含乳糖原料微生物转化为羧酸产物的制作方法

本公开涉及自含乳糖原料获取羧酸产物的方法，特别是自非酸性含乳糖原料获取羧酸产物的方法。

背景技术

对乳制品行业来说，许多副产物都会造成麻烦。因为这些副产物会造成环境问题，尤其是涉及去除乳清和/或其他副产物的问题(例如，通过提取乳清蛋白得到渗透物)，所以，这些问题限制了乳制品行业发展。

厌氧发酵可以将碳水化合物转化为乳酸。反过来，乳酸也可以转化为链长更长的羧酸。羧酸是可用于生产香料、药物、饲料添加剂、抗菌剂、润滑剂、橡胶和染料的化学品，特别是链长中等的羧酸(例如，正己酸)。

因此，我们需要更有效和经济可行的方法来生产羧酸。

技术实现要素：

在第一方面，本公开包括自含乳糖原料获取羧酸产物的方法，该方法包括：在温度为约45℃至约55℃、pH值为约4至约6的厌氧条件下，在第一生物反应器中使含乳糖原料与第一微生物混合物接触一段时间，从而形成乳酸，其中，含乳糖原料的pH值大于4.5，在温度为约25℃至约35℃、pH值为约4至约6的厌氧条件下，在第二生物反应器中使乳酸与第二微生物混合物接触一段时间，从而将乳酸转化为一种或多种C3-C12羧酸产物，以及，分离一种或多种C3-C12羧酸产物。

在第二方面，本公开包括自含乳糖原料获取羧酸产物的方法，该方法包括：在温度约为50℃、pH值约为5的厌氧条件下，在第一生物反应器中使所述含乳糖原料与第一微生物混合物接触一段时间，从而形成乳酸，其中，含乳糖原料的pH值约大于5；在温度约为30℃、pH值约为5的厌氧条件下，在第二生物反应器中使所述乳酸与第二微生物混合物接触一段时间，从而将乳酸转化为一种或多种C3-C12羧酸产物；

分离所述一种或多种C3-C12羧酸产物；以及，保持第一生物反应器和第二生物反应器中的pH值约为5。

在第三方面，本公开包括自非酸性含乳糖原料获取羧酸产物的方法，该方法包括：在温度约为50℃、pH值约为5的厌氧条件下，在第一生物反应器中使所述非酸性含乳糖原料与第一微生物混合物接触一段时间，从而形成乳酸，其中，非酸性含乳糖原料的pH值约为6；在温度约为30℃、pH值约为5的厌氧条件下，在第二生物反应器中使乳酸与第二微生物混合物接触一段时间，从而将乳酸转化为一种或多种C3-C12羧酸产物；以及，分离所述一种或多种C3-C12羧酸产物。

下面将讨论多种实施方案，这些实施方案可以与上述三个方面中的任何一个一起替代地或附加地彼此组合。在一个实施方案中，含乳糖原料的pH值约大于5，并且含乳糖原料的pH值大于第一生物反应器中的pH值。在一个优选实施方案中，含乳糖原料的pH值约大于6。在另一个优选实施方案中，含乳糖原料包括非酸性含乳糖原料。在一个优选实施方案中，非酸性含乳糖原料包括牛奶或奶酪渗透物。在各实施方案中，一种或多种C3-C12羧酸产物包括戊酸、丙酸、丁酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸或它们的组合。在另一个实施方案中，该方法还包括将一种或多种C3-C12羧酸产物的一部分保留在或添加到第二生物反应器中。在另一个实施方案中，分离一种或多种C3-C12羧酸产物包括采用疏水性溶剂和碱性萃取溶液进行渗透萃取来萃取一种或多种C3-C12羧酸产物。在一个优选实施方案中，疏水性溶剂包括具有三辛基氧化膦的矿物油，并且碱性萃取溶液包括硼酸水溶液。

