JP2002511243A - 膜ろ過 - Google Patents
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- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は、所望の水溶性生成物を発酵培養液から単離する方法であって、前記培養液が、セラミック膜に沿って循環され、少なくとも１５００ｈＰａ(１.５バール)のトランス膜圧力を適用し、前記所望の生成物を含む水溶液が膜を横切り、次いで回収される方法に関する。都合よく、このろ過方法の間、培養液の温度は、２０〜５０℃、好ましくは３０〜４５℃に維持される。本発明に従い、減少したプロセス時間及び高いろ過容量及び効率が得られる。
Description
【０００１】
本発明は、所望の水溶性生成物を発酵培養液から単離する方法に関する。
【０００２】
(本発明の背景) 今日、化合物を調製するための発酵方法は、化学においての役割を強めている
。この種の方法が高い選択性があり、環境的に魅力的であり、及び高い生成物収
率となるので、工業製品でさえ、この方法で行われる。 発酵が終了した後、所望の生成物は、発酵培養液から単離される必要がある。
典型的に、これは、第一に、ケーキろ過工程において水相を細胞物質から分離し
、次いで生成物を濾液から抽出又は吸収することによって行われる。しかしなが
ら、しばしば、このケーキろ過工程は、所望生成物のかなりの損失を伴う。これ
は、主にフィルターケーキが十分に洗い落とされず、やや大量の生成物がフィル
タークロスに残るという事実のためである。実際には、ろ過方法の効率及び容量
は、発酵培養液の質に強く依存することが認められる。加えて、発酵培養液に存
在する「溶解した」タンパク質及び細胞片(cell debris)は、ケーキろ過によっ
ては発酵培養液の水相から十分に除去されない。これは、続く下流方法がタンパ
ク質の汚染を受け、及びその容量が減少する影響をもたらすからである。
。この種の方法が高い選択性があり、環境的に魅力的であり、及び高い生成物収
率となるので、工業製品でさえ、この方法で行われる。 発酵が終了した後、所望の生成物は、発酵培養液から単離される必要がある。
典型的に、これは、第一に、ケーキろ過工程において水相を細胞物質から分離し
、次いで生成物を濾液から抽出又は吸収することによって行われる。しかしなが
ら、しばしば、このケーキろ過工程は、所望生成物のかなりの損失を伴う。これ
は、主にフィルターケーキが十分に洗い落とされず、やや大量の生成物がフィル
タークロスに残るという事実のためである。実際には、ろ過方法の効率及び容量
は、発酵培養液の質に強く依存することが認められる。加えて、発酵培養液に存
在する「溶解した」タンパク質及び細胞片(cell debris)は、ケーキろ過によっ
ては発酵培養液の水相から十分に除去されない。これは、続く下流方法がタンパ
ク質の汚染を受け、及びその容量が減少する影響をもたらすからである。
【０００３】 発酵培養液の実施手順(work up procedure)における上記問題を克服するため
に、他のろ過方法、例えば膜ろ過を使用することが提案される。これらの手順に
使用されるこの膜は、通常、高分子膜、例えばポリスルホン膜である。 膜ろ過の利点は、設計により、生成物の損失が少なく、より純粋な濾液（浸透
液(permeate)）が得られることにある。この浸透液は、タンパク質をほとんど含
まず、及び／又は従来のケーキろ過技術で得られる濾液よりも細胞物質を残す。
その結果、抽出工程は、より都合よく行われ、本方法の全効率は、向上する。
に、他のろ過方法、例えば膜ろ過を使用することが提案される。これらの手順に
使用されるこの膜は、通常、高分子膜、例えばポリスルホン膜である。 膜ろ過の利点は、設計により、生成物の損失が少なく、より純粋な濾液（浸透
液(permeate)）が得られることにある。この浸透液は、タンパク質をほとんど含
まず、及び／又は従来のケーキろ過技術で得られる濾液よりも細胞物質を残す。
その結果、抽出工程は、より都合よく行われ、本方法の全効率は、向上する。
【０００４】 西ドイツ特許出願DD-A-277 088では、ベンジルペニシリンを微生物学的培養液
から単離する方法を開示する。この方法は、バイオマスを除去するための従来の
ケーキろ過工程、及び次いで限外ろ過工程を含み、第１ろ過の濾液に存在するタ
ンパク質を分離する。限外ろ過の生成物は、その容量の５％に濃縮され、そこか
ら所望のベンジルペニシリンが、抽出によって単離される。 培養液ろ過のための膜ろ過方法は、通常、３つの工程を含む。実際には、特に
連続方法において、１つの工程から他への移行は、明確に識別できないだろう。
