控制液态组合物的ｐＨ和靶标离子水平的方法技术

本发明专利技术涉及控制液态组合物的ｐＨ和靶标离子水平的方法，更特别地涉及反向电增强透析（ＲＥＥＤ）用于萃取反应器中产生的低分子带电物质的用途。还更特别地，本发明专利技术涉及用于生物反应器中ｐＨ控制和抑制剂控制的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制液态组合物的PH和靶标离子水平的方法。更特别地，本专利技术涉及反向电增强透析(REED)用于萃取反应器中产生的低分子带电物质的用途。还更特别地，本专利技术涉及用于生物反应器中PH控制和抑制剂控制的方法。
技术介绍
控制液态组合物的pH和/或靶标离子水平是在广泛
比如金属精制和自发酵液体纯化有机物质中所运用的重要工业方法。已引入许多方法以便控制液态组合物的pH和/或靶标离子水平。在所述方法中尤其提及微量过滤法和超滤法，离子交换法和电透析法。比如说，生物反应器在工业中广泛地用于制备宽范围的有机化学品，药物蛋白，氨基酸，引子培养物，生物燃料等，或用于生物降解目的。最通常地，生物反应器含有需要一定 PH水平以维持最佳功能性的微生物。在生物反应器pH调节的标准手段包括将碱性或酸性中和剂直接滴定入生物反应器，从而中和微生物所产生的酸性或碱性代谢物。然而，当达到一定浓度时这些代谢物的盐则常常抑制生长。某些盐和代谢物比如生物学反应的抑制剂的积累限制了生物反应器在一般批量处理中的生产能力。最小化抑制的可能方案包括灌注系统，其中通过过滤方法(例如超滤或微量过滤)连续萃取含抑制剂的发酵肉汤，在此期间保留微生物并将新鲜底物溶液加入发酵器。在灌注系统中，仍然必需通过滴定中和剂来调节生物反应器PH而有价值底物组分也与透过物一起丢失。与超滤和微量过滤中一般所用的膜相比，电透析也即所谓的Dorman透析法中所用的离子交换膜使得可以更有选择性地萃取小带电物质。然而，当与生物反应器直接组合时常规电透析会遭受膜污染，因而仍必需中和剂滴定来进行PH控制。EP专利1 237 823公开用于在包含阳离子交换膜或阴离子交换膜的电增强透析池中自第一液体转移离子物质至第二液体的设备和方法。US专利5，114，554公开自阴极电涂浴除去酸的方法，其中用阳离子树脂涂覆导电性基材，涂覆浴的至少一部分经过超滤，而超滤液的至少一部分在包含阴离子交换膜的直流型电透析池中经过特定的电透析处理。专利技术概要需要，该方法使得可以更精确地控制PH而无需直接加入化学品并且该方法使得可以独立于所希望pH设定点地控制靶标离子水平。因此，在第一方面本专利技术涉及，其包括任意顺序的下述步骤a)将所述液体通过至少一个反向电增强透析(REED)膜堆的至少一个步骤，所述膜堆具有i)至少两张离子交换膜，其间限定用于第一液体的第一室；ii)至少两个用于第二液体的其它室，各其它室相邻于至少一个第一室；iii) 一组终端膜；和iv)通过至少两个电极在膜上施加电场的装置；以及b)在所述液体中控制靶标离子水平的至少一个步骤。本专利技术第二方面是系统，其包含a)至少一个阴离子交换反向电增强透析(AX-REED)膜堆，其具有i.至少两张阴离子交换膜，其间限定用于第一液体的第一室；ii.至少两个用于第二液体的其它室，各其它室相邻于至少一个第一室；iii. 一组终端膜；和iv.通过至少两个电极在膜上施加电场的装置；和b)至少一个阳离子交换反向电增强透析(CX-REED)膜堆，其具有v.至少两张阳离子交换膜，其间限定用于第三液体的第三室；vi.至少两个用于第四液体的其它室，各其它室相邻于至少一个第三室；vii. 一组终端膜；和viii.通过至少两个电极在膜上施加电场的装置；其中所述至少一个阴离子交换反向电增强透析(AX-REED)膜堆和所述至少一个阳离子交换反向电增强透析(CX-REED)膜堆为串联或并联。本专利技术第三方面是根据本专利技术的系统用于控制液态组合物的pH和靶标离子水平的用途。本专利技术的其它方面对本领域技术人员将由下述详述和实施例变得明显。定义在本专利技术的上下文中术语"靶标离子"意在涵盖不希望的离子例如发酵过程中的抑制剂，以及构成自液态组合物除去的希望产品的离子。作为靶标离子的非限制性实例可以提及乳酸根离子。