附图说明

当结合附图阅读时，配合以下详细描述可以最好地理解本公开。需要强调的是，根据行业的标准做法，各种特征未按比例进行绘制。事实上，为了进行清楚讨论，各种特征的尺寸可能被增大或减小。

图1A是能够执行根据本发明实施方案的方法的系统的示意图；

图1B是能够执行根据本发明实施方案的方法的另一个系统的示意图；

图2给出了根据本发明的一个实施方案供给牛奶渗透物的生物过程的生产率；和

图3说明了供给酸乳清的生物过程的生产率。

具体实施方式

本发明提供了在受控环境下使用微生物混合物自生物转化过程中生产和分离羧酸产物的方法和系统。羧酸是至少具有一个羧基的弱有机酸，本文所用的术语“羧酸”是指包括未解离的酸和这些酸的解离物。此外，当提及具体的羧酸时，应当理解为还包括其解离离子。例如，如本文所用，“乳酸”通常意在涵盖乳酸及其解离的乳酸阴离子。

该方法包括在一定条件下将微生物与含乳糖原料混合，使得产生和分离短链长和中等链长的羧酸(例如，C3至C12羧酸)。在一个示例性实施方案中，该方法包括自含乳糖原料生产乳酸，并将延长乳酸链段至更疏水的、可提取中等链长的羧酸。该方法无需添加外部电子给体(例如，醇)即可进行。

有利地，微生物产生羧酸产物不需要外源醇。此外，本文所述方法可成功地将非酸性含乳糖原料(例如，乳制品渗透物，其与酸性乳清显着不同)转化为羧酸产物。因此，在该方法中可以使用多种含乳糖原料(包括具有中性或碱性更强的pH值的原料)提供羧酸产物。

该方法可以在厌氧条件下在一个或多个生物反应器中进行。例如，除了能够使产物(液体产物和气体产物)分离或逸出外，还可以通过密封生物反应器和系统来实现厌氧条件。如本文所用，“生物反应器”是指支持生物活性环境的容器、反应器或任何其他容器。该方法还可以以连续过程或间歇过程进行，或者可以以连续或间歇方式操作进行整个过程的各部分。

将含乳糖原料用作反应中的起始物。如本文所用，“含乳糖原料”是指包含或含有乳糖、乳酸或两者的任何类型的原料。含乳糖原料的来源包括(例如)液体形式的原料，例如，酸乳清、甜乳清、渗透物、脱乳糖蛋白、牛奶、脱蛋白乳清或改性乳清；或固体原料，例如，乳干固体、乳糖粉或乳制品产物固体。在一些优选实施方案中，含乳糖原料至少基本上不含或完全不含基于乳糖的酸、含酸的添加物或它们的组合。在一些实施方案中，含乳糖原料的pH值约大于4。在其他实施方案中，含乳糖原料的pH值大于4.5。在几个实施方案中，含乳糖原料的pH值约大于4至4.5。在各种实施方案中，含乳糖原料的pH值大于第一生物反应器的操作pH值。例如，在一个实施方案中，含乳糖原料的pH值约大于5，而生物反应器中各组分的操作pH值较低。在某些实施方案中，含乳糖原料的pH值约大于5.5，而生物反应器中的操作pH值约低于5.3。在各种实施方案中，含乳糖原料的pH值约大于6，而生物反应器中的操作pH值约低于5.8。pH值适当的含乳糖原料包括(例如)奶酪渗透物、奶酪乳清(又叫甜乳清)、脱乳糖蛋白、牛奶、脱蛋白乳清、乳清和任何粉末形式的乳制品(例如，乳干固体、乳糖粉或乳制品固体)。

该方法中涉及的反应包括：(1)糖(乳糖)降解为酸(乳酸)和(2)酸(乳酸)链段延长为链长更长的羧酸。在本文的优选实施方案中，乳酸发酵是厌氧代谢过程，通过该过程将乳糖(由葡萄糖和半乳糖亚基组成)转化为乳酸。可以通过反向β-氧化途径使乳酸链延长为链长更长的中等链长的羧酸。