３工程の２つ又は全てが同時に行われることも、しばしば起こる。しかしながら
、明瞭さの目的ゆえ、この区別を引き出すことは有用である。第１工程は、ろ過
されることによる本組成物の濃縮である。この濃縮工程は、圧力勾配を該表面に
亘って保持しながら、膜表面に沿って培養液を循環することによって、好適に行
われ得る（しばしば、「クロスフローろ過」という）。第２工程において、得ら
れた濃縮生成物は、透析工程におけるクロスフローろ過中に、洗浄される。これ
は、溶媒流が、培養液の循環流に加えられることを意味する。ろ過生成物がろ過
培養液である場合、この溶媒は一般的に水である。第３工程において、得られた
ろ過浸透液は、更にクロスフローろ過の間、好適な範囲に濃縮される。
から単離する方法を開示する。この方法は、バイオマスを除去するための従来の
ケーキろ過工程、及び次いで限外ろ過工程を含み、第１ろ過の濾液に存在するタ
ンパク質を分離する。限外ろ過の生成物は、その容量の５％に濃縮され、そこか
ら所望のベンジルペニシリンが、抽出によって単離される。 培養液ろ過のための膜ろ過方法は、通常、３つの工程を含む。実際には、特に
連続方法において、１つの工程から他への移行は、明確に識別できないだろう。
３工程の２つ又は全てが同時に行われることも、しばしば起こる。しかしながら
、明瞭さの目的ゆえ、この区別を引き出すことは有用である。第１工程は、ろ過
されることによる本組成物の濃縮である。この濃縮工程は、圧力勾配を該表面に
亘って保持しながら、膜表面に沿って培養液を循環することによって、好適に行
われ得る（しばしば、「クロスフローろ過」という）。第２工程において、得ら
れた濃縮生成物は、透析工程におけるクロスフローろ過中に、洗浄される。これ
は、溶媒流が、培養液の循環流に加えられることを意味する。ろ過生成物がろ過
培養液である場合、この溶媒は一般的に水である。第３工程において、得られた
ろ過浸透液は、更にクロスフローろ過の間、好適な範囲に濃縮される。
【０００５】 膜ろ過工程を含む方法において、膜に沿った保留物(retentate)（ろ過の残留
物）のフロー条件を、高いクロスフロー速度(即ち、膜の平面に平行の線形フロ
ー速度)を適用することによって調節する必要がある。これは、本方法の流量(容
量)を最大限にするためである。しかしながら、実際には、数多くの問題が、保
留物の第１フローを、これを濃縮した後に保持しようとするときに生じる。これ
らの問題は、高含有量(３〜１０％)の細胞片及びタンパク質を有する発酵培養液
がろ過されるべきである場合に、特に生じる。 高い濃度因子において観測される粘度の増加により、本方法で要求されるエネ
ルギーに対して測定される軸方向の圧力低下は、同じように増加する。大規模で
適用するときは、遠心ポンプが適用され、その容量は、軸方向の圧力低下が増加
するとその結果として減少する。この条件の下で含まれる物質の偽プラスチック
(puseudoplastic)性質のため、粘度は更に増加し、その回転において、フロー低
下は更に拡大する。さらに、所望の生成物が高温で不安定である場合には望まし
くない多くの熱が発生する。従って、温度を低く保ち、かつ生成物の分解を避け
るためには、大きくて高価な冷却装置が必要である。
物）のフロー条件を、高いクロスフロー速度(即ち、膜の平面に平行の線形フロ
ー速度)を適用することによって調節する必要がある。これは、本方法の流量(容
量)を最大限にするためである。しかしながら、実際には、数多くの問題が、保
留物の第１フローを、これを濃縮した後に保持しようとするときに生じる。これ
らの問題は、高含有量(３〜１０％)の細胞片及びタンパク質を有する発酵培養液
がろ過されるべきである場合に、特に生じる。 高い濃度因子において観測される粘度の増加により、本方法で要求されるエネ
ルギーに対して測定される軸方向の圧力低下は、同じように増加する。大規模で
適用するときは、遠心ポンプが適用され、その容量は、軸方向の圧力低下が増加
するとその結果として減少する。この条件の下で含まれる物質の偽プラスチック
(puseudoplastic)性質のため、粘度は更に増加し、その回転において、フロー低
下は更に拡大する。さらに、所望の生成物が高温で不安定である場合には望まし
くない多くの熱が発生する。従って、温度を低く保ち、かつ生成物の分解を避け
るためには、大きくて高価な冷却装置が必要である。
【０００６】 所望の生成物の分解及び汚染を避けるため、ろ過方法を終了するのに必要な時
間を最小にすることが望まれる。ろ過時間を最小にする利用可能な手段は、フィ
ルター膜表面を増加すること、又は比容量の増加を要求する。比容量は、時間単
位あたりにおいて膜の一定表面積(l/m2.h)に浸透する所望の生成物の量がどれほ
