JP2001233681A - Highly selective bioreactor using porous ceramics membrane - Google Patents

Highly selective bioreactor using porous ceramics membrane

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JP2001233681A
JP2001233681A JP2000044802A JP2000044802A JP2001233681A JP 2001233681 A JP2001233681 A JP 2001233681A JP 2000044802 A JP2000044802 A JP 2000044802A JP 2000044802 A JP2000044802 A JP 2000044802A JP 2001233681 A JP2001233681 A JP 2001233681A
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Japan
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raw material
ceramic
membrane
film
function
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Application number
JP2000044802A
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Japanese (ja)
Inventor
Kentaro Oshima
賢太郎 大島
Katsutoshi Okubo
捷敏 大久保
Tetsuo Yazawa
哲夫 矢澤
Yutaka Nakazono
豊 中薗
Naoya Ichimura
直也 市村
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Research Institute for Production Development
Original Assignee
Research Institute for Production Development
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop both a ceramics membrane having composite functions for holding concentrating functions of a raw material, chemical converting functions of the raw material and separating functions of the produced material from the raw material system which are ideal functions required for the ceramics membrane used in a reactor at respective high levels and a highly selective bioreactor using the ceramic membrane. SOLUTION: This porous ceramics membrane is characterized by having a structure in which a ceramics thin membrane having >=0.005 μm pore diameter, 100-1,000 m2/g specific surface area and <=0.01 mm membrane thickness is formed on a ceramics supporting membrane having 0.001-10 μm pore diameter, 1-100 m2/g specific surface area and 0.1-10 mm membrane thickness. The highly selective bioreactor comprises the above porous ceramics membrane as a chemical converting part, a raw material liquid feeding part for feeding the raw material liquid to the chemical converting part and a produced substance collecting part for collecting the produced substance from the chemical converting part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス支持
膜上にセラミックス薄膜が形成された構造を有する多孔
質セラミックス膜、及び該多孔質セラミックス膜が用い
られた高度選択性バイオリアクターに関する。更に詳し
くは、高耐久性・高度選択性分離膜や化学変換器などに
好適に使用しうる高度選択性バイオリアクター及びそれ
に用いられる多孔質セラミックス膜に関する。
The present invention relates to a porous ceramic film having a structure in which a ceramic thin film is formed on a ceramic supporting film, and a highly selective bioreactor using the porous ceramic film. More specifically, the present invention relates to a highly selective bioreactor which can be suitably used for a highly durable and highly selective separation membrane, a chemical converter, and the like, and a porous ceramic membrane used for the bioreactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、多孔質セラミックス膜は、その構
造的特徴を活かして、ガス状及び液状物質の分離機能、
触媒、酵素などの担体機能を主目的として開発されてお
り、耐久性・選択性分離膜や化学反応器などへの応用が
研究されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a porous ceramic membrane has a function of separating gaseous and liquid substances by utilizing its structural characteristics.
It has been developed mainly for the function of carriers such as catalysts and enzymes, and its application to durable and selective separation membranes and chemical reactors has been studied.

【0003】分離膜への応用として、例えば、特開平6-
239674号公報では、圧力損失が小さく、かつ目詰まりが
少ないガス分離膜として有用な多孔質セラミックス膜が
提供されている。しかし、この緻密なセラミックス膜
は、膜内の細孔の大きさによりガスを分離する機能を追
求したものであり、化学反応器への応用には適していな
い。
As an application to a separation membrane, see, for example,
In Japanese Patent No. 239674, a porous ceramic membrane useful as a gas separation membrane having a small pressure loss and a small clogging is provided. However, this dense ceramic film pursues a function of separating gas depending on the size of pores in the film, and is not suitable for application to a chemical reactor.

【0004】また、分離機能を有する化学反応器への応
用として、例えば、特開平9-301789号公報では、高気孔
率で比表面積が大きく、ガス透過性能に優れるととも
に、タンパク質やCO2 ガスなどの吸着特性にも優れ、
フィルターやガス分離膜及びバイオリアクターなどの触
媒担体として有用なセラミックス膜が提供されている。
しかし、このセラミックス膜は、ガス分離機能及び触媒
担体機能を有しているのみで、該セラミックス膜をリア
クターに用いた場合、原料系からの原料物質の濃縮がで
きず、触媒による化学反応で生じた生成物質を原料系か
ら分離できないという問題がある。したがって、原料物
質の濃縮部及び生成物質分離回収部をリアクターの設計
とは別に設計する必要がある。
Further, as an application to a chemical reactor having a separation function, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-301789 discloses a high porosity, a large specific surface area, excellent gas permeation performance, and protein and CO 2 gas. Excellent adsorption properties,
Ceramic membranes useful as catalyst carriers for filters, gas separation membranes, bioreactors, and the like have been provided.
However, this ceramic membrane has only a gas separation function and a catalyst carrier function. When the ceramic membrane is used in a reactor, the raw material cannot be concentrated from the raw material system, and is generated by a chemical reaction by the catalyst. The resulting product cannot be separated from the raw material system. Therefore, it is necessary to design the enrichment section and the product separation / recovery section of the raw material separately from the design of the reactor.

【0005】化学反応による製造プロセスは、大きくは
上流プロセス、化学反応プロセス(リアクター)及び下
流プロセスに分類され、上流プロセスでは主に原料、触
媒などの調整が行われ、化学反応プロセスでは最適な反
応条件や装置操作条件の設定が行われ、下流プロセスで
は分離精製及び品質調整が行われている。従って、これ
らプロセス全体の最適化設計が極めて重要であり、それ
には相当の時間及び労力が必要となる。しかし、化学反
応プロセスを担うリアクターが同時に上流及び下流プロ
セスの機能を有するなら、化学反応プロセスのシステム
を設計する上で非常に有用なものとなる。したがって、
近年、それらの複合機能を有する理想的な高度選択性リ
アクターの開発が待ち望まれている。
[0005] Manufacturing processes by a chemical reaction are roughly classified into an upstream process, a chemical reaction process (reactor), and a downstream process. In the upstream process, materials and catalysts are mainly adjusted, and in the chemical reaction process, an optimum reaction is performed. Conditions and equipment operating conditions are set, and separation and purification and quality adjustment are performed in downstream processes. Therefore, the optimization design of these entire processes is very important and requires considerable time and effort. However, if the reactors responsible for the chemical reaction process have the functions of the upstream and downstream processes at the same time, it will be very useful in designing the system of the chemical reaction process. Therefore,
In recent years, development of an ideal highly selective reactor having these combined functions has been awaited.

