JP3242927B2 - 微生物菌体固定化用粒状担体及び粒状担体の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、微生物菌体を固定化するための粒状担体及
び粒状担体を製造する装置に関し、さらに詳しくは、微
生物懸濁液中に微生物菌体固定化用担体を加え賦活する
ことにより、担体表面に微生物を容易に付着固定化させ
ることが可能な微生物菌体固定化用粒状担体及び粒状担
体を製造する装置に関する。

背景技術 固定化微生物は、バイオリアクター中で用いることに
より、効率的な連続発酵を可能にするため、近年注目さ
れている。

微生物の固定化法としては、従来から、包括法および
物理的吸着法等多くの方法が知られているが、包括法に
よる固定化は、あらかじめ培養した微生物懸濁液を高分
子ゲル中に包み込む煩雑な操作が必要であるため、価格
が非常に高価となるという問題があった。

また、物理的吸着法は、担体を微生物懸濁液中に投げ
込むだけで固定化することができ、包括法のように微生
物を包括する操作を必要としないという利点を有してい
る。そして物理的吸着法に用いる担体としては、活性
炭、多孔性ガラス、セライト、キチン、セルロース等の
担体が知られている。

しかしながら、これらの担体は、表面の構造が微生物
の付着に適していないため微生物の付着量が少ないとい
う問題があったり、担体によっては、比重が重いため発
酵槽またはバイオリアクター内での流動を起こすことが
困難であるという欠点があった。

本発明は、表面の構造が微生物の付着に適しており、
且つ比重が1.00〜1.20の範囲内にあって発酵槽またはバ
イオリアクター中での流動性を損なわない微生物菌体を
固定化するための粒状担体を提供することを第１の目的
とするものである。

また上記粒状担体を製造する装置としては、例えば、
特開平１−118529号公報に開示されている。この公報に
開示された装置によると、滴下した粒状ゲルを粒子が１
列に並ぶようにシャーレに取られ、振動させながら高圧
水銀灯で紫外線を照射する。

この装置は、一定の光強度で照射は可能であるが、連
続生産ではなく生産効率が極めて低いという課題を有す
る。

また、本発明者は、滴下した粒状ゲルを透明のスパイ
ラル管で移動させ、その際に活性光線を照射して粒状物
を製造する装置を先に提案した（特開昭60−106836号公
報）。

この、先に提案した装置を、図１を参照して説明す
る。この装置は、光硬化性樹脂、重合開始剤、ゲル化す
る能力のある水溶性多糖類を含む液状組成物を収容する
タンク18、液状組成物をノズルから滴下する滴下装置2
0、および多価金属イオンを含む水性媒体を収容するゲ
ル化容器22を具備する。

液状組成物は、タンク18から滴下装置20へ輸送用チュ
ーブ24を介して供給される。滴下装置20は所定量の液状
組成物を保存しており、下方位置にノズル30を備えてい
て、ノズルの先端から液状組成物を滴下するようになっ
ている。液状組成物の液滴は、ゲル化容器22に収容され
た多価金属イオンを含む水性媒体中に落下してゲル化し
た後、ゲル化容器22の底面に接続されたチューブ31を通
して光照射部12へ供給される。

液状ゲルはスパイラル状の透明管34内を水性媒体とと
もに降下してゆく際に、接近して配置された光源32から
活性光線が照射されて、粒状物中の光硬化樹脂が光反応
を起こす。光反応で強度を増した粒状物は粒子回収部14
へ移動し、回収容器に溜められる。一方、水性媒体はポ
ンプ48でゲル化容器22へ返送され、繰り返し使用され
る。

この粒状物製造装置は連続生産と比較的長時間の光照
射が可能である等の優れた利点を有する。

しかし、以下のような解決すべき課題があることが明
らかになった。

ａ）１本の管に対し少なくとも１本以上の光源が必要で
あり、生産効率が低い。

ｂ）管内で粒状ゲルはほぼ水平方向に流れるため、粒状
ゲルと媒体との密度差がある場合には粒子の密集による
遮蔽効果で照射効率が減少する。また粒子の密集を解消
するため流速を増加すると、管長が長くなって装置スペ
ースが増大する。

ｃ）透明スパイラル管の材質がプラスチックの場合には
紫外線による劣化が速いため耐久性に劣り、ガラスの場
合には大型化した時の取扱いが容易でなくかつコスト高
になる。

