CN105008026A - 过滤同多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用对称管状膜过滤包含葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤的改进方法。
Description
本发明涉及一种使用对称管状膜过滤包含葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤的改进方法。
在天然存在的石油中，石油存在于多孔储集岩的开孔中，所述储集岩通过非渗透性覆盖层覆盖与地面隔离。所述开孔可为极细的开孔、毛细管、孔等。细孔颈可具有例如仅约1μm的直径。除石油(包括天然气级分)之外，油藏包含含有或多或少盐的水。
在石油开采中，区分为一次采油、二次采油和三次采油。在一次采油中，在井钻入油藏中之后，石油由于油藏的自身压力而自发经由该井流至地面。取决于油藏类型，借助一次采油通常仅可开采油藏中存在的石油量的约5-10％，其后特性压力不再足以开采。在二次采油中，油藏中的压力通过注入水和/或蒸汽而维持，但是即使借助该技术也不能完全开采石油。三次石油开采包括其中使用合适的化学品作为采油助剂的方法。这些包括“聚合物驱替(polymer flooding)”。在聚合物驱替中，代替水将增稠聚合物的水溶液经由注入井注入石油油藏中。与使用水或蒸汽相比，这能够进一步提高产量。
对于聚合物驱替，已经提出许多不同的水溶性聚合物，合成聚合物如聚丙烯酰胺或包含丙烯酰胺和其他单体的共聚物以及天然来源的水溶性聚合物。
对于聚合物驱替，一种重要的天然来源的聚合物种类由衍生自葡萄糖的支化同多糖形成。由葡萄糖单元构成的多糖也已知为葡聚糖。所述支化同多糖具有由β-1,3-连接的葡萄糖单元构成的主链，其根据统计学大约每3个单元与另一葡萄糖单元以β-1,6-糖苷方式连接。该类支化同多糖的水溶液具有有利的物理化学性质，使得它们特别适合于聚合物驱替。
具有所述结构的同多糖由多种真菌菌株，例如由担子菌纲裂褶菌(Schizophyllum commune)分泌，其表现丝状生长并且在生长期间分泌具有从约2至约25*106g/mol的典型分子量MW的上述结构的同多糖(俗名裂裥菌素)。还可提及由齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)分泌的上述结构的同多糖(俗名：小核菌葡聚糖)。
通过真菌菌株的发酵和随后发酵肉汤的过滤制备包含β-1,3-连接的葡萄糖单元的支化同多糖的方法是已知的。然而，迄今为止通过发酵制备同多糖的工业方法的限制因素为必须要过滤大量的发酵肉汤。已知在甚至8g/l的低浓度以上，葡聚糖形成高粘度的凝胶，其仅能在工业上困难地处理。因此，对葡聚糖的大量需求不能通过在发酵过程中获得较高浓度的葡聚糖而满足。相反，必须提高发酵肉汤本身的量。这使得必须过滤大量的发酵肉汤。然而，迄今为止已知的过滤方法并不适合用于过滤大量的发酵肉汤，这是因为它们在过滤过程中仅可在10kg/h/m2或更低的平均通量下操作。
EP 271 907 A2和EP 504 673 A1公开了用于制备由β-1,3-连接的葡萄糖单元构成的支化葡聚糖的方法和真菌菌株。制备通过菌株在搅拌和通气下的分批发酵进行。营养培养基基本由葡萄糖、酵母提取物、磷酸二氢钾、硫酸镁和水构成。聚合物由真菌分泌至含水发酵肉汤中，并且最后由包含生物质的发酵肉汤分离，例如通过离心或过滤分离出聚合物水溶液。
“Udo Rau，“Biosynthese，Produktion und Eigenschaften vonPilz-Glucanen”，Habilitationsschrift，Technical Universityof Braunschweig，1997，第70-95页”描述了通过连续或不连续发酵制备裂裥菌素，其中裂裥菌素的分离可借助交叉流动过滤进行(在上述引文中，第75页)。为了分离细胞物质，测试具有0.5μm、2μm、10μm和20μm的开孔的多种不锈钢膜。
“Udo Rau，“Biopolymers”，A.Steinbüchel编辑，第6卷，第63-79页，WILEY-VCH publishers，New York，2002”描述了通过连续或不连续发酵制备裂裥菌素。对于分离不含细胞和不含细胞碎片的裂裥菌素推荐离心和交叉流动微滤(在上述引文中，第78页，第10.1段)。其中对于交叉流动微滤提出使用来自Krebsoege(现为GKN)的具有10μm的开孔尺寸的烧结不锈钢膜。