【0006】以上説明したように、リアクターに供され
るセラミックス膜に要求される理想的な機能には、原料
物質の濃縮機能、原料物質の化学変換機能、及び生成物
質の原料系からの分離機能をそれぞれ高レベルで保持す
る複合機能が有用であると考えられている。しかしなが
ら、この複合機能を有するセラミックス膜、すなわちい
わゆる高度選択性セラミックス膜の開発が難しく、該高
度選択性セラミックス膜がほとんど開発されていないの
が現状である。
As described above, the ideal functions required for the ceramic membrane provided to the reactor include a function of concentrating the raw material, a function of converting the raw material chemically, and a function of separating the generated material from the raw material system. Is thought to be useful for the complex function of retaining each at a high level. However, it is difficult to develop a ceramic film having this composite function, that is, a so-called highly selective ceramic film, and at present, the highly selective ceramic film has hardly been developed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リアクター
に供されるセラミックス膜に要求される理想的機能であ
る、原料物質の濃縮機能、原料物質の化学変換機能、及
び生成物質の原料系からの分離機能をそれぞれ高レベル
で保持する複合機能を有するセラミックス膜、並びにそ
のセラミックス膜を用いた高度選択性バイオリアクター
の開発を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an ideal function required for a ceramic film to be provided to a reactor, a function of concentrating a raw material, a chemical conversion function of a raw material, and a raw material system of a generated material. The purpose of the present invention is to develop a ceramic membrane having a composite function of maintaining the separation function of each at a high level, and a highly selective bioreactor using the ceramic membrane.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、特定の細孔径、
比表面積及び膜厚を有するセラミックス支持膜上に、特
定の細孔径、比表面積及び膜厚を有するセラミックス薄
膜が形成された構造を有する多孔質セラミックス膜を開
発し、そのセラミックス支持膜の表面及び/又は細孔内
表面に酵素を担持させ、さらに必要に応じてセラミック
ス薄膜の表面及び/又は細孔内表面を親水化又は疎水化
処理した場合には、複合機能を有するセラミックス膜が
得られ、該セラミックス膜は、原料物質の濃縮機能、原
料物質の化学変換機能、及び生成物質の原料系からの分
離機能を各々高レベルで保持する複合機能を有するとい
うまったく新しい事実が見出された。さらに、このセラ
ミックス膜を用いた場合には、高度選択性バイオリアク
ターが得られることも見出し、本発明を完成するに至っ
た。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that a specific pore size,
A porous ceramic membrane having a structure in which a ceramic thin film having a specific pore diameter, a specific surface area and a thickness is formed on a ceramic support membrane having a specific surface area and a thickness is developed, and the surface of the ceramic support membrane and / or Alternatively, when the enzyme is supported on the inner surface of the pores, and the surface of the ceramic thin film and / or the inner surface of the pores are subjected to a hydrophilic or hydrophobic treatment as necessary, a ceramic film having a composite function is obtained. A completely new fact has been found that the ceramic membrane has a composite function of maintaining a high level of the function of concentrating the raw material, the function of chemically converting the raw material, and the function of separating the product from the raw material system. Furthermore, it has been found that a highly selective bioreactor can be obtained when this ceramic membrane is used, and the present invention has been completed.

【0009】すなわち、本発明は (1)細孔径が0.001 〜10μm、比表面積が1〜100 m
2 / g、膜厚が0.1 〜10mmであるセラミックス支持膜
上に、細孔径が0.005 μm以下、比表面積が100〜1000
2 / g、膜厚が0.01mm以下であるセラミックス薄膜
が形成された構造を有することを特徴とする多孔質セラ
ミックス膜、(2)セラミックス支持膜の表面及び/又
は細孔内表面に酵素が担持されており、該酵素が酸化還
元酵素、転移酵素、加水分解酵素、除去付加酵素、異性
化酵素及び合成酵素からなる群より選ばれた1種以上で
ある前記(1)記載の多孔質セラミックス膜、(3)セ
ラミックス支持膜が、原料物質を含む液中から原料物質
を濃縮する機能、並びに表面及び/又は該細孔内表面に
担持している酵素により原料物質を化学変換させる機能
からなる群より選ばれた1種以上の機能を有する前記
(1)又は(2)記載の多孔質セラミックス膜、(4)
セラミックス薄膜が、原料物質の化学変換後の生成物質
を原料物質を含む液から濃縮分離させる機能を有する前
記(1)〜(3)いずれか記載の多孔質セラミックス
膜、(5)セラミックス薄膜の表面及び/又は細孔内表
面が疎水性又は親水性である前記(1)〜(4)いずれ
か記載の多孔質セラミックス膜、(6)セラミックス支
持膜が、ガラス、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオ
ライト、チタニア、セリア及びジンカからなる群より選
ばれた1種以上からなる前記(1)〜(5)記載の多孔
質セラミックス膜、(7)セラミックス薄膜が、ガラ
ス、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト、チタ
ニア、セリア、ジンカ及びそれらのキセロゲルからなる
群より選ばれた1種以上からなる前記(1)〜(6)い
ずれか記載の多孔質セラミックス膜、並びに(8)前記
(1)〜(7)いずれか記載の多孔質セラミックス膜を
化学変換部とし、原料液を該化学変換部に供給するため
の原料液供給部、及び該化学変換部からの生成物質を回
収するための生成物質回収部からなる高度選択性バイオ
リアクターに関する。
That is, the present invention provides (1) a pore diameter of 0.001 to 10 μm and a specific surface area of 1 to 100 m
2 / g, on a ceramic support membrane having a thickness of 0.1 to 10 mm, a pore diameter of 0.005 μm or less and a specific surface area of 100 to 1000
a porous ceramic film having a structure in which a ceramic thin film having a m 2 / g and a film thickness of 0.01 mm or less is formed, (2) an enzyme is formed on the surface of the ceramic support film and / or the inner surface of the pores. The porous ceramic according to the above (1), which is carried, and the enzyme is at least one selected from the group consisting of an oxidoreductase, a transferase, a hydrolase, a removal addition enzyme, an isomerase and a synthetic enzyme. A membrane, (3) a ceramic supporting membrane having a function of concentrating the raw material from a liquid containing the raw material and a function of chemically converting the raw material by an enzyme carried on the surface and / or the inner surface of the pores. (4) The porous ceramic film according to the above (1) or (2), which has one or more functions selected from a group.
The porous ceramic film according to any one of the above (1) to (3), wherein the ceramic thin film has a function of concentrating and separating a product after the chemical conversion of the raw material from a liquid containing the raw material, and (5) a surface of the ceramic thin film. And / or the porous ceramic membrane according to any one of the above (1) to (4), wherein the inner surface of the pore is hydrophobic or hydrophilic; (6) the ceramic supporting membrane is made of glass, alumina, silica, zirconia, zeolite, The porous ceramic film according to any one of (1) to (5), which is at least one selected from the group consisting of titania, ceria, and zinc, and (7) the ceramic thin film is made of glass, alumina, silica, zirconia, zeolite, or titania. The porous cell according to any one of (1) to (6) above, which comprises at least one member selected from the group consisting of, ceria, zinca, and xerogels thereof. A mixed film, and (8) a raw material liquid supply unit for supplying the raw material liquid to the chemical conversion unit, wherein the porous ceramic film according to any one of the above (1) to (7) is a chemical conversion unit, and the chemical conversion unit The present invention relates to a highly selective bioreactor comprising a product recovery section for recovering a product from the section.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の多孔質セラミックス膜
は、セラミックス支持膜及びセラミックス薄膜より構成
される。その膜断面の構造を表す概略説明図を図1に示
す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The porous ceramic film of the present invention comprises a ceramic support film and a ceramic thin film. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the structure of the film cross section.