ｄ）回収容器40に粒状物が溜まったら取り出すバッチ方
式であるため、粒状物の排出操作が複雑である。

ｅ）回収容器40から粒状物を取り出す際、水性媒体も持
ち出されるので、別途粒状物と水性媒体との分離および
回収容器への水性媒体の補給が必要になる。

本発明は、これらの課題に鑑みてなされ、固定化用粒
状担体として光硬化性樹脂を含む粒状物を大量にかつ効
率的に生産する装置を提供することを第２の目的とする
ものである。

発明の開示 本発明者らは、上記した目的を達成するために鋭意検
討を重ねた結果、微生物の付着には、担体と微生物の水
素結合や担体の疎水部分と微生物の細胞壁の疎水部分と
の疎水結合などが関与することが知られているが、担体
の表面が強い親水性であると、担体の疎水部分と微生物
の細胞壁の疎水部分との疎水結合の力が弱くなり、ま
た、担体の表面が強い疎水性であると担体と微生物の水
素結合の力が弱くなるため、担体の表面に微生物が付着
するためには、適当な親水疎水バランスを持った表面が
必要であることを見い出し、また、担体として合成樹脂
を用いることにより比重を水とほぼ同じように軽くする
ことができ、また比重を重くする場合は比重の重いシリ
カ微粉末等を添加することによって容易にできるという
知見に基づいて本発明の微生物菌体固定化用粒状担体と
それを製造する装置を完成するに至った。

かくして、本発明に従えば、 （ａ）１分子中に少なくとも２個のエチレン性不飽和
結合を有する親水性光硬化性樹脂、（ｂ）光重合開始
剤、及び（ｃ）アルカリ金属イオンまたは多価金属イオ
ンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性高分子多
糖類を含んでなる液状組成物を、アルカリ金属イオンま
たは多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下して該
組成物を粒状にゲル化し、活性光線を照射して硬化せし
めてなる、比重が1.00〜1.20で且つ表面がｎ−パラフィ
ンとのなす接触角が２゜〜30゜であることを特徴とする
微生物の付着に適した表面を有する微生物菌体固定化用
粒状担体、及び、 （ａ）１分子中に少なくとも２個のエチレン性不飽和結
合を有する親水性光硬化性樹脂、（ｂ）光重合開始剤、
及び（ｃ）アルカリ金属イオンまたは多価金属イオンと
の接触によりゲル化する能力のある水溶性高分子多糖類
を含んでなる液状組成物を、アルカリ金属イオンまたは
多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下して該組成
物をゲル化して粒状ゲルを形成するゲル化装置と、該ゲ
ル化装置によって形成された粒状ゲルに紫外線を照射し
て、粒状ゲル中の光硬化性樹脂を硬化させて粒状物を形
成する光照射装置とを具備する粒状物製造装置におい
て、 該光照射装置が、光源と、該光源に接近して略鉛直に
配置され、上記粒状ゲルが内部を移動せしめられる複数
の透明管を備えている ことを特徴とする粒状物製造装置 が提供される。

以下、本発明についてさらに詳しく説明する。

（ａ） 光硬化性樹脂 本発明において、微生物菌体固定化用担体の１つとし
て、１分子中に少なくとも２個のエチレン性不飽和結合
を有する光硬化性樹脂を使用する。該光硬化性樹脂は、
一般に、300〜30000、好ましくは500〜20000の範囲内の
数平均分子量を有することができ、水性媒体中に均一に
分散するに充分なイオン性又は非イオン性の親水性基、
例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、リン酸基、
スルホン酸基、エーテル結合等を含み、かつ波長が約25
0〜約600nmの範囲内の活性光線を照射したとき、硬化し
て水に不溶性の樹脂に変わるものが好適に使用される。
そのような光硬化性樹脂は、包括固定化用の固定化担体
として既に知られているものを用いることができる（例
えば、特公昭55−40号公報、特公昭55−20676号公報、
特公昭62−19837号公報等参照）。代表的なものとして
は以下に記載するものを挙げることができる。

（ｉ）ポリアルキレングリコールの両末端に光重合可能
なエチレン性不飽和基を有する化合物：例えば、 （１）分子量400〜6000のポリエチレングリコール１モ
ルの両末端水酸基を（メタ）アクリル酸２モルでエステ
ル化したポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト類。

