WO2014065364A1 - Method for manufacturing organic acid or salt thereof - Google Patents

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淳 南野
深雪 堀口
栗原 宏征
河村 健司
山田 勝成
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Definitions

  • Step (1) Step of obtaining a membrane permeate by passing the organic acid fermentation broth through an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 3500 or less
  • the ultrafiltration membrane is a membrane having a molecular weight cut-off of 500 to 200,000, and is abbreviated as ultrafiltration, UF membrane or the like.
  • the ultrafiltration membrane has a pore size that is too small to measure the pore size on the membrane surface with an electron microscope or the like. Instead of the average pore size, the value of the fractional molecular weight is used as an index of the pore size. Is supposed to do.

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Abstract

In the present invention, a step (1) for obtaining a membrane-permeable liquid by passing an organic acid fermentation liquid through an ultrafiltration membrane having a molecular-weight cutoff of 3500 or less, the organic acid fermentation liquid having, as a raw material, glucose derived from cellulose-containing biomass; and a step (2) for crystallizing an organic acid or salt thereof from the membrane permeable liquid are performed to make it possible to perform high-purity crystallization of an organic acid or salt thereof from an organic acid fermentation liquid, which has been difficult using conventional methods.

Description

有機酸またはその塩の製造方法Method for producing organic acid or salt thereof
 本発明は、セルロース含有バイオマス由来の糖を原料とする有機酸発酵液から高純度の有機酸またはその塩を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a high-purity organic acid or a salt thereof from an organic acid fermentation broth using sugar derived from cellulose-containing biomass as a raw material.
 近年、石油の大量消費による二酸化炭素等の地球温暖化物質の放出が問題になっている。こうした過度の化石資源への依存脱却の観点から、バイオマス資源の活用は重要性が急速に増しており、バイオマス資源からバイオ燃料や化成品の製造が現在世界的に活発に行われている。特に、コーン、サトウキビ、キャッサバといった、いわゆる可食資源から発酵技術によって、エタノールや、乳酸やコハク酸といった有機酸などを製造する規模が大きくなってきている。特に有機酸はポリ乳酸(特許文献1)やPBS(特許文献2)などのバイオマス由来のプラスチック製造のためのモノマーとしても活用できる。可食資源由来の発酵液は有機酸以外に不純物を多く含んでいるため、可食資源由来の発酵液を精製して高純度の乳酸を得る技術が開発されている(特許文献3、4)。 In recent years, the release of global warming substances such as carbon dioxide due to large consumption of oil has become a problem. From the viewpoint of breaking away from excessive dependence on fossil resources, the use of biomass resources is rapidly gaining importance, and the production of biofuels and chemical products from biomass resources is now active worldwide. In particular, the scale for producing ethanol, organic acids such as lactic acid and succinic acid, etc., from so-called edible resources such as corn, sugarcane, and cassava is increasing. In particular, organic acids can also be used as monomers for producing biomass-derived plastics such as polylactic acid (Patent Document 1) and PBS (Patent Document 2). Since fermented liquor derived from edible resources contains many impurities in addition to organic acids, technologies for purifying fermented liquor derived from edible resources to obtain high-purity lactic acid have been developed (Patent Documents 3 and 4). .
 一方で、可食資源からの有機酸製造は社会的問題を引き起こしている。すなわち、世界的に生産に適した農地が限られ、人口が世界的に増加しているため、人間用作物や動物用飼料の生産との競争が激しく食糧価格の高騰といった倫理的問題にも発展している。今後の社会でも「食糧との競合」という問題は避けて通れなくなっている。そこで、この発酵原料を、再生可能な非食用資源、すなわちセルロース含有バイオマスから糖を製造し、得られた糖を発酵技術によって乳酸などの有機酸に変換する技術に関する研究開発が活発に進められている(特許文献5)。 On the other hand, organic acid production from edible resources is causing social problems. In other words, because farmland suitable for production is limited globally and the population is increasing worldwide, the competition with the production of human crops and animal feed is fierce, leading to ethical problems such as rising food prices. is doing. In the future society, the problem of “competition with food” cannot be avoided. Therefore, research and development related to a technology for producing sugar from this fermented raw material from renewable non-edible resources, that is, cellulose-containing biomass, and converting the obtained sugar into an organic acid such as lactic acid by fermentation technology are being actively promoted. (Patent Document 5).
特開2005-229822号公報JP 2005-229822 A 特開2003-253105号公報JP 2003-253105 A 特表2003-511360号公報Special table 2003-511360 gazette 特開2011-172492号公報JP 2011-172492 A WO2010/067785号WO2010 / 067785
 本発明者は、上記社会的課題からセルロース含有バイオマスからの有機酸の製造に関し、従来技術をもとに検討を行ってきた。その結果、セルロース含有バイオマスから糖を得て、さらに発酵技術により有機酸を含有した発酵液を作製し、発酵液から有機酸を精製し、有機酸の製造を試みたところ、有機酸精製過程における有機酸の純度を向上させる有機酸またはその塩の晶析工程において有機酸またはその塩の結晶化が進まず、さらに、有機酸またはその塩の純度も従来可食原料由来の糖を発酵原料とした場合に比べて大きく低下するという課題を見いだした。 The present inventor has studied the production of organic acids from cellulose-containing biomass based on the above-mentioned social issues based on the prior art. As a result, sugar was obtained from cellulose-containing biomass, a fermentation broth containing an organic acid was produced by fermentation technology, the organic acid was purified from the fermentation broth, and the production of the organic acid was attempted. Crystallization of the organic acid or salt thereof does not proceed in the crystallization step of the organic acid or salt thereof for improving the purity of the organic acid. Furthermore, the purity of the organic acid or salt thereof is also changed from the edible raw material sugar to the fermentation raw material. I found a problem that it was greatly reduced compared to the case.
 上述した課題を解決するべく、本発明者らは鋭意検討した結果、セルロース含有バイオマス由来の糖を原料とする有機酸発酵液には、セルロース含有バイオマス由来と思われる分子量が3500より大きな物質が存在し、該物質によって有機酸またはその塩の結晶化が阻害されることを見出し、そして、有機酸発酵液を特定の分画分子量の限外濾過膜に通じて濾過することによって、その濾液の結晶化が従来の可食原料由来の糖からの発酵液に匹敵し、高純度の有機酸またはその塩を得ることができることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, the organic acid fermentation liquid using sugar derived from cellulose-containing biomass as a raw material contains a substance having a molecular weight larger than 3500 that is considered to be derived from cellulose-containing biomass. And the crystallization of the organic acid or salt thereof is found to be inhibited by the substance, and the filtrate crystals are filtered by filtering the organic acid fermentation broth through an ultrafiltration membrane of a specific fractional molecular weight. It has been found that a high-purity organic acid or a salt thereof can be obtained, which is comparable to a fermentation liquid from a sugar derived from a conventional edible raw material.
 すなわち、以下の[1]から[8]で構成される本発明を完成した。
[1]セルロース含有バイオマス由来の糖を原料とする有機酸発酵液を分画分子量3500以下の限外濾過膜に通じて膜透過液を得る工程(1)および該膜透過液から有機酸またはその塩を晶析する工程(2)を含む、有機酸の製造方法。
[2]前記有機酸が乳酸および/またはコハク酸であることを特徴とする、[1]に記載の有機酸またはその塩の製造方法。
[3]前記限外濾過膜の分画分子量が1000以下であることを特徴とする、[1]または[2]に記載の有機酸またはその塩の製造方法。
[4]前記工程(1)の膜透過液をイオン交換処理し、得られた処理液を前記工程(2)に供して有機酸結晶を得ることを特徴とする、[1]~[3]のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。
[5]前記工程(2)として無機塩またはその水溶液を添加して有機酸塩結晶を得ることを特徴とする、[1]~[3]のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。
[6]前記工程(1)で得られた膜透過液をナノ濾過膜または逆浸透膜に通じて濃縮した後、前記工程(2)行うことを特徴とする、[1]~[5]のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。
[7]前記限外濾過膜の機能面が有機材料であることを特徴とする、[1]~[6]のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。
[8]前記有機材料が、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、スルホン化ポリスルホン、ポリエチレングリコール、ポリアミドまたはポリフッ化ビニルデンを含むことを特徴とする、[7]に記載の有機酸またはその塩の製造方法。
That is, the present invention comprising the following [1] to [8] was completed.
[1] A step (1) of obtaining a membrane permeate by passing an organic acid fermentation broth using sugar derived from cellulose-containing biomass as a raw material through an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 3500 or less; The manufacturing method of an organic acid including the process (2) of crystallizing a salt.
[2] The method for producing an organic acid or a salt thereof according to [1], wherein the organic acid is lactic acid and / or succinic acid.
[3] The method for producing an organic acid or salt thereof according to [1] or [2], wherein the ultrafiltration membrane has a molecular weight cut-off of 1000 or less.
[4] The membrane permeation liquid in the step (1) is subjected to ion exchange treatment, and the obtained treatment liquid is subjected to the step (2) to obtain an organic acid crystal, [1] to [3] The manufacturing method of the organic acid or its salt in any one of.
[5] Production of organic acid or salt thereof according to any one of [1] to [3], wherein an organic salt crystal is obtained by adding an inorganic salt or an aqueous solution thereof as the step (2). Method.
[6] The process of [1] to [5], wherein the membrane permeate obtained in the step (1) is concentrated through a nanofiltration membrane or a reverse osmosis membrane, and then the step (2) is performed. The manufacturing method of the organic acid or its salt in any one.
[7] The method for producing an organic acid or salt thereof according to any one of [1] to [6], wherein the functional surface of the ultrafiltration membrane is an organic material.
[8] The method for producing an organic acid or a salt thereof according to [7], wherein the organic material contains polyethersulfone, polysulfone, sulfonated polysulfone, polyethylene glycol, polyamide, or polyvinylidene fluoride.
 本発明によれば、セルロース含有バイオマス由来の発酵液に存在する有機酸またはその塩の結晶化を阻害する成分を分画分子量3500以下の限外濾過膜に供することによって、高純度の有機酸またはその塩を得ることが可能になる。さらに、限外濾過膜処理することによって濾液の固形分高分子成分が除去され、例えば逆浸透膜を用いて濃縮する場合のファウリングが抑制される効果もあり、晶析工程の収率・効率を向上するための発酵液濃縮に際して、水を蒸発させる場合に比べて有機酸を精製する際のエネルギーを大幅に低減させることも可能になる。 According to the present invention, an organic acid present in a fermentation broth derived from cellulose-containing biomass or a component that inhibits crystallization of a salt thereof is applied to an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 3500 or less, whereby a high-purity organic acid or The salt can be obtained. Furthermore, the ultrafiltration membrane treatment removes the solid polymer component of the filtrate, and has the effect of suppressing fouling when concentrating using a reverse osmosis membrane, for example, yield and efficiency of the crystallization process When concentrating the fermented liquid for improving the temperature, it is possible to significantly reduce the energy for purifying the organic acid compared to the case of evaporating water.
 [セルロース含有バイオマス由来の糖の製造工程]
 セルロース含有バイオマスとは、バガス、スイッチグラス、コーンストーバー、コーンコブ、稲わら、麦わら、などの草本系バイオマス、また樹木、廃建材などの木質系バイオマスなどを例として挙げることができる。これらセルロース含有バイオマスは、糖が脱水縮合した多糖であるセルロースあるいはヘミセルロースを含有しており、こうした多糖を加水分解することにより発酵原料として利用可能な糖化液を製造することが可能である。
[Manufacturing process of sugar derived from biomass containing cellulose]
Examples of the cellulose-containing biomass include herbaceous biomass such as bagasse, switchgrass, corn stover, corn cob, rice straw, and straw, and woody biomass such as trees and waste building materials. These cellulose-containing biomass contains cellulose or hemicellulose which is a polysaccharide obtained by dehydrating and condensing saccharides, and it is possible to produce a saccharified solution that can be used as a fermentation raw material by hydrolyzing such a polysaccharide.
 セルロース含有バイオマス由来の糖とは、セルロース含有バイオマスの加水分解によって得られる糖のことを指す。一般的に糖とは、単糖の重合度によって分類され、グルコース、キシロースなどの単糖類、そして単糖が2~9個脱水縮合したオリゴ糖類、さらには単糖が10個以上脱水縮合した多糖類に分類されるが、本発明におけるセルロース含有バイオマス由来の糖は、主成分として単糖を含み、具体的には、グルコースおよび/またはキシロースを主成分として含み、その他、少量ではあるが、セロビオースなどのオリゴ糖、およびアラビノース、マンノースなどの単糖も含んでいる。ここで主成分が単糖であるとは、水に溶解している単糖、オリゴ糖、多糖の糖類の中の総重量の80重量%以上が単糖であることを指す。具体的な水に溶解した単糖、オリゴ糖、多糖の分析方法としては、HPLCにより、標品との比較により定量することができる。具体的なHPLC条件は、反応液はなしで、カラムにLuna NH(Phenomenex社製)を用いて、移動相が超純水:アセトニトリル=25:75とし、流速を0.6mL/min、測定時間が45min、検出方法がRI(示差屈折率)、温度が30℃である。 The sugar derived from cellulose-containing biomass refers to a sugar obtained by hydrolysis of cellulose-containing biomass. In general, sugars are classified according to the degree of polymerization of monosaccharides, such as monosaccharides such as glucose and xylose, oligosaccharides obtained by dehydration condensation of 2 to 9 monosaccharides, and polysaccharides obtained by dehydration condensation of 10 or more monosaccharides. Although classified into saccharides, the saccharide derived from cellulose-containing biomass in the present invention contains a monosaccharide as a main component, specifically, glucose and / or xylose as a main component, and, in addition, although it is a small amount, cellobiose And oligosaccharides such as arabinose and mannose. Here, the main component being a monosaccharide means that 80% by weight or more of the total weight of monosaccharide, oligosaccharide and polysaccharide saccharide dissolved in water is a monosaccharide. As a specific method for analyzing monosaccharides, oligosaccharides and polysaccharides dissolved in water, HPLC can be used for quantification by comparison with a standard product. Specific HPLC conditions were as follows: no reaction solution, Luna NH 2 (Phenomenex) was used for the column, the mobile phase was ultrapure water: acetonitrile = 25: 75, the flow rate was 0.6 mL / min, and the measurement time. Is 45 min, the detection method is RI (differential refractive index), and the temperature is 30 ° C.
 セルロース含有バイオマスを加水分解に供するに際しては、セルロース含有バイオマスをそのまま使用してもよいが、蒸煮、微粉砕、爆砕などの公知の処理を施すことが可能であり、こうした処理によって加水分解の効率を向上させることが可能である。 When the cellulose-containing biomass is subjected to hydrolysis, the cellulose-containing biomass may be used as it is, but it is possible to perform known treatments such as steaming, pulverization, and explosion, and the efficiency of hydrolysis can be improved by such treatment. It is possible to improve.
 セルロース含有バイオマスの加水分解工程については特に制限はないが、具体的には処理法A:酸のみを用いる方法、処理法B:酸処理後、酵素を利用する方法、処理法C:水熱処理のみを用いる方法、処理法D:水熱処理後、酵素を利用する方法、処理法E:アルカリ処理後、酵素を利用する方法、処理法F:アンモニア処理後、酵素を利用する方法の6つが主に挙げられる。 Although there is no restriction | limiting in particular about the hydrolysis process of cellulose containing biomass, Specifically, processing method A: The method of using only an acid, Processing method B: The method of using an enzyme after acid treatment, Processing method C: Only hydrothermal treatment , Treatment method D: hydrothermal treatment, using an enzyme, treatment method E: alkali treatment, using an enzyme, treatment method F: after ammonia treatment, using an enzyme Can be mentioned.
 処理法Aでは、セルロース含有バイオマスの加水分解に酸を使用する。使用する酸に関して硫酸、硝酸、塩酸などが挙げられるが、硫酸を使用することが好ましい。 Treatment method A uses acid for hydrolysis of cellulose-containing biomass. Although sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, etc. are mentioned regarding the acid to be used, it is preferable to use a sulfuric acid.
 酸の濃度に関しては特に限定されないが、0.1~99重量%の酸を使用することができる。酸の濃度が0.1~15重量%、好ましくは0.5~5重量%である場合、反応温度は100~300℃、好ましくは120~250℃の範囲で設定され、反応時間は1秒~60分の範囲で設定される。処理回数は特に限定されず上記処理を1以上行えばよい。特に上記処理を2以上行う場合、1回目と2回目以降の処理を異なる条件で実施してもよい。 The acid concentration is not particularly limited, but 0.1 to 99% by weight of acid can be used. When the acid concentration is 0.1 to 15% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, the reaction temperature is set in the range of 100 to 300 ° C., preferably 120 to 250 ° C., and the reaction time is 1 second. It is set in the range of ~ 60 minutes. The number of processes is not particularly limited, and one or more processes may be performed. In particular, when two or more processes are performed, the first process and the second and subsequent processes may be performed under different conditions.
 また、酸の濃度が15~95重量%、好ましくは60~90重量%である場合、反応温度は10~100℃の範囲で設定され、反応時間は1秒~60分の範囲で設定される。 When the acid concentration is 15 to 95% by weight, preferably 60 to 90% by weight, the reaction temperature is set in the range of 10 to 100 ° C., and the reaction time is set in the range of 1 second to 60 minutes. .