どかを示す。前記容量は、高いトランス膜(trans-membrane)圧力、即ち、ろ過の
後の駆動力を適用することによって増加する。高いトランス膜圧力を適用する不
利益は、所望の生成物、即ち、膜を浸透しない大量の生成物の保持率がより高く
なり、非能率的な方法になることである。さらに、このような場合における管状
高分子膜の適用は不可能である。このタイプの膜は、このような条件下で非常に
多量に摩滅するからである。
間を最小にすることが望まれる。ろ過時間を最小にする利用可能な手段は、フィ
ルター膜表面を増加すること、又は比容量の増加を要求する。比容量は、時間単
位あたりにおいて膜の一定表面積(l/m2.h)に浸透する所望の生成物の量がどれほ
どかを示す。前記容量は、高いトランス膜(trans-membrane)圧力、即ち、ろ過の
後の駆動力を適用することによって増加する。高いトランス膜圧力を適用する不
利益は、所望の生成物、即ち、膜を浸透しない大量の生成物の保持率がより高く
なり、非能率的な方法になることである。さらに、このような場合における管状
高分子膜の適用は不可能である。このタイプの膜は、このような条件下で非常に
多量に摩滅するからである。
【０００７】 上記問題は、セラミック膜を使用することにより、及び驚くべき方法によって
方法の条件を調節することによって克服され得ることが現在分かっている。 セラミック膜の使用は、発酵培養液からの所望の生成物の多様な分離について
の先行文献において報告されている。 EP 0 522 517 A1において、α−アルミナ微小多孔性(microporous)膜は、メチ
ルグルコシドの発酵培養液からの分離に使用される。第１工程において、培養液
を濃縮し、その後、水不溶性メチルグルコシドをメタノールを添加することによ
って溶解し、その後、メチルグルコシド含有溶液を膜に通し、抗生物質を回収す
る。 類似の技術が、発酵培養液からのシクロスポリンＡの分離についての米国特許
第5,616,595号明細書に記載されている。 ロシア特許公報No.2090598によれば、セラミックフィルター要素は、ワインの
製造における果膠(must)のろ過に適用され得る。
方法の条件を調節することによって克服され得ることが現在分かっている。 セラミック膜の使用は、発酵培養液からの所望の生成物の多様な分離について
の先行文献において報告されている。 EP 0 522 517 A1において、α−アルミナ微小多孔性(microporous)膜は、メチ
ルグルコシドの発酵培養液からの分離に使用される。第１工程において、培養液
を濃縮し、その後、水不溶性メチルグルコシドをメタノールを添加することによ
って溶解し、その後、メチルグルコシド含有溶液を膜に通し、抗生物質を回収す
る。 類似の技術が、発酵培養液からのシクロスポリンＡの分離についての米国特許
第5,616,595号明細書に記載されている。 ロシア特許公報No.2090598によれば、セラミックフィルター要素は、ワインの
製造における果膠(must)のろ過に適用され得る。
【０００８】 (本発明の概要) 本発明は、所望の水溶性生成物を発酵培養液から単離する方法であって、前記
培養液が、セラミック膜に沿って循環され、少なくとも１５００ｈＰａ（１．５
バール）のトランス膜圧力を適用し、所望の生成物を含む水溶液が膜を横切り、
次いで回収される方法に関する。 本発明の方法は、非常に短いろ過時間が、所望の生成物の高い保持率という既
知の問題なく実現され得るという利点を有する。従って、本ろ過方法は、高効率
である。驚いたことに、高トランス膜圧力は、所望の生成物が高保持率になるこ
となく、本発明の方法において適用され得る。また、温度は、粘度の問題につな
がることなく、及び所望の(しばしば、熱的に不安定な)生成物の分解につながる
ことなく、所望の値に非常に好適に調節され得る。さらに、本発明の方法におい
て、従来の発酵培養液のろ過を、膜ろ過にかける前に、DD-A-277 088に記載され
たように行う必要はない。
培養液が、セラミック膜に沿って循環され、少なくとも１５００ｈＰａ（１．５
バール）のトランス膜圧力を適用し、所望の生成物を含む水溶液が膜を横切り、
次いで回収される方法に関する。 本発明の方法は、非常に短いろ過時間が、所望の生成物の高い保持率という既
知の問題なく実現され得るという利点を有する。従って、本ろ過方法は、高効率
である。驚いたことに、高トランス膜圧力は、所望の生成物が高保持率になるこ
となく、本発明の方法において適用され得る。また、温度は、粘度の問題につな
がることなく、及び所望の(しばしば、熱的に不安定な)生成物の分解につながる
ことなく、所望の値に非常に好適に調節され得る。さらに、本発明の方法におい
