JP2018503508A - 膜濾過装置における目詰まりの種類を特定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの流入口及び少なくとも１つの流出口を有する膜濾過装置を処理する方法に関するものであり、前記方法は、第１の所定の時間、前記膜濾過装置中に、少なくとも１種のプロテアーゼを含む第１の酵素溶液を供給し流動させる第１のステップａ）を含み、前記第１のステップａ）の後に、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で実施される、前記膜濾過装置内で流動する流体の特性を明らかにすることを可能にする、少なくとも１つの第１のパラメータ値の第１の測定が続き、前記少なくとも１つの第１の測定されたパラメータ値は、ステップａ）の前に測定された同じパラメータの値と比較される。

Description

本発明は、少なくとも１つの流入口及び少なくとも１つの流出口を有する膜濾過装置を処理する方法に関するものであり、前記方法は、少なくとも１種のプロテアーゼを含む第１の酵素溶液を、第１の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる第１のステップａ）を含み、前記第１のステップａ）の後に、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で実行される、前記膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにするためのパラメータの少なくとも１つの第１の値の第１の測定が続き、パラメータのこの少なくとも１つの第１の測定値は、ステップａ）の前のこの同じパラメータの測定値と比較される。

膜濾過装置を処理するこのような方法は、Ｙｕら（「クロスフローのフミン酸供給限外濾過における不可逆的膜汚染を調節するための酵素処理（Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｏｕｌｉｎｇ ｉｎ ｃｒｏｓｓ−ｆｌｏｗ ｈｕｍｉｃ ａｃｉｄ−ｆｅｄ ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０１０年、１７７、１１５３〜１１５８頁）の論文から知られている。

濾過は、多孔質媒体を通じて、液相及び固相を有する混合物の成分を分離する分離方法である。フィルター又は膜の使用によって、（多孔性）フィルター中の開口部よりも粗い不均質な混合物の粒子を保持することが可能になる。濾過された液体は、濾液又は透過液と呼ばれ、一方、フィルターによって保持された分画は、残留物、残余分又はケーキと呼ばれる。従って、膜上の濾過（膜濾過）は、膜を通じて液相中で起こる物理的な分離方法であり、その目的は、溶媒中で懸濁状態の種を精製、分画又は濃縮することである。

例として、乳業分野では、粉乳、ヨーグルト、チーズ及び規格化された乳（脱脂乳、準脱脂乳、全乳等）などの乳に由来する生産品を製造するために膜濾過が使用される。

残念なことに、膜濾過装置は、不均質な混合物から生じる異なる性質の粒子が、膜の孔の中及び上に固定され、飽和することで終了する、頻繁な目詰まりの問題を抱えている。生産ラインの停止を時間通りに進め、膜濾過装置を空にし、最終的に、後者の洗浄を進めて、膜の孔の目詰まりを除去することが必要であるから、このような目詰まりは、例えば乳業などの産業の生産ラインに直接的な影響を与える。

現在、膜の孔のこの目詰まりの除去は、目詰まりの原因となる粒子を膜濾過装置から脱離させるための、特に、膜濾過装置中への酵素溶液の注入に基づいている。典型的には、フィルターを目詰まりさせるケーキの脱離を進めるために、一連の酵素全体を含む酵素カクテルを注入し、その後、装置中で循環させる。しかし、この技術にはいくつかの欠点があり、その主な欠点の１つは、所与の目詰まりの原因となる粒子を除去するのに必ずしも適していない様々な酵素を含む酵素カクテルの注入である。これは、それぞれの装置によって、及び処理される（濾過される）不均質な混合物に応じて、膜で形成するケーキが異なり、それにより、特定の装置に有効な所与の酵素カクテルが別の装置にも有効であるということが起こりにくいからである。従って、実際には、現時点では、目詰まりの性質を真に知ることなく、目詰まり全体を処理するために、多量の酵素溶液が注入されている。この手順の方法は、高価で、環境に優しくなく、決して最適ではない。なぜなら、システムに注入された酵素の中には作用しないものがあるからであり、これらの酵素が親和性を提供し得ない粒子から目詰まりが構成され得るからである。従って、それらの酵素は、相互作用が不可能な、目詰まりの原因であるこれらの粒子を除去できない。

例えば、ＷＯ２００９／０８９５８７に開示されているような別の手法は、フィルターを目詰まりさせないために、目詰まりを起こしやすいフィルターを酵素溶液含有容器中に撹拌下で浸漬させる前に、濾過装置から取り外すことに基づいている。これは、濾過装置を少なくとも部分的に分解する必要があるので、特に制約が多い。

