WO2019008680A1 - Polylactic acid producing method and polylactic acid producing device - Google Patents

Polylactic acid producing method and polylactic acid producing device Download PDF

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Abstract

[Problem] To provide: a polylactic acid producing method which is environment-friendly and can obtain a polylactic acid having a desired molecular weight with high efficiency and for a short time in order to provide a polylactic acid that can be expected to be used as a battery material for a secondary battery or the like; and a polylactic acid producing device for producing a polylactic acid having a desired molecular weight with high efficiency and for a short time. [Solution] Used are a polylactic acid producing method comprising, in combination, a starch liquefaction step, a starch saccharization step, a lactic acid fermentation step, a decomposition treatment step and a polylactic acid producing step; and a polylactic acid producing device which uses said method.

Description

ポリ乳酸の製造方法及びポリ乳酸製造装置Method for producing polylactic acid and apparatus for producing polylactic acid
 本発明は、生分解性プラスチックであるポリ乳酸の製造方法及びポリ乳酸製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing polylactic acid which is a biodegradable plastic, and an apparatus for producing polylactic acid.
 生分解性プラスチックとは、使用している間は通常のプラスチックと同様に優れた機能を発揮し、使用後は、例えば土壌中などでは微生物によって自然環境のもとで速やかに分解され、最終的には土の有機成分や水及び二酸化炭素になるプラスチックのことをいい、現在、廃棄物問題等で注目を浴びており、これまでにも各種の製品が発表されている。例えば、トウモロコシや馬鈴薯などのでんぷんを乳酸菌により発酵させて得た乳酸を脱水重合したポリ乳酸が挙げられ、農業用マルチフィルムやコンポストバッグなどに利用されている。 Biodegradable plastic functions as good as normal plastic during use, and after use, it is rapidly degraded by microorganisms in the soil, for example, in soil, etc. The organic component of the soil and the plastic that becomes water and carbon dioxide are currently attracting attention due to waste problems etc., and various products have been announced so far. For example, polylactic acid obtained by dehydrating and polymerizing lactic acid obtained by fermenting starch such as corn and potato with lactic acid bacteria is mentioned, and it is used for agricultural multi films and compost bags.
 ポリ乳酸(以下、「PLA」と略すことがある。)は、乳酸を脱水縮重合したものであり(例えば、下記図1参照)、従来から、植物性澱粉に乳酸菌を作用させると乳酸発酵により乳酸が得られることが知られている。また、ポリ乳酸は、濃縮処理された乳酸に、例えば、酸化ルテニウム等と酸化チタンとを等量混合した触媒を適量加えて攪拌しながら加熱することにより乳酸が脱水縮重合することで得られることが知られている。この際、脱水縮重合反応において生じた水を系外に排出することが必要であり、従来から、係る水を排出する方法として水を減圧蒸散させる方法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 Polylactic acid (hereinafter sometimes abbreviated as "PLA") is a product obtained by dehydration condensation polymerization of lactic acid (see, for example, FIG. 1 below), and conventionally, lactic acid fermentation is caused when lactic acid bacteria are caused to act on vegetable starch. It is known that lactic acid can be obtained. In addition, polylactic acid can be obtained by dehydration condensation polymerization of lactic acid by adding an appropriate amount of a catalyst in which equal amounts of ruthenium oxide and the like and titanium oxide are mixed to concentrated lactic acid and stirring, for example. It has been known. Under the present circumstances, it is necessary to discharge the water which arose in dehydration condensation polymerization reaction out of the system, and the method of carrying out decompression distillation of water conventionally is used as a method of discharging such water (for example, patent document 1) reference).
 また図1に示すように、L-乳酸から低分子量のオリゴマーを製造し、その際に二量化したL-ラクチドが含まれる。このL-ラクチドを開環して高分子量のポリ乳酸を製造できることが知られている。 Also, as shown in FIG. 1, low molecular weight oligomers are produced from L-lactic acid, in which case dimerized L-lactide is included. It is known that this L-lactide can be ring-opened to produce high molecular weight polylactic acid.
 さらに、ポリ乳酸の製造工程、特に乳酸が供給される重合槽内で、乳酸を加熱し脱水縮重合させて乳酸重合体を合成する重合工程を経た後、一対の電極と隔壁と隔壁によって仕切られた脱水部とを有し、且つ、脱水部が電極の陰極側に設けられた電気脱水槽内で、重合工程において脱水縮重合した乳酸重合体に直流電流を通じ、乳酸重合体内の水を電気浸透によって脱水部に移動させる電気脱水工程により処理して、ポリ乳酸を得る方法が開示されている(例えば、特許文献2 下記図2参照)。 Furthermore, after passing through a polymerization process of polylactic acid production process, in particular, in a polymerization tank to which lactic acid is supplied, lactic acid is heated for dehydration condensation polymerization to synthesize a lactic acid polymer, it is partitioned by a pair of electrodes, partition walls and partition walls In the electrodehydration tank having a dewatering part and the dewatering part provided on the cathode side of the electrode, direct current is applied to the lactic acid polymer dehydrated and polymerized in the polymerization step to electroosmotic water in the lactic acid polymer. There is disclosed a method of obtaining polylactic acid by treatment by an electro-dehydration step of transferring to a dehydrating part according to (see, for example, Patent Document 2 below FIG. 2).
 図2では、重合物となるポリ乳酸を製造するにあたり、乳酸と触媒を混合し、重合層にて脱水縮重合した後、電気脱水工槽を経て重合物(ポリ乳酸)を得る装置である。 In FIG. 2, in producing polylactic acid to be a polymer, lactic acid and a catalyst are mixed, and after dehydration condensation polymerization is carried out in a polymer layer, it is an apparatus for obtaining a polymer (polylactic acid) through an electric dehydration tank.
 図2は、従来のポリ乳酸製造装置の構成を概念的に示す概略図であり、ポリ乳酸製造装置は、混合装置と、重合槽と、電気脱水槽とを備えて構成されている。ポリ乳酸製造装置は、混合装置において乳酸と共に触媒を混合し、この混合物を重合槽にて加熱して脱水縮重合し、更に、電気脱水槽において電気浸透作用によって脱水することで、所望のポリ乳酸を得ることができる。本発明のポリ乳酸製造装置は、重合槽と電気脱水槽とが循環管で連結されており、予め定められた回数や時間、重合・乾燥を繰り返すことで、所望の分子量を有するポリ乳酸を得ることができるというものである。 FIG. 2 is a schematic view conceptually showing the structure of a conventional polylactic acid production apparatus. The poly (lactic acid) production apparatus comprises a mixing apparatus, a polymerization tank, and an electric dehydration tank. The polylactic acid production apparatus mixes a catalyst with lactic acid in a mixing apparatus, heats the mixture in a polymerization tank to carry out dehydration condensation polymerization, and further dewaters it in an electrodehydration tank by electroosmosis to obtain a desired polylactic acid. You can get In the polylactic acid production apparatus of the present invention, a polymerization tank and an electric dehydration tank are connected by a circulation pipe, and by repeating polymerization and drying a predetermined number of times and time, polylactic acid having a desired molecular weight is obtained. It can be done.
 ところで、ポリ乳酸はプラスチックと同様に優れた機能を発揮すると共に、廃棄物問題等の課題に対する解決策へと導くことができると期待されていることから、各種産業での用途開発も進められている。 By the way, since polylactic acid is expected to exhibit the same excellent functions as plastics and to be able to lead to a solution to problems such as waste problems, development of applications in various industries is also promoted There is.
 殊に近年、自動車、蓄電設備などの民生用電池として開発が顕著な二次電池について、その部材として生分解性プラスチックを使用することで、従来の電池の廃棄による諸課題を解決できることが期待されている。 In particular, with regard to secondary batteries that are particularly developed in recent years as consumer batteries for automobiles, power storage equipment, etc., it is expected that various problems due to disposal of conventional batteries can be solved by using biodegradable plastic as the member. ing.
 しかしながら、二次電池の構造、材質など、その製造にあたっての課題もあり、特に二次電池を構成する基本材料をどのようなものとするかは大きな課題であった。 However, there are problems in manufacturing the secondary battery, such as the structure and material of the secondary battery, and in particular, it is a major problem to set the basic material of the secondary battery.
特開2003-335850号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-335850 特許第3734821号公報Patent No. 3734821 gazette
 本発明は、上記に鑑み成されたものであり、環境に配慮し、かつ、二次電池等の電池材料としての用途を期待できるポリ乳酸を提供するものである。この課題の解決を目途として、まず所望の分子量を有するポリ乳酸を高効率且つ短時間で得ることのできるポリ乳酸の製造方法及び、高効率且つ短時間で所望の分子量を有するポリ乳酸を得るためのポリ乳酸製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides polylactic acid which is environmentally friendly and can be expected to be used as a battery material such as a secondary battery. In order to solve this problem, first of all, a method for producing polylactic acid capable of obtaining polylactic acid having a desired molecular weight in a high efficiency and in a short time, and to obtain polylactic acid having a desired molecular weight in a high efficiency and a short time It is an object of the present invention to provide an apparatus for producing polylactic acid.
 本発明者は鋭意検討を重ねた結果、乳酸発酵により得た乳酸を、例えば電気透析法などの手法により乳酸を精製し、さらに重合して所望の分子量の範囲となるポリ乳酸を製造することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive investigations, the inventor of the present invention may produce lactic acid obtained by lactic acid fermentation, for example, by purifying the lactic acid by a technique such as electrodialysis, and further polymerizing to produce polylactic acid having a desired molecular weight range. It has been found that it is possible to complete the present invention.
 本発明の第一の発明はポリ乳酸の製造方法に係り、具体的には、次の通りである。 The first invention of the present invention relates to a method for producing polylactic acid, and specifically, it is as follows.
 すなわち、次の(i)~(v)の工程を組み合わせてなる発明である。
(i)植物由来の糖質と水とを混合した後、糖質と水の混合物を加熱して糊化し、さらに乳酸を加えて蒸煮して液化する澱粉液化工程、
(ii)(i)で得られた液化された澱粉に糖化酵素を作用させて液糖を得る澱粉糖化工程、
(iii)(ii)で得られた液糖に、食塩、硫酸マンガン、燐酸アンモニウム、脱脂粉乳、豆乳、廃糖蜜及び界面活性剤等の発酵用材料を加えて混合した後、液糖を含む混合物に植物性乳酸菌等の発酵用菌株の存在下で発酵させて乳酸を得る乳酸発酵工程、
(iv)(iii)で得られた乳酸を水酸化ナトリウムで中和して乳酸塩を得た後、前記乳酸塩を乳酸と水酸化ナトリウムに分解する分解処理工程、
(v)(iv)で得られた乳酸を加熱して脱水させることで濃縮した後、さらに加熱してポリ乳酸を生成させるポリ乳酸生成工程。
That is, this invention is an invention combining the following steps (i) to (v).
(I) A starch-liquefying process in which a mixture of carbohydrates derived from plants and water is heated to gelatinize the mixture of carbohydrates and water, and further lactic acid is added and steamed to be liquefied;
(Ii) a starch saccharification step of obtaining liquid sugar by causing a saccharifying enzyme to act on the liquefied starch obtained in (i);
(Iii) A mixture containing liquid sugar after adding and mixing materials for fermentation such as sodium chloride, manganese sulfate, ammonium phosphate, skimmed milk powder, soy milk, waste molasses and surfactant to the liquid sugar obtained in (ii) Lactic acid fermentation process to obtain lactic acid by fermentation in the presence of a fermentation strain such as plant-derived lactic acid bacteria
(Iv) a decomposition treatment step of decomposing the lactic acid salt into lactic acid and sodium hydroxide after the lactic acid obtained in (iii) is neutralized with sodium hydroxide to obtain a lactic acid salt;
(V) A polylactic acid production step of heating and dehydrating the lactic acid obtained in (iv), and then heating to generate polylactic acid.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の澱粉液化工程(i)において、植物由来の糖質と水との混合物中、水と澱粉の混合比率が水70重量部~80重量部に対して澱粉30重量部~20重量部とする、ポリ乳酸の製造方法に係る。 In the method for producing polylactic acid according to the present invention, in the above-described starch liquefying step (i), the mixing ratio of water to starch is 70 parts by weight to 80 parts by weight of water in the mixture of carbohydrate derived from plant and water. The present invention relates to a method for producing polylactic acid, which comprises 30 parts by weight to 20 parts by weight of starch.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の澱粉糖化工程(ii)において、液化澱粉の温度を50℃~65℃、水素イオン濃度(pH)を6.0~6.5に調整する、ポリ乳酸の製造方法に係る。 In the method for producing polylactic acid according to the present invention, the temperature of liquefied starch is adjusted to 50 ° C. to 65 ° C., and the hydrogen ion concentration (pH) is adjusted to 6.0 to 6.5 in the above-mentioned starch saccharification step (ii). The present invention relates to a method for producing polylactic acid.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の乳酸発酵工程(iii)において、液糖に、食塩、硫酸マンガン、燐酸アンモニウム、脱脂粉乳、豆乳、廃糖蜜及び界面活性剤を加えて混合した後、液糖を含む混合物に植物性乳酸菌の存在下で発酵させて乳酸を得る、ポリ乳酸の製造方法に係る。 In the method for producing polylactic acid of the present invention, after adding sodium chloride, manganese sulfate, ammonium phosphate, skimmed milk powder, soy milk, waste molasses and surfactant to liquid sugar in the above-mentioned lactic acid fermentation step (iii) The present invention relates to a method for producing polylactic acid, wherein lactic acid is obtained by fermenting a mixture containing liquid sugar in the presence of plant-derived lactic acid bacteria.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の分解処理工程(iv)において、乳酸を水酸化ナトリウムで中和して乳酸塩を得た後、この乳酸塩を乳酸と水酸化ナトリウムに分解する、ポリ乳酸の製造方法に係る。 In the method for producing polylactic acid according to the present invention, the lactic acid is neutralized with sodium hydroxide to obtain a lactic acid salt in the above-mentioned decomposition treatment step (iv), and then the lactic acid salt is decomposed into lactic acid and sodium hydroxide. , Relates to a method for producing polylactic acid.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記のポリ乳酸生成工程(v)において、乳酸を加熱して脱水させることで濃縮した後、さらに加熱してポリ乳酸を生成させる、ポリ乳酸の製造方法に係る。 The method for producing polylactic acid according to the present invention is a method for producing polylactic acid, wherein the lactic acid is concentrated by heating and dehydrating in the above-mentioned polylactic acid production step (v), and then heating is further carried out to produce polylactic acid. Pertain to.
 また本発明のポリ乳酸の製造装置は、上記のポリ乳酸の製造方法に用いる装置であって、
 前記装置は、糖化反応槽と、撹拌装置と、ジャケットと、凝縮器とを備えた密閉可能な装置であり、
 糖化反応槽は、原料澱粉と水を投入するための原料入口と液化された澱粉を排出するための出口を備えており、投入された原料澱粉と水は、糖化反応槽で加熱され、撹拌されて糊化された後、さらにL乳酸を加えられ撹拌加熱されて液化させるための反応槽であり、
 撹拌装置は、前記糖化反応槽内に撹拌棒を介して撹拌羽根を備えており、撹拌装置により撹拌棒を所定速度で回転することで前記糖化反応槽に投入された原料澱粉と水を混合するための装置であり、
 ジャケットは前記糖化反応槽の周囲に配置され、上方に糖化反応槽を冷却するための水冷ジャケットと下方に糖化反応槽を加熱するための電気ヒーターを備えた油入りジャケットを備え、前記糖化反応槽の温度を制御するための装置であり、
 凝縮器は、前記糖化反応槽内で原料澱粉と水が加熱されて生じるガス成分を凝集するための装置である、ポリ乳酸製造装置に係る。
The apparatus for producing polylactic acid according to the present invention is an apparatus used for the method for producing polylactic acid described above,
The device is a sealable device comprising a saccharification reaction tank, a stirring device, a jacket and a condenser.
The saccharification reaction tank is provided with a raw material inlet for charging raw material starch and water, and an outlet for discharging liquefied starch, and the charged raw material starch and water are heated and stirred in the saccharification reaction tank After being gelatinized, it is a reaction vessel for adding L-lactic acid, stirring, heating and liquefying it,
The stirring device is provided with a stirring blade in the saccharification reaction tank via a stirring rod, and the raw material starch and water introduced into the saccharification reaction tank are mixed by rotating the stirring rod at a predetermined speed by the stirring device. A device for
The jacket is disposed around the periphery of the saccharification reaction tank, and comprises an oil-filled jacket provided with a water cooling jacket for cooling the saccharification reaction tank and an electric heater for heating the saccharification reaction tank below; A device to control the temperature of the
The condenser relates to a polylactic acid producing apparatus, which is an apparatus for coagulating gas components generated by heating raw material starch and water in the saccharification reaction tank.
 また本発明のポリ乳酸の製造装置は、上記のポリ乳酸の製造方法に用いる装置であって、
 前記装置は、発酵室と、撹拌装置と、保温ジャケットと、網状負電極と、電気絶縁性架台とを備えた密閉可能な装置であり、
 発酵室は、発酵用材料である液糖、乳酸菌および添加剤を投入し、混合し発酵のために設定された温度で行なうための容器であり、
 撹拌装置は、前記発酵室内に撹拌棒を介して撹拌羽根を備えており、撹拌装置により撹拌棒を所定速度で回転することで前記発酵室に投入された発酵用材料を混合するための装置であり、
 保温ジャケットは、前記発酵室の外周に備えられ、発酵室を保温するための部材であり、
 網状負電極は、発酵室内に隔膜を介して備えられ、発酵室外側を陽極として荷電することで発酵により生成した乳酸が装置中央部に移動され、前記発酵により生成した乳酸を乳酸濃縮液出口より排出するための装置であり、
 電気絶縁性架台は、発酵室下部に備えられ、中央に乳酸濃縮液出口が設けられ、発酵室と乳酸濃縮液出口とが通電しないように絶縁材料により構成される部材である、
ポリ乳酸製造装置に係る。
The apparatus for producing polylactic acid according to the present invention is an apparatus used for the method for producing polylactic acid described above,
The device is a sealable device comprising a fermentation chamber, a stirring device, a heat retaining jacket, a mesh negative electrode, and an electrically insulating mount.
The fermentation chamber is a container for charging liquid sugar, lactic acid bacteria and additives which are materials for fermentation, mixing and performing at a temperature set for fermentation,
The stirring device is provided with a stirring blade in the fermentation chamber via a stirring rod, and is a device for mixing the fermentation material introduced into the fermentation chamber by rotating the stirring rod at a predetermined speed by the stirring device. Yes,
The heat insulating jacket is a member provided on the outer periphery of the fermentation chamber to keep the fermentation chamber warm,
The reticulated negative electrode is provided in the fermentation chamber via a diaphragm, and the lactic acid produced by fermentation is transferred to the center of the apparatus by charging the outside of the fermentation chamber as an anode, and the lactic acid produced by the fermentation is discharged from the lactic acid concentrate outlet. A device for discharging,
The electrically insulating mount is a member provided at the lower part of the fermentation chamber, provided with a lactic acid concentrate outlet at the center, and made of an insulating material so that the fermentation chamber and the lactic acid concentrate outlet do not conduct electricity.
The invention relates to a polylactic acid production apparatus.
 また本発明のポリ乳酸の製造装置は、上記のポリ乳酸の製造方法に用いる装置であって、
 前記装置は、正極室と、発酵液室と、補助正極室と、補助負極室と、負極室とを備えた電気透析装置であり、
 正極室は、硫酸ナトリウム溶液が循環されると共に、正極と接続されて負極へ通電でき、
 発酵液室は、乳酸塩を含む発酵液が循環され、
 補助正極室は、清水が循環されると共に、補助正極と接続されて補助負極へ通電でき、
 補助負極室は、水酸化ナトリウム溶液が循環されると共に、補助負極と接続されて補助正極より通電されることができ、
 負極室は、硫酸ナトリウム溶液が循環されると共に、負極と接続されて正極より通電されることができ、
 正極室と発酵液室の間には、正極室側に陰イオン交換膜隔膜、発酵液室側に陽イオン交換膜を備えており、
 発酵液室と補助正極室の間には、陽イオン交換膜を備えており、
 補助正極室と補助負極室の間には、陽イオン交換膜を備えており、
 補助負極室と負極室の間には、補助負極室側に陰イオン交換膜隔膜、負極室側に陽イオン交換膜を備えており、
 発酵液より乳酸塩を分離するときに、前記補助正極と前記補助負極とを無接続として前記正極と前記負極間に直流電流を通電するように制御できる機構を備えた、
ポリ乳酸製造装置に係る。
The apparatus for producing polylactic acid according to the present invention is an apparatus used for the method for producing polylactic acid described above,
The apparatus is an electrodialysis apparatus including a positive electrode chamber, a fermentation liquid chamber, an auxiliary positive electrode chamber, an auxiliary negative electrode chamber, and a negative electrode chamber,
In the positive electrode chamber, a sodium sulfate solution is circulated and connected to the positive electrode so that current can be supplied to the negative electrode.
In the fermentation chamber, a fermentation solution containing lactate is circulated.
In the auxiliary positive electrode chamber, fresh water is circulated and connected to the auxiliary positive electrode so that the auxiliary negative electrode can be energized.
The auxiliary anode chamber is circulated with sodium hydroxide solution and connected to the auxiliary anode so that electricity can be supplied from the auxiliary cathode.
In the negative electrode chamber, a sodium sulfate solution is circulated and connected to the negative electrode so that current can be supplied from the positive electrode.
Between the positive electrode chamber and the fermentation liquid chamber, an anion exchange membrane diaphragm is provided on the positive electrode chamber side, and a cation exchange membrane is provided on the fermentation liquid chamber side.