て、従来の発酵培養液のろ過を、膜ろ過にかける前に、DD-A-277 088に記載され
たように行う必要はない。
【０００９】 発酵培養液は、いかなる発酵方法から得られてもよい。このような方法におい
て、好適な微生物株は、炭素源、窒素源、他の栄養分及び空気を培養液に添加す
ることによって発酵される。典型的な操作手順及び手法は、文献から分かるだろ
う。発酵方法が所望の程度まで終了した後、培養液は、細胞物質並びにタンパク
質及び所望の生成物を含むだろう。また、様々な汚染が存在し得る。好ましくは
、培養液は、抗感染性化合物を調製する発酵方法から得られる。このような化合
物の例は、ウィルスβ−ラクタム及び化合物、例えば、エリトロマイシン及びニ
スタチンである。 この点につき、β−ラクタムの例は、β−ラクタム核が好適な側鎖と結合して
いるβ−ラクタム、例えば、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、アジピル−７−アミ
ノセファロスポラン酸、アジピル−７−アミノデスアセトキシセファロ−スポラ
ン酸(adipyl-7-aminodesacetoxycephalo-sporanic acid)、クラブラン酸、セフ
ァロスポリンＣ、アンピシリン、アモキシリン、セファレキシン、セファクラー
（cephaclor）及びセファドロキシル（cephadroxyl）がある。おそらく、更に好
適なのは、β−ラクタム核、例えば、６−アミノペニシラン酸(6-APA)、７−ア
ミノセファロスポラン酸(7-ACA)、３−クロロ−７−アミノデスアセトキシデス
メチルセファロスポラン酸(3-Cl,7-ACCA)、７−アミノデスアセチルセファロス
ポラン酸(7-ADAC)、及び７−アミノデスアセトキシセファロスポラン酸(7-ADCA)
である。最も好ましくは、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、セファロスポリンＣ、
アシル−７−ＡＤＣＡ又はアシル−７−ＡＣＡを調製するための方法から得られ
る発酵培養液である。これら発酵培養液の一つのろ過方法は、本発明の利点に有
利に役立つことがわかる。これら発酵培養液の多くは、熱的に不安定な生成物を
含むが、本発明の方法において、これら熱的に不安定な生成物は、生成物の重大
な損失なく培養液から単離され得ることがわかる。 本発明のおいて使用される膜は、セラミック膜である。これは、無機材料から
なることを意味する。好ましい材料は、金属酸化物、たとえば、α−アルミナ、
γ−アルミナ及びジルコニアである。これらの材料の膜を使用すると、高効率の
ろ過方法になり、損失したとしても、非常に少量の所望の生成物だけが損失し、
所望の生成物は、非常に高純度で得られる。
て、好適な微生物株は、炭素源、窒素源、他の栄養分及び空気を培養液に添加す
ることによって発酵される。典型的な操作手順及び手法は、文献から分かるだろ
う。発酵方法が所望の程度まで終了した後、培養液は、細胞物質並びにタンパク
質及び所望の生成物を含むだろう。また、様々な汚染が存在し得る。好ましくは
、培養液は、抗感染性化合物を調製する発酵方法から得られる。このような化合
物の例は、ウィルスβ−ラクタム及び化合物、例えば、エリトロマイシン及びニ
スタチンである。 この点につき、β−ラクタムの例は、β−ラクタム核が好適な側鎖と結合して
いるβ−ラクタム、例えば、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、アジピル−７−アミ
ノセファロスポラン酸、アジピル−７−アミノデスアセトキシセファロ−スポラ
ン酸(adipyl-7-aminodesacetoxycephalo-sporanic acid)、クラブラン酸、セフ
ァロスポリンＣ、アンピシリン、アモキシリン、セファレキシン、セファクラー
（cephaclor）及びセファドロキシル（cephadroxyl）がある。おそらく、更に好
適なのは、β−ラクタム核、例えば、６−アミノペニシラン酸(6-APA)、７−ア
ミノセファロスポラン酸(7-ACA)、３−クロロ−７−アミノデスアセトキシデス
メチルセファロスポラン酸(3-Cl,7-ACCA)、７−アミノデスアセチルセファロス
ポラン酸(7-ADAC)、及び７−アミノデスアセトキシセファロスポラン酸(7-ADCA)
である。最も好ましくは、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、セファロスポリンＣ、
アシル−７−ＡＤＣＡ又はアシル−７−ＡＣＡを調製するための方法から得られ
る発酵培養液である。これら発酵培養液の一つのろ過方法は、本発明の利点に有
利に役立つことがわかる。これら発酵培養液の多くは、熱的に不安定な生成物を