在示例性实施方案中，自含乳糖原料(优选非酸性含乳糖原料)获取羧酸产物的方法包括：(1)在温度为约45℃至约55℃、pH值为约4至约6的厌氧条件下，使含乳糖原料与第一微生物混合物在第一生物反应器中接触一段时间，从而形成乳酸；(2)在温度为约25℃至约35℃、pH值为约4至约6的厌氧条件下，使乳酸与第二微生物混合物在第二生物反应器中接触一段时间，从而将乳酸转化为一种或多种C3-C12羧酸产物，以及(3)分离一种或多种C3-C12羧酸产物。分离步骤可以在厌氧条件下进行，也可以不在厌氧条件下进行。在优选实施方案中，在液——液萃取过程(即，渗透)中萃取羧酸产物。可以使用任何合适的分离方法，包括(例如)蒸馏、离子色谱、结晶和电化学萃取。

在本文公开的各种实施方案和实施例中描述的步骤足以产生羧酸产物。因此，在一个实施方案中，该方法基本上由本文所公开的方法中各步骤的组合构成。在另一个实施方案中，该方法由那些步骤组成。

选择第一生物反应器中的微生物，从而有效地将含乳糖原料中的乳糖降解为乳酸。第一生物反应器中存在嗜热条件(>45℃)，以优化乳酸生产。在示例性实施方案中，第一生物反应器中的微生物以乳杆菌(>90％)为主，其中不同的乳杆菌操作分类单元(OTU)(Lactobacillus spp.)，优选还有一些其他微生物的OTU，其群落维持在1％以上。类似地，在其他产生乳酸的食品相关发酵中，人们已发现乳酸杆菌属占主导地位，占整个微生物群落的近98％。

选择第二生物反应器中的微生物，从而使乳酸链延长为短链长和中等链长的羧酸。第二生物反应器中存在中温条件(20℃至约45℃)，以优化采用反应器微生物进行链伸长的条件。第二生物反应器的底物通常是来自第一生物反应器的富含乳酸的流出物。在示例性实施方案中，尽管二者的物种可能存在一些重叠，但第二生物反应器中的微生物群落明显更加多样，并且与第一生物反应器中的群落不同。在各种实施方案中，第二生物反应器中的微生物由26个OUT所主导(>90％)，每个OUT都代表超过1％的群落：未知的紫单胞菌科(Dysgonomonas属)、未知的拟杆菌目(拟杆菌属)、未知的梭菌目(酪丁酸梭菌、瘤胃球菌属、梭菌属)、未知的乳杆菌科(玉米乳杆菌、乳杆菌属)、未知的微杆菌科(醋杆菌属、红环菌科K82属)、未知的黄单胞菌科和弧杆菌属。拟杆菌目的丰度最高，平均高于20％，梭菌目的平均丰度高于10％。

有利地，尽管可以使用纯培养物，但该方法的施不要求微生物的纯培养物，此外，接种源不需要是无菌的。如本文所用，“接种源”是指该微生物的原始来源。因为生物反应器的条件可以决定微生物的最终组成，所以，接种源不对生物反应器中微生物的类型和数量进行限制。

该方法中使用的微生物可以从多种接种源获得，例如，可以从以下一种或多种获得：活性污泥、厌氧消化池、产酸过程、瘤胃微生物、土壤微生物、海洋微生物、(动物或昆虫的)肠道微生物、(人或动物的)粪便以及上述任何一种的任何组合。在该方法中，可以通过控制pH值、温度和环境中的微生物混合物来控制微生物的相对群落。调整这些参数通常会导致微生物群落的某些部分改变其新陈代谢，以保持最佳生长和生产能力。