（２）分子量200〜4000のポリプロピレングリコール１
モルの両末端水酸基を（メタ）アクリル酸２モルでエス
テル化したポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリ
レート類。

（３）分子量400〜6000のポリエチレングリコール１モ
ルの両末端水酸基をトリレンジイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等
のジイソシアネート化合物２モルでウレタン化し、次い
で（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル等の不飽和
モノヒドロキシエチル化合物２モルを付加した不飽和ポ
リエチレングリコールウレタン化物。

（４）分子量200〜4000のポリプロピレングリコール１
モルの両末端水酸基をトリレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート
等のジイソシアネート化合物２モルでウレタン化し、次
いで（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル等の不飽
和モノヒドロキシ化合物２モルを付加した不飽和ポリプ
ロピレングリコールウレタン化物、など。

（ii）高酸価不飽和ポリエステル樹脂： 不飽和多価カルボン酸を含む多価カルボン酸成分と多
価アルコールとのエステル化により得られる酸価が40〜
200の不飽和ポリエステルの塩類など。

（iii）高酸価不飽和エポキシ樹脂： エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸などの不飽和カル
ボキシル化合物との付加反応物に残存するヒドロキシル
基に酸無水物を付加して得られる酸価40〜200の不飽和
エポキシ樹脂など。

（iv）アニオン性不飽和アクリル樹脂： （メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステル
から選ばれる少なくとも２種の（メタ）アクリル系モノ
マーを共重合させて得られるカルボキシル基、リン酸基
及び／又はスルホン酸基を含有する共重合体に光重合可
能なエチレン性不飽和基を導入した樹脂など。

（ｖ）不飽和ポリアミド： トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネ
ートなどのジイソシアネートとアクリル酸２−ヒドロキ
シエチルなどの不飽和ヒドロキシ化合物との付加物をゼ
ラチンなどの水溶性ポリアミドに付加反応させた不飽和
ポリアミドなど。

以上に例示した如き光硬化性樹脂はそれぞれ単独で使
用することができ、或いは２種もしくはそれ以上組み合
わせて使用してもよい。

これらの光硬化性樹脂のうち、本発明において特に有
利に使用しうるものは、前記（１）のポリアルキレング
リコールの両末端に光重合可能なエチレン性不飽和基を
有する化合物であり、代表的なものとしては、関西ペイ
ント株式会社からENT−1000、ENT−2000、ENT−4000、E
NTG−2000、ENTG−3800等の商品名で販売されているも
のを挙げることができる。

（ｂ）光重合開始剤 上記（ａ）に述べた光硬化性樹脂の光重合反応を促進
する目的で、本発明に従う液状組成物には光重合開始剤
を含ませる。使用しうる光重合開始剤は、光照射により
分解してラジカルを生成し、このものが重合開始種とな
って重合性不飽和基を有する樹脂間に橋かけ反応をおこ
させるものであり、例えば、ベンゾインなどのα−カル
ボニル種；ベンゾインエチルエーテルなどのアシロイン
エーテル類；ナフトールなどの多環芳香族化合物類；メ
チルベンゾインなどのα−置換アシロイン類;2−シアノ
−ブチルアゾホルムアミドなどのアゾアミド化合物類な
どをあげることができる。

（ｃ）水溶性高分子多糖類 本発明において使用する水溶性高分子多糖類は、水溶
性であり、水性媒体中で多価金属イオンと接触したとき
に水に不溶性又は難溶性のゲルに変化する能力のある高
分子多糖類で、一般に約3000〜約2000000の分子量を有
し、また、多価金属イオンと接触させる前の水溶性の状
態で通常少なくとも約10g/（25℃）の溶解度を示すも
のが好適に使用される。

かかる特性をもつ水溶性高分子多糖類の具体例として
は、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギーナン等が包
含される。

これら水溶性高分子多糖類は水性媒体中に溶解した状
態で、カラギーナンの場合は、カリウムイオンまたはナ
トリウムイオン等のアルカリ金属イオンによって、また
アルギン酸のアルカリ金属塩の場合はマグネシウムイオ
ン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウ
ムイオン等のアルカリ土類金属イオン；或いはアルミニ
ウムイオン、セリウムイオン、ニッケルイオン等の他の
多価金属イオン；のうちの少なくとも１種の多価金属イ
オンと接触するとゲル化しうる。

