Ciągła ekstrakcja ciecz-ciecz średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych z bulionu fermentacyjnego przy użyciu membran z pustych włókien

Moje badania miały na celu ocenę skuteczności membrany z pustych włókien i ciągłej ekstrakcji ciekło-cieczy średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych z bulionu fermentacyjnego. Staram się zrozumieć, czym ta membrana różni się od tradycyjnych technik, optymalizując proces ekstrakcji i określając skalowalność tej metody do zastosowań przemysłowych. Obecne wyzwanie eksperymentalne obejmuje nieefektywną ekstrakcję średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych z bulionu fermentacyjnego, co często prowadzi do zahamowania rozwoju drobnoustrojów wydłużających łańcuchy.

Tradycyjne techniki często napotykają problemy, takie jak ograniczenia przetwarzania wsadowego, wysokie zużycie energii i wysokie zużycie rozpuszczalników. Nasz protokół ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi technikami. Należą do nich wysoka selektywność i wydajność ekstrakcji średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych z bulionów fermentacyjnych, co prowadzi do zmniejszenia zużycia rozpuszczalnika i ciągłej pracy z przetwarzania wsadowego.

Ponadto metodę tę można łatwo powielić w różnych zastosowaniach. Na początek przygotuj roztwór do ekstrakcji fazy organicznej i zbiornik, dodając roztwór ekstrakcyjny do dwulitrowego szklanego zbiornika i umieszczając go na magnetycznej płytce mieszającej. Następnie umieść napęd pompy o zmiennej prędkości obrotowej 100 obr./min z głowicą pompy membranowej z politetrafluoroetylenu obok zbiornika.

Za pomocą elastycznego przewodu pompy podłącz króciec odpływowy zbiornika roztworu ekstrakcyjnego do wlotu pompy membranowej. Następnie podłącz wylot pompy do wlotu po stronie płaszcza u podstawy przedniej membrany wyciągowej. Teraz podłącz wylot po stronie skorupy w górnej części przedniej membrany ekstrakcyjnej do wlotu po stronie skorupy znajdującego się u podstawy tylnej membrany ekstrakcyjnej.

Następnie podłącz wylot po stronie płaszcza w górnej części membrany ekstrakcyjnej do tyłu do portu powrotnego w zbiorniku roztworu ekstrakcyjnego. Aby przygotować roztwór do usuwania fazy wodnej i zbiornik, wlej roztwór do czterolitrowego szklanego zbiornika z mieszadłem magnetycznym i umieść go na magnetycznej płytce mieszającej. Zintegrować system kontroli pH z nastawą pH dziewięć ze zbiornikiem roztworu do oddzielania.

Włóż sondę pH przez port zbiornika roztworu do strippingu i zawieś ją w roztworze do strippingu. Aby zainstalować filtr membranowy z pustych włókien, umieść napęd pompy o zmiennej prędkości 300 obr./min w pobliżu bioreaktora. Przymocuj hydrofilową membranę z pustych włókien do stojaka pierścieniowego nad pompą perystaltyczną.

Ułóż dwie głowice pomp perystaltycznych, dużą i małą, na napędzie pompy. Teraz, za pomocą elastycznych przewodów, podłącz port odpływowy w bioreaktorze do dużego wlotu głowicy pompy. Następnie podłącz duży wylot głowicy pompy do hydrofilowego filtra membranowego z pustych włókien na wlocie po stronie rury znajdującym się u podstawy filtra.

Zakryj górny port filtra po stronie skorupy, aby zapobiec napływowi powietrza. Aby podłączyć przednią membranę ekstrakcyjną, przymocuj pierwszy hydrofobowy moduł membrany z pustych włókien do stojaka pierścieniowego nad pompą. Za pomocą elastycznego przewodu pompy podłącz hydrofilowy filtr membranowy z pustych włókien na wylocie po stronie skorupy do wlotu małej głowicy pompy.

Następnie podłącz wylot małej głowicy pompy do przedniej membrany odciągowej na bocznym wlocie rurki znajdującym się u podstawy modułu. Teraz za pomocą złączki i trójnika podłącz manometr i zawór ograniczający przepływ do wylotu po stronie rury przedniej membrany ekstrakcyjnej. Następnie podłącz boczny wylot rurki przedniej membrany ekstrakcyjnej do portu powrotnego w bioreaktorze.

Aby podłączyć membranę ekstrakcyjną do tyłu, umieść napęd pompy o zmiennej prędkości obrotowej 300 obr./min w pobliżu bioreaktora. Przymocuj drugi hydrofobowy moduł membrany z pustych włókien do stojaka pierścieniowego nad pompą perystaltyczną. Następnie za pomocą elastycznego przewodu pompy podłącz port odpływowy zbiornika roztworu do usuwania izolacji do wlotu pompy perystaltycznej, a wylot pompy do wlotu bocznego rurki u podstawy membrany ekstrakcyjnej do tyłu.

Następnie, za pomocą złączki sprzęgającej i trójnika, podłączyć manometr i zawór ograniczający przepływ do wylotu po stronie rury membrany ekstrakcyjnej do tyłu. Za pomocą elastycznej rurki pompy podłącz boczny wylot rurki w górnej części membrany ekstrakcyjnej do tyłu z portem przepływu powrotnego zbiornika roztworu do usuwania izolacji. Aby rozpocząć, zintegruj bioreaktor i system ekstrakcji cieczy.

Włącz pompę perystaltyczną roztworu do usuwania izolacji lub membranę do ekstrakcji wstecznej i ustaw prędkość pompy, aby osiągnąć stałe natężenie przepływu w zakresie od 25 do 250 mililitrów na minutę. Powoli zamknij zawór iglicowy na wylocie membrany ekstrakcyjnej do tyłu po stronie skorupy, aby wytworzyć ciśnienie zwrotne. Następnie włącz pierwszą hydrofobową pompę perystaltyczną modułu membrany kapilarnej z pustych włókien i ustaw prędkość pompy, aby osiągnąć stałe natężenie przepływu w zakresie od 25 do 250 mililitrów na minutę.

Następnie powoli zamknij zawór iglicowy na wylocie po stronie skorupy pierwszego hydrofobowego modułu membranowego z pustych włókien, aby ustalić ciśnienie wsteczne około pięciu funtów na cal kwadratowy. Teraz włącz pompę membranową roztworu do ekstrakcji do fazy organicznej i ustaw prędkość pompy, aby osiągnąć stałe natężenie przepływu w zakresie od pięciu do 50 mililitrów na minutę. Na koniec sprawdź, czy system jest ciągły przepływ.

W alkalicznym roztworze do strippingu w fazie wodnej zaobserwowano stałą akumulację krótko- i średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Zmniejszenie prędkości obrotowej pompy obniżyło wydajność ekstrakcji. Po przywróceniu odpowiedniej prędkości obrotowej pompy, przywrócenie sprawności może zająć kilka dni.