JP6927037B2 - 膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法 - Google Patents

Description

本発明は、発酵工業分野、食品工業分野などでの微生物培養液を膜モジュールによりろ過するろ過方法に関するものである。

微生物分散溶液について、分離膜を用いて微生物と溶液とを分離する方法が知られている。微生物分散溶液としては、排水処理における活性汚泥や、発酵法における微生物培養液が挙げられる。
排水処理では、分離膜を用いて活性汚泥と処理水とを分離する膜分離活性汚泥法が知られている。分離膜を用いることで、処理槽内で微生物を高濃度に保ちながら、有機物や窒素成分の除去率を高く維持することができ、かつ高純度の処理液が得られる。

物質生産方法である発酵法は、ビール、ワイン、食酢、醤油、アミノ酸、有機酸など様々な製品の生産に用いられている。発酵法における微生物培養液の分離方法として、遠心分離や珪藻土ろ過が実施されているが、分離膜によるろ過は分離性能が高く、ろ過液の品質が優れていることが特徴である。
このように微生物分散溶液の分離技術は幅広く適用されている。しかし、生物系の被処理液を膜分離する場合、被処理液中に含まれる菌体、糖、タンパク質及び脂質などがろ過面に付着し、膜の透過流束が早期に低下するという問題がある。

これに対して、膜のろ過面を定期的または非定期的に洗浄することで、ろ過面の付着物を除去してろ過能力を維持する検討が行われている。例えば、特許文献１では、炭化水素化合物や芳香族化合物等の油分または難分解性の着色成分を含む排水の膜分離活性汚泥処理に使用した濾過膜を、塩素酸またはその塩と界面活性剤で洗浄する方法が開示されている。また、特許文献２では、ビールろ過後の分離膜について過ヨウ素酸化合物とペルオキシ二硫酸塩を含む溶液で洗浄する方法が開示されている。

日本国特開２０１３−３１８３９号公報 日本国特表２０１０−５３５０９７号公報

微生物分散溶液の中でも、特に微生物培養液は糖やタンパク質の濃度が高いという特徴を有する。微生物培養液を分離膜でろ過する場合、前記の物質が原因で分離膜のファウリングが発生する。ファウリングした分離膜は薬液洗浄により透水性を回復させて繰り返し使用できるが、分離膜がファウリングしやすいと薬液洗浄の頻度が増え、洗浄コストが高くなる。また、微生物培養液のろ過と薬液洗浄を繰り返すと、徐々に洗浄しきれないファウリング物質が分離膜中に蓄積し、透水性が回復しにくくなる。

特許文献１に記載の洗浄方法では、塩素酸またはその塩と界面活性剤を用いることでろ過膜の汚れを除去可能であった。しかし、被処理液は油分や着色成分を含む排水であり、糖やタンパク質の濃度が高い微生物培養液とは異なる。
また、特許文献２に記載の洗浄方法は、糖やタンパク質の濃度が高い液体の生産に使用される膜に適用できる。しかし、使用する洗浄剤は高価であり、薬液洗浄を繰り返すことで洗浄コストが高くなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、糖やタンパク質の濃度が高い微生物培養液のろ過に使用された分離膜について、低価である洗浄剤を用いて洗浄することで、長期間安定して繰り返しろ過を可能とする、膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下の［１］〜［１０］の技術を提供する。
［１］膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法であって、（ａ）前記膜モジュールにより前記微生物培養液をクロスフローろ過する工程と、（ｂ）前記工程ａの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程と、（ｃ）前記工程ｂの後に、前記膜モジュールを薬液に接触させる工程と、（ｄ）前記工程ｃの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程を含み、前記工程ａのクロスフローろ過によって前記膜モジュールを透過したろ過液の、全糖濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上１０００００ｍｇ／Ｌ以下、かつタンパク質濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下であり、前記工程ｃが、（ｃ−１）前記膜モジュールを、次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤を含有する薬液に接触させるステップ、を備え、前記工程ａ〜ｄを順に繰り返す、膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
［２］前記工程ｃが、前記薬液中の次亜塩素酸塩の濃度Ｃ［ｍｇ／Ｌ］と、前記次亜塩素酸塩と前記膜モジュールに含まれる分離膜の接触時間Ｔ［ｈ］の積ＣＴ［（ｍｇ／Ｌ）・ｈ］が、下記式（１）を満たす範囲において運転される工程を有する、［１］に記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
９．２×１０^５Ｆ−１４００≦ＣＴ≦２．５（１／α）＋３８０ 式（１）
（上記式（１）中、Ｆは、前記工程ａのクロスフローろ過によって前記膜モジュールを透過したろ過液中の全有機炭素量［ｍｇ／Ｌ］に対する、前記ろ過液中のタンパク質濃度［ｍｇ／Ｌ］の比を表す。αは、前記分離膜を、５０００ｐｐｍのＨ_２Ｏ_２と３００ｐｐｍのＦｅ^２＋との混合溶液であるフェントン試薬に浸漬させたときの、浸漬時間に対する膜強度初期値比の減衰率の絶対値［１／ｈ］を表す。）
［３］前記工程ａで、下記式（２）を満たしたとき、前記工程ｂに移行する、［１］または［２］に記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
５≦Ｒ／Ｒ_０≦１６ 式（２）
（上記式（２）中、Ｒは、前記工程ａで前記微生物培養液をクロスフローろ過しているときのろ過抵抗値［ｍ^−１］を表す。Ｒ_０は、前記クロスフローろ過開始時のろ過抵抗値［ｍ^−１］を表す。）
［４］前記工程ａが、（ａ−１）前記膜モジュールにより前記微生物培養液をクロスフローろ過するステップと、（ａ−２）前記膜モジュールを逆洗するステップ、を備え、クロスフローろ過する際の前記微生物培養液の膜面線速度を０．１ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下、かつろ過流束を０．１ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上２．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とし、逆洗する際の逆洗流束を１．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上１０．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とし、前記ステップａ−１と前記ステップａ−２を少なくとも１回繰り返した後に前記工程ｂに移行する、［１］〜［３］のいずれか１つに記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
［５］前記ノニオン系界面活性剤のＨＬＢが１２以上１８以下である、［１］〜［４］のいずれか１つに記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
［６］前記次亜塩素酸塩の有効塩素濃度が０．０５質量％以上１質量％以下であり、前記ノニオン系界面活性剤のノニオン系界面活性剤の濃度が０．０５質量％以上３質量％以下である、［１］〜［５］のいずれか１つに記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
［７］前記薬液が、ｐＨ１０以上１４以下、且つ温度が２０℃以上５０℃以下である、［１］〜［６］のいずれか１つに記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
［８］前記膜モジュールに含まれる分離膜が、フッ素系樹脂からなる分離膜である、［１］〜［７］のいずれか１つに記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
［９］前記微生物培養液がビールであって、前記膜モジュールに含まれる分離膜の平均孔径が０．３μｍ以上１．０μｍ以下である、［１］〜［８］のいずれか１つに記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
［１０］膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法であって、（ａ）前記膜モジュールにより前記微生物培養液をクロスフローろ過する工程と、（ｂ）前記工程ａの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程と、（ｃ）前記工程ｂの後に、前記膜モジュールを薬液に接触させる工程と、（ｄ）前記工程ｃの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程を含み、前記工程ａのクロスフローろ過によって前記膜モジュールを透過したろ過液の、全糖濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上１０００００ｍｇ／Ｌ以下、かつタンパク質濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下であり、前記工程ｃが、（ｃ−２）前記膜モジュールを、次亜塩素酸塩を含有する薬液に接触させるステップと、（ｃ−３）前記膜モジュールを、ノニオン系界面活性剤を含有する薬液に接触させるステップ、を備え、前記工程ａ〜ｄを順に繰り返す、膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。