WO 2003/016545 A2公开了使用齐整小核菌制备小核菌葡聚糖的连续方法。对于纯化，描述了使用具有20μm的开孔尺寸的不锈钢过滤器以至少7m/s的跨过滤器流动速度的交叉流动过滤。
WO 2011/082973 A2描述了借助不对称膜移除细胞，其中分离层的开孔尺寸为1μm至10μm。可以使用平膜(flat membrane)或不对称管状膜，单通道组件或多通道组件。
在Haarstrick等.(Bioprocess.Engineering 6(1991)179-186)中，使用具有0.45μm至1.0μm的开孔尺寸的陶瓷管状膜“来自Millipore的PSKCER”分离细胞。这些管状膜不适合用于由发酵肉汤分离裂裥菌素，这是因为开孔尺寸太小而不允许裂裥菌素通过该开孔。
在Chem.-Ing.-Tech.63(1991)，第7期，第A468页中，对于由高分子量聚合物溶液分离菌丝体碎片，推荐使用不锈钢织造平膜。
在Haarstrick(“Mechanische Trennverfahren zur Gewinnungzellfreier，hochviskoser von Schizophyllumcommune ATCC 38548”，论文，Technical University of Braunschweig，1992)中，使用具有0.5μm、2μm、10μm、100μm和200μm的公称开孔尺寸，8mm的内径和300mm的通道长度的织造不锈钢网筛分离细胞(第10和63页)。
在Journal of Membrane Science 117(1996)，第237-249页中，描述了由发酵肉汤超过滤黄原胶。
GIT Fachzeitung Labor(12/92，第1233-1238页)描述了具有细胞再循环的支化葡聚糖的连续制备。该设置在文献中还称为具有外部膜阶段的膜生物反应器。为了从发酵循环分离支化葡聚糖，提出借助具有200μm开孔尺寸的不锈钢膜的交叉流动过滤。作为第二纯化阶段的另一方法，作者未成功地检测陶瓷膜的交叉流动过滤。作为其实验的结果，他们得出结论是交叉流动微滤不适合于由含有菌丝体、高粘度的培养物悬浮液分离细胞。
用于从发酵肉汤分离葡聚糖的现有技术中所述的方法不能以经济方式以工业规模操作。
因此，需要一种由包含生物质和葡聚糖的发酵肉汤分离葡聚糖的方法，其中使发酵肉汤以高平均流动速度通过对称管状膜而不会不利地影响所得葡聚糖水溶液的品质，例如呈更高含量的细胞碎片的形式。
高平均通量显示由包含生物质和葡聚糖的发酵肉汤分离葡聚糖的方法可以以泵送的物料通过量操作，这使得该方法经济。
上述目标通过提供一种在过滤装置中使用具有圆柱形形状且具有的内径为≥2mm至≤6mm的对称管状膜由包含葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤分离出葡聚糖水溶液的方法实现。
因此，本发明在一个实施方案中提供了一种在过滤装置中由包含葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤分离出葡聚糖水溶液的方法，该方法至少包括如下步骤：
a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
b)使进料料流通过至少一个具有圆柱形形状且具有开孔的管状膜，
c)移除包含葡聚糖水溶液的渗透物料流，
其中所述管状膜具有的内径为≥2mm至≤6mm。
因此，本发明在另一实施方案中提供了一种在过滤装置中由包含葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤分离出葡聚糖水溶液的方法，该方法至少包括如下步骤：
a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
b)使进料料流通过至少一个具有圆柱形形状且具有开孔的对称管状膜，
c)移除包含葡聚糖水溶液的渗透物料流，
其中所述对称管状膜具有的内径为≥2mm至≤6mm。
因此，本发明在另一实施方案中提供了一种在过滤装置中由包含葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤分离出葡聚糖水溶液的方法，该方法至少包括如下步骤：