【0011】図1に示されるように、セラミックス薄膜
2は、セラミックス支持膜1上に形成されている。セラ
ミックス薄膜2とセラミックス支持膜1との界面付近
は、両者の複合系又は混合系となっており、これにより
多孔質セラミックス膜の強度が保持される。
As shown in FIG. 1, a ceramic thin film 2 is formed on a ceramic support film 1. The vicinity of the interface between the ceramic thin film 2 and the ceramic support film 1 is a composite system or a mixed system of both, thereby maintaining the strength of the porous ceramic film.

【0012】なお、図1に示された多孔質セラミックス
膜において、3は担持酵素を示しているが、その担持位
置及び担持量は、その図示された状態に限定されるもの
ではない。
In the porous ceramic membrane shown in FIG. 1, reference numeral 3 denotes a supported enzyme, but the supporting position and the supporting amount are not limited to the illustrated state.

【0013】セラミックス支持膜1の材質は、特に限定
されないが、その代表例として、粘土(ケイ酸塩)系、
酸化物鉱物系、酸化物系、炭化物系、窒化物系、ホウ化
物系、ケイ化物系などが挙げられる。それらの中では、
例えば、ガラス、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオ
ライト、チタニア、セリア及びジンカからなる群より選
ばれた1種以上が好ましい。これらは、混合物であって
もよく、あるいは複合物であってもよい。
The material of the ceramic support film 1 is not particularly limited, but typical examples thereof include a clay (silicate) type,
Examples include oxide minerals, oxides, carbides, nitrides, borides, and silicides. Among them,
For example, at least one selected from the group consisting of glass, alumina, silica, zirconia, zeolite, titania, ceria, and zinca is preferable. These may be mixtures or composites.

【0014】セラミックス支持膜1の細孔径は、酵素の
担持制御及びセラミックス支持膜1の強度確保の観点か
ら、0.001 〜10μm、好ましくは0.005 〜10μmとされ
る。
The pore size of the ceramic support membrane 1 is 0.001 to 10 μm, preferably 0.005 to 10 μm, from the viewpoint of controlling the enzyme loading and ensuring the strength of the ceramic support membrane 1.

【0015】セラミックス支持膜1の比表面積は、酵素
の担持制御及びセラミックス支持膜1の強度確保の観点
から、1〜100 m2 / g、好ましくは5〜100 m2 / g
とされる。
[0015] The specific surface area of the ceramic support layer 1, from the viewpoint of ensuring strength of carrying control and ceramics support film 1 enzyme, 1 to 100 m 2 / g, preferably 5 to 100 m 2 / g
It is said.

【0016】また、セラミックス支持膜1の膜厚は、セ
ラミックス支持膜1の強度確保の観点から、0.1 〜10m
m、好ましくは0.2 〜10mmとされる。
The thickness of the ceramic support film 1 is 0.1 to 10 m from the viewpoint of securing the strength of the ceramic support film 1.
m, preferably 0.2 to 10 mm.

【0017】セラミックス支持膜1の形状は、特に限定
がなく、任意である。その形状としては、例えば、管
状、板状、ロッド状、ファイバー状などが挙げられる。
The shape of the ceramic support film 1 is not particularly limited and is arbitrary. Examples of the shape include a tubular shape, a plate shape, a rod shape, and a fiber shape.

【0018】セラミックス支持膜1は、例えば、固相
法、液相法、気相法などの通常のセラミックスの製法に
よって容易に製造することができるものであり、本発明
は、かかる製法によって限定されるものではない。
The ceramic support film 1 can be easily manufactured by a usual ceramic manufacturing method such as a solid phase method, a liquid phase method, and a gas phase method, and the present invention is limited by such a manufacturing method. Not something.

【0019】セラミックス支持膜1は、コスト、使用し
やすさ、製造しやすさ、化学変換効率などを考慮すれ
ば、例えば、ガラス、アルミナ、シリカ、ジルコニアな
どの材質からなるセラミックス製の管、板、ロッド、フ
ァイバーなどであることが好ましい。
In consideration of cost, ease of use, ease of manufacture, chemical conversion efficiency, etc., the ceramic support film 1 is made of, for example, a ceramic tube or plate made of a material such as glass, alumina, silica, or zirconia. , Rods, fibers and the like.

【0020】セラミックス支持膜1は、原料物質を含む
液中から原料物質を濃縮する機能、並びに表面及び/又
は該細孔内表面に担持している酵素により原料物質を化
学変換させる機能からなる群より選ばれた1種以上の機
能を有することが好ましい。これらの機能は、セラミッ
クス支持膜1において表面及び/又は細孔内表面に、原
料基質となじみやすい状態に化学制御したり、酵素を担
持することにより、セラミックス支持膜1に容易に付与
することができる。
The ceramic support membrane 1 has a function of concentrating the raw material from a liquid containing the raw material and a function of chemically converting the raw material by an enzyme carried on the surface and / or the inner surface of the pores. It preferably has one or more functions selected from the following. These functions can be easily imparted to the ceramic support film 1 by chemically controlling the surface and / or the inner surface of the pores in the ceramic support film 1 so as to be easily compatible with the raw material substrate, or by carrying an enzyme. it can.

【0021】セラミックス支持膜1の表面及び/又は細
孔内表面には酵素が担持されていてもよい。その酵素の
担持方法には特に限定がない。その代表例としては、
(1)酵素を分散させた液中に多孔質セラミックス膜を
浸漬させ、セラミックス薄膜2側から液を吸引すること
により、セラミックス支持膜1へ酵素を担持させる方
法、(2)酵素を分散させた液中に多孔質セラミックス
膜を浸漬させ、セラミックス支持膜1に付けたクロスリ
ンカー剤などの化学修飾基を利用して、セラミックス支
持膜1へ酵素を担持させ方法などが挙げられる。
An enzyme may be carried on the surface of the ceramic support film 1 and / or the inner surface of the pores. The method for supporting the enzyme is not particularly limited. As a typical example,
(1) A method in which a porous ceramic film is immersed in a liquid in which an enzyme is dispersed, and the liquid is sucked from the ceramic thin film 2 side, whereby the enzyme is supported on the ceramic support film 1. (2) The enzyme is dispersed. A method in which a porous ceramic film is immersed in a liquid, and an enzyme is supported on the ceramic support film 1 by using a chemically modified group such as a cross-linker agent attached to the ceramic support film 1 is used.

【0022】酵素の種類には特に限定がない。その中で
は、酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、除去付加
酵素、異性化酵素及び合成酵素からなる群より選ばれた
1種以上が好ましい。なお、酵素は、その補酵素と適宜
併用してもよい。
The type of the enzyme is not particularly limited. Among them, one or more selected from the group consisting of oxidoreductases, transferases, hydrolases, elimination addition enzymes, isomerases and synthases are preferred. In addition, the enzyme may be appropriately used in combination with the coenzyme.