ゲル化が起るアルカリ金属イオン又は多価金属イオン
の濃度は水溶性高分子多糖類の種類等により異なるが、
一般には0.01〜5mol/である。

液状組成物 上記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分は、水性媒体
中で相互に充分に混合することにより液状組成物にする
ことができる。使用しうる水性媒体としては、水または
緩衝水溶液が好適であるが、水溶性アルコール類、水溶
性ケトン類等を用いることもできる。

上記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分の相互の使用
割合は厳密に制限されるものではないが、通常、光硬化
性樹脂100重量部に対し、光重合開始剤は0.01〜５重量
部、水溶性高分子多糖類は0.1〜15重量部の割合で混合
するのが好ましい。

上記方法で得られた液状組成物は、後記する粒状担体
製造装置によって粒状物に成形される。

かくして得られる微生物菌体固定化用粒状担体は、微
生物が担体に容易に付着するには、担体表面が適当な親
水−疎水バランスを持つことが必要であり、この表面特
性は担体表面とｎ−パラフィンとのなす接触角で表わす
ことができ、２゜〜30゜の範囲内に調整される。担体表
面とｎ−パラフィンとのなす接触角は、担体表面にｎ−
パラフィンを１滴滴下し接触角測定器を用いて容易に測
定することができる。また粒状担体の比重が1.00〜1.20
の範囲内にあり、発酵槽又はバイオリアクター内でスム
ーズに流動することができる。

また、該微生物菌体固定化用粒状担体は、担体表面と
ｎ−パラフィンとのなす接触角が２゜〜30゜の範囲内に
あることによって、微生物の付着に適し剥落し難い表面
を示すものである。

該担体への微生物菌体の固定化は、例えば、微生物が
懸濁している発酵槽またはバイオリアクターに担体を投
入し、付着させるだけで簡単に行なうことができる。ま
た、培地中にあらかじめ担体を投入しておき、微生物を
植菌後培養する方法でも行なうことができる。或いは培
養槽に該担体を投入し、微生物の付着を行った後、バイ
オリアクターに投入することもできる。培養槽、発酵
槽、バイオリアクター等に投入する該担体の量は、特に
規定されるわけではないが、通常、培地の１容量％から
60容量％の範囲内が好ましい。

また、微生物菌体の固定化を包括法によって行う場合
は、前記した（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）からなる液状組
成物中に微生物菌体を含有させておくことによって容易
に固定化粒状担体を得ることができる。

該担体は、流動層型のバイオリアクターまたは撹拌型
の発酵槽等に使用するのが最も適しているが、固定床型
のバイオリアクター、発酵槽等に応用することも可能で
ある。

本発明の微生物菌体固定化用担体は、表面の構造が微
生物の付着に適しており、微生物を大量に付着させるこ
とができる。該担体に付着させうる微生物は、特に限定
されず、嫌気性微生物、好気性微生物のどちらにも用い
ることができる。微生物の種類としては、アスパルギル
ス属、ペニシリウム属、フザリウム属などのカビ類、サ
ッカロミセス属、ファフィア属、カンジダ属などの酵母
類；ザイモモナス属、ニトロソモナス属、ニトロバクタ
ー属、パラコッカス属、ビブリオ属、メタノサルシナ
属、バチルス属などの細菌類等を挙げることができる。

次に、本発明に従う粒状担体製造装置は、複数の略鉛
直に配置された透明管を用いたので、生産効率が高く、
スパイラル管に比べて管内の粒子分配状態が良く、照射
効率が高い。

本発明に従う粒状物製造装置は、また、流路が直線上
で単純なので、透明管材質として耐久性の高い石英ガラ
ス、パイレックスガラス等のガラスの使用が可能とな
り、装置の大型化にも対応が可能である。

図面の簡単な説明 図１は、従来の粒状物製造装置の一例の簡略正面図。

図２は、本発明の粒状物製造装置の簡略正面図。

図３は、本発明の粒状物製造装置に使用される光照射
装置の一態様の平面図（Ａ）及び一部を切り欠いた正面
図（Ｂ）。

図４は、本発明の粒状物製造装置に使用される光照射
装置の他の態様の平面図。

図５は、本発明の粒状物製造装置に使用される光照射
装置の他の態様の平面図。

図６は、本発明の粒状物製造装置に使用される光照射
装置の他の態様の平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）。