本発明の目的は、不必要な酵素のいかなる注入も回避し、濾過装置からフィルターを取り外す必要なく、膜上のケーキの形成の原因となる粒子を標的とする脱離を確実にするために膜濾過装置を処理する方法を得ることによって、これらの欠点を克服することである。この目的は、使用される酵素溶液の体積を減少させ、濾過装置中への不必要な酵素の注入を回避することである。さらに、上述の通り、本発明の目的は、フィルターの現場での処理を、すなわち濾過装置から取り外す必要なく、進めることを可能にすることである。

この問題を解決するため、前記膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するために、プロテアーゼ以外の少なくとも１種の酵素を含む第２の酵素溶液を、第２の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる第２のステップｂ）を含むことを特徴とする、冒頭で述べた方法が、本発明に従って提供され、前記第２のステップｂ）の後に、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で実行される、前記膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにするためのパラメータの少なくとも１つの第２の値の第２の測定が続き、パラメータのこの少なくとも１つの第２の測定値は、ステップｂ）の前のこの同じパラメータの測定値と比較され、前記ステップａ）及びｂ）は、任意の順序で実行される。

好ましくは、本発明による方法によれば、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で測定されたパラメータの前記値は、装置中で流動する流体の動態の特性を明らかにするためのパラメータの値（例えば、流体の流速又は膜間圧力）、又は流体中で懸濁状態の物質の特性を明らかにするためのパラメータの値（例えば、流体中のタンパク質粒子含有量について）である。膜濾過装置中で流動する流体の動態又は粒子の含有量の特性を明らかにするためのいずれのその他のパラメータも、本発明の文脈において適切であることは、当然である。例えば、装置の入口若しくは出口での圧力又は膜濾過装置の出口及び／若しくは入口で流体に実行されるＡＴＰ測定であれば、本発明の文脈中で適切であり得る。

第１及び第２の酵素溶液の供給及び流動が、このパラメータに、ひいては前記膜濾過装置中で流動する流体の特徴に、どの程度まで影響を与えるかを判定するために、パラメータの測定値が、ステップａ）及びｂ）のそれぞれの前の同じパラメータの測定値と比較される。測定値が、ステップａ）及びｂ）のそれぞれで事前に測定された値と異なるかどうかに応じて、目詰まりの性質を特定することができる。所与の酵素を含む所与の酵素溶液の供給及び流動が、酵素溶液のそれぞれを供給し流動させるステップの前（基準値）と後で測定された値との間で差異を表す場合、これは、膜濾過装置の膜の目詰まりが、少なくとも、酵素溶液の所与の酵素が或る特定の親和性を有する粒子の存在に起因すると結論付けることを可能にする。

本発明によれば、第１及び第２の酵素溶液の供給を補充することができる、その他の酵素溶液を供給し流動させるその他の補充のステップ（ａ’、ａ’’、・・・ｂ’、ｂ’’、・・・）が提供され、次に、前記膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにするためのパラメータの少なくとも１つの値の測定が、これらの補充の酵素溶液（ａ’、ａ’’、・・・ｂ’、ｂ’’、・・・）のそれぞれの供給及び流動の前及び後で実行される。例えば、本発明によれば、プロテアーゼ以外の酵素又は第２のステップｂ）で供給される以外の酵素を含む酵素溶液の供給及び流動であれば、ステップａ）とｂ）との間、ステップａ）の前、又はステップｂ）の後で実行することができる。有利なことに、この場合、補充の酵素溶液のｐＨは、酵素の最適な酵素活性を確実にするために、ステップａ）及びｂ）の酵素溶液のｐＨと実質的に同一になり、前記活性が、本質的に、周囲の環境のｐＨに依存するからである。これらの補充のステップ（ａ’、ａ’’、・・・ｂ’、ｂ’’、・・・）は、一連の酵素全体を使用するように、連続的に実行されてよく、それによって、目詰まりの性質の特定を精緻化することが可能になる。

本発明によるこのような方法によって、処理すべき目詰まりの性質を、より詳細には、目詰まりが、少なくともタンパク質型なのかどうか及び／又は第２のステップｂ）の間に供給される酵素の性質に関連するのかどうかを、正確に特定することが可能になる。これは、様々な酵素溶液の供給及び流動のそれぞれの前及び後で、膜濾過装置の少なくとも１つの流入口及び／又は少なくとも１つの流出口で実行される、パラメータの少なくとも１つの値の測定と並行して行われる、様々な酵素溶液のこれらの供給によって、目詰まりの性質を判定することが可能になるからである。上述の通り、測定値によって、様々な酵素溶液の供給及び流動の後に、濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにすることが可能になる。これらの測定されたパラメータ値の増加又は減少によって、システム中に注入された酵素溶液のそれぞれが、膜を目詰まりさせるケーキの脱離にどの程度まで影響を及ぼすかを証明することが可能になる。