本発明の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法は、（ａ）微生物培養液のクロスフローろ過、（ｂ）水リンス、（ｃ）薬液洗浄、（ｄ）水リンスの４つの工程を順に繰り返すろ過方法である。ここで工程ｃの薬液洗浄で次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤を組み合わせて洗浄することで、高い洗浄効果を発揮し、長期間にわたる安定ろ過が可能となる。

図１は、本発明の実施形態にかかるろ過装置の概略図である。 図２は、本発明の微生物培養液のろ過方法の一例を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施形態にかかる膜モジュールを透過したろ過液について、ろ過液中の全有機炭素量［ｍｇ／Ｌ］に対する、ろ過液中のタンパク質濃度［ｍｇ／Ｌ］の比であるＦ値と、ＣＴ値と、の関係を表す概略図である。 図４は、本発明の実施形態にかかる分離膜について、フェントン試薬への浸漬時間に対する前記分離膜の膜破断強度の変化を表す概略図である。 図５は、本発明の実施形態にかかる分離膜について、フェントン試薬への浸漬時間に対する前記分離膜の膜強度初期値比の変化を表す概略図である。 図６は、本発明の実施形態にかかる分離膜について、分離膜の減衰率αと、ＣＴ値との関係を表す概略図である。

以下に、本発明の実施形態にかかる膜モジュールによるろ過方法を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明において、「上」、「下」は、図面に示す状態に基づいており、便宜的なものであって、原液が流入する側を「下」方向、ろ過液が流出する側を「上」方向とする。通常、膜モジュールの使用時の姿勢において、上下方向は、図面における上下方向と一致する。

本発明の実施形態にかかる微生物培養液のろ過装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態にかかるろ過装置の概略図であり、図２は本発明の微生物培養液のろ過方法の一例を示したフローチャートである。

まず、図２のフローチャートを使用し、工程全体の概要を述べる。
本発明に係る膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法は、以下の工程ａ〜ｄを含み、この工程ａ〜ｄを順に繰り返すことにより、長期間安定して繰り返しろ過が可能となる。
（ａ）膜モジュールにより微生物培養液をクロスフローろ過する工程
（ｂ）工程ａの後に、膜モジュールを水リンスする工程
（ｃ）工程ｂの後に、膜モジュールを薬液に接触させる工程
（ｄ）工程ｃの後に、膜モジュールを水リンスする工程

最初の工程である工程ａでは、膜モジュールにより微生物培養液のクロスフローろ過を行う。この工程ａでは、ろ過抵抗値Ｒが次工程への移行条件を満たしているか判定を行い、移行条件を満たしたときには工程ｂに移行し、移行条件を満たしていないときには工程ａのクロスフローろ過を継続する。

工程ｂでは、水リンスによる膜モジュールの洗浄を行う。工程ｂが終了したら工程ｃに移行し、膜モジュールの薬液洗浄を行う。工程ｃが終了したら工程ｄの水リンスを行い、工程ｄが終了したら再度工程ａに戻る。この工程ａ〜ｄを順に繰り返して微生物培養液のろ過を行う。なお、本発明では上記の工程ａ〜ｄを含んでいればよく、必要に応じて工程ａ〜ｄ以外の工程を追加することもできる。

＜原液＞
本発明の微生物培養液は、微生物の種類や発酵生産物で特に限定されないが、例えば、ビール、ワイン、食酢、醤油、アミノ酸発酵液、有機酸発酵液、バイオ医薬品の発酵液などが挙げられる。
本発明の微生物培養液の特徴は、工程ａのクロスフローろ過によって膜モジュールを透過したろ過液の全糖濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上１０００００ｍｇ／Ｌ以下、かつタンパク質濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下である、微生物の分散溶液である。

一方で膜モジュールを透過する前の微生物培養液の原液中の全糖濃度及びタンパク質濃度は、膜モジュールに含まれる分離膜の孔径や構造によって、透過したろ過液と同程度の場合と、透過したろ過液と異なる場合と、がある。分離膜により前記成分の一部が阻止された場合には、原液中の前記成分の濃度に対して、ろ過液中の前記成分濃度は低下する。

（工程ａ）
＜クロスフローろ過＞
微生物培養液には微生物、タンパク質、糖類、脂質など、種々の有機物が含まれており、膜モジュールに供給する液を全てろ過するデッドエンドろ過ではファウリングが進行しやすい。そのため、膜面と平行に原液である微生物培養液を流して膜面を洗浄しながらろ過を行うクロスフローろ過が適している（膜モジュールにより微生物培養液をクロスフローろ過するステップ（ａ−１））。

図１に示したように、クロスフローろ過を行う際は原液タンク１から原液ポンプ３で膜モジュール２に微生物培養液（原液）を供給し、原液の一部は原液タンク１に還流される。また、膜モジュール２の分離膜でろ過されたろ過液は、ろ過液タンク６に送液される。なお、微生物培養液のろ過運転性を向上させるため、膜ろ過の前に前処理を実施してもよい。前処理としては、遠心分離や吸着除去が挙げられる。

前述のとおり、クロスフローろ過では膜面と平行に原液を流すため、原液タンク１と膜モジュール２の間で原液を循環させる。このときの膜面線速度は原液の性状に合わせて適宜設定すればよいが、０．１ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下とすることが好ましく、０．３ｍ／ｓ以上２．０ｍ／ｓ以下とすることがさらに好ましい。膜面線速度が０．１ｍ／ｓ未満だと、十分な洗浄効果が得られない場合がある。また、膜面線速度が３．０ｍ／ｓを超えると動力コストが高くなるため好ましくない。なお、原液の流量は原液ポンプ３、循環制御バルブ４により制御することができる。

クロスフローろ過時のろ過流束は、原液の性状に合わせて適宜設定すればよいが、０．１ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上２．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とすることが好ましく、０．３ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上１．５ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とすることがさらに好ましい。ろ過流束が０．１ｍ^３／ｍ^２／ｄ未満だと、必要な膜モジュールが多くなりコストが高くなる。一方、ろ過流束が２．０ｍ^３／ｍ^２／ｄを超えると、分離膜のファウリングが急激に進行する場合があるため、好ましくない。なお、ろ過液の流量は原液ポンプ３、循環制御バルブ４、ろ過制御バルブ５により制御することができる。

分離膜によるろ過では、分離膜の原液側の圧力からろ過液側の圧力を減じた膜間差圧から分離膜のファウリング状態を判断することができ、デッドエンドろ過の場合は、膜モジュール２の原液入口側の圧力計２１と膜モジュール２のろ過液出口側の圧力計２３から、膜間差圧を算出することができる。同一ろ過流束のとき、分離膜のファウリングが進行すると膜間差圧は上昇する。しかし、クロスフローろ過の場合、原液が膜モジュール２の原液側流路を通過して原液タンク１に還流する際の圧力損失が大きく、前述の算出方法では原液側流路の圧力損失も含まれるため、適切に膜間差圧を算出することが難しい。

