[發(fā)明專利]用于反向電增強透析(REED)系統(tǒng)中液態(tài)組合物經(jīng)改善的過程參數(shù)控制的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410342397.2
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN104084045B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·加德;J-U·瑞普
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉士伯有限公司
• 主分類號: B01D61/44
• 分類號: B01D61/44;B01D61/52;B01D61/42
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司72003
• 代理人: 張福根,吳小瑛

本申請是申請日為2009年9月4日的中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)枺?00980134817.5，申請人：嘉士伯有限公司)的分案申請。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于反向電增強透析(REED)系統(tǒng)中液態(tài)組合物經(jīng)改善的過程參數(shù)控制的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個反向電增強透析(REED)膜堆，其中任一膜堆中的電場方向以相對任意其它膜堆電場反轉(zhuǎn)不同步的時間間隔進行反轉(zhuǎn)。另外，本發(fā)明涉及用于反向電增強透析(REED)系統(tǒng)中液態(tài)組合物經(jīng)改善的過程參數(shù)控制的方法和系統(tǒng)，其中通過結(jié)合DC電流調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)透析液組合物誘導(dǎo)參數(shù)控制機制。

發(fā)明背景

控制液態(tài)組合物的pH、電導(dǎo)率和/或靶標(biāo)離子水平是在廣泛技術(shù)領(lǐng)域比如金屬精制和自發(fā)酵液體純化有機物質(zhì)中所運用的重要工業(yè)方法。

已引入許多過程以控制液態(tài)組合物的靶標(biāo)離子水平或pH。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(yīng)器在工業(yè)中廣泛地用于制備寬范圍的有機化學(xué)品，藥物蛋白，氨基酸，引子培養(yǎng)物，生物燃料等，或用于生物降解目的。最通常地，生物反應(yīng)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(yīng)器pH調(diào)節(jié)的標(biāo)準手段包括將堿性或酸性中和劑直接滴定入生物反應(yīng)器，從而中和微生物所產(chǎn)生的酸性或堿性代謝物。然而，當(dāng)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(xué)反應(yīng)的抑制劑的積累限制了生物反應(yīng)器在一般批量處理中的生產(chǎn)能力。最小化抑制的可能方案包括灌注系統(tǒng)，其中通過過濾方法(例如超濾或微量過濾)連續(xù)萃取含抑制劑的發(fā)酵肉湯，在此期間保留微生物并將新鮮底物溶液加入發(fā)酵器。在灌注系統(tǒng)中，仍然必需通過滴定中和劑來調(diào)節(jié)生物反應(yīng)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(zhì)。然而，當(dāng)與生物反應(yīng)器直接組合時常規(guī)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1237823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(zhuǎn)移離子物質(zhì)至第二液體的設(shè)備和方法。

US專利5,114,554公開自陰極電涂浴除去酸的方法，其中用陽離子樹脂包覆導(dǎo)電性基材，涂覆浴的至少一部分經(jīng)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(jīng)過特定的電透析處理。

發(fā)明概要

需要用于液態(tài)組合物經(jīng)改善的過程參數(shù)控制的方法和系統(tǒng)，該過程允許控制所述液態(tài)組合物的pH、靶標(biāo)離子濃度和/或電導(dǎo)率并且減少由電場反轉(zhuǎn)(電流反轉(zhuǎn))引起的濃度波動。尤其是，pH波動能對微生物系統(tǒng)產(chǎn)生負面效果，因此必須加以避免。另外，某些生物學(xué)系統(tǒng)，例如蛋白質(zhì)表達系統(tǒng)，對靶標(biāo)離子濃度波動是敏感的。

因此，在第一方面本發(fā)明涉及用于液態(tài)組合物的過程參數(shù)控制的方法，包括將所述液體通過第一反向電增強透析(REED)膜堆和第二REED膜堆的至少一個步驟，各堆具有：

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；

iv)通過至少兩個電極在在各膜堆上施加電場的裝置；

v)反轉(zhuǎn)所述膜堆中電場方向的裝置；

其中所述第一膜堆中的電場方向以相對所述第二膜堆中的電場反轉(zhuǎn)不同步的時間間隔進行反轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的第二方面是用于液態(tài)組合物的過程參數(shù)控制的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)至少包括第一反向電增強透析(REED)膜堆和第二REED膜堆，各堆具有：

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在各膜堆上施加電場的裝置；

v)反轉(zhuǎn)任一膜堆中的電場方向的裝置。

本發(fā)明的第三方面是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)用于液態(tài)組合物的過程參數(shù)控制的用途。

本發(fā)明的其它方面對本領(lǐng)域技術(shù)人員將由下述詳述和實施例變得明顯。定義