a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
b)使进料料流通过至少一个具有圆柱形形状且具有开孔的对称管状膜，
c)移除包含葡聚糖水溶液的渗透物料流，
其中所述对称管状膜具有的内径为≥2mm至≤6mm且分离限值根据ASTMF 795测定为≥0.5至≤45μm。
使用具有开孔且具有的内径≥2mm至≤6mm的管状膜，优选对称管状膜可以以经济的方式进行葡聚糖由发酵肉汤的分离，这是因为对于获得1吨葡聚糖溶液/小时，仅要求10-15m2的膜面积。
对于本发明而言，对称管状膜为具有的开孔分布在膜壁的整个截面上基本不变的管状膜。对称管状膜对本领域技术人员而言是已知的且尤其描述于T.Melin和R.Rautenbach，Membranverfahren(Grundlagen derModul-und Anlagenauslegung)，第3版(2007)，Springer Verlag，第20页及随后各页。
具有圆柱形形状的对称管状膜为如下管状膜，其沿着纵轴延伸，具有由壁包围的中空空间且可具有基本多边形的截面或圈状(round)，即圆形或椭圆形的截面。
附图表
图1管状膜的描述
图2过滤装置的示意性描述
图3具有六边形体的膜元件的描述
图4过滤装置的示意性描述
葡聚糖为一类其单体结构嵌段仅为葡萄糖的同多糖。葡萄糖分子可以为α-糖苷或β-糖苷方式连接的、以不同程度支化的或为直链的。优选选自纤维素、直链淀粉、右旋糖酐、糖原、地衣淀粉、来自藻类的昆布多糖、来自树菌(tree fungi)的茯苓聚糖和具有β-1,3-键的酵母葡聚糖；黑曲霉多糖、由真菌分离的霉菌葡聚糖(α-1,3-葡聚糖、α-1,4-葡聚糖)、凝胶多糖(β-1,3-D-葡聚糖)、支链淀粉(α-1,4-键合和α-1,6-键合地D-葡聚糖)和裂裥菌素(β-1,3-主链，β-1,6-侧链)和石脐素(β-1,6-葡聚糖)的葡聚糖。
葡聚糖优选包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及由葡萄糖单元构成且与主链以β-1,6-糖苷方式键合的侧基。侧基优选由单个β-1,6-糖苷方式键合的葡萄糖单元构成，其中根据统计学主链的每三个单元与另一葡萄糖单元以β-1,6-糖苷方式连接。
裂裥菌素具有对应于式(I)的结构，其中n为2500-35000。
该类分泌葡聚糖的真菌菌株对本领域技术人员是已知的。真菌菌株优选选自裂褶菌、齐整小核菌、以核球菌(Sclerotium glucanicum)、仁果丛梗孢(Monilinia fructigena)、香菇(Lentinula edodes)和灰葡萄孢(Botrytiscinera)。例如在EP 271 907 A2和EP 504 673 A1中的在每种情况下的权利要求1中还提及合适的真菌菌株。使用的真菌菌株特别优选为裂褶菌或齐整小核菌，非常特别优选裂褶菌。该真菌菌株分泌葡聚糖，在所述葡聚糖中在由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链上，根据统计学，主链的每三个单元与另一葡萄糖单元以β-1,6-糖苷方式连接；即葡聚糖优选为裂裥菌素。
典型的裂裥菌素具有约2至约25·106g/mol的重量平均分子量MW。
使真菌菌株在合适含水培养基或营养培养基中发酵。在发酵过程中，真菌将上述葡聚糖种类分泌至含水培养基中。
上述真菌菌株的发酵方法原则上对本领域技术人员是已知的，例如由EP 271 907 A2、EP 504 673 A1、DE 40 12 238 A1、WO 03/016545 A2和“Udo Rau，“Biosynthese，Produktion und Eigenschaften vonPilz-Glucan en”，Habilitationsschrift，Technical Universityof Braunschweig，1997”已知。这些文献在每种情况还描述了合适的含水培养基或营养培养基。
发酵肉汤通过在合适的含水营养培养基中发酵真菌而得到。在发酵过程中，真菌将上述葡聚糖种类分泌至含水发酵肉汤中。
该类真菌菌株的发酵方法原则上对本领域技术人员是已知的，例如由EP 271 907 A2、EP 504 673 A1、DE 40 12 238 A1、WO 03/016545 A2和“Udo Rau，“Biosynthese，Produktion und Eigenschaften vonPilz-Glucanen”，Habilitationsschrift，Technical Universityof Braunschweig，1997”已知，这些文献在每种情况还提及合适的营养培养基。