そこで、原液タンク１と膜モジュール２の間で原液を循環しながらろ過制御バルブ５を閉止してろ過停止しているときの膜モジュールろ過液側圧力（圧力計２３の値）をＰ１、原液を循環しながらろ過している時の膜モジュールろ過液側圧力（圧力計２３の値）をＰ２としたとき、Ｐ１からＰ２を減じた値であるΔＰ［Ｐａ］を膜間差圧と同様にファウリング状態の判断基準として用いることができる。

工程ａのクロスフローろ過で、分離膜のファウリングが進行するとろ過抵抗値Ｒが上昇し、ろ過抵抗値Ｒが一定値以上になったときに工程ｂの水リンスに移行し、続いて工程ｃの薬液洗浄に移行するが、クロスフローろ過時のろ過抵抗値をＲ［ｍ^−１］、クロスフローろ過開始時のろ過抵抗値をＲ_０［ｍ^−１］としたとき、下記式（２）の条件を満たしたときに工程ｂに移行することが好ましい。

ろ過抵抗値Ｒ［ｍ^−１］は前述のΔＰ［Ｐａ］、ろ過流束Ｊ［ｍ^３／ｍ^２／ｓ］、原液粘度μ［Ｐａ・ｓ］から下記式（３）を用いて算出できる。なお、ろ過開始時のろ過抵抗値Ｒ_０［ｍ^−１］とは、ろ過開始後に流量と圧力が安定したときのろ過抵抗値であり、ろ過開始のためにバルブやポンプを操作した後、６０秒後におけるろ過抵抗値をろ過開始時のろ過抵抗値Ｒ_０［ｍ^−１］とすればよい。

分離膜のファウリングが過剰に進行すると薬液洗浄を行っても分離膜の透水性が十分に回復しない場合があるため、Ｒ／Ｒ_０が１６以下のときに工程ｂに移行することが好ましく、Ｒ／Ｒ_０が１２以下のときに工程ｂに移行することがさらに好ましい。一方、Ｒ／Ｒ_０が５未満の条件で工程ｂに移行すると、薬液洗浄の頻度が増加してコストが上がるため、好ましくない。
５≦Ｒ／Ｒ_０≦１６ 式（２）
Ｒ＝ΔＰ／（Ｊ×μ） 式（３）

＜逆洗＞
工程ａのクロスフローろ過では、定期的にろ過を停止し、逆洗を実施することもできる（膜モジュールを逆洗するステップ（ａ−２））。逆洗により透水性が回復すると、ろ過時間を延長することができ、薬液洗浄の頻度が減るため運転コストを低減できる。なお、ろ過開始時のろ過抵抗値Ｒ_０［ｍ^−１］は、工程ａで初めてろ過を開始したときのろ過抵抗値であり、工程ａでステップａ−１（ろ過）とステップａ−２（逆洗）を複数回繰り返す場合、１回目のステップａ−１でのろ過開始時のろ過抵抗値をＲ_０［ｍ^−１］とする。

逆洗はろ過液で実施してもよいし、水など他の液体を使用することもできるが、原液に水など他の液体を混入させたくない場合はろ過液で逆洗するか、バルブ操作により切り替えを行い、原液に逆洗液が混入しないように逆洗を行うこともできる。

逆洗時の逆洗流束は、原液の性状や、分離膜のファウリング状態に応じて適宜設定すればよいが、１．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上１０．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とすることが好ましく、１．５ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上５．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とすることがさらに好ましい。逆洗流束が１．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ未満だと、洗浄効果が低くなるため好ましくない。また、逆洗流束が１０．０ｍ^３／ｍ^２／ｄを超えると動力コストが高くなり、逆洗に使用する液が大量に必要となるため、好ましくない。

＜濃縮液回収＞
工程ａでクロスフローろ過を継続すると、最終的に原液タンク１の液量が少なくなり、原液タンク１と膜モジュール２の間での原液の循環が困難となる。ここで原液タンクや配管、膜モジュール２内に残存した原液を回収するため、デッドエンドろ過やダイアフィルトレーションを行うこともできる。

デッドエンドろ過の場合、例えば、原液タンク１に水を投入し、原液ポンプ３で膜モジュール２に原液を供給してデッドエンドろ過を行い、水が膜モジュール２に到達する前にろ過を停止する方法が挙げられる。また、原液タンク１や配管にガスを供給することでデッドエンドろ過を行うこともできる。
ダイアフィルトレーションでは、原液タンク１に水を投入してクロスフローろ過を実施し、原液タンク１の液量が減少したら再度水を投入してクロスフローろ過を繰り返すことで原液の回収率を向上できる。

（工程ｂ）
＜水リンス＞
工程ｂでは、水による膜モジュール２の水リンスを行うが、これは工程ｃの薬液洗浄の前に有機物などの汚れ成分を減らすことが目的である。薬液洗浄では、次亜塩素酸塩による洗浄を行うが、有機物が多量に残存していると有効塩素が消費され、分離膜が十分に洗浄できない場合があるため、薬液洗浄を行う前に膜モジュールを水リンスする。

水リンスの方法としては、例えば、薬液タンク１０に水を投入し、膜モジュール２のクロスフローろ過を行うことで膜モジュール２を洗浄できる。このとき逆洗液タンク７から水を送液し、水による逆洗を併せて実施することで、より洗浄効果を高めることができる。膜面線速度、ろ過流束、逆洗流束については工程ａと同様の条件で実施すればよい。

（工程ｃ）
＜薬液洗浄＞
工程ｃでは膜モジュール２の薬液洗浄を行い、分離膜の透水性を回復させる。分離膜の洗浄用の薬液としては酸、アルカリ、酸化剤、界面活性剤、キレート剤などが挙げられる。これらのうち、糖濃度及びタンパク質濃度の高い微生物培養液ろ過後の分離膜の洗浄には、酸化剤である次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤を組み合わせた洗浄が有効であることを見出した。

次亜塩素酸塩としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カリウムなどが挙げられる。次亜塩素酸塩は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリソルベート（ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル）、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレン多価アルコール脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン化ヒマシ油等が挙げられる。ノニオン系界面活性剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

タンパク質、糖類、脂質などのファウリング物質は、分子中の疎水性部分が分離膜に付着していると考えられる。そのため、界面活性剤の疎水性部分（親油性部分）とファウリング物質の疎水性部分との相互作用や、界面活性剤の水中への溶解性が洗浄性に影響する。ノニオン系界面活性剤の親水性親油性バランスを表すＨＬＢは１２以上１８以下とすることが好ましく、１３以上１７以下とすることがさらに好ましい。ＨＬＢがこの範囲だと、界面活性剤の親水性と親油性のバランスに優れ、洗浄効果が高まる。