A cation exchange membrane is provided between the fermentation liquid chamber and the auxiliary positive electrode chamber,
A cation exchange membrane is provided between the auxiliary positive electrode chamber and the auxiliary negative electrode chamber,
Between the auxiliary negative electrode chamber and the negative electrode chamber, an anion exchange membrane diaphragm is provided on the auxiliary negative electrode chamber side, and a cation exchange membrane is provided on the negative electrode chamber side.
There is provided a mechanism capable of controlling so that a direct current is supplied between the positive electrode and the negative electrode without connecting the auxiliary positive electrode and the auxiliary negative electrode when separating a lactate from the fermentation liquid.
The invention relates to a polylactic acid production apparatus.
 以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
 <ポリ乳酸の製造方法>
 図1にはポリ乳酸(PLA)の製造フローにおける主要成分の化学構造が示されている。
<Method of producing polylactic acid>
FIG. 1 shows the chemical structures of major components in the polylactic acid (PLA) production flow.
 図3Aおよび図3Bにはポリ乳酸(PLA)の製造工程あるいは製造フローを示す。 FIG. 3A and FIG. 3B show the manufacturing process or manufacturing flow of polylactic acid (PLA).
 図3Aおよび図3Bではポリ乳酸(PLA)の製造工程のフローを示しているが、以下、フローに従って各工程を説明する。 Although the flow of the manufacturing process of polylactic acid (PLA) is shown in FIG. 3A and FIG. 3B, each process is demonstrated according to a flow hereafter.
 まず、植物由来の澱粉等の糖質(図3Aでは植物澱粉、図3Bでは原料澱粉と表示)と水を混合して糖質を水和させ(水和工程)、これを加熱して糊化する(糊化工程)。さらに、糊化された澱粉に乳酸を例えば0.1重量%~1.0重量%加え、110℃~130℃にて蒸煮することにより液化する(液化工程)。液化された澱粉にアミラーゼ等の糖化酵素を作用させて単糖化させる(糖化工程)。この糖化された液糖に食塩、硫酸マンガン、燐酸アンモニウム、脱脂粉乳、豆乳、廃糖蜜、界面活性剤などを混合しこれに例えばLactobacillus Plantarmなどの植物性乳酸菌を作用させて発酵を行ない(発酵工程)、乳酸を得る。 First, a carbohydrate such as a plant-derived starch (shown as a vegetable starch in FIG. 3A and a raw material starch in FIG. 3B) and water are mixed to hydrate the carbohydrate (hydration step), which is heated to gelatinize Yes (gelatinization process). Furthermore, for example, 0.1 wt% to 1.0 wt% of lactic acid is added to gelatinized starch, and the mixture is liquefied by cooking at 110 ° C. to 130 ° C. (liquefying step). A saccharifying enzyme such as amylase is allowed to act on the liquefied starch to cause monosaccharification (saccharification step). This saccharified liquid sugar is mixed with sodium chloride, manganese sulfate, ammonium phosphate, skimmed milk powder, soy milk, waste molasses, surfactant and the like, and this is reacted with plant lactic acid bacteria such as Lactobacillus Plantarm for fermentation (fermentation process) ), Get lactic acid.
 発酵後、生成した乳酸を、公知の適当な処方により乳酸塩として抽出し(乳酸塩抽出工程)、精製する(乳酸精製工程)。精製された乳酸は加熱して縮重合させ(重合工程)、ポリ乳酸(PLA)が生成させる。重合するにあたっては、公知の条件で行うことができ、必要に応じて、添加剤、触媒を加えることもできる。重合後、公知の処方を用いてポリ乳酸(PLA)を精製すればよい。 After fermentation, the produced lactic acid is extracted as a lactate according to a known appropriate formulation (lactate extraction step) and purified (lactic acid purification step). The purified lactic acid is heated for condensation polymerization (polymerization step) to form polylactic acid (PLA). The polymerization can be carried out under known conditions, and if necessary, additives and catalysts can also be added. After polymerization, polylactic acid (PLA) may be purified using a known formulation.
 以上の通りであるが、さらに本発明を詳しく説明する。 As described above, the present invention will be further described in detail.
 本発明のPLA(ポリ乳酸)の製造方法は、次の(i)~(v)の工程を組み合わせてなる発明である。
(i)植物由来の糖質と水とを混合した後、糖質と水の混合物を加熱して糊化し、さらに乳酸を加えて蒸煮して液化する澱粉液化工程、
(ii)(i)で得られた液化された澱粉に糖化酵素を作用させて液糖を得る澱粉糖化工程、
(iii)(ii)で得られた液糖に、食塩、硫酸マンガン、燐酸アンモニウム、脱脂粉乳、豆乳、廃糖蜜及び界面活性剤等の発酵用材料を加えて混合した後、液糖を含む混合物に植物性乳酸菌等の発酵用菌株の存在下で発酵させて乳酸を得る乳酸発酵工程、
(iv)(iii)で得られた乳酸を水酸化ナトリウムで中和して乳酸塩を得た後、前記乳酸塩を乳酸と水酸化ナトリウムに分解する分解処理工程、
(v)(iv)で得られた乳酸を加熱して脱水させることで濃縮した後、さらに加熱してポリ乳酸を生成させるポリ乳酸生成工程。
The method for producing PLA (polylactic acid) of the present invention is an invention comprising the following steps (i) to (v) in combination.
(I) A starch-liquefying process in which a mixture of carbohydrates derived from plants and water is heated to gelatinize the mixture of carbohydrates and water, and further lactic acid is added and steamed to be liquefied;
(Ii) a starch saccharification step of obtaining liquid sugar by causing a saccharifying enzyme to act on the liquefied starch obtained in (i);
(Iii) A mixture containing liquid sugar after adding and mixing materials for fermentation such as sodium chloride, manganese sulfate, ammonium phosphate, skimmed milk powder, soy milk, waste molasses and surfactant to the liquid sugar obtained in (ii) Lactic acid fermentation process to obtain lactic acid by fermentation in the presence of a fermentation strain such as plant-derived lactic acid bacteria
(Iv) a decomposition treatment step of decomposing the lactic acid salt into lactic acid and sodium hydroxide after the lactic acid obtained in (iii) is neutralized with sodium hydroxide to obtain a lactic acid salt;
(V) A polylactic acid production step of heating and dehydrating the lactic acid obtained in (iv), and then heating to generate polylactic acid.
 ここで、澱粉液化工程(i)においては植物由来の糖質と水とを混合した後、糖質と水の混合物を加熱して糊化し、さらに乳酸を加えて蒸煮して液化する。植物由来の糖質としては単糖類等が複数結合した多糖類を言い、例えば澱粉がその例示として挙げることができる。通常、高分子化合物である澱粉等は水に不溶性であり、本発明においても不溶性の糖質を水溶性とするために、水と混合して糖質と水の混合物を得た後、加熱して糊化する。さらに糊化物に乳酸を加え、蒸煮することにより液化する。加える乳酸の量としては、例えば0.1重量%~1.0重量%とすることが好ましい。また蒸煮の条件としては特に制限されるものではないが、例えば110℃~130℃の温度にて蒸煮するとよい。 Here, in the starch liquefying step (i), after the plant-derived carbohydrate and water are mixed, the mixture of carbohydrate and water is heated to gelatinize, and further lactic acid is added to be boiled and liquefied. The plant-derived carbohydrate is a polysaccharide in which a plurality of monosaccharides and the like are bound, and, for example, starch can be mentioned as an example thereof. In general, starch, which is a high molecular compound, is insoluble in water, and in the present invention, in order to make insoluble carbohydrates water soluble, it is mixed with water to obtain a mixture of carbohydrates and water, and then heated. Gelatinize. Furthermore, lactic acid is added to gelatinization and it is liquefied by steaming. The amount of lactic acid to be added is preferably, for example, 0.1% by weight to 1.0% by weight. Further, conditions for steaming are not particularly limited, but, for example, steaming may be carried out at a temperature of 110 ° C. to 130 ° C.
 澱粉はその構造によってアミロースとアミロペクチンに分けられ、アミロースは直鎖状の分子で、分子量が比較的小さく、アミロペクチンは枝分かれの多い分子で、分子量が比較的 大きいという特徴がある。アミロースとアミロペクチンの性質は異なるが、デンプンの中には両者が共存していることから、本発明において用いられる原料澱粉は、これを液化、糊化、糖化するため、これらの工程に適合できるような澱粉を用いればよい。 Starch is divided into amylose and amylopectin according to its structure, and amylose is a linear molecule having a relatively small molecular weight, and amylopectin is a highly branched molecule having a relatively large molecular weight. Although the properties of amylose and amylopectin are different, both coexist in starch, so that the raw material starch used in the present invention can be adapted to these processes because it is liquefied, gelatinized and saccharified. Starch may be used.
 また澱粉について具体的にその原材料を挙げれば、例えばトウモロコシとして、粳トウモロコシ澱粉いわゆるコーンスターチ、糯トウモロコシ澱粉、ワキシーコーンスターチ、ハイアミローストウモロコシなどがあり、小麦として小麦澱粉があり、米として米澱粉があり、ソラマメ、緑豆、小豆などなどの豆類による澱粉があり、ジャガイモとして馬鈴薯澱粉があり、サツマイモとして甘藷澱粉があり、タピオカとしてタピオカでんぷんがあり、ほかにもワラビ、葛などによる澱粉も挙げられる。 Specific examples of starches for starches include corn starch, so-called corn starch, corn starch, wax corn starch, high amylose corn, etc., wheat as wheat, wheat starch, and rice as rice. There are starches from beans such as broad bean, green beans and azuki beans, potato starch as potato, sweet potato starch as sweet potato, tapioca starch as tapioca, and starch from bracken and straw etc.
 さらに具体的に澱粉の原材料を挙げれば、例えばトウモロコシとして、粳トウモロコシ澱粉いわゆるコーンスターチ、糯トウモロコシ澱粉、ワキシーコーンスターチ、ハイアミローストウモロコシなどがあり、小麦として小麦澱粉があり、米として米澱粉があり、ソラマメ、緑豆、小豆などなどの豆類による澱粉があり、ジャガイモとして馬鈴薯澱粉があり、サツマイモとして甘藷澱粉があり、タピオカとしてタピオカでんぷんがあり、ほかにもワラビ、葛などによる澱粉も挙げられる。 More specifically, examples of starch raw materials include corn as corn, so-called corn starch, so-called corn starch, corn starch, waxy corn starch, high amylose corn, etc., wheat as wheat, rice as rice, rice starch, broad bean There are starches from beans such as green beans and azuki beans, potato starch as potato, sweet potato starch as sweet potato, tapioca starch as tapioca, and starch from bracken and straw etc.
 糖化工程(ii)においては、澱粉液化工程において得られた液化された澱粉に糖化酵素を作用させて液糖を得る。糖化酵素としてはアミラーゼ等の高分子糖質の加水分解反応を触媒する酵素や、比較的低分子化された糖質を分解する糖化酵素を用いることができ、本技術分野で用いることができるアミラーゼ等の酵素類を制限なく用いることができる。このようにして糖質に糖化酵素を作用させて単糖化させることで、次工程の乳酸発酵工程において効率よく乳酸を得ることができる。 In the saccharification step (ii), a saccharifying enzyme is allowed to act on the liquefied starch obtained in the starch liquefaction step to obtain liquid sugar. As the saccharifying enzyme, an enzyme catalyzing a hydrolysis reaction of high molecular weight saccharides such as amylase, and a saccharifying enzyme capable of degrading relatively low molecular weight saccharides can be used, and can be used in this technical field. And the like can be used without limitation. Thus, lactic acid can be efficiently obtained in the lactic acid fermentation process of the following process by making a saccharifying enzyme act on saccharides, and making it monosaccharide-ized.
 さらに具体的に糖質を分解する糖化酵素を挙げれば、例えば応用糖質科学第1巻第1号第17頁~第22頁(2011年)などに記載のように、α-アミラーゼ(EC 3.2.1.1)、β-アミラーゼ(EC 3.2.1.2)の他、グルコアミラーゼ(EC 3.2.1.3)、α-グルコシダーゼ(EC 3.2.1.20)など植物由来の澱粉の種々の組成、形態に応じて任意に選択することができる。また原料澱粉の分解のみならず、分解途中のオリゴマーあるいはデキストラン等の中間生成物といえるものや二糖類などについても適切な分解酵素、すなわち糖化酵素を選択することができる。糖化酵素については、例えば天野エンザイム株式会社のクライスターゼ(登録商標)T10S(耐熱α‐アミラーゼ)などにより入手することもできる。 More specifically, examples of saccharifying enzymes that degrade carbohydrates include α-amylase (EC 3) as described in, for example, Applied Carbohydrate Science, Vol. 1, No. 1, pp. 17 to 22 (2011). .2.1.1), beta-amylase (EC 3.2.1.2), glucoamylase (EC 3.2.1.3), alpha-glucosidase (EC 3.2.1.20) It can be arbitrarily selected according to various compositions and forms of starch derived from plants and the like. Further, not only the decomposition of the raw material starch but also an oligomer during the decomposition or an intermediate product such as dextran or a disaccharide can be selected as appropriate degrading enzymes, ie, saccharifying enzymes. The saccharifying enzyme can also be obtained, for example, by Clytase (registered trademark) T10S (heat-resistant α-amylase) of Amano Enzyme Co., Ltd. or the like.
 本発明において、糖化工程は、原料澱粉を水と混合して蒸煮糊化させた後、乳酸を加えて90℃~105℃、好ましくは95℃~100℃とし、15分間~120分間、好ましくは30分間~60分間撹拌加熱するとよい。撹拌の条件としては、適切な形状の容器と撹拌羽根のような撹拌手段により撹拌するとよい。撹拌の回転数としては容器の大きさ、形状、撹拌手段、例えば撹拌羽根の数や形状にもよるが、例えば70rpm(回/分)~100rpm(回/分)で撹拌するとよい。 In the present invention, in the saccharification step, raw material starch is mixed with water and steamed and gelatinized, and then lactic acid is added to bring it to 90 ° C. to 105 ° C., preferably 95 ° C. to 100 ° C., for 15 minutes to 120 minutes, preferably Stirring and heating may be performed for 30 minutes to 60 minutes. The stirring conditions may be stirring by means of a container of suitable shape and stirring means such as stirring blades. The number of rotations of stirring depends on the size and shape of the container, the stirring means such as the number and shape of stirring blades, but stirring may be performed, for example, at 70 rpm (times / minute) to 100 rpm (times / minute).
 原料澱粉を撹拌加熱して糊化させた後、分子量90程度のL乳酸(C)の50%溶液を投入澱粉量に対して0.1重量%~1重量%添加して110℃~130℃、好ましくは120℃~125℃で、1.2Kg/cm~2.0Kg/cm、好ましくは1.5Kg/cm~1.8Kg/cmの加圧環境下で5時間~10時間、好ましくは、7時間~8時間、撹拌して液化澱粉とするととい。L乳酸については、例えば株式会社武蔵野化学研究所製ムサシノ乳酸(登録商標)90等により入手することもできる。 The raw material starch is stirred and heated to gelatinize, and then a 50% solution of L-lactic acid (C 3 H 6 O 3 ) having a molecular weight of about 90 is added by 0.1% to 1% by weight based on the amount of starch added. 110 ℃ ~ 130 ℃, preferably at 120 ℃ ~ 125 ℃, 1.2Kg / cm 2 ~ 2.0Kg / cm 2, preferably from 1.5Kg / cm 2 ~ 1.8Kg / cm 2 of pressure under pressure environment The mixture is stirred for 5 hours to 10 hours, preferably 7 hours to 8 hours to give liquefied starch. L-lactic acid can also be obtained, for example, by Musashino Lactic Acid (registered trademark) 90, etc. manufactured by Musashino Chemical Laboratory Co., Ltd.
 糖化工程において、アンモニア水(水酸化アンモニア水溶液)を用いて水素イオン濃度(pH)を6.0~6.5に調整するとよく、温度を50℃~65℃、好ましくは55℃~60℃とした後に、上記の糖化酵素を、投入澱粉量に対して0.1重量%~1重量%添加して5時間~12時間、好ましくは6時間~10時間、より好ましくは7時間~8時間撹拌することにより単糖化させるとよい。この工程において澱粉の液化に関しては一般的には澱粉液化酵素が使われているが、反応時間が10時間~15時間と長くコストも高くなるので好ましくないことがある。本発明の乳酸による加水分解法であれば乳酸発酵以降で、得られる乳酸溶液あるいは乳酸精製時に留出される乳酸溶液をそのまま利用することが可能であり、コスト低減、反応時間短縮に効果的である。 In the saccharification step, the hydrogen ion concentration (pH) may be adjusted to 6.0 to 6.5 using aqueous ammonia (aqueous ammonia hydroxide), and the temperature may be 50 ° C. to 65 ° C., preferably 55 ° C. to 60 ° C. Then, add 0.1 to 1% by weight of the above saccharifying enzyme to the amount of starch added and stir for 5 to 12 hours, preferably 6 to 10 hours, more preferably 7 to 8 hours It is good to monosaccharideize by carrying out. In this process, starch liquefying enzyme is generally used for liquefying starch, but it is not preferable because the reaction time is as long as 10 hours to 15 hours and the cost is high. According to the lactic acid hydrolysis method of the present invention, it is possible to use the obtained lactic acid solution or the lactic acid solution distilled at the time of lactic acid purification as it is after lactic acid fermentation, which is effective for cost reduction and reaction time shortening. is there.
 図4は本発明のPLA(ポリ乳酸)製造方法における澱粉糖化工程に使用する装置の模式図である。 FIG. 4 is a schematic view of an apparatus used for starch saccharification in the method for producing PLA (polylactic acid) of the present invention.
 図4は本発明における澱粉糖化装置(401)である。澱粉糖化装置(401)は、糖化反応槽(402)と、撹拌装置(403)と、ジャケット(404)と、凝縮器(405)を備えて構成される。澱粉糖化装置(401)は、糖化反応槽(402)に原料澱粉と水を原料入口(406)より投入し、これらを混合する。この混合物を糖化反応槽(402)にて加熱して蒸煮糊化させた後、L乳酸を加えて撹拌加熱する。 FIG. 4 is a starch saccharification apparatus (401) in the present invention. The starch saccharification device (401) comprises a saccharification reaction tank (402), a stirring device (403), a jacket (404), and a condenser (405). The starch saccharification apparatus (401) inputs the raw material starch and water into the saccharification reaction tank (402) from the raw material inlet (406), and mixes them. The mixture is heated in a saccharification reaction tank (402) to be steamed and gelatinized, and then L-lactic acid is added and stirred and heated.
 加熱の温度管理は、電気ヒーター(407)より生じる熱を油入りジャケット(404b)を介して糖化反応槽(402)を加熱すると共に、水冷ジャケット(404a)により糖化反応槽(402)を冷却することで、所定温度に制御される。撹拌の制御は、撹拌羽根(403a)を有する撹拌棒(403b)を備えた撹拌装置(403)により行なわれる。糖化反応槽(402)の温度制御および撹拌制御を、コンピュータ等の制御システム(不図示)を使って自動的に制御することもできる。 The temperature control of heating heats the saccharification reaction tank (402) through the oil jacket (404b) with heat generated from the electric heater (407) and cools the saccharification reaction tank (402) by the water cooling jacket (404a) Is controlled to a predetermined temperature. The control of the stirring is performed by a stirring device (403) provided with a stirring rod (403b) having a stirring blade (403a). Temperature control and agitation control of the saccharification reaction tank (402) can also be controlled automatically using a control system (not shown) such as a computer.
 また糖化反応槽(402)は密閉系とし、加圧あるいは減圧することも可能である。加熱撹拌で生じる水蒸気等のガス成分は、その一部または全部が凝縮器(405)で凝集され、凝縮液溜め(408)に貯めることができる。加熱撹拌し、糊化され、さらに液化された澱粉は、内容物出口(409)より排出される。 In addition, the saccharification reaction tank (402) may be a closed system, and may be pressurized or depressurized. Some or all of the gas components such as water vapor generated by heating and stirring are condensed in the condenser (405) and can be stored in the condensate reservoir (408). The heated, stirred, gelatinized and further liquefied starch is discharged from the content outlet (409).
 撹拌羽根(403a)の形状、大きさについては上記の実施形態のみならず本発明の目的である効率的な乳酸の生成・取得を促すものであって、十分な撹拌効果を望めるものであればいかなる形状、大きさであってもよい。 With regard to the shape and size of the stirring blade (403a), the purpose is to promote efficient generation / acquisition of lactic acid, which is the object of the present invention as well as the embodiment described above, and a sufficient stirring effect can be expected. It may be of any shape or size.
 下記の表1は澱粉糖化方法の比較表であるが、本発明の一実施形態による澱粉糖化方式と従来法による形態とを比較したものである。この表に見られるように、本発明の方式は従来法による形態と比較して反応時間も短くでき、低コストとすることが期待できる。 Table 1 below is a comparison chart of starch saccharification methods, comparing the starch saccharification method according to an embodiment of the present invention with the conventional method. As can be seen from this table, the system of the present invention can shorten the reaction time as compared with the conventional method, and can be expected to reduce the cost.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 乳酸発酵工程(iii)においては、糖化工程において得られた液糖に、食塩、硫酸マンガン、燐酸アンモニウム、脱脂粉乳、豆乳、廃糖蜜及び界面活性剤を加えて混合した後、液糖を含む混合物に植物性乳酸菌の存在下で発酵させて乳酸を得る。液糖に加える材料の量としては、
食塩を0.01重量%~0.1重量%、
硫酸マンガンを0.01重量%~0.5重量%、
燐酸アンモニウムを0.01重量%~0.1重量%、
脱脂粉乳を0.1重量%~1.0重量%、
豆乳を0.1重量%~1.0重量%、
廃糖蜜を0.1重量%~1.0重量%、
界面活性剤を0.01重量%~0.05重量%
の範囲で用いるとよく、これらを混合して用いる。
In the lactic acid fermentation step (iii), a mixture containing liquid sugar after adding and mixing sodium chloride, manganese sulfate, ammonium phosphate, skimmed milk powder, soy milk, waste molasses and surfactant to the liquid sugar obtained in the saccharification step Ferment in the presence of plant-derived lactic acid bacteria to obtain lactic acid. The amount of material added to the liquid sugar is
0.01 wt% to 0.1 wt% of sodium chloride,
0.01 wt% to 0.5 wt% of manganese sulfate,
0.01 wt% to 0.1 wt% of ammonium phosphate,
0.1% to 1.0% by weight of skimmed milk powder,
0.1% to 1.0% by weight of soy milk,
0.1% to 1.0% by weight of waste molasses,
0.01 wt% to 0.05 wt% of surfactant
It is good to use it in the range of, mixing these and using.
