[發明專利]控制液態組合物的pH和靶標離子水平的方法

無效

• 申請號: 200980134819.4
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN102159304A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: A·加德;J-U·瑞普
• 申請（專利權）人: 尤萊格分離有限公司
• 主分類號: B01D61/44
• 分類號: B01D61/44;B01D61/52;B01D61/58;B01D61/42
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李華英

發明領域

本發明涉及控制液態組合物的pH和靶標離子水平的方法。更特別地，本發明涉及反向電增強透析(REED)用于萃取反應器中產生的低分子帶電物質的用途。還更特別地，本發明涉及用于生物反應器中pH控制和抑制劑控制的方法。

發明背景

控制液態組合物的pH和/或靶標離子水平是在廣泛技術領域比如金屬精制和自發酵液體純化有機物質中所運用的重要工業方法。

已引入許多方法以便控制液態組合物的pH和/或靶標離子水平。在所述方法中尤其提及微量過濾法和超濾法，離子交換法和電透析法。

比如說，生物反應器在工業中廣泛地用于制備寬范圍的有機化學品，藥物蛋白，氨基酸，引子培養物，生物燃料等，或用于生物降解目的。最通常地，生物反應器含有需要一定pH水平以維持最佳功能性的微生物。

在生物反應器pH調節的標準手段包括將堿性或酸性中和劑直接滴定入生物反應器，從而中和微生物所產生的酸性或堿性代謝物。然而，當達到一定濃度時這些代謝物的鹽則常常抑制生長。

某些鹽和代謝物比如生物學反應的抑制劑的積累限制了生物反應器在一般批量處理中的生產能力。最小化抑制的可能方案包括灌注系統，其中通過過濾方法(例如超濾或微量過濾)連續萃取含抑制劑的發酵肉湯，在此期間保留微生物并將新鮮底物溶液加入發酵器。在灌注系統中，仍然必需通過滴定中和劑來調節生物反應器pH而有價值底物組分也與透過物一起丟失。

與超濾和微量過濾中一般所用的膜相比，電透析也即所謂的Donnan透析法中所用的離子交換膜使得可以更有選擇性地萃取小帶電物質。然而，當與生物反應器直接組合時常規電透析會遭受膜污染，因而仍必需中和劑滴定來進行pH控制。

EP專利1?237?823公開用于在包含陽離子交換膜或陰離子交換膜的電增強透析池中自第一液體轉移離子物質至第二液體的設備和方法。

US專利5,114,554公開自陰極電涂浴除去酸的方法，其中用陽離子樹脂涂覆導電性基材，涂覆浴的至少一部分經過超濾，而超濾液的至少一部分在包含陰離子交換膜的直流型電透析池中經過特定的電透析處理。

發明概要

需要控制液態組合物的pH和靶標離子水平的方法，該方法使得可以更精確地控制pH而無需直接加入化學品并且該方法使得可以獨立于所希望pH設定點地控制靶標離子水平。

因此，在第一方面本發明涉及控制液態組合物的pH和靶標離子水平的方法，其包括任意順序的下述步驟：

a)將所述液體通過至少一個反向電增強透析(REED)膜堆的至少一個步驟，所述膜堆具有：

i)至少兩張離子交換膜，其間限定用于第一液體的第一室；

ii)至少兩個用于第二液體的其它室，各其它室相鄰于至少一個第一室；

iii)一組終端膜；和

iv)通過至少兩個電極在膜上施加電場的裝置；以及

b)在所述液體中控制靶標離子水平的至少一個步驟。

本發明第二方面是系統，其包含：

a)至少一個陰離子交換反向電增強透析(AX-REED)膜堆，其具有：

i.至少兩張陰離子交換膜，其間限定用于第一液體的第一室；

ii.至少兩個用于第二液體的其它室，各其它室相鄰于至少一個第一室；

iii.一組終端膜；和

iv.通過至少兩個電極在膜上施加電場的裝置；和

b)至少一個陽離子交換反向電增強透析(CX-REED)膜堆，其具有

v.至少兩張陽離子交換膜，其間限定用于第三液體的第三室；

vi.至少兩個用于第四液體的其它室，各其它室相鄰于至少一個第三室；

vii.一組終端膜；和

viii.通過至少兩個電極在膜上施加電場的裝置；

其中所述至少一個陰離子交換反向電增強透析(AX-REED)膜堆和所述至少一個陽離子交換反向電增強透析(CX-REED)膜堆為串聯或并聯。

本發明第三方面是根據本發明的系統用于控制液態組合物的pH和靶標離子水平的用途。

本發明的其它方面對本領域技術人員將由下述詳述和實施例變得明顯。

定義

在本發明的上下文中術語″靶標離子″意在涵蓋不希望的離子例如發酵過程中的抑制劑，以及構成自液態組合物除去的希望產品的離子。作為靶標離子的非限制性實例可以提及乳酸根離子。乳酸是乳酸細菌(LAB)培養物的已知抑制劑，并且因此對于含活LAB培養物的生物反應器，乳酸可以是REED方法的靶標離子。術語″靶標離子″不涵蓋氫離子。