次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤は水に溶解して薬液として使用する。次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤はそれぞれ単独で順番に使用してもよいし、混合して使用してもよい。具体的には、次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤を含有する薬液に接触させるステップ（ｃ−１）を行う方法や、次亜塩素酸塩を含有する薬液に接触させるステップ（ｃ−２）とノニオン系界面活性剤を含有する薬液に接触させるステップ（ｃ−３）を順次行う方法が挙げられる。本発明の薬液洗浄工程では、次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤が単独または混合して使用されるステップが含まれていればよく、さらに他の薬液で洗浄するステップを含んでもいてもよい。他の薬液で洗浄するステップを含むことで、より高い洗浄回復率を達成することが可能である。

上記ステップ（ｃ−１）のとおり、薬液が次亜塩素酸塩とノニオン系界面活性剤の両方を含有することで、相乗効果が得られる。また、ステップ（ｃ−１）において、薬液は、次亜塩素酸塩およびノニオン系界面活性剤を含有すると共に、アルカリ、酸化剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、キレート剤などをさらに含有してもよい。

薬液洗浄に用いる次亜塩素酸塩の濃度は有効塩素濃度０．０５質量％以上１質量％以下とすることが好ましく、０．１質量％以上０．５質量％以下とすることがさらに好ましい。有効塩素濃度が０．０５質量％未満だと洗浄効果が不十分となることがある。一方、１質量％を超えても大幅な洗浄効果の向上は認められず、コスト面で不利である。

さらに、薬液洗浄に用いる次亜塩素酸塩の添加条件を、膜モジュールを透過したろ過液の濃度及び使用する分離膜の耐酸化性という２つのパラメーターに合わせて変更することが好ましい。本発明では、前記２つのパラメーターに合わせて次亜塩素酸塩の添加条件を変更することで、長時間の安定運転を実現可能であることを見出した。

具体的に、添加条件とは、分離膜及び膜モジュール内部に接触する薬液中の次亜塩素酸塩の濃度Ｃ［ｍｇ／Ｌ］と、次亜塩素酸塩と分離膜との接触時間Ｔ［ｈ］と、の積であるＣＴ値［（ｍｇ／Ｌ）・ｈ］によって表される。

ＣＴ値を、分離膜が耐酸化性を有する範囲で選択することで、付着したファウリング物質を除去することができ、かつ分離膜を酸化劣化することなく長時間にわたりろ過運転を継続することができる。
一方でＣＴ値が高く、分離膜の耐酸化性を超える値の場合には、分離膜の酸化劣化が促進され、膜寿命が短くなる。また、ＣＴ値が低く、分離膜に付着したファウリング物質の除去に不足する値の場合には、洗浄効果が不十分となる。ここで、分離膜に付着したファウリング物質の量は、膜モジュールに供給される原液の濃度、または分離膜を透過したろ過液の濃度が指標となる。

よって、分離膜の寿命を維持し、かつ十分な洗浄効果を得るためには、ろ過液の濃度及び分離膜の耐酸化性という２つのパラメーターから、適切なＣＴ値を選択することが好ましい。以下に、各パラメーターを選択する方法について、詳細を述べる。

１つ目のパラメーターは、膜モジュールを透過したろ過液の濃度である。本発明者らは、鋭意検討の結果、ろ過液中のタンパク質濃度に合わせて、次亜塩素酸塩の添加条件を変更することで、原液の種類に関わらず十分な洗浄効果を得られることを明らかにした。

すなわち、工程ａのクロスフローろ過によって膜モジュールを透過したろ過液中の全有機炭素量ＴＯＣ［ｍｇ／Ｌ］に対するろ過液中のタンパク質濃度Ｃｐ［ｍｇ／Ｌ］の比Ｃｐ／ＴＯＣがＦと表されるとき、下記式（４）を満たす範囲でＣＴ値を選択することが好ましい。さらには下記式（５）を満たす範囲でＣＴ値を選択することがより好ましい。
９．２×１０^５Ｆ−１４００≦ＣＴ 式（４）
３．８×１０^６Ｆ−５７００≦ＣＴ 式（５）

式（４）で表されるＦ値とＣＴ値との関係を図３に示す。微生物培養液のろ過では、ろ過液中のＦ値が高いほど、分離膜を閉塞させるファウリング物質の量が多くなる。よって、微生物培養液のろ過によりファウリングした分離膜を洗浄する場合には、ろ過液中のＦ値に合わせてＣＴ値を選択することで、過小または過大な薬液洗浄を行うことが防がれ、その結果、低コストで高い洗浄効果を得ることができる。

特に本発明では、膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法であって、かつ前記膜モジュールを透過したろ過液の全糖濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上１０００００ｍｇ／Ｌ以下、かつタンパク質濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下である場合には、式（４）を満たすＣＴ値において薬液洗浄することで、分離膜の十分な洗浄効果が得られ、繰り返してろ過することができることを見出した。

さらに、より好ましくは、式（５）を満たすＣＴ値において薬液洗浄することで、より高い洗浄効果を得ることができる。
ここで、「十分な洗浄効果」とは、ろ過前の未使用膜の透水性に対する、薬液洗浄後の透水性の比である透水性回復率が８０％以上であることを意味する。
なお、Ｆ値は原液中の全有機炭素量に対する原液中のタンパク質濃度によって表されてもよい。

２つ目のパラメーターは、分離膜の耐酸化性である。分離膜の耐酸化性は、材質や構造によって異なる。分離膜の耐酸化性を評価する試験方法として、分離膜をフェントン試薬に浸漬し、浸漬時間に対する膜強度の初期値比の変化量を測定する促進酸化試験が挙げられる。
フェントン試薬は、過酸化水素と鉄触媒とを含む溶液であり、生成されるヒドロキシルラジカルは強力な酸化力を発揮する。フェントン試薬は、工業的には廃水等の酸化処理に使用されている。本発明では、分離膜の促進酸化試験にフェントン試薬を用いる。

具体的な試験方法を以下に示す。まず、過酸化水素に硫酸鉄（ＩＩ）七水和物を添加し、フェントン試薬を調製する。この時、Ｈ_２Ｏ_２濃度が５０００ｐｐｍ、Ｆｅ^２＋濃度が３００ｐｐｍとなるように調整する。前記濃度に調整されたフェントン試薬に、分離膜をある一定時間ｔ［ｈ］、浸漬する。なお、分離膜は予め、エタノールに浸漬する等の方法により親水化しておく。

フェントン試薬にｔ［ｈ］の間浸漬した後、分離膜を蒸留水で洗浄し、室温で真空乾燥する。前記乾燥後の分離膜（サンプルＭ_ｔと表記する）、及びフェントン試薬に浸漬せずに室温で真空乾燥した分離膜（サンプルＭ_０と表記する）について、膜強度を測定する。膜強度の測定方法は限定されないが、例えば引っ張り試験機（ＴＥＮＳＩＬＯＮ（登録商標）／ＲＴＭ−１００、東洋ボールドウィン株式会社製）を用い、測定長さ５０ｍｍの試料を引っ張り速度５０ｍｍ／分で、試料を変えて５回以上試験し、破断強力の平均値を求める。得られた破断強力の平均値を、膜の断面積で除することで、膜の破断強度Ｓが求められる。