 さらに、これらを混合した混合物に植物性乳酸菌の存在下で発酵させて乳酸を得るのであるが、本発明において用いられる植物性乳酸菌としては、例えばLactobacillus属の菌が好ましく、さらにこの菌の中でもLactobacillus Plantarumが好ましく用いられる。植物性乳酸菌を加える量としてや、加える時期(タイミング)としては本技術分野で用いられる方法であれば特に制限はない。 Furthermore, a mixture of these is fermented in the presence of plant-derived lactic acid bacteria to obtain lactic acid. As plant-derived lactic acid bacteria used in the present invention, for example, bacteria of the genus Lactobacillus are preferable, and further, among these bacteria, Lactobacillus Plantarum is preferably used. There is no particular limitation as to the amount of addition of the plant-derived lactic acid bacteria or the timing of addition, as long as it is a method used in the technical field.
 乳酸菌は代謝により乳酸を産生する細菌類の総称であり、発酵によって糖類から多量の乳酸を産生し、かつ、悪臭の原因になるような腐敗物質を作らないものが、一般に乳酸菌と呼ばれる。乳酸菌は、また、TCA回路を有さずその発酵の様式から、乳酸のみを最 終産物として作り出すホモ乳酸菌と、ビタミンC、アルコール、酢酸など乳酸以外のものを同時に産生するヘテロ乳酸菌に分類される。 Lactic acid bacteria are a general term for bacteria that produce lactic acid by metabolism, and those that produce a large amount of lactic acid from saccharides by fermentation and do not make rotten substances that cause malodor are generally called lactic acid bacteria. Lactic acid bacteria are also classified into homo lactic acid bacteria that produce only lactic acid as the final product and hetero lactic acid bacteria that simultaneously produce other than lactic acid, such as vitamin C, alcohol, and acetic acid, from the mode of fermentation without having a TCA cycle. .
 また、その細菌の形状から、球状の乳酸球菌と桿状の乳酸桿菌に分類されることもあり、以下の要件を満たす菌類が乳酸菌とされている。
・グラム陽性
・桿菌・球菌
・内生胞子がない
・運動性がない
・消費ブドウ糖に対して50%以上の乳酸を生成
・ナイアシンを必須要求
Moreover, according to the shape of the bacteria, it may be classified into globular lactobacilli and scaly lactobacilli, and fungi satisfying the following requirements are considered as lactic acid bacteria.
-Gram-positive-No. of bacilli-Coccus-No endospores-No motility-Produce 50% or more of lactic acid to glucose consumed-Necessary requirement for niacin
 本発明においては、澱粉由来の糖質より得られる発酵原料をもとに、乳酸を発酵生産できるものであればよい。 In the present invention, it is sufficient that lactic acid can be fermentatively produced based on a fermentation raw material obtained from starch-derived carbohydrate.
 具体的に乳酸発酵するための菌としては、L. delbrueckii、L. acidophilus、L. casei、L. fructivorans、L. hilgardii、L. paracasei、L. rhamnosus、L. paracasei , L. plantarumなどのラクトバシラス属(Lactobacillus)、B. bifidumやB. adolescentis、B. bifidumやB. adolescentisなどのビフィドバクテリウム属 (Bifidobacterium)、フェカリス (E.faecalis)、フェシウム (E.faecium)などのエンテロコッカス属 (Enterococcus)、L. lactis、L. cremorisなどのラクトコッカス属 (Lactococcus)、P. damnosusなどのペディオコッカス属(Pediococcus)、L. mesenteroidesなどのリューコノストック属(Leuconostoc)などが挙げられるが、これらの内でも、本発明においてはラクトバシラス属(Lactobacillus)、さらにLactobacillus Plantarumが好ましく用いられる。 Specifically, as bacteria for lactic acid fermentation, Lactobacillus such as L. delbrueckii, L. acidophilus, L. casei, L. fructivorans, L. hilgardii, L. paracasei, L. rhamnosus, L. paracasei, L. plantarum etc. Enterococcus spp. (Etococcus sp.) Such as B. bifidum, B. adolescentis, B. bifidum, B. adolescentis etc. Bifidobacterium (Bifidobacterium), fecalis (E. faecalis), fecium (E. faecium) etc. Lactococcus, such as L. lactis, L. cremoris, Pediococcus such as P. damnosus, Leuconostoc such as L. mesenteroides, etc. Among them, Lactobacillus (Lactobacillus), and further Lactobacillus Plantarum are preferably used in the present invention.
 乳酸発酵は、酸素非存在下の細菌や動物細胞で起こる発酵の形式の1つである。乳酸発酵を通じて、下記式(1)の通り、1分子のグルコースは最終的に2分子の乳酸になる。 Lactic acid fermentation is one of the types of fermentation that occurs in bacteria and animal cells in the absence of oxygen. Through lactic acid fermentation, one molecule of glucose is finally converted to two molecules of lactic acid as represented by the following formula (1).
12 → 2CHCH(OH)COOH   (1) C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CH (OH) COOH (1)
 上記式(1)の通り、澱粉から製造されたブドウ糖を使用して、これを上記の乳酸菌等の発酵用菌株により発酵させ、乳酸を製造する。 As described in the above formula (1), glucose produced from starch is fermented by a fermentation strain such as the above-mentioned lactic acid bacteria to produce lactic acid.
 上記の乳酸発酵に用いる菌は、通常、保存用の形態とされており、これを乳酸発酵に用いるための活性化処理あるいは賦活処理を行なう。そのための処方として以下の図5に示す菌株活性化装置(501)が例できる。 The bacteria used for the above-mentioned lactic acid fermentation are usually in a form for storage, and are subjected to an activation treatment or activation treatment for use in lactic acid fermentation. As a prescription for that, the strain activation apparatus (501) shown in the following FIG. 5 can be exemplified.
 乳酸菌の調整に用いられる器材として、例えば図5に示すような器材を選ぶとよい。
・広口ビン等の容器(図5の502、以下「広口ビン」と表示)と蓋(図5の503)
・シャーレ(図5の504)
・水素発生器(下記図6の記載のものを例示できる)
For example, equipment shown in FIG. 5 may be selected as equipment used for the adjustment of lactic acid bacteria.
-Containers such as wide-mouthed bottles (502 in FIG. 5, hereinafter referred to as "wide-mouthed bottles") and lids (503 in FIG. 5)
Petri dish (504 in FIG. 5)
・ Hydrogen generator (It can be illustrated in Fig. 6 below)
 乳酸菌の調整に用いられる材料として、例えば以下に示すような材料を選ぶとよい。
・乾燥乳酸菌株
・ブドウ糖
・VRBエキス
・ペプトン
・硫酸マンガン
・食塩
・糖蜜(廃糖蜜を用いることで、安価にすることができる)
 これらは例示であって、使用用途、量など条件に応じて、適宜代替品に置き換えてもよい。
As a material used for the adjustment of lactic acid bacteria, for example, the following materials may be selected.
-Dried lactic acid bacteria strain-Glucose-VRB extract-Peptone-Manganese sulfate-Sodium chloride-Molasses (can be made inexpensive by using waste molasses)
These are exemplifications, and may be replaced with substitutes as appropriate depending on conditions of use, amount and the like.
 図5において、広口ビン(502)に蓋(503)により密栓する。蓋(503)には水素(H)ガスを導入するための穴を設け導入用管(510)により水素(H)ガスを導入できる。また蓋(503)には導入された水素(H)ガスが広口ビン(502)内で菌株と接触後、排気するための穴を設け排気用管(511)により排気できる。 In FIG. 5, the wide mouth bottle (502) is closed with a lid (503). The lid (503) can be introduced into the hydrogen (H 2) gas by hydrogen (H 2) introduction tube a hole for introducing a gas (510). Further, after the hydrogen (H 2 ) gas introduced into the lid (503) comes in contact with the strain in the wide-mouthed bottle (502), a hole for exhausting is provided and can be exhausted by the exhaust pipe (511).
 図5において、広口ビン(502)の内部には、上方が開放されたシャーレあるいは底のある円筒容器(504)が配置されている。円筒容器(504)には、ペプトンと乾燥菌株(504a)が入れられ、広口ビン(502)内に導入された水素(H)ガスと接触することで、菌株が活性化される。円筒容器(504)の下には、架台(512)が設けられており、架台(512)の内部には、脱脂綿に水を含ませたもの(505)が配置され、広口ビン(502)が恒温槽(507)に満たされている保温用の水に浮遊しないための重しともなっている。なお脱脂綿に水を含ませたもの(505)は別の重しを用いることもでき、また湿度調整が必要な場合には加湿装置(不図示)などを設置してもよい。 In FIG. 5, a petri dish having a top open or a cylindrical container with a bottom (504) is disposed inside the wide-mouthed bottle (502). A cylindrical container (504) contains peptone and a dried strain (504a), and the strain is activated by contacting with hydrogen (H 2 ) gas introduced into the wide-mouthed bottle (502). Under the cylindrical container (504), a rack (512) is provided, and inside the rack (512), a cotton wool containing water (505) is disposed, and a wide-mouthed bottle (502) It is also a weight to prevent floating in the water for thermal insulation filled in the constant temperature bath (507). In addition, another weight may be used for the absorbent cotton containing water (505), and a humidifier (not shown) may be installed if the humidity control is necessary.
 図5において、広口ビン(502)は、保温用の水が入った恒温槽(507)に浸される。恒温槽(507)の下部には温度制御ヒーター(506)が備えられ、恒温槽(507)の水温(508)を温度計(509)により測定し、制御される。温度計は温度を測定できるので本発明の目的を逸脱しない範囲であればいかなるものを使用でき、温度センサ(不図示)などをコンピュータ等に接続した制御システム(不図示)により制御してもよい。 In FIG. 5, a wide mouth bottle (502) is immersed in a thermostat (507) containing water for heat retention. A temperature control heater (506) is provided in the lower part of the thermostat (507), and the water temperature (508) of the thermostat (507) is measured by a thermometer (509) and controlled. As the thermometer can measure the temperature, any thermometer can be used without departing from the object of the present invention, and a temperature sensor (not shown) may be controlled by a control system (not shown) connected to a computer etc. .
 図5において、発酵用菌株の活性化は、例えば温度45℃、相対湿度(RH)95%とした水素ガス中で行ない、24時間その環境条件を維持するといった条件で、菌株を活性化できる。活性化された菌株は後記するように、乳酸発酵に用いることができる。 In FIG. 5, activation of the fermentation strain is carried out, for example, in hydrogen gas at a temperature of 45 ° C. and 95% relative humidity (RH), and the strain can be activated under the conditions of maintaining the environmental conditions for 24 hours. Activated strains can be used for lactic acid fermentation, as described below.
 以上の通り、図5に示す菌株活性化装置(501)により菌株を活性化処理できるが、温度制御、水素ガス導入、排気、温度調節用の水の量調節、湿度調整などの各種制御は、データ測定用センサ(不図示)を設置して自動制御することができ、制御方式についてもパソコン等のコンピュータ(不図示)を使って行うことができる。 As described above, the strain can be activated by the strain activation device (501) shown in FIG. 5, but various controls such as temperature control, hydrogen gas introduction, exhaust, water amount control for temperature control, humidity control, etc. A data measurement sensor (not shown) can be installed for automatic control, and the control method can also be performed using a computer (not shown) such as a personal computer.
 図6は、乳酸菌等の発酵用菌株の活性化に用いるための水素を生成するための水素発生装置(601)の一例である。図6に示す水素発生装置(601)を用いて水素を発生させるにあたり、例えば次の手順で行なうことができる。 FIG. 6 is an example of a hydrogen generator (601) for producing hydrogen for use in activating a fermentation strain such as lactic acid bacteria. In order to generate hydrogen using the hydrogen generator (601) shown in FIG. 6, for example, the following procedure can be performed.
1) 5~20%(w/v)、好ましくは10%(w/v)程度の水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液を電気分解して酸素(O)と水素(H)の混合ガスを生成する。
2) 例えば缶のような形状のステンレス等の容器に、鉄系酸化発熱体(例えば、ホッカイロ(登録商標))などの発熱体を入れ、発熱体の入った容器の中に生成した酸素(O)ガスと水素(H)ガスを通す。
3) 発熱体により酸素を消費されて水素ガスが出口から排出され、前記した図5の乳酸菌株の活性化装置に導入する。
なお、生成した酸素(O)ガスと水素(H)ガスの内、水素(H)ガスのみを取り出すようにした場合には、発熱体による酸素消費工程は不要となる。
1) A 5 to 20% (w / v), preferably about 10% (w / v) aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) is electrolyzed to form a mixed gas of oxygen (O 2 ) and hydrogen (H 2 ) Generate
2) For example, a heating element such as an iron-based oxidation heating element (for example, HOKHIRO (registered trademark)) is placed in a container such as stainless steel in the shape of a can, and oxygen (O 2 ) Pass gas and hydrogen (H 2 ) gas.
3) Oxygen is consumed by the heating element, and hydrogen gas is discharged from the outlet, and introduced into the above-mentioned apparatus for activating the lactic acid bacterial strain of FIG. 5 described above.
In the case where only hydrogen (H 2 ) gas is taken out of the generated oxygen (O 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas, the oxygen consumption step by the heating element becomes unnecessary.
 上記の手順を図6の記載に沿って説明する。 The above procedure will be described along the description of FIG.
 図6の左側には、上方が開放された容器(607)が、蓋(610)による密栓されている。蓋(610)には、正極(図6では「+極」と表示)と負極(図6では「-極」と表示)とが電源(不図示)と繋がっており、これらは蓋(610)を導線となる管(611)にて貫通して、それぞれ、正極(609)と負極(608)に接続している。容器(607)には水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液(604)は入っており、これに正極(609)と負極(608)が浸されている。電気を通電することで電気分解反応が生じ、正極(609)では酸素(O)ガスが、負極(608)では水素(H)ガスが発生する。 On the left side of FIG. 6, the container (607) opened at the top is sealed with a lid (610). In the lid (610), a positive electrode (indicated as "+" in FIG. 6) and a negative electrode (indicated as "-polar" in FIG. 6) are connected to a power supply (not shown). Are connected to the positive electrode (609) and the negative electrode (608) through a tube (611) serving as a conducting wire. A container (607) contains an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) (604), in which a positive electrode (609) and a negative electrode (608) are immersed. When electricity is applied, an electrolysis reaction occurs, and oxygen (O 2 ) gas is generated at the positive electrode (609) and hydrogen (H 2 ) gas is generated at the negative electrode (608).
 発生した酸素(O)ガスと水素(H)ガスは、蓋(610)を貫通する中空の管(611)より排出される。管(611)はゴム管(605a)と繋がっており、排出された酸素(O)ガスと水素(H)ガスは、ゴム管(605a)を介して右側の容器(603)の導入口(612)より導入される。 The generated oxygen (O 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas are exhausted from the hollow pipe (611) penetrating the lid (610). The pipe (611) is connected to the rubber pipe (605a), and the discharged oxygen (O 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas are introduced through the rubber pipe (605a) to the inlet of the right container (603) (612).
 図6の右側には、容器(603)が、蓋(603a)による密栓されている。容器(603)の下方には、左側の容器内で発生した酸素(O)ガスと水素(H)ガスがゴム管(605a)を介して右側の容器(603)へ導入するための導入口(612)が配置され、これより酸素(O)ガスと水素(H)ガスが導入される。蓋(603a)には、容器(603)の中で酸素(O)ガスが発熱体(602)と接触して消費され、残りの水素(H)ガスを排出するための排出口(613)が、蓋(603a)を貫通するように形成されており、排出口(613)はゴム管(605b)と繋がって、水素(H)ガスは排出される。排出された水素(H)ガスは、図5で示した菌株活性化装置(501)へ導入される。 On the right side of FIG. 6, the container (603) is sealed with a lid (603a). Below the container (603), oxygen (O 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas generated in the container on the left are introduced into the container (603) on the right via the rubber pipe (605a). A port (612) is arranged from which oxygen (O 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas are introduced. In the lid (603a), oxygen (O 2 ) gas is consumed in contact with the heating element (602) in the container (603), and an outlet (613) for discharging the remaining hydrogen (H 2 ) gas ) is formed so as to penetrate the cover (603a), the outlet (613) is connected to the rubber tube (605b), hydrogen (H 2) gas is discharged. The exhausted hydrogen (H 2 ) gas is introduced into the strain activation apparatus (501) shown in FIG.
 導入口(612)より導入された酸素(O)ガスと水素(H)ガスの内、酸素(O)ガスは容器(603)下部に設置された架台(606)に載置されている発熱体(602)と接触し、発熱体(602)が酸素(O)と反応して酸素(O)が消費される。このため、導入口(612)より導入された酸素(O)ガスと水素(H)ガスは、発熱体(602)による作用により酸素(O)が消費されて、実質的に水素(H)ガスのみとなり、排出口(613)より水素(H)ガスが排出され、菌株活性化装置(501)へ導入される。図6に見られるように、架台(606)に載置されている発熱体(602)と導入された酸素(O)ガスとを接触させるために、架台(606)の台の部分を網目形状など、ガスを容易に通過させる形状とするとよい。 Among the oxygen (O 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas introduced from the inlet (612), the oxygen (O 2 ) gas is placed on a frame (606) installed at the lower part of the container (603) in contact with the heating element which are (602), oxygen (O 2) is consumed heating element (602) reacts and oxygen (O 2). For this reason, oxygen (O 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas introduced from the inlet (612) are consumed by oxygen (O 2 ) by the action of the heating element (602) and substantially hydrogen ( H 2 ) Only gas is used, and hydrogen (H 2 ) gas is discharged from the discharge port (613) and introduced into the strain activation device (501). As seen in FIG. 6, in order to bring the heating element (602) placed on the pedestal (606) into contact with the introduced oxygen (O 2 ) gas, the platform portion of the pedestal (606) is meshed It is good to make it shape which allows gas to pass easily, such as shape.
 <乳酸発酵>
 上記の通り、活性化された乳酸菌等の発酵用菌株を用いて、ブドウ糖から乳酸へ変換させる乳酸発酵を行なう。以下、詳細に説明する。
<Lactic acid fermentation>
As described above, lactic acid fermentation in which glucose is converted to lactic acid is performed using activated fermentation strains such as lactic acid bacteria. The details will be described below.
 澱粉から、糊化、液化、糖化の工程を経て生成されるブドウ糖は、通常、糖度23~25°程度であるため、乳酸発酵においては、さらにこれを煮詰めて糖度50°程度の液糖を製造し、これを乳酸発酵用の材料とするとよい。 Since glucose produced from starch through gelatinization, liquefaction and saccharification steps usually has a sugar content of about 23 to 25 °, in lactic acid fermentation, it is further boiled down to produce liquid sugar having a sugar content of about 50 °. And this may be used as a material for lactic acid fermentation.
 乳酸発酵用の培養成分の一例として、以下の組成を挙げる。これらの成分を発酵装置へ投入し、発酵させる。
・ブドウ糖液(糖度50°) 1リットル
・大豆ペプトン 50g
・硫酸マンガン 1g
・廃糖蜜 1g
・食塩 2g
・VRBエキス 10g
・乳酸(pH調整用) 適量
・活性乳酸菌株
The following composition is mentioned as an example of the culture component for lactic acid fermentation. These components are introduced into a fermenter and fermented.
Glucose solution (sugar content 50 °) 1 liter Soy peptone 50 g
・ Manganese sulfate 1 g
・ 1 mol of molasses
・ 2g of salt
・ VRB extract 10g
・ Lactic acid (for pH adjustment) Appropriate amount ・ Active lactic acid bacteria strain
 発酵を振とう培養法により行なう場合、雑菌の混入を防ぐためにクリーンベンチ等の外気からの雑菌汚染等を防ぐことができる設備内にて行なう。培養条件は、乳酸発酵の条件を逸脱しない範囲であれば特に制限されず、また使用する乳酸菌等の発酵用菌株の種類などにもよるが、通常、37℃あるいはこの近傍の温度で、24時間~30時間程度行なって乳酸を発酵生産する。場合によっては、10時間~24時間程度の短時間や、30時間~5日程度の長時間であってもよい。 When fermentation is carried out by shaking culture method, in order to prevent contamination of bacteria, it is carried out in a facility such as clean bench which can prevent bacteria contamination from the outside air. The culture conditions are not particularly limited as long as they do not deviate from the conditions for lactic acid fermentation, and although depending on the type of fermentation strain such as lactic acid bacteria used, the temperature is usually 37 ° C. or around for 24 hours Perform fermentation for about 30 hours to ferment lactic acid. In some cases, it may be a short time of about 10 hours to 24 hours or a long time of about 30 hours to 5 days.