例えば、測定値が、濾過装置の出口での流速であり、この値が、この酵素溶液の供給の前のこの同じパラメータの測定値と比較して、酵素溶液の注入及び流動の後で増加する場合、これは、この酵素溶液が、目詰まりの原因である粒子の脱離に影響を与えることを示す。言い換えれば、このような場合において、これは、注入された酵素溶液中に存在する酵素が、膜を目詰まりさせる粒子に親和性を有し、この酵素は、これらの粒子を脱離させ、膜をもはや目詰まりさせない、又は少なくとも目詰まりの程度を下げることを示す。その結果、酵素溶液のより良好な流動が起こり、出口でのより高い流動値の測定が観察される。

逆に、膜濾過装置中の所与の酵素溶液の注入の前後の同じパラメータの測定値が変動しない場合、これは、問題の酵素溶液、ひいては問題の酵素が、膜の目詰まりの原因となる粒子の脱離にいかなる影響も与えないこと、従って、目詰まりは、酵素が親和性を有することが知られている粒子とは関連していないことを示している。

上述の通り、別々の酵素溶液の別々の供給を進めることによって、及び異なる酵素溶液のこれらの別々の供給の後に、膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにするためのパラメータ値の測定を関連付けることによって、本発明による方法は、どの種類の粒子が膜上に存在するのか、及び膜の目詰まりの原因となるのかを正確に判定することが可能になる。結果として、目詰まりの性質の判定を可能にする本発明による方法の下流で、或る型の装置に注入する前に、膜を目詰まりさせる粒子を正確に標的とする適切な酵素配合物を調製することができる。従って、膜から脱離させる粒子と親和性をまったく有し得ないために装置中で利点を有し得ない酵素で、装置の循環路を「汚染する」ことなく、必要な酵素のみがシステム中に注入されることになる。これは、消耗品の使用に関してかなりの節約となり、膜の清掃に関連する経費の削減を可能にする。さらに、これによって、デフォルトでは必ずしも適切ではないその他の酵素を使用する或る特定の装置中で、膜の清掃及び／又は目詰まりの防止を進めるために想定されていなかった有効な膜を判定することが可能になる。

本発明による方法の一実施形態によれば、前記第１及び前記第２の酵素溶液は、６から８の間、優先的に６．５から７．５の間のｐＨを有する。酵素が、膜を目詰まりさせるタンパク質及び／又は脂質粒子と相互作用して、脱離させることを可能にする十分な酵素活性を有するために、このようなｐＨ値によって、例えばプロテアーゼ及びリパーゼなどの酵素の十分な効力が確実になる。

本発明による方法によれば、プロテアーゼ以外の少なくとも１種の酵素を含む第２の酵素溶液を供給し流動させる前記第２のステップｂ）が、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、リパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種の酵素の供給及び流動に基づいていることは、有利である。

好ましくは、本発明による方法は、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、プロテアーゼ及びペプチダーゼ（メタロ−プロテアーゼ、セリン−プロテアーゼ、エキソ−ペプチダーゼ、エンド−プロテアーゼ、シスチン−プロテアーゼ等）、並びにリパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種の酵素を含む第３の酵素溶液を、第３の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる少なくとも１つの追加のステップｃ）も含み、次に、前記膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにすることを可能にする、パラメータの少なくとも１つの値の追加の測定は、この追加のステップｃ）の後で、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で実行されることが可能であり、パラメータのこの少なくとも１つの測定値は、この追加のステップｃ）の前のこの同じパラメータの測定値と比較される。

プロテアーゼ及び例えばリパーゼ（例として、少なくとも１種のリパーゼが、ステップｂ）の間に供給される場合）が、膜を目詰まりさせるタンパク質及び脂質粒子（これらの２種類の粒子は、頻繁に、目詰まりの原因となる）の存在を特定することを可能にする場合、目詰まりが、その他の種類の粒子（例えば、乳業の場合にはラクトース型の粒子など）と結合した存在に起因するか否かを判定するために、少なくとも１種のその他の追加の酵素を使用するステップが、本発明に従って提供される。

本発明によれば、前記第３の酵素溶液は、５から８の間、好ましくは６から７．５の間、優先的には６．５から７の間のｐＨを有し、これらのｐＨの範囲は、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、プロテアーゼ及びペプチダーゼ（メタロ−プロテアーゼ、セリン−プロテアーゼ、エキソ−ペプチダーゼ、エンド−プロテアーゼ、シスチン−プロテアーゼ等）、並びにリパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される酵素が、最適な酵素活性を有することを可能にする。