前記方法により求められたフェントン試薬浸漬前のサンプルＭ_０の破断強度Ｓ_０、及びフェントン試薬にｔ［ｈ］の間浸漬後のサンプルＭ_ｔの破断強度Ｓ_ｔの関係性を図４に示す。得られたＳ_ｔおよびＳ_０を用いて、フェントン試薬への浸漬時間ｔ［ｈ］における膜強度初期値比をＳ_ｔ／Ｓ_０と定義する。

以上の方法により得られた膜強度初期値比Ｓ_ｔ／Ｓ_０と、フェントン試薬への浸漬時間ｔ［ｈ］と、の関係性を図５に示す。分離膜をフェントン試薬に浸漬する時間ｔ［ｈ］を長くすると、分離膜は酸化劣化が促進されるため、膜強度初期値比Ｓ_ｔ／Ｓ_０は低下する。ｔ［ｈ］に対するＳ_ｔ／Ｓ_０の関係は分離膜の耐酸化性により異なり、耐酸化性が優れる膜では、ｔ［ｈ］に対するＳ_ｔ／Ｓ_０の変化の傾きが相対的に小さくなる。例えば図５において、膜Ｂに比べて膜Ａは、ｔ［ｈ］に対するＳ_ｔ／Ｓ_０の変化の傾きが小さく、すなわち膜Ｂに比べて膜Ａは耐酸化性が優れる。

前記の促進酸化試験において、分離膜をフェントン試薬に浸漬する時間ｔ［ｈ］に対する膜強度初期値比Ｓ_ｔ／Ｓ_０の傾きの絶対値が減衰率α［１／ｈ］と表されるとき、αは膜の素材、構造、及び劣化状態によって異なり、膜の耐酸化性を表す指標となる。分離膜の寿命を保持するためには、使用する分離膜の減衰率α［１／ｈ］に対して、下記式（６）を満たす範囲でＣＴ値を選択することが好ましい。さらには、下記式（７）を満たす範囲でＣＴ値を選択することがより好ましく、下記式（８）を満たす範囲でＣＴ値を選択することがさらに好ましい。
ＣＴ≦２．５（１／α）＋３８０ 式（６）
ＣＴ≦１．４（１／α）＋２４０ 式（７）
ＣＴ≦０．５６（１／α）＋９５ 式（８）

式（６）で表されるαとＣＴ値との関係を図６に示す。式（６）を満たすＣＴ値において薬液洗浄することで、分離膜の寿命を保持しながら、繰り返してろ過することができる。ここで、「分離膜の寿命を保持しながら」とは、薬液洗浄により与えられるＣＴ値が、膜強度が初期値比の８０％に達するＣＴ値の２５０分の１以下であることを意味する。また、より好ましくは式（７）を満たすＣＴ値において薬液洗浄することで、分離膜の寿命をより長く保持しながら、繰り返してろ過することができる。さらに好ましくは式（８）を満たすＣＴ値において薬液洗浄することで、分離膜の寿命をさらに長く保持しながら、繰り返してろ過することができる。

以上より、上記の式（４）及び（６）を満たすＣＴ値において薬液洗浄することで、分離膜の寿命を保持し、かつ十分な洗浄効果を得ることができる。すなわち、下記式（１）を満たす範囲でＣＴ値を選択することが好ましい。式（１）のＣＴ値の下限は、より好ましくは式（５）に置き換えられた範囲で選択することが好ましい。式（１）のＣＴ値の上限は、より好ましくは式（７）に置き換えられた範囲で選択することが好ましく、さらに好ましくは式（８）に置き換えられた範囲で選択することが好ましい。
９．２×１０^５Ｆ−１４００≦ＣＴ≦２．５（１／α）＋３８０ 式（１）

なお、ＣＴ値は、工程ｃで実施される洗浄ステップのうち、次亜塩素酸塩を含む全ての洗浄ステップから算出する。ＣＴ値の具体的な算出方法を以下に記載する。
工程ｃにおいて、次亜塩素酸塩を含有する薬液に接触させるステップを実施し、その直後に工程ｄに移行した場合、工程ｃでは、次亜塩素酸塩を含有する薬液による洗浄ステップを１回実施したと考える。この場合には、前記１回の洗浄ステップにおけるＣＴ値を、工程ｃのＣＴ値とする。

一方で、工程ｃにおいて、次亜塩素酸塩を含有する薬液に接触させるステップと、次亜塩素酸塩を含有しない薬液に接触させるステップと、を交互に数回実施し、その後に工程ｄに移行するとする。この場合には、次亜塩素酸塩を含有する薬液を使用した各ステップについてＣＴ値を算出し、その合計値を工程ｃのＣＴ値とする。

また、薬液洗浄に用いる薬液がノニオン系界面活性剤を含有する場合、ノニオン系界面活性剤の濃度は０．０５質量％以上３質量％以下とすることが好ましく、０．１質量％以上１質量％以下とすることがさらに好ましい。また、ノニオン系界面活性剤の濃度は、界面活性剤の種類により臨界ミセル濃度が異なるが、十分な洗浄効果を発揮するためには臨界ミセル濃度以上とすることが好ましい。

薬液のｐＨは１０以上１４以下とすることが好ましく、１１以上１３以下とすることがより好ましい。微生物培養液中のファウリング物質は有機物が中心であり、高ｐＨ条件で洗浄力が高まる。ｐＨ１０未満では洗浄効果が不十分となる場合がある。

薬液の温度は２０℃以上５０℃以下とすることが好ましく、３０℃以上４０℃以下とすることがさらに好ましい。薬液の温度が２０℃未満だと十分な洗浄効果を発揮しない場合がある。一方、薬液の温度が５０℃を超えると次亜塩素酸塩の分解が促進されるため好ましくない。

薬液洗浄は薬液タンク１０で調製した薬液を膜モジュール２に供給し、分離膜及び膜モジュール内部に接触させることで洗浄する。洗浄方法の一例としては、例えば膜モジュール２の原液側流路に薬液を供給し、膜モジュール内が薬液で満たされたら薬液の供給を止め、そのまま保持する浸漬洗浄がある。

さらに洗浄効果を高める方法としては、薬液タンク１０と膜モジュール２の原液側流路との間で、薬液を循環させる循環洗浄がある。薬液を循環させることで、十分量の有効塩素を膜モジュールに供給することができる。
さらに洗浄効果を高める方法としては、薬液をクロスフローろ過する方法がある。薬液をクロスフローろ過することで、分離膜の細孔内にも薬液が通液されるため、洗浄効果を高めることが期待できる。クロスフローろ過時の膜面線速度、ろ過流束は特に限定されないが、工程ａと同等の条件で実施すればよい。

（工程ｄ）
＜水リンス＞
工程ｄでは水による膜モジュール２の水リンスを行うが、これは工程ｃの薬液洗浄の後に残存した薬液を洗浄することが目的である。水リンスの方法は、工程ｂと同様の方法を実施すればよい。

＜膜モジュール＞
本発明で使用する膜モジュールの種類は特に限定されないが、平膜モジュールや中空糸膜モジュールなどを使用することができる。中空糸膜は、一般的に平膜よりも比表面積が大きく、単位時間当たりにろ過できる液量が多いため有利である。

分離膜の構造としては、全体的に孔径が一様な対称膜や、膜の厚み方向で孔径が変化する非対称膜、強度を保持するための支持層と対象物質の分離を行うための分離機能層を有する複合膜などが存在する。