真菌可优选例如在含水营养培养基中在15℃至40℃，优选25℃至30℃，优选在通气和搅动下(例如借助搅拌器)培养。
优选使得以在待过滤的发酵肉汤中的目标葡聚糖浓度为至少8g/l的方式进行发酵。上限原则上不受限制。其由在每种情况中使用的发酵装置仍然能够应对的粘度决定。
最后，根据本发明方法，通过交叉流动微滤从包含溶解的葡聚糖和生物质(真菌细胞和可能地，细胞组分)的发酵肉汤分离包含葡聚糖的水溶液，留下其中生物质具有比先前更高的浓度的含水发酵肉汤。
在本发明的另一个实施方案中，发酵在包含至少一个发酵容器的合适装置内进行。根据本发明方法，将发酵肉汤经过侧线料流从装置连续或间或移除并且通过交叉流动微滤由其分离包含葡聚糖的水溶液。可将其中生物质具有比先前更高的浓度的剩余含水发酵肉汤(也称为保留物料流)至少部分地再循环至发酵容器。
在一个特别优选的实施方案中，本发明提供了一种在过滤装置中由含有包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及与其以β-1,6-糖苷方式键合且由葡萄糖单元构成的侧基的葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤分离出包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及与其以β-1,6-糖苷方式键合且由葡萄糖单元构成的侧基的葡聚糖的水溶液的方法，该方法至少包括如下步骤：
a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
b)使进料料流通过至少一个具有圆柱形形状且具有开孔的对称管状膜，
c)移除含有包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及与其以β-1,6-糖苷方式键合且由葡萄糖单元构成的侧基的葡聚糖的水溶液的渗透物料流，
其中所述对称管状膜具有的内径为≥2mm至≤6mm。
在一个非常特别优选的实施方案中，本发明提供了一种在过滤装置中由含有包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及与其以β-1,6-糖苷方式键合且由葡萄糖单元构成的侧基的葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤分离出包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及与其以β-1,6-糖苷方式键合且由葡萄糖单元构成的侧基的葡聚糖的水溶液的方法，该方法至少包括如下步骤：
a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
b)使进料料流通过至少一个具有圆柱形形状且具有开孔的对称管状膜，
c)移除含有包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及与其以β-1,6-糖苷方式键合且由葡萄糖单元构成的侧基的葡聚糖的水溶液的渗透物料流，
其中所述对称管状膜具有的内径为≥2mm至≤6mm且分离限值根据ASTM F 795测定为≥0.5至≤45μm。
管状膜，优选对称管状膜具有的如图1中的尺寸A所示的内径为优选≥3mm至≤6mm，特别优选≥2mm至≤5mm，非常特别优选≥2mm至≤4mm。
管状膜，优选对称管状膜优选具有d90开孔尺寸为≥4μm至≤45μm的开孔，管状膜，优选对称管状膜，特别优选具有d90开孔尺寸为≥4μm至≤20μm的开孔，管状膜，优选对称管状膜，特别优选具有d90开孔尺寸为≥4μm至≤9μm的开孔，在每种情况下根据ISO 15901-1测定。术语“d90开孔尺寸”对本领域技术人员是已知的。其由载体材料的开孔尺寸分布曲线测定，其中“d90开孔尺寸”是指如下开孔尺寸：该材料的开孔体积的90％具有≤d90开孔尺寸的开孔尺寸。材料的开孔尺寸分布可例如借助水银孔率法和/或气体吸附方法测定。