 培養に用いられる器材はこの分野で通常用いられるものであれば特に制限されるものではないが、例えば図7に示すような、フラスコ形状の容器(701)に、雑菌汚染を防ぐための蓋(702)にて密栓し、浸透しながら培養する。容器(701)内には、上記した培養成分などの培養用の材料(703)と菌株を入れて行なう。この培養をさらに、自動制御できる装置により行うこともでき、振とう速度、温度、培養液中のpH、ガス等の各種パラメーターをモニターしながら、逐次培養条件を制御することもできる。各種パラメーターのモニターには当該パラメーターに感応できるセンサを設置し連続的にモニターすることもでき、また培養液の一部を採取して不連続あるいは定期的に測定することもできる。自動制御する際には、制御方式についてもパソコン等のコンピュータ(不図示)を使って行うことができる。 The equipment used for the culture is not particularly limited as long as it is generally used in this field, but for example, as shown in FIG. 7, a flask-shaped container (701) Seal tightly at 702) and culture while permeating. In the container (701), the culture material (703) such as the culture components described above and the strain are placed. This culture can also be performed by an apparatus that can be automatically controlled, and the culture conditions can be controlled sequentially while monitoring various parameters such as shaking speed, temperature, pH in the culture solution, gas and the like. The various parameters can be monitored continuously by setting a sensor capable of responding to the parameters, or part of the culture solution can be collected and measured discontinuously or periodically. When automatic control is performed, the control method can also be performed using a computer (not shown) such as a personal computer.
 また、例えば図8に示す発酵装置(801)ような、タンク形状の培養槽(802)を、撹拌装置(805)により撹拌しながら乳酸発酵することもできる。発酵用材料は発酵槽入口(806)より投入することができ、また必要があれば培養中のpH、生菌数のモニターのための試料採取口として使用することもできる。培養中あるいは乳酸発酵中は、pHの制御のためにアルカリタンク(803)より水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加することができる。また培養槽(802)の温度管理は培養槽(802)側面のジャケット(804)により制御できる。発酵後は排出口(807)より発酵に用いた材料等を排出することができる。排出口(807)の数と位置は必要に応じて適宜決めればよく、例えば発酵残渣を下部の排出口から、乳酸を含む発酵液は上部または側面の位置から排出してもよい。 Alternatively, for example, lactic acid fermentation can be performed while a tank-shaped culture vessel (802) such as a fermentation apparatus (801) shown in FIG. 8 is stirred by a stirrer (805). Fermentation materials can be input from the fermenter inlet (806), and if necessary, can be used as a sampling port for monitoring pH during culture and the number of viable cells. During culture or during lactic acid fermentation, an alkali such as sodium hydroxide can be added from an alkali tank (803) to control the pH. The temperature control of the culture vessel (802) can be controlled by the jacket (804) on the side of the culture vessel (802). After the fermentation, materials and the like used for the fermentation can be discharged from the discharge port (807). The number and position of the discharge ports (807) may be determined as appropriate. For example, the fermentation residue may be discharged from the lower discharge port, and the fermentation liquid containing lactic acid may be discharged from the upper or side position.
 この培養あるいは乳酸発酵をさらに、自動制御できる装置により行うこともでき、撹拌装置の撹拌速度、温度、培養液中のpH、ガス等の各種パラメーターをモニターしながら、逐次培養条件を制御することもできる。各種パラメーターのモニターには当該パラメーターに感応できるセンサを設置し連続的にモニターすることもでき、また培養液の一部を採取して不連続あるいは定期的に測定することもできる。自動制御する際には、制御方式についてもパソコン等のコンピュータ(不図示)を使って行うことができる。 This culture or lactic acid fermentation can be further performed by an apparatus that can automatically control, and it is also possible to control culture conditions sequentially while monitoring various parameters such as stirring speed of stirring apparatus, temperature, pH in culture solution, and gas. it can. The various parameters can be monitored continuously by setting a sensor capable of responding to the parameters, or part of the culture solution can be collected and measured discontinuously or periodically. When automatic control is performed, the control method can also be performed using a computer (not shown) such as a personal computer.
 上記の培養液成分が投入された発酵装置の発酵槽に、例えば糖度50°程度のブドウ糖を投入し、温度37℃~38℃、pH6.5~7.0の条件で低速(例えば30Hz程度)で撹拌して培養を行なうといった条件で培養する。また培養する際の活性化された発酵用菌株の植菌量は培養済液として100ミリリットル~10リットル、通常、1リットル程度投入するとよい。 For example, glucose with a sugar content of about 50 ° is charged into the fermenter of the fermentation apparatus into which the above-mentioned culture solution components are charged, and low speed (for example, about 30 Hz) under conditions of 37 ° C to 38 ° C and pH 6.5 to 7.0. The culture is carried out under conditions such as agitation and culture. Also, it is recommended that the amount of inoculum for the activated fermentation strain at the time of culture be 100 ml to 10 liters, usually about 1 liter, as a culture solution.
 さらに培養を二段階またはそれ以上の段階を経て行なうこともできる。即ち、比較的小規模で、主に発酵用菌株を培養し、菌株数の生菌数がある程度増えた状態で、より大きな容器にて培養し、乳酸発酵して、乳酸を得る処方を取ることができる。第一段階(例えば前培養といった用語を用いることができる)と、第二段階の乳酸発酵(例えば本培養といった用語を用いることができる)にて振り分けることで、少量の菌株を増やすと共に、目的の乳酸も大きな収量で得ることができる。 Furthermore, the culture can be carried out in two or more stages. That is, on a relatively small scale, mainly cultivating a strain for fermentation, cultivating in a larger container with the number of viable cells of the strain increased to some extent, and taking lactic acid fermentation to obtain a prescription for obtaining lactic acid Can. By dividing into the first stage (for example, the term pre-culture can be used) and the second stage lactic acid fermentation (for example the term main culture can be used), a small number of strains can be increased and Lactic acid can also be obtained in large yields.
 発酵工程は糖度20°~30°の液糖に乳酸菌と添加剤を加えて乳酸発酵させる工程で、図7、図8に例示した発酵装置に液糖と乳酸菌の繁殖に必要な栄養成分(マンガン、窒素分、ポリフェノール類、など)およびコロニーや沈殿を生じにくくするための界面活性剤(例えば蔗糖脂肪酸エステルなど)を必要量添加して1時間~2時間撹拌した後に水素イオン濃度をアンモニア水を用いて中性域(pH6.5~7.5)に調整、内用物の温度を乳酸菌の生育に適した温度(38℃~42℃)に調節した上で乳酸菌(例えばLactobacillus Plantarum)培養液(培養液1g中の生菌数が30億細胞~50億細胞)を2重量%~5重量%加えて70rpm(回/分)~100rpm(回/分)で撹拌する。発酵の進行に伴い発酵液中の乳酸により菌の活性が阻害されるので、発酵液のpHが3.5以下にならないように水酸化ナトリウムを用いてpH調整を行なうとよい。 The fermentation process is a process of adding lactic acid bacteria and additives to liquid sugar with a sugar content of 20 ° to 30 ° for lactic acid fermentation, and the nutrient components necessary for the growth of liquid sugar and lactic acid bacteria in the fermentation apparatus illustrated in FIGS. Hydrogen ion concentration after adding a necessary amount of nitrogen, nitrogen, polyphenols, etc.) and a surfactant (eg sucrose fatty acid ester etc.) to make it difficult to form colonies and precipitation and stirring for 1 to 2 hours Adjusted to a neutral range (pH 6.5 to 7.5) using this product, and then adjusted the temperature of internal use products to a temperature (38 ° C to 42 ° C) suitable for the growth of lactic acid bacteria, and then culture broth of lactic acid bacteria (eg Lactobacillus Plantarum) Add (2 to 5% by weight of viable cells in 1 g of culture solution to 3 to 5 billion cells) and stir at 70 rpm (times / minute) to 100 rpm (times / minute). The activity of the bacteria is inhibited by lactic acid in the fermentation liquid as the fermentation proceeds, so it is preferable to adjust the pH using sodium hydroxide so that the pH of the fermentation liquid does not become 3.5 or less.
 図9は本発明のPLA(ポリ乳酸)製造方法における発酵液中の生菌数およびpHとの関係を示すグラフである。発酵が終点に近づくと発酵液中の糖質が少なくなって菌の増殖も緩慢となり乳酸生成速度も極端に遅くなるので乳酸濃縮機構を作動する。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of viable cells in the fermentation broth and the pH in the method for producing PLA (polylactic acid) of the present invention. When the fermentation approaches the end point, the amount of carbohydrate in the fermentation solution decreases, the growth of bacteria also slows and the rate of lactic acid production becomes extremely slow, so the lactic acid concentration mechanism is activated.
 図9は本発明のPLA(ポリ乳酸)製造方法における発酵液中の生菌数およびpHを示す図である。横軸(X軸)は発酵時間(単位は時間)、縦軸(Y軸)は発酵液中の生菌数(破線、単位は任意)およびpH(実線)である。発酵により生じた乳酸に応じて発酵液中のpHが低下する。発酵液を中和するためにアンモニア水を用いて発酵液を中性域(pH6.5~7.5)に調整するものであって、矢印のタイミングでアンモニア水を加え、その結果として発酵液のpHが一次にアルカリ側へシフトすることを示したものである。生菌数は発酵時間6~10時間程度をピークとして増加し、その後徐々に減少することを示している。このような生菌数と発酵液pHとの関係は、乳酸発酵に用いる菌株の種類、量、温度、培養液成分組成など種々の条件により変動するため、上記の例は所定条件下での一例であることは言うまでもない。 FIG. 9 is a figure which shows viable count and pH in the fermented liquor in the PLA (polylactic acid) manufacturing method of this invention. The horizontal axis (X axis) is the fermentation time (in hours), and the vertical axis (Y axis) is the number of viable cells in the fermentation broth (broken line, unit is arbitrary) and pH (solid line). The pH in the fermented liquid decreases according to the lactic acid produced by the fermentation. In order to neutralize the fermented liquid, the fermented liquid is adjusted to a neutral range (pH 6.5 to 7.5) using ammonia water, and ammonia water is added at the timing of the arrow, and as a result, the fermented liquid It is shown that the pH of Al shifts to the primary side. It is shown that the viable cell count increases with the fermentation time peaking at about 6 to 10 hours and then gradually decreases. Such a relationship between the number of viable cells and the pH of the fermentation liquid varies depending on various conditions such as the type, amount, temperature and composition of the culture solution used for lactic acid fermentation, so the above example is an example under predetermined conditions It goes without saying that
 発酵生産終了時点、すなわち培養の終点は、次に示すように、培養液中の生菌数とpHの関係をモニターしながら判定するとよい。その他にも目的生産物である乳酸の量をモニターしながら決定することもでき、さらにはこの分野で通常用いられるあらゆる方法が適用できる。 The end point of the fermentation production, that is, the end point of the culture may be determined while monitoring the relationship between the number of viable bacteria in the culture solution and the pH as described below. In addition, it can also be determined while monitoring the amount of lactic acid which is the desired product, and furthermore, any method commonly used in this field can be applied.
 培養中、培養液の一部を採取してpHを測定し、生菌数との関係を確認して終点を定める方法を例示する。この方法においても、終点を定める方式には上記の図9に示すように培養液のpHと生菌数の変動をしながら定めることになる。 During culture, a part of the culture solution is collected to measure the pH, and the relationship with the number of viable cells is confirmed to determine the end point. Also in this method, in the method of determining the end point, the pH of the culture solution and the number of viable cells are changed as shown in FIG.
 以下に、図10、図11の示す方式について説明するが、また別途の方法も考えられる。いずれによるかは、適宜選択すればよい。 Hereinafter, the methods shown in FIGS. 10 and 11 will be described, but other methods may be considered. Either of them may be selected as appropriate.
 上記の方式では、培養液のpHは、発酵が進んで乳酸が生成し、酸性側(pHの低下)へと進むが、所定のpHに到達した時点で、培養液を中和するための水酸化ナトリウムなどのアルカリを加えてpHを6.5~7.0(図ではpH=7.0に設定)とし、乳酸菌数が増殖期となって酸性度合いへの進行が早まるに応じて終点を定めるものである。 In the above method, the pH of the culture solution is fermented to produce lactic acid and proceed to the acidic side (pH decrease), but when reaching a predetermined pH, water for neutralizing the culture solution An alkali such as sodium oxide is added to adjust the pH to 6.5 to 7.0 (the pH is set to 7.0 in the figure), and the end point is set as the number of lactic acid bacteria reaches the growth stage and the progress to the acidity is accelerated. It is determined.
 上記の方式では、培養液のpHは、発酵が進んで乳酸が生成し、酸性側(pHの低下)へと進むが、所定のpHに到達した時点で、培養液を中和するための水酸化ナトリウムなどのアルカリを加えてpHを6.5~7.0(図ではpH=7.0に設定)とし、培養液の酸性度合いに応じて終点を定めるものである。 In the above method, the pH of the culture solution is fermented to produce lactic acid and proceed to the acidic side (pH decrease), but when reaching a predetermined pH, water for neutralizing the culture solution An alkali such as sodium oxide is added to adjust the pH to 6.5 to 7.0 (the pH is set to 7.0 in the figure), and the end point is determined according to the acidity of the culture solution.
 発酵(培養)は、乳酸菌株の生菌数が7億細胞(Cell)/ml-発酵液~10億細胞(Cell)/ml-発酵液となっていた時点で終点とするとよい。但しさらに多くの菌株数を必要とする場合や、逆に少なくする場合には、適宜、菌株数を調整すればよい。なお菌株数の確認は、発酵液の一部を採取し、その吸光度(濁度)などを測定して菌株数を概算でき、菌株数が多い場合には適宜詐取した発酵液を段階的に希釈して、吸光度(濁度)などを測定すればよい。 The fermentation (culture) may be terminated when the number of viable bacteria of the lactic acid bacteria strain is 700 million cells (Cell) / ml-fermented solution to 1 billion cells (Cell) / ml-fermented solution. However, when a larger number of strains is required or conversely, the number of strains may be adjusted appropriately. The number of strains can be confirmed by collecting a part of the fermented solution and measuring the absorbance (turbidity) to estimate the number of strains, and if the number of strains is large, dilute the misappropriated fermented solution in stages The absorbance (turbidity) may be measured.
 <乳酸液の濾過分離>
 上記の通り、乳酸発酵された発酵液においては乳酸が生成しているが、発酵液と乳酸とを効率的に分離する必要がある。そのための装置として、図12に例示した乳酸濃縮機構を備えた発酵装置、図13の濾過分離装置の一例、図14の電気透析による乳酸を精製する電気透析装置の一例、図15の両極電気透析による乳酸を精製する電気透析装置の一例を挙げる。
<Filtration separation of lactic acid solution>
As described above, although lactic acid is produced in the lactic acid-fermented fermentation liquid, it is necessary to efficiently separate the fermentation liquid and the lactic acid. As a device for that, a fermentation device provided with a lactic acid concentration mechanism illustrated in FIG. 12, an example of a filtration separation device of FIG. 13, an example of an electrodialysis device for purifying lactic acid by electrodialysis of FIG. An example of an electrodialysis apparatus for purifying lactic acid according to
 図12に例示した乳酸濃縮機構を備えた発酵装置(1201)において、中心部に設置形成された網状の電極(負極(1202))と装置本体を正極とする回路に直流電流を通ずることにより負極(1202)と発酵室(1204)とを隔てる、陽イオン透過膜などによる円筒状の隔膜(1205)を通して主として乳酸ナトリウムである乳酸塩が隔膜(1205)の内側に移動する。なお、発酵開始時には隔膜(1205)の内側には清水を充填しておく。これにより発酵室(1204)には乳酸菌の以外を含む発酵残渣や生菌が残り、隔膜(1205)の内側には乳酸塩が濃縮される。図12に例示した発酵装置(1201)では発酵室(1204)と濃縮室との容積比を約10:1としているが、1:1~20:1の容積比であっても充分に機能し、容積比を大きくした方が乳酸塩の濃縮比率も大きくなり発酵の効率も良くなる。ただし実用的には30:1程度を上限とすることが好ましい。 In the fermentation apparatus (1201) equipped with the lactic acid concentration mechanism illustrated in FIG. 12, the negative electrode is caused by passing a direct current through a circuit in which the reticulated electrode (negative electrode (1202)) installed and formed at the central part The lactate, which is mainly sodium lactate, migrates to the inside of the diaphragm (1205) through a cylindrical diaphragm (1205) made of a cation permeable membrane or the like that separates (1202) from the fermentation chamber (1204). At the start of fermentation, the inside of the diaphragm (1205) is filled with fresh water. As a result, fermentation residues including bacteria other than lactic acid bacteria and viable bacteria remain in the fermentation chamber (1204), and lactate is concentrated inside the diaphragm (1205). In the fermenter (1201) illustrated in FIG. 12, although the volume ratio of the fermentation chamber (1204) to the concentration chamber is about 10: 1, even a volume ratio of 1: 1 to 20: 1 functions sufficiently. As the volume ratio is increased, the concentration ratio of lactate also increases and the efficiency of fermentation also improves. However, practically, it is preferable to set the upper limit to about 30: 1.
 図12は本発明のPLA(ポリ乳酸)製造方法における乳酸濃縮機構を備えた発酵装置(1201)の構造を示す。図12中、左側は上方からみた発酵装置(1201)の断面図であり、右側は横方向からみた断面図である。 FIG. 12 shows the structure of a fermentation apparatus (1201) equipped with a lactic acid concentration mechanism in the method for producing PLA (polylactic acid) of the present invention. In FIG. 12, the left side is a cross-sectional view of the fermenter (1201) viewed from above, and the right side is a cross-sectional view viewed from the lateral direction.
 発酵装置(1201)は、発酵室(1204)と、発酵室内に隔膜(1205)を介して備えられる網状負電極(1202)と、発酵室(1204)内の発酵液を撹拌するための撹拌装置(1207)と、発酵室(1204)の外周に備えられ発酵室(1204)を保温するための保温ジャケット(1203)を備えて構成される。 The fermentation apparatus (1201) comprises a fermentation chamber (1204), a reticulated negative electrode (1202) provided in the fermentation chamber via a diaphragm (1205), and a stirring device for stirring the fermentation broth in the fermentation chamber (1204) (1207) and a heat insulating jacket (1203) provided on the outer periphery of the fermentation chamber (1204) for keeping the fermentation chamber (1204) warm.
 発酵装置(1201)は、発酵室(1204)に発酵用材料である液糖、乳酸菌および添加剤を投入し、これらを混合し発酵のために設定された温度で行なう。 The fermenter (1201) inputs a liquid sugar, a lactic acid bacterium and an additive, which are materials for fermentation, into a fermentation chamber (1204), mixes these, and is performed at a temperature set for fermentation.
 発酵工程においては、乳酸の生成に伴いpHが低下するため、アンモニア水を用いて発酵液を中性域(pH6.5~7.5)に調整する。この為、pHセンサーあるいは測定装置(不図示)、アンモニア水投入用装置(不図示)を備えるとよい。 In the fermentation process, the pH drops with the production of lactic acid, so the fermentation liquid is adjusted to a neutral range (pH 6.5 to 7.5) using ammonia water. Therefore, it is preferable to provide a pH sensor or measuring device (not shown) and an ammonia water feeding device (not shown).
 発酵工程を終えると発酵液中に乳酸が蓄積しており、発酵液から乳酸を分離する必要がある。このため上記の実施形態では隔膜を介して発酵室(1204)の内側に網状負電極(1202)を備え、発酵室(1204)外側を陽極として、電源(1212、図12では「+」、「-」により表示)荷電することで、乳酸は装置中央部に移動した後、電気絶縁性架台(1210)により保持された乳酸濃縮液出口(1209)より排出される。電気絶縁性架台(1210)は、図12の示す通り、発酵室(1204)下部に備えられ、中央に乳酸濃縮液出口(1209)が設けられ、発酵室(1204)と乳酸濃縮液出口(1210)とが通電しないように絶縁材料により構成される部材である。 When the fermentation process is completed, lactic acid is accumulated in the fermentation liquid, and it is necessary to separate the lactic acid from the fermentation liquid. For this reason, in the above embodiment, a reticulated negative electrode (1202) is provided inside the fermentation chamber (1204) through the diaphragm, and the outside of the fermentation chamber (1204) is used as an anode. After being moved to the center of the apparatus by charging (indicated by-)), the lactic acid is discharged from the lactic acid concentrate outlet (1209) held by the electrically insulating frame (1210). As shown in FIG. 12, the electrically insulating mount (1210) is provided in the lower part of the fermentation chamber (1204), and a lactic acid concentrate outlet (1209) is provided at the center, and the fermentation chamber (1204) and the lactic acid concentrate outlet (1210) are provided. And a member made of an insulating material so as not to conduct electricity.
 発酵液の温度管理は、電機ヒーター(不図示)および冷却器(不図示)等により行えばよい。撹拌の制御は、撹拌羽根(1206,1211)を有する撹拌棒(1213)を備えた撹拌装置(1207)により行なわれる。発酵室(1204)の温度制御および撹拌制御を、コンピュータ等の制御システム(不図示)を使って自動的に制御することもできる。また発酵室(1204)は密閉系とし、加圧あるいは減圧することも可能である。 The temperature control of the fermentation liquid may be performed by an electric heater (not shown), a cooler (not shown) or the like. The control of the stirring is performed by a stirring device (1207) provided with a stirring rod (1213) having a stirring blade (1206, 1211). Temperature control and agitation control of the fermentation chamber (1204) can also be controlled automatically using a control system (not shown) such as a computer. In addition, the fermentation chamber (1204) may be a closed system, and may be pressurized or depressurized.
 撹拌羽根(1206,1211)の形状、大きさについては上記の実施形態のみならず本発明の目的である効率的な乳酸の生成・取得を促すものであって、十分な撹拌効果を望めるものであればいかなる形状、大きさであってもよい。 With regard to the shape and size of the stirring blade (1206, 1211), the purpose is to promote efficient generation / acquisition of lactic acid, which is the object of the present invention as well as the embodiment described above, and a sufficient stirring effect can be expected. It may be of any shape or size as long as it is.
 また発酵中に泡を生じることがあるため、公知の消泡剤などを適宜添加してもよい。発酵中に泡を生じた場合には泡排出管(不図示)より排出させても、また戻り管(1208)より排出させてもよい。 Moreover, since foam may be generated during fermentation, a known antifoaming agent may be added as appropriate. If foam is generated during fermentation, it may be discharged from a foam discharge pipe (not shown) or may be discharged from a return pipe (1208).