分離膜の平均孔径は分離対象によって適宜選択すればよいが、細菌類や真菌類などの微生物の分離などを目的とする場合、０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。平均孔径が０．０１μｍ未満だと透水性が低くなり、１．０μｍを超えると微生物等が漏洩する可能性がある。

また、特にビールのろ過を実施する場合、香味成分への影響やファウリング防止の観点から、平均孔径が０．３μｍ以上１．０μｍ以下の分離膜を使用することが好ましく、０．４μｍ以上０．８μｍ以下がさらに好ましい。分離膜の平均孔径が０．３μｍ以下だと、必要な香味成分が阻止されやすく、さらにファウリングが進行しやすい。

分離膜の材質は特に限定されないが、分離膜は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、エチレン・四フッ化エチレン共重合体などのフッ素系樹脂、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリプロピレンなどの樹脂を含有することができる。
特に、フッ素系樹脂やポリスルホン系樹脂からなる分離膜は耐熱性、物理的強度、化学的耐久性が高いことから、微生物培養液のろ過に好適に用いることができる。

また、分離膜は、フッ素系樹脂やポリスルホン系樹脂に加えて、親水性樹脂をさらに含有してもよい。親水性樹脂によって、分離膜の親水性を高め、膜の透水性を向上させることができる。親水性樹脂は、分離膜に親水性を付与することができる樹脂であればよく、具体的な化合物に限定されるものではないが、例えば、セルロースエステル、脂肪酸ビニルエステル、ビニルピロリドン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、及びポリアクリル酸エステル系樹脂などが好適に用いられる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、改良等が自在である。
その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

＜分離膜の平均孔径の測定＞
分離膜の平均孔径は以下の方法で測定した。
粒子径０．１０３μｍ、０．２００μｍ、０．３０４μｍ、０．４３４μｍ、０．５８０μｍ、０．７７４μｍ、０．８６２μｍ、１．０００μｍ、１．１０４μｍのＳｅｒａｄｙｎ社製ユニフォームラテックス粒子を濃度２０ｍｇ／Ｌとなるように純水に分散した原液を供給水とし、供給圧力３ｋＰａ、平均０．２ｍ／ｓの膜面線速度を与えクロスフローろ過によりろ過水を得た。供給水とろ過水のポリスチレンラテックス濃度を紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ２４５０）より求め、阻止率は次式より求めた。ろ過水濃度はろ過開始３０分後の液をサンプリングして求めた。
阻止率［％］＝（１−ろ過水濃度［ｍｇ／Ｌ］／供給水濃度［ｍｇ／Ｌ］）×１００
このユニフォームラテックス粒子の粒子径と阻止率の近似曲線から阻止率９０％のときの粒子径を算出し、これを分離膜の平均孔径とした。

＜透水性回復率の測定＞
薬液洗浄後の透水性の回復率は、未使用の膜モジュールの純水透過係数に対する薬液洗浄後の純水透過係数の割合から求めた。純水透過係数は５０ｋＰａの圧力で２５℃の純水を膜モジュール内に供給し、膜を透過した純水の透水量を測定し、以下の式より求めた。
透水性回復率［％］＝薬液洗浄後の純水透過係数［ｍ^３／ｍ^２／ｈｒ］／未使用時の純水透過係数［ｍ^３／ｍ^２／ｈｒ］×１００
純水透過係数［ｍ^３／ｍ^２／ｈｒ］＝透過水量［ｍ^３］／（膜面積［ｍ^２］×測定時間［ｈｒ］）

＜全有機炭素量の測定＞
試料溶液をシリンジフィルター（Ａｄｖａｎｔｅｃ社製、孔径０．４５μｍ、材質ＰＴＦＥ）でろ過し、得られたろ過液をＴＯＣ−ＶＣＳＨ ＴＯＣ計（Ｓｈｉｍａｄｚｕ社製）を用いて不揮発性有機炭素（ＮＰＯＣ）量を測定した。

＜全糖濃度の測定＞
フェノール‐硫酸法により、試料溶液中の全糖を定量した。すなわち、試料と５％フェノール液を同量ずつ混合し、次いで前記混合物の１．５倍量の濃硫酸を速やかに加え撹拌した。一定温度（２０〜３０℃）で２０〜３０分保った。その後、波長４８０ｎｍにおける混合溶液の吸光度を、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ２４５０）を用いて測定した。一方で、グルコース標準液により検量線を作成し、得られた検量線を用いて、試料溶液中の全糖濃度（グルコース換算値）を算出した。

＜タンパク質濃度の測定＞
試料溶液１５０μＬに、Ｂｒａｄｆｏｒｄ試薬であるＣｏｏｍａｓｓｉｅ（Ｂｒａｄｆｏｒｄ） Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｓｓａｙ Ｒｅａｇｅｎｔ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）を１３５０μＬ混合し、室温で１０分間静置し反応させた。反応後、波長４７０ｎｍにおける混合溶液の吸光度を、紫外可視分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ２４５０）を用いて測定した。一方で、ウシ血清アルブミン標準試料とＢｒａｄｆｏｒｄ試薬を前記同様に反応させ、検量線を作成し、得られた検量線を用いて、試料溶液中のタンパク質濃度を算出した。

＜フェントン試薬を用いた促進酸化試験＞
過酸化水素（和光純薬工業株式会社製）に硫酸鉄（ＩＩ）七水和物（和光純薬工業株式会社製）を添加し、フェントン試薬を調製した。この時、Ｈ_２Ｏ_２濃度が５０００ｐｐｍ、Ｆｅ^２＋濃度が３００ｐｐｍとなるように調整した。また、分離膜はエタノールに浸漬し、親水化した。前記濃度に調整されたフェントン試薬に、親水化済分離膜を２５時間、５０時間、１００時間、１５０時間、２５０時間、それぞれ浸漬した。フェントン試薬に各時間浸漬した分離膜を蒸留水で洗浄し、室温で真空乾燥した。

＜減衰率αの算出＞
促進酸化試験に供する前の分離膜、及び促進酸化試験で得られた各浸漬時間後の分離膜について、それぞれ膜強度を測定した。測定方法は後述する。
促進酸化試験に供する前の分離膜の膜強度に対する、フェントン試薬に浸漬後の膜強度の比である膜強度初期値比Ｓ_ｔ／Ｓ_０を、各浸漬時間後の分離膜について算出した。分離膜をフェントン試薬に浸漬する時間［ｈ］に対する膜強度初期値比Ｓ_ｔ／Ｓ_０をグラフにプロットし、その傾きの絶対値を減衰率α［１／ｈ］として算出した。

＜膜強度の測定＞
引っ張り試験機（ＴＥＮＳＩＬＯＮ（登録商標）／ＲＴＭ−１００、東洋ボールドウィン株式会社製）を用い、測定長さ５０ｍｍの試料を引っ張り速度５０ｍｍ／分で、試料を変えて５回以上試験し、破断強力の平均値を求めた。得られた破断強力の平均値を、膜の断面積で除することで、膜の破断強度を求めた。

