过滤同多糖的方法
【专利说明】过滤同多糖的方法
[0001] 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。
[0002] 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Ιμπι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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 具有所述结构的同多糖由多种真菌菌株，例如由担子菌纲裂裙菌（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）。
[0007] 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l〇kg/h/m2或更低的平均通量下操作。
[0008] EP 271 907 A2和EP 504 673 Al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。
[0009] aUdo Rau ? ^ B i 〇 sy n th e s e ? Produktion und Eigenschaften von .e:Xtr:aZ:ellulS.re:H Pilz-Glucanen"，Habilitationsschrift，Technical University of 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. 5μπι、2μπι、10μπι和20μπι的开孔的多种不锈钢膜。
[0010] "Udo Rau，"Biopolymers"，A. Steinbilchel 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10 μ m的开 孔尺寸的烧结不锈钢膜。
[0011] 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20 μ m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。
[0012] 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 Ιμπι至10 μπι。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。
[0013] 在 Haarstrick 等·（Bioprocess· Engineering 6 (1991) 179-186)中，使用具有 0. 45 μL?至1.0 μL?的开孔尺寸的陶瓷管状膜"来自Millipore的PSK CER"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。
[0014] 在Chem. -Ing. -Tech. 63(1991)，第7期，第Α468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。
[0015] 在 Haarstrick( "Mechanische Trennverfahren zur Gewinnung zellfreier, hochviskoser P〇lysaCCllaridIfellllg?Il von Schizophyllum commune ATCC 38548"， 论文，Technical University of Braunschweig，1992)中，使用具有 0.5 μηι、2μηι、10μηι、 100 μ m和200 μ m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）。
[0016] 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。
[0017] 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200 μ m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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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栗 送的物料通过量操作，这使得该方法经济。
[0021] 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多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。
[0022] 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：
[0023] a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
[0024] 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，
[0025] c)移除包含葡聚糖水溶液的渗透物料流，
[0026] 其中所述管状膜具有的内径为多2mm至< 6mm。
[0027] 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：
[0028] a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
[0029] 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，
[0030] C)移除包含葡聚糖水溶液的渗透物料流，
[0031] 其中所述对称管状膜具有的内径为多2mm至< 6_。
[0032] 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：
[0033] a)将包含含水发酵肉汤的进料料流引入过滤装置中，
[0034] 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，
[0035] c)移除包含葡聚糖水溶液的渗透物料流，
[0036] 其中所述对称管状膜具有的内径为彡2mm至彡6mm且分离限值根据ASTM F 795 测定为^ 〇