管状膜，优选对称管状膜优选由具有如下分离限值的材料制成：≥0.5至≤45μm，特别优选≥1.0至≤10μm，非常特别优选≥1.0至≤6.0μm，尤其是≥1.0至≤5.0μm，在每种情况下根据ASTM F 795测定。
管状膜，优选对称管状膜优选具有的如图1中的尺寸C所示的长度为≥0.2m至≤1.5m，特别优选≥0.2m至≤1.2m，非常特别优选≥0.3m至≤1.0m，甚至更优选≥0.3m至≤0.7m。
管状膜，优选对称管状膜优选具有的如图1中的尺寸B所示的壁厚为≥0.3mm至≤3.0mm，特别优选≥1.0mm至≤2.0mm。选择具有非常小的壁厚的管状膜是有利的，这是因为该构型可使得实现与具有相同外径和较高壁厚的管状膜相比更高的平均通量。
管状膜，优选对称管状膜优选具有的根据DIN ISO 4022的流体渗透率α为0.15·10-12m2至1.80·10-12m2。管状膜，优选对称管状膜同样优选具有的根据DIN ISO 4022的流体渗透系数β为0.06·10-12m2至1.7·10-12m2。
根据本发明使用的管状膜优选为对称的。
管状膜，优选对称管状膜可优选为金属管状膜或陶瓷管状膜。所用管状膜，优选所用对称管状膜优选为烧结金属管状膜，优选对称的烧结金属管状膜。烧结金属管状膜，优选对称的烧结金属管状膜优选由选自不锈钢、钛、镍-铜合金、镍-铬合金、镍-铁合金、镍-铁-铬合金、黄铜和锆的材料构成。这些管状膜可以例如由德国GKN Sinter Metals Filters GmbH，Radevormwald获得。管状膜，优选对称管状膜的截面优选为圈状(即圆形或椭圆形)或多边形，例如四边形或六边形。管状膜，优选对称管状膜的截面特别优选为圈状。
管状膜，优选对称管状膜优选用作单通道元件。
至少一个管状膜，优选至少一个对称管状膜优选与2-15000个与所述至少一个管状膜，优选至少一个对称管状膜并联设置的其他管状膜一起形成膜组件。
管状膜，优选对称管状膜还可用作多通道元件。在多通道元件的情况下，载体材料形成成型体，例如圈状或六边形成型体，如由图3中的符号D所示，允许进入如图3中的符号E所示的通道。对于膜组件而言，该成型体的外径优选为5mm至100mm，特别优选10mm至50mm。多通道元件提供了对于相同空间要求更大的膜表面和更简单的组合体的优点。缺点是与单通道元件相比，多通道元件更难以制造。
多个膜组件可以以并联或串联设置。优选2、3、4、5、6、7、8、9或10，特别优选3、4、5或5个膜组件串联设置。
在交叉流动过滤中，例如借助合适循环泵，平行于用作过滤材料的膜表面输送待过滤的液体料流。因此液体料流连续地流经滤膜，由此防止或至少减少在膜表面上形成沉积物。所有类型的泵原则上适合作为泵。然而，由于发酵肉汤的高粘度，已经发现排代泵是特别有用的，且已经发现偏心螺杆泵以及旋转活塞泵是非常特别有用的。同样已经发现离心泵、通道齿轮泵(channel wheel pump)和皮托管泵(Pitot pump)是合适的。
为进行本发明方法，将本发明管状膜安装在合适的过滤器装置中。合适的过滤器装置的构造原则上对本领域技术人员是已知的。
管状膜，优选对称管状膜用于进行本发明方法。在管状膜的情况下，优选将保留物输送通过通道的内部，且相应的，渗透物通过载体材料的壁向外迁移至渗透物空间。保留物存在于通道的外部并且渗透物聚集在通道的内部是较不优选的。
在步骤b)中，进料料流优选以≥0.5m/s至≤5m/s，特别优选≥2m/s至≤4m/s的跨膜流动速度输送。过低的跨膜流动速度是不利的，因为此时膜被快速阻塞，而由于要循环大量的保留物，过高的流动速度产生不必要的高成本。
使进料料流通过至少一个管状膜，优选至少一个对称管状膜的温度是不重要的并且优选为5℃至150℃，特别优选10℃至80℃，非常特别优选地15℃至40℃。如果不杀死待分离的细胞，即例如在具有生物质再循环的方法的情况下，温度应当为15℃至40℃。
在图2中显示了根据本发明使用的过滤装置的优选实施方案。优选的设备包括循环泵P1，过滤器组件F1和热交换器W1。液体在过滤器设备F1中设置的管状膜的表面上的上述交叉流动借助泵P1产生。装置内容物的温度可借助热交换器W1控制。多个该类过滤装置可串联或并联连接。