由该方法形成的产物包括液体羧酸组分和气体组分。液体组分可包含(例如)C3-C12羧酸、甲烷或其组合。产物的气体组分可包括甲烷、氢气、二氧化碳或它们的组合。在多个实施方案中，产生气体组分的量有限(例如，小于1％)。

在各种实施方案中，以连续方式从系统中移除羧酸产物，这不同于分批移除。在一个实施方案中，使用具有疏水性溶剂和碱性萃取溶液在线渗透(基于膜的液——液萃取)移除羧酸产物。例如，疏水性溶剂可包括具有氧化膦(例如，三辛基氧化膦(TOPO))的矿物油。在示例性实施方案中，疏水性溶剂包括具有约2-4％TOPO的矿物油，或具体地具有约3％TOPO的矿物油。在各种其他实施方案中，疏水性溶剂可包括(例如)生物柴油、棕榈油、三丁基膦、三辛胺、(伯、仲、叔等)胺、(例如，叔胺和季胺的)等分溶剂、磷表面活性剂、铵表面活性剂、聚羟基链烷酸酯、己烷、植物油、其他有机溶剂和离子液体。在一个实施方案中，碱性萃取溶液包括硼酸水溶液。在一些实施方案中，用碱性化学品使碱性萃取溶液的pH值维持在约8.5至9.5，例如，pH值为9。此类基础化学品包括任何常规缓冲或pH值控制化学品。

可以通过除基于膜的液体渗透法之外的方法移除羧酸产物。可以使用任何可自生物反应器混合物(例如，肉汤)中分离羧酸产物的合适方法。例如，收获羧酸产物可涉及(有膜或无膜的)溶剂萃取(例如，非膜溶剂萃取)、蒸馏、电化学分离、结晶、离子色谱或它们的组合。在与另一种萃取技术(例如，采用膜溶剂萃取的电化学分离)串联使用时，一些萃取技术可能更佳。

可以在生物反应器的再循环肉汤或从系统中流出的流出物中，连续地、周期性地或在处理运行结束时去除或收集羧酸。在示例性实施方案中，连续收获技术基于不断循环通过第二个生物反应器的反应器肉汤。这种提取工艺可能是能源密集型的，因此，替代方法是周期性地运行提取过程，同时不会对生物过程产生负面影响。在周期性收获中，可以在能源成本降低(低需求期)时启动提取过程，从而使生物过程能够用于大规模电网负载平衡。此外，可以从连续流动的生物过程中的流出物或分批操作的生物过程中的最终肉汤中提取羧酸。羧酸收获技术可(单独和/或同时)涉及上述方法和其他合适的方法。

在多个实施方案中，该方法可以无限期地(例如，年)进行，水力停留时间为约0.25天至约40天。水力停留时间是微生物接触底物(例如，含乳糖原料和乳酸)以产生所需的羧酸产物生产的时间。在一个实施方案中，水力停留时间可为约0.25天至约15天。可能需要在一个或两个生物反应器中周期性地补充一种或多种微生物，以确保有足够的菌落进行有效运行。

通过该方法生产的羧酸可用于各种常规应用。此外，羧酸可以转化为用于生物燃料的烷烃。例如，羧酸可通过随后的非生物过程(例如，酮化)转化为烷烃。

现在参考图1A和图1B，两图示出了用于执行该方法的示例性系统100。图1A示出了系统100，其中产物提取装置125和微生物生物质保留装置120为串联。图1B示出了系统100，其中产物提取装置125和微生物生物质保留装置120为并联。

如图所示，系统100包括两个生物反应器105、110。尽管未示出，但应当理解的是，在系统100中可包括用于将乳酸转化为链段更长的羧酸的附加生物反应器(例如，在第二生物反应器110之后串联放置第三生物反应器)以增加转化程度并使流出物后处理最小化。