（参考例１）
重量平均分子量４１．７万のフッ化ビニリデンホモポリマー３８質量部とγ−ブチロラクトン６２質量部を混合し、１６０℃で溶解した。この高分子溶液を、８５質量％γ−ブチロラクトン水溶液を中空部形成液体として随伴させながら二重管の口金から吐出し、口金の３０ｍｍ下方に設置した温度１０℃のγ−ブチロラクトン８５質量％水溶液からなる冷却浴中で凝固させて球状構造からなる中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜は、外径１２５０μｍ、内径８００μｍで、平均孔径は０．５μｍであった。

（参考例２）
重量平均分子量４１．７万のフッ化ビニリデンホモポリマー３８質量部とγ−ブチロラクトン６２質量部を混合し、１６０℃で溶解した。この高分子溶液を８５質量％γ−ブチロラクトン水溶液を中空部形成液体として随伴させながら二重管の口金から吐出し、口金の３０ｍｍ下方に設置した温度５℃のγ−ブチロラクトン８５質量％水溶液からなる冷却浴中で凝固させて球状構造からなる中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜は、外径１２５０μｍ、内径８００μｍで、平均孔径は０．３μｍであった。

（参考例３）
重量平均分子量４１．７万のフッ化ビニリデンホモポリマー３８質量部とγ−ブチロラクトン６２質量部を混合し、１６０℃で溶解した。この高分子溶液を８５質量％γ−ブチロラクトン水溶液を中空部形成液体として随伴させながら二重管の口金から吐出し、口金の３０ｍｍ下方に設置した温度２５℃のγ−ブチロラクトン８５質量％水溶液からなる冷却浴中で凝固させて球状構造からなる中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜は、外径１２５０μｍ、内径８００μｍで、平均孔径は１．０μｍであった。

（参考例４）
市販のポリエーテルスルホン製平膜であるミリポアエクスプレスプラス（ミリポア社製）を用いた。平均孔径は０．４５μｍであった。

（実施例１）
参考例１の中空糸膜を用いて作製した中空糸膜モジュールを使用し、図１のろ過装置でビールのクロスフローろ過を実施した（工程ａ）。ビールは市販の無ろ過ビールである富士桜高原麦酒ピルス（富士観光開発株式会社製）を使用した。前記のビールを、ビールＡとする。クロスフローろ過の膜面線速度は０．５ｍ／ｓ、ろ過流束は１ｍ^３／ｍ^２／ｄ、逆洗流束は２ｍ^３／ｍ^２／ｄ、１サイクル当たりのろ過時間は２９分、１サイクル当たりの逆洗時間は１分とし、ろ過と逆洗を繰り返した。

ビールのろ過と逆洗を繰り返し、Ｒ／Ｒ_０が１０に到達したとき、ろ過を停止して排液し、純水によるリンスを実施した（工程ｂ）。純水によるリンスは膜面線速度０．５ｍ／ｓ、ろ過流束１ｍ^３／ｍ^２／ｄで１０分間実施し、その後２ｍ^３／ｍ^２／ｄでの逆洗を３分間実施した。

続いて、中空糸膜モジュールの薬液洗浄を実施した（工程ｃ）。薬液は次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度０．３質量％）と、ノニオン系界面活性剤のＴｗｅｅｎ２０（和光純薬工業株式会社製、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ＨＬＢ１６．７、濃度０．２質量％）を含み、水酸化ナトリウムでｐＨ１２に調整したものを使用した。薬液の温度は３５℃とした。この薬液を膜モジュールに２時間循環させ、洗浄した。このとき膜面線速度０．５ｍ／ｓ、ろ過流束１ｍ^３／ｍ^２／ｄとした。

薬液を排液し、続いて純水によるリンスを実施した（工程ｄ）。純水によるリンスは膜面線速度０．５ｍ／ｓ、ろ過流束１ｍ^３／ｍ^２／ｄで５分間実施した。その後排水して再度純水によるリンスを実施し、同様の操作を合計５回繰り返した。

前述の工程ａ〜ｄを３回繰り返した後に、膜モジュールの純水透過係数を測定し、薬液洗浄後の透水性回復率を算出した結果、回復率は８１％だった。

（実施例２〜６、実施例９〜２１、実施例２３、比較例３〜８）
表１〜５に記載の条件に変更した以外は、実施例１と同様にして対象液のろ過を行った。なお、薬液洗浄を２回行った場合は、１回目の洗浄後に２回目の洗浄を行い、その際の膜面線速度とろ過流束は１回目と同じとした。

ろ過原液は、ビールＡとして富士桜高原麦酒ピルス（富士観光開発株式会社製）又はビールＢとして銀河高原ビールピルスナー（株式会社銀河高原ビール製）を使用した。

ノニオン系界面活性剤は、Ｔｗｅｅｎ２０（和光純薬工業株式会社製、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ＨＬＢ１６．７、濃度０．２質量％）、パーソフトＮＫ−６０（日油株式会社製、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ＨＬＢ１２．０）、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００（和光純薬工業株式会社製、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ＨＬＢ１３．５）又はノニオンＫ−２３０（日油株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ＨＬＢ１７．５）を使用した。

アニオン系界面活性剤は、ＳＤＳ（和光純薬工業株式会社製、ドデシル硫酸ナトリウム）又はニッサントラックスＫ−４０（日油株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステルナトリウム塩）を使用した。
ろ過終了後、膜モジュールの純水透過係数を測定し、薬液洗浄後の透水性回復率を算出した。結果を表１〜５に併せて示す。

（実施例７〜８）
参考例４の平膜を用いて作製した平膜モジュールを使用し、図１のろ過装置でビールのクロスフローろ過を実施した（工程ａ）。以降のろ過運転方法は、表１に記載の条件に変更した以外は、実施例１と同様にして対象液のろ過を行った。

（実施例２２）
出芽酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ ＣＭ３２６０株）をグルコース２０ｇ／Ｌ、硫酸アンモニウム５ｇ／Ｌ、塩化カリウム０．５９ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム０．１ｇ／Ｌ、塩化カルシウム０．１ｇ／Ｌ、硫酸マグネシウム七水和物０．５ｇ／Ｌ、ウラシル０．０２ｇ／Ｌ、ロイシン０．０６ｇ／Ｌ、ヒスチジン０．０２ｇ／Ｌ、トリプトファン０．０４ｇ／Ｌを含む液体培地で、３０℃で２４時間培養した。この酵母培養液について実施例１と同様にろ過と膜モジュールの薬液洗浄を３回繰り返した。
薬液洗浄後の透水性回復率を算出した結果、回復率は９０％だった。

（比較例１）
農村集落の排水処理施設から取得した活性汚泥を種汚泥とし、人口下水で馴化した活性汚泥分散溶液について、表５に記載の条件に変更した以外は、実施例１と同様にして対象液のろ過を行った。薬液洗浄は、次亜塩素酸塩のみを使用した。
薬液洗浄後の透水性回復率を算出した結果、回復率は８３％だった。全糖濃度及びタンパク質濃度の低い活性汚泥をろ過して閉塞した分離膜は、次亜塩素酸塩のみを用いた薬液洗浄で高い透水性回復率を得られた。