好ましくは、本発明によれば、上記の群から選択される、少なくとも１種の酵素を含む前記第３の酵素溶液は、５から８の間、より詳細には６．５から７．５の間のｐＨの膜濾過装置中に供給及び注入される。したがって、好ましくは、その他の酵素溶液又は別の種類の溶液（洗浄液等）が濾過装置に注入され、これらの溶液が５から８の間のｐＨ値を超える又は未満のｐＨ値を有する場合、有利には、より高い又はより低いｐＨの溶液のこれらの注入の上流で、前記第３の酵素溶液の注入が実行されていることになる。このように進めることによって、第３の酵素溶液中に存在する酵素の最適な酵素活性が保証され、これらの酵素は、５から８、好ましくは６．５から７．５のｐＨ範囲にあるｐＨ値について最適な酵素活性を有する。

本発明の文脈において、全ての一連の酵素を使用するように、連続的に実施することができる複数の追加のステップ（ｃ’、ｃ’’、・・・）もまた提供され、それによって、目詰まりの性質の特定の精緻化が可能になる。

本発明の文脈において、用語、第１、第２及び第３は、様々なステップを区別できるように使用されるが、これらの同じステップに必ずしも順番を付ける必要はない。

本発明による方法が、少なくとも１種の金属イオン封鎖剤及び／又は少なくとも１種の分散剤及び／又は少なくとも１種の湿潤剤を含む洗浄液を、第４の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる最初のステップｄ）をさらに含むことは、有利である。このような溶液の供給及び流動は、膜で親和性を有する粒子に酵素溶液の酵素がより容易に到達することができるように、容易に抽出できる汚れを脱離させる。酵素溶液の供給及び流動の上流で実施される最初のステップであるため、好ましくは、前記洗浄液は、５から８の間、優先的には６．５から７．５の間のｐＨを有する。このように、濾過装置中の洗浄液の流動の後に、５から８の間のｐＨが装置中に広がり、これによって、酵素活性が５から８の間のｐＨ値、より詳細には６．５から７．５の間のｐＨ値で最適である酵素を含む酵素溶液を、装置に注入することが可能になる。５から８の間のｐＨを必要とするこのような酵素溶液を注入することが想定されない場合、最初の洗浄液が、５から８の間のｐＨ範囲外の酸性又は塩基性ｐＨを有してもよいことは、当然である。

好ましくは、本発明による方法は、前記膜濾過装置中にアルカリ性化合物を加えることによって、９から１０の間のｐＨを達成するために実行されるｐＨの急上昇（ｊｕｍｐ）をもたらす少なくとも１つのステップをさらに含み、前記ｐＨの急上昇は、
− ステップａ）及び／若しくはｂ）の前に、又は
− ステップａ）及び／若しくはｂ）の後に、又は
− ステップｄ）及び／若しくはｃ）の後に
実施され、次に、ステップｄ）及び／若しくはｃ）、ａ）及び／若しくはｂ）は、順次実行される。

このようなｐＨの急上昇の実行によって、特にプロテアーゼ及びリパーゼの場合と同様に、最適な酵素活性を有するように、約９〜１０の間のｐＨを必要とする酵素活性を上昇させることができる。酵素がより有効であればあるほど、注入に必要とされる体積は、より少なくなるので、これは、使用される消耗品の量を削減するために有利である。

本発明によれば、ｐＨの急上昇は、ステップａ）の前若しくは後、ステップｂ）の前若しくは後、任意の順序で実施されるステップａ）及びｂ）の前若しくは後で、又はその他の酵素を使用する任意のステップ（ａ’、ａ’’、・・・及び／又はｂ’、ｂ’’、・・・）を補充したステップａ）及びｂ）の前若しくは後でさえも、達成され得る。

別の場合において、上記の少なくとも１つの追加のステップｃ）の間に使用されるような酵素を含むその他の酵素溶液が関わるとき、及びこれらの酵素が６から８の間のｐＨで最適な酵素活性を有しているため、ｐＨの急上昇は、追加の酵素溶液が供給された（ステップｃ及び場合によってｃ’、ｃ’’等）後で実行されることになる。

本発明による方法が、前記膜濾過装置中にアルカリ性化合物を加えることによって、１０から１１の間のｐＨを達成するために実行される、ｐＨを上昇させる最終の追加のステップをさらに含むことは、有利である。この最終のステップの目的は、本発明による方法の前のステップの実行の後に、懸濁状態のままである汚れ（粒子等）を可溶化することである。このステップは、本方法の最後に実施されるので、１０から１１の間のこのようなｐＨ値は、酵素溶液の酵素活性に影響を及ぼさず、酵素溶液は、この最終のｐＨの上昇の上流で作用したことになる。