 上記の実施態様では、発酵により生成した乳酸を発酵液から電気的に分離するための電極等を組み込んであるが、乳酸発酵後、別に分離する場合には一旦発酵室より乳酸を含む発酵液を取り出し、別に分離手段により分離することもできる。その場合には上記実施形態において乳酸を発酵液から電気的に分離するための電極等を省略してもよい。 In the above embodiment, an electrode or the like for electrically separating lactic acid produced by fermentation from a fermentation liquid is incorporated, but when separately separated after lactic acid fermentation, a fermentation liquid containing lactic acid from the fermentation chamber is It can also be taken out and separated separately by separation means. In that case, an electrode or the like for electrically separating lactic acid from the fermentation liquid in the above embodiment may be omitted.
 図13は本発明の電気透析装置(1301)の構造であり、装置縦断面図を示す。 FIG. 13 shows the structure of an electrodialysis apparatus (1301) according to the present invention, which is a longitudinal sectional view of the apparatus.
 本発明の電気透析装置(1301)は、正極室(図中、「A」と表示)および負極室(図中、「E」と表示)に電極液として濃度10%~20%硫酸ナトリウム溶液を同一循環回路にて循環し、発酵液室(図中、「B」と表示)に、例えば上記の図12の発酵室(1204)で示したような発酵槽から、濾過済みの発酵液(1313)を循環する。 The electrodialysis apparatus (1301) of the present invention has a concentration of 10% to 20% sodium sulfate solution as an electrode solution in a positive electrode chamber (indicated as "A" in the figure) and a negative electrode chamber (indicated as "E" in the figure). It circulates in the same circulation circuit, and, for example, from the fermenter as shown in the fermentation chamber (1204) of FIG. 12 described above in the fermentation solution chamber (indicated as “B” in the figure), the filtered fermentation solution (1313) )).
 また、乳酸塩溶液室兼乳酸溶液室(図中、「C」と表示)に清水(1314)を循環し、水酸化ナトリウム溶液室(図中、「D」と表示)に0.1N水酸化ナトリウム溶液(1315)を循環する。発酵液(1313)に含まれる乳酸塩を分離するには補助正極(1304、補助正極室(図中、「C」と表示)による)および補助負極(1305、補助負極室(図中、「D」と表示)による)はフローティング(無接続)状態にして正極(1302)および負極(1303)間に直流電流を通電する。 In addition, fresh water (1314) is circulated to the lactate solution chamber and lactic acid solution chamber (indicated as "C" in the figure), and 0.1 N hydroxylated to the sodium hydroxide solution chamber (indicated as "D" in the figure). The sodium solution (1315) is circulated. In order to separate the lactic acid salt contained in the fermented liquid (1313), an auxiliary positive electrode (by 1304, according to the auxiliary positive chamber (indicated as "C" in the figure)) and an auxiliary negative electrode (1305, auxiliary negative chamber (in the figure, "D ) Is floated (not connected), and a direct current is applied between the positive electrode (1302) and the negative electrode (1303).
 上記の通り、補助正極および補助負極がフローティング(無接続)状態にして正極および負極間に直流電流を通電するときの制御機構は、通常用いられる機能を有する装置等であれば支障なく用いることができる。例えば各電極を電気的に接続し、コンピュータシステム(不図示)により制御することでもよい。 As described above, the control mechanism for passing a direct current between the positive electrode and the negative electrode with the auxiliary positive electrode and the auxiliary negative electrode in a floating (non-connected) state may be used without any problem as long as the device has a commonly used function. it can. For example, each electrode may be electrically connected and controlled by a computer system (not shown).
 このとき発酵液室(図中、「B」と表示)における発酵液(1313)中の水酸イオン(図中、「OH-」と表示)は正極室(図中、「A」と表示)と発酵液室(図中、「B」と表示)とを仕切る隔膜(この隔膜は陰イオン透過膜(1317)により構成される)を透過して、正極室(図中、「A」と表示)における電極液(1312,1306)側に移動し、電極液(1312,1306)から発酵液室(図中、「B」と表示)における発酵液(1313)には水素イオン(H+)が移動する。 At this time, the hydroxide ion (indicated as "OH-" in the figure) in the fermented liquid (1313) in the fermentation liquid chamber (indicated as "B" in the figure) is a positive electrode room (indicated as "A" in the figure) And a positive electrode chamber (indicated as "A" in the figure) which permeates through a diaphragm (the diaphragm is formed of an anion permeable membrane (1317)) separating the fermentation liquid chamber (indicated as "B" in the figure). Moves to the electrode solution (1312, 1306) side, and hydrogen ions (H +) move from the electrode solution (1312, 1306) to the fermentation solution (1313) in the fermentation chamber (indicated as "B" in the figure). Do.
 発酵液室(図中、「B」と表示)における発酵液(1313)中の乳酸塩は、発酵液室(図中、「B」と表示)と乳酸塩溶液室兼乳酸溶液室(図中、「C」と表示)とを仕切る隔膜(この隔膜は陽イオン透過膜(1318)により構成される)を透過して補助正極室(図中、「C」と表示)側に移動する。また、補助負極室(図中、「D」と表示)には補助正極室(図中、「C」と表示)からナトリウムイオン(Na+)と水素イオン(H+)が移動し、負極室(図中、「E」と表示)から水酸イオン(OH-)が移動する。この結果、乳酸塩溶液室兼乳酸溶液室(図中、「C」と表示)には乳酸塩が分離濃縮する。 The lactic acid salt in the fermented liquid (1313) in the fermented liquid chamber (indicated as "B" in the figure) is a fermented liquid chamber (indicated as "B" in the figure) and a lactic acid solution chamber and a lactic acid solution chamber (indicated in the figure). , And "C") (the diaphragm is formed of a cation permeable membrane (1318)) to move toward the auxiliary positive electrode chamber (indicated as "C" in the figure). Also, sodium ions (Na +) and hydrogen ions (H +) move from the auxiliary positive electrode chamber (indicated as "C" in the drawing) to the auxiliary negative electrode chamber (indicated as "D" in the drawing), and the negative electrode chamber (Fig. Middle (denoted as “E”)) The hydroxyl ion (OH-) moves. As a result, the lactate salt is separated and concentrated in the lactate solution chamber and the lactic acid solution chamber (shown as "C" in the figure).
 なお、上記の清水(1314)については本発明の電気透析装置(1301)により乳酸(1308)が生成されるという目的を達することができるのであれば、例えばイオン交換水など比較的あるいは極力乳酸以外の成分を除去した水を使用できる。 In addition, if the purpose of producing lactic acid (1308) by the electrodialysis apparatus (1301) of the present invention can be achieved for the above fresh water (1314), for example, ion exchange water etc. Water from which the components of
 上記の通り、乳酸塩の分離濃縮が終了したら補助正極室(図中、「C」と表示)の補助正極(1304)と補助負極室(図中、「D」と表示)の補助負極(1305)に直流電流を通じて乳酸塩溶液(1309)からナトリウムイオン(図中、「RNa+」又は「Na+」と表示)を補助負極室(図中、「D」と表示)に移動させることにより補助正極室(図中、「C」と表示)の乳酸塩溶液(1309)は乳酸溶液となる。補助負極室(図中、「D」と表示)に濃縮される水酸化ナトリウム(1310)は発酵工程における発酵液中和用に使用できる。このように本発明の電気透析装置(1301)は発酵液(1313)から乳酸塩を分離する機能と乳酸塩を乳酸(1308)と水酸化ナトリウム(1310)に分解する機能を併せ持ち、従来2台の電気透析装置を使用していた工程を1台で済ますことができるので合理的であり、設備費用を装置設置費用の観点から著しく減ずる(例えば約半分)ことができる。 As described above, when the separation and concentration of the lactate is completed, the auxiliary positive electrode (1304) in the auxiliary positive electrode chamber (denoted "C" in the figure) and the auxiliary negative electrode (1305) in the auxiliary negative electrode chamber (denoted "D" in the figure). The auxiliary positive electrode chamber is moved from the lactate solution (1309) to the auxiliary negative electrode chamber (indicated as "D" in the drawing) from the lactate solution (1309) by direct current. The lactate solution (1309) (indicated as "C" in the figure) is a lactic acid solution. Sodium hydroxide (1310) concentrated in the auxiliary negative electrode chamber (indicated as "D" in the figure) can be used for neutralization of the fermentation solution in the fermentation process. Thus, the electrodialysis apparatus (1301) according to the present invention has the function of separating lactate from the fermented liquid (1313) and the function of decomposing the lactate into lactic acid (1308) and sodium hydroxide (1310). It is rational because one process can use only one electrodialysis apparatus, and equipment costs can be significantly reduced (for example, about half) in terms of equipment installation costs.
 上記の通り、乳酸塩の分離濃縮が終了した後、補助正極(1304)と補助負極(1305)に直流電流を通じて乳酸塩溶液(1309)からナトリウムイオンを補助負極室に移動させることにより補助正極室の乳酸塩溶液(1309)を乳酸溶液とするための制御機構は、通常用いられる機能を有する装置等であれば支障なく用いることができる。例えば各電極を電気的に接続し、コンピュータシステム(不図示)により制御することでもよい。 As described above, after the separation and concentration of the lactate is completed, the auxiliary positive electrode (1304) and the auxiliary negative electrode (1305) are subjected to a direct current to transfer sodium ions from the lactate solution (1309) to the auxiliary negative electrode chamber. The control mechanism for converting the lactic acid salt solution (1309) into a lactic acid solution can be used without any problem as long as it has an apparatus or the like that is normally used. For example, each electrode may be electrically connected and controlled by a computer system (not shown).
 図14は、乳酸発酵された発酵液を濾過して電気透析装置へ濾液を供給するための濾過分離装置(1401)の一例である。 FIG. 14: is an example of the filtration separation apparatus (1401) for filtering the lactic acid fermented fermentation liquid and supplying a filtrate to an electrodialysis apparatus.
 発酵液は遠心分離機(不図示)を用いて固液分離する、なお大型設備の場合はデカンタを用いるとよい。この分離機により上澄液は図14に示す濾過装置(1401)へ導入され濾過される。濾過装置(1401)は、遠心分離された上澄液である分離液を先ず孔の大きな濾過カートリッジ(1402、図14では100μmサイズ)、次いで中程度の孔の濾過カートリッジ(1403、図14では20μmサイズ)、最後に小さな孔の濾過カートリッジ(1404、図14では5μmサイズ)を順次通液してろ過する。分離液の状況、性状の次第では、3段階以外にも、必要に応じてさらに孔の大きさを違えた4段階、5段階の濾過カートリッジを用いたり、逆に分離液の清澄性が高い場合には2段階の濾過カートリッジを用いることでも良い。なお、遠心分離機からの分離液を濾過装置へ移送し、または、濾過装置から濾過液を電気透析装置等の次の工程へ移送するには、圧送ポンプなどを用いて行うことでよい。 Fermented liquid is subjected to solid-liquid separation using a centrifuge (not shown), and in the case of a large facility, it is preferable to use a decanter. The supernatant is introduced into the filtration device (1401) shown in FIG. 14 and filtered by this separator. The filtration device (1401) is the supernatant liquid which has been centrifuged, and the separation liquid is first subjected to a large pore filtration cartridge (1402, 100 μm in FIG. 14), and then to a medium pore filtration cartridge (1403, 20 μm in FIG. 14). Finally, the small pore filtration cartridge (1404, 5 μm in FIG. 14) is sequentially passed through and filtered. Depending on the conditions and properties of the separation liquid, if you use four or five-stage filtration cartridges with different pore sizes as needed in addition to the three stages, or if the separation liquid is highly clear Alternatively, a two-stage filtration cartridge may be used. The separated liquid from the centrifuge may be transferred to a filtration device, or the filtrate may be transferred from the filtration device to the next step such as an electrodialysis device by using a pressure pump or the like.
 なお、上記の通り遠心分離機により上澄液と分離された、濃厚液、生菌、死菌、その他の固形物は前述の発酵工程で再利用することができる。 The concentrated solution, viable bacteria, dead bacteria and other solid matter separated from the supernatant by the centrifugal separator as described above can be reused in the above-mentioned fermentation process.
 <乳酸の電気透析による精製>
 上記により濾過分離された濾過液を、さらに電気透析により乳酸ナトリウム溶液として回収することができる。そのための装置として図15の電気透析による乳酸を精製する電気透析装置の一例、図16の両極電気透析による乳酸を精製する電気透析装置の一例を挙げる。
Purification of Lactic Acid by Electrodialysis
The filtrate filtered and separated as described above can be further recovered as a sodium lactate solution by electrodialysis. As an apparatus therefor, an example of an electrodialysis apparatus for purifying lactic acid by electrodialysis in FIG. 15 and an example of an electrodialysis apparatus for purifying lactic acid by bipolar electrodialysis in FIG. 16 will be described.
 図15は、電気透析による乳酸を精製する電気透析(ED)装置の一例である。 FIG. 15 is an example of an electrodialysis (ED) apparatus for purifying lactic acid by electrodialysis.
 図15に示す化合分離に係る電気透析(ED)装置は、装置中央部に陽イオン透過膜を備え、装置の左側には陽極、右側には陰極が備えられ、通電することで化合物が電気透析される。 The electrodialysis (ED) device involved in the compound separation shown in FIG. 15 has a cation permeable membrane at the center of the device, an anode on the left side of the device and a cathode on the right side, and the compound is electrodialyzed by energization. Be done.
 上記したように濾過分離された乳酸液は乳酸ナトリウムとして存在しており、これを電気透析(ED)装置へ投入し、通電することで陽極(図中、「+」にて表示)の側より陽イオン透過膜を透過して陰極(図中、「-」にて表示)の側へと移動する。電気透析後、装置下部に設けた陽極側の容器には残液が、陰極側の容器には水と乳酸が溜まり、最終的には乳酸ナトリウム溶液となる。この乳酸ナトリウム溶液は、次の両極電気透析(PD)装置へと導入される。 As described above, the lactic acid solution separated by filtration exists as sodium lactate, and this is introduced into an electrodialysis (ED) apparatus and energized to conduct electricity from the side of the anode (indicated by "+" in the figure). It permeates through the cation permeable membrane and moves to the side of the cathode (indicated by "-" in the figure). After electrodialysis, the remaining solution is stored in the anode side container provided at the lower part of the device, and the water and lactic acid are stored in the cathode side container, and finally, a sodium lactate solution is obtained. This sodium lactate solution is introduced into the following bipolar electrodialysis (PD) device.
 図16は、電気透析(ED)装置により得られた乳酸ナトリウム溶液を電気分解して、乳酸と水酸化ナトリウムに分離する両極電気透析(PD)装置の一例である。 FIG. 16 is an example of a bipolar electrodialysis (PD) device that electrolyzes a sodium lactate solution obtained by an electrodialysis (ED) device to separate it into lactic acid and sodium hydroxide.
 図16に示す化合分離に係る両極電気透析(PD)は、装置中央部左側に陰イオン透過膜を備え、装置中央部右側に陽イオン透過膜を備える。装置の左側には陽極(不図示)、右側には陰極(不図示)が備えられ、通電することで乳酸ナトリウム溶液の内、乳酸イオン(図中、「CHCOOH」と表示)が陰イオン透過膜を通過して陽極側へ、ナトリウムイオン(図中、「Na」と表示)が陽イオン透過膜を通過して陰極側へ移動する。 The bipolar electrodialysis (PD) according to the compound separation shown in FIG. 16 has an anion-permeable membrane on the left side of the central part of the apparatus and a cation-permeable membrane on the right side of the central part of the apparatus. The anode on the left side of the device (not shown), provided with cathode (not shown) on the right, of the sodium lactate solution by energizing, (in the figure, "CHCOOH -" and displayed) lactate ions anion permeable Sodium ions (indicated as "Na + " in the figure) pass through the cation-permeable membrane and move to the cathode side through the membrane to the anode side.
 通電後、装置下部左側に設けた容器には当初、乳酸の1重量%程度の溶液が乳酸液となり、これをポリ乳酸の製造原料とする。装置下部中央に設けた容器には当初、乳酸ナトリウム溶液が通電後の時間経過とともに薄い溶液となり、これは再利用することができる。装置下部右側に設けた容器には当初、水酸化ナトリウムの1重量%程度の溶液が通電後の時間経過とともに水酸化ナトリウム溶液となり、これは再利用することができる。 After energization, a solution of about 1% by weight of lactic acid initially becomes a lactic acid solution in a container provided on the left side of the lower part of the device, and this solution is used as a raw material for producing polylactic acid. In the container provided at the lower center of the apparatus, at first, the sodium lactate solution becomes a thin solution with the passage of time after energization, and this can be reused. In the container provided on the lower right side of the apparatus, a solution of about 1% by weight of sodium hydroxide initially becomes a sodium hydroxide solution with the passage of time after energization, and this can be reused.
 上記の本発明による電気透析装置に対し、図17には従来の技術による電気透析装置の一例として、本発明による電気透析装置の比較として説明する。 The above-described electrodialysis apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 17 as a comparison of the electrodialysis apparatus according to the present invention as an example of the conventional electrodialysis apparatus.
 図17に示す通り、乳酸を含む溶液(発酵液であり、図17では1703と表示)を透析装置1(1701)の室(図17では左から2番目の室(b1))へ投入し、この溶液は循環させる。電解液(1705)は透析装置1(1701)及び透析装置2(1702)のそれぞれの室(図17ではそれぞれの装置の右端(d1,d2)及び左端の室(a1,a2))へ投入し、この溶液は循環させる。また水(図17では1704と表示)を透析装置1(1701)の室(図17では右から2番目の室(c1))へ投入し、また別途、透析装置2(1702)の室(図17では右から2番目の室(c2))へ通過させる。乳酸塩の分離濃縮が終了したら透析装置1(1701)及び透析装置2(1702)のそれぞれの室の左側にある補助正極(1709,1711)とそれぞれの室の右側にある補助負極(1708,1710)に直流電流を通じて乳酸塩溶液からナトリウムイオンを補助負極室(b2)に移動させることにより補助正極室(c1)の乳酸塩溶液は乳酸溶液となり、補助負極室(c2)では水酸化ナトリウム(1707)が濃縮される。濃縮後に、乳酸の溶液は透析装置2(1702)の室(図17では右から3番目の室(b2))より排出され、水は透析装置2(1702)の室(図17では右から2番目の室(c2))より排出される。 As shown in FIG. 17, a solution containing lactic acid (fermented liquid, shown as 1703 in FIG. 17) is introduced into the chamber of dialysis device 1 (1701) (the second chamber (b1) from the left in FIG. 17), This solution is circulated. Electrolyte (1705) is introduced into the respective chambers of dialysis device 1 (1701) and dialysis device 2 (1702) (in FIG. 17, right end (d1, d2) and left end chamber (a1, a2) of the respective devices). , This solution is circulated. Also, water (indicated as 1704 in FIG. 17) is introduced into the chamber (the second chamber (c1) from the right in FIG. 17) of the dialysis device 1 (1701), and separately the chamber (dialysis device 2 (1702)) At 17 the second chamber (c2) from the right is passed. When the separation and concentration of lactate is completed, the auxiliary positive electrodes (1709, 1711) on the left side of the respective chambers of the dialysis device 1 (1701) and the dialysis device 2 (1702) and the auxiliary negative electrodes (1708, 1710) on the right side of the respective chambers. The lactate solution in the auxiliary positive electrode chamber (c1) becomes a lactic acid solution by moving sodium ions from the lactate solution to the auxiliary negative electrode chamber (b2) through a direct current, and sodium hydroxide (1707) in the auxiliary negative electrode chamber (c2) ) Is concentrated. After concentration, the lactic acid solution is discharged from the chamber of dialysis device 2 (1702) (the third chamber (b2) from the right in FIG. 17), and the water is the chamber of dialysis device 2 (1702) (the right from FIG. 17). It is discharged from the second chamber (c2)).
 このように従来の電気透析装置では透析装置1(1701)及び透析装置2(1702)の2つの装置を必要とする点で、本発明の装置とは異なっている。 As described above, the conventional electrodialysis apparatus is different from the apparatus of the present invention in that two apparatuses of the dialysis apparatus 1 (1701) and the dialysis apparatus 2 (1702) are required.
 ポリ乳酸生成工程(v)においては、分解処理工程において得られた乳酸を加熱して脱水させることで濃縮した後、さらに加熱してポリ乳酸を生成させる。分解処理工程において得られた乳酸は他の成分も多少含む粗製乳酸である。この粗製乳酸を加熱して脱水させるが、加熱の温度としては120℃~130℃の範囲とすることが好ましく、加熱脱水濃縮した後に再度加熱するが、その温度としては150℃~160℃の範囲とすることが好ましい。粗製乳酸を加熱して脱水させることで乳酸が濃縮されるが、濃縮量・率は特に制限される、適宜決めてよい。この工程によりポリ乳酸を得ることができる。 In the polylactic acid production step (v), the lactic acid obtained in the decomposition treatment step is concentrated by heating and dehydrating, and then it is further heated to produce polylactic acid. The lactic acid obtained in the decomposition treatment step is a crude lactic acid containing some other components. The crude lactic acid is heated and dewatered, but the heating temperature is preferably in the range of 120 ° C. to 130 ° C. After heating, dehydrating and concentrating, heating is performed again, and the temperature is in the range of 150 ° C. to 160 ° C. It is preferable to The lactic acid is concentrated by heating and dehydrating crude lactic acid, but the amount and rate of concentration may be suitably determined, in particular. Polylactic acid can be obtained by this process.
 ポリ乳酸の分子量としては、単に高分子量であればよいということではなく、その用途に応じて分子量などを決定する方が好ましい。例えば二次電池用の樹脂素材とする場合、混在するラクチドを金属錯体化し、ラクチドを開環して重合させることで樹脂が製造される。この場合のポリ乳酸の分子量としては、平均分子量が2,000Da(ダルトン)~20,000Da、好ましくは5,000Da(ダルトン)~10,000Daであることが好ましい。 As a molecular weight of polylactic acid, it is preferable that the molecular weight and the like be determined according to the application, rather than simply having a high molecular weight. For example, when using it as the resin raw material for secondary batteries, resin is manufactured by metal complexing mixed lactide, ring-opening and polymerizing lactide. The molecular weight of the polylactic acid in this case is preferably 2,000 Da (dalton) to 20,000 Da, preferably 5,000 Da (dalton) to 10,000 Da.