図７は、本発明の粒状物製造装置に使用される光照射
装置の他の態様の正面図。

図８は、本発明の粒状物製造装置に使用される固液分
離器の一態様の正面図。

図９は、本発明の粒状物製造装置に使用される固液分
離器の他の態様の正面図。

図10は、本発明の粒状物製造装置に使用される固液分
離器の他の態様の正面図。

発明を実施するための最良の形態 次に、図２を参照して、本発明の好適実施例に従う粒
状担体製造装置を説明する。

この粒状担体製造装置は、液状組成物を収容するタン
ク118と、滴下装置120及びゲル化容器122を備えたゲル
化装置123と、粒状ゲルに紫外線を照射して、これを硬
化せしめて粒状物を形成する光照射装置112と、形成さ
れた粒状物を捕集する捕集タンク138と、捕集タンク138
から粒状物及び水性媒体を送り出す循環ポンプ148と、
循環ポンプ148から粒状物及び水性媒体を受け取り、こ
れらを分離する固液分離器150と、固液分離器150から粒
状物を受け取る回収容器152とを具備する。上記液状組
成物は、必要に応じて酵素又は微生物菌体を予め含有さ
せておいてもよい。

タンク118は、液状組成物を均一な状態で保持するよ
うに、撹拌羽根（図示せず）を備えているのが、好まし
い。液状組成物は、タンク118から、輸送用チユーブ124
及びポンプ126を介して、滴下装置120に供給される。滴
下装置120は、所定量の液状組成物を保持するようにな
っていて、過剰な液状組成物は、排出チユーブ128を介
してタンク118に戻される。

滴下装置120は、下方位置に細いノズル130を複数個、
例えば５個備えていて、これらのノズル130の先端から
液状組成物が滴下するようになっている。滴下装置は、
このような型式の装置に限らず、遠心力を利用して液状
組成物をノズルの先端から飛散させる装置、スプレーノ
ズルの先端から液状組成物を霧化して粒状として滴下す
る装置なども利用することができる。

ゲル化容器122は、図示したとおりに、滴下装置120の
下に配置されており、液状組成物をゲル化させる上記の
アルカリ金属イオンまたは多価金属イオンを含有する水
性媒体を収容する。即ち、滴下装置120によって形成さ
れた、酵素又は微生物菌体を含む液状組成物の液滴は、
ゲル化容器122に収容された多価金属イオンを含有する
水性媒体中に落下して、ゲル化する。ゲル化容器122の
底面は、光照射装置112に設けられる透明管の数に応じ
た数の凹部を有し、形成されたゲル化粒子が重力及び循
環ポンプ148の吸引力によってこれらの凹部の中央部に
集まるようになっている。ゲル化容器122の凹部のそれ
ぞれの中央部分の下には、チューブ131が接続されてお
り、上記のとおりに形成されたゲル化粒子が、光照射装
置112に送られる。

光照射装置112は、光源と、略鉛直に配置された透明
管とを備えている。この光照射装置112の詳細は、後に
詳述する。粒状ゲルは、複数の透明管内を通過する間
に、近くに配置された光源から紫外線が照射され、粒状
ゲル中の光硬化性樹脂が光重合反応を起こし、強度の大
きな粒状物が製造される。

透明管を通過した粒状物は、捕集タンク138に集めら
れた後、循環ポンプ148中を通過して、水性媒体ととも
に固液分離器150に送られる。

この循環ポンプ148は、粒状物を破壊することのない
ような内部構造を有する、例えば、スネークポンプ、ホ
ースポンプ等が望ましい。また、例えば、循環ポンプ14
8の流量を抑制することにより、粒状ゲルの透明管内の
通過時間をコントロールできるように構成することがで
きる。

粒状物と水性媒体は、固液分離器150で分けられて、
粒状物は循環経路からはずれた回収容器152で連続的に
集められ、水性媒体はゲル化容器122に返送される。

従って、この粒状物製造装置では、粒状物を自動的か
つ連続的に系外へ取り出せるので、粒子物の排出操作が
極めて容易である。更に水性媒体は大部分が粒状ゲルと
分離され、ゲル化容器に返送されるため、粒状物の表面
に付着して系外へ持ち出されたわずかな分を補えばよ
く、補給操作が簡単である。