在生物反应器中进行该方法的第一阶段，优选在厌氧条件下进行。因此，在某些实施方案中，除了使产物(液体和气体产物)能够分离或逸出外，生物反应器105、生物反应器110是密封的。生物反应器105、生物反应器110可由多种不同材料制成。例如，生物反应器105、生物反应器110可以由玻璃或不锈钢制成，其结构可防止内容物通过配件扩散并承受压力。根据本发明，生物反应器105、生物反应器110可以使它们的内容物周期性地混合，以促进底物——微生物接触，从而提高各种转化和反应的产率和速率。为此，可以构建生物反应器105、生物反应器110中的一个或两个使其包括相关的混合设备，或者在分批运行中生物反应器可以停止，内容物(例如)在氮气环境中与外部混合设备混合，然后(如果需要)吹掉氧气并继续处理工艺。

在多个实施方案中，生物反应器105、生物反应器110均包括pH值控制器，该控制器被配置为独立地将第一生物反应器105和第二生物反应器110的内容物的pH值维持在约5。pH值控制器可以包括pH值探针，可以定位该探针以监测相应肉汤103、肉汤107的pH值。pH值控制器可以是如下这种控制器：可以通过测量pH值，并通过添加酸或碱相应地调节pH值来控制pH值。

在某些实施方案中，生物反应器105、生物反应器110均包括温度控制器。可配置生物反应器105的温度控制器以将生物反应器105的温度维持在约50℃，或如本文中另外说明的那样。可配置生物反应器110的温度控制器以将生物反应器110的温度维持在约30℃，或如本文中另外说明的那样。在一些实施方案中，温度控制器包括覆盖生物反应器105、生物反应器110的至少一部分的加热/冷却夹套、生物反应器105、生物反应器110内的加热/冷却元件、生物反应器105、生物反应器110的再循环管线中的加热/冷却热交换器或生物反应器105、生物反应器110下方的加热/冷却元件或它们的任意组合，从而为每个生物反应器提供所需的加热、冷却或两者。

在各种实施方案中，生物反应器105、生物反应器110中包括内部填充结构以增加表面积，从而有助于保留微生物生物质。例如，可以在一个或两个生物反应器105、生物反应器110内放置陶瓷或塑料包装材料。

系统100还包括一个或多个微生物生物质保留装置115、生物质保留装置120以控制微生物细胞损失，尤其是在连续流动下操作时。在示例性实施方案中，生物质保留装置115、生物质保留装置120可包括切向流过滤器(TFF)膜，以防止生物质逸出生物过程。TFF膜可以由任何合适的材料形成，包括玻璃纤维、聚碳酸酯、纤维素、硝化纤维、尼龙、人造丝、聚酯，例如，等，或上述任何一种的组合。TFF膜有助于启动生物过程，保持未附着在填料结构上的微生物缓慢生长，和/或在系统100意外改变后重建生物质。在示例性实施方案中，TFF膜的孔径小于约0.22μm，但孔径可以是能够保留所有或基本上所有相关微生物的任何合适的尺寸。

系统100还包括产物提取装置125，产物提取装置125被构造成分离形成的羧酸。系统100的产物提取装置125可以是基于膜的渗透装置、非膜溶剂提取装置、蒸馏装置、电化学装置、离子色谱装置或它们的任意组合，例如，串联布置。在一个实施方案中，产物提取装置125连续运行。

在图1和图2所示的示例性实施方案中，产物提取装置125包括基于膜的提取装置。如图所示，萃取装置包括两个膜以萃取羧酸产物。第一膜125a使来自生物反应器110的流出物与疏水性溶剂(例如，矿物油和3％TOPO溶剂)接触。然后，使疏水性溶剂穿过第二膜125b转移到碱性萃取溶液109。碱性萃取溶液109可以是硼酸的水溶液。溶液109的pH值可保持在约8.5至约9.5，示例性的的pH值约为9。羧酸会在碱性萃取溶液109中积累。