 前記酸処理の回数は特に限定されず上記処理を1回以上行えばよい。特に前記処理を2以上行う場合、1回目と2回目以降の処理を異なる条件で実施してもよい。 The number of acid treatments is not particularly limited, and the above treatment may be performed once or more. In particular, when two or more processes are performed, the first process and the second and subsequent processes may be performed under different conditions.
 酸処理によって得られた加水分解物は、硫酸などの酸を含むため発酵原料として使用するためには中和を行う必要がある。中和は、加水分解物より固形分を固液分離により除去した酸水溶液に対し行ってもよいし、固形分を含んだままの状態で行ってもよい。中和に使用するアルカリ試薬は特に限定されないが、好ましくは1価のアルカリ試薬である。工程(2)の最中に酸・アルカリ成分がともに2価以上の塩であると、ナノ濾過膜では透過されず、また液が濃縮される過程で液中に塩が析出し膜のファウリング要因となることがある。 Since the hydrolyzate obtained by the acid treatment contains an acid such as sulfuric acid, it needs to be neutralized for use as a fermentation raw material. Neutralization may be performed on the acid aqueous solution from which the solid content has been removed from the hydrolyzate by solid-liquid separation, or may be performed while the solid content is still contained. The alkali reagent used for neutralization is not particularly limited, but is preferably a monovalent alkali reagent. If both acid and alkali components are divalent or higher salts during the step (2), the nanofiltration membrane will not pass through the salt, and in the process of concentration, the salt will precipitate in the solution, causing fouling of the membrane. May be a factor.
 1価のアルカリを使用する場合、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられるが特に限定はされない。 When monovalent alkali is used, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be mentioned, but are not particularly limited.
 2価以上のアルカリ試薬を用いる場合は工程(2)中に塩の析出が起こらないよう酸、アルカリ量を減らすか、または工程(2)中に析出物を除外する機構が必要となる。2価以上のアルカリを使用する場合、コストの面から水酸化カルシウムであることが好ましい。水酸化カルシウムを使用した場合、中和によって石膏成分が生成することから、固液分離により石膏を除去する必要がある。固液分離の方法としては、遠心分離法、膜分離法があるが特に限定されるものではなく、複数種の分離工程を設けて除去してもよい。 When using an alkali reagent having a valence of 2 or more, it is necessary to reduce the amount of acid or alkali so that salt precipitation does not occur during the step (2), or a mechanism for removing the precipitate during the step (2). In the case of using a divalent or higher alkali, calcium hydroxide is preferable from the viewpoint of cost. When calcium hydroxide is used, a gypsum component is generated by neutralization, and therefore it is necessary to remove the gypsum by solid-liquid separation. The solid-liquid separation method includes a centrifugal separation method and a membrane separation method, but is not particularly limited. A plurality of types of separation steps may be provided and removed.
 酸を使用する加水分解では一般的に結晶性の低いヘミセルロース成分より加水分解が起き、次いで結晶性の高いセルロース成分が分解されるという特徴を有する。したがって、酸を使用してヘミセルロース由来のキシロースを多く含有する液を得ることが可能である。また酸処理においては、さらに前記処理後のバイオマス固形分を、前記処理よりも高圧、高温での反応を行うことでさらに結晶性の高いセルロース成分を分解しセルロース由来のグルコースを多く含有する液を得ることが可能である。加水分解を行う2段階の工程を設定することで、ヘミセルロース、セルロースに適した加水分解条件が設定でき、分解効率、および糖収率を向上させることが可能になる。また、第1の分解条件で得られる糖液、と第2の分解条件で得られる糖液を分離しておくことで、加水分解物に含まれる単糖成分比率が異なる2種の糖液を製造することが可能になる。すなわち、第1の分解条件で得られる糖液はキシロースを主成分とし、第2の分解条件で得られる糖液はグルコースを主成分として分離することも可能である。このように糖液に含まれる単糖成分を分離することにより、糖液中のキシロースを発酵原料として使用する発酵と、グルコースを発酵原料として使用する発酵に分けて行うことも可能になり、それぞれの発酵に使用する最適な微生物種を選定し使用することが可能になる。但し酸での高圧高温処理を長時間行うことでヘミセルロース成分・セルロース成分を分離することなく一度に両成分由来の糖を得ても良い。 Hydrolysis using acid generally has a characteristic that hydrolysis occurs from a hemicellulose component having low crystallinity, and then a cellulose component having high crystallinity is decomposed. Therefore, it is possible to obtain a liquid containing a large amount of xylose derived from hemicellulose using an acid. In addition, in the acid treatment, the biomass solid content after the treatment is further subjected to a reaction at a higher pressure and a higher temperature than the treatment to further decompose a highly crystalline cellulose component and contain a liquid containing a large amount of cellulose-derived glucose. It is possible to obtain. By setting a two-stage process for performing hydrolysis, hydrolysis conditions suitable for hemicellulose and cellulose can be set, and the decomposition efficiency and sugar yield can be improved. In addition, by separating the sugar solution obtained under the first decomposition conditions and the sugar solution obtained under the second decomposition conditions, two types of sugar solutions with different monosaccharide component ratios contained in the hydrolyzate can be obtained. It becomes possible to manufacture. That is, the sugar solution obtained under the first decomposition condition can be separated mainly with xylose, and the sugar solution obtained under the second decomposition condition can be separated mainly with glucose. By separating the monosaccharide component contained in the sugar solution in this way, it becomes possible to perform the fermentation separately using fermentation using xylose in the sugar solution as a fermentation raw material and fermentation using glucose as the fermentation raw material. It is possible to select and use the most suitable microbial species for fermentation. However, sugars derived from both components may be obtained at once without separating the hemicellulose component and the cellulose component by performing a high-pressure and high-temperature treatment with an acid for a long time.
 処理法Bでは、処理法Aで得られた処理液をさらに酵素によりセルロース含有バイオマスを加水分解する。処理法Bにおける使用する酸の濃度は0.1~15重量%であることが好ましく、より好ましくは、0.5~5重量%である。反応温度は100~300℃の範囲で設定することができ、好ましくは120~250℃で設定することができる。反応時間は1秒~60分の範囲で設定することができる。処理回数は特に限定されず前記処理を1回以上行えばよい。特に上記処理を2回以上行う場合、1回目と2回目以降の処理を異なる条件で実施してもよい。 In the treatment method B, the cellulose-containing biomass is further hydrolyzed with an enzyme from the treatment liquid obtained by the treatment method A. The concentration of the acid used in the treatment method B is preferably 0.1 to 15% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight. The reaction temperature can be set in the range of 100 to 300 ° C., preferably 120 to 250 ° C. The reaction time can be set in the range of 1 second to 60 minutes. The number of processes is not particularly limited, and the process may be performed once or more. In particular, when the above process is performed twice or more, the first process and the second and subsequent processes may be performed under different conditions.
 酸処理によって得られた加水分解物は、硫酸などの酸を含んでおり、さらに酵素による加水分解反応を行うため、あるいは発酵原料として使用するために、中和を行う必要がある。中和は、処理法Aでの中和と同様に実施することができる。 The hydrolyzate obtained by the acid treatment contains an acid such as sulfuric acid, and further needs to be neutralized in order to perform an enzymatic hydrolysis reaction or use as a fermentation raw material. Neutralization can be carried out in the same manner as the neutralization in treatment method A.
 前記酵素としては、セルロース分解活性を有する酵素であればよく、一般的なセルラーゼを使用することが可能であるが、好ましくは、結晶性セルロースの分解活性を有するエキソ型セルラーゼ、あるいはエンド型セルラーゼを含んでなるセルラーゼであることが好ましい。こうしたセルラーゼとして、トリコデルマ属細菌が産生するセルラーゼが好適である。トリコデルマ属細菌とは糸状菌に分類される微生物であり、細胞外に、多種のセルラーゼを大量に分泌する微生物である。本発明で使用するセルラーゼは、好ましくは、トリコデルマ・リーセイ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼである。また、加水分解に使用する酵素として、グルコースの生成効率を向上させるために、セロビオース分解酵素であるβグルコシダーゼを添加してもよく、上述のセルラーゼと併せて加水分解に使用してもよい。βグルコシダーゼとしては、特に限定されないがアスペルギルス由来のものであることが好ましい。こうした酵素を使用した加水分解反応は、pHが3~7の付近で行うことが好ましく、より好ましくはpH5付近である。反応温度は、40~70℃であることが好ましい。また酵素による加水分解終了時に固液分離を行い、未分解の固形分を除去することが好ましい。固形分除去の方法としては、遠心分離法、膜分離法などがあるが特に限定されない。またこうした固液分離を複数種組み合わせて使用してもよい。 The enzyme may be any enzyme having cellulolytic activity, and general cellulase can be used. Preferably, exo cellulase or endo cellulase having crystalline cellulose degrading activity is used. A cellulase comprising is preferred. As such a cellulase, a cellulase produced by Trichoderma bacteria is preferable. Trichoderma bacteria are microorganisms classified as filamentous fungi, and are microorganisms that secrete a large amount of various cellulases to the outside of cells. The cellulase used in the present invention is preferably a cellulase derived from Trichoderma reesei. Moreover, in order to improve the production | generation efficiency of glucose as an enzyme used for a hydrolysis, you may add (beta) glucosidase which is a cellobiose decomposing enzyme, and may use it for a hydrolysis together with the above-mentioned cellulase. The β-glucosidase is not particularly limited, but is preferably derived from Aspergillus. The hydrolysis reaction using such an enzyme is preferably performed in the vicinity of pH 3 to 7, more preferably in the vicinity of pH 5. The reaction temperature is preferably 40 to 70 ° C. Moreover, it is preferable to perform solid-liquid separation at the end of hydrolysis by an enzyme to remove undecomposed solid content. Examples of the solid content removal method include a centrifugal separation method and a membrane separation method, but are not particularly limited. Moreover, you may use such solid-liquid separation combining multiple types.
 酸処理後、酵素を利用してセルロース含有バイオマスを加水分解する場合、第1の加水分解において酸処理により結晶性の低いヘミセルロースの加水分解を行い、次いで第2の加水分解として酵素を使用することで結晶性の高いセルロースの加水分解を行うことが好ましい。第2の加水分解において酵素を使用することで、より効率よくセルロース含有バイオマスの加水分解工程を進めることができる。具体的には、酸による第1の加水分解において、主としてセルロース含有バイオマスに含まれるヘミセルロース成分の加水分解とリグニンの部分分解が起き、その加水分解物を酸溶液とセルロースを含む固形分に分離し、セルロースを含む固形分成分に対しては、酵素を添加することによって加水分解を行う。分離・回収された希硫酸溶液にはペントースであるキシロースを主成分として含んでいるため、酸溶液を中和して糖水溶液を単離することができる。また、セルロースを含む固形分の加水分解反応物からグルコースを主成分とする単糖成分を得ることができる。なお、中和によって得られた糖水溶液を、固形分に混合し、ここに酵素を添加して加水分解を行ってもよい。 When hydrolyzing cellulose-containing biomass using an enzyme after acid treatment, the hemicellulose having low crystallinity is hydrolyzed by acid treatment in the first hydrolysis, and then the enzyme is used as the second hydrolysis. It is preferable to hydrolyze cellulose with high crystallinity. By using an enzyme in the second hydrolysis, the hydrolysis process of the cellulose-containing biomass can be advanced more efficiently. Specifically, in the first hydrolysis with acid, hydrolysis of the hemicellulose component contained in the cellulose-containing biomass and partial decomposition of lignin occur, and the hydrolyzate is separated into an acid solution and a solid containing cellulose. The solid component containing cellulose is hydrolyzed by adding an enzyme. Since the separated / recovered dilute sulfuric acid solution contains xylose, which is pentose, as a main component, the acid solution can be neutralized to isolate the aqueous sugar solution. Moreover, the monosaccharide component which has glucose as a main component can be obtained from the hydrolysis reaction product of the solid content containing a cellulose. In addition, the sugar aqueous solution obtained by neutralization may be mixed with solid content, and an enzyme may be added here and it may hydrolyze.
 処理法Cでは特段の酸の添加は行わず、セルロース含有バイオマスが、0.1~50重量%となるよう水を添加後、100~400℃の温度で、1秒~60分処理する。こうした温度条件において処理することにより、セルロースおよびへミセルロースの加水分解が起こる。処理回数は特に限定されず該処理を1回以上行えばよい。特に該処理を2回以上行う場合、1回目と2回目以降の処理を異なる条件で実施してもよい。 In treatment method C, no special acid is added, and water is added so that the cellulose-containing biomass becomes 0.1 to 50% by weight, followed by treatment at a temperature of 100 to 400 ° C. for 1 second to 60 minutes. By treating at such temperature conditions, hydrolysis of cellulose and hemicellulose occurs. The number of processes is not particularly limited, and the process may be performed once or more. In particular, when the process is performed twice or more, the first process and the second and subsequent processes may be performed under different conditions.
 水熱処理を使用する加水分解では一般的に結晶性の低いヘミセルロース成分より加水分解が起き、次いで結晶性の高いセルロース成分が分解されるという特徴を有する。したがって、水熱処理を使用してヘミセルロース由来のキシロースを多く含有する液を得ることが可能である。また水熱処理においては、さらに前記処理後のバイオマス固形分を前記処理よりも高圧、高温での反応を行うことでさらに結晶性の高いセルロース成分を分解しセルロース由来のグルコースを多く含有する液を得ることが可能である。加水分解を行う2段階の工程を設定することで、ヘミセルロース、セルロースに適した加水分解条件が設定でき、分解効率、および糖収率を向上させることが可能になる。また、第1の分解条件で得られる糖液、と第2の分解条件で得られる糖液を分離しておくことで、加水分解物に含まれる単糖成分比率が異なる2種の糖液を製造することが可能になる。すなわち、第1の分解条件で得られる糖液はキシロースを主成分とし、第2の分解条件で得られる糖液はグルコースを主成分として分離することも可能である。このように糖液に含まれる単糖成分を分離することにより、糖液中のキシロースを発酵原料として使用する発酵と、グルコースを発酵原料として使用する発酵に分けて行うことも可能になり、それぞれの発酵に使用する最適な微生物種を選定し使用することが可能になる。 Hydrolysis using hydrothermal treatment is generally characterized in that hydrolysis occurs from a hemicellulose component having low crystallinity and then a cellulose component having high crystallinity is decomposed. Therefore, it is possible to obtain a liquid containing a large amount of xylose derived from hemicellulose using hydrothermal treatment. Moreover, in the hydrothermal treatment, the biomass solid content after the treatment is further reacted at a higher pressure and a higher temperature than the treatment to further decompose the highly crystalline cellulose component to obtain a liquid containing a large amount of cellulose-derived glucose. It is possible. By setting a two-stage process for performing hydrolysis, hydrolysis conditions suitable for hemicellulose and cellulose can be set, and the decomposition efficiency and sugar yield can be improved. In addition, by separating the sugar solution obtained under the first decomposition conditions and the sugar solution obtained under the second decomposition conditions, two types of sugar solutions with different monosaccharide component ratios contained in the hydrolyzate can be obtained. It becomes possible to manufacture. That is, the sugar solution obtained under the first decomposition condition can be separated mainly with xylose, and the sugar solution obtained under the second decomposition condition can be separated mainly with glucose. By separating the monosaccharide component contained in the sugar solution in this way, it becomes possible to perform the fermentation separately using fermentation using xylose in the sugar solution as a fermentation raw material and fermentation using glucose as the fermentation raw material. It is possible to select and use the most suitable microbial species for fermentation.
 処理法Dでは、処理法Cで得られた処理液をさらに酵素によりセルロース含有バイオマスを加水分解する。 In the treatment method D, the cellulose-containing biomass is further hydrolyzed with an enzyme from the treatment liquid obtained by the treatment method C.
 前記酵素は、処理法Bと同様の酵素が用いられる。また、酵素処理条件についても処理法Bと同様の条件が採用されうる。 As the enzyme, the same enzyme as in the treatment method B is used. Moreover, the same conditions as the processing method B can be employ | adopted also about enzyme processing conditions.
 水熱処理後、酵素を使用してセルロース含有バイオマスを加水分解する場合、第1の加水分解において水熱処理により結晶性の低いヘミセルロースの加水分解を行い、次いで第2の加水分解として酵素を使用することで結晶性の高いセルロースの加水分解を行う。第2の加水分解において酵素を使用することで、より効率よくセルロース含有バイオマスの加水分解工程を進めることができる。具体的には、水熱処理による第1の加水分解において、主としてセルロース含有バイオマスに含まれるヘミセルロース成分の加水分解とリグニンの部分分解が起き、その加水分解物を水溶液とセルロースを含む固形分に分離し、セルロースを含む固形分に対しては、酵素を添加することによって加水分解を行う。分離・回収された水溶液にはペントースであるキシロースを主成分として含んでいる。また、セルロースを含む固形分の加水分解反応物からグルコースを主成分とする単糖成分を得ることができる。なお、水熱処理によって得られる水溶液を、固形分に混合し、ここに酵素を添加して加水分解を行ってもよい。 When hydrolyzing cellulose-containing biomass using an enzyme after hydrothermal treatment, hydrolyze hemicellulose with low crystallinity by hydrothermal treatment in the first hydrolysis, and then use the enzyme as the second hydrolysis To hydrolyze highly crystalline cellulose. By using an enzyme in the second hydrolysis, the hydrolysis process of the cellulose-containing biomass can be advanced more efficiently. Specifically, in the first hydrolysis by hydrothermal treatment, hydrolysis of the hemicellulose component contained in the cellulose-containing biomass and partial decomposition of lignin occur, and the hydrolyzate is separated into an aqueous solution and a solid containing cellulose. The solid content containing cellulose is hydrolyzed by adding an enzyme. The separated and recovered aqueous solution contains pentose xylose as a main component. Moreover, the monosaccharide component which has glucose as a main component can be obtained from the hydrolysis reaction product of the solid content containing a cellulose. In addition, the aqueous solution obtained by hydrothermal treatment may be mixed with solid content, and an enzyme may be added here and hydrolyzed.