过滤器设备F1包含其中安装至少一个管状膜的外壳。管状膜将外壳分为保留物空间和渗透物空间。来自泵P1的液体，称为进料，是包含生物质和葡聚糖的发酵肉汤。进料经由至少一个入口进入保留物空间。称为浓缩物的液体料流再次通过至少一个出口离开保留物空间。保留物空间的压力高于渗透物空间的压力。压力差被称为可透膜压。一部分进料料流通过膜并且在渗透物空间聚集。通过的这部分液体，称为渗透物，为从生物质分离的葡聚糖溶液。在步骤a)中引入进料料流和在步骤c)中移除渗透物料流优选连续进行，其中连续移除渗透物料流可能被规律反冲洗操作间断。移除渗透物料流和引入保留物料流优选连续进行，其中渗透物料流的量与保留物料流的量之比优选为0.5-20。
可透膜压优选为0.1巴至10巴，特别优选0.5巴至6巴，非常特别优选1巴至4巴。可透膜压优选通过借助梯度优选为0.05巴/h至2巴/h的斜升(ramp)使可透膜压达到所需值而设定。
膜过滤装置的操作时间可任选通过用渗透物规律反冲洗延长。为此，以规律的间隔对渗透物空间中施加大于保留物空间压力的压力并且在限定时间内迫使一定量的渗透物向后通过膜进入保留物空间。该反冲洗可例如通过借助回洗泵或通过使用活塞系统(例如以名称“BACKPULSEDECOLMATEUR BF 100”由Pall，Bad Kreuznach销售)用氮气使渗透物空间加压而进行。该反冲洗应以5分钟至30分钟的间隔进行，并非旨在将本发明限制于该循环时间。反冲洗的渗透物的量优选为0.1-5l/m2膜面积，特别优选0.1-2l/m2膜面积。反冲洗压力优选为1巴至10巴。
取决于使用的发酵排出物的品质，在特定时间后清洁使用的管状膜可能是必要的。管状膜的清洁可通过用合适清洁溶液在优选20℃至100℃，特别优选40℃至80℃的温度下处理膜进行。作为清洁溶液，可使用酸(无机酸如磷酸、硝酸，或有机酸如甲酸)。酸浓度优选为1重量％至10重量％。更佳的清洁效果通常通过使用碱金属氢氧化物溶液(例如氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液)实现。使用的碱金属氢氧化物溶液的浓度优选为0.1重量％至20重量％。添加氧化物质如过氧化氢、次氯酸盐，特别地次氯酸钠，或过乙酸可显著改善清洁效果。氧化物质的浓度应为0.5重量％至10重量％，尤其是1重量％至5重量％。清洁特别优选可使用过氧化氢和碱金属氢氧化物溶液或过氧化氢和次氯酸盐的混合物进行。在设备关闭期间，膜的清洁优选地在安装在膜过滤装置中的状态下借助就地清洗(cleaning-in-place)系统(CIP系统)进行。在本发明方法中，管状膜的清洁仅必须在获得的渗透物的量大于2000kg/m2膜面积时进行。本发明方法因此允许长期操作，这是因为管状膜的清洁可以以长间隔进行。
本发明方法能够以简单方式制备具有β-1,3-糖苷方式连接的主链和与其以β-1,6-糖苷方式键合的侧基且适合用于三次采油的葡聚糖的溶液，其中葡聚糖的浓度为≥3g/l至≤30g/l，特别优选≥3g/l至≤20g/l，非常特别优选≥5g/l至≤15g/l。
裂裥菌素的产量，即可在过滤后分离的裂裥菌素的量基于要过滤的发酵肉汤中的裂裥菌素的量优选为60％至80％，特别优选65％至75％。
裂裥菌素的产量可通过在过滤过程中或在过滤结束时增加渗滤而进一步提高。
实施例
实施例1
在图2中显示使用的交叉流动过滤设备。其包含具有4升体积的搅拌储存器B1、旋转活塞泵P1、管式热交换器W1、压力调节阀V1和过滤器组件F1。借助热交换器W1将交叉流动过滤装置的内容物达到30℃。在过滤器组件中使用来自德国GKN Sinter Metals Filters GmbH，Radevormwald的型号为SIKA R3的对称管状膜。膜管的长度为430mm，内径为3mm，且外径为6mm。可用于过滤的对称管状膜的膜面积为0.00368m2。对称管状膜的壁厚为1.5mm，且分离限值根据ASTM F 795测定为3μm。过滤器组件F1用在每种情况下6ml渗透物以在每种情况下700s的间隔借助阀V3和V2反冲洗；压缩空气的压力为8巴。
实验使用裂褶菌；事实上，以分批发酵制备如“Udo Rau，Biopolymers，A.Steinbüchel编辑，WILEY-VCH publishers，第6卷，第63-79页”中描述的裂裥菌素。发酵时间为72小时。分析发酵肉汤并且其包含8.0g/l裂裥菌素。
将1510g该发酵肉汤(＝进料)引入容器B1中并借助泵P1以75L/h的循环速率循环。跨膜流动速度为2.9m/s。在打开渗透物出料阀时，可透膜压为0.5巴，且经5h将其提高至3巴，然后对该实验的其余部分而言维持在该值下。将渗透物收集并称重。借助料位调节，在过滤过程中将其他发酵肉汤引入容器，使得B1中的量总是保持在1500g。过滤操作34h且在此期间，收集10500g渗透物。在过滤过程中的平均通量为83.7kg/h/m2。在过滤器上的空速大于2800kg/m2。分析收集的渗透物，且测得葡聚糖含量为6.5克/升；因此过滤产率为70％。渗透物完全清澈且不包含任何细胞碎片。
