JPH01168271A - 撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、上下２段の攪拌領域を有する攪拌装置に関し
、特に酵素反応を行なう装置として好適に利用できる攪
拌装置に関するものである。

（従来の技術） 溶液中の反応を取り扱う分野等においては攪拌装置は重
要な処理装置の一つであり、従来より対象とする溶液の
種類、性質、反応の制御、装置の耐久性、等々の観点か
ら様々な種類、仕様の攪拌装置が、攪拌装置単独として
或は反応装置の一部として提供され、使用されている。

ところで近時において工業的な生産が行なわれるように
なってきた酵素を利用したいわゆるバイオリアクタにお
いても、その反応を行なわせる装置の一部として攪拌装
置が使用されることが多いが、酵素の活性を失わせるこ
となく反応に寄与させるために、攪拌装置についてもか
かる点についての配慮が必要になることが多い。

例えば、甘味剤であるα−Ｌ−アスパルチル−し一フェ
ニルアラニン低級アルキルエステルへの中間体として有
用な化合物であるジペプチドエステルとアミノ酸エステ
ルとの付加化合物は、水性溶媒中、蛋白質分解酵素の存
在下で反応させる（特開昭５３−９２７２９号、特開昭
５４−９２２６号）ことにより得られるが、かかる反応
においては、上記物質を含む溶液を酵素の失活を招かな
い程度の条件で適度に攪拌することが、溶液中で均一な
反応を進行させるうえで必要である。攪拌装置によって
溶液を過度に攪拌することは酵素の失活の大きな原因と
なるからである。そこで従来は、反応槽の内部に設けた
攪拌羽根を比較的低速で回転させるという運転方式が採
用されるのが普通である。

第５図はこのようなジペプチドエステルとアミノ酸エス
テルを、水性溶媒中、蛋白質分解酵素の存在下で反応さ
せて付加化合物を生成させる反応槽を図示したものであ
り、この図において反応槽２１の内部に上部から回転軸
２２を垂下させ、この回転軸２２の上段と下段に径方向
外側に延出した第１の攪拌羽根２３および第２の攪拌羽
根２４（それぞれ４枚羽根）を設け、第１段目の処理と
してジペプチドエステル、アミノ酸エステルおよび酵素
を含む溶液を上記第１の攪拌羽根２３を浸すように該反
応＋１２１に充填して酵素反応により上記付加化合物を
生成させ、次に第２の攪拌羽根２４を浸すまで抽出溶媒
を充填して、スラリー抽出を行なわせる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような低速回転方式で装置を運転す
ると、次のようないくつかの問題点のあることが指摘さ
れる。

すなわち、上記ジペプチドエステルとアミノ酸エステル
との付加化合物を、水性溶媒中、蛋白質分解酵素の存在
下で反応させる操作を行なうと、反応の進行にともなっ
て溶液はスラリー化し、次第にその粘度が増大して反応
終了時には数百〜数十万ｃｐとなる。この場合に反応終
了の前後において攪拌装置を高速回転させることは酵素
失活の大きな原因となるから、反応槽内部の第１の攪拌
羽根２３の回転はあまり大きくすることはできない。し
かし反面において、該第１の攪拌羽根２３を反応の初期
から低速回転させると第１の攪拌羽根２３に第５図（ｂ
）で示したようなスケーリング２５の発生を招くという
難がある。

このスケーリング２５は、反応操作を繰返す毎に大きく
なり、水圧で洗浄除去することは困難であるし、これが
落下するようなことがあると、糟の底に残ったり水相ブ
ローダウン時にストレーナの目詰まりを起こす原因とも
なる。

また上記反応によって得られたジペプチドエステルとア
ミノ酸エステルとの付加化合物は、例えば同反応槽内に
直接抽出溶媒を加えてスラリー抽出を行なうが、この場
合に、攪拌羽根に上記スケーリングがあると、抽出溶媒
が該スケーリングに漫透し、水洗でもこの浸透した抽出
溶媒は除去できないために、回分操作すると次回の付加
化合物生成の反応に悪影響を与えることが避けられない
という問題がある。