 処理法Eでは、使用するアルカリは水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムがより好ましい。これらアルカリの濃度は、0.1~60重量%の範囲でセルロース含有バイオマスに添加し、100~200℃、好ましく、110~180℃の温度範囲で処理すればよい。処理回数は特に限定されず上記処理を1以上行えばよい。特に上記処理を2以上行う場合、1回目と2回目以降の処理を異なる条件で実施してもよい。 In the treatment method E, the alkali used is more preferably sodium hydroxide or calcium hydroxide. The concentration of these alkalis may be added to the cellulose-containing biomass in the range of 0.1 to 60% by weight and treated at a temperature range of 100 to 200 ° C, preferably 110 to 180 ° C. The number of processes is not particularly limited, and one or more processes may be performed. In particular, when two or more processes are performed, the first process and the second and subsequent processes may be performed under different conditions.
 アルカリ処理によって得られた処理物は、水酸化ナトリウムなどのアルカリを含むため、さらに酵素による加水分解反応を行うために、中和を行う必要がある。中和は、加水分解物より固形分を固液分離により除去したアルカリ水溶液に対し行ってもよいし、固形分を含んだままの状態で行ってもよい。中和に使用する酸試薬は特に限定されないが、より好ましくは1価の酸試薬である。工程(2)の最中に酸・アルカリ成分がともに2価以上の塩であると、ナノ濾過膜では透過されず、また液が濃縮される過程で液中に塩が析出し膜のファウリング要因となるからである。 Since the treated product obtained by the alkali treatment contains an alkali such as sodium hydroxide, it is necessary to carry out neutralization in order to perform an enzymatic hydrolysis reaction. Neutralization may be performed on an alkaline aqueous solution from which the solid content has been removed from the hydrolyzate by solid-liquid separation, or may be performed while the solid content is still contained. Although the acid reagent used for neutralization is not particularly limited, it is more preferably a monovalent acid reagent. If both acid and alkali components are divalent or higher salts during the step (2), the nanofiltration membrane will not pass through the salt, and in the process of concentration, the salt will precipitate in the solution, causing fouling of the membrane. It is a factor.
 1価の酸を使用する場合、硝酸、塩酸等が挙げられるが特に限定はされない。 In the case of using a monovalent acid, nitric acid, hydrochloric acid and the like can be mentioned but are not particularly limited.
 2価以上の酸試薬を用いる場合は、工程(2)中に塩の析出が起こらないように酸、アルカリ量を減らすか、または工程(2)中に析出物を除外する機構が必要となる。2価以上の酸を使用する場合、硫酸、リン酸であることが好ましい。水酸化カルシウムを使用した場合、中和によって石膏成分が生成することから、固液分離により石膏を除去する必要がある。固液分離の方法としては、遠心分離法、膜分離法があるが特に限定されるものではなく、複数種の分離工程を設けて除去してもよい。 When a divalent or higher acid reagent is used, a mechanism for reducing the amount of acid and alkali so that salt precipitation does not occur during step (2), or removing the precipitate during step (2) is required. . When a divalent or higher acid is used, sulfuric acid and phosphoric acid are preferred. When calcium hydroxide is used, a gypsum component is generated by neutralization, and therefore it is necessary to remove the gypsum by solid-liquid separation. The solid-liquid separation method includes a centrifugal separation method and a membrane separation method, but is not particularly limited. A plurality of types of separation steps may be provided and removed.
 前記酵素は、処理法Bと同様の酵素が用いられる。また、酵素処理条件についても処理法Bと同様の条件が採用されうる。 As the enzyme, the same enzyme as in the treatment method B is used. Moreover, the same conditions as the processing method B can be employ | adopted also about enzyme processing conditions.
 アルカリ処理後、酵素を利用してセルロース含有バイオマスを加水分解する場合、アルカリを含んだ水溶液に混合して加熱することでヘミセルロースおよびセルロース成分周辺のリグニン成分を除去し、ヘミセルロース成分およびセルロース成分を反応しやすい状態にした後、酵素によってアルカリ処理中の水熱により分解されなかった分の結晶性の低いヘミセルロース、結晶性の高いセルロースの加水分解を行う。具体的には、アルカリによる処理において、主としてセルロース含有バイオマスに含まれる一部のヘミセルロース成分の加水分解とリグニンの部分分解が起き、その加水分解物をアルカリ溶液とセルロースを含む固形分に分離し、セルロースを含む固形分成分に対しては、pHを調製して酵素を添加することによって加水分解を行う。また、アルカリ溶液濃度が希薄な場合は、固形分を分離することなく、そのまま中和後酵素添加して加水分解してもよい。セルロースを含む固形分の加水分解反応物からはグルコース、キシロースを主成分とする単糖成分を得ることができる。また、分離・回収されたアルカリ溶液にはリグニン以外にペントースであるキシロースを主成分として含んでいるため、アルカリ溶液を中和して糖水溶液を単離することも可能である。また、中和によって得られた糖水溶液を、固形分に混合し、ここに酵素を添加して加水分解を行ってもよい。 When hydrolyzing cellulose-containing biomass using an enzyme after alkali treatment, hemicellulose and the lignin component around the cellulose component are removed by mixing with an alkali-containing aqueous solution and heated to react the hemicellulose component and the cellulose component. After making it easy to perform, hydrolysis of hemicellulose having low crystallinity and cellulose having high crystallinity, which are not decomposed by hydrothermal heat during alkali treatment by an enzyme, is performed. Specifically, in the treatment with alkali, hydrolysis of some hemicellulose components mainly contained in cellulose-containing biomass and partial decomposition of lignin occur, and the hydrolyzate is separated into an alkali solution and a solid containing cellulose. The solid component containing cellulose is hydrolyzed by adjusting the pH and adding an enzyme. Further, when the alkaline solution concentration is dilute, it may be hydrolyzed by adding an enzyme after neutralization as it is without separating the solid content. A monosaccharide component mainly composed of glucose and xylose can be obtained from a hydrolysis reaction product of solids containing cellulose. Further, since the separated / recovered alkaline solution contains xylose, which is pentose, as a main component in addition to lignin, it is also possible to neutralize the alkaline solution and isolate the aqueous sugar solution. Moreover, the sugar aqueous solution obtained by neutralization may be mixed with solid content, and it may hydrolyze by adding an enzyme here.
 処理法Fのアンモニア処理条件については特開2008-161125号公報および特開2008-535664号公報に準拠する。例えば、使用するアンモニア濃度はセルロース含有バイオマスに対して0.1~15重量%の範囲でセルロース含有バイオマスに添加し、4~200℃、好ましくは90~150℃で処理する。添加するアンモニアは液体状態、あるいは気体状態のどちらであってもよい。さらに添加する形態は純アンモニアでもアンモニア水溶液の形態でもよい。処理回数は特に限定されず前記処理を1回以上行えばよい。特に前記処理を2回以上行う場合、1回目と2回目以降の処理を異なる条件で実施してもよい。 The ammonia treatment conditions for Treatment Method F are in accordance with JP2008-161125A and JP2008-535664A. For example, the ammonia concentration to be used is added to the cellulose-containing biomass in the range of 0.1 to 15% by weight with respect to the cellulose-containing biomass, and is treated at 4 to 200 ° C., preferably 90 to 150 ° C. Ammonia to be added may be in a liquid state or a gaseous state. Further, the form of addition may be pure ammonia or an aqueous ammonia solution. The number of processes is not particularly limited, and the process may be performed once or more. In particular, when the process is performed twice or more, the first process and the second and subsequent processes may be performed under different conditions.
 アンモニア処理によって得られた処理物は、さらに酵素による加水分解反応を行うため、アンモニアの中和あるいはアンモニアの除去を行う必要がある。中和は、加水分解物より固形分を固液分離により除去したアンモニアに対し行ってもよいし、固形分を含んだままの状態で行ってもよい。中和に使用する酸試薬は特に限定されない。例えば塩酸、硝酸、硫酸などがあげられるが、プロセス配管の腐食性および発酵阻害因子とならない事を考慮して硫酸がより好ましい。アンモニアの除去は、アンモニア処理物を減圧状態に保つことでアンモニアを気体状態に揮発させて除去することができる。また除去したアンモニアは、回収再利用してもよい。 Since the treated product obtained by the ammonia treatment is further subjected to an enzymatic hydrolysis reaction, it is necessary to neutralize ammonia or remove ammonia. Neutralization may be performed on ammonia from which the solid content has been removed from the hydrolyzate by solid-liquid separation, or may be performed while the solid content is still contained. The acid reagent used for neutralization is not particularly limited. For example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like can be mentioned, and sulfuric acid is more preferable in consideration of the corrosiveness of the process piping and not becoming a fermentation inhibiting factor. Ammonia can be removed by volatilizing ammonia into a gaseous state by keeping the ammonia-treated product in a reduced pressure state. The removed ammonia may be recovered and reused.
 アンモニア処理後に酵素を使用する加水分解では、一般的にアンモニア処理によりセルロースの結晶構造が変化し、酵素反応を受けやすい結晶構造に変化することが知られている。したがって、こうしたアンモニア処理後の固形分に対し、酵素を作用させることで、効率的に加水分解を行うことができる。前記酵素は、処理法Bと同様の酵素が用いられる。また、酵素処理条件についても処理法Bと同様の条件が採用されうる。 In the hydrolysis using an enzyme after ammonia treatment, it is known that the crystal structure of cellulose is generally changed by the ammonia treatment to change to a crystal structure that is susceptible to an enzyme reaction. Therefore, it can hydrolyze efficiently by making an enzyme act on the solid content after such ammonia treatment. As the enzyme, an enzyme similar to the treatment method B is used. Moreover, the same conditions as the processing method B can be employ | adopted also about enzyme processing conditions.
 また、アンモニア水溶液を用いる場合は、アンモニア処理時にアンモニア以外に水成分が処理法C(水熱処理)と同様の効果も得ることがあり、ヘミセルロースの加水分解やリグニンの分解が起こることもある。アンモニア水溶液で処理後、酵素を利用してセルロース含有バイオマスを加水分解する場合、アンモニアを含んだ水溶液に混合して加熱することでヘミセルロースおよびセルロース成分周辺のリグニン成分を除去し、ヘミセルロース成分およびセルロース成分を反応しやすい状態にした後、酵素によってアンモニア処理中の水熱により分解されなかった分の結晶性の低いヘミセルロース、結晶性の高いセルロースの加水分解を行う。具体的には、アンモニア水溶液による処理において、主としてセルロース含有バイオマスに含まれる一部のヘミセルロース成分の加水分解とリグニンの部分分解が起き、その加水分解物をアンモニア水溶液とセルロースを含む固形分に分離し、セルロースを含む固形分成分に対しては、pHを調製して酵素を添加することによって加水分解を行う。また、アンモニア濃度が100%に近い濃い濃度の場合は、アンモニアを脱気により多くを除外後、固形分を分離することなく、そのまま中和後酵素添加して加水分解してもよい。セルロースを含む固形分の加水分解反応物からはグルコース、キシロースを主成分とする単糖成分を得ることができる。また、分離・回収されたアンモニア水溶液にはリグニン以外にペントースであるキシロースを主成分として含んでいるため、アルカリ溶液を中和して糖水溶液を単離することも可能である。また、中和によって得られた糖水溶液を、固形分に混合し、ここに酵素を添加して加水分解を行ってもよい。 In addition, when an aqueous ammonia solution is used, the water component may have the same effect as the treatment method C (hydrothermal treatment) in addition to ammonia during the ammonia treatment, and the hydrolysis of hemicellulose and the decomposition of lignin may occur. When hydrolyzing cellulose-containing biomass using an enzyme after treatment with an aqueous ammonia solution, the lignin component around the hemicellulose and the cellulose component is removed by mixing and heating to an aqueous solution containing ammonia, and the hemicellulose component and the cellulose component After making it easy to react, hydrolysis of hemicellulose having low crystallinity and cellulose having high crystallinity that are not decomposed by hydrothermal heat during ammonia treatment by an enzyme is performed. Specifically, in the treatment with an aqueous ammonia solution, hydrolysis of some hemicellulose components and partial decomposition of lignin occur mainly in the cellulose-containing biomass, and the hydrolyzate is separated into an aqueous ammonia solution and a solid containing cellulose. The solid component containing cellulose is hydrolyzed by adjusting the pH and adding an enzyme. Further, when the ammonia concentration is close to 100%, after removing a large amount of ammonia by deaeration, it may be hydrolyzed by adding enzyme after neutralization as it is without separating the solid content. A monosaccharide component mainly composed of glucose and xylose can be obtained from a hydrolysis reaction product of solids containing cellulose. Further, since the separated and recovered aqueous ammonia solution contains xylose which is pentose in addition to lignin as a main component, it is possible to neutralize the alkaline solution and isolate the aqueous saccharide solution. Moreover, the sugar aqueous solution obtained by neutralization may be mixed with solid content, and it may hydrolyze by adding an enzyme here.
 前述のとおり得られたセルロース含有バイオマス由来の糖には発酵阻害物質が含まれるため、後段の有機酸発酵液を製造する工程に供する前に、適宜発酵阻害物質を除去または低減させてもよい。セルロース含有バイオマス由来の糖から発酵阻害物質を除去する方法としては、例えばWO2010/067785号に記載の方法が挙げられる。 Since the sugar derived from the cellulose-containing biomass obtained as described above contains a fermentation inhibiting substance, the fermentation inhibiting substance may be appropriately removed or reduced before being subjected to the subsequent step of producing the organic acid fermentation broth. As a method for removing the fermentation inhibitor from sugar derived from cellulose-containing biomass, for example, the method described in WO2010 / 067785 can be mentioned.
 [セルロース含有バイオマス由来の糖を原料とする有機酸発酵液の製造工程]
 本工程では、セルロース含有バイオマス由来の糖を原料として微生物発酵により有機酸発酵液を製造する。なお、本工程で得られる有機酸発酵液に含まれる有機酸は、有機酸のフリー体の状態であっても有機酸塩の状態であってもよい。
[Process for producing an organic acid fermentation broth using sugar derived from cellulose-containing biomass as a raw material]
In this step, an organic acid fermentation broth is produced by microbial fermentation using sugar derived from cellulose-containing biomass as a raw material. In addition, the organic acid contained in the organic acid fermentation liquid obtained in this step may be in a free form of organic acid or in an organic acid salt state.
 有機酸発酵液を製造するための微生物は特に限定されない。例えば、発酵工業においてよく使用されるパン酵母などの酵母、大腸菌、コリネ型細菌などのバクテリア、糸状菌、放線菌、動物細胞、昆虫細胞などが挙げられる。使用する微生物や細胞は、自然環境から単離されたものでもよく、また、突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変されたものであってもよい。特に、セルロース含有バイオマスに由来する糖液には、キシロースといったペントースを含むため、ペントースの代謝経路を強化した微生物が好ましく使用できる。 The microorganism for producing the organic acid fermentation broth is not particularly limited. For example, yeasts such as baker's yeast often used in the fermentation industry, bacteria such as Escherichia coli and coryneform bacteria, filamentous fungi, actinomycetes, animal cells, insect cells and the like can be mentioned. The microorganisms and cells used may be those isolated from the natural environment, or may be those whose properties have been partially modified by mutation or genetic recombination. In particular, since the sugar solution derived from cellulose-containing biomass contains pentose such as xylose, microorganisms with enhanced pentose metabolic pathway can be preferably used.
 セルロース含有バイオマス由来の糖から微生物変換により有機酸発酵液を製造する方法としては、当業者に公知の発酵培養方法が採用されうる。 As a method for producing an organic acid fermentation broth by microbial conversion from sugar derived from cellulose-containing biomass, a fermentation culture method known to those skilled in the art can be employed.