好ましくは、本発明による方法によれば、前記第１、第２、第３及び第４の所定の時間は、５から６０分、好ましくは２０から３０分の間の持続時間を有する。酵素溶液の流動のこのような持続時間は、行われるパラメータの測定が、膜の目詰まりの原因となる粒子に対する酵素の活性の有無を表すように、適切であると判定されている。

好ましくは、本発明による方法によれば、少なくとも前記ステップａ）は、２０から６０℃の間、好ましくは４０から５０℃の間の温度で実施される。本発明の文脈において、これらの温度範囲は、行われるパラメータの測定が、膜の目詰まりの原因となる粒子に対する酵素の活性の有無を表すように、各ステップに適していると判定されている。

本発明による方法によれば、前記酵素溶液が、溶媒として洗浄剤相を含むことは、有利である。酵素溶液は、本発明に従って、水溶液中に配合することができるが、酵素は、それらの酵素活性を最小限にするのではなく、目詰まりの原因となる粒子を脱離して懸濁状態にすることに寄与するように、適切な洗浄剤相中に有利に配合されてよい。

好ましくは、本発明による方法は、少なくとも１種の洗浄剤成分及び少なくとも１種の酵素成分を含む組成物を、前記膜濾過装置中に、供給し流動させることによって実行される、バイオフィルムの存在の追加の特定のステップをさらに含み、前記酵素成分は、少なくとも１種のラッカーゼ及び／又は少なくとも１種のポリサッカリダーゼ及び／又は少なくとも１種のプロテアーゼを含み、前記洗浄剤成分は、少なくとも１種の金属イオン封鎖化合物、分散化合物及び湿潤化合物を含む。バイオフィルムが検出される場合、このようなバイオフィルムの存在の特定によって、例えば、ＥＰ２２４３８２１に記載されているようなバイオフィルムを除去するための組成物を供給し流動させることにより、バイオフィルムの除去を進めることによって膜の目詰まりの除去を最適化することが可能になる。

好ましくは、本発明による方法は、金属イオン封鎖剤及び／又は分散剤を含む組成物を供給し流動させることによって実行される、金属イオンの存在の追加の特定のステップをさらに含む。

金属イオン封鎖剤は、無機イオンと錯体を形成する能力を有する化学物質であり、無機イオンを、通常の反応によって沈殿を妨げる形態で固定する。例として、金属イオン封鎖剤は、エチレンジアミン四酢酸、グルコノデルタラクトン、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウム、グルコン酸カルシウム、クエン酸、リン酸、酒石酸、酢酸ナトリウム、ソルビトール又はリン原子を含む化合物であってもよい。金属イオン封鎖剤は、リンの酸化物、例えばホスホナート、ホスフィナート若しくはホスファート又はそれらの塩、構造中に、少なくとも１つのホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフィナイト、ホスホナート、ホスファイト、ホスホナート、ホスフィナート若しくはホスファート官能基を有する、アミン若しくはアミンオキシド、又はそれらの塩であってもよい。金属イオン封鎖剤は、ホスホナート若しくはその塩、構造中に、少なくともホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフィナイト、ホスホナイト、ホスファイト、ホスホナート、ホスフィナート若しくはホスファート官能基を含む、アミン若しくはアミンオキシド、又はそれらの塩であってもよい。非限定的な例として、ホスホナートは、一般式Ｒ１（Ｒ２Ｏ）（Ｒ３Ｏ）Ｐ＝Ｏであってよく、式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、水素、アルキル、置換アルキル、置換又は非置換アルキル−アミノ、置換又は非置換アミノアルキル、アリール又は置換アリールの群から独立して選択される。非限定的な例として、アミン又はアミンオキシドは、一般式ＣＲ４Ｒ５Ｗの１、２又は３個の置換基を含んでよく、式中、Ｒ４及びＲ５は、水素、アルキル、置換アルキル、置換又は非置換アルキル−アミノ、置換又は非置換アミノアルキル、アリール又は置換アリールの群から独立して選択され、Ｗは、ホスホナート、ホスフィナート又はホスファートの群から選択される。金属イオン封鎖剤は、ナトリウム、カルシウム、リチウム、マグネシウム又はカリウムの塩の形態であってよく、優先的には、金属イオン封鎖剤は、ナトリウム、カルシウム又はカリウムの塩の形態であってもよい。分散剤は、集合、凝集及び／又は沈降を妨げるために、懸濁液からの粒子の分離を改善する能力を有する化学物質である。金属イオン封鎖剤は、ＭＧＤＡ（メチルグリシン二酢酸）及びその誘導体、ＮＴＡ（ニトリロ三酢酸）及びその誘導体、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢酸）及びその誘導体、ＨＥＤＴＡ（ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸）及びその誘導体又はＧＬＤＡ（グルタミン酸／二酢酸）及びその誘導体であってもよい。