含むが、本発明の方法において、これら熱的に不安定な生成物は、生成物の重大
な損失なく培養液から単離され得ることがわかる。 本発明のおいて使用される膜は、セラミック膜である。これは、無機材料から
なることを意味する。好ましい材料は、金属酸化物、たとえば、α−アルミナ、
γ−アルミナ及びジルコニアである。これらの材料の膜を使用すると、高効率の
ろ過方法になり、損失したとしても、非常に少量の所望の生成物だけが損失し、
所望の生成物は、非常に高純度で得られる。
【００１０】 好ましくは、セラミック膜が使用され、これは、平均細孔サイズが４〜１００
ｎｍ、より好ましくは、２０〜５０ｎｍである。この範囲の細孔サイズを有する
膜を使用すると、高選択性かつ高効率膜ろ過方法となることが分かる。 膜に沿った培養液の循環の間(クロスフローろ過)、膜を通した培養液の浸透液
に存在する液体の量が増加するに従い、濃縮されるようになる。好適な濃度範囲
は、１．５倍、好ましくは２倍である。前記濃度は、上昇した温度、好ましくは
、２０℃より高い温度、より好ましくは、３０℃より高い温度で有利に行われる
。濃縮における温度の上限は、実際的理由から、一般的に５０℃、好ましくは４
５℃である。 本発明に従い、培養液の粘度は、許容できない高い値には達しないことがわか
った。濃度因子が２の場合、典型的な最大値は、１００ｓ-1の剪断で３３７ｍＰ
ａ.ｓ、５００ｓ-1の剪断で１９７ｍＰａ.ｓ、１０００ｓ-1の剪断で１５６ｍＰ
ａ.ｓである。従って、付け加えることなく(no addition)、高価な装置は、十分
なクロスフロー速度で、循環を行うことが要求される。
ｎｍ、より好ましくは、２０〜５０ｎｍである。この範囲の細孔サイズを有する
膜を使用すると、高選択性かつ高効率膜ろ過方法となることが分かる。 膜に沿った培養液の循環の間(クロスフローろ過)、膜を通した培養液の浸透液
に存在する液体の量が増加するに従い、濃縮されるようになる。好適な濃度範囲
は、１．５倍、好ましくは２倍である。前記濃度は、上昇した温度、好ましくは
、２０℃より高い温度、より好ましくは、３０℃より高い温度で有利に行われる
。濃縮における温度の上限は、実際的理由から、一般的に５０℃、好ましくは４
５℃である。 本発明に従い、培養液の粘度は、許容できない高い値には達しないことがわか
った。濃度因子が２の場合、典型的な最大値は、１００ｓ-1の剪断で３３７ｍＰ
ａ.ｓ、５００ｓ-1の剪断で１９７ｍＰａ.ｓ、１０００ｓ-1の剪断で１５６ｍＰ
ａ.ｓである。従って、付け加えることなく(no addition)、高価な装置は、十分
なクロスフロー速度で、循環を行うことが要求される。
【００１１】 クロスフロー速度は、本発明の方法の間わずかな変動を示し、及び２〜４ｍ／
ｓの値を達成する可能性はある。しかしながら、前記速度は、少なくとも５、よ
り好ましくは６m/sの値に好適に維持される。前記速度の上限は、１０、より好
ましくは８m/sであることが好ましい。前記速度が特定の範囲内から選ばれる場
合、ろ過方法は、非常に高い容量を有する。これは、濃縮が大部分まで行われる
場合、速度を高く保つことができるようになることをここで証明する。 保留物が所望の程度まで濃縮された後、水は、循環している培養液に添加され
ることが好ましい(透析)。好ましくは、そのような量の水が添加されて、培養液
が、１.５〜４倍、より好ましくは２〜３倍に希釈される。水を保留物に添加す
ることによって、ろ過方法の収率、及びそれに従う効率は、増加する。保留物中
の所望の生成物の量は、保留物に対する水の添加を含むこの希釈工程によっても
回収され得る。 本発明の方法の重大な利点は、非常に短いプロセス時間が、既知の問題である
所望生成物の高い保持率を生じることなく達成できることである。よって、本発
明によれば、トランス膜圧力は、１５００ｈＰａ（１．５バール）より高い。本
発明において、トランス膜圧力は、膜の保留物側における平均と浸透側の平均圧
力との違いとして定義される。好ましい態様において、トランス膜圧力は、２５
００〜７５００ｈＰａ（２．５〜７．５バール）、好ましくは、４０００〜６０
００ｈＰａ（４〜６バール）である。
ｓの値を達成する可能性はある。しかしながら、前記速度は、少なくとも５、よ
り好ましくは６m/sの値に好適に維持される。前記速度の上限は、１０、より好
ましくは８m/sであることが好ましい。前記速度が特定の範囲内から選ばれる場
合、ろ過方法は、非常に高い容量を有する。これは、濃縮が大部分まで行われる
場合、速度を高く保つことができるようになることをここで証明する。 保留物が所望の程度まで濃縮された後、水は、循環している培養液に添加され
ることが好ましい(透析)。好ましくは、そのような量の水が添加されて、培養液