 発酵培養のための培地としては、セルロース含有バイオマス由来の糖の他に、窒素源、無機塩類、さらに必要に応じてアミノ酸、ビタミンなどの有機微量栄養素を適宜含有する液体培地が好ましく使用される。本発明の精製糖液には、炭素源として、グルコース、キシロースなど微生物が利用可能な単糖を含んでいるが、場合によっては、さらに炭素源として、グルコース、シュークロース、フラクトース、ガラクトース、ラクトース等の糖類、これら糖類を含有する澱粉糖化液、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜、ハイテストモラセス、酢酸等の有機酸、エタノールなどのアルコール類、グリセリンなどを追加して、発酵原料として使用してもよい。窒素源としては、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム塩類、尿素、硝酸塩類、その他補助的に使用される有機窒素源、例えば油粕類、大豆加水分解液、カゼイン分解物、その他のアミノ酸、ビタミン類、コーンスティープリカー、酵母または酵母エキス、肉エキス、ペプトン等のペプチド類、各種発酵菌体およびその加水分解物などが使用される。無機塩類としては、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、マンガン塩等を適宜添加することができる。 As a medium for fermentation culture, in addition to sugar derived from cellulose-containing biomass, a liquid medium suitably containing a nitrogen source, inorganic salts, and if necessary, organic micronutrients such as amino acids and vitamins is preferably used. The purified sugar liquid of the present invention contains monosaccharides that can be used by microorganisms, such as glucose and xylose, as a carbon source. In some cases, glucose, sucrose, fructose, galactose, lactose, etc. Saccharides, starch saccharified solution containing these saccharides, sweet potato molasses, sugar beet molasses, high test molasses, organic acids such as acetic acid, alcohols such as ethanol, glycerin and the like may be added and used as a fermentation raw material. Nitrogen sources include ammonia gas, aqueous ammonia, ammonium salts, urea, nitrates, and other supplementary organic nitrogen sources such as oil cakes, soybean hydrolysates, casein degradation products, other amino acids, vitamins, Corn steep liquor, yeast or yeast extract, meat extract, peptides such as peptone, various fermented cells and hydrolysates thereof are used. As inorganic salts, phosphates, magnesium salts, calcium salts, iron salts, manganese salts, and the like can be appropriately added.
 微生物が生育のために特定の栄養素を必要とする場合には、その栄養物を標品もしくはそれを含有する天然物として添加すればよい。また、消泡剤を必要に応じて使用してもよい。 When microorganisms require specific nutrients for growth, the nutrients may be added as preparations or natural products containing them. Moreover, you may use an antifoamer as needed.
 微生物変換時のpH、温度は特に限定はされず、例えば、pH4~8、温度20~40℃の範囲で行われる。培養液のpHは、無機あるいは有機の酸、アルカリ性物質、さらには尿素、炭酸カルシウム、アンモニアガスなどによって、通常、pH4~8範囲内のあらかじめ定められた値に調節する。酸素の供給速度を上げる必要があれば、空気に酸素を加えて酸素濃度を21%以上に保つ、あるいは培養を加圧する、攪拌速度を上げる、通気量を上げるなどの手段を用いることができる。 The pH and temperature at the time of microbial conversion are not particularly limited, and for example, the pH is 4 to 8 and the temperature is 20 to 40 ° C. The pH of the culture solution is usually adjusted to a predetermined value within a pH range of 4 to 8 with an inorganic or organic acid, an alkaline substance, urea, calcium carbonate, ammonia gas, or the like. If it is necessary to increase the oxygen supply rate, means such as adding oxygen to the air to keep the oxygen concentration at 21% or higher, pressurizing the culture, increasing the stirring rate, or increasing the aeration rate can be used.
 なお、本工程で得られる有機酸発酵液に含まれる有機酸としては、上記微生物や細胞が培養液中に生産する有機酸であれば制限はなく、具体例としては、乳酸、コハク酸、酢酸、ピルビン酸、リンゴ酸、イタコン酸、クエン酸、シュウ酸、酒石酸、グリコール酸、マロン酸、2-ケトグルタル酸、オキザロ酢酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、L-アスコルビン酸、安息香酸、パラオキシ安息香酸、アントラニル酸、エリソルビン酸、ソルビン酸、ケイ皮酸、デヒドロ酢酸、ニコチン酸、葉酸、アミノ酸、核酸など発酵工業において大量生産されている物質を挙げることができる。より好ましくは、晶析しやすさの観点から乳酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸であり、さらに好ましくは、乳酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸であり、最も好ましくは乳酸またはコハク酸である。また、有機酸は1種であってもよく、2種以上の混合物であってもよい。 The organic acid contained in the organic acid fermentation liquid obtained in this step is not limited as long as it is an organic acid produced by the microorganism or cell in the culture solution. Specific examples include lactic acid, succinic acid, acetic acid. , Pyruvic acid, malic acid, itaconic acid, citric acid, oxalic acid, tartaric acid, glycolic acid, malonic acid, 2-ketoglutaric acid, oxaloacetic acid, maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, Azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, L-ascorbic acid, benzoic acid, paraoxybenzoic acid, anthranilic acid, erythorbic acid, sorbic acid, cinnamic acid, dehydroacetic acid, nicotinic acid, folic acid, amino acid, Examples include substances that are mass-produced in the fermentation industry, such as nucleic acids. More preferred are lactic acid, succinic acid, maleic acid, adipic acid, suberic acid, sebacic acid and terephthalic acid, and more preferred are lactic acid, succinic acid, maleic acid and adipic acid from the viewpoint of ease of crystallization. Most preferred is lactic acid or succinic acid. Moreover, 1 type may be sufficient as an organic acid, and 2 or more types of mixtures may be sufficient as it.
 [工程(1):有機酸発酵液を分画分子量3500以下の限外濾過膜に通じて膜透過液を得る工程]
 限外濾過膜とは、分画分子量が500~200000となる膜のことであり、ウルトラフィルトレーション、UF膜などと略称されるものである。また、限外濾過膜は、孔径が小さすぎて膜表面の細孔径を電子顕微鏡等で計測することが困難であり、平均細孔径の代わりに分画分子量という値を孔径の大きさの指標とすることになっている。分画分子量とは、日本膜学会編 膜学実験シリーズ 第III巻 人工膜編 編集委員/木村尚史・中尾真一・大矢晴彦・仲川勤(1993年、共立出版) P92に、『溶質の分子量を横軸に、阻止率を縦軸にとってデータをプロットしたものを分画分子量曲線とよんでいる。そして阻止率が90%となる分子量を膜の分画分子量とよんでいる。』とあるように、限外濾過膜の膜性能を表す指標として当業者には周知のものである。
[Step (1): Step of obtaining a membrane permeate by passing the organic acid fermentation broth through an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 3500 or less]
The ultrafiltration membrane is a membrane having a molecular weight cut-off of 500 to 200,000, and is abbreviated as ultrafiltration, UF membrane or the like. In addition, the ultrafiltration membrane has a pore size that is too small to measure the pore size on the membrane surface with an electron microscope or the like. Instead of the average pore size, the value of the fractional molecular weight is used as an index of the pore size. Is supposed to do. The molecular weight cut-off is the Membrane Society of Japan, Membrane Experiment Series Volume III, Artificial Membrane Editor / Naofumi Kimura, Shinichi Nakao, Haruhiko Ohya, Tsutomu Nakagawa (1993, Kyoritsu Shuppan) A plot of data with the rejection rate on the axis and the data plotted on the axis is called a fractionated molecular weight curve. The molecular weight at which the blocking rate is 90% is called the fractional molecular weight of the membrane. ”Is well known to those skilled in the art as an index representing the membrane performance of the ultrafiltration membrane.
 本発明において効果を有する限外濾過膜の分画分子量は3500以下である。これは本発明者がセルロース含有バイオマス由来の糖を原料とする有機酸発酵液を精製した結果、晶析の際に結晶化を阻害する物質(以下、結晶化阻害物質、という。)が存在し、結晶化阻害物質は定かではないが分画分子量3500以下の限外濾過膜にて膜の非透過側に除去できること、さらには分画分子量1000以下の限外濾過膜を使用することによって、結晶化阻害物質を除去できるだけでなく、晶析時の有機酸またはその塩の結晶化速度が飛躍的に向上することをさらに見出したからである。なお、限外濾過膜の分画分子量の下限については特に制限はないが、分画分子量が500以上のものが好ましく用いられる。 The molecular weight cutoff of an ultrafiltration membrane having an effect in the present invention is 3500 or less. As a result of purifying an organic acid fermentation broth using sugar derived from cellulose-containing biomass as a raw material, the present inventors have a substance that inhibits crystallization during crystallization (hereinafter referred to as a crystallization inhibitor). Although the crystallization inhibitor is not clear, it can be removed on the non-permeation side of the membrane with an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 3500 or less, and further, by using an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 1000 or less, This is because it has been found that not only the crystallization-inhibiting substance can be removed, but also the crystallization speed of the organic acid or its salt during crystallization is dramatically improved. In addition, although there is no restriction | limiting in particular about the minimum of the molecular weight cut off of an ultrafiltration membrane, A thing with a cut off molecular weight of 500 or more is used preferably.
 限外濾過膜の機能面の材質としては、結晶阻害物質の除去という本発明の目的を達成できるものであれば特に限定されるものではないが、セルロース、セルロースエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ4フッ化エチレン、ポリアミド等の有機材料、あるいはステンレス等の金属、あるいはセラミック等無機材料が挙げられるが、有機酸発酵液に対するファウリングの防止や、限外濾過膜を作製するのに適した強度を有するという観点から、好ましくは、膜の経済性の観点から有機材料であり、有機材料は好ましくはポリエーテルスルホン、ポリスルホン、スルホン化ポリスルホン、ポリエチレングリコール、ポリアミドまたはポリフッ化ビニルデンを含む。 The material of the functional surface of the ultrafiltration membrane is not particularly limited as long as it can achieve the object of the present invention of removing the crystal inhibiting substance, but is not limited to cellulose, cellulose ester, polysulfone, polyethersulfone, chlorine. Organic materials such as fluorinated polyethylene, polypropylene, polyolefin, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyamide, etc., metals such as stainless steel, or inorganic materials such as ceramics are used. The organic material is preferably an organic material from the viewpoint of the economical efficiency of the membrane, and the organic material is preferably polyethersulfone or polysulfone. Sulfonated polysulfone, poly Ji glycol, including polyamide or polyfluorinated vinylidene.
 限外濾過膜のモジュール形態としては特に限定はなく、中空糸型、チューブラー型、平膜型、スパイラル型などが挙げられるが、本発明で用いられる限外濾過膜は分画分子量が3500以下と小さいためスパイラルモジュールが好ましく用いられ、例えばSynder製のSPE1、SPE3、日東電工株式会社製のNTR-7410、NTR-7450、DESAL製のGEシリーズ、GHシリーズ、GKシリーズ、アルファラバル/DSS製のGR95PP、ETNA01PP、KOCH製のMPT-36、MPS-36、SR2などがある。 The module form of the ultrafiltration membrane is not particularly limited, and examples thereof include a hollow fiber type, a tubular type, a flat membrane type, and a spiral type. The ultrafiltration membrane used in the present invention has a molecular weight cut-off of 3500 or less. Spiral modules are preferably used, for example, SPE1 and SPE3 from Synder, NTR-7410 and NTR-7450 from Nitto Denko Corporation, GE series, GH series, GK series, and Alfa Laval / DSS from DESAL There are GR95PP, ETNA01PP, MPT-36, MPS-36 and SR2 manufactured by KOCH.
 限外濾過膜による濾過を行う際には、前段に固液分離工程があることが好ましい。有機酸発酵液には、セルロース含有バイオマスの残渣物、さらに微生物といった固形分が含まれており、限外濾過膜にて直接濾過する際には膜モジュールの部位または膜そのものに目詰まりを起こしてしまうからである。固液分離する方法としては特に限定はされないが、スクリューデカンタ、分離板型遠心分離機、サイクロンなどの遠心処理、沈降分離、スクリュープレスなどの圧搾分離、フィルタプレス、ベルトプレス、ベルトフィルター、プレコートフィルタなどの濾過分離などが挙げられ、それらを組み合わせてもよいが、より好ましくは濾過分離を用いた方法である。濾過分離がより好ましい理由としては、限外濾過膜に供する際に得られる分離液の清澄性が極めて高いからである。濾過分離のための膜は、織布、不織布または精密濾過膜が好ましく、また、織布または不織布を使用する際は、精密濾過膜に比べて不純物の捕捉効果が弱いため、珪藻土、セルロースなどのろ材を用いてもよく、また、濾材は発酵液中に含まれる物質であってもよい。 When performing filtration through an ultrafiltration membrane, it is preferable that there is a solid-liquid separation step in the previous stage. Organic acid fermentation broth contains residues of cellulose-containing biomass and solids such as microorganisms. When filtering directly with an ultrafiltration membrane, the membrane module part or the membrane itself may become clogged. Because it ends up. There are no particular limitations on the method of solid-liquid separation, but screw decanters, separation plate centrifuges, centrifugal treatments such as cyclones, sedimentation separation, compression separation such as screw presses, filter presses, belt presses, belt filters, precoat filters These may be combined with each other, and may be combined, but a method using filtration separation is more preferable. The reason why the filtration and separation is more preferable is that the clarification of the separated liquid obtained when being applied to the ultrafiltration membrane is extremely high. The membrane for filtration separation is preferably a woven fabric, a nonwoven fabric or a microfiltration membrane, and when using a woven fabric or a non-woven fabric, the effect of capturing impurities is weaker than that of the microfiltration membrane. A filter medium may be used, and the filter medium may be a substance contained in the fermentation broth.
 なお、精密濾過膜とは平均細孔径が0.01μm~5mmである膜のことであり、マイクロフィルトレーション、MF膜などと略称されるものである。本発明で用いられる精密濾過膜の材質としては、結晶阻害物質の除去という本発明の目的を達成できるものであれば、特に限定されるものではないが、セルロース、セルロースエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ4フッ化エチレン等の有機材料、あるいはステンレス等の金属、あるいはセラミック等無機材料が挙げられる。 The microfiltration membrane is a membrane having an average pore size of 0.01 μm to 5 mm, and is abbreviated as microfiltration, MF membrane, or the like. The material of the microfiltration membrane used in the present invention is not particularly limited as long as it can achieve the object of the present invention, ie, removal of a crystal inhibiting substance, but is not limited to cellulose, cellulose ester, polysulfone, polyethersulfone. Organic materials such as chlorinated polyethylene, polypropylene, polyolefin, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene, metals such as stainless steel, and inorganic materials such as ceramic.
 限外濾過膜に通じて得られた有機酸またはその塩を含む膜透過液は、後段の工程(2)の晶析前に晶析の対象である有機酸の溶解度近傍まで濃縮することが好ましい。濃縮する方法は、蒸発缶を用いて加熱、減圧濃縮により、濃縮する方法、晶析缶内を減圧下とし、水を蒸発する方法、ナノ濾過膜および/または逆浸透膜により濃縮する方法があり、特に限定されないが、好ましくはナノ濾過膜および/または逆浸透膜を用いる方法である。ナノ濾過膜および/または逆浸透膜を用いることによって加熱、減圧による水を蒸発する濃縮方法よりも使用するエネルギーが大幅に低減することが可能であり、また、膜ファウリングを起こす懸念のある高分子成分を除去することが可能になるからである。 The membrane permeate containing the organic acid or salt thereof obtained through the ultrafiltration membrane is preferably concentrated to the vicinity of the solubility of the organic acid to be crystallized before crystallization in the subsequent step (2). . Concentration methods include heating using an evaporator and vacuum concentration, concentrating the crystallization can under reduced pressure and evaporating water, and concentrating with a nanofiltration membrane and / or reverse osmosis membrane. Although not particularly limited, a method using a nanofiltration membrane and / or a reverse osmosis membrane is preferable. The use of nanofiltration membranes and / or reverse osmosis membranes can significantly reduce the energy used compared to the concentration method of evaporating water by heating and decompression, and there is a concern that membrane fouling may occur. This is because molecular components can be removed.
 ナノ濾過膜とは、「一価のイオンは透過し、二価のイオンを阻止する膜」と一般に定義される膜で、さらに分画分子量換算で100以上500未満のものである。 The nanofiltration membrane is a membrane generally defined as “a membrane that transmits monovalent ions and blocks divalent ions”, and further has a molecular weight equivalent to 100 or more and less than 500.
 ナノ濾過膜のモジュール形態は特に限定されない。一般に孔径が小さいためスパイラル型の膜モジュールとして使用されるが、本発明で用いるナノ濾過膜も、スパイラル型の膜モジュールとして好ましく使用される。好ましいナノ濾過膜の具体例としては、例えば、GE Osmonics社製ナノ濾過膜のDKシリーズ、HLシリーズ、DLシリーズ、HWS NFシリーズ、アルファラバル社製ナノ濾過膜のNF97、NF99、NF99HF、フィルムテック社製ナノ濾過膜のNF-45、NF-90、NF-200、NF-270またはNF-400、日東電工株式会社製のNTR-769SR、NTR-729HF、NTR-7250、NTR-725HF、東レ株式会社製のUTC-60、UTC-20、KOCH社製のMPS-34、SR3、SR4などが例示できる。またチューブラータイプのものとして、KOCH社製のMPT-34、MPT-31などが例示できる。 The module form of the nanofiltration membrane is not particularly limited. Generally, since the pore diameter is small, it is used as a spiral membrane module, but the nanofiltration membrane used in the present invention is also preferably used as a spiral membrane module. Specific examples of preferred nanofiltration membranes include, for example, GE Osmonics nanofiltration membranes DK series, HL series, DL series, HWS NF series, Alfa Laval nanofiltration membranes NF97, NF99, NF99HF, and Filmtech. NF-45, NF-90, NF-200, NF-270 or NF-400 manufactured by Nanofiltration Membrane, NTR-769SR, NTR-729HF, NTR-7250, NTR-725HF manufactured by Nitto Denko Corporation, Toray Industries, Inc. Examples thereof include UTC-60 and UTC-20 manufactured by MPO, MPS-34 manufactured by KOCH, SR3, and SR4. Examples of the tubular type include MPT-34 and MPT-31 manufactured by KOCH.