分散剤は、例えば、ポリエチレングリコール、セルロース誘導体、又は少なくとも１つのアクリル酸若しくはアクリル酸エステル単位を含むポリマーなどの水溶性又は部分的に水溶性のポリマーであってもよい。分散剤は、一般式−（ＣＨ２−ＣＨ−ＣＯＯＲ）−の少なくとも１つのアクリル酸又はアクリル酸エステル単位を含むポリマーであってよく、式中、Ｒは、水素、アルキル又は置換アルキル、アリール又は置換アリールであってもよい。特に、分散剤は、５００から１０，０００の間の分子質量Ｍｗを有するポリマーである。分散剤は、アクリル酸ホモポリマーであってもよい。特に、分散剤は、２０００から６０００の間の分子質量を有するアクリル酸ホモポリマーであってもよい。

本発明による方法のその他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に示されている。

本発明はまた、膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキットに関し、前記キットは、少なくとも、
ａ）少なくとも１種のプロテアーゼを含む第１の酵素溶液、ｂ）プロテアーゼ以外の少なくとも１種の酵素を含む第２の酵素溶液
を含む。

好ましくは、本発明によれば、膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキットの第２の酵素溶液は、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、リパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種の酵素を含む。

好ましくは、本発明によるキットは、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、プロテアーゼ及びペプチダーゼ（メタロ−プロテアーゼ、セリン−プロテアーゼ、エキソ−ペプチダーゼ、エンド−プロテアーゼ、シスチン−プロテアーゼ等）、並びにリパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種の酵素を含む第３の酵素溶液を、さらに含む。

本発明によるキットが、少なくとも１種の金属イオン封鎖剤及び／又は少なくとも１種の分散剤及び／又は少なくとも１種の湿潤剤を含む洗浄液をさらに含むことは、有利である。

好ましくは、本発明によるキットは、少なくとも１種の洗浄剤成分及び少なくとも１種の酵素成分を含む組成物を、さらに含み、前記酵素成分は、少なくとも１種のラッカーゼ及び／又は少なくとも１種のポリサッカリダーゼ及び／又は少なくとも１種のプロテアーゼを含み、前記洗浄剤成分は、少なくとも１種の金属イオン封鎖化合物、分散剤化合物及び湿潤剤化合物を含む。

本発明によるキットが、金属イオン封鎖剤及び／又は分散剤を含む組成物をさらに含むことは、有利である。

本発明によるキットのその他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に示されている。

（例１）
ハウチワマメ（ｌｕｐｉｎｅｓ）を抽出するための限外膜濾過装置（体積３００リットル）中に存在する目詰まりの性質を判定するために、本発明による方法を、以下の表に提示されたステップに従って実施した。

第１の例に従った本発明による方法の実施は、限外濾過装置の目詰まりが、本質的に、セルラーゼ及びプロテアーゼとの親和性を有する粒子の存在に起因するが、金属イオンの存在もまた理由であることを示した。この例から分かる通り、フィルターから粒子（汚れ）を少なくとも部分的に脱離させ、懸濁状態に保持するために、洗浄液を注入する第１のステップを実施した。セルラーゼがその酵素活性にとって好ましいｐＨを有する媒体中にあるように、５．５のｐＨを、調査の最初に課した。さらに、プロテアーゼ及びリパーゼが酵素活性にとって好ましいｐＨを有する媒体中にあるように、ｐＨの急上昇は、これらの酵素をベースとする酵素溶液の連続する注入の前にもたらされた。さらに、金属イオンの付着の可能性がある中で、金属イオン封鎖剤及び分散剤の作用を促進するために、酸性化が、これらの剤を含む溶液の注入の前にもたらされた。より詳細には、鉄の脱離をもたらすために、酸性化を実施した。

この試験において、セルラーゼを含有する溶液の注入、プロテアーゼを含有する溶液の注入、並びに金属イオン封鎖剤及び分散剤を含む溶液の注入の後で、濾過装置からの放出の際のより速い流速が観察されたので、目詰まりの性質が、本質的に、セルロース由来及びタンパク質由来であるが、目詰まりが、金属イオンの存在にもまた起因することを結論付けることができる。この調査に続いて、実際に目詰まりの原因となる粒子に対して特異的に作用することができるように、セルラーゼ、プロテアーゼ及び金属イオンを脱離させるための剤を含む適切な溶液を配合することができる。

（例２）
乳を処理するためのナノ濾過及び逆浸透濾過装置（体積１５００リットル）中に存在する目詰まりの性質を判定するために、本発明による方法を、以下の表に提示されたステップに従って実施した。