が、１.５〜４倍、より好ましくは２〜３倍に希釈される。水を保留物に添加す
ることによって、ろ過方法の収率、及びそれに従う効率は、増加する。保留物中
の所望の生成物の量は、保留物に対する水の添加を含むこの希釈工程によっても
回収され得る。 本発明の方法の重大な利点は、非常に短いプロセス時間が、既知の問題である
所望生成物の高い保持率を生じることなく達成できることである。よって、本発
明によれば、トランス膜圧力は、１５００ｈＰａ（１．５バール）より高い。本
発明において、トランス膜圧力は、膜の保留物側における平均と浸透側の平均圧
力との違いとして定義される。好ましい態様において、トランス膜圧力は、２５
００〜７５００ｈＰａ（２．５〜７．５バール）、好ましくは、４０００〜６０
００ｈＰａ（４〜６バール）である。
【００１２】 本発明のより好ましい態様において、トランス膜圧力は、最初は、上記特定の
圧力よりも低い。好適な初期トランス膜圧力は、１０００〜２５００ｈＰａ(１
〜２.５バール)から選択される。この初期トランス膜圧力が現れる期間は、比較
的短い。一般に、前記期間は、全ろ過時間の１０％以下、好ましくは、８％以下
である。最も実際的な場合において、ろ過されるべき発酵培養液の量に依存して
、前記期間は、約１０分であろう。 本態様は、最終的に所望の、高いトランス膜圧力が本方法の最初から現れると
きよりも、膜の汚れがかなり少なく生じることで有利である。。これは、膜の寿
命が増加する、即ち、同様の膜が清浄されることなく使用され得る期間が増加す
るからである。また、ろ過方法の容量は高くなり、かつ選択性がよくなる。理論
に結びつけられることを望むことなく、これらの利点は、より低いトランス膜圧
力が適用される初期に堆積した、膜の保留物側のタンパク質ゲル層が原因で達成
されると考えられる。
圧力よりも低い。好適な初期トランス膜圧力は、１０００〜２５００ｈＰａ(１
〜２.５バール)から選択される。この初期トランス膜圧力が現れる期間は、比較
的短い。一般に、前記期間は、全ろ過時間の１０％以下、好ましくは、８％以下
である。最も実際的な場合において、ろ過されるべき発酵培養液の量に依存して
、前記期間は、約１０分であろう。 本態様は、最終的に所望の、高いトランス膜圧力が本方法の最初から現れると
きよりも、膜の汚れがかなり少なく生じることで有利である。。これは、膜の寿
命が増加する、即ち、同様の膜が清浄されることなく使用され得る期間が増加す
るからである。また、ろ過方法の容量は高くなり、かつ選択性がよくなる。理論
に結びつけられることを望むことなく、これらの利点は、より低いトランス膜圧
力が適用される初期に堆積した、膜の保留物側のタンパク質ゲル層が原因で達成
されると考えられる。
【００１３】 本発明に従う圧力における保留物の初期圧力は、方法の段階に依存して、１０
００〜８０００ｈＰａ（１〜８バール）の間で変化する。保留物の軸圧力低下は
、方法の段階に依存して、０〜３５００ｈＰａ(０〜３.５バール)の間で変化す
る。特定の流量は、本方法の過程において、０．２リットル/ｍ2.ｈ.ｈＰａ〜０
．０５リットル/ｍ2.ｈ.ｈＰａ（２００リットル/ｍ2.ｈ.バール〜５０リットル
/ｍ2.ｈ.バール）及び続いて０．２リットル/ｍ2.ｈ.ｈＰａ（２００リットル/
ｍ2.ｈ.バール）に変化してもよい。 膜の浸透液側は、連続流を通常維持して、浸透液、及び特にそこに存在する所
望の生成物を収集する。浸透液濃度の好ましい範囲は、１．５〜７、より好まし
くは２〜５倍である。濃縮した浸透液に存在する所望の生成物を回収するために
、従来の実施手順が一般的に行われる。そのような実施手順の好適な例は、抽出
法である。 本発明の方法は、バッチ法又は連続法のいずれかで行われ得る。好ましくは、
連続法で行われる。 本発明は、以下の非限定的実施例によって更に説明される。
００〜８０００ｈＰａ（１〜８バール）の間で変化する。保留物の軸圧力低下は
、方法の段階に依存して、０〜３５００ｈＰａ(０〜３.５バール)の間で変化す
る。特定の流量は、本方法の過程において、０．２リットル/ｍ2.ｈ.ｈＰａ〜０
．０５リットル/ｍ2.ｈ.ｈＰａ（２００リットル/ｍ2.ｈ.バール〜５０リットル
/ｍ2.ｈ.バール）及び続いて０．２リットル/ｍ2.ｈ.ｈＰａ（２００リットル/
ｍ2.ｈ.バール）に変化してもよい。 膜の浸透液側は、連続流を通常維持して、浸透液、及び特にそこに存在する所
望の生成物を収集する。浸透液濃度の好ましい範囲は、１．５〜７、より好まし
くは２〜５倍である。濃縮した浸透液に存在する所望の生成物を回収するために
、従来の実施手順が一般的に行われる。そのような実施手順の好適な例は、抽出
法である。 本発明の方法は、バッチ法又は連続法のいずれかで行われ得る。好ましくは、