 上記した電気透析装置により抽出分離された乳酸は各種の有機酸を含んでいるため、それらを除去して純粋な乳酸に精製する必要がある。この工程を乳酸精製工程と言い、従来はイオン交換樹脂の選択吸着性に着目したイオン吸着分離法や電気透析法により行なわれていたが、前処理などに手間が掛かり処理も数度に分けて行わなければならないなどの制約があった。 Since lactic acid extracted and separated by the above-mentioned electrodialysis apparatus contains various organic acids, it is necessary to remove them and purify them into pure lactic acid. This process is called lactic acid purification process, and it has been conventionally performed by ion adsorption separation method or electrodialysis method that focuses on selective adsorptivity of ion exchange resin, but it takes time and effort in pre-treatment etc. There were restrictions such as having to do.
 これに対し本発明においては、粗乳酸を密閉容器内にて加熱撹拌して低分子のPLA(ポリ乳酸)を製造し、徐冷固化させた後に減圧環境下にて再加熱して不純物を蒸散させることにより乳酸の純度を飛躍的に高めることができることを見出した。これにより従来十数時間かかっていた乳酸精製作業が数時間で終了しそのまま連続して次工程の作業を行なうことができるようになった。 On the other hand, in the present invention, crude lactic acid is heated and stirred in a closed vessel to produce low molecular weight PLA (polylactic acid), and after slow cooling and solidification, it is reheated under reduced pressure to repel impurities. It has been found that the purity of lactic acid can be dramatically increased by As a result, the lactic acid purification work, which had conventionally taken a few dozen hours, was completed in several hours, and the work of the next step could be carried out continuously.
 図17は本発明による重合装置の構造を示す模式図で、乳酸精製、ラクチド生成、高分子PLA(ポリ乳酸)重合、PLA(ポリ乳酸)精製などを連続して行うことができる。 FIG. 17 is a schematic view showing the structure of a polymerization apparatus according to the present invention, and lactic acid purification, lactide formation, high molecular weight PLA (polylactic acid) polymerization, PLA (polylactic acid) purification and the like can be continuously performed.
 図19は本発明による重合装置の構造を示す。 FIG. 19 shows the structure of the polymerization apparatus according to the present invention.
 図19は本発明の重合装置(1901)の構造であり、縦方向での装置の断面図を示す。断面図の内、中心線より左側の部分は反応容器(1902)と反応容器上部の蓋(1903)の外表面を表示しており、反応容器内の内部構造を点線で示す。 FIG. 19 shows the structure of the polymerization apparatus (1901) of the present invention, and shows a cross-sectional view of the apparatus in the longitudinal direction. In the cross-sectional view, the left side of the center line represents the outer surface of the reaction vessel (1902) and the lid (1903) at the top of the reaction vessel, and the internal structure inside the reaction vessel is shown by a dotted line.
 図19に示すように、本発明の重合装置(1901)は、反応容器(1902)及び蓋(1903)と、撹拌装置(1904)と、ジャケット(1908,1909)と、電気ヒーター(1910)および、水冷凝縮器(1906)と凝集液溜め(1907)と、を備えて構成される。重合装置(1901)は、反応容器(1902,1903)に原料を原料入口(1911)より投入し、混合する。反応後の内容物は内容物出口(1912)より排出される。 As shown in FIG. 19, the polymerization apparatus (1901) of the present invention comprises a reaction vessel (1902) and a lid (1903), a stirrer (1904), a jacket (1908, 1909), an electric heater (1910) and And a water-cooled condenser (1906) and an aggregation liquid reservoir (1907). In the polymerization apparatus (1901), the raw materials are charged into the reaction vessels (1902, 1903) from the raw material inlet (1911) and mixed. The contents after reaction are discharged from the contents outlet (1912).
 反応容器(1902,1903)内の内容物の温度管理は、加熱については電気ヒーター(1910)より油入りジャケット(1909)へ伝熱し反応容器(1902,1903)を加熱し、反応温度を調整するため冷却器(不図示)は水冷ジャケット(1908)を介して反応容器(1902,1903)を冷却することで、所定温度に制御される。撹拌の制御は、撹拌羽根(1905)を備えた撹拌装置(1904)により行なわれる。反応容器(1902,1903)の温度制御および撹拌制御を、コンピュータ等の制御システム(不図示)を使って自動的に制御することもできる。 The temperature control of the contents in the reaction vessel (1902, 1903) is conducted by transferring heat from the electric heater (1910) to the oil-filled jacket (1909) for heating and heating the reaction vessel (1902, 1903) to adjust the reaction temperature Therefore, the cooler (not shown) is controlled to a predetermined temperature by cooling the reaction vessel (1902, 1903) via the water cooling jacket (1908). The control of the stirring is performed by a stirring device (1904) provided with a stirring blade (1905). Temperature control and agitation control of the reaction vessels (1902, 1903) can also be automatically controlled using a control system (not shown) such as a computer.
 また反応容器(1902,1903)は密閉系とし、加圧あるいは減圧することも可能である。加熱撹拌で生じる水蒸気等は水冷凝縮器(1906)で凝集され、凝縮液溜め(1907)に貯めることができる。凝縮液溜め(1907)は真空ポンプ等と接続して、減圧することもできる。 In addition, the reaction vessels (1902, 1903) may be sealed systems, and may be pressurized or depressurized. Water vapor and the like generated by heating and stirring are condensed by a water-cooled condenser (1906) and can be stored in a condensate reservoir (1907). The condensate reservoir (1907) can be connected to a vacuum pump or the like to reduce the pressure.
 撹拌羽根(1905)の形状、大きさについては上記の実施形態のみならず本発明の目的である効率的な乳酸の生成・取得を促すものであって、十分な撹拌効果を望めるものであればいかなる形状、大きさであってもよい。 With regard to the shape and size of the stirring blade (1905), the purpose is to promote efficient generation / acquisition of lactic acid, which is the object of the present invention as well as the embodiment described above, as long as sufficient stirring effect can be expected. It may be of any shape or size.
 図18は本発明の乳酸精製工程の制御ダイヤグラムである。 FIG. 18 is a control diagram of the lactic acid purification process of the present invention.
 図18は本発明の乳酸精製工程の制御ダイヤグラムを示す。横軸(X軸)は反応時間(単位は分(min.))、縦軸(Y軸)は反応容器内の温度(単位℃)である。上記の制御ダイヤグラムを図18の重合装置を使用した場合について、時系列により説明する。 FIG. 18 shows a control diagram of the lactic acid purification process of the present invention. The horizontal axis (X axis) is the reaction time (minutes (min.)), And the vertical axis (Y axis) is the temperature in the reaction vessel (unit ° C.). The above control diagram will be described in chronological order for the case of using the polymerization apparatus of FIG.
 まず、電気透析装置などの精製処理により抽出された粗乳酸を120℃~130℃で水分を蒸散させた後(図18に、「脱水」と表示)、さらに加熱して150℃~160℃で1時間~2時間撹拌することにより低分子PLA(ポリ乳酸)を生成させる。 First, after evaporating the water at 120 ° C to 130 ° C (denoted as "dehydration" in Fig. 18), the crude lactic acid extracted by the purification treatment using an electrodialysis apparatus etc. is further heated to 150 ° C to 160 ° C. The low molecular weight PLA (polylactic acid) is formed by stirring for 1 hour to 2 hours.
 次いでこれを徐冷して結晶化させる(図18に、「冷却結晶化」と表示)ことにより乳酸以外の有機酸が分離する。このときに攪拌装置を停止させ(図18に、「撹拌停止」と表示)、結晶化を促すとよい。 Then, the resultant is gradually cooled and crystallized (indicated as “cooling crystallization” in FIG. 18), whereby the organic acid other than lactic acid is separated. At this time, the stirring device may be stopped (indicated as “stopping stirring” in FIG. 18) to promote crystallization.
 その後、例えば大気圧に対して-20mmHg~-50mmHgの減圧環境下(図18に、「減圧」と表示)で再加熱して(図18に、「再加熱溶融」と表示)、不純物を蒸散除去させるとよい(図18に、「不純物蒸散」と表示)。 Then, for example, it is reheated under a reduced pressure environment of -20 mmHg to -50 mmHg with respect to atmospheric pressure (indicated as "reduced pressure" in FIG. 18) (indicated as "reheat melting" in FIG. 18) to transpiration impurities. It may be removed (indicated as "impurity transpiration" in FIG. 18).
 この一連の作業の中で、反応容器内の圧力を下げすぎたり、あるいは反応容器内の内容物の温度を160℃より高くすると、不純物だけでなく乳酸の蒸散も多くなり、精製乳酸の収率が悪くなることがある。 In this series of operations, if the pressure in the reaction vessel is lowered excessively or the temperature of the contents in the reaction vessel is higher than 160 ° C., not only the impurities but also the transpiration of lactic acid increases, and the yield of purified lactic acid increases. Can get worse.
 この一連の作業により、乳酸の生成度合い(精製乳酸の収率)は以下の図20に示すようになる。 By this series of operations, the generation degree of lactic acid (yield of purified lactic acid) is as shown in FIG. 20 below.
 図20に示すように、粗乳酸を加熱脱水することで10重量%~15重量%程度の水分を排出でき、粗乳酸の加熱脱水により生成した低分子ポリ乳酸(図10では「低分子PLA」と表示)を加熱することで5重量%~6重量%程度の水分を排出でき、再加熱脱水することで5重量%~6重量%程度の水分を排出でき、精製乳酸として75重量%~80重量%程度の収率となる。 As shown in FIG. 20, by heating and dewatering crude lactic acid, it is possible to discharge water of about 10% by weight to 15% by weight, and low molecular weight polylactic acid generated by heating and dehydration of crude lactic acid (“low molecular weight PLA in FIG. Can be discharged by heating approximately 5% by weight to approximately 6% by weight, and can be discharged by approximately 5% by weight to approximately 6% by weight by reheating and dehydrating, and 75% by weight to 80% by weight as purified lactic acid. The yield is about% by weight.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の澱粉液化工程(i)において、植物由来の糖質と水との混合物中、水と澱粉の混合比率が水70重量部~80重量部に対して澱粉30重量部~20重量部とすることが好ましい。 In the method for producing polylactic acid according to the present invention, in the above-described starch liquefying step (i), the mixing ratio of water to starch is 70 parts by weight to 80 parts by weight of water in the mixture of carbohydrate derived from plant and water. The starch content is preferably 30 parts by weight to 20 parts by weight.
 さらにこの糖質と水との混合物を、適切な形状の容器と撹拌羽根のような撹拌手段により撹拌するとよい。撹拌の回転数としては容器の大きさ、形状、撹拌手段、例えば撹拌羽根の数や形状にもよるが、例えば70rpm(回/分)~100rpm(回/分)で撹拌するとよい。 Further, the mixture of sugar and water may be stirred by means of a container of suitable shape and stirring means such as a stirring blade. The number of rotations of stirring depends on the size and shape of the container, the stirring means such as the number and shape of stirring blades, but stirring may be performed, for example, at 70 rpm (times / minute) to 100 rpm (times / minute).
 そして撹拌しながら、90℃~105℃に加熱して糊化させることが好ましく、加熱している糖質と水との混合物の温度が90℃に達してから15分間~120分間撹拌を継続させて糊化させるとよい。 Then, it is preferable to gelatinize by heating to 90 ° C. to 105 ° C. while stirring, and stirring is continued for 15 minutes to 120 minutes after the temperature of the mixture of heated saccharide and water reaches 90 ° C. It is good to gelatinize.
 上記のとおり撹拌した後に、植物由来のL乳酸を加えて、所定の温度で加熱することで澱粉を液化することができる。加えるL乳酸の量としては0.1重量%~1.0重量%とするとよい。また乳酸を加えた後に内容物の温度を110℃~130℃加熱し、4時間~10時間撹拌を継続するとよい。このような条件とすることで、適正に澱粉を液化させることができる。 After stirring as described above, starch derived from plant-derived L-lactic acid can be liquefied by heating at a predetermined temperature. The amount of L-lactic acid to be added may be 0.1% by weight to 1.0% by weight. After adding lactic acid, the temperature of the contents may be heated to 110 ° C. to 130 ° C., and stirring may be continued for 4 hours to 10 hours. Under such conditions, starch can be appropriately liquefied.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の澱粉糖化工程(ii)において、液化澱粉の温度を50℃~65℃、水素イオン濃度(pH)を6.0~6.5に調整することが好ましい。pHの調整には弱アルカリ溶液であり、糖化酵素の活性を抑制しないためにアンモニア水溶液を用いることが好ましい。 In the method for producing polylactic acid according to the present invention, the temperature of liquefied starch is adjusted to 50 ° C. to 65 ° C., and the hydrogen ion concentration (pH) is adjusted to 6.0 to 6.5 in the above-mentioned starch saccharification step (ii). Is preferred. It is a weakly alkaline solution for adjusting the pH, and it is preferable to use an aqueous ammonia solution so as not to suppress the activity of the saccharifying enzyme.
 液化澱粉を糖化する際に用いられる糖化酵素としては上記した酵素を一種あるいは二種以上を用いればよく、例えばアミラーゼ等が用いられることが挙げられる。上記の温度、pHの設定は、用いられる糖化酵素の至適pH、耐熱性に応じて適宜設定できる。 As a saccharifying enzyme used in saccharifying liquefied starch, one or two or more kinds of the above-mentioned enzymes may be used, and for example, amylase and the like can be used. The setting of the above temperature and pH can be appropriately set according to the optimum pH and heat resistance of the saccharifying enzyme to be used.
 用いられる糖化酵素の量としては本発明の目的を達するものであれば特に制限されないが、例えば投入澱粉量に対する比率として0.1重量%~1.0重量%加えることが挙げられる。この範囲であれば適正に糖化処理が行われる。糖化工程では通常、5時間~12時間撹拌を継続して糖化あるいは単糖化させる。 The amount of saccharifying enzyme to be used is not particularly limited as long as it achieves the purpose of the present invention, and for example, addition of 0.1% by weight to 1.0% by weight as a ratio to the amount of input starch is mentioned. If it is this range, a saccharification process will be performed appropriately. In the saccharification step, stirring is usually continued for 5 hours to 12 hours to carry out saccharification or monoglycation.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の乳酸発酵工程(iii)において、液糖に、食塩、硫酸マンガン、燐酸アンモニウム、脱脂粉乳、豆乳、廃糖蜜及び界面活性剤を加えて混合した後、液糖を含む混合物に植物性乳酸菌の存在下で発酵させて乳酸を得る。 In the method for producing polylactic acid of the present invention, after adding sodium chloride, manganese sulfate, ammonium phosphate, skimmed milk powder, soy milk, waste molasses and surfactant to liquid sugar in the above-mentioned lactic acid fermentation step (iii) The mixture containing liquid sugar is fermented in the presence of plant-derived lactic acid bacteria to obtain lactic acid.
 これらの材料を用いる際の量としては、糖度が20以上30未満の例えば単糖液である液糖に対して、
食塩を0.01重量%~0.1重量%、
硫酸マンガンを0.01重量%~0.1重量%、
燐酸アンモニウムを0.01重量%~0.1重量%、
脱脂粉乳を0.1重量%~1.0重量%、
豆乳を0.1重量%~1.0重量%、
廃糖蜜を0.1重量%~1.0重量%、
界面活性剤を0.01重量%~0.05重量%
の範囲で混合したものとするのがよい。
The amount of these materials used is, for example, a monosaccharide liquid having a sugar content of 20 or more and less than 30.
0.01 wt% to 0.1 wt% of sodium chloride,
0.01 wt% to 0.1 wt% of manganese sulfate,
0.01 wt% to 0.1 wt% of ammonium phosphate,
0.1% to 1.0% by weight of skimmed milk powder,
0.1% to 1.0% by weight of soy milk,
0.1% to 1.0% by weight of waste molasses,
0.01 wt% to 0.05 wt% of surfactant
It is good to be mixed in the range of
 さらに、上記の材料を混合した後に混合物の温度を50℃~65℃、水素イオン濃度を6.5~7.0に調整し、賦活培養した植物系乳酸菌、例えばLactobacillus Plantarumなどの懸濁液を加えるとよい。 Furthermore, after mixing the above materials, the temperature of the mixture is adjusted to 50 ° C. to 65 ° C., the hydrogen ion concentration is adjusted to 6.5 to 7.0, and a suspension of activated lactic acid bacteria such as Lactobacillus Plantarum is used. Good to add.
 加える植物系乳酸菌の量としては、培養液1g中の生菌数が30億細胞~50億細胞程度の懸濁液を、2重量%~5重量%加えるとよい。この程度の菌数であれば本発明で実施される培養により適正な乳酸量を、効率良く得ることができるからである。 The amount of plant-based lactic acid bacteria to be added may be 2% by weight to 5% by weight of a suspension having about 3 to 5 billion viable cells in 1 g of culture solution. With this number of bacteria, an adequate amount of lactic acid can be efficiently obtained by the culture carried out in the present invention.
 上記の材料と植物系乳酸菌を加えた適当な容器において乳酸発酵させるわけであるが、発酵の際の撹拌等の諸条件としては、適切な形状の容器と撹拌羽根のような撹拌手段により撹拌するとよい。撹拌の回転数としては容器の大きさ、形状、撹拌手段、例えば撹拌羽根の数や形状にもよるが、例えば70rpm(回/分)~100rpm(回/分)で撹拌し、20時間~35時間撹拌を継続して乳酸発酵させるとよい。 Lactic acid fermentation is carried out in a suitable container containing the above-mentioned materials and plant-based lactic acid bacteria, but various conditions such as stirring at the time of fermentation include stirring by means of a container of suitable shape and stirring means such as a stirring blade Good. The number of rotations of stirring depends on the size and shape of the container, the stirring means, for example, the number and shape of stirring blades, but stirring is performed, for example, at 70 rpm (times / minute) to 100 rpm (times / minute) Stirring may be continued for lactic acid fermentation.
 さらに乳酸発酵工程(iii)において、精製される乳酸を、例えば電気的に濃縮する機構を備えた発酵装置を使用するとよい。 Furthermore, in the lactic acid fermentation step (iii), it is preferable to use a fermentation apparatus equipped with a mechanism for electrically concentrating lactic acid to be purified.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記の分解処理工程(iv)において、乳酸を水酸化ナトリウムで中和して乳酸塩を得た後、この乳酸塩を乳酸と水酸化ナトリウムに分解する。水酸化ナトリウムで中和した後、さらに分解することで、ポリ乳酸を効率的に得ることができるからである。 In the method for producing polylactic acid according to the present invention, the lactic acid is neutralized with sodium hydroxide to obtain a lactic acid salt in the above-mentioned decomposition treatment step (iv), and then the lactic acid salt is decomposed into lactic acid and sodium hydroxide. . It is because polylactic acid can be efficiently obtained by further decomposing after neutralization with sodium hydroxide.
 また本発明のポリ乳酸の製造方法は、上記のポリ乳酸生成工程(v)において、乳酸を加熱して脱水させることで濃縮した後、さらに加熱してポリ乳酸を生成させる。乳酸精製工程において、撹拌等の諸条件としては、適切な形状の容器と撹拌羽根のような撹拌手段により撹拌するとよい。撹拌の回転数としては容器の大きさ、形状、撹拌手段、例えば撹拌羽根の数や形状にもよるが、例えば70rpm(回/分)~100rpm(回/分)で撹拌して行なうことでよい。 Further, in the method for producing polylactic acid of the present invention, in the above-mentioned polylactic acid production step (v), after the lactic acid is concentrated by heating and dehydration, it is further heated to produce polylactic acid. In the lactic acid purification process, as various conditions such as stirring, it is preferable to stir using a container having an appropriate shape and a stirring means such as a stirring blade. The number of rotations of the stirring depends on the size and shape of the container, the stirring means, for example, the number and shape of the stirring blades, but it may be carried out by stirring at 70 rpm (times / minute) to 100 rpm (times / minute) .
 さらに具体的には、容器内の内容物を、耐圧容器に粗製乳酸を入れて、例えば70rpm(回/分)~100rpm(回/分)で撹拌しながら、120℃~130℃の範囲の温度に加熱して脱水した後に、さらに150℃~160℃の範囲の温度で、1時間~2時間撹拌を継続して、比較的低分子量のポリ乳酸を生成させるとよい。 More specifically, the content in the container is placed in a pressure-resistant container and crude lactic acid is put therein, and the temperature in the range of 120 ° C. to 130 ° C. is stirred, for example, at 70 rpm (rotations / minute) to 100 rpm (rotations / minute). After heating and dehydrating, stirring may be further continued at a temperature in the range of 150 ° C. to 160 ° C. for 1 hour to 2 hours to produce relatively low molecular weight polylactic acid.
 撹拌を停止した後に、内用物を25℃程度の常温まで冷却して結晶化させ、再度加熱して150℃~160℃の範囲の温度とし、容器内を常圧に対し-20mmHg~-50mmHgに減圧して、1時間~2時間、70rpm(回/分)~100rpm(回/分)で撹拌して不純物を蒸散させること精製乳酸を得ることができる。 After stopping the stirring, the product for internal use is cooled to normal temperature of about 25 ° C. to be crystallized, heated again to make the temperature in the range of 150 ° C. to 160 ° C., and the inside of the container is -20 mmHg to -50 mmHg against atmospheric pressure. The purified lactic acid can be obtained by evaporating the impurities by stirring at 70 rpm (times / minute) to 100 rpm (times / minute) for 1 hour to 2 hours.