乳酸是乳酸细菌(LAB)培养物的已知抑制剂，并且因此对于含活LAB 培养物的生物反应器，乳酸可以是REED方法的靶标离子。术语"靶标离子"不涵盖氢离子。在本专利技术的上下文中术语〃反向电增强透析〃或〃 REED"涵盖AX-REED和 CX-REED。在本专利技术的上下文中术语"AX-REED"意指这样的REED设置，其中阴离子交换膜用作在料液与透析液之间的屏障并且使得便于在两种液体间交换阴离子。在本专利技术的上下文中术语〃 CX-REED"意指这样的REED设置，其中阳离子交换膜用作在料液与透析液之间的屏障并且使得便于在两种液体间交换阳离子。在本专利技术的上下文中术语"堆"意指REED系统的单元，其包含至少两张离子交换膜、一组终端膜和围绕所述膜的至少两个电极的组合的一个或多个重复套组。在本专利技术的上下文中术语"多REED膜堆"意指膜和间隔物的两个或多个堆，各堆置于一对电极之间。在本专利技术的上下文中术语"电场反转"或"电流反转"意指REED电极的极性变5化，引起DC电流方向反转，这使得便于离子通过离子交换膜的迁移。在本专利技术的上下文中术语"控制"或"调控"意指用REED和/或滴定和/或加水来手动或自动调节所希望的参数例如靶标离子浓度的能力。附图说明本专利技术随附图进行公开，其中图1显示工艺设置，其中AX-REED和CX-REED的组合并联至生物反应器，和图2显示用AX-和CX-REED的组合控制pH和乳酸浓度。专利技术详述REED 原理反向电增强透析(REED)法在类似所谓的Dorman透析设置的板框式 (plate-and-frame)膜设置中运用离子交换膜。Dorman透析设置运用由化学势差异作驱动力引起的扩散，而在REED法中由跨膜DC电流设置来推进和调控离子交换。REED法期望用于将会导致过大而无法穿透膜的倾向于聚集在离子交换膜表面(该效果称为膜污染)的组分(例如蛋白)的工作液。通过运用REED法的对称设置，能够以有规律的间隔反转电流方向而不显著干扰分离过程。一般地，工作液(料液)流经REED系统，其中带负电的离子(阴离子)与其它阴离子交换，从而称为阴离子交换REED设置(AX-REED)，或者在阳离子交换REED设置 (CX-REED)中带正电的离子(阳离子)与其它阳离子交换。透析液携带与料液离子交换的离子。在板框式设置中，堆叠数张分别被流间隔物分开的膜以使得便于交替设置料液和透析液。在本专利技术的实施方式中间歇地变化所述至少两个电极的极性。在分离期间，两张膜围绕各进料间隔物室，这使得便于将离子从料液运出或自透析液运入料液。电场/电流方向的各次反转引起受影响离子的经膜极化特征的短期重建，而围绕各进料室的两张膜相互交换功能。这导致分离过程的短期反转，而之前被除去的离子被推回料液直至重建膜特征。因为各次反转引入短暂的分离暂停并且引入轻度的过程不稳定性，所以有利的是在电流反转之间保持污染积累所允许的尽可能长的间隔。在本专利技术实施方式中多REED堆并联操作。这种设置使得例如在生物反应器中对微生物的影响最小化，原因是与串联操作相比在生物反应器外的停留时间以及自设定点的 PH偏离都有所减少。在本专利技术的又一实施方式中多REED堆串联或级联操作。这种设置使得每次通过可以有更高的离子除去率并且更适合连续下游操作。REED法可以用于自生物反应器/活发酵过程萃取抑制剂如有机酸离子以改善细胞生长(连续发酵)的生产能力和寿命和/或调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．控制液态组合物的ｐＨ和靶标离子水平的方法，包括任意顺序的下述步骤：ａ）将所述液体通过至少一个反向电增强透析（ＲＥＥＤ）膜堆的至少一个步骤，所述膜堆具有：ｉ）至少两张离子交换膜，其间限定用于第一液体的第一室；ｉｉ）至少两个用于第二液体的其它室，各其它室相邻于至少一个第一室；ｉｉｉ）一组终端膜；和ｉｖ）通过至少两个电极在膜上施加电场的装置；以及ｂ）在所述液体组合物中控制靶标离子水平的至少一个步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·加德，
申请(专利权)人：尤莱格分离有限公司，
类型：发明
国别省市：DK