この第２の例に従った本発明による方法の実施は、ナノ濾過及び逆浸透濾過装置の目詰まりが、本質的に、リパーゼ及びプロテアーゼとの親和性を有する粒子の存在に起因することを示した。この例から分かる通り、フィルターから粒子を、少なくとも部分的に脱離させ、懸濁状態に保持するために、洗浄液を注入する第１のステップを実施した。さらに、プロテアーゼ及びリパーゼが、それらの酵素活性にとって好ましいｐＨを有する媒体中にあるように、ｐＨの急上昇は、これらの酵素をベースとする酵素溶液の連続注入の後に実施した。

この試験から、その後のｐＨの急上昇に関連して、プロテアーゼを含有する溶液の注入及びリパーゼを含有する溶液の注入の後で、濾過装置からの放出の際のより高いフロー値が観察されたので、目詰まりの性質が、本質的に、タンパク質由来及び脂質由来であることを結論付けることができる。実際に目詰まりの原因となる粒子に対して特異的に作用することができるように、プロテアーゼ及びリパーゼを含む適切な溶液を配合することができる。

（例３）
乳を処理するための逆浸透膜濾過装置（体積３０００リットル）中に存在する目詰まりの性質を判定するために、本発明による方法を、以下の表に提示されたステップに従って実施した。

この第３の例に従った本発明による方法の実施は、逆浸透濾過装置の目詰まりが、本質的に、リパーゼ及びプロテアーゼとの親和性を有する粒子の存在に起因するが、金属イオンの存在もまた理由であることを示すことを可能にした。この例から分かる通り、フィルターから粒子を、少なくとも部分的に脱離させ、懸濁状態に保持するために、洗浄液を注入する第１のステップが実施される。さらに、プロテアーゼ及びリパーゼがそれらの酵素活性にとって好ましいｐＨを有する環境中にあるように、ｐＨの急上昇は、これらの酵素をベースとする酵素溶液の連続する注入の後にもたらされた。分かる通り、バイオフィルムの存在に起因する目詰まりの存在を示すための溶液の注入は、放出の際のより大きなフローの観察を可能にしなかったが、これによって、濾過装置中にバイオフィルムがほとんど存在しないという結果となった。

この試験から、リパーゼを含有する溶液の注入、プロテアーゼを含有する溶液の注入、並びに金属イオン封鎖剤及び分散剤を含む溶液の注入の後で、濾過設備からの放出の際のより高いフロー値が観察されたので、目詰まりの性質が、本質的に、脂質由来及びタンパク質由来であるが、目詰まりが金属イオンの存在に起因することもまた結論付けることができる。この調査に続いて、実際に目詰まりの原因となる粒子に対して特異的に作用することができるように、リパーゼ、プロテアーゼ及び金属イオンを脱離させるための剤を含む適切な溶液を配合することができる。

本発明は、上に記載された実施形態に全く限定されず、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、これに対して多くの変形を行うことができることは、当然である。

Claims (17)