産業上の利用分野Industrial application field
 本発明は乳酸系生分解性プラスチック(PLA)の製造方法ならびに製造装置に関するもので、植物澱粉を原料としてPLA(ポリ乳酸)を製造する分野全体に利便を供することができる。また、本発明の製造装置は、それぞれの装置に関連する事業分野において利便を供することができる。 The present invention relates to a method and an apparatus for producing a lactic acid-based biodegradable plastic (PLA), and can provide convenience to the entire field of producing PLA (polylactic acid) using plant starch as a raw material. Moreover, the manufacturing apparatus of the present invention can provide convenience in the business field related to each apparatus.
 本発明によれば、所望の分子量を有するポリ乳酸を高効率且つ短時間で得ることのできるポリ乳酸の製造方法、並びに、高効率且つ短時間で十分な分子量を有するポリ乳酸を得られるポリ乳酸製造装置を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing polylactic acid capable of obtaining polylactic acid having a desired molecular weight with high efficiency and in a short time, and polylactic acid capable of obtaining polylactic acid with high efficiency and a sufficient molecular weight in a short time A manufacturing apparatus can be provided.
 また、本発明のポリ乳酸の製造方法、及びポリ乳酸製造装置を用いることで、乳酸の生成からポリ乳酸の重合までを連続的に行うことが可能であり、また、設備の小型化、低価格化、操作の簡便化及び製造コストの低減を図ることも可能である。 In addition, by using the method for producing polylactic acid of the present invention and the apparatus for producing polylactic acid, it is possible to continuously carry out from the production of lactic acid to the polymerization of polylactic acid, and also the miniaturization of equipment and low cost. It is also possible to simplify the operation, simplify the operation and reduce the manufacturing cost.
ポリ乳酸の製造フローにおける主要成分の化学構造を示す図である。It is a figure which shows the chemical structure of the main component in the manufacturing flow of polylactic acid. 従来の技術における乳酸製造装置の構成を概念的に示す概略図である。It is the schematic which shows notionally the structure of the lactic acid manufacturing apparatus in a prior art. 本発明におけるポリ乳酸の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the polylactic acid in this invention. 本発明におけるポリ乳酸の製造フローを示す図である。It is a figure which shows the manufacturing flow of the polylactic acid in this invention. 本発明のポリ乳酸製造方法における澱粉糖化工程に使用する装置の模式図である。It is a schematic diagram of the apparatus used for the starch saccharification process in the polylactic acid manufacturing method of this invention. 菌株を乳酸発酵に用いるために処理する菌株活性化装置(一例)の模式図である。It is a schematic diagram of the strain activation apparatus (an example) which processes a strain in order to use it for lactic acid fermentation. 菌株を発酵用菌株の活性化に用いるための水素を生成するための水素発生装置(一例)の模式図である。It is a schematic diagram of a hydrogen generator (an example) for producing hydrogen for using a strain for activation of a strain for fermentation. 菌株を用いて発酵するための容器(一例)の模式図である。It is a schematic diagram of a container (an example) for fermenting using a strain. 菌株を用いて発酵するための発酵装置(別の一例)の模式図である。It is a schematic diagram of a fermenter (another example) for fermenting using a strain. 本発明のポリ乳酸製造方法における発酵液中の生菌数およびpHとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows a relationship with viable count and pH in the fermented liquid in the polylactic acid manufacturing method of this invention. 本発明のポリ乳酸の製造方法における発酵の終点を定める方法の一例である。It is an example of the method of determining the end point of the fermentation in the manufacturing method of the polylactic acid of this invention. 本発明のポリ乳酸の製造方法における発酵の終点を定める方法の別の一例である。It is another example of the method of determining the end point of the fermentation in the manufacturing method of the polylactic acid of this invention. 本発明のポリ乳酸の製造方法における乳酸濃縮機構を備えた発酵装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the fermentation apparatus provided with the lactic acid concentration mechanism in the manufacturing method of the polylactic acid of this invention. 本発明の電気透析装置の構造であり、装置縦断面図を示す。It is a structure of the electrodialysis apparatus of this invention, and an apparatus longitudinal cross-sectional view is shown. 本発明のポリ乳酸の製造方法における、乳酸発酵された発酵液を濾過して電気透析装置へ濾液を供給するための濾過分離装置(一例)の模式図である。It is a schematic diagram of the filtration separation apparatus (an example) for filtering the fermentation liquid by which lactic acid fermentation was carried out in the manufacturing method of the polylactic acid of this invention, and supplying a filtrate to an electrodialysis apparatus. 本発明のポリ乳酸の製造方法における、電気透析による乳酸を精製する電気透析(ED)装置(一例)の模式図である。It is a schematic diagram of the electrodialysis (ED) apparatus (an example) which refines | purifies lactic acid by electrodialysis in the manufacturing method of the polylactic acid of this invention. 本発明のポリ乳酸の製造方法における、電気透析(ED)装置により得られた乳酸ナトリウム溶液を電気分解して、乳酸と水酸化ナトリウムに分離する両極電気透析(PD)装置(一例)の模式図である。Schematic diagram of bipolar electrodialysis (PD) apparatus (one example) for electrolyzing sodium lactate solution obtained by electrodialysis (ED) apparatus in the method for producing polylactic acid of the present invention to separate into lactic acid and sodium hydroxide It is. 従来の技術による電気透析装置の一例であり、装置縦断面図を示す。It is an example of the electrodialysis apparatus by a prior art, and an apparatus longitudinal cross-sectional view is shown. 本発明の乳酸精製工程の制御ダイヤグラムである。It is a control diagram of the lactic acid purification process of the present invention. 本発明のポリ乳酸の製造方法における、重合装置(一例)の構造を示す。The structure of the polymerization apparatus (an example) in the manufacturing method of the polylactic acid of this invention is shown. 本発明における精製乳酸の収率を示す図である。It is a figure which shows the yield of the refinement | purification lactic acid in this invention.
 以下、実施例において本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be more specifically described in the examples. However, the present invention is not limited to this.
 分析には下記機器を使用した。
 糖度は糖度計を用いて測定した。
 澱粉のヨード反応は一般に公知な処法によった。
 ポリ乳酸の分子量は高速液体クロマトグラフィー(日製産業販売)によるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)を用い、標準ポリマーにより校正して分子量を測定した。GPC測定の処方は用いた装置の説明資料(溶離液、カラム温度:通常は常温で行なった、検出器:PLA検出のために屈折計などを用いた)に基づき行った。使用カラムは測定対象試料の想定される分子量に応じ、必要に応じて使い分けた。
The following equipment was used for analysis.
The sugar content was measured using a sugar scale.
The iodine reaction of starch was generally according to known procedures.
The molecular weight of poly (lactic acid) was measured using GPC (Gel Permeation Chromatography) by high performance liquid chromatography (Nippon Industrial Sales), calibrated with a standard polymer, and the molecular weight was measured. The formulation of the GPC measurement was performed based on the explanatory data of the apparatus used (eluent, column temperature: normally performed at normal temperature, detector: using a refractometer etc. for PLA detection). The column used was appropriately selected depending on the expected molecular weight of the sample to be measured.
[実施例1]
1.澱粉からのブドウ糖製造
 以下の記載する材料、処方は、30リットル容器にて製造する際の処方であり、製造容器の形状、大きさを変更する場合にはその仕込み量なども適宜変更することでよい。
Example 1
1. Production of Glucose from Starch The materials and formulations described below are for use in production in a 30 liter container, and if the shape and size of the production container are to be changed, the preparation amount etc. may be appropriately changed. Good.
1-1)用いた材料
 炭素源としてコーンスターチを用いた。コーンスターチ以外にも、ジャガイモ、タピオカなども用いることができる。
1-1) Materials used Corn starch was used as a carbon source. Besides corn starch, potatoes, tapioca and the like can also be used.
 水は精製水を用いた。例えばイオン交換水、蒸留水などを用いることができ、蒸留水の場合には必要に応じて微量金属を添加することでよい。 Water used purified water. For example, ion exchange water, distilled water and the like can be used, and in the case of distilled water, trace metals may be added as needed.
 澱粉を加水分解するために、酵素クライスターゼ(天野エンザイム社製)を用いた。クライスターゼは酵素の種類(Category)としてα-アミラーゼを含む。グレードによって酵素α-アミラーゼの性質が変わるが、本発明においては澱粉の液化を目的とするものであれば適用でき、例えば天野エンザイム社のものであれば、クライスターゼE5CC、クライスターゼSD8や、高温下での澱粉の液化用として耐熱α-アミラーゼを含むクライスターゼT10S、原料によっては原料分子中のα-1,6グルコシド結合を分解するためのクライスターゼPL45、プルナーゼ「アマノ」3などを用いることができる。本実施例ではクライスターゼT10Sを用いた。 The enzyme klytase (manufactured by Amano Enzyme Co., Ltd.) was used to hydrolyze starch. Chrysase contains α-amylase as a type of enzyme (Category). Depending on the grade, the properties of the enzyme α-amylase vary, but in the present invention, it can be applied if it is intended to liquefy the starch, for example, if it is that of Amano Enzyme Co., the krytase E5CC, the krytase SD8, the high temperature Use heat-resistant α-amylase containing klystase T10S for liquefaction of starch under some conditions, use klystase PL45 for degrading α-1, 6 glucosidic bond in the raw material molecule depending on the raw material, pullanase "Amano" 3 etc. Can. In this example, chrystase T10S was used.
 クライスターゼの作用により澱粉を加水分解してある程度加水分解された澱粉(デキストラン)を、さらに単糖であるブドウ糖(グルコーズ)にまで加水分解するため、グリコアミラーゼ等の分解酵素を含むグルクザイム(天野エンザイム社製)を用いた。グルクザイムは酵素の種類(Category)としてグリコアミラーゼを含む。グレードによって酵素グリコアミラーゼの性質が変わるが、本発明においては単糖であるブドウ糖(グルコーズ)にまで加水分解できるものであれば適用でき、例えば天野エンザイム社のものであれば、グルクザイムAF6、グルクザイムNL4.2、原料分子中のα-1,6グルコシド結合を分解するためのダイザイムGPK(グリコアミラーゼおよびプルナーズを含む)などを用いることができる。本実施例ではグルクザイムAF6(あるいはグルクザイムNL4.2)を用いた。 Gluczyme (Amano Enzyme, which contains a degrading enzyme such as glycoamylase, in order to hydrolyze starch to a certain extent by the action of chrytase and hydrolyze the partially hydrolyzed starch (dextran) to glucose (glucosose) which is a monosaccharide Company company) was used. Gluczyme contains glycoamylase as a type of enzyme (Category). The nature of the enzyme glycoamylase varies depending on the grade, but in the present invention, any enzyme capable of hydrolyzing to glucose (glucos) which is a monosaccharide can be applied. For example, if it is Amano Enzyme's, Gluczyme AF6, Gluczyme NL4 2. Dizyme GPK (including glycoamylase and purners) for degrading α-1, 6 glucosidic bond in the raw material molecule can be used. Gluczyme AF6 (or Gluczyme NL 4.2) was used in this example.
 pH調整剤として乳酸及び水酸化ナトリウムを適量用いた。 Appropriate amounts of lactic acid and sodium hydroxide were used as pH adjusters.
1-2)澱粉からのブドウ糖製造のフロー
 原料を澱粉としたときに、ブドウ糖まで加水分解するフローを示す。
1) 精製水25リットルを30リットルの容器へ投入する。
2) 容器へ撹拌装置からの撹拌羽根を入れ、70rpm~100rpm(50Hz付近)の回転数で撹拌する。なお、容器に予め撹拌装置が組み込まれていてもよい。
3) 撹拌を継続しながら、原料となる澱粉(コーンスターチ)7Kgを容器へ少量ずつ投入し、さらに撹拌を継続する。
4) 撹拌をしながら、容器内の溶液のpHを確認し、pHが6.0又はその近傍となるように、水酸化ナトリウム(NaOH)で調整する。
5) 容器を加熱装置へ移し加熱する。なお、容器に予め加熱装置が組み込まれていてもよい。
6) 容器内の溶液の温度を確認し、液温が70℃になるまで撹拌速度を維持する(50Hz付近)。液温が70℃に達したら、撹拌速度が遅くなるように設定する(30Hz付近)。
7) 液温が95℃に達したら、10分~15分間撹拌を継続する。
8) 撹拌を継続しながら、クライスターゼの粉20gを、容器へ少量ずつ投入し、さらに撹拌を継続する。クライスターゼの粉を全量投入するのに1分程度の時間をかけて行なう。
9) 撹拌速度を70rpm~100rpm(50Hz付近)の回転数にまで上げ、1時間撹拌する。この際に、回転軸等に付着した糖化された澱粉を掻き落とすとよい。
10) 容器内の投入物が全体的に液化していることを確認する。
11) 容器内の溶液の糖度を測定する。糖度として25°程度であることを確認する。
12) 容器内の溶液の一部を採取してヨード反応を行なう。ヨード反応において変色しないことを確認する。
13) 容器内の液温を下げるために冷却する。なお、容器に予め冷却装置が組み込まれていてもよい。
14) 撹拌を継続しながら、グルクライム(液体)20gを、容器へ少量ずつ投入し、さらに撹拌を継続する。液体のグルクライムを全量投入するのに1分程度の時間をかけて行なう。
15) 撹拌をしながら、容器内の溶液の温度を60℃に設定する。
16) 溶液のpHを確認し、pHが6.5又はその近傍となるように、水酸化ナトリウム(NaOH)で調整する。
17) 70rpm~100rpm(50Hz付近)の回転数で2時間程度撹拌を継続する。
18) 容器内の溶液の糖度を測定する。糖度として25°以上となっていることを確認する。
 以上の処方により、澱粉を原料として、ブドウ糖を製造した。
1-2) Flow of glucose production from starch When starch is used as a raw material, it shows a flow of hydrolysis to glucose.
1) Put 25 liters of purified water into a 30 liter container.
2) Put the stirring blade from the stirring device into the container and stir at a rotational speed of 70 rpm to 100 rpm (around 50 Hz). In addition, the stirring apparatus may be previously integrated in the container.
3) While stirring is continued, 7 kg of starch (corn starch) as a raw material is added little by little to the container, and the stirring is further continued.
4) While stirring, check the pH of the solution in the container, and adjust it with sodium hydroxide (NaOH) so that the pH is 6.0 or near.
5) Transfer the container to a heating device and heat it. In addition, a heating apparatus may be previously integrated in the container.
6) Check the temperature of the solution in the container and maintain the stirring speed until the solution temperature reaches 70 ° C. (around 50 Hz). When the liquid temperature reaches 70 ° C., the stirring speed is set to be slow (around 30 Hz).
7) When the solution temperature reaches 95 ° C, continue stirring for 10 minutes to 15 minutes.
8) While stirring, add 20 g of klytase powder little by little to the vessel and continue stirring. It takes about 1 minute to put in the whole powder of chrystase.
9) Increase the stirring speed to a rotational speed of 70 rpm to 100 rpm (around 50 Hz) and stir for 1 hour. At this time, it is preferable to scrape off the saccharified starch attached to the rotating shaft or the like.
10) Confirm that the input in the container is totally liquefied.
11) Measure the sugar content of the solution in the container. Confirm that the sugar content is around 25 °.
12) Take a part of the solution in the container and perform the iodine reaction. Make sure that there is no color change in the iodine reaction.
13) Cool to lower the liquid temperature in the container. In addition, a cooling device may be previously integrated in the container.
14) While stirring is continued, slowly add 20 g of gluclime (liquid) into the vessel little by little and continue the stirring. It takes about 1 minute to put all the liquid gluclime in.
15) While stirring, set the temperature of the solution in the vessel to 60 ° C.
16) Check the pH of the solution and adjust it with sodium hydroxide (NaOH) so that the pH is at or near 6.5.
17) Continue stirring for about 2 hours at a rotational speed of 70 rpm to 100 rpm (near 50 Hz).
18) Measure the sugar content of the solution in the container. Check that the sugar content is 25 ° or more.
According to the above formulation, glucose was produced using starch as a raw material.
1-3)乳酸菌の調整
 澱粉から製造されたブドウ糖を使用して、これを乳酸菌のより発酵させ、乳酸を製造する。
1-3) Preparation of lactic acid bacteria Using glucose produced from starch, it is fermented from lactic acid bacteria to produce lactic acid.
 乳酸発酵に使用される乳酸菌は前記したような菌株が挙げられるが、実施例では菌株を賦活する必要がある。賦活するためには以下の材料、器具を用い、図5の菌株活性化装置により活性化処理を行なう。 The lactic acid bacteria used for lactic acid fermentation include the above-mentioned strains, but in the examples, it is necessary to activate the strains. In order to activate, the following materials and devices are used, and the activation process is performed by the strain activation apparatus shown in FIG.
 乳酸菌の調整に用いられる器材、材料として、次を用いた。
・乾燥乳酸菌株(ラクトバシラス属(Lactobacillus) Plantarum種)
・ブドウ糖(上記の処方により得た)
・広口ビン等の容器(図5の502、以下「広口ビン」と表示)と蓋(図5の503)
・VRBエキス
・ペプトン
・シャーレ(図5の504)
・硫酸マンガン
・食塩
・糖蜜(廃糖蜜を用いることで、安価にすることができる)
・水素発生器(図6に記載のものを用いた)
The following was used as an apparatus and material used for adjustment of lactic acid bacteria.
・ Dry lactic acid bacteria strain (Lactobacillus (Lactobacillus (Lactobacillus) Plantarum species)
Glucose (obtained by the above prescription)
-Containers such as wide-mouthed bottles (502 in FIG. 5, hereinafter referred to as "wide-mouthed bottles") and lids (503 in FIG. 5)
・ VRB extract peptone petri dish (504 in Fig. 5)
· Manganese sulfate · salt · molasses (can be made inexpensive by using waste molasses)
· Hydrogen generator (using the one described in Fig. 6)
 図6は、乳酸菌株の活性化に用いる水素発生装置の一例である。乳酸発酵用菌株の活性化は、温度45℃、相対湿度(RH)を95%とした水素ガス中で行ない、24時間環境条件を維持した。 FIG. 6 is an example of a hydrogen generator used to activate a lactic acid bacteria strain. The lactic acid fermentation strain was activated in hydrogen gas at a temperature of 45 ° C. and a relative humidity (RH) of 95%, and the environmental conditions were maintained for 24 hours.
1-4)乳酸発酵
 澱粉から、糊化、液化、糖化の工程を経て生成されるブドウ糖は、通常、糖度23~25°程度であるため、さらにこれを煮詰めて糖度50°程度の液糖を製造し、これを乳酸発酵用の材料とした。
1-4) Lactic acid fermentation Since glucose generated from starch through gelatinization, liquefaction and saccharification steps usually has a sugar content of about 23-25 °, it is further boiled down to obtain liquid sugar with a sugar content of about 50 °. It manufactured and used this as the material for lactic acid fermentation.
 乳酸発酵用の培養成分は、以下の組成とした。これらの成分を発酵装置へ投入し、発酵させた。
・ブドウ糖液(糖度50°) 1リットル
・大豆ペプトン 50g
・硫酸マンガン 1g
・廃糖蜜 1g
・食塩 2g
・VRBエキス 10g
・乳酸(pH調整用) 適量
・活性乳酸菌株
The culture components for lactic acid fermentation had the following composition. These components were charged into a fermenter and fermented.
Glucose solution (sugar content 50 °) 1 liter Soy peptone 50 g
・ Manganese sulfate 1 g
・ 1 mol of molasses
・ 2g of salt
・ VRB extract 10g
・ Lactic acid (for pH adjustment) Appropriate amount ・ Active lactic acid bacteria strain
 発酵を振とう培養法により行う場合、雑菌の混入を防ぐためにクリーンベンチ内で行った。培養条件は、37℃で24~30時間程度行った。培養の終点は、次に示すように、培養液中の生菌数とpHの関係をモニターしながら判定した。 When fermentation was carried out by shaking culture method, it was carried out in a clean bench to prevent contamination. The culture conditions were at 37 ° C. for about 24 to 30 hours. The end point of the culture was determined while monitoring the relationship between the number of viable cells in the culture solution and pH as shown below.
 上記の培養液成分が投入された発酵装置の発酵槽に、糖度50°程度のブドウ糖を投入し、37℃~38℃、pH6.5~7.0の条件で低速で撹拌して培養を行った。活性乳酸菌株の植菌量は培養済液として1リットル投入した。 Dextrose with a sugar content of about 50 ° is put into the fermenter of the fermenter to which the above culture solution components have been added, and culture is carried out by stirring at low speed under the conditions of 37 ° C to 38 ° C and pH 6.5 to 7.0. The The inoculum size of the active lactic acid bacteria strain was one liter as a cultured solution.
 培養液組成は次の通りであった。
・ブドウ糖液(糖度50°) 1リットル
・大豆ペプトン 500g
・廃糖蜜 500g
・培養済菌株液 1リットル
The culture broth composition was as follows.
Glucose solution (sugar content 50 °) 1 liter soy peptone 500 g
・ Waste molasses 500g
・ One liter of cultured strain solution
 培養条件として、pH6.5~7.0、撹拌を30Hzの条件にて行った。 As culture conditions, pH 6.5 to 7.0 and stirring were performed at 30 Hz.
 培養中、培養液の一部を採取してpHを測定し、生菌数との関係を確認して終点を定めた。 During the culture, a part of the culture solution was collected to measure the pH, and the relationship with the number of viable cells was confirmed to determine the end point.
 培養は、乳酸菌株の生菌数が7億細胞(Cell)/ml-培養液~10億細胞(Cell)/ml-培養液となっていた時点で終点とした。 The culture was terminated when the number of viable bacteria of the lactic acid bacteria strain was 700 million cells (Cell) / ml-culture solution to 1 billion cells (Cell) / ml-culture solution.