【0023】セラミックス支持膜1の表面及び/又は細
孔内表面に担持される酵素の量は、化学変換制御の観点
から適宜決定すればよい。
The amount of the enzyme carried on the surface of the ceramic support membrane 1 and / or the inner surface of the pores may be determined appropriately from the viewpoint of controlling the chemical conversion.

【0024】セラミックス薄膜2は、原料物質の化学変
換後の生成物質を原料物質を含む液から濃縮分離させる
機能を有することが生成物質の濃度調整における濃縮コ
ストの低減化の観点から好ましい。
It is preferable that the ceramic thin film 2 has a function of concentrating and separating the product after the chemical conversion of the raw material from the liquid containing the raw material from the viewpoint of reducing the concentration cost in adjusting the concentration of the raw material.

【0025】セラミックス薄膜2の材質は、特に限定さ
れないが、その代表例として、粘土(ケイ酸塩)系、酸
化物鉱物系、酸化物系、炭化物系、窒化物系、ホウ化物
系、ケイ化物系などが挙げられる。それらの中では、ガ
ラス、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト、チ
タニア、セリア、ジンカ及びそれらのキセロゲルからな
る群より選ばれた1種以上が好ましく、ガラス、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト及びそれらのキセ
ロゲルからなる群より選ばれた1種以上は、コスト、使
用しやすさ、製造のしやすさ、反応効率などの観点か
ら、より好ましい。これらは、混合物であってもよく、
あるいは複合物であってもよい。
The material of the ceramic thin film 2 is not particularly limited. Typical examples thereof include clay (silicate), oxide mineral, oxide, carbide, nitride, boride, and silicide. And the like. Among them, one or more selected from the group consisting of glass, alumina, silica, zirconia, zeolite, titania, ceria, zinca and their xerogels are preferred, and glass, alumina, silica, zirconia, zeolites and their xerogels One or more selected from the group consisting of is more preferable in terms of cost, ease of use, ease of production, reaction efficiency, and the like. These may be mixtures,
Alternatively, it may be a composite.

【0026】セラミックス薄膜2の細孔径は、化学変換
後の生成物質の分子の大きさ及び原料基質の分子の大き
さの関係から、0.005 μm以下であることが好ましい。
特に、分子量の小さい酸やアルカリの生成物質を考慮す
れば、セラミックス薄膜2の細孔径は、0.002 μm以下
であることが好ましい。
The pore diameter of the ceramic thin film 2 is preferably 0.005 μm or less in view of the relationship between the molecular size of the product substance after chemical conversion and the molecular size of the raw material substrate.
In particular, in consideration of a substance generating an acid or an alkali having a small molecular weight, the pore diameter of the ceramic thin film 2 is preferably 0.002 μm or less.

【0027】セラミックス薄膜2の比表面積は、生成物
質及び原料液媒分子の透過制御の観点から、100 〜1000
2 / g、好ましくは150 〜1000m2 / gとされる。
The specific surface area of the ceramic thin film 2 is 100 to 1000 from the viewpoint of controlling the permeation of the formed material and the liquid medium molecules of the raw material.
m 2 / g, and preferably from 150 ~1000m 2 / g.

【0028】また、セラミックス薄膜2の膜厚は、生成
物質及び原料液媒分子の透過制御の観点から、0.01mm
以下であることが好ましい。
The thickness of the ceramic thin film 2 is set at 0.01 mm from the viewpoint of controlling the transmission of the formed substance and the liquid medium molecules of the raw material.
The following is preferred.

【0029】セラミックス薄膜2は、例えば、セラミッ
クス薄膜2は、例えば、固相法、液相法、気相法等の通
常のセラミックスの製法によって容易に製造することが
できるものであり、本発明は、かかる製法によって限定
されるものではない。
The ceramic thin film 2 can be easily manufactured by, for example, an ordinary ceramic manufacturing method such as a solid phase method, a liquid phase method, and a gas phase method. However, the present invention is not limited by such a manufacturing method.

【0030】セラミックス薄膜2による分離能の決定因
子は、主としてその表面、その細孔径や細孔内表面の状
態に依存する。したがって、酵素による化学変換後の生
成物質の分子が通り抜ける程度の大きさに合わせてその
細孔径を制御することが望ましい。
The determinant of the separation ability of the ceramic thin film 2 mainly depends on the state of its surface, its pore diameter, and its inner surface. Therefore, it is desirable to control the pore size in accordance with the size of the molecule through which the product substance after chemical conversion by the enzyme passes.

【0031】また、セラミックス薄膜2の表面及び/又
は細孔内表面は、特に限定されないが、疎水性又は親水
性であることが好ましい。
The surface of the ceramic thin film 2 and / or the inner surface of the pores are not particularly limited, but are preferably hydrophobic or hydrophilic.

【0032】疎水基としては、例えば、鎖状及び環状炭
化水素基、芳香族炭化水素基、ハロゲン化アルキル基、
オルガノシリコン基(-Si(R)3 基、R:アルキル基)、フ
ッ化炭素基等が挙げられる。
Examples of the hydrophobic group include chain and cyclic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups, halogenated alkyl groups,
Examples include an organosilicon group (—Si (R) 3 groups, R: an alkyl group), a fluorocarbon group, and the like.

【0033】親水基としては、例えば、-COOH 基、-OH
基、-NH2基、-NHCONH2基、-(OCH2CH 2)n - 基(n は整
数、n ≧1)、-SO3H 基、-SO3M 基(M はアルカリ金属
又はアンモニウム基)、-OSO3H基、-OSO3M基(M は前記
と同じ)、-COOM 基(M は前記と同じ)、-N(R)3X 基
(R はアルキル基、X はハロゲン)等が挙げられる。
Examples of the hydrophilic group include a —COOH group and a —OH
Group, -NHTwoGroup, -NHCONHTwoGroup,-(OCHTwoCH Two)n-Group (n is an integer
Number, n ≧ 1), -SOThreeH group, -SOThreeM group (M is an alkali metal
Or ammonium group), -OSOThreeH group, -OSOThreeM group (M is
Same as above), -COOM group (M is the same as above), -N (R)ThreeX group
(R is an alkyl group, X is a halogen) and the like.

【0034】セラミックス薄膜2の表面及び/又は細孔
内表面を疎水性とする場合には、有機ケイ素化合物など
の疎水基を有する化合物を用いて表面処理を施す方法を
採用することが好ましく、また親水性とする場合には、
親水基を有する化合物を用いて通常の化学的表面処理を
施す方法を採用することが好ましい。
When the surface of the ceramic thin film 2 and / or the inner surface of the pores are made hydrophobic, it is preferable to adopt a method of performing a surface treatment using a compound having a hydrophobic group such as an organosilicon compound. If it is hydrophilic,
It is preferable to employ a method of performing a normal chemical surface treatment using a compound having a hydrophilic group.