 逆浸透膜とは、本発明で使用する逆浸透膜とはRO膜とも呼ばれるものであり、「1価のイオンを含めて脱塩機能を有する膜」と一般的に定義される膜であり、数オングストロームから数ナノメートル程度の超微小空隙を有していると考えられる膜で、主として海水淡水化や超純水製造などイオン成分除去に用いられる。 The reverse osmosis membrane is a membrane that is generally defined as a “membrane having a desalting function including monovalent ions”, and the reverse osmosis membrane used in the present invention is also called an RO membrane. It is a membrane that is thought to have ultrafine pores of several angstroms to several nanometers, and is mainly used for removing ionic components such as seawater desalination and ultrapure water production.
 逆浸透膜の素材としては、酢酸セルロール系のポリマーを機能層とした複合膜(以下、酢酸セルロース系の逆浸透膜ともいう)またはポリアミドを機能層とした複合膜(以下、ポリアミド系の逆浸透膜ともいう)が挙げられる。ここで、酢酸セルロース系のポリマーとしては、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース等のセルロースの有機酸エステルの単独もしくはこれらの混合物並びに混合エステルを用いたものが挙げられる。ポリアミドとしては、脂肪族および/または芳香族のジアミンをモノマーとする線状ポリマーまたは架橋ポリマーが挙げられる。 As a material for the reverse osmosis membrane, a composite membrane using a cellulose acetate-based polymer as a functional layer (hereinafter also referred to as a cellulose acetate-based reverse osmosis membrane) or a composite membrane using a polyamide as a functional layer (hereinafter referred to as a polyamide-based reverse osmosis) Also referred to as a membrane). Here, as the cellulose acetate-based polymer, organic acid esters of cellulose such as cellulose acetate, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose propionate, cellulose butyrate and the like, or a mixture thereof and those using mixed esters can be mentioned. It is done. The polyamide includes a linear polymer or a crosslinked polymer having an aliphatic and / or aromatic diamine as a monomer.
 逆浸透膜の具体例としては、例えば、東レ株式会社製ポリアミド系逆浸透膜モジュールである超低圧タイプのSUL-G10、SUL-G20、低圧タイプのSU-710、SU-720、SU-720F、SU-710L、SU-720L、SU-720LF、SU-720R、SU-710P、SU-720Pの他、逆浸透膜としてUTC80を含む高圧タイプのSU-810、SU-820、SU-820L、SU-820FA、同社酢酸セルロース系逆浸透膜SC-L100R、SC-L200R、SC-1100、SC-1200、SC-2100、SC-2200、SC-3100、SC-3200、SC-8100、SC-8200、日東電工株式会社製NTR-759HR、NTR-729HF、NTR-70SWC、ES10-D、ES20-D、ES20-U、ES15-D、ES15-U、LF10-D、アルファラバル製RO98pHt、RO99、HR98PP、CE4040C-30D、GEオスモニクス製GE Sepa、Filmtec製BW30-4040、TW30-4040、XLE-4040、LP-4040、LE-4040、SW30-4040、SW30HRLE-4040、KOCH製TFC-HR、TFC-ULP、TRISEP製ACM-1、ACM-2、ACM-4などが挙げられる。 Specific examples of the reverse osmosis membrane include, for example, ultra-low pressure type SUL-G10, SUL-G20, low pressure type SU-710, SU-720, SU-720F, which are polyamide-based reverse osmosis membrane modules manufactured by Toray Industries, Inc. In addition to SU-710L, SU-720L, SU-720LF, SU-720R, SU-710P, SU-720P, high pressure types including UTC80 as a reverse osmosis membrane, SU-810, SU-820, SU-820L, SU- 820FA, Cellulose acetate reverse osmosis membrane SC-L100R, SC-L200R, SC-1100, SC-1200, SC-2100, SC-2200, SC-3100, SC-3200, SC-8100, SC-8200, Nitto NTR-759HR, NTR-729HF, NTR-70SWC, E manufactured by Denko Co., Ltd. 10-D, ES20-D, ES20-U, ES15-D, ES15-U, LF10-D, Alfa Laval RO98pHt, RO99, HR98PP, CE4040C-30D, GE Osmonics GE Sepa, Filmtec BW30-4040, TW30 -4040, XLE-4040, LP-4040, LE-4040, SW30-4040, SW30HRLE-4040, KOCH TFC-HR, TFC-ULP, TRISEP ACM-1, ACM-2, ACM-4, etc. .
 [工程(2):膜透過液を晶析して有機酸またはその塩を回収する工程]
 有機酸またはその塩の晶析は、例えば溶媒を冷却して溶解度を低下および/または有機溶媒やカチオン由来物質といった添加剤を添加することで有機酸またはその塩を純度の高い結晶として析出させて回収することを言う。
[Step (2): Step of recovering organic acid or salt thereof by crystallizing membrane permeate]
Crystallization of an organic acid or a salt thereof is performed by, for example, cooling the solvent to lower the solubility and / or adding an additive such as an organic solvent or a cation-derived substance to precipitate the organic acid or a salt thereof as a high-purity crystal. Say to collect.
 本工程で有機酸塩結晶を得る場合は、好ましくは、アンモニウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、ストロンチウム塩、クロム塩、鉄塩、マンガン塩、銅塩、銀塩、カドミウム塩、アルミニウム塩などのカチオン由来の有機酸塩で、より好ましくは、カルシウム塩、マグネシウム塩、ストロンチウム塩、クロム塩、鉄塩、マンガン塩、銅塩、銀塩、カドミウム塩、アルミニウム塩など、2価以上のカチオン由来の有機酸塩である。結晶化した有機酸またはその塩は遠心分離や濾過法などによって分離され固体として回収される。 When obtaining an organic acid salt crystal in this step, preferably, ammonium salt, lithium salt, sodium salt, potassium salt, calcium salt, magnesium salt, strontium salt, chromium salt, iron salt, manganese salt, copper salt, silver salt , Organic salts derived from cations such as cadmium salts and aluminum salts, more preferably calcium salts, magnesium salts, strontium salts, chromium salts, iron salts, manganese salts, copper salts, silver salts, cadmium salts, aluminum salts, etc. It is a divalent or higher cation-derived organic acid salt. The crystallized organic acid or salt thereof is separated and recovered as a solid by centrifugation or filtration.
 本工程で有機酸結晶を得る場合は、溶媒を一度逆浸透膜または蒸留などの手段で水分を大幅に除去した後、冷却により溶解度を低下させて有機酸結晶を析出させることが好ましく、イオン交換処理工程を晶析工程前に実施することがより好ましい。工程(1)の膜処理とイオン交換処理工程の組み合わせによって、有機酸の結晶化が促進され、また結晶としての収率が向上し、さらに結晶中に無機塩の混入が大幅に低下するからである。なお、イオン交換処理工程を実施する場合は、陽イオン交換処理、陰イオン交換処理またはそれらの両方を行って構わないが、陽イオン交換処理、陰イオン交換処理を両方行うことが好ましい。これは、セルロース含有バイオマス由来の無機イオンに加え、pH調整などに使用する酸などに起因する陰イオンも含まれるからであり、これらが本発明の高分子成分に加えて複合的に結晶化を阻害するからである。イオン交換処理工程の手順は特に限定されず、本発明の限外ろ過膜工程である工程(1)の前工程でも後工程でも構わない。より好ましくは工程(1)の後工程である。イオン交換樹脂の効果が長期化することが可能であるからである。 When organic acid crystals are obtained in this step, it is preferable to remove the solvent once by means of a reverse osmosis membrane or distillation, and then reduce the solubility by cooling to precipitate the organic acid crystals. More preferably, the treatment step is performed before the crystallization step. The combination of the membrane treatment and the ion exchange treatment step in step (1) promotes crystallization of the organic acid, improves the yield as crystals, and greatly reduces the contamination of inorganic salts in the crystals. is there. In addition, when performing an ion exchange process, you may perform a cation exchange process, an anion exchange process, or both, but it is preferable to perform both a cation exchange process and an anion exchange process. This is because, in addition to inorganic ions derived from cellulose-containing biomass, anions derived from acids used for pH adjustment and the like are also included. It is because it inhibits. The procedure of the ion exchange treatment step is not particularly limited, and it may be a pre-step or a post-step of step (1) which is the ultrafiltration membrane step of the present invention. More preferably, it is a post process of a process (1). This is because the effect of the ion exchange resin can be prolonged.
 また、結晶化速度を上げるために、種結晶を添加する方法や温度を低下させる方法が好ましく採用される。晶析温度は特に制限はないが、好ましくは30℃以下、より好ましくは20℃以下である。結晶化して得られた有機酸またはその塩を除いて回収した母液からさらに温度を下げるなどして回収率を向上させるなどしても良い。何段階かに結晶の回収方法を分けて途中から上記の温度低下、種結晶添加などを行ってもよい。 In order to increase the crystallization speed, a method of adding a seed crystal or a method of lowering the temperature is preferably employed. The crystallization temperature is not particularly limited, but is preferably 30 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower. The recovery rate may be improved, for example, by lowering the temperature from the mother liquor recovered by removing the organic acid or its salt obtained by crystallization. The method for recovering crystals may be divided into several stages, and the temperature reduction, seed crystal addition, and the like may be performed in the middle.
 なお、晶析後の母液については、ナノ濾過膜または逆浸透膜に通じることで、晶析操作によって回収できなかった有機酸またはその塩を濃縮・回収できるため、晶析後の母液をナノ濾過膜または逆浸透膜に通じて濃縮して、再度晶析に供することが好ましい。 As for the mother liquor after crystallization, the organic acid or its salt that could not be recovered by the crystallization operation can be concentrated and recovered by passing through the nanofiltration membrane or reverse osmosis membrane. It is preferable to concentrate through a membrane or a reverse osmosis membrane and to use for crystallization again.
 以下、本発明の有機酸の製造方法に関し、さらに詳細に説明するために実施例を挙げて説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されない。 Hereinafter, the method for producing an organic acid of the present invention will be described with reference to examples in order to explain in more detail. However, the present invention is not limited to these examples.
 (参考例1)有機酸の分析方法
 液に含まれる有機酸(乳酸、コハク酸、ギ酸、酢酸など)は、下記に示すHPLC条件で標品との比較により定量した。
カラム:Shim-Pack SPR-HとShim-Pack SCR101H(株式会社島津製作所製)の直列
移動相:5mM p-トルエンスルホン酸(流速0.8mL/min)
反応液:5mM p-トルエンスルホン酸、20mM ビストリス、0.1mM EDTA・2Na(流速0.8mL/min)
検出方法:電気伝導度
温度:45℃。
(Reference Example 1) Method for Analyzing Organic Acid Organic acids (lactic acid, succinic acid, formic acid, acetic acid, etc.) contained in the liquid were quantified by comparison with a standard under the following HPLC conditions.
Column: Shim-Pack SPR-H and Shim-Pack SCR101H (manufactured by Shimadzu Corporation) Mobile phase: 5 mM p-toluenesulfonic acid (flow rate 0.8 mL / min)
Reaction solution: 5 mM p-toluenesulfonic acid, 20 mM Bistris, 0.1 mM EDTA · 2Na (flow rate 0.8 mL / min)
Detection method: electric conductivity temperature: 45 ° C.
 (参考例2)フラン系・芳香族系化合物の分析方法
 液に含まれるフラン系化合物(HMF、フルフラール)、およびフェノール系化合物(クマル酸)は下記に示すHPLC条件で、標品との比較により定量した。
カラム:Synergi HidroRP 4.6mm×250mm(Phenomenex製)
移動相:アセトニトリル-0.1% HPO(流速1.0mL/min)
検出方法:UV(283nm)
温度:40℃。
(Reference Example 2) Analytical Method of Furan / Aromatic Compound Furan compound (HMF, furfural) and phenol compound (coumaric acid) contained in the liquid are the HPLC conditions shown below, and compared with the standard. Quantified.
Column: Synergi HideRP 4.6 mm × 250 mm (Phenomenex)
Mobile phase: Acetonitrile-0.1% H 3 PO 4 (flow rate 1.0 mL / min)
Detection method: UV (283 nm)
Temperature: 40 ° C.
 (参考例3)糖の分析方法
 糖水溶液に含まれる糖濃度は、下記に示すHPLC条件で、標品との比較により定量した。
カラム:Luna NH(Phenomenex社製)
移動相:超純水:アセトニトリル=25:75(流速0.6mL/min)
反応液:なし
検出方法:RI(示差屈折率)
温度:30℃。
(Reference Example 3) Sugar Analysis Method The sugar concentration contained in the aqueous sugar solution was quantified by comparison with a sample under the HPLC conditions shown below.
Column: Luna NH 2 (Phenomenex)
Mobile phase: Ultrapure water: Acetonitrile = 25: 75 (flow rate 0.6 mL / min)
Reaction solution: None Detection method: RI (differential refractive index)
Temperature: 30 ° C.
 (参考例4)含水率の分析方法
 セルロース含有バイオマスおよびその前処理物の含水率については、赤外線水分計(ケット科学研究所製、FD-720)を使用して、試料を120℃の温度に保持し、蒸発後の安定値と初期値の差分から得られる値を測定した。
(Reference Example 4) Method of analyzing moisture content Regarding the moisture content of cellulose-containing biomass and its pretreated product, the sample was brought to a temperature of 120 ° C using an infrared moisture meter (FD-720, manufactured by Kett Science Laboratory). The value obtained from the difference between the stable value after evaporation and the initial value was measured.