連続法で行われる。 本発明は、以下の非限定的実施例によって更に説明される。
【００１４】
(実施例１) １５６ｋｇのペニシリン醗酵培養液を撹拌供給タンクから膜ろ過(ＭＦ)システ
ムに供給した。該システムは、約０.９ｍ2の表面及び５０ｎｍの平均細孔サイズ
を有するMembranlox SCT 3P19膜を有する。 このシステムを脱気し、ろ過方法を以下の条件で開始した。 浸透液６５リットルを除去した後(α＝１．６７(濃度因子)、β＝０．４(希釈
因子))、ろ過ループの循環流は、１７ｍ3／ｈに増加した。これは、２．９ｍ／
ｓのクロスフロー速度に対応する。浸透流は、４０００ｈＰａ(４バール)のトラ
ンス膜圧力で７０リットル／ｍ2ｈに減少した。濃度因子は、１．６７だった。
さらなる濃縮は不可能だった。ダイアフィルトレーションを、αを一定に保ちな
がら開始し、クロスフロー速度は、再び５．５ｍ／ｓまで上昇し、浸透流は、７
２リットルｍ2.ｈで一定のままだった。希釈因子は、１.７２だった。全プロセ
ス時間は、２５０分であった。
ムに供給した。該システムは、約０.９ｍ2の表面及び５０ｎｍの平均細孔サイズ
を有するMembranlox SCT 3P19膜を有する。 このシステムを脱気し、ろ過方法を以下の条件で開始した。 浸透液６５リットルを除去した後(α＝１．６７(濃度因子)、β＝０．４(希釈
因子))、ろ過ループの循環流は、１７ｍ3／ｈに増加した。これは、２．９ｍ／
ｓのクロスフロー速度に対応する。浸透流は、４０００ｈＰａ(４バール)のトラ
ンス膜圧力で７０リットル／ｍ2ｈに減少した。濃度因子は、１．６７だった。
さらなる濃縮は不可能だった。ダイアフィルトレーションを、αを一定に保ちな
がら開始し、クロスフロー速度は、再び５．５ｍ／ｓまで上昇し、浸透流は、７
２リットルｍ2.ｈで一定のままだった。希釈因子は、１.７２だった。全プロセ
ス時間は、２５０分であった。
【００１５】 (実施例２) １５４ｋｇのペニシリン醗酵培養液を撹拌供給タンクから実施例１で使用した
のと同じＭＦシステムに供給した。 このシステムを脱気し、ろ過方法を以下の条件で開始した。 浸透液７４リットルを除去した後(α＝１．９２、β＝０．４８)、ろ過ループ
の循環流は、２６ｍ3／ｈにわずかだけ減少した。浸透流は、濃度因子２.０及び
トランス膜圧力４バールで９４リットルｍ2／ｈに減少した。 ダイアフィルトレーションを、αを一定にして開始した直後、クロスフロー速
度は、再び５．９ｍ／ｓまで上昇し、及び浸透流は１１０リットルｍ2ｈに調節
された。希釈因子は、１.８５だった。全プロセス時間は、１８０分であった。
のと同じＭＦシステムに供給した。 このシステムを脱気し、ろ過方法を以下の条件で開始した。 浸透液７４リットルを除去した後(α＝１．９２、β＝０．４８)、ろ過ループ
の循環流は、２６ｍ3／ｈにわずかだけ減少した。浸透流は、濃度因子２.０及び
トランス膜圧力４バールで９４リットルｍ2／ｈに減少した。 ダイアフィルトレーションを、αを一定にして開始した直後、クロスフロー速
度は、再び５．９ｍ／ｓまで上昇し、及び浸透流は１１０リットルｍ2ｈに調節
された。希釈因子は、１.８５だった。全プロセス時間は、１８０分であった。
【００１６】 (実施例３) １７７ｋｇのペニシリン醗酵培養液を撹拌供給タンクから実施例１で使用した
のと同じＭＦシステムに供給した。 このシステムを脱気し、ろ過方法を以下の条件で開始した。 浸透液９０リットルを除去した後(α＝２．０４、β＝０．５１)循環流は、６
ｍ3／ｈだった。濃縮の最初に５１１リットルｍ2／ｈの浸透流は、濃縮の最後に
は１２４リットルｍ2／ｈに減少した。濃度因子は２.０４であり、及びトランス
膜圧力は、５０００ｈＰａ(５バール)だった。 ダイアフィルトレーションを、αを一定にして開始した後、クロスフロー速度
は、非常にゆっくりと上昇し、かつ２５５リットルｍ2／ｈに調節された。トラ
ンス膜圧力は、方法の最後において３８００ｈＰａ(３.８バール)にゆっくりと
低下した。希釈因子は、２．０２だった。 全プロセス時間は、１３４分だった。
のと同じＭＦシステムに供給した。 このシステムを脱気し、ろ過方法を以下の条件で開始した。 浸透液９０リットルを除去した後(α＝２．０４、β＝０．５１)循環流は、６
ｍ3／ｈだった。濃縮の最初に５１１リットルｍ2／ｈの浸透流は、濃縮の最後に
は１２４リットルｍ2／ｈに減少した。濃度因子は２.０４であり、及びトランス
膜圧力は、５０００ｈＰａ(５バール)だった。 ダイアフィルトレーションを、αを一定にして開始した後、クロスフロー速度
は、非常にゆっくりと上昇し、かつ２５５リットルｍ2／ｈに調節された。トラ
ンス膜圧力は、方法の最後において３８００ｈＰａ(３.８バール)にゆっくりと