【0035】本発明の多孔質セラミックス膜に適用しう
る原料物質の種類には特に限定がなく、種々の合成化学
物質、天然化学物質などが挙げられる。これらの原料物
質は、それらが水、有機溶媒、オイルなどに分散あるい
は溶解していればよい。なお、原料物質は、溶液や分散
液などの原料液で使用することが好適である。
There are no particular restrictions on the types of raw materials applicable to the porous ceramic film of the present invention, and various synthetic chemicals and natural chemicals can be used. These raw materials need only be dispersed or dissolved in water, an organic solvent, oil, or the like. Note that the raw material is preferably used in a raw material liquid such as a solution or a dispersion.

【0036】原料物質を原料液として使用した場合、原
料基質の化学変換後の生成物質は、セラミックス薄膜2
で原料液と濃縮分離され、セラミックス薄膜2を通過し
た後、原料液に含まれていた液媒体とともに得られる。
When the raw material is used as the raw material liquid, the generated substance after the chemical conversion of the raw material substrate is the ceramic thin film 2
After passing through the ceramic thin film 2 after being concentrated and separated from the raw material liquid, it is obtained together with the liquid medium contained in the raw material liquid.

【0037】本発明の多孔質セラミックス膜を用いた高
度選択性バイオリアクターの構成の一実施態様を表す概
略説明図を図2に示すが、本発明は、かかる態様のみに
限定されるものではない。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing one embodiment of the configuration of the highly selective bioreactor using the porous ceramic membrane of the present invention, but the present invention is not limited to only such an embodiment. .

【0038】図2に示されるように、本発明の高度選択
性バイオリアクターは、多孔質セラミックス膜を化学変
換部6とし、それを主要部とするバイオリアクター主要
部7、原料液を化学変換部6に供給するための原料液供
給部4、及び化学変換部6からの生成物質を回収するた
めの生成物質回収部9からなる。
As shown in FIG. 2, in the highly selective bioreactor of the present invention, a porous ceramic membrane is used as a chemical conversion section 6, a bioreactor main section 7 is used as a main section, and a raw material liquid is used as a chemical conversion section. A raw material liquid supply unit 4 for supplying the raw material liquid to the chemical conversion unit 6 and a generated material recovery unit 9 for recovering the generated material from the chemical conversion unit 6.

【0039】原料液供給部4は、安定に原料液をバイオ
リアクター主要部7へ供給するものであり、原料液貯槽
機能、液送機能を有しているものであればよく、特に限
定がない。その代表例として、チューブポンプ、ライン
ポンプなどが挙げられる。原料液供給部4には、定流量
制御機能、攪拌機能、液温調節機能、pH調節機能、循
環液受槽機能などが付加されていることが好ましい。
The raw material liquid supply section 4 stably supplies the raw material liquid to the main part 7 of the bioreactor, and may have any function as a raw material liquid storage tank and a liquid feeding function, and is not particularly limited. . Typical examples thereof include a tube pump and a line pump. It is preferable that the raw material liquid supply section 4 is provided with a constant flow control function, a stirring function, a liquid temperature control function, a pH control function, a circulating liquid receiving tank function, and the like.

【0040】原料液供給部4は、原料液供給ライン5を
介して多孔質セラミックス膜を主要部とする化学変換部
6と接続されている。
The raw material liquid supply unit 4 is connected via a raw material liquid supply line 5 to a chemical conversion unit 6 mainly composed of a porous ceramic film.

【0041】原料液供給ライン5は、安定に原料液を移
送することができるものであればよく、特に限定がな
い。なお、原料液供給ライン5には、液温保持機能、液
温・流量モニター機能などが付加されていてもよい。
The raw material liquid supply line 5 is not particularly limited as long as it can transfer the raw material liquid stably. The raw material liquid supply line 5 may be provided with a liquid temperature maintaining function, a liquid temperature / flow rate monitoring function, and the like.

【0042】化学変換部6は、前記多孔質セラミックス
膜と同様であればよいが、必要に応じて、多孔質セラミ
ックス膜を複数個、多段あるいは多重形式にして使用す
ることが好ましい。
The chemical conversion section 6 may be the same as the porous ceramic film, but it is preferable to use a plurality of, multiple or multiple porous ceramic films as necessary.

【0043】バイオリアクター主要部7の種類には、特
に限定がない。バイオリアクター主要部7は、化学変換
部6を内蔵し、原料液、原料循環液、生成物質回収液の
液温、流量、pH、攪拌などのモニター及び制御機能を
有していることが好ましい。
The type of the bioreactor main part 7 is not particularly limited. It is preferable that the bioreactor main part 7 has a built-in chemical conversion part 6 and has a monitor and control function such as a liquid temperature, a flow rate, a pH, and a stirring of a raw material liquid, a raw material circulating liquid, and a product recovery liquid.

【0044】バイオリアクター主要部7は、連続式、回
分式又は半回分式で運転することができるものであるこ
とから、それらの運転制御機能を有していることが好ま
しい。
Since the bioreactor main part 7 can be operated in a continuous, batch or semi-batch mode, it is preferable that the bioreactor has its operation control function.

【0045】バイオリアクター主要部7で得られた回収
液は、生成物質回収ライン8を介して生成物質回収部9
に移送される。
The recovered liquid obtained in the main part 7 of the bioreactor is passed through a product recovery line 8 to a product recovery part 9.
Is transferred to

【0046】生成物質回収ライン8は、安定に回収液を
移送することができるものであればよく、特に限定がな
い。生成物質回収ライン8は、液温保持機能、液温・流
量モニター機能などが付加されていてもよい。
The product recovery line 8 is not particularly limited as long as it can stably transfer the recovery liquid. The product substance recovery line 8 may be provided with a function of maintaining a liquid temperature, a function of monitoring a liquid temperature / flow rate, and the like.

【0047】生成物質回収部9は、安定に回収液を貯槽
することができるものであり、回収液貯槽機能及び液受
送機能を有しているものであればよく、特に限定がな
い。その代表例としては、チューブポンプ、ラインポン
プなどが挙げられる。生成物質回収部9は、更に、定流
量制御機能、攪拌機能、液温調節機能、pH調節機能な
どが付加されていることが好ましい。
The product recovery section 9 can stably store the recovered liquid, and is not particularly limited as long as it has a recovered liquid storage tank function and a liquid receiving / sending function. Typical examples thereof include a tube pump and a line pump. It is preferable that the product recovery section 9 further has a constant flow rate control function, a stirring function, a liquid temperature control function, a pH control function, and the like.

【0048】また、バイオリアクター主要部7からの回
収液は、原料液循環ライン10を介して原料液供給部4
に移送される。
The recovered liquid from the main part 7 of the bioreactor is supplied to the raw liquid supply section 4 through the raw liquid circulation line 10.
Is transferred to

【0049】原料液循環ライン10は、原料供給後の回
収液を安定に原料液供給部4に移送することができるも
のであればよく、特に限定がない。なお、原料液循環ラ
イン10には、液温保持機能、液温・流量モニター機能
などが付加されていてもよい。
The raw material liquid circulation line 10 is not particularly limited as long as it can transfer the recovered liquid after the raw material supply to the raw material liquid supply section 4 stably. The raw material liquid circulation line 10 may be provided with a liquid temperature maintaining function, a liquid temperature / flow rate monitoring function, and the like.