1-5)乳酸液の濾過分離
 上記により乳酸発酵された発酵液においては乳酸が生成しているが、発酵液と乳酸とを効率的に分離する必要がある。そのための装置として図14の濾過分離装置により、乳乳酸液の濾過分離を行った。図14の濾過分離装置では、濾過カートリッジとして、100μmサイズ→20μmサイズ→5μmサイズの順に濾過した。
1-5) Filtration and Separation of Lactic Acid Solution Although lactic acid is produced in the lactic acid-fermented fermentation solution as described above, it is necessary to efficiently separate the fermentation solution and the lactic acid. As a device therefor, the filtration and separation of the milk lactic acid solution was performed by the filtration separation device of FIG. In the filtration separation device of FIG. 14, as a filtration cartridge, filtration was performed in the order of 100 μm size → 20 μm size → 5 μm size.
1-6)乳酸の電気透析による精製
 上記により濾過分離された濾過液を、さらに電気透析により乳酸ナトリウム溶液として回収することができる。そのための装置として図15の電気透析による乳酸を精製する電気透析装置、図16の両極電気透析により、乳酸を精製した。
1-6) Purification by Electrodialysis of Lactic Acid The filtrate filtered and separated as described above can be further collected by electrodialysis as a sodium lactate solution. As a device therefor, the lactic acid was purified by the electrodialysis apparatus for purifying lactic acid by the electrodialysis of FIG. 15 and the bipolar electrodialysis of FIG.
1-7)ポリ乳酸の合成
 図18に示す筒状の重合槽及び電気脱水槽を有する重合装置を用いて乳酸を下記の手順に従って生成した。
1-7) Synthesis of Polylactic Acid Using a polymerization apparatus having a tubular polymerization tank and an electric dehydration tank shown in FIG. 18, lactic acid was produced according to the following procedure.
(1)乾燥工程
 得られた濃度20%の乳酸99.5質量部と触媒(酸化ルテニウムと酸化チタンとを質量比50質量%で混合したもの)0.5質量部と撹拌装置(1904)を用いて150rpmで10分間攪拌した。この際、混合物のpHは3.5~4程度であり、温度は90℃であった。次いで得られた混合物を110~120℃で0.5時間蒸発乾燥した。この際、乳酸の濃度はおおよそ60質量%であった。
(1) Drying step 0.5 parts by mass of obtained 99.5 parts by mass of lactic acid having a concentration of 20% and a catalyst (a mixture of ruthenium oxide and titanium oxide at a mass ratio of 50% by mass) and a stirrer (1904) The mixture was stirred at 150 rpm for 10 minutes. At this time, the pH of the mixture was about 3.5 to 4 and the temperature was 90.degree. The resulting mixture was then evaporated to dryness at 110-120 ° C. for 0.5 hours. At this time, the concentration of lactic acid was approximately 60% by mass.
(2)重合・脱水工程
  得られた乳酸と触媒との混合物を、図18に示す重合装置(1901)を用いて、毎分10質量%で重合槽及び電気脱水槽間を循環させながら、240分間重合・脱水を行った。この際、電気脱水槽においては電極間の電気浸透電圧4.8Vで直流電流をポリ乳酸に通じさせ、脱水を行った。また、重合槽の温度は、始めの90分間は140~145℃とし、残りの150分間を115~120℃とした。得られたポリ乳酸の重量平均分子量を、高速液体クロマトグラフィーによるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)を用いて測定したところ約10,000Daであった。
(2) Polymerization / Dehydration Step While using the polymerization apparatus (1901) shown in FIG. 18, the mixture of the obtained lactic acid and the catalyst is circulated between the polymerization tank and the electric dehydration tank at 10 mass% per minute, 240 Polymerization and dehydration were performed for a minute. At this time, in the electrodehydration tank, dehydration was conducted by causing a direct current to flow through the polylactic acid at an electroosmotic voltage of 4.8 V between the electrodes. The temperature of the polymerization tank was 140 to 145 ° C. for the first 90 minutes, and 115 to 120 ° C. for the remaining 150 minutes. It was about 10,000 Da when the weight average molecular weight of the obtained polylactic acid was measured using GPC (gel permeation chromatography) by high performance liquid chromatography.
  401   澱粉糖化装置
  402   糖化反応槽
  403   撹拌装置
  403a  撹拌羽根
  403b  撹拌棒
  404   ジャケット
  405   凝縮器
  406   原料入口
  407   電気ヒーター
  408   凝縮液溜め
  409   内容物出口
  501   菌株活性化装置
  502   広口ビン
  503   蓋
  504   円筒容器
  504a  ペプトンと乾燥菌株
  505   脱脂綿に水を含ませたもの
  506   温度制御ヒーター
  507   恒温槽
  508   水温
  509   温度計
  510   導入用管
  511   排気用管
  512   架台
  601   水素発生装置
  602   発熱体
  603   容器
  603a  蓋
  604   水酸化ナトリウム水溶液
  605a  ゴム管
  605b  ゴム管
  606   架台
  607   容器
  608   負極
  609   正極
  610   蓋
  611   管
  612   導入口
  613   排出口
  701   容器
  702   蓋
  703   培養用の材料
  801   発酵装置
  802   培養槽
  803   アルカリタンク
  804   ジャケット
  805   撹拌装置
  806   発酵槽入口
  807   排出口
 1201   発酵装置
 1202   負極
 1203   保温ジャケット
 1204   発酵室
 1205   隔膜
 1206   撹拌羽根
 1207   撹拌装置
 1208   戻り管
 1209   乳酸濃縮液出口
 1210   電気絶縁性架台
 1211   撹拌羽根
 1212   電源
 1213   撹拌棒
 1301   電気透析装置
 1302   正極
 1303   負極
 1304   補助正極
 1305   補助負極
 1306   電極液
 1307   脱塩液
 1308   乳酸
 1309   乳酸塩溶液
 1310   水酸化ナトリウム溶液
 1311   電極液
 1312   電極液
 1313   発酵液
 1314   清水
 1315   0.1N水酸化ナトリウム溶液
 1316   電極液
 1317   陰イオン透過膜
 1318   陽イオン透過膜
 1401   濾過装置
 1402   濾過カートリッジ(大孔)
 1403   濾過カートリッジ(中孔)
 1404   濾過カートリッジ(小孔)
 1701   透析装置1
 a1     透析装置1の室
 b1     透析装置1の室
 c1     透析装置1の室
 d1     透析装置1の室
 1702   透析装置2
 a2     透析装置2の室
 b2     透析装置2の室
 c2     透析装置2の室
 d2     透析装置2の室
 1703   発酵液
 1704   水
 1705   電解液
 1706   乳酸
 1707   水酸化ナトリウム
 1708   補助負極
 1709   補助正極
 1710   補助負極
 1711   補助正極
 1901   重合装置
 1902   反応容器
 1903   蓋(反応容器)
 1904   撹拌装置
 1905   撹拌羽根
 1906   水冷凝縮器
 1907   凝縮液溜め
 1908   水冷ジャケット
 1909   油入りジャケット
 1910   電気ヒーター
 1911   原料入口
 1912   内容物出口

 
401 starch saccharification device 402 saccharification reaction tank 403 stirring device 403a stirring blade 403b stirring rod 404 jacket 405 condenser material inlet 407 electric heater 408 condensation liquid reservoir 409 content outlet 501 strain activation device 502 wide mouth bottle 503 lid 504 cylindrical container 504a Peptone and dried strain 505 Containing water in cotton wool 506 Temperature control heater 507 Constant temperature bath 508 Water temperature 509 Thermometer 510 Tube for introduction 511 Exhaust tube 512 Mounting frame 601 Hydrogen generator 602 Heating element 603 Container 603 a Lid 604 Sodium hydroxide Aqueous solution 605a Rubber tube 605b Rubber tube 606 Mounting frame 607 Container 608 Negative electrode 609 Positive electrode 610 Lid 611 Tube 612 Inlet 613 Discharge port 701 Container 702 Lid 703 Material for culture 801 Fermentation equipment 802 Fermentation tank 802 Alkaline tank 804 Jacket 805 Stirring equipment 806 Fermentation tank inlet 807 Discharge port 1201 Fermentation equipment 1202 Negative electrode 1203 Heat retention jacket 1204 Fermentation chamber 1205 Diaphragm 1206 Stirring blade 1207 Stirring device 1208 Return pipe 1209 Lactate concentrate outlet 1210 Electrical insulating frame 1211 Stirring blade 1212 Power source 1213 Stir bar 1301 Electrodialysis device 1302 Positive electrode 1303 Negative electrode 1304 Auxiliary positive electrode 1305 Auxiliary negative electrode 1306 Electrode liquid 1307 Desalting liquid 1308 Lactate 1309 Lactate Solution 1310 Sodium hydroxide solution 1311 Electrode solution 1312 Electrode solution 1313 Fermentation liquid 1314 Fresh water 1315 0.1 N sodium hydroxide solution 1316 Electrode liquid 1317 Anion permeable membrane 1318 Cation permeable membrane 1401 Filtration device 1402 Filtration cartridge (large pore)
1403 filtration cartridge (hole)
1404 filtration cartridge (small hole)
1701 Dialysis machine 1
a1 chamber of the dialysis device 1 b1 chamber of the dialysis device 1 c1 chamber of the dialysis device 1 d1 chamber of the dialysis device 1 1702 dialysis device 2
a2 Room 2 of dialyzer 2 Room 2 of dialyzer 2 Room 2 of dialyzer 2 Room 2 of dialyzer 2 1703 Fermented liquid 1704 Water 1705 Electrolyte 1706 Lactic acid 1707 Sodium hydroxide 1708 Auxiliary negative electrode 1709 Auxiliary positive electrode 1710 Auxiliary negative electrode 1711 Auxiliary positive electrode 1901 polymerization apparatus 1902 reaction vessel 1903 lid (reaction vessel)
1904 Stirring device 1905 Stirring blade 1906 Water-cooled condenser 1907 Condensate reservoir 1908 Water-cooled jacket 1909 Oil-filled jacket 1910 Electric heater 1911 Raw material inlet 1912 Content outlet

Claims (9)

  1.  次の(i)~(v)の工程を組み合わせてなるポリ乳酸の製造方法;
    (i)植物由来の糖質と水とを混合した後、糖質と水の混合物を加熱して糊化し、さらに乳酸を加えて蒸煮して液化する澱粉液化工程、
    (ii)(i)で得られた液化された澱粉に糖化酵素を作用させて液糖を得る澱粉糖化工程、
    (iii)(ii)で得られた液糖に、発酵用材料を加えて混合した後、液糖を含む混合物に、発酵用菌株の存在下で発酵させて乳酸を得る乳酸発酵工程、
    (iv)(iii)で得られた乳酸を水酸化ナトリウムで中和して乳酸塩を得た後、前記乳酸塩を乳酸と水酸化ナトリウムに分解する分解処理工程、
    (v)(iv)で得られた乳酸を加熱して脱水させることで濃縮した後、さらに加熱してポリ乳酸を生成させるポリ乳酸生成工程。
    A method for producing polylactic acid, which comprises combining the following steps (i) to (v);
    (I) A starch-liquefying process in which a mixture of carbohydrates derived from plants and water is heated to gelatinize the mixture of carbohydrates and water, and further lactic acid is added and steamed to be liquefied;
    (Ii) a starch saccharification step of obtaining liquid sugar by causing a saccharifying enzyme to act on the liquefied starch obtained in (i);
    (Iii) A lactic acid fermentation step of obtaining lactic acid by fermenting the liquid material obtained in (ii) with the material for fermentation after adding and mixing it to a mixture containing liquid sugar in the presence of the fermentation strain,
    (Iv) a decomposition treatment step of decomposing the lactic acid salt into lactic acid and sodium hydroxide after the lactic acid obtained in (iii) is neutralized with sodium hydroxide to obtain a lactic acid salt;
    (V) A polylactic acid production step of heating and dehydrating the lactic acid obtained in (iv), and then heating to generate polylactic acid.
  2.  澱粉液化工程(i)において、植物由来の糖質と水との混合物中、水と澱粉の混合比率が水70重量部~80重量部に対して澱粉30重量部~20重量部とする、請求項1に記載のポリ乳酸の製造方法。 In the starch liquefaction step (i), the mixture ratio of water and starch in the mixture of plant-derived saccharide and water is 30 parts by weight to 20 parts by weight of starch to 70 parts by weight to 80 parts by weight of water. Item 2. A method for producing polylactic acid according to Item 1.
  3.  澱粉糖化工程(ii)において、液化澱粉の温度を50℃~65℃、水素イオン濃度(pH)を6.0~6.5に調整する、請求項1または請求項2に記載のポリ乳酸の製造方法。 The polylactic acid according to claim 1 or 2, wherein in the starch saccharification step (ii), the temperature of liquefied starch is adjusted to 50 ° C to 65 ° C, and the hydrogen ion concentration (pH) is adjusted to 6.0 to 6.5. Production method.
  4.  乳酸発酵工程(iii)において、液糖に、食塩、硫酸マンガン、燐酸アンモニウム、脱脂粉乳、豆乳、廃糖蜜及び界面活性剤を加えて混合した後、液糖を含む混合物に植物性乳酸菌の存在下で発酵させて乳酸を得る、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリ乳酸の製造方法。 In the lactic acid fermentation step (iii), after adding and mixing sodium chloride, manganese sulfate, ammonium phosphate, skimmed milk powder, soy milk, waste molasses and surfactant to liquid sugar in the presence of vegetable lactic acid bacteria in a mixture containing liquid sugar The method for producing polylactic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein lactic acid is obtained by fermenting at
  5.  分解処理工程(iv)において、乳酸を水酸化ナトリウムで中和して乳酸塩を得た後、前記乳酸塩を乳酸と水酸化ナトリウムに分解する、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリ乳酸の製造方法。 The decomposition treatment step (iv) according to any one of claims 1 to 4, wherein the lactic acid salt is decomposed into lactic acid and sodium hydroxide after the lactic acid is neutralized with sodium hydroxide to obtain a lactic acid salt. Method of polylactic acid.
  6.  ポリ乳酸生成工程(v)において、乳酸を加熱して脱水させることで濃縮した後、さらに加熱してポリ乳酸を生成させる、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリ乳酸の製造方法。 The method for producing polylactic acid according to any one of claims 1 to 5, wherein in the polylactic acid production step (v), the lactic acid is concentrated by heating and dehydrating, and then heating is further carried out to produce polylactic acid. .
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載のポリ乳酸の製造方法に用いる装置であって、
     前記装置は、糖化反応槽と、撹拌装置と、ジャケットと、凝縮器とを備えた密閉可能な装置であり、
     糖化反応槽は、原料澱粉と水を投入するための原料入口と液化された澱粉を排出するための出口を備えており、投入された原料澱粉と水は、糖化反応槽で加熱され、撹拌されて糊化された後、さらにL乳酸を加えられ撹拌加熱されて液化させるための反応槽であり、
     撹拌装置は、前記糖化反応槽内に撹拌棒を介して撹拌羽根を備えており、撹拌装置により撹拌棒を所定速度で回転することで前記糖化反応槽に投入された原料澱粉と水を混合するための装置であり、
     ジャケットは前記糖化反応槽の周囲に配置され、上方に糖化反応槽を冷却するための水冷ジャケットと下方に糖化反応槽を加熱するための電気ヒーターを備えた油入りジャケットを備え、前記糖化反応槽の温度を制御するための装置であり、
     凝縮器は、前記糖化反応槽内で原料澱粉と水が加熱されて生じるガス成分を凝集するための装置である、
    ポリ乳酸製造装置。
    An apparatus used for the method for producing polylactic acid according to any one of claims 1 to 6,
    The device is a sealable device comprising a saccharification reaction tank, a stirring device, a jacket and a condenser.
    The saccharification reaction tank is provided with a raw material inlet for charging raw material starch and water, and an outlet for discharging liquefied starch, and the charged raw material starch and water are heated and stirred in the saccharification reaction tank After being gelatinized, it is a reaction vessel for adding L-lactic acid, stirring, heating and liquefying it,
    The stirring device is provided with a stirring blade in the saccharification reaction tank via a stirring rod, and the raw material starch and water introduced into the saccharification reaction tank are mixed by rotating the stirring rod at a predetermined speed by the stirring device. A device for
    The jacket is disposed around the periphery of the saccharification reaction tank, and comprises an oil-filled jacket provided with a water cooling jacket for cooling the saccharification reaction tank and an electric heater for heating the saccharification reaction tank below; A device to control the temperature of the
    The condenser is an apparatus for aggregating gas components generated by heating the raw material starch and water in the saccharification reaction tank.
    Poly lactic acid production equipment.
  8.  請求項1~6のいずれか1項に記載のポリ乳酸の製造方法に用いる装置であって、
     前記装置は、発酵室と、撹拌装置と、保温ジャケットと、網状負電極と、電気絶縁性架台とを備えた密閉可能な装置であり、
     発酵室は、発酵用材料である液糖、乳酸菌および添加剤を投入し、混合し発酵のために設定された温度で行なうための容器であり、
     撹拌装置は、前記発酵室内に撹拌棒を介して撹拌羽根を備えており、撹拌装置により撹拌棒を所定速度で回転することで前記発酵室に投入された発酵用材料を混合するための装置であり、
     保温ジャケットは、前記発酵室の外周に備えられ、発酵室を保温するための部材であり、
     網状負電極は、発酵室内に隔膜を介して備えられ、発酵室外側を陽極として荷電することで発酵により生成した乳酸が装置中央部に移動され、前記発酵により生成した乳酸を乳酸濃縮液出口より排出するための装置であり、
     電気絶縁性架台は、発酵室下部に備えられ、中央に乳酸濃縮液出口が設けられ、発酵室と乳酸濃縮液出口とが通電しないように絶縁材料により構成される部材である、
    ポリ乳酸製造装置。
    An apparatus used for the method for producing polylactic acid according to any one of claims 1 to 6,
    The device is a sealable device comprising a fermentation chamber, a stirring device, a heat retaining jacket, a mesh negative electrode, and an electrically insulating mount.
    The fermentation chamber is a container for charging liquid sugar, lactic acid bacteria and additives which are materials for fermentation, mixing and performing at a temperature set for fermentation,
    The stirring device is provided with a stirring blade in the fermentation chamber via a stirring rod, and is a device for mixing the fermentation material introduced into the fermentation chamber by rotating the stirring rod at a predetermined speed by the stirring device. Yes,
    The heat insulating jacket is a member provided on the outer periphery of the fermentation chamber to keep the fermentation chamber warm,
    The reticulated negative electrode is provided in the fermentation chamber via a diaphragm, and the lactic acid produced by fermentation is transferred to the center of the apparatus by charging the outside of the fermentation chamber as an anode, and the lactic acid produced by the fermentation is discharged from the lactic acid concentrate outlet. A device for discharging,
    The electrically insulating mount is a member provided at the lower part of the fermentation chamber, provided with a lactic acid concentrate outlet at the center, and made of an insulating material so that the fermentation chamber and the lactic acid concentrate outlet do not conduct electricity.
    Poly lactic acid production equipment.
  9.  請求項1~6のいずれか1項に記載のポリ乳酸の製造方法に用いる装置であって、
     前記装置は、正極室と、発酵液室と、補助正極室と、補助負極室と、負極室とを備えた電気透析装置であり、
     正極室は、硫酸ナトリウム溶液が循環されると共に、正極と接続されて負極へ通電でき、
     発酵液室は、乳酸塩を含む発酵液が循環され、
     補助正極室は、清水が循環されると共に、補助正極と接続されて補助負極へ通電でき、
     補助負極室は、水酸化ナトリウム溶液が循環されると共に、補助負極と接続されて補助正極より通電されることができ、
     負極室は、硫酸ナトリウム溶液が循環されると共に、負極と接続されて正極より通電されることができ、
     正極室と発酵液室の間には、正極室側に陰イオン交換膜隔膜、発酵液室側に陽イオン交換膜を備えており、
     発酵液室と補助正極室の間には、陽イオン交換膜を備えており、
     補助正極室と補助負極室の間には、陽イオン交換膜を備えており、
     補助負極室と負極室の間には、補助負極室側に陰イオン交換膜隔膜、負極室側に陽イオン交換膜を備えており、
     発酵液より乳酸塩を分離するときに、前記補助正極と前記補助負極とを無接続として前記正極と前記負極間に直流電流を通電するように制御できる機構を備えた、
    ポリ乳酸製造装置。
    An apparatus used for the method for producing polylactic acid according to any one of claims 1 to 6,
    The apparatus is an electrodialysis apparatus including a positive electrode chamber, a fermentation liquid chamber, an auxiliary positive electrode chamber, an auxiliary negative electrode chamber, and a negative electrode chamber,
    In the positive electrode chamber, a sodium sulfate solution is circulated and connected to the positive electrode so that current can be supplied to the negative electrode.
    In the fermentation chamber, a fermentation solution containing lactate is circulated.
    In the auxiliary positive electrode chamber, fresh water is circulated and connected to the auxiliary positive electrode so that the auxiliary negative electrode can be energized.
    The auxiliary anode chamber is circulated with sodium hydroxide solution and connected to the auxiliary anode so that electricity can be supplied from the auxiliary cathode.
    In the negative electrode chamber, a sodium sulfate solution is circulated and connected to the negative electrode so that current can be supplied from the positive electrode.
    Between the positive electrode chamber and the fermentation liquid chamber, an anion exchange membrane diaphragm is provided on the positive electrode chamber side, and a cation exchange membrane is provided on the fermentation liquid chamber side.
    A cation exchange membrane is provided between the fermentation liquid chamber and the auxiliary positive electrode chamber,
    A cation exchange membrane is provided between the auxiliary positive electrode chamber and the auxiliary negative electrode chamber,
    Between the auxiliary negative electrode chamber and the negative electrode chamber, an anion exchange membrane diaphragm is provided on the auxiliary negative electrode chamber side, and a cation exchange membrane is provided on the negative electrode chamber side.
    There is provided a mechanism capable of controlling so that a direct current is supplied between the positive electrode and the negative electrode without connecting the auxiliary positive electrode and the auxiliary negative electrode when separating a lactate from the fermentation liquid.
    Poly lactic acid production equipment.
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