 (参考例5)セルロース含有バイオマスの希硫酸処理・酵素処理による加水分解工程
 セルロース含有バイオマスとして、稲藁を使用した。前記セルロース含有バイオマスを硫酸1%水溶液に浸し、150℃で30分オートクレーブ処理(日東高圧株式会社製)した。処理後、固液分離を行い、硫酸水溶液(以下、希硫酸処理液)と硫酸処理セルロースに分離した。次に絶乾処理バイオマス換算で固形分濃度が10重量%となるように硫酸処理セルロースと希硫酸処理液と攪拌混合した後、水酸化ナトリウムによって、pHを5付近に調整した。この混合液に、セルラーゼとしてアクセルレース・デュエット(ダニスコジャパン製)を添加し、50℃で1日間攪拌混同しながら、加水分解反応を行い、希硫酸処理酵素糖化液を得た。希硫酸処理酵素糖化液に含まれる糖および有機酸、芳香族化合物、フラン系化合物の組成はそれぞれ表1および2の通りであった。
(Reference Example 5) Hydrolysis step of cellulose-containing biomass by dilute sulfuric acid treatment / enzyme treatment Rice straw was used as the cellulose-containing biomass. The cellulose-containing biomass was immersed in a 1% aqueous solution of sulfuric acid and autoclaved (manufactured by Nitto Koatsu Co., Ltd.) at 150 ° C. for 30 minutes. After the treatment, solid-liquid separation was performed to separate into a sulfuric acid aqueous solution (hereinafter, dilute sulfuric acid treatment liquid) and sulfuric acid-treated cellulose. Next, after the sulfuric acid-treated cellulose and the dilute sulfuric acid treatment liquid were stirred and mixed so that the solid content concentration became 10% by weight in terms of absolute dry treatment biomass, the pH was adjusted to around 5 with sodium hydroxide. Accel lace duet (manufactured by Danisco Japan) was added as a cellulase to this mixed solution, and a hydrolysis reaction was carried out while stirring and mixing at 50 ° C. for 1 day to obtain a dilute sulfuric acid treatment enzyme saccharified solution. The compositions of sugar, organic acid, aromatic compound and furan compound contained in the diluted sulfuric acid-treated enzyme saccharified solution are as shown in Tables 1 and 2, respectively.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
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 (参考例6)セルロース含有バイオマスの水蒸気爆砕処理・酵素処理による加水分解工程
 セルロース含有バイオマスとして、稲わらを使用した。前記セルロース含有バイオマス100kgをまず、稲藁をロータリーカッターミルRCM-400型(奈良機械製作所製)にてスクリーンメッシュ径8mmの状態で420rpmで回転させて粉砕した。次に、粉砕処理した稲わら2kgを爆砕装置(反応容器30L、日本電熱株式会社製)を用いて水蒸気爆砕処理した。その際の圧力は2.5MPa、処理時間は3分であった。処理バイオマス成分の含水率を測定後、前記の絶乾処理バイオマス換算で固形分濃度が10重量%となるようにRO水を添加し、アクセルレース・デュエット(ダニスコジャパン製)を添加し、50℃で1日間攪拌混同しながら、加水分解反応を行って爆砕処理糖化液をえた。爆砕処理糖化液に含まれる糖および有機酸、芳香族化合物、フラン系化合物の組成は表3および4の通りであった。
(Reference Example 6) Hydrolysis step by steam explosion treatment / enzyme treatment of cellulose-containing biomass Rice straw was used as the cellulose-containing biomass. First, 100 kg of the cellulose-containing biomass was pulverized by rotating the rice straw with a rotary cutter mill RCM-400 (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) at a screen mesh diameter of 8 mm at 420 rpm. Next, 2 kg of the pulverized rice straw was subjected to steam explosion using a blasting apparatus (reaction vessel 30L, manufactured by Nippon Electric Heat Co., Ltd.). The pressure at that time was 2.5 MPa, and the treatment time was 3 minutes. After measuring the moisture content of the treated biomass component, add RO water so that the solid content concentration becomes 10% by weight in terms of the above-mentioned absolutely dry treated biomass, add Accel Race Duet (manufactured by Danisco Japan), 50 ° C Then, the mixture was stirred and mixed for 1 day to conduct a hydrolysis reaction to obtain a crushed saccharified solution. Tables 3 and 4 show the composition of sugar, organic acid, aromatic compound, and furan compound contained in the smashed saccharified solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
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 (参考例7)セルロース含有バイオマスのアンモニア処理・酵素処理による加水分解工程
 セルロース含有バイオマスとして、稲わらを使用した。前記セルロース含有バイオマス1kgをまず、稲藁をロータリーカッターミルRCM-400型(奈良機械製作所製)にてスクリーンメッシュ径8mmの状態で420rpmで回転させて粉砕した。次に、粉砕処理した稲わら1kgをオートクレーブ装置(反応容器3L、日東高圧株式会社製)を用いてオートクレーブ内に純アンモニアガスを導入して120℃、10分の条件下で攪拌しながらアンモニア処理した。処理バイオマス成分の含水率を測定後、前記の絶乾処理バイオマス換算で固形分濃度が10重量%となるようにRO水を添加し、アクセルレース・デュエット(ダニスコジャパン製)を添加し、50℃で1日間攪拌混同しながら、加水分解反応を行って爆砕処理糖化液を得た。爆砕処理糖化液に含まれる糖および有機酸、芳香族化合物、フラン系化合物の組成は表3および4の通りであった。
(Reference example 7) Hydrolysis process by ammonia treatment and enzyme treatment of cellulose-containing biomass Rice straw was used as the cellulose-containing biomass. First, 1 kg of the cellulose-containing biomass was pulverized by rotating the rice straw with a rotary cutter mill RCM-400 type (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) at a screen mesh diameter of 8 mm at 420 rpm. Next, 1 kg of the crushed rice straw was introduced into the autoclave using an autoclave device (reaction vessel 3L, manufactured by Nitto High Pressure Co., Ltd.), and ammonia treatment was performed while stirring at 120 ° C. for 10 minutes. did. After measuring the moisture content of the treated biomass component, add RO water so that the solid content concentration becomes 10% by weight in terms of the above-mentioned absolutely dry treated biomass, add Accel Race Duet (manufactured by Danisco Japan), 50 ° C The saccharified liquid was subjected to a hydrolysis reaction while stirring and mixing for 1 day. Tables 3 and 4 show the composition of sugar, organic acid, aromatic compound, and furan compound contained in the smashed saccharified solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
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 (参考例8)L-乳酸の発酵方法(酵母)
 L-乳酸を産生する酵母は、WO2010/067785に記載の参考例7に記載されたSW-1株を使用した。培地は、炭素源としてグルコース、他成分としてYeast Synthetic Drop-out Medium Supplement Without Tryptophan(シグマ・アルドリッチ・ジャパン、ドロップアウトMX)、Yeast Nitrogen Base w/o Amino Acids and Ammonium Sulfate(Difco、Yeast NTbase)および硫酸アンモニウム(硫安)を表7に示す比率で混合した。培地はフィルター滅菌(ミリポア、ステリカップ0.22μm)を行い発酵に用いた。グルコース濃度の定量は、グルコーステスト和光(和光純薬工業株式会社製)を使用した。また、各培養液中に産生された乳酸量は、参考例1と同様の条件でHPLCにより測定した。
(Reference Example 8) L-lactic acid fermentation method (yeast)
As the yeast producing L-lactic acid, the SW-1 strain described in Reference Example 7 described in WO2010 / 067675 was used. The medium is glucose as carbon source, Yeast Synthetic Drop-out Medium Supplement Without Triptophan (Sigma Aldrich Japan, Dropout MX), Yeast Nitrogen Base w / o Amino Acid Ammonium sulfate (ammonium sulfate) was mixed at the ratio shown in Table 7. The medium was sterilized by filter (Millipore, Stericup 0.22 μm) and used for fermentation. For determination of the glucose concentration, Glucose Test Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. Moreover, the amount of lactic acid produced in each culture solution was measured by HPLC under the same conditions as in Reference Example 1.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
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 SW-1株を試験管で5mLの発酵用培地(前培養培地)(で一晩振とう培養した(前培養)。前培養液より酵母を遠心分離により回収し、滅菌水15mLでよく洗浄した。洗浄した酵母を、表5記載組成の各培地100mLに植菌し500mL容坂口フラスコで40時間振とう培養した(本培養)。 Strain SW-1 was cultured overnight in a test tube with 5 mL of fermentation medium (preculture medium) (preculture). Yeast was recovered from the preculture by centrifugation and washed thoroughly with 15 mL of sterile water. The washed yeast was inoculated into 100 mL of each medium having the composition described in Table 5, and cultured with shaking in a 500 mL Sakaguchi flask for 40 hours (main culture).
 (参考例9)L-乳酸発酵方法(乳酸菌)
 乳酸菌として、原核微生物であるラクトコッカス・ラクティス(Lactococcus lactis)JCM7638株を用い、培地として表8に示す組成のL-乳酸発酵乳酸菌用培地を用いた。発酵液に含まれるL-乳酸は、参考例1と同様の方法で評価した。また、グルコース濃度の測定には、グルコーステストワコーC(和光純薬工業株式会社製)を用いた。
(Reference Example 9) L-lactic acid fermentation method (lactic acid bacteria)
As a lactic acid bacterium, a prokaryotic microorganism Lactococcus lactis JCM7638 strain was used, and a medium for L-lactic acid fermenting lactic acid bacteria having the composition shown in Table 8 was used. L-lactic acid contained in the fermentation broth was evaluated by the same method as in Reference Example 1. In addition, glucose test Wako C (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for measuring the glucose concentration.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
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 ラクトコッカス・ラクティスJCM7638株を、試験管で表8に示す5mLの窒素ガスでパージした乳酸発酵培地で24時間、37℃の温度で静置培養した(前培養)。得られた培養液を窒素ガスでパージした新鮮な乳酸発酵培地50mLに植菌し、48時間、37℃の温度で静置培養した(本培養)。 Lactococcus lactis JCM7638 strain was statically cultured at 37 ° C. for 24 hours in a lactic acid fermentation medium purged with 5 mL of nitrogen gas shown in Table 8 in a test tube (preculture). The obtained culture solution was inoculated into 50 mL of a fresh lactic acid fermentation medium purged with nitrogen gas, and statically cultured at a temperature of 37 ° C. for 48 hours (main culture).
 (参考例10)乳酸カルシウム水溶液の晶析
 乳酸カルシウム溶液を50℃、400rpmで1、3、6時間攪拌し、定性濾紙No2(アドバンテック社製)で吸引濾過により固液分離し、溶解していない乳酸カルシウムを除去し、母液を回収した。回収した母液中の乳酸カルシウム濃度は参考例1と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。回収した母液を試験液とし、20℃に冷却し、400rpm、2時間攪拌した。析出したスラリーを定性濾紙No2(アドバンテック社製)で吸引濾過によりウエット結晶と母液に固液分離した。ウエット結晶中の乳酸カルシウム量は、参考例1と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定し、乳酸カルシウム回収率を式1の方法で算出した。
(Reference Example 10) Crystallization of calcium lactate aqueous solution The calcium lactate solution was stirred at 50 ° C. and 400 rpm for 1, 3 and 6 hours, solid-liquid separated by suction filtration with qualitative filter paper No. 2 (manufactured by Advantech), and not dissolved. Calcium lactate was removed and the mother liquor was recovered. The calcium lactate concentration in the collected mother liquor was measured by high performance liquid chromatography in the same manner as in Reference Example 1. The collected mother liquor was used as a test solution, cooled to 20 ° C., and stirred at 400 rpm for 2 hours. The precipitated slurry was subjected to solid-liquid separation into wet crystals and mother liquor by suction filtration using qualitative filter paper No. 2 (manufactured by Advantech). The amount of calcium lactate in the wet crystal was measured by high performance liquid chromatography in the same manner as in Reference Example 1, and the calcium lactate recovery rate was calculated by the method of Formula 1.
 乳酸カルシウム回収率(%)=100×ウエット結晶中の乳酸カルシウム量(g)/試験液中の乳酸カルシウム量(g)・・・(式1)。 Calcium lactate recovery rate (%) = 100 × calcium lactate amount in wet crystal (g) / calcium lactate amount in test solution (g) (Formula 1).
 試薬の乳酸カルシウム・水和物(関東化学株式会社製)を150g/Lの濃度で水に溶解し、上記試験を行ったところ、回収率は58%となり、本回収率を得られるまでに1分20秒を要した。 The reagent calcium lactate hydrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was dissolved in water at a concentration of 150 g / L and the above test was conducted. As a result, the recovery rate was 58%. It took 20 minutes.
 (参考例11)限外濾過膜処理および乳酸透過率評価
 工程(1)の膜処理を行う方法としては、GEオスモニクス製のSEPAIIを使用し、平膜をSEPAIIにセットして濾過処理を行った。原水の流量を2.5L/分とし、膜面積を140cm2と仮定して、フラックスを計算し、0.5m/日となる条件下で濾過した。乳酸透過性を測定する方法として、工程(3)においてフラックスが0.5m/日となる条件下で、限外濾過膜処理を行う前の乳酸濃度と膜処理後の濾過液の乳酸濃度を測定した。すなわち乳酸透過率は以下の式2で表される。
Reference Example 11 Ultrafiltration Membrane Treatment and Lactic Acid Permeability Evaluation As a method of performing the membrane treatment in the step (1), GE Osmonics SEPAII was used, and the flat membrane was set to SEPAII for filtration treatment. . The flux was calculated on the assumption that the flow rate of the raw water was 2.5 L / min and the membrane area was 140 cm 2, and it was filtered under the condition of 0.5 m / day. As a method for measuring lactic acid permeability, the lactic acid concentration before ultrafiltration membrane treatment and the lactic acid concentration of the filtrate after membrane treatment are measured under the condition that the flux is 0.5 m / day in step (3). did. That is, the lactic acid permeability is expressed by the following formula 2.
 乳酸透過率(%)=100×濾過液中の乳酸濃度(g/L)/膜処理前液の乳酸濃度(g/L)・・・(式2)。 Lactic acid permeability (%) = 100 × lactic acid concentration in the filtrate (g / L) / lactic acid concentration in the solution before membrane treatment (g / L) (Formula 2).
 (参考例12)
 可食糖(ムソー株式会社製の粗糖「優糖精」)を用いて、参考例8の条件で発酵を行い、得られた乳酸発酵液を1500Gにて5分間遠心分離を行って、さらに孔径0.22μmの精密濾過膜(ミリポア製)を用いて濾過して乳酸酵母を除去した。次に、発酵濾液をそれぞれ分けて、膜処理なし、あるいは分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製PW(分画分子量10000、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)))、またはナノ濾過膜(東レ株式会社製UTC60、機能面材質:ポリアミド)に通じて得られた膜透過液を、逆浸透膜(東レ株式会社製UTC80、機能面材質:ポリアミド)を用いて、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表9に示す。結果、膜処理を行っても結晶化速度に大きな差異は見られないことが判明した。
(Reference Example 12)
Fermentation was performed using edible sugar (crude sugar “Yu-Gakusei” manufactured by Muso Co., Ltd.) under the conditions of Reference Example 8, and the resulting lactic acid fermentation broth was centrifuged at 1500 G for 5 minutes, and the pore size was adjusted to 0. Lactic acid yeast was removed by filtration using a 22 μm microfiltration membrane (Millipore). Next, the fermentation filtrate is divided into ultrafiltration membranes with no membrane treatment or different molecular weight cut-off (GE Osmonics PW (fraction molecular weight 10,000, functional surface material: polyethersulfone), GK (fractionated molecular weight 3500). , Functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide))), or nanofiltration membrane (UTC60 manufactured by Toray Industries, Inc.) The membrane permeate obtained through the functional surface material: polyamide) is concentrated using a reverse osmosis membrane (UTC80 manufactured by Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide) until the lactic acid concentration reaches 150 g / L. went. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 9 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as the evaluation of the crystallization process. As a result, it was found that no great difference was observed in the crystallization speed even when the film treatment was performed.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
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 (実施例1)
 参考例5で得られた糖液に関し、エバポレーターでグルコース濃度50g/Lになるように濃縮し、参考例8の条件で発酵を行い、得られた発酵液をフィルタプレス(薮田産業株式会社製MO-4)により固液分離を行った。得られた発酵濾液濁度は5NTUであった。次に、発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GH(分画分子量2500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、日東電工株式会社製NTR7410(分画分子量1000、機能面材質:スルホン化ポリスルホン)NTR7450(分画分子量500~700、機能面材質:スルホン化ポリスルホン)に通じて得られた膜透過液を、逆浸透膜(東レ株式会社製UTC80、機能面材質:ポリアミド)を用いて乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表10に示す。
Example 1
The sugar solution obtained in Reference Example 5 is concentrated with an evaporator so that the glucose concentration is 50 g / L, fermented under the conditions of Reference Example 8, and the resulting fermentation solution is filtered with a filter press (MO manufactured by Iwata Sangyo Co., Ltd.). -4), solid-liquid separation was performed. The obtained fermentation filtrate turbidity was 5 NTU. Next, the ultrafiltration membranes having different fractional molecular weights by separating the fermentation filtrates (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GH (fractional molecular weight 2500) , Functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), NTR7410 (fraction molecular weight 1000, manufactured by Nitto Denko Corporation) Functional surface material: sulfonated polysulfone) NTR7450 (fractionated molecular weight: 500 to 700, functional surface material: sulfonated polysulfone) was passed through the membrane permeate, reverse osmosis membrane (UTC80 manufactured by Toray Industries, Inc., functional surface material: Polyamide) until the lactic acid concentration becomes 150 g / L, and then the aqueous solution is adjusted to pH 7.0 for crystallization. Adding calcium to obtain calcium lactate aqueous solution. As the evaluation of the crystallization step of the thus obtained calcium lactate aqueous solution, Table 10 shows the results of Reference Examples 10 and 11.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
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 (比較例1)
 実施例1においてフィルタプレスで得られた発酵濾液について、そのまま(膜処理なし)、あるいは、分画分子量10000の限外濾過膜(GEオスモニクス製PW、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、分画分子量5000の限外濾過膜(Synder製SPE5、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、ナノ濾過膜(東レ株式会社製UTC60、機能面材質:ポリアミド)およびナノ濾過膜(GEオスモニクス製HL、機能面材質:ポリアミド)に通じて得られた膜透過液を、実施例1と同様、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表11に示す。
(Comparative Example 1)
About the fermentation filtrate obtained by the filter press in Example 1, as it is (without membrane treatment), or an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 10,000 (GE Osmonics PW, functional surface material: polyethersulfone), the molecular weight cut off 5000 ultrafiltration membranes (SPE5 from Synder, functional surface material: polyethersulfone), nanofiltration membranes (UTC60 from Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide) and nanofiltration membranes (GE osmonics HL, functional surface materials: The membrane permeate obtained by passing through (polyamide) was subjected to concentration treatment in the same manner as in Example 1 until the lactic acid concentration reached 150 g / L. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 11 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as evaluation of the crystallization step of the obtained calcium lactate aqueous solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
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 (実施例2)
 参考例6で得られた糖液に関し、エバポレーターでグルコース濃度50g/Lになるように濃縮し、参考例9の条件で発酵を行い、得られた発酵液をフィルタプレス(薮田産業株式会社製MO-4)により固液分離を行った。得られた発酵濾液濁度は7NTUであった。次に、発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GH(分画分子量2500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、日東電工株式会社製NTR7450(分画分子量500~700、機能面材質:スルホン化ポリスルホン)に通じて得られた膜透過液を、逆浸透膜(東レ株式会社製UTC80、機能面材質:ポリアミド)を用いて乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表12に示す。
(Example 2)
The sugar solution obtained in Reference Example 6 is concentrated with an evaporator so that the glucose concentration becomes 50 g / L, fermented under the conditions of Reference Example 9, and the obtained fermentation solution is filtered with a filter press (MO manufactured by Iwata Sangyo Co., Ltd.). -4), solid-liquid separation was performed. The obtained fermentation filtrate turbidity was 7 NTU. Next, the ultrafiltration membranes having different fractional molecular weights by separating the fermentation filtrates (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GH (fractional molecular weight 2500) , Functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), NTR 7450 (fraction molecular weight 500- The membrane permeate obtained through 700, functional surface material: sulfonated polysulfone) was concentrated using a reverse osmosis membrane (UTC80 manufactured by Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide) until the lactic acid concentration became 150 g / L. After that, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. As the evaluation of the crystallization step of the solution, shown in Table 12 The results of Reference Examples 10 and 11.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 (比較例2)
 実施例2においてフィルタプレスで得られた発酵濾液を、そのまま(膜処理なし)、あるいは、分画分子量10000の限外濾過膜(GEオスモニクスPW、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、分画分子量5000の限外濾過膜(Synder製SPE5、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、ナノ濾過膜(東レ株式会社製UTC60、機能面材質:ポリアミド)およびナノ濾過膜(GEオスモニクス製HL、機能面材質:ポリアミド)に通じて得られた膜透過液を、実施例2と同様、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表13に示す。
(Comparative Example 2)
The fermentation filtrate obtained by the filter press in Example 2 was used as it was (without membrane treatment), or an ultrafiltration membrane (GE osmonics PW, functional surface material: polyethersulfone) having a molecular weight cut off of 10,000, and a molecular weight cut off of 5000. Ultrafiltration membranes (SPE5 from Synder, functional surface material: polyethersulfone), nanofiltration membranes (UTC60 from Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide) and nanofiltration membranes (GE osmonics HL, functional surface material: polyamide) The membrane permeate obtained through the above was subjected to concentration treatment until the lactic acid concentration reached 150 g / L, as in Example 2. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 13 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as evaluation of the crystallization step of the obtained calcium lactate aqueous solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 (実施例3)