（比較例２）
大腸菌をＬＢ Ｂｒｏｔｈ Ｂａｓｅ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）２０ｇ／Ｌを含む液体培地で、３０℃で２４時間培養した。この酵母培養液について、表５に記載の条件に変更した以外は、実施例１と同様にして対象液のろ過を行った。薬液洗浄は、次亜塩素酸塩のみを使用した。
薬液洗浄後の透水性回復率を算出した結果、回復率は８１％だった。全糖濃度及びタンパク質濃度の低い大腸菌培養液をろ過して閉塞した分離膜は、次亜塩素酸塩のみを用いた薬液洗浄で高い透水性回復率を得られた。

分離膜を透過したろ過液中の全糖濃度及びタンパク質濃度が高い比較例３〜８の薬液洗浄後の透水性回復率は２８〜６２％であったのに対し、実施例１〜２３はいずれも、透水性回復率が６０％以上であった。この結果より、本発明のろ過方法により、微生物培養液を長期間にわたり安定的にろ過を行うことができることがわかった。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１６年３月３０日出願の日本特許出願（特願２０１６−０６８７８１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明の微生物培養液のろ過方法は発酵工業分野、食品工業分野などでの微生物培養液のろ過に使用することができる。

１ 原液タンク
２ 膜モジュール
３ 原液ポンプ
４ 循環制御バルブ
５ ろ過制御バルブ
６ ろ過液タンク
７ 逆洗液タンク
８ 逆洗ポンプ
９ 逆洗制御バルブ
１０ 薬液タンク
１１〜２０ バルブ
２１〜２３ 圧力計
２４〜２６ 流量計

Claims (7)

1. 膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法であって、
   （ａ）前記膜モジュールにより前記微生物培養液をクロスフローろ過する工程と、
   （ｂ）前記工程ａの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程と、
   （ｃ）前記工程ｂの後に、前記膜モジュールを薬液に接触させる工程と、
   （ｄ）前記工程ｃの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程
   を含み、
   前記工程ａのクロスフローろ過によって前記膜モジュールを透過したろ過液の、全糖濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上１０００００ｍｇ／Ｌ以下、かつタンパク質濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下であり、
   前記工程ｃが、
   （ｃ−１）前記膜モジュールを、次亜塩素酸塩と、ＨＬＢが１３以上１７以下であるノニオン系界面活性剤とを含有する薬液に接触させるステップ
   を備え、
   前記薬液中の次亜塩素酸塩の濃度Ｃ［ｍｇ／Ｌ］と、前記次亜塩素酸塩と前記膜モジュールに含まれる分離膜の接触時間Ｔ［ｈ］の積ＣＴ［（ｍｇ／Ｌ）・ｈ］が、下記式（１）を満たし、
   前記次亜塩素酸塩の有効塩素濃度が０．０５質量％以上１質量％以下であり、
   前記薬液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が０．０５質量％以上３質量％以下であり、
   前記薬液のｐＨが１０以上１４以下であり、
   前記工程ａ〜ｄを順に繰り返す、膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
   ９．２×１０^５Ｆ−１４００≦ＣＴ≦２．５（１／α）＋３８０ 式（１）
   （上記式（１）中、Ｆは、前記工程ａのクロスフローろ過によって前記膜モジュールを透過したろ過液中の全有機炭素量［ｍｇ／Ｌ］に対する、前記ろ過液中のタンパク質濃度［ｍｇ／Ｌ］の比を表す。αは、前記分離膜を、５０００ｐｐｍのＨ_２Ｏ_２と３００ｐｐｍのＦｅ^２＋との混合溶液であるフェントン試薬に浸漬させたときの、浸漬時間に対する膜強度初期値比の減衰率の絶対値［１／ｈ］を表す。）
2. 前記工程ａで、下記式（２）を満たしたとき、前記工程ｂに移行する、請求項１に記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
   ５≦Ｒ／Ｒ_０≦１６ 式（２）
   （上記式（２）中、Ｒは、前記工程ａで前記微生物培養液をクロスフローろ過しているときのろ過抵抗値［ｍ^−１］を表す。Ｒ_０は、前記クロスフローろ過開始時のろ過抵抗値［ｍ^−１］を表す。）
3. 前記工程ａが、
   （ａ−１）前記膜モジュールにより前記微生物培養液をクロスフローろ過するステップと、
   （ａ−２）前記膜モジュールを逆洗するステップ、
   を備え、
   クロスフローろ過する際の前記微生物培養液の膜面線速度を０．１ｍ／ｓ以上３．０ｍ／ｓ以下、かつろ過流束を０．１ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上２．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とし、逆洗する際の逆洗流束を１．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以上１０．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ以下とし、
   前記ステップａ−１と前記ステップａ−２を少なくとも１回繰り返した後に前記工程ｂに移行する、請求項１または２に記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
4. 前記薬液の温度が２０℃以上５０℃以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
5. 前記膜モジュールに含まれる分離膜が、フッ素系樹脂からなる分離膜である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
6. 前記微生物培養液がビールであって、前記膜モジュールに含まれる分離膜の平均孔径が０．３μｍ以上１．０μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
7. 膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法であって、
   （ａ）前記膜モジュールにより前記微生物培養液をクロスフローろ過する工程と、
   （ｂ）前記工程ａの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程と、
   （ｃ）前記工程ｂの後に、前記膜モジュールを薬液に接触させる工程と、
   （ｄ）前記工程ｃの後に、前記膜モジュールを水リンスする工程
   を含み、
   前記工程ａのクロスフローろ過によって前記膜モジュールを透過したろ過液の、全糖濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上１０００００ｍｇ／Ｌ以下、かつタンパク質濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下であり、
   前記工程ｃが、
   （ｃ−２）前記膜モジュールを、次亜塩素酸塩を含有する薬液に接触させるステップと、
   （ｃ−３）前記膜モジュールを、ＨＬＢが１３以上１７以下であるノニオン系界面活性剤を含有する薬液に接触させるステップ、
   を備え、
   前記工程（ｃ−２）において、前記薬液中の次亜塩素酸塩の濃度Ｃ［ｍｇ／Ｌ］と、前記次亜塩素酸塩と前記膜モジュールに含まれる分離膜の接触時間Ｔ［ｈ］の積ＣＴ［（ｍｇ／Ｌ）・ｈ］が、下記式（１）を満たし、かつ前記次亜塩素酸塩の有効塩素濃度が０．０５質量％以上１質量％以下であり、
   前記工程（ｃ−３）において、前記薬液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が０．０５質量％以上３質量％以下であり、
   前記工程（ｃ−２）及び前記工程（ｃ−３）の薬液のｐＨが、いずれも１０以上１４以下であり、
   前記工程ａ〜ｄを順に繰り返す、膜モジュールによる微生物培養液のろ過方法。
   ９．２×１０ ^５ Ｆ−１４００≦ＣＴ≦２．５（１／α）＋３８０ 式（１）
   （上記式（１）中、Ｆは、前記工程ａのクロスフローろ過によって前記膜モジュールを透過したろ過液中の全有機炭素量［ｍｇ／Ｌ］に対する、前記ろ過液中のタンパク質濃度［ｍｇ／Ｌ］の比を表す。αは、前記分離膜を、５０００ｐｐｍのＨ ^２ Ｏ ^２ と３００ｐｐｍのＦｅ ^２＋ との混合溶液であるフェントン試薬に浸漬させたときの、浸漬時間に対する膜強度初期値比の減衰率の絶対値［１／ｈ］を表す。）

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