【0050】[0050]

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定される
ものではない。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to only these examples.

【0051】製造例1〔多孔質セラミックス膜の製造〕 テトラエチルシリケート1モルに対し、エタノール20モ
ル、塩酸0.01モル、及び水2モルを加えて調製した溶液
100 mLを室温で8時間攪拌して、均一な溶液を得た。
Production Example 1 [Production of Porous Ceramic Film] A solution prepared by adding 20 mol of ethanol, 0.01 mol of hydrochloric acid, and 2 mol of water to 1 mol of tetraethylsilicate.
100 mL was stirred at room temperature for 8 hours to obtain a homogeneous solution.

【0052】得られた溶液に、一端を封止した多孔質ガ
ラス管(外径5mm、内径4mm、長さ100 mm、厚さ
0.5 mm、平均細孔径4nm、比表面積95m2 / g)を
引き上げ速度2mm/sにてディップコーティングし、
1時間室温で乾燥した後、得られた塗膜を熟成させるた
め、昇温速度0.5 ℃/min、150 ℃で2時間乾燥し
た。これと同様の操作を3回繰り返して、多孔質ガラス
管の外側表面に厚さ約1μmのキセロゲル薄膜を形成さ
せた。
A porous glass tube having one end sealed (outer diameter 5 mm, inner diameter 4 mm, length 100 mm, thickness 100 mm) was added to the obtained solution.
0.5 mm, average pore diameter 4 nm, specific surface area 95 m 2 / g), dip-coated at a pulling rate of 2 mm / s,
After drying at room temperature for 1 hour, the coating was dried at 150 ° C. for 2 hours at a rate of 0.5 ° C./min in order to age the obtained coating film. The same operation was repeated three times to form a xerogel thin film having a thickness of about 1 μm on the outer surface of the porous glass tube.

【0053】なお、このキセロゲル薄膜の物性をBET
比表面積測定装置(窒素吸着法)を用いて調べた結果、
平均細孔径が約1nm、比表面積が500 m2 / g、膜厚
が1.1 μmであることがわかった。
The physical properties of the xerogel thin film were determined by BET
As a result of using a specific surface area measuring device (nitrogen adsorption method),
It was found that the average pore diameter was about 1 nm, the specific surface area was 500 m 2 / g, and the film thickness was 1.1 μm.

【0054】次に、このキセロゲル薄膜に分離能を付与
するために、この薄膜の表面及び細孔内表面に、ジメチ
ルオクチルクロロシランを用い、ピリジンをアクセプタ
ーとしてトルエン中で還元する方法にて疎水化処理を施
した。
Next, in order to impart separability to the xerogel thin film, a hydrophobic treatment was performed on the surface of the thin film and the inner surface of the pores by using dimethyloctylchlorosilane and reducing in toluene with pyridine as an acceptor. Was given.

【0055】次に、この多孔質ガラス支持膜に、酵素固
定化反応を目的としたN−ヒドロキシスクシンイミド
(NHS)活性エステル基をクロスリンカー剤として導
入した。更に、酵母から抽出し、精製された酵素で、比
活性が約20U/mg酵素タンパク質であるアルデヒドデ
ヒドロゲナーゼ(EC1.2.1.5 )10mgを1mLリン酸
緩衝液(pH6.5 )に懸濁させた懸濁液をこの多孔質ガ
ラス支持膜に加え、室温で30分間インキュベートした。
Next, an N-hydroxysuccinimide (NHS) active ester group for the purpose of enzyme immobilization reaction was introduced as a crosslinker agent into the porous glass support membrane. Furthermore, 10 mg of aldehyde dehydrogenase (EC 1.2.1.5), which is an enzyme extracted and purified from yeast and having a specific activity of about 20 U / mg enzyme protein, was suspended in 1 mL phosphate buffer (pH 6.5). The suspension was added to the porous glass support membrane and incubated at room temperature for 30 minutes.

【0056】反応終了後、リン酸緩衝液で洗浄し、この
多孔質セラミックス膜をアルデヒド変換用化学変換部と
した。
After the completion of the reaction, the membrane was washed with a phosphate buffer, and this porous ceramic membrane was used as a chemical conversion section for aldehyde conversion.

【0057】製造例2〔高度選択性バイオリアクターの
製作〕 製造例2で得られた多孔質セラミックス膜を化学変換部
として用いた。原料液供給部として、1Lフラスコ(恒
温槽内に固定)にチューブポンプ及び流量計を組み合わ
せたものを用いた。バイオリアクターとして、前記化学
変換部(恒温槽内に固定)に温度計、pHメーター及び
流量計を組み合わせたものを用いた。また、恒温の生成
物質回収部として、500 mLフラスコ(恒温槽内に固
定)にチューブポンプを組み合わせたものを用いた。
Production Example 2 [Production of highly selective bioreactor] The porous ceramics membrane obtained in Production Example 2 was used as a chemical conversion part. As a raw material liquid supply unit, a combination of a 1 L flask (fixed in a thermostat) with a tube pump and a flow meter was used. As the bioreactor, a combination of a thermometer, a pH meter, and a flow meter in the chemical conversion section (fixed in a thermostat) was used. In addition, as a constant temperature product recovery part, a 500 mL flask (fixed in a constant temperature bath) combined with a tube pump was used.

【0058】原料液供給ライン、生成物質回収ライン及
び原料液循環ラインにシリコンチューブ(外径6mm、
内径4mm)を用い、各構成要素を図2に示す構成とな
るように接続し、高度選択性バイオリアクターを製作し
た。
A silicon tube (outer diameter: 6 mm,
Using an inner diameter of 4 mm), each component was connected so as to have the configuration shown in FIG. 2 to produce a highly selective bioreactor.

【0059】実施例1〔酢酸水溶液の製造〕 原料液として、アセトアルデヒドを100 mMを含むリン
酸緩衝水溶液(pH8.0 、補酵素として100 mMNAD
含有)500 mLを用い、液温25℃、液流量1.25mL/m
in、pH8.0 (水酸化ナトリウムにて調整)の条件下
で、製造例2で製作したバイオリアクターを用いて連続
定常運転を行った。
Example 1 [Production of acetic acid aqueous solution] As a raw material solution, a phosphate buffer aqueous solution containing 100 mM of acetaldehyde (pH 8.0, 100 mM NAD as a coenzyme) was used.
Use) 500mL, liquid temperature 25 ℃, liquid flow rate 1.25mL / m
Under the conditions of pH 8.0 (adjusted with sodium hydroxide), continuous steady operation was performed using the bioreactor manufactured in Production Example 2.