低下した。希釈因子は、２．０２だった。 全プロセス時間は、１３４分だった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 ド ズワルテ ピーテル ヨハネス ヘリ ート オランダ エヌエル−2804 エルヘー フ ーダ ヴレールスト 81 Ｆターム(参考） 4B029 AA09 BB20 CC01 HA06 HA09 HA10 4B064 AH16 CA03 CE06 DA03 DA04 4D006 GA07 KE02R KE07R KE16R MA22 MC03X PB12 PB52 PC12
Claims (13)
- 【請求項１】所望の水溶性生成物を発酵培養液から単離する方法であって、
前記培養液が、セラミック膜に沿って循環され、少なくとも１５００ｈＰａのト
ランス膜圧力を適用し、前記所望の生成物を含む水溶液が膜を横切り、次いで該
水溶液が回収されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記培養液が、２０〜５０℃の温度での前記膜に沿った循環の
間に濃縮される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記温度が、３０〜４５℃である、請求項２に記載の方法。
- 【請求項４】クロスフロー速度が、５〜１０m/s、好ましくは６〜８m/sであ
る、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】前記セラミック膜が、金属酸化物からなる群より選択された材
料を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】前記セラミック膜が、４〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜５０
ｎｍの平均細孔サイズを有する、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】前記トランス膜圧力が、２５００〜７５００ｈＰａ、好ましく
は３０００〜６０００ｈＰａである、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。 - 【請求項８】前記トランス膜圧力が、最初１０００〜２５００ｈＰａである
、請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】水を循環培養液に加え、１倍の該培養液を１.５倍、好ましく
は２倍に濃縮する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１０】前記量の水を加え、前記培養液を１.５〜４倍、好ましくは
１〜３倍に希釈する、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】前記培養液をろ過した後、浸透液を得、該浸透液が、１.５
〜７倍、好ましくは２〜５倍に濃縮される、請求項１〜１０のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項１２】前記発酵培養液が、抗感染性化合物を調製する発酵方法から
得られる、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１３】前記抗感染性化合物が、エリトロマイシン、ニスタチン、ア
ジピル−７−アミノセファロスポラン酸、アジピル−７−アミノデスアセトキシ
セファロ−スポラン酸、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、セファロスポリンＣ、及
びイソペニシリンＮからなる群より選択される、請求項１２に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| EP98201209 | 1998-04-14 | ||
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| PCT/EP1999/002645 WO1999053015A1 (en) | 1998-04-14 | 1999-04-14 | Membrane filtration |
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| CN102311912B (zh) * | 2010-07-06 | 2013-07-31 | 光明乳业股份有限公司 | 乳酸菌发酵剂的制备工艺及其专用设备 |
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