次に、図３〜図７を参照して、本発明に従う粒状物製
造装置に使用することができる光照射装置の態様を、詳
述する。

図３は、第１の態様に従う光照射装置112aを示す。図
３のＡは、この光照射装置の平面図であり、Ｂは、反射
板166を中央で切り欠いた正面図である。この光照射装
置112aは、光源162と、光源162を取り囲んで等距離に配
置された12本の透明管164と、透明管164の外側に位置す
る円筒状の反射板166を備えている。反射板166、光源16
2からの光エネルギーを有効に活用できるようにしてい
る。透明管164の上端は、それぞれ、図２に示したチユ
ーブ131に連結されている。この光照射装置112aの光源1
62及び透明管164の配置は、光源162からのエネルギー
を、極めて効率よく、透明管内を通過する粒状ゲルに与
えることができる。透明管164の太さは、粒状ゲルが通
過するのに十分な寸法を有すれば良い。また、光源162
及び反射板166に対する透明管164の相対的寸法を大きく
して、隙間を少なくし、光の有効利用を図ることもでき
る。

図４は、第２の態様に従う光照射装置112bを平面図で
示す。この光照射装置112bは、光源172と、光源172の前
に等間隔で一列に配置された５本の透明管174と、光源1
72の後方に位置する半円筒状の反射板176と、透明管174
の後方に位置する平板状反射板178とを備えている。光
源172の後方の反射板176は、各透明管174への、光源172
からの光エネルギーがほぼ等しくなるよう光強度分布を
調整する。透明管174の後方の反射板178は、透過した光
を反射させて光エネルギーの有効活性を図るためのもの
である。この光照射装置112bは、光源172の光強度が経
時で変化してきた場合などに、光源172と透明管174との
距離を調整し、所定の光強度を容易に維持することがで
きる。

図５は、第３の態様に従う光照射装置112cを平面図で
示す。この光照射装置112cは、図４に示したとおりに、
１列に配置した透明管は管を複数本独立に並べるのでは
なく、透明ダクトを壁で仕切り、複数本の管路で透明管
184が形成されている。この光照射装置112cの他の構造
は、図４に示した光照射装置112bと同様である。図４に
示したとおりに、透明管174を独立に並べる場合、透明
管174の部で持続スペースを要するため、透明管174と透
明管174との間にすき間ができ、空間がむだになるが、
図５に示した光照射装置112cは、このようなむだがな
い。

図６は、第４の態様に従う光照射装置112dを示す。図
６のＡはこの光照射装置の平面図であり、Ｂは正面図で
ある。図６に示した光照射装置112dは、１列に配置した
透明管194のすき間を通して、光源192から紫外線を直接
照射する位置にさらに１列の透明管195を配置し、空間
のむだをなくすことにより、粒状物の生産量向上が可能
となる。

図６のように２列に透明管194,195を配置すると、光
源192に遠い位置の列の透明管195は近い位置の列の透明
管194に比べ光強度が若干弱いため、光硬化反応に差を
生じることがある。このような場合には、図７に示した
とおりに、光源202,203を複数個鉛直方向に配置し、各
光源の位置を透明管204,205に対し、交互にすることで
光照射エネルギーの均一化をはかることができる。この
態様では、右の透明管204を通過する粒状物は、上流で
は光源から近いが、下流では光源から遠くなる。

次に、図８及び図９及び図10を参照して、本発明の粒
状物製造装置に使用することができる固液分離器の態様
を説明する。図８は、第１の態様の固液分離装置150aを
示す。この固液分離装置150aは、２つのホイール212,21
4に支持されたエンドレスベルト216を備えている。この
エンドレスベルトは網で形成されており、供給された粒
状物は支持し、液体分である水性媒体は通過せしめる。
エンドレスベルト216は、図８に示したとおり、ゲル化
容器122側で低く、回収容器152側で高くなっており、エ
ンドレスベルト216の上面が、ゲル化容器122から回収容
器152への方向に動くように、駆動される。この固液分
離装置150aのエンドレスベルト216の上に粒状物と水性
媒体が供給されると、粒状物はこの装置の端部で回収容
器152内に落下し、水性媒体はエンドレスベルト216を通
過して、ゲル化容器122へ返送され、繰り返し使用され
る。