最后，每个系统100都包括容纳碱性萃取溶液109的浓缩容器130，其被配置为储存产生的羧酸。随着时间的推移，碱性萃取溶液109变得富含羧酸，此时pH值可降低至约4.5以驱动相分离。这样形成高纯度(>90％)最终产物，其会漂浮到溶液109的顶部以促进分离和移除。该相分离过程可以分批地、周期性地进行，或采用附加单元以连续方式进行。

现在结合图1A和图1B中的系统100描述该方法。将(液体或固体形式的)含乳糖原料101进料到含有目标微生物群落的充分混合的生物反应器105中。生物反应器105在约50℃和pH值约为5的条件下运行。优化原料101的流速以使乳糖到乳酸的微生物转化最大化。在一些实施方案中，流速为约100加仑原料/100加仑生物反应器至高达约200加仑原料/100加仑的生物反应器。生物反应器105中的水力停留时间为约0.25天至约5天以使乳糖转化为乳酸。

含乳糖原料101的pH值通常高于生物反应器105中的操作pH值5。肉汤103的pH值可以通过碱性化学品(例如，氢氧化钠(NaOH))或酸性化学品(例如，盐酸(HCl)和/或硫酸(H2SO4))来调节。在一个实施方案中，由于含乳糖原料101的pH值，所以，不需要调节肉汤103的pH值。在将含乳糖原料101以液体形式提供的实施方案中，生物反应器105可以仅包含微生物群落(没有额外的水)。

使用生物质保留装置115将细胞与离开生物反应器105的流出物流分离，以最小化或防止生物质逸出该过程。将细胞返回生物反应器105或将其丢弃，以维持目标生物质水平。还可以将生物质保留装置115设计成使得某些微生物能够进入生物反应器110。生物反应器105中产生的所有气体都通过气闸(或单向阀或其他类似设备)流出生物反应器105。产生的气体包括最少量的二氧化碳、氢气和甲烷。然后，将不含细胞的富含乳酸的流出物供给到生物反应器110。

生物反应器110是在约30℃和pH值约为5的条件下运行的充分混合的生物反应器。添加酸性化学品(例如，HCl、H2SO4或羧酸产物)以保持肉汤107的pH值。流入生物反应器110的流出物的流速为约25加仑流出物/100加仑反应器，并且优化流速以使乳酸到羧酸产物的微生物转化最大化。生物反应器110中的水力停留时间为约0.5天至约16天。

使用生物质保留装置120将细胞与离开生物反应器110的流出物流分离，并且将细胞返回生物反应器110或丢弃以维持目标生物质水平。产生的所有气体都通过气闸(或单向阀或其他类似设备)流出生物反应器110。可以通过将羧酸产物返回到生物反应器110来控制生物反应器110中的pH值。图1A示出了使肉汤流过生物质保留装置120串联流入产物提取装置125的单个再循环回路。图1B示出了通过彼此独立的生物质保留装置120和产物提取装置125运行的两个再循环回路。在图1A和图1B中，丢弃无细胞流出物。在各种实施方案中，可以添加第二个或额外的产物提取装置以提取更多的羧酸。

如图所示，产物提取装置125包括两个膜125a、125b以通过渗透方式提取羧酸。流出物进入第一膜125a，并与疏水性溶剂(例如，矿物油和TOPO)接触。由于羧酸在溶剂中的溶解度增加，它们被萃取到疏水性溶剂中。然后，含有羧酸的溶剂进入第二膜125b，并与浓缩容器130提供的碱性萃取溶液109(例如，pH值为约9的硼酸水溶液)接触。羧酸被萃取到碱性萃取溶液109中，并移入浓缩容器130中。定期移除碱性萃取溶液109的等分试样，降低pH值，从而驱动相分离并促进所需羧酸的移除。在移除所需羧酸后，可将碱性萃取溶液109返回浓缩容器130或将其丢弃。

未来可以改变用生物质保留装置115、生物质保留装置120保留细胞的方法，通过从TFF架构过渡到单通过滤器，从而解决更大规模的问题。在该实施方案中，可定期丢弃、重新利用过滤器保留的细胞，或将其返回到生物反应器105、生物反应器110。