 参考例7で得られた糖液に関し、エバポレーターでグルコース濃度50g/Lになるように濃縮し、参考例9の条件で発酵を行い、得られた発酵液をフィルタプレス(薮田産業株式会社製MO-4)により固液分離を行った。次に、発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GH(分画分子量2500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、日東電工株式会社製NTR7450(分画分子量500~700、機能面材質:スルホン化ポリスルホン))に通じて得られた膜透過液を、逆浸透膜(東レ株式会社製UTC80、機能面材質:ポリアミド)を用いて、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表14に示す。
(Example 3)
The sugar solution obtained in Reference Example 7 is concentrated with an evaporator to a glucose concentration of 50 g / L, fermented under the conditions of Reference Example 9, and the obtained fermentation solution is filtered with a filter press (MO manufactured by Iwata Sangyo Co., Ltd.). -4), solid-liquid separation was performed. Next, the ultrafiltration membranes having different fractional molecular weights by separating the fermentation filtrates (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GH (fractional molecular weight 2500) , Functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), NTR 7450 (fraction molecular weight 500- 700, functional surface material: sulfonated polysulfone)), and using a reverse osmosis membrane (UTC80 manufactured by Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide), the lactic acid concentration is 150 g / L. Concentration treatment was performed. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 14 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as evaluation of the crystallization step of the obtained calcium lactate aqueous solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 (比較例3)
 実施例3においてフィルタプレスで得られた発酵濾液を、そのまま(膜処理なし)、あるいは、分画分子量10000の限外濾過膜(GEオスモニクス製PW、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、分画分子量5000の限外濾過膜(Synder製SPE5、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、ナノ濾過膜(東レ株式会社製UTC60、機能面材質:ポリアミド)およびナノ濾過膜(GEオスモニクス製HL、機能面材質:ポリアミド)に通じて得られた膜透過液を、実施例3と同様、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表15に示す。
(Comparative Example 3)
The fermentation filtrate obtained by the filter press in Example 3 was used as it was (without membrane treatment), or an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 10,000 (GE Osmonics PW, functional surface material: polyethersulfone), fractional molecular weight. 5000 ultrafiltration membranes (SPE5 from Synder, functional surface material: polyethersulfone), nanofiltration membranes (UTC60 from Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide) and nanofiltration membranes (GE osmonics HL, functional surface materials: The membrane permeate obtained by passing through (polyamide) was subjected to concentration treatment in the same manner as in Example 3 until the lactic acid concentration reached 150 g / L. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 15 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as evaluation of the crystallization step of the obtained calcium lactate aqueous solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 (実施例4)
 参考例6で得られた糖液に関し、フィルタプレス(薮田産業株式会社製MO-4)により固液分離を行った。次に分画分子量10000の限外濾過膜(GEオスモニクス製PW、機能面材質:ポリエーテルスルホン)を用いて酵素を除去し、逆浸透膜(東レ株式会社製UTC70U、機能面材質:ポリアミド)を用いて糖液を120g/Lまで濃縮した。この液を参考例9の条件で発酵を行い1500Gにて5分間遠心分離を行って、さらに孔径0.22μmの精密濾過膜(ミリポア製、機能面材質:ポリフッ化ビニルデン)を用いて濾過して乳酸菌を除去した。次に、発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GH(分画分子量2500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、日東電工株式会社製NTR7450(分画分子量500~700、機能面材質:スルホン化ポリスルホン))に通じて得られた膜透過液を、逆浸透膜(東レ株式会社製UTC80、機能面材質:ポリアミド)を用いて、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表16に示す。
(Example 4)
The sugar solution obtained in Reference Example 6 was subjected to solid-liquid separation using a filter press (MO-4 manufactured by Iwata Sangyo Co., Ltd.). Next, the enzyme was removed using an ultrafiltration membrane (PW made by GE Osmonics, functional surface material: polyethersulfone) having a molecular weight cut off of 10,000, and a reverse osmosis membrane (UTC70U, functional surface material: polyamide) manufactured by Toray Industries, Inc. The sugar solution was concentrated to 120 g / L. This solution was fermented under the conditions of Reference Example 9, centrifuged at 1500 G for 5 minutes, and further filtered using a microfiltration membrane (Millipore, functional surface material: polyvinylidene fluoride) having a pore size of 0.22 μm. Lactic acid bacteria were removed. Next, the ultrafiltration membranes having different fractional molecular weights by separating the fermentation filtrates (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GH (fractional molecular weight 2500) , Functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), NTR 7450 (fraction molecular weight 500- 700, functional surface material: sulfonated polysulfone)), and using a reverse osmosis membrane (UTC80 manufactured by Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide), the lactic acid concentration is 150 g / L. Concentration treatment was performed. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 16 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as evaluation of the crystallization step of the obtained calcium lactate aqueous solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 (比較例4)
 実施例4において精密濾過膜処理で得られた清澄な発酵濾液を、そのまま(膜処理なし)、あるいは、分画分子量10000の限外濾過膜(GEオスモニクス製PW、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、分画分子量5000の限外濾過膜(Synder製SPE5、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、ナノ濾過膜(東レ株式会社製UTC60、機能面材質:ポリアミド)、ナノ濾過膜(GEオスモニクス製HL、機能面材質:ポリアミド)に通じて得られた膜透過液を、実施例4と同様、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。得られた乳酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表17に示す。
(Comparative Example 4)
The clear fermentation filtrate obtained by the microfiltration membrane treatment in Example 4 is used as it is (without membrane treatment) or an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of 10,000 (GE Osmonics PW, functional surface material: polyethersulfone). , Ultrafiltration membrane with a molecular weight cut off of 5000 (SPE5 manufactured by Synder, functional surface material: polyethersulfone), nanofiltration membrane (UTC60 manufactured by Toray Industries, Inc., functional surface material: polyamide), nanofiltration membrane (HL manufactured by GE Osmonics) The membrane permeate obtained through the functional surface material (polyamide) was subjected to concentration treatment in the same manner as in Example 4 until the lactic acid concentration reached 150 g / L. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 17 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as evaluation of the crystallization step of the obtained calcium lactate aqueous solution.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 (参考例13)可食資源由来不純物を含む乳酸カルシウム水溶液の晶析
 可食資源由来不純物が有機酸またはその塩の結晶化に及ぼす影響を確認するため、コーンスティープリカー(CSL、王子コーンスターチ株式会社製)中の乳酸の結晶を得る試験をおこなった。CSLを8000Gにて30分間遠心分離を行って、さらに孔径0.22μmの精密濾過膜(ミリポア製、機能面材質:ポリフッ化ビニルデン)を用いて濾過して固形分を除去し、CSL濾液を得た。次に、CSL濾液をそれぞれ分けて、膜処理なし、あるいは分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製PW(分画分子量10000、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子))、またはナノ濾過膜(東レ株式会社製UTC60、機能面材質:ポリアミド)に通じて得られた膜透過液を、ロータリーエバポレーター(東京理化器械株式会社製)を用いて、乳酸濃度が150g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。晶析工程の評価として、参考例10、11の結果を表18に示す。その結果、膜処理の有無が乳酸カルシウムの結晶化速度に影響を及ぼさないことが判明した。
(Reference Example 13) Crystallization of calcium lactate aqueous solution containing edible resource-derived impurities In order to confirm the effect of edible resource-derived impurities on the crystallization of organic acids or salts thereof, corn steep liquor (CSL, Oji Cornstarch Co., Ltd.) The test which obtains the crystal | crystallization of the lactic acid in (made) was done. CSL is centrifuged at 8000 G for 30 minutes, and further filtered using a microfiltration membrane (Millipore, functional surface material: polyvinylidene fluoride) with a pore size of 0.22 μm to remove solids, and a CSL filtrate is obtained. It was. Next, the CSL filtrates were divided into ultrafiltration membranes with no membrane treatment or different molecular weight cutoffs (GE Osmonics PW (fractional molecular weight 10,000, functional surface material: polyethersulfone), GK (fractional molecular weight 3500). , Functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide)), or nanofiltration membrane (UTC60 manufactured by Toray Industries, Inc.) The membrane permeate obtained through the functional surface material (polyamide) was subjected to concentration treatment using a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) until the lactic acid concentration reached 150 g / L. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. Table 18 shows the results of Reference Examples 10 and 11 as the evaluation of the crystallization process. As a result, it was found that the presence or absence of membrane treatment did not affect the crystallization rate of calcium lactate.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 (実施例5)
 実施例1において得られた発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GH(分画分子量2500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、日東電工株式会社製NTR7410(分画分子量1000、機能面材質:スルホン化ポリスルホン)、NTR7450(分画分子量500~700、機能面材質:スルホン化ポリスルホン))に通じて膜透過液を得た。
(Example 5)
Each of the fermentation filtrates obtained in Example 1 was divided into ultrafiltration membranes having different fractional molecular weights (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GH ( Molecular weight cut-off 2500, functional surface material: composite polymer containing polyamide as a main component), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer containing polyamide as a main component), NTR7410 manufactured by Nitto Denko Corporation Membrane permeation solution was obtained by passing through molecular weight 1000, functional surface material: sulfonated polysulfone), NTR7450 (fractionated molecular weight 500-700, functional surface material: sulfonated polysulfone).
 次に、それぞれの膜透過液をイオン交換処理して溶液中の塩成分を除去した。まず強酸性陽イオン交換樹脂「DIAION SK1BH」(三菱化学株式会社製)に通し、その通過液をさらに、強塩基性陰イオン交換樹脂「DIAION SA10AOH」(三菱化学株式会社製)に通した。 Next, each membrane permeate was subjected to ion exchange treatment to remove salt components in the solution. First, the strongly acidic cation exchange resin “DIAION SK1BH” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was passed, and the passing solution was further passed through a strongly basic anion exchange resin “DIAION SA10AOH” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
 膜透過液のイオン交換処理後、ロータリーエバポレーター(東京理化器械株式会社製)を用いて減圧下(0.1バール)、80℃で水を蒸発させて水の蒸発が観察されなくなったところで大気開放し、それぞれの膜透過液から得た乳酸濃縮液を得た。その後、乳酸濃縮液60mLを10mL・6つに分けて10℃/hの冷却速度で6時間かけて15℃まで冷却した。また40℃に液温度が到達したところで、乳酸の種結晶を50mg添加して、溶液中の乳酸を結晶化させた。単位時間(1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間)ごとに10mLごとに分けた乳酸濃縮液からそれぞれ乳酸結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られた乳酸結晶収量を表19に示す。なお、収量から種結晶分は除外した。 After ion exchange treatment of membrane permeate, water was evaporated at 80 ° C under reduced pressure (0.1 bar) using a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.). Then, lactic acid concentrates obtained from the respective membrane permeates were obtained. Thereafter, 60 mL of the lactic acid concentrate was divided into 10 mL · 6 and cooled to 15 ° C. over 6 hours at a cooling rate of 10 ° C./h. When the liquid temperature reached 40 ° C., 50 mg of lactic acid seed crystals were added to crystallize the lactic acid in the solution. The lactic acid crystals were obtained by solid-liquid separation by centrifugation from lactic acid concentrates divided every 10 mL every unit time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours) and then dried. Lactic acid crystal yields are shown in Table 19. The seed crystal was excluded from the yield.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 (比較例5)
 実施例1において得られた発酵濾液、および限外濾過膜(GEオスモニクス製PW(分画分子量10000、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、SPE5(分画分子量5000、機能面材質:ポリエーテルスルホン))に通じた膜濾過液をそれぞれ実施例5に準じてイオン交換処理、濃縮および晶析したエバポレーターで乳酸濃縮液を得て、晶析した。単位時間(1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間)ごとに10mLごとに分けた乳酸濃縮液から乳酸結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られた乳酸結晶収量を表20に示す。なお、収量から種結晶分は除外した。
(Comparative Example 5)
Fermentation filtrate obtained in Example 1 and ultrafiltration membrane (PW (fraction molecular weight 10000, functional surface material: polyethersulfone) manufactured by GE Osmonics, SPE5 (fraction molecular weight 5000, functional surface material: polyethersulfone)) The lactic acid concentrate was obtained by crystallization using an evaporator subjected to ion exchange treatment, concentration and crystallization according to Example 5, respectively. Lactic acid obtained by solid-liquid separation of lactic acid crystals by centrifugation from a lactic acid concentrate divided every 10 mL every unit time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours) The crystal yield is shown in Table 20. The seed crystal was excluded from the yield.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 (実施例6)
 実施例2において得られた発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GH(分画分子量2500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、日東電工株式会社製NTR7410(分画分子量1000、機能面材質:スルホン化ポリスルホン)NTR7450(分画分子量500~700、機能面材質:スルホン化ポリスルホン))に通じて膜透過液を得た。膜透過液のイオン交換処理、イオン交換処理後の濃縮、晶析は実施例5に準じた。単位時間(1時間、2時間、3時間、4時間、5時間)ごとに10mLごとに分けた乳酸濃縮液からそれぞれ乳酸結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られた乳酸結晶収量を表21に示す。なお、収量から種結晶分は除外した。
(Example 6)
Each of the fermentation filtrates obtained in Example 2 was divided into ultrafiltration membranes having different fractional molecular weights (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GH ( Molecular weight cut-off 2500, functional surface material: composite polymer containing polyamide as a main component), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: composite polymer containing polyamide as a main component), NTR7410 manufactured by Nitto Denko Corporation Membrane permeation solution was obtained by passing through NTR7450 (fraction molecular weight: 500 to 700, functional surface material: sulfonated polysulfone)). Ion exchange treatment of the membrane permeate, concentration after the ion exchange treatment, and crystallization were in accordance with Example 5. Lactic acid crystal yield obtained by solid-liquid separation of the lactic acid crystals from the concentrated lactic acid solution divided by 10 mL every unit time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours) and then drying. Is shown in Table 21. The seed crystal was excluded from the yield.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 (比較例6)
 実施例2において得られた発酵濾液、および限外濾過膜(GEオスモニクス製PW(分画分子量10000、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、SPE5(分画分子量5000、機能面材質:ポリエーテルスルホン)に通じた膜濾過液をそれぞれ実施例5に準じてイオン交換処理、濃縮および晶析した。単位時間(1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間)ごとに10mLごとに分けた乳酸濃縮液から乳酸結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られた乳酸結晶収量を表22に示す。なお、収量から種結晶分は除外した。
(Comparative Example 6)
Fermentation filtrate obtained in Example 2 and ultrafiltration membrane (PW (fraction molecular weight 10000, functional surface material: polyethersulfone) manufactured by GE Osmonics, SPE5 (fraction molecular weight 5000, functional surface material: polyethersulfone)) Each of the membrane filtrates passed through was subjected to ion exchange treatment, concentration and crystallization according to Example 5. Every 10 mL per unit time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours). The yield of lactic acid crystals obtained by solid-liquid separation of the lactic acid crystals from the separated lactic acid concentrate by centrifugation and drying is shown in Table 22. The seed crystal content was excluded from the yield.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 (参考例14)限外濾過膜濃縮液の有機酸塩晶析
 実施例2において得られた発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製SPE5(分画分子量5000、機能面材質:ポリエーテルスルホン、膜A)、GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子、膜B)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子、膜C))により処理した。また、膜処理に際しては水を非透過側に加水してダイアフィルタレーション処理を行い、乳酸濃度が1g/L以下になるまで行った。こうして膜A~Cにて得られたUF膜濃縮液をそれぞれUF膜濃縮液A、UF膜濃縮液B、UF膜濃縮液Cとした。UF膜濃縮液A~Cおよび純水(コントロール)に試薬のコハク酸、マレイン酸またはアジピン酸(いずれも和光純薬工業株式会社製)を30g/Lになるように添加した。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、乳酸カルシウム水溶液を得た。晶析工程の評価として、参考例10の乳酸カルシウムと同様に各有機酸のカルシウム析出物に関する結果を表23に示す。
(Reference Example 14) Organic Acid Salt Crystallization of Ultrafiltration Membrane Concentrated Ultrafiltration Membrane (GE Osmonics SPE5 (fractionated molecular weight 5000, Functional surface material: polyethersulfone, membrane A), GK (fraction molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide, membrane B), GE (fraction molecular weight 1000, functional surface material: polyamide) The composite polymer as a main component was treated with a film C)). In the membrane treatment, water was added to the non-permeation side to perform diafiltration treatment until the lactic acid concentration became 1 g / L or less. The UF membrane concentrates thus obtained from membranes A to C were designated as UF membrane concentrate A, UF membrane concentrate B, and UF membrane concentrate C, respectively. Reagents succinic acid, maleic acid or adipic acid (all manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added to UF membrane concentrates A to C and pure water (control) so as to be 30 g / L. Thereafter, calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 for crystallization to obtain an aqueous calcium lactate solution. As the evaluation of the crystallization step, the results relating to the calcium precipitates of the respective organic acids as in the case of the calcium lactate of Reference Example 10 are shown in Table 23.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 (参考例15)限外濾過膜濃縮液の有機酸晶析
 参考例14と同様の手順で、UF膜濃縮液A~Cおよび純水(コントロール)に試薬のコハク酸、マレイン酸、アジピン酸(いずれも和光純薬工業株式会社製)を30g/Lになるように添加した。これにイオン交換処理を実施例5記載の方法で施した後、ロータリーエバポレーター(東京理化器械株式会社製)を用いて減圧下(0.1バール)、80℃で水を蒸発させて水の蒸発が観察されなくなったところで大気開放した結果、それぞれ濃縮液中で結晶が見られたので、遠心分離で固液分離後、乾燥させたところ表24~26の「冷却前」の欄に示すようにコハク酸、マレイン酸、アジピン酸の結晶が得られた。その後、各有機酸濃縮液(有機酸溶液および有機酸結晶を含む。)60gを10g・6つに分けて10℃/hの冷却速度で6時間かけて15℃まで冷却した。また40℃に液温度が到達したところで、各有機酸(コハク酸、マレイン酸、アジピン酸)の種結晶を50mg添加して、溶液中の有機酸を結晶化させた。単位時間(1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間)ごとに10gごとに分けた有機酸濃縮液から有機酸結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られた有機酸結晶収量を表24~26の「冷却前」の欄に示す。なお、収量から種結晶分は除外した。
(Reference Example 15) Organic Acid Crystallization of Ultrafiltration Membrane Concentrate In the same procedure as Reference Example 14, the reagents succinic acid, maleic acid, adipic acid (with UF membrane concentrate A to C and pure water (control) ( In each case, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added at 30 g / L. This was subjected to ion exchange treatment by the method described in Example 5, and then water was evaporated by evaporating water at 80 ° C. under reduced pressure (0.1 bar) using a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.). As a result of opening to the atmosphere when no longer observed, crystals were observed in each concentrated solution. After solid-liquid separation by centrifugation and drying, as shown in the “before cooling” column of Tables 24-26 Crystals of succinic acid, maleic acid and adipic acid were obtained. Thereafter, 60 g of each organic acid concentrate (including an organic acid solution and organic acid crystals) was divided into 10 g · 6 and cooled to 15 ° C. over 6 hours at a cooling rate of 10 ° C./h. When the liquid temperature reached 40 ° C., 50 mg of seed crystals of each organic acid (succinic acid, maleic acid, adipic acid) were added to crystallize the organic acid in the solution. Organic acid crystals are obtained by solid-liquid separation by centrifugation from organic acid concentrates divided every 10g per unit time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours) and then dried. The yield of organic acid crystals is shown in the column “before cooling” in Tables 24-26. The seed crystal was excluded from the yield.