図９は、第２の態様の固液分離装置150bを示す。この
固液分離装置150bは、斜めに配置された直方体の箱218
から形成されており、その上面は開口しており、下面22
0は、ネットで形成されており、下方に位置する１つ側
面に出口開口222が設けらており、他の３つの側面は平
板で形成されている。この固液分離装置150bは、上面の
開口から、ネットで形成された下面220上に粒状物と水
性媒体とが供給され、粒状物は自重ですべり落ちなが
ら、出口開口222から回収容器152に落下し、集められ、
水性媒体はネットを通過してゲル化容器122へ返送され
る。

図10は、第３の態様の固液分離器150cを示す。

この固液分離器150cは、粒状物と水性媒体との混合物
輸送経路の一部に設けられた円筒状の網224と、その網
を覆い、下部に開口部を有する箱226から形成されてい
る。この固液分離装置150cでは、下方から粒状物と水性
媒体が供給されると、水性媒体は網を通過して、箱226
下部の開口部からゲル化容器に返送され、粒状物は上方
に押し出されて出口開口228から回収容器152に落下して
集められる。

本発明で製造された粒状物に衛生物あるいは酵素等を
固定する方法としては、製造した粒状物を微生物あるい
は酵素を含む液と混合して粒状物表面に付着させる方法
や、液状組成物内に微生物または酵素を混合した後、粒
状物を製造し、内部に包括させる方法などをとることが
できる。

粒状担体の実施例 実施例１ 光硬化性樹脂ENT−2000（関西ペイント社製）150gと
水100gをよく混合した後、重合開始剤のベンゾイルエチ
ルエーテルを10g及び２％アルギン酸ナトリウム溶液50g
を加えよく撹拌し液状組成物を調製した。次いで本発明
の製造装置を用いて比重1.01及びｎ−パラフィンとのな
す接触角24゜の粒状の微生物菌体固定化用担体を得た。

金属イオンを含有する水性媒体としては３％塩化カル
シウム溶液を用いた。

ついで、500ml三角フラスコにGY−10培地（酵田エキ
ス1g/、グルコース100g/からなる）を100ml加え、
それに上記で得た微生物菌体固定化用粒状担体10gを加
えた後、２％の濃度でザイモモナス モビリスIFO13756
を加え、30℃で24時間静置賦活培養を行った。

一方、比較のために担体として、セライト（和光純薬
工業社製）及びキチン（和光純薬工業社製）を用いて同
様の賦活培養を行った。

賦活後、それぞれの担体の表面を蒸留水で洗浄した
後、賦活発酵液を新しい培地と交換し、24時間、静置培
養を行い、下記に示すように、後のエタノール濃度を比
較した。その結果、実施例１で製造した粒状担体が最も
高いエタノール濃度を示した。

担 体 エタノール濃度 実施例１ 7.5％ セライト 4.8％ キチン 4.1％ 実施例２ 光硬化性樹脂ENTG−3800（関西ペイント社製）150gと
水160gをよく混合した後、重合開始剤のダロキュア1173
（チバガイギー社製）6g及び２％アルギン酸ナトリウム
溶液50gを加えよく撹拌し液状組成物を調製した。つい
で、本発明の製造装置を用いて比重1.01及びｎ−パラフ
ィンとのなす接触角が10゜の微生物菌体固定化用担体を
得た。

金属イオンを含有する水性媒体としては３％塩化カル
シウム溶液を用いた。

ついで、流動層型バイオリアクター（容量10）中に
上記で作成した粒状担体１とサッカロミセス セルビ
ジエIFO 0203の懸濁液500mlを加え、５のGY−10培地
（酵母エキス1g/、グルコース100g/からなる）に20
0g/のグルコース濃度で加えた培地を滞留時間15時
間、通気速度1vvmになるように通液し、24時間の賦活運
転を行った。賦活終了後、滞留時間５時間、30℃で連続
運転を行った。70g/以上の濃度でエタノールを安定に
生産できた。

実施例３ 実施例１において調製された液状組成物に、ザイモモ
ナス モビリスIFO 13756を15重量部加えたものを液状
組成物として用いる以外は実施例１と同様の方法で比重
1.01の微生物菌体包括固定化粒状担体を得た。

