6. Антонов И.А., Котелев М.С. Биоразлагаемые полимеры и сополимеры на основе итаконовой кислоты // Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2013» - 8-13 апреля 2013 г. - г. Москва 2013.

7. Антонов И.А., Котелев М.С. Получение сополимеров итаконовой кислоты с различным мономерным составом // Материалы 67-ой Международной молодежной научной конференции «Нефть и газ-2013» - 9-12 апреля 2013 г. -г. Москва, 2013.