1. 少なくとも１つの流入口及び少なくとも１つの流出口を有する膜濾過装置を処理する方法であって、
   前記方法は、少なくとも１種のプロテアーゼを含む第１の酵素溶液を、第１の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる第１のステップａ）を含み、前記第１のステップａ）の後に、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で実行される、前記膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにするためのパラメータの少なくとも１つの第１の値の第１の測定が続き、パラメータのこの少なくとも１つの第１の測定値が、ステップａ）の前のこの同じパラメータの測定値と比較され、
   前記方法は、前記膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するために、プロテアーゼ以外の少なくとも１種の酵素を含む第２の酵素溶液を、第２の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる第２のステップｂ）を含むことを特徴とし、前記第２のステップｂ）の後に、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で実行される、前記膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにするためのパラメータの少なくとも１つの第２の値の第２の測定が続き、パラメータのこの少なくとも１つの第２の測定値が、ステップｂ）の前のこの同じパラメータの測定値と比較され、前記ステップａ）及びｂ）が、任意の順序で実行される、
   上記方法。
2. プロテアーゼ以外の少なくとも１種の酵素を含む第２の酵素溶液を供給し流動させる前記第２のステップｂ）が、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、リパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種の酵素の供給及び流動に基づいていることを特徴とする、請求項１に記載の膜濾過装置を処理する方法。
3. 前記方法が、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、プロテアーゼ及びペプチダーゼ（メタロ−プロテアーゼ、セリン−プロテアーゼ、エキソ−ペプチダーゼ、エンド−プロテアーゼ、シスチン−プロテアーゼ等）、並びにリパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種の酵素を含む第３の酵素溶液を、第３の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる少なくとも１つの追加のステップｃ）も含み、次に、前記膜濾過装置中で流動する流体の特性を明らかにすることを可能にする、パラメータの少なくとも１つの値の追加の測定が、この追加のステップｃ）の後で、前記膜濾過装置の前記少なくとも１つの流入口及び／又は前記少なくとも１つの流出口で実行されることが可能であり、パラメータのこの少なくとも１つの測定値が、この追加のステップｃ）の前のこの同じパラメータの測定値と比較されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の膜濾過装置を処理する方法。
4. 少なくとも１種の金属イオン封鎖剤及び／又は少なくとも１種の分散剤及び／又は少なくとも１種の湿潤剤を含む洗浄液を、第４の所定の時間、前記膜濾過装置中に、供給し流動させる最初のステップｄ）をさらに含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
5. 前記膜濾過装置中にアルカリ性化合物を加えることによって、９から１０の間のｐＨを達成するために実行されるｐＨの急上昇をもたらす少なくとも１つのステップをさらに含み、前記ｐＨの急上昇が、
   − ステップａ）及び／若しくはｂ）の前、又は
   − ステップａ）及び／若しくはｂ）の後、又は
   − ステップｄ）及び／若しくはｃ）の後に
   実施され、次に、ステップｄ）及び／若しくはｃ）、ａ）及び／若しくはｂ）が、順次実行されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
6. 前記膜濾過装置中にアルカリ性化合物を加えることによって、１０から１１の間のｐＨを達成するために、ｐＨを上昇させる最終の追加のステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
7. 前記第１、第２、第３及び第４の所定の時間が、５から６０分の間、好ましくは２０から３０分の間の持続時間を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
8. 少なくとも前記ステップａ）が、２０から６０℃の間、好ましくは４０から５０℃の間の温度で実施されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
9. 前記酵素溶液が、溶媒として洗浄剤相を含むことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
10. バイオフィルムの存在の追加の特定が、少なくとも１種の洗浄剤成分及び少なくとも１種の酵素成分を含む組成物を、前記膜濾過装置中に供給し流動させるステップによって実行され、前記酵素成分が、少なくとも１種のラッカーゼ及び／又は少なくとも１種のポリサッカリダーゼ及び／又は少なくとも１種のプロテアーゼを含み、前記洗浄剤成分が、少なくとも１種の金属イオン封鎖化合物、分散剤化合物及び湿潤剤化合物を含むことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
11. 金属イオンの存在の追加の特定が、金属イオン封鎖剤及び／又は分散剤を含む組成物を供給し流動させるステップによって実行されることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の膜濾過装置を処理する方法。
12. 膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキットであって、少なくとも
    ｃ）少なくとも１種のプロテアーゼを含む第１の酵素溶液、
    ｄ）プロテアーゼ以外の少なくとも１種の酵素を含む第２の酵素溶液
    を含む、上記キット。
13. プロテアーゼ以外の前記少なくとも１種の酵素が、α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、リパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１２に記載の膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキット。
14. α−ポリサッカリダーゼ（ラクターゼ、アミラーゼ、アルファ−グルコシダーゼ等）、β−ポリサッカリダーゼ（β−Ｎ−アセチルグルコサミニダーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、β−グルカナーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、キチナーゼ、キシラナーゼ、デキストラナーゼ、リゾチーム、プルラナーゼ、β−グルコシダーゼ、マンナナーゼ等）、オキシドレダクターゼ（ラッカーゼ等）、リアーゼ（ペクチン酸リアーゼ等）、トランスフェラーゼ、プロテアーゼ及びペプチダーゼ（メタロ−プロテアーゼ、セリン−プロテアーゼ、エキソ−ペプチダーゼ、エンド−プロテアーゼ、シスチン−プロテアーゼ等）、並びにリパーゼ及びエステラーゼ（リゾホスホリパーゼ、ホスホリパーゼ等）並びにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種の酵素を含む第３の酵素溶液をさらに含む、請求項１２又は１３に記載の膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキット。
15. 少なくとも１種の金属イオン封鎖剤及び／又は少なくとも１種の分散剤及び／又は少なくとも１種の湿潤剤を含む洗浄液を、さらに含む、請求項１２から１４までのいずれか一項に記載の膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキット。
16. 少なくとも１種の洗浄剤成分及び少なくとも１種の酵素成分を含む洗浄液を、さらに含み、前記酵素成分が、少なくとも１種のラッカーゼ及び／又は少なくとも１種のポリサッカリダーゼ及び／又は少なくとも１種のプロテアーゼを含み、前記洗浄剤成分が、少なくとも１種の金属イオン封鎖化合物、分散剤化合物及び湿潤剤化合物を含む、請求項１２から１５までのいずれか一項に記載の膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキット。
17. 金属イオン封鎖剤及び／又は分散剤を含む組成物を含む洗浄液をさらに含む、請求項１２から１６までのいずれか一項に記載の膜濾過装置中に存在する目詰まりの性質を特定するためのキット。