【0060】連続定常運転を6時間行った結果、無色透
明な液体が得られ、それを約100 mL分取し、これにつ
いてガスクロマトグラフィー分析をした結果、約300 m
Mの酢酸水溶液が検出された。
As a result of performing the continuous steady operation for 6 hours, a colorless and transparent liquid was obtained. About 100 mL of the liquid was collected and analyzed by gas chromatography.
M acetic acid aqueous solution was detected.

【0061】このことから、製造例2で得られた高度選
択性バイオリアクターにより、アセトアルデヒド水溶液
から酢酸水溶液を容易に製造することができることがわ
かる。
This indicates that the highly selective bioreactor obtained in Production Example 2 can easily produce an aqueous acetic acid solution from an aqueous acetaldehyde solution.

【0062】実施例2〔プロピオン酸水溶液の製造〕 製造例1において、高度選択性バイオリアクターの化学
変換部である多孔質セラミックス膜を製造する際に、キ
セロゲル薄膜に分離能を付与するために、キセロゲル薄
膜の表面及び細孔内表面をジメチルドデシルクロロシラ
ンを用いてピリジンをアクセプターとしてトルエン中で
還元する方法にて疎水化処理を施した以外は、製造例1
と同様にして酵素担持の多孔質セラミックス膜を作製し
た。
Example 2 [Production of Propionic Acid Aqueous Solution] In Production Example 1, when producing a porous ceramics membrane which is a chemical conversion part of a highly selective bioreactor, in order to impart separation ability to a xerogel thin film, Production Example 1 except that the surface of the xerogel thin film and the inner surface of the pores were subjected to a hydrophobic treatment by reducing in toluene using dimethyldodecylchlorosilane with pyridine as an acceptor.
In the same manner as described above, a porous ceramic film carrying an enzyme was produced.

【0063】得られた多孔質セラミックス膜を化学変換
部として用い、製造例2と同様にして高度選択性バイオ
リアクターを製作した。
A highly selective bioreactor was produced in the same manner as in Production Example 2 using the obtained porous ceramic membrane as a chemical conversion part.

【0064】原料液として、プロピオンアルデヒドを10
0 mM含むリン酸緩衝水溶液(pH8.0 、補酵素として
100 mMNAD含有)500 mLを用い、液温25℃、液流
量1.25mL/min、pH8.0(水酸化ナトリウムにて調
整)の条件下で、前記高度選択性バイオリアクターを用
いて連続定常運転を行った。
As a raw material liquid, propionaldehyde was added to 10
0 mM phosphate buffer solution (pH 8.0, as coenzyme)
Using 500 mL of 100 mM NAD), a continuous steady-state operation was performed using the highly selective bioreactor under the conditions of a liquid temperature of 25 ° C., a liquid flow rate of 1.25 mL / min, and a pH of 8.0 (adjusted with sodium hydroxide). went.

【0065】連続定常運転を6時間行った結果、無色透
明な液体が得られ、それを約100 mL分取し、これにつ
いてガスクロマトグラフィー分析をした結果、約280 m
Mのプロピオン酸水溶液が検出された。
As a result of continuous continuous operation for 6 hours, a colorless and transparent liquid was obtained. About 100 mL of the liquid was collected and analyzed by gas chromatography.
M aqueous propionic acid solution was detected.

【0066】このことから、この高度選択性バイオリア
クターにより、アセトアルデヒド水溶液からプロピオン
酸水溶液を容易に製造することができることがわかる。
From this, it is understood that the aqueous solution of propionic acid can be easily produced from the aqueous solution of acetaldehyde by the highly selective bioreactor.

【0067】実施例3〔酪酸水溶液の製造〕 製造例1において、高度選択性バイオリアクターの化学
変換部である多孔質セラミックス膜を製造する際に、キ
セロゲル薄膜に分離能を付与するために、キセロゲル薄
膜の表面及び細孔内表面をジメチルペンタデシルクロロ
シランを用いてピリジンをアクセプターとしてトルエン
中で還元する方法にて疎水化処理を施した以外は、製造
例1と同様にして酵素担持の多孔質セラミックス膜を作
製した。
Example 3 [Production of butyric acid aqueous solution] In Production Example 1, when producing a porous ceramic membrane which is a chemical conversion part of a highly selective bioreactor, xerogel was added to impart a separating ability to the xerogel thin film. Enzyme-supporting porous ceramics in the same manner as in Production Example 1, except that the surface of the thin film and the inner surface of the pores were subjected to a hydrophobic treatment using dimethylpentadecylchlorosilane using pyridine as an acceptor and reduced in toluene. A film was prepared.

【0068】得られた多孔質セラミックス膜を化学変換
部として用い、製造例2と同様にして高度選択性バイオ
リアクター装置を製作した。
Using the obtained porous ceramics membrane as a chemical conversion part, a highly selective bioreactor was produced in the same manner as in Production Example 2.

【0069】原料液として、ブチリックアルデヒドを10
0 mM含むリン酸緩衝水溶液(pH8.0 、補酵素として
100 mMNAD含有)500 mLを用い、液温25℃、液流
量1.25mL/min、pH8.0 (NaOHにて調整)の
条件下で、前記高度選択性バイオリアクターを用いて連
続定常運転を行った。
As a raw material liquid, butyric aldehyde was
0 mM phosphate buffer solution (pH 8.0, as coenzyme)
Using 500 mL of 100 mM NAD), a continuous steady operation was performed using the highly selective bioreactor under the conditions of a liquid temperature of 25 ° C., a liquid flow rate of 1.25 mL / min, and a pH of 8.0 (adjusted with NaOH). .

【0070】連続定常運転を6時間行った結果、無色透
明な液体が得られ、それを約100 mL分取し、これにつ
いてガスクロマトグラフィー分析をした結果、約280 m
Mの酪酸水溶液が検出された。
As a result of continuous continuous operation for 6 hours, a colorless and transparent liquid was obtained. About 100 mL of the liquid was collected and analyzed by gas chromatography.
M butyric acid aqueous solution was detected.

【0071】このことから、この高度選択性バイオリア
クターにより、ブチリックアルデヒド水溶液から酪酸水
溶液を容易に製造することができることがわかる。
From this, it is understood that this highly selective bioreactor can easily produce an aqueous butyric acid solution from an aqueous butyric aldehyde solution.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明の多孔質セラミックス膜が用いら
れた高度選択性バイオリアクターを用いれば、原料物質
を濃縮する機能、該原料物質を種々の担持酵素により化
学変換させる機能及び生成物質を該原料物質を含む液か
ら分離させる機能により、原料物質を含む液中から有用
な化学物質を広範囲に、簡便に、効率よく製造すること
ができるので、実験室規模から工業規模に至るまでの広
範囲にわたって柔軟に対応することができる。
According to the highly selective bioreactor using the porous ceramic membrane of the present invention, the function of concentrating the raw material, the function of chemically converting the raw material with various supported enzymes, and the formation of the product can be obtained. With the function of separating from the liquid containing the raw material, useful chemical substances can be easily and efficiently produced from the liquid containing the raw material, so that it can be produced over a wide range from laboratory scale to industrial scale. It can respond flexibly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の多孔質セラミックス膜断面の構造を示
す概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a cross-sectional structure of a porous ceramic film of the present invention.