实施例2
使用与实施例1中相同的交叉流动过滤设备和相同的发酵肉汤。
将1500g发酵肉汤引入容器B1中并借助泵P1以75L/h的循环速率循环。跨膜流动速度为2.9m/s。在打开渗透物出料阀时，可透膜压为0.8巴，且经2h将其提高至3巴，然后对该实验的其余部分而言维持在该值下。将渗透物收集并称重。借助料位调节，在过滤过程中将其他发酵肉汤引入容器，使得B1中的量总是保持在1500g。过滤操作63h且在此期间，收集10500g渗透物。在过滤的该时间点平均通量为43.4kg/h/m2。分析收集的渗透物，且测得葡聚糖含量为6.7克/升；因此过滤产率为74％。
此时保留物以得到的渗透物与排出的保留物之比为7:1排出。装置再操作30h。在整个过滤过程中，得到14204g渗透物和2032g保留物。在整个过滤过程中，平均通量为41.5kg/h/m2。在过滤器上的空速大于3800kg/m2。渗透物完全清澈且不包含任何细胞碎片。
实施例3
使用与实施例1中相同的交叉流动过滤设备和相同的发酵肉汤。
将1500g发酵肉汤引入容器B1中并借助泵P1以75L/h的循环速率循环。跨膜流动速度为2.9m/s。在打开渗透物出料阀时，可透膜压为0.8巴，且经4h将其提高至3巴，然后对该实验的其余部分而言维持在该值下。将渗透物收集并称重。借助料位调节，在过滤过程中将其他发酵肉汤引入容器，使得B1中的量总是保持在1500g。过滤操作30h且在此期间，收集10500g渗透物。由此在过滤的该时间点，平均通量为94.7kg/h/m2。分析收集的渗透物，且测得葡聚糖含量为6.2克/升；因此过滤产率为68％。此时保留物以得到的渗透物与排出的保留物之比为7:1排出。装置再操作25h。在整个过滤过程中，得到18284g渗透物和2613g保留物。在整个过滤过程中，平均通量为90.2kg/h/m2。在过滤器上的空速大于2600kg/m2。渗透物完全清澈且不包含任何细胞碎片。
实施例4
使用与实施例1中相同的交叉流动过滤设备和相同的发酵肉汤。
将1500g发酵肉汤引入容器B1中并借助泵P1以75L/h的循环速率循环。跨膜流动速度为2.9m/s。在打开渗透物出料阀时，可透膜压为0.8巴，且经8h将其提高至3巴，然后对该实验的其余部分而言维持在该值下。将渗透物收集并称重。借助料位调节，在过滤过程中将其他发酵肉汤引入容器，使得B1中的量总是保持在1500g。过滤操作37h且在此期间，收集10500g渗透物。由此，在过滤的该时间点，平均通量为77.4kg/h/m2。分析收集的渗透物，且测得葡聚糖含量为6.3克/升；因此过滤产率为68％。此时保留物以得到的渗透物与排出的保留物之比为7:1排出。装置再操作25h。在整个过滤过程中，得到16723g渗透物和2692g保留物。在整个过滤过程中，平均通量为73.0kg/h/m2。在过滤器上的空速大于4500kg/m2。渗透物完全清澈且不包含任何细胞碎片。
实施例5
使用与实施例1中相同的交叉流动过滤设备和相同的发酵肉汤。
将1500g发酵肉汤引入容器B1中并借助泵P1以75L/h的循环速率循环。跨膜流动速度为2.9m/s。在打开渗透物出料阀时，可透膜压为0.8巴，且经16h将其提高至3巴，然后对该实验的其余部分而言维持在该值下。将渗透物收集并称重。借助料位调节，在过滤过程中将其他发酵肉汤引入容器，使得B1中的量总是保持在1500g。过滤操作39h且在此期间，收集10800g渗透物。由此，在过滤的该时间点，平均通量为75.7kg/h/m2。分析收集的渗透物，且测得葡聚糖含量为6.5克/升；因此过滤产率为71％。此时保留物以得到的渗透物与排出的保留物之比为7:1排出。装置再操作31h。在整个过滤过程中，得到16689g渗透物和2388g保留物。在整个过滤过程中，平均通量为64.6kg/h/m2。在过滤器上的空速大于4500kg/m2。渗透物完全清澈且不包含任何细胞碎片。
实施例6
在图4中显示使用的交叉流动过滤设备。其包含具有120升体积的搅拌的双壁储存器B1、偏心螺杆泵P1、管壳式热交换器W1、压力调节阀V1和过滤器组件F1。过滤器组件F1用在每种情况下100ml渗透物在10巴的压力下借助来自Pall的反冲洗设备BF100(称为B3)以在每种情况下900s的间隔反冲洗。借助双壁容器B1和热交换器W1将交叉流动过滤装置的内容物冷却至25℃。