可以采用高速发酵方法(例如，连续搅拌槽、厌氧生物膜、上流式厌氧污泥床、厌氧序批式生物反应器)用于厌氧废水处理，从而改变生物反应器105、生物反应器110的结构以解决更大规模的工程需求。

基于上面列出的生物反应器105、生物反应器110的典型流速，使性能最大化的布置方式可能是具有串联和并联生物反应器的系统。特别地，预计将生物反应器105、生物反应器110并联运行不会有任何困难。然而，生物反应器110显示出通过串联运行多个生物反应器来提高性能的前景。使用这种布置方式可能就不再需要在每个生物反应器上都安装产物提取装置125了。

预计无细胞流出物的后处理对于正确处置是必要的。一种降低处理水平和增加羧酸产量的方法是将流出物供应到额外的产物提取装置，以从流出物中移除所有产物并降低流出物中的有机物浓度。

下面的实例对上面讨论的系统和方法进行了说明，这些实例并非意在限制本发明。

实施例1：乳制品渗透物

将乳制品渗透物连续供应到如上所述的方法和系统中，收集数据，示于图2中。该系统以约100毫升/分钟的速度进行再循环。

对各种流速、稀释浓度和系统参数进行评估，以优化生产率、处理速率和处理范围。用PVC管定制第一生物反应器和第二生物反应器。第一生物反应器的液体容量为1000毫升，底部有陶珠/瓷珠。第二生物反应器的液体容积为4000毫升，底部有陶珠/瓷珠。

名义上，以250毫升/天将未稀释乳制品渗透液供应到第一生物反应器。将第一生物反应器保持在50℃、pH值为5的条件下。乳制品渗透物在第一生物反应器中的水力停留时间为4天。将第二生物反应器保持在30℃、pH值为5的条件下。富含乳酸的流出物在第二生物反应器中的水力停留时间为16天。使用连续液体萃取法分离羧酸产物。所用的疏水性溶剂都是具有约3％TOPO的矿物油，碱性提取液是pH值保持为9的硼酸水溶液。

通过气相色谱法分析随时间变化来自碱性萃取溶液的样品，形成图2中的数据。所示数据代表所观察到的具有最高浓度的5种羧酸。

实施例2：酸性乳清

将酸性乳清连续加入到如上所述的方法和系统中，收集数据，示于图3中。该系统以约100毫升/分钟的速度进行再循环。

对各种流速、稀释浓度和系统参数进行评估，以优化生产率、处理速率和处理范围。用PVC管定制第一生物反应器和第二生物反应器。第一生物反应器的液体容量为1000毫升，底部有陶珠/瓷珠。第二生物反应器的液体容积为4000毫升，底部有陶珠/瓷珠。

名义上，以1000毫升/天将未稀释酸性乳清供应到第一生物反应器。将第一生物反应器保持在50℃、pH值为5的条件下。酸乳清在第一生物反应器中的水力停留时间为1天。将第二生物反应器保持在30℃、pH值为5的条件下。富含乳酸的流出物在第二生物反应器中的水力停留时间为4天。使用连续液体萃取法分离羧酸产物。所用的疏水性溶剂都是具有约3％TOPO的矿物油，碱性提取液是pH值保持为9的硼酸水溶液。

通过气相色谱法分析随时间变化来自碱性萃取溶液的样品，形成图3中的数据。所示数据代表所观察到的具有最高浓度的5种羧酸。

从图2和图3的比较可以看出，自乳制品渗透物中获得的羧酸产率高于自酸乳清中获得的。

尽管上面仅详细描述了几个示例性实施例，但本领域普通技术人员容易理解，在实质上不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可以将示例性实施例中的许多其他进行修改。因此，所有这些修改都旨在包括在权利要求所限定的本发明的范围内。