 得られた結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られた各有機酸(コハク酸、マレイン酸、アジピン酸)の収量を表24~26に示す。また、前記濃縮時に得られた結晶成分の合計により、結晶収量を算出した。UF膜濃縮液B、Cの添加した場合とUF膜濃縮液Aおよび発酵濾液との比較から、特定のUF膜処理で除去される成分が結晶成長を阻害していることが示唆された。すなわち、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸を発酵により得た場合においても乳酸と同様の課題が発生することが分かり、セルロース含有バイオマス由来の糖を使用した発酵での共通の課題であることが示唆された。 The yield of each organic acid (succinic acid, maleic acid, adipic acid) obtained by solid-liquid separation of the obtained crystals by centrifugation and drying is shown in Tables 24-26. The crystal yield was calculated from the sum of the crystal components obtained during the concentration. A comparison between the case where the UF membrane concentrates B and C were added and the UF membrane concentrate A and the fermentation filtrate suggested that the components removed by the specific UF membrane treatment inhibited the crystal growth. That is, when succinic acid, maleic acid, and adipic acid were obtained by fermentation, it was found that problems similar to lactic acid occurred, suggesting that this is a common problem in fermentation using sugars derived from cellulose-containing biomass. It was done.
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 (参考例16)コハク酸発酵方法
 コハク酸の生産能力のある微生物として、アナエロビオスピリラム・サクシニシプロデュセンス(Anaerobiospirillum succiniciproducens)ATCC53488株によるコハク酸の発酵を行った。表27の組成からなる液体培地100mLを125mL容三角フラスコに入れ加熱滅菌し、これを20セット準備した。嫌気グローブボックス内で、それぞれの三角フラスコに30mM NaCO 1mLと180mM HSO 0.15mLを加え、さらに、0.25g/L システイン・HCl、0.25g/L NaSからなる還元溶液0.5mLを加えた後、微生物を接種し、39℃で24時間静置培養することで2Lのコハク酸発酵液を得た。
Reference Example 16 Succinic Acid Fermentation Method As a microorganism capable of producing succinic acid, succinic acid was fermented using Anaerobiospirillum succiniciproducens ATCC 53488 strain. 100 mL of liquid medium having the composition shown in Table 27 was placed in a 125 mL Erlenmeyer flask and sterilized by heating, and 20 sets thereof were prepared. In an anaerobic glove box, 1 mL of 30 mM Na 2 CO 3 and 0.15 mL of 180 mM H 2 SO 4 were added to each Erlenmeyer flask, and further comprised of 0.25 g / L cysteine · HCl and 0.25 g / L Na 2 S. After adding 0.5 mL of the reduced solution, the microorganisms were inoculated, and the culture was allowed to stand at 39 ° C. for 24 hours to obtain 2 L of succinic acid fermentation broth.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
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 (実施例7)
 参考例6で得られた糖液をエバポレーターでグルコース濃度50g/Lになるように濃縮し、参考例16の条件で得られたコハク酸発酵液をフィルタプレス(薮田産業株式会社製MO-4)により固液分離した。なお、濃縮後の糖液は無機塩であるカリウム・ナトリウム・マグネシウムが十分量であったため添加しなかった。得られた発酵濾液濁度は7NTUであった。次に、発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、に通じて得られた膜透過液を、エバポレーターで濃度が70g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、コハク酸カルシウム水溶液を得た。得られたコハク酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の方法にて乳酸をコハク酸に置き換えた形で評価した結果を表28に示す。
(Example 7)
The sugar solution obtained in Reference Example 6 is concentrated with an evaporator so that the glucose concentration becomes 50 g / L, and the succinic acid fermentation solution obtained under the conditions of Reference Example 16 is filtered with a filter press (MO-4 manufactured by Iwata Sangyo Co., Ltd.). Were separated into solid and liquid. The concentrated sugar solution was not added because potassium, sodium, and magnesium, which are inorganic salts, were sufficient. The obtained fermentation filtrate turbidity was 7 NTU. Next, ultrafiltration membranes with different molecular weights divided by the fermentation filtrate (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE (fractional molecular weight 1000) The membrane permeate obtained through the functional surface material: a composite polymer composed mainly of polyamide) was subjected to concentration treatment with an evaporator until the concentration reached 70 g / L. Calcium hydroxide was added to adjust the pH to 7.0 to obtain a calcium succinate aqueous solution, and as an evaluation of the crystallization step of the obtained calcium succinate aqueous solution, lactic acid was converted to succinic acid by the methods of Reference Examples 10 and 11. Table 28 shows the results of evaluation in the form replaced with.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
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 (比較例7)
 実施例7においてフィルタプレスで得られた発酵濾液を、そのまま(膜処理なし)、あるいは、分画分子量5000の限外濾過膜(Synder製SPE5、機能面材質:ポリエーテルスルホン)、ナノ濾過膜(GEオスモニクス製HL、機能面材質:ポリアミド)に通じて得られた膜透過液を、実施例7と同様、コハク酸濃度が70g/Lになるまで濃縮処理を行った。その後、晶析のためにpH7.0になるように水酸化カルシウムを添加し、コハク酸カルシウム水溶液を得た。得られたコハク酸カルシウム水溶液の晶析工程の評価として、参考例10、11の方法にて乳酸をコハク酸に置き換えた形で結果を表29に示す。
(Comparative Example 7)
The fermentation filtrate obtained by the filter press in Example 7 was used as it was (without membrane treatment), or an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut-off of 5000 (SPE5 manufactured by Synder, functional surface material: polyethersulfone), nanofiltration membrane ( The membrane permeate obtained by passing through GE osmonics HL, functional surface material: polyamide) was subjected to concentration treatment until the succinic acid concentration reached 70 g / L as in Example 7. Then, calcium hydroxide was added so that it might become pH 7.0 for crystallization, and calcium succinate aqueous solution was obtained. As an evaluation of the crystallization step of the obtained calcium succinate aqueous solution, the results are shown in Table 29 in the form of replacing lactic acid with succinic acid by the methods of Reference Examples 10 and 11.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
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 (実施例8)
 実施例7において得られた発酵濾液をそれぞれ分けて分画分子量の異なる限外濾過膜(GEオスモニクス製GK(分画分子量3500、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、GE(分画分子量1000、機能面材質:ポリアミドを主成分とする複合高分子)、NTR7450(分画分子量500~700、機能面材質:スルホン化ポリスルホン))に通じて膜透過液を得た。
(Example 8)
Each of the fermentation filtrates obtained in Example 7 was divided into ultrafiltration membranes having different fractional molecular weights (GE Osmonics GK (fractional molecular weight 3500, functional surface material: composite polymer mainly composed of polyamide), GE ( A membrane permeation solution was obtained through a molecular weight cut-off of 1000, a functional surface material: a composite polymer mainly composed of polyamide), and NTR7450 (fractional molecular weight of 500 to 700, functional surface material: sulfonated polysulfone).
 次に、それぞれの膜透過液をイオン交換処理して溶液中の塩成分を除去した。イオン交換樹脂として、まず強酸性陽イオン交換樹脂「DIAION SK1BH」(三菱化学株式会社製)を通し、その通過液をさらに、強塩基性陰イオン交換樹脂「DIAION SA10AOH」(三菱化学株式会社製)に通し、その通過液を得た。 Next, each membrane permeate was subjected to ion exchange treatment to remove salt components in the solution. First, a strongly acidic cation exchange resin “DIAION SK1BH” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) is passed through the ion exchange resin, and the passing solution is further passed through a strongly basic anion exchange resin “DIAION SA10AOH” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). And the passing liquid was obtained.
 イオン交換処理後、ロータリーエバポレーター(東京理化器械株式会社製)を用いて減圧下(0.1バール)、80℃で水を蒸発させて水の蒸発が観察されなくなったところで大気開放し、それぞれの膜透過液から得たコハク酸濃縮液を得た。結果、濃縮液中で結晶が見られたので、遠心分離で固液分離後、乾燥させたところ表30に示すようにコハク酸の結晶が得られた。その後、コハク酸濃縮液60gを10g・6つに分けて10℃/hの冷却速度で6時間かけて15℃まで冷却した。また40℃に液温度が到達したところで、コハク酸の種結晶を50mg添加して、溶液中の有コハク酸を結晶化させた。単位時間(1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間)ごとに10gごとに分けた有機酸濃縮液からコハク酸結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られたコハク酸結晶収量を表30の「冷却前」の欄に示す。なお、収量から種結晶分は除外した。 After ion exchange treatment, water was evaporated at 80 ° C. under reduced pressure (0.1 bar) using a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.), and when the water was no longer observed, the atmosphere was released to the atmosphere. A succinic acid concentrate obtained from the membrane permeate was obtained. As a result, crystals were observed in the concentrated liquid. Thus, solid-liquid separation was performed by centrifugation, followed by drying. As shown in Table 30, crystals of succinic acid were obtained. Thereafter, 60 g of the succinic acid concentrate was divided into 10 g · 6 and cooled to 15 ° C. over 6 hours at a cooling rate of 10 ° C./h. When the liquid temperature reached 40 ° C., 50 mg of succinic acid seed crystals were added to crystallize the succinic acid in the solution. Obtained by solid-liquid separation of succinic acid crystals by centrifugation from an organic acid concentrate divided by 10 g every unit time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours). The succinic acid crystal yield is shown in the column “before cooling” in Table 30. The seed crystal was excluded from the yield.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
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 (比較例8)
 実施例7において得られた発酵濾液、および限外濾過膜(SPE5(分画分子量5000、機能面材質:ポリエーテルスルホン))に通じた膜濾過液をそれぞれ実施例8に準じてイオン交換処理、濃縮および晶析したエバポレーターでコハク酸濃縮液60gを得て、晶析した。単位時間(1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間)ごとに10gごとに分けた乳酸濃縮液からコハク酸結晶を遠心分離で固液分離後、乾燥させて得られたコハク酸結晶収量を表31に示す。なお、収量から種結晶分は除外した。
(Comparative Example 8)
The fermented filtrate obtained in Example 7 and the membrane filtrate passed through the ultrafiltration membrane (SPE5 (fractionated molecular weight 5000, functional surface material: polyethersulfone)) were each subjected to ion exchange treatment according to Example 8, A concentrated and crystallized evaporator was used to obtain 60 g of a succinic acid concentrate and crystallized. It was obtained by solid-liquid separation of succinic acid crystals by centrifugation from a lactic acid concentrate divided by 10 g every unit time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours) and then dried. The succinic acid crystal yield is shown in Table 31. The seed crystal was excluded from the yield.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
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 以上の実施例と比較例の比較および参考例から、セルロース含有バイオマス由来の糖を原料として得られた有機酸発酵液について分画分子量3500以下の限外濾過膜で膜処理した場合は、それ越える分画分子量の限外濾過膜で膜処理した場合または無処理の場合と比べて有機酸またはその塩の結晶化が可能になる、あるいは有機酸またはその塩の結晶化速度が大幅に向上することが見出された。また、セルロース含有バイオマス由来の糖を原料として得られた有機酸発酵液をナノ濾過膜で膜処理した場合は有機酸の透過率が低いため、有機酸またはその塩の収率に劣ることが示された。 From the comparison of the above Examples and Comparative Examples and Reference Examples, the organic acid fermentation broth obtained using the sugar derived from cellulose-containing biomass as the raw material exceeds that when the membrane treatment is performed with an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 3500 or less. Enables crystallization of organic acids or their salts, or significantly improves the crystallization rate of organic acids or their salts, compared to the case of membrane treatment with an ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff or no treatment. Was found. In addition, when organic acid fermented liquor obtained using sugar derived from cellulose containing biomass as a raw material is treated with a nanofiltration membrane, the organic acid permeation rate is low, indicating that the yield of the organic acid or its salt is poor. It was done.
 本発明により得られる有機酸またはその塩は非食用のバイオマス資源由来であるため、化石資源への依存脱却に寄与する。 Since the organic acid obtained by the present invention or a salt thereof is derived from non-edible biomass resources, it contributes to the escape from dependence on fossil resources.

Claims (8)

  1.  セルロース含有バイオマス由来の糖を原料とする有機酸発酵液を分画分子量3500以下の限外濾過膜に通じて膜透過液を得る工程(1)および該膜透過液から有機酸またはその塩を晶析する工程(2)を含む、有機酸またはその塩の製造方法。 A step (1) of obtaining a membrane permeate by passing an organic acid fermentation broth using sugar derived from cellulose-containing biomass as a raw material through an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 3500 or less, and crystallizing an organic acid or a salt thereof from the membrane permeate The manufacturing method of the organic acid or its salt including the process (2) to analyze.
  2.  前記有機酸が乳酸および/またはコハク酸であることを特徴とする、請求項1に記載の有機酸またはその塩の製造方法。 The method for producing an organic acid or a salt thereof according to claim 1, wherein the organic acid is lactic acid and / or succinic acid.
  3.  前記限外濾過膜の分画分子量が1000以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の有機酸またはその塩の製造方法。 The method for producing an organic acid or a salt thereof according to claim 1 or 2, wherein the ultrafiltration membrane has a molecular weight cut-off of 1000 or less.
  4.  前記工程(1)の膜透過液をイオン交換処理し、得られた処理液を前記工程(2)に供して有機酸結晶を得ることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。 The organic permeate crystal is obtained by subjecting the membrane permeate in the step (1) to ion exchange treatment, and subjecting the obtained treatment solution to the step (2) to obtain an organic acid crystal. A method for producing an organic acid or a salt thereof.
  5.  前記工程(2)として無機塩またはその水溶液を添加して有機酸塩結晶を得ることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。 The method for producing an organic acid or a salt thereof according to any one of claims 1 to 3, wherein an organic salt crystal is obtained by adding an inorganic salt or an aqueous solution thereof as the step (2).
  6.  前記工程(1)で得られた膜透過液をナノ濾過膜または逆浸透膜に通じて濃縮した後、前記工程(2)行うことを特徴とする、請求項1~5のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。 The membrane permeation solution obtained in the step (1) is concentrated through a nanofiltration membrane or a reverse osmosis membrane, and then the step (2) is performed, according to any one of claims 1 to 5, A method for producing an organic acid or a salt thereof.
  7.  前記限外濾過膜の機能面が有機材料であることを特徴とする、請求項1~6のいずれかに記載の有機酸またはその塩の製造方法。 The method for producing an organic acid or a salt thereof according to any one of claims 1 to 6, wherein the functional surface of the ultrafiltration membrane is an organic material.
  8.  前記有機材料が、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、スルホン化ポリスルホン、ポリエチレングリコール、ポリアミドまたはポリフッ化ビニルデンを含むことを特徴とする、請求項7に記載の有機酸またはその塩の製造方法。 The method for producing an organic acid or a salt thereof according to claim 7, wherein the organic material contains polyethersulfone, polysulfone, sulfonated polysulfone, polyethylene glycol, polyamide or polyvinylidene fluoride.
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