在过滤器组件F1中使用来自德国GKN Sinter Metals Filters GmbH，Radevormwald的型号为SIKA R3的7个对称管状膜。膜管的长度为1000mm，内径为6mm，且外径为10mm。可用于过滤的对称管状膜的膜面积为0.132m2。对称管状膜的壁厚为2mm，且分离限值根据ASTM F 795测定为3μm。
实验使用裂褶菌；事实上，以分批发酵制备如“Udo Rau，Biopolymers，A.Steinbüchel编辑，WILEY-VCH publishers，第6卷，第63-79页”中描述的裂裥菌素。发酵时间为96小时。发酵肉汤中的裂裥菌素的含量为7.6克裂裥菌素/升。将50kg该发酵肉汤(＝进料)引入容器B1(图4)中。
此时泵P1的循环速率设定为2.6m3/h且施加的可透膜压为0.7巴。跨膜流动速度为3.6m/s。使可透膜压缓慢提高，且在18小时后为1.5巴。对该实验的其余部分而言，可透膜压维持在该值下。将渗透物收集并称重。借助料位调节，在过滤过程中将其他发酵肉汤引入容器，使得B1中的量总是保持在50kg。过滤操作71h且在此期间，收集230.8kg渗透物。在过滤过程中的平均通量为24.7kg/h/m2。在过滤器上的空速为1748kg/m2。分析收集的渗透物，且测得葡聚糖含量为5.3克/升；因此过滤产率为57％。渗透物完全清澈且不包含任何细胞碎片。
Claims (14)
1.一种在过滤装置中由包含葡聚糖和生物质的含水发酵肉汤分离出葡聚糖水溶液的方法，该方法至少包括如下步骤：
a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
b)使进料料流通过至少一个具有圆柱形形状且具有开孔的对称管状膜，
c)移除包含葡聚糖水溶液的渗透物料流，
其中所述对称管状膜具有的内径为≥2mm至≤6mm。
2.根据权利要求1的方法，其中所述对称管状膜具有的内径为≥3mm至≤6mm。
3.根据权利要求1的方法，其中所述葡聚糖包含由β-1,3-糖苷方式连接的葡萄糖单元构成的主链以及由葡萄糖单元构成且与所述主链以β-1,6-糖苷方式键合的侧基。
4.根据权利要求1的方法，其中所述对称管状膜具有的开孔的d90开孔尺寸根据ISO 15901-1测定为≥4μm至≤45μm。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述对称管状膜的长度为≥0.2m至≤1.5m。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中所述进料料流在步骤b)中以≥0.5m/s至≤5m/s的跨膜流动速度输送。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中所述对称管状膜具有的壁厚为≥0.3mm至≤3mm。
8.根据权利要求1的方法，其中所述对称管状膜由具有的分离限值根据ASTM F 795测定为≥0.5μm至≤45μm的材料制成。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中至少一个对称管状膜与1-15000个与所述至少一个对称管状膜并联设置的其他对称管状膜一起形成膜组件。
10.根据权利要求9的方法，其中2、3、4、5、6、7、8、9或10个膜组件串联设置。
11.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中在步骤a)中引入进料料流连续进行。
12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其中在步骤c)中移除渗透物料流连续进行。
13.根据权利要求1-12中任一项的方法，其中在步骤c)中，所述水溶液包含浓度为≥3g/l至≤30g/l的葡聚糖。
14.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中可透膜压为0.1巴至10巴，其中可透膜压优选通过借助梯度为0.05巴/h至2巴/h的斜升使可透膜压达到所需值而设定。
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