発明の効果 本発明によって提供される微生物菌体固定化用担体
は、比重が1.00〜1.20と小さく且つ担体の表面をｎ−パ
ラフィンとのなす接触角で２゜〜30゜の範囲内に特定さ
れており、微生物が付着しやすく、しかも剥落し難いの
で、これを用いて微生物菌体を固定化した担体を使用す
ると、上記実施例から明らかなように安定な微生物反応
を行なうことができる。また、本発明の担体は比重が小
さいため、流動床型のリアクターにも容易に適用するこ
とができる。

さらに、本発明の製造装置によれば、液中を連続的に
移動する粒状ゲルに対し、効率的に紫外線を照射するこ
とができるので、工業的な粒状物大量製造方法として広
く利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−106836（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08F 299/00 - 299/08 C08J 3/00 - 3/28 C12N 11/00 - 11/18

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）１分子中に少なくとも２個のエチレ
   ン性不飽和結合を有する親水性光硬化性樹脂、（ｂ）光
   重合開始剤、及び（ｃ）アルカリ金属イオンまたは多価
   金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性
   高分子多糖類を含んでなる液状組成物を、アルカリ金属
   イオンまたは多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴
   下して該組成物を粒状にゲル化し、活性光線を照射して
   硬化せしめてなる、比重が1.00〜1.20で且つ表面がｎ−
   パラフィンとのなす接触角が２゜〜30゜であることを特
   徴とする微生物の付着に適した表面を有する微生物菌体
   固定化用粒状担体。
2. 【請求項２】親水性光硬化性樹脂（ａ）が、ポリアルキ
   レングリコールの両末端に光重合可能なエチレン性不飽
   和基を有する化合物が結合してなる樹脂である請求項１
   の粒状担体。
3. 【請求項３】光重合開始剤（ｂ）が、α−カルボニル
   類、アシロインエーテル類、多環芳香族化合物類、α−
   置換アシロイン類及びアゾアミド化合物類である請求項
   １の粒状担体。
4. 【請求項４】水溶性高分子多糖類（ｃ）がアルギン酸の
   アルカリ金属塩及びカラギーナンである請求項１の粒状
   担体。
5. 【請求項５】多価金属イオンがアルカリ土類金属イオン
   である請求項１の粒状担体。
6. 【請求項６】液状組成物が微生物菌体を含有する請求項
   １記載の微生物菌体固定化粒状担体。
7. 【請求項７】（ａ）１分子中に少なくとも２個のエチレ
   ン性不飽和結合を有する親水性光硬化性樹脂、（ｂ）光
   重合開始剤、及び（ｃ）アルカリ金属イオンまたは多価
   金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性
   高分子多糖類を含んでなる液状組成物を、アルカリ金属
   イオンまたは多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴
   下して該組成物をゲル化して粒状ゲルを形成するゲル化
   装置と、該ゲル化装置によって形成された粒状ゲルに紫
   外線を照射して、粒状ゲル中の光硬化性樹脂を硬化させ
   て粒状物を形成する光照射装置とを具備する粒状物製造
   装置において、 該光照射装置が、光源と、該光源に接近して略鉛直に配
   置され、上記粒状ゲルが内部を移動せしめられる複数の
   透明管を備えている ことを特徴とする粒状担体製造装置。
8. 【請求項８】該透明管が、該光源を中心とした等距離の
   位置で、該光源を取り囲んで配置されている請求項７の
   粒状担体製造装置。
9. 【請求項９】該透明管が、１列に配置されている請求項
   ７の粒状担体製造装置。
10. 【請求項１０】１列に配置した該透明管のすき間を通し
    て紫外線を直接照射できる位置にさらに１列の透明管が
    配置されている請求項７の粒状担体製造装置。
11. 【請求項１１】該光源が鉛直方向に複数個配置されてお
    り、その位置が該透明管に対し交互の位置である請求範
    囲９又は10の粒状担体製造装置。
12. 【請求項１２】該光照射装置に、該粒状物及び該水性媒
    体を移動搬送するポンプが連結されている請求項７の粒
    状担体製造装置。
13. 【請求項１３】該光照射装置を通過した後の該粒状物と
    該水性媒体とを分離し、該粒状物を回収容器に送り、該
    水溶性媒体をゲル化装置に送る固液分離器を具備する請
    求項７の粒状担体製造装置。
14. 【請求項１４】該液状組成物が、酵素又は微生物菌体を
    含む請求項７の粒状担体製造装置。