利用中空纤维膜从发酵液中连续萃取中链脂肪酸

我的研究旨在评估中链脂肪酸从发酵液中通过中空纤维膜及连续液-液萃取的提取效率。我希望通过优化提取过程，并确定该方法在工业应用中的可扩展性，来理解该膜技术与传统方法的差异。目前的实验挑战包括从中链脂肪酸发酵液中提取效率较低，这常常导致链延伸微生物的抑制。

传统技术常面临批次处理限制、能耗高和溶剂使用量大等问题。本方案相较于传统技术具有多项优势，包括对发酵液中中链脂肪酸的高选择性和高提取效率，从而减少溶剂使用量，并实现从批次处理向连续化操作的转变。

此外，该方法可轻松复制用于多种应用。首先，通过将萃取溶液加入一个两升的玻璃储液罐中，并将其置于磁力搅拌器上，来准备有机相萃取溶液和储液罐。接着，将一个转速为100 RPM的可调速泵驱动装置与聚四氟乙烯隔膜泵头放置在储液罐旁。

使用柔性泵用管路，将萃取液储液罐的流出端口连接至隔膜泵的入口。然后将泵的出口连接至正向萃取膜底部的壳程入口。接着，将正向萃取膜顶部的壳程出口连接至反向萃取膜底部的壳程入口。

然后将反向萃取膜顶部的壳程出口连接至萃取液储液罐的回流口。准备水相反萃液及储液罐时，将溶液倒入带有磁力搅拌子的4升玻璃储液罐中，并将其置于磁力搅拌器上。将pH控制系统与反萃液储液罐连接，设定pH值为9。

将 pH 探针插入脱附溶液储液口，并将其悬置于脱附溶液中。安装中空纤维膜过滤器时，将一个转速为 300 RPM 的可调速泵驱动装置放置在生物反应器旁边。将亲水性中空纤维膜固定在蠕动泵上方的铁架台上。

将两个蠕动泵头（一大一小）叠加安装在泵驱动器上。然后，使用柔性管路将生物反应器的出口端与大泵头的入口端相连。接着，将大泵头的出口端连接至亲水性中空纤维膜过滤器管侧底部的入口端。

封闭滤器顶部壳程端口，以防止空气进入。连接正向萃取膜时，将第一根疏水性中空纤维膜组件固定在泵上方的铁架台上。使用柔性泵管，将中空纤维亲水膜滤器的壳程出口连接至小型泵头的入口。

然后将小型泵头的出口连接到模块底部的管侧入口，该入口位于前向萃取膜的管侧。现在使用连接接头和三通接头，将压力表和流量限制阀连接到前向萃取膜的管侧出口。接下来，将前向萃取膜的管侧出口连接至生物反应器的回流口。

为了连接反向萃取膜，请将一个300 RPM的可调速泵驱动装置放置在生物反应器旁边。将第二个疏水性中空纤维膜组件固定在蠕动泵上方的铁架台上。然后使用柔性泵管，将萃取液储液罐的出流口连接至蠕动泵的入口，再将泵的出口连接至反向萃取膜底部的管侧入口。

随后，使用连接接头和三通接头，将压力表和流量限制阀连接到反向萃取膜的管侧出口。使用柔性泵管，将反向萃取膜顶部的管侧出口连接至萃取液储液罐的回流口。首先，整合生物反应器与液-液萃取系统。

开启脱吸溶液蠕动泵或反向萃取膜，并调节泵速以实现每分钟25至250毫升的恒定流速。缓慢关闭反向萃取膜壳程出口处的针阀，以建立背压。然后，开启第一级疏水性中空纤维膜组件的蠕动泵，并调节泵速以实现每分钟25至250毫升的恒定流速。

随后，缓慢关闭第一个疏水性中空纤维膜组件壳程出口的针阀，建立约五磅每平方英寸表压的背压。现在启动有机相萃取液隔膜泵，并调节泵速以实现每分钟五至50毫升的恒定流速。最后，检查系统是否处于连续流动状态。

在碱性水相萃取液中观察到短链和中链脂肪酸产物的持续积累。泵速降低会导致萃取效率下降。在恢复适当的泵速后，效率可能需要数天时间才能恢复。