【図2】本発明の多孔質セラミックス膜を用いた高度選
択性バイオリアクターの構成を示す概略説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the configuration of a highly selective bioreactor using the porous ceramic membrane of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミックス支持膜 2 セラミックス薄膜 3 担持酵素 4 原料液供給部 5 原料液供給ライン 6 化学変換部 7 バイオリアクター主要部 8 生成物質回収ライン 9 生成物質回収部 10 原料液循環ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic support film 2 Ceramic thin film 3 Supported enzyme 4 Raw material liquid supply part 5 Raw material liquid supply line 6 Chemical conversion part 7 Main part of bioreactor 8 Produced substance recovery line 9 Produced substance recovery section 10 Raw material liquid circulation line

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年3月3日(2000.3.3)[Submission Date] March 3, 2000 (200.3.3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】 多孔質セラミックス膜を用いた高度選
択性バイオリクター
[Title of the Invention The highly selective Baiori actor using a porous ceramic membrane

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中薗 豊 京都市下京区中堂寺南町17番地 株式会社 関西新技術研究所内 (72)発明者 市村 直也 京都市下京区中堂寺南町17番地 株式会社 関西新技術研究所内 Fターム(参考) 4B033 NA01 NA23 NA25 NA26 NA34 NA35 NA37 NB04 NB15 NB22 NB24 NB25 NB26 NB27 NB64 NB68 NC03 NC12 ND02 NE05 4D006 GA02 HA21 JA02C JA53A KE02Q KE15Q KE16Q MA02 MA03 MA06 MA22 MA31 MA40 MB09 MB10 MB20 MC03 MC03X NA13 NA46 NA59 NA64 PC67 4D019 AA01 AA03 BA05 BB07 BB10 BC13 BC20 CA03 CB04 4G019 FA11 FA13 4G075 AA24 AA30 BD14 BD16 CA57 FA12 FA14 FB04 FC02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yutaka Nakazono 17 Kandoji Minamicho, Shimogyo-ku, Kyoto Inside Kansai New Technology Research Institute Co., Ltd. F term in the new technology research institute (reference) 4B033 NA01 NA23 NA25 NA26 NA34 NA35 NA37 NB04 NB15 NB22 NB24 NB25 NB26 NB27 NB64 NB68 NC03 NC12 ND02 NE05 4D006 GA02 HA21 JA02C JA53A KE02Q KE15Q KE16Q MA02 MA03 MA03 MB03 NA46 NA59 NA64 PC67 4D019 AA01 AA03 BA05 BB07 BB10 BC13 BC20 CA03 CB04 4G019 FA11 FA13 4G075 AA24 AA30 BD14 BD16 CA57 FA12 FA14 FB04 FC02

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 細孔径が0.001 〜10μm、比表面積が1
〜100 m2 / g、膜厚が0.1 〜10mmであるセラミック
ス支持膜上に、細孔径が0.005 μm以下、比表面積が10
0 〜1000m2 / g、膜厚が0.01mm以下であるセラミッ
クス薄膜が形成された構造を有することを特徴とする多
孔質セラミックス膜。
1. A fine particle having a pore diameter of 0.001 to 10 μm and a specific surface area of 1
To 100 m 2 / g, the thickness of the ceramic support layer is 0.1 to 10 mm, pore size 0.005 [mu] m or less and a specific surface area of 10
A porous ceramic film having a structure in which a ceramic thin film having a thickness of 0 to 1000 m 2 / g and a thickness of 0.01 mm or less is formed.
【請求項2】 セラミックス支持膜の表面及び/又は細
孔内表面に酵素が担持されており、該酵素が酸化還元酵
素、転移酵素、加水分解酵素、除去付加酵素、異性化酵
素及び合成酵素からなる群より選ばれた1種以上である
請求項1記載の多孔質セラミックス膜。
2. An enzyme is carried on the surface of the ceramic support membrane and / or the inner surface of the pores, and the enzyme is selected from oxidoreductases, transferases, hydrolases, elimination addition enzymes, isomerases and synthases. The porous ceramic film according to claim 1, which is at least one member selected from the group consisting of:
【請求項3】 セラミックス支持膜が、原料物質を含む
液中から原料物質を濃縮する機能、並びに該表面及び/
又は該細孔内表面に担持している酵素により原料物質を
化学変換させる機能からなる群より選ばれた1種以上の
機能を有する請求項1又は2記載の多孔質セラミックス
膜。
3. The ceramic supporting film has a function of concentrating a raw material from a liquid containing the raw material,
3. The porous ceramic film according to claim 1, having at least one function selected from the group consisting of a function of chemically converting a raw material by an enzyme carried on the inner surface of the pore.
【請求項4】 セラミックス薄膜が、原料物質の化学変
換後の生成物質を原料物質を含む液から濃縮分離させる
機能を有する請求項1〜3いずれか記載の多孔質セラミ
ックス膜。
4. The porous ceramic film according to claim 1, wherein the ceramic thin film has a function of concentrating and separating a product obtained by chemical conversion of the raw material from a liquid containing the raw material.
【請求項5】 セラミックス薄膜の表面及び/又は細孔
内表面が疎水性又は親水性である請求項1〜4いずれか
記載の多孔質セラミックス膜。
5. The porous ceramic film according to claim 1, wherein the surface of the ceramic thin film and / or the inner surface of the pores are hydrophobic or hydrophilic.
【請求項6】 セラミックス支持膜が、ガラス、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト、チタニア、セリ
ア及びジンカからなる群より選ばれた1種以上からなる
請求項1〜5記載の多孔質セラミックス膜。
6. The porous ceramic film according to claim 1, wherein the ceramic support film is made of at least one selected from the group consisting of glass, alumina, silica, zirconia, zeolite, titania, ceria, and zinc.
【請求項7】 セラミックス薄膜が、ガラス、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト、チタニア、セリ
ア、ジンカ及びそれらのキセロゲルからなる群より選ば
れた1種以上からなる請求項1〜6いずれか記載の多孔
質セラミックス膜。
7. The porous film according to claim 1, wherein the ceramic thin film is made of at least one selected from the group consisting of glass, alumina, silica, zirconia, zeolite, titania, ceria, zinca, and xerogels thereof. Ceramics film.
【請求項8】 請求項1〜7いずれか記載の多孔質セラ
ミックス膜を化学変換部とし、原料液を該化学変換部に
供給するための原料液供給部、及び該化学変換部からの
生成物質を回収するための生成物質回収部からなる高度
選択性バイオリアクター。
8. A raw material liquid supply unit for supplying the raw material liquid to the chemical conversion unit using the porous ceramic film according to claim 1 as a chemical conversion unit, and a substance produced from the chemical conversion unit. Highly selective bioreactor consisting of a product recovery section for recovering biomass.
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