JP2016523541A - 機械的な粉砕によりクロレラの細胞壁を破壊するための最適化された方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− 物理的技術(超音波、マイクロビーズ、ヒートショック、高圧等)
− 化学的技術(酸、アルカリ、親水性有機溶媒等)
− 酵素的技術(セルラーゼ、リパーゼ等)。
& Murthy,2009、もしくはApplied Biochemistry,164,7,1215−1224のZheng et al.,2011等の科学論文に記載されている。
− 高い細胞密度を有し(>100g/l)、および/または
− 微細藻類の細胞壁は特に高い機械的強度を有する。
− 高い生産力、
− 信頼性、
− 運営コスト、
− 投資コスト等。
− マイクロビーズを使用する粉砕、または
− 高圧破裂技術。
− 設備投資、特に開発コストおよび非消耗原価項目に関する設備投資(頭字語「CAPEX」)、ならびに
− 作業費用、特にエネルギー費用(頭字語「OPEX」)
に関する「ビーズミル」の影響は、有意に、設備性能レベルを改善するための最適化を必要とする。
・ビーズの密度、
・ビーズの直径、
・粉砕チャンバの充填率、
・パスモード、
・粉砕ディスクの周速、
・細胞濃度
である。
− ビーズの見掛け密度が2〜3.5kg/lであり、
− 粉砕室の充填率が80%以上である
ことを特徴とする方法を提供することに到った。
− ケイ酸ジルコニウムビーズの使用、および/または
− 85%以上の充填率
を含む。
− ビーズの見掛け密度が2〜3.5kg/lであり、
− 粉砕チャンバの充填率が80%以上である
ことを特徴とする。
下記に例示するように、ケイ酸ジルコニウムビーズは、目標とする粉砕度を達成するのに必要な比エネルギーを制限することにより、本出願に最適な性能レベルを示す。そのため、見掛け密度は2〜3.5kg/lであり、好ましくは2〜3.2kg/lである。
充填率は、粉砕チャンバの空容積から撹拌システムが占める容積を差し引いた値(一般的に供給者により定義される)であると定義される。
− ケイ酸ジルコニウムビーズの使用、および/または
−85%以上の充填率
を優先的に含む。
たはマルチパスの作業モードを含む。
− 粉砕するクロレラ属の微細藻類の細胞密度
− 粉砕ディスクの周速
を調整することにより、これらの選択肢を提供できることを見出した。
いくつかの濃度(20%、25.2%および32.9%)で調製した、同じ製造バッチからのバイオマスを選択することにより、バイオマスの細胞濃度の粉砕性能レベルに対する影響を評価する。
− 規定した粉砕度を得るのに必要な比粉砕エネルギーへの細胞濃度の影響の分析、
− 生産性の角度からの分析、即ち目標とする粉砕度と比較したバイオマスの導入の流量(乾燥バイオマスに対する)からの分析。
粉砕の最適化には、粉砕ディスクの最適な周速を規定することも必要である。
− 周速の関数としての比粉砕エネルギーの分析、
− 生産性の角度からの分析、即ち周速に応じて目標とする粉砕度を達成するのに必要な流量の分析。
− 粉砕する微細藻類の密度を250g/l未満のレベルに調整すること、および/または
− 10m/秒未満の粉砕ディスクの周速を選択すること。
− 粉砕する微細藻類の細胞密度を250g/l超のレベルまで増加させること、および/または
− 10m/秒超の粉砕ディスクの周速を選択すること。
− 粉砕チャンバの容積が100リットル以上であり、好ましくは500リットル以上である、および/または
− 流量が1m3/時間超である、および/または
− バッチが1〜200m3である
方法を意味することが意図される。
発酵プロトコルは、特許出願国際公開第2010/120923号パンフレットに全体的に一般的に記載されているプロトコルが適応された。
上記のようにして調製された発酵バイオマスを使用して、実験用ビーズミルに対する粉砕パラメータのスクリーニングを実行する。
た、いくつかの点を特徴とする。
粉砕度は、初期の参照試料に対する粉砕後の残余の細胞を顕微鏡により計数することにより測定される。
ビーズ密度
密度は異なるが同じ直径の(0.6mm)材料で製造されたビーズの選択を使用して、粉砕ビーズの密度の影響を検討する。
直径が0.3mm〜1.7mmの範囲である同じケイ酸ジルコニウム範囲(同じ密度のビーズ)で、粉砕ビーズの直径の影響を検討する。
図3に示すように、低充填率での比エネルギーは、充填率が高い場合よりもわずかに高い。
図4に示すように、粉砕チャンバ中での滞留時間に関して、試験した3種の作業スキーム(シングルパス、マルチパス)は同じである(30kg/時間あたり1回のパス、60kg/時間あたり2回のパス、90kg/時間あたり3回のパス)。
図5によれば、比粉砕エネルギーを周速の関数として相対的に分析することにより、互いに対する曲線の相対位置から、規定された粉砕度において、高周速での動作は有意に高い比エネルギーを必要とすることが明らかである。
与える可能性があるからである。
ビーズ粉砕設備の物理的パラメータに加えて、粉砕するバイオマスに関するいくつかの基準は、粉砕性能レベルに対して無視できない影響を与える場合がある。
Claims (5)
- クロレラ(Chlorella)属の微細藻類の細胞を工業規模で機械的に粉砕する方法であって、前記機械的な粉砕が水平ビーズミル型のシステム中で実行され、
− ケイ酸ジルコニウムビーズの見掛け密度が2〜3.5kg/lであり、
− 粉砕チャンバの充填率が80%以上であり、好ましくは85%以上であり、
− 前記機械的な粉砕が一連の連続したパスによって連続モードで実行される
ことを特徴とする方法。 - 前記クロレラ属の微細藻類が、クロレラ・ブルガリス(Chlorella vulgaris)、クロレラ・ソロキニアナ(Chlorella sorokiniana)およびクロレラ・プロトセコイデス(Chlorella protothecoides)からなる群から選択され、より好ましくはクロレラ・プロトセコイデスであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ビーズの直径が1mm未満であり、好ましくは0.8mm未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- クロレラ類の微細藻類、特にクロレラ・プロトセコイデスを粉砕するための工業設備のエネルギーコスト(OPEX)を最適化するための方法であって、
− 前記粉砕する微細藻類の密度を250g/l未満のレベルに調整すること、および/または
− 10m/秒未満の粉砕ディスクの周速を選択すること
を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - クロレラ類の微細藻類、特にクロレラ・プロトセコイデスを粉砕するための工業設備の投資能力(CAPEX)を最適化するための方法であって、
− 前記粉砕する微細藻類の細胞密度を250g/l超のレベルに増加させること、および/または
− 10m/秒超の粉砕ディスクの周速を選択すること
を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
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