これらのことに鑑みて、付加化合物生成の反応において
上記スケーリングを生じさせないように、反応槽内の攪
拌羽根を該反応の初期には比較的高速で回転させてスケ
ーリングの発生を防止し、反応の終了の前後では、酵素
の失活を生じないように攪拌羽根を低速で回転させるよ
うにすることも考えられるが。しかし実際にこのような
操作方式で十分な効果を得ることば難かしい。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記のような種々の問題点に鑑み本発明を
為すに至ったものであり、その目的は、攪拌羽根を低速
回転させたときにその回転中心の軸部分につながる羽根
の根元部分でスケリングが発生することのない構造をも
った攪拌装置を提供するところにある。

また本発明の別の目的は、上記ジペプチドエステルとア
ミノ酸エステルとの付加化合物を、水性溶媒中、蛋白質
分解酵素の存在下で反応させる等の酵素反応を行なわせ
る際の攪拌を上記の如くスケーリングを生ずることなく
行なわせると共に、該生成付加化合物を溶媒抽出する等
の際の攪拌を十分な状態で行なわせることができる機能
を備えた攪拌装置を提供するところにある。

而して、かかる目的の実現のためになされた本発明より
なる攪拌装置の特徴は、直立筒状をなす槽と、この糟の
底から一定高さ範囲内に設定された第１の攪拌領域に配
置されている第１の攪拌羽根と、該第１の攪拌領域の上
部に設定された第２の攪拌領域に配置されている第２の
攪拌羽根と、これら第１の攪拌羽根及び第２の攪拌羽根
を該槽中心の垂直軸回りに回転させる回転駆動手段とを
備え、上記第１の攪拌羽根は、回転中心の近傍を除く周
辺部を環状に回転する羽根部材からなるところにある。

本発明において、上記第１の攪拌羽根は例えば相の上部
から逆Ｕ字状に垂下された両脚として形成することがで
き、あるいは更にこれらの両脚から径方向内側に板状体
を延出させて形成させることができる。また径方向に幅
のある板状体を棺の内部周辺に螺旋状に設けた形式のも
のとしても構成することができる。

また上記第２の攪拌羽根は、槽中心部を垂直方向に伸び
る回転軸から径方向外側に板状体を延出させた通常の形
式の羽根として形成させることができる。

これらの第１及び第２の攪拌羽根に、適宜攪拌に適した
傾斜等を与えることができるのは言うまでもない。

（作　　　用） 本発明は前記の構成をなすことによって、糟の下部にお
いては羽根の存在が槽内部の周辺部に限定されることか
ら、この羽根を比較的低速で回転させても極端に低速と
なる回転中心部分に羽根がなく、したがってスケーリン
グの発生を招くことがない。またこのようにスケーリン
グの発生が防止できることにより、攪拌羽根の回転速度
を減速制御するという複雑な回転制御の操作が不要であ
る。

またこの攪拌装置を、酵素の活性を利用したいわゆるバ
イオリアクタに適用した場合に、酵素の失活の防止を図
った反応の進行と、酵素反応により生成された生成物の
溶媒抽出とを、それぞれ適正な攪拌状態で行なわせるこ
とできる。

（実　施　例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明よりなる攪拌装置を備えた上記ジペプチ
ドエステルとアミノ酸エステルとの付加化合物を、水性
溶媒中、蛋白質分解酵素の存在下で反応させるための反
応装置を示したものであり、この図において、１は反応
槽、２は反応ａ！１の上部に配置された回転駆動モータ
であり、反応槽１内の中心軸に沿って垂下された回転軸
３は、図のＩ１２で示した第２の攪拌領域に配置されて
いる該回転軸３から径方向外側に延出された第２の攪拌
羽根４を有すると共に、第２の攪拌領域ＩＬ２の最下部
で径方向に伸びた板状体５を有し、この板状体５の両端
からは下方に反応槽下部の第１の攪拌領域見、に垂下さ
れた脚部６．６、およびこの脚部６．６から内向きに対
向して所定の半径位置まで延出されたアーム７．７から
なる第２の攪拌羽根８が一体に形成されてなっている。

このような装置を用いて、上記ジペプチドエステルとア
ミノ酸エステルとの付加化合物を水性溶媒中で蛋白質分
解酵素の存在下で反応させる酵素反応を、第１の攪拌領
域ｍｌで行なわせる場合には、同第１の攪拌領域１．に
存在する第１の攪拌羽根８は、その回転中心部に羽根が
存在しない型のものであるために、上記脚６およびアー
ム７の径方向全範囲にわたって回転速度に大きな違いを
生ずることがなく、酵素反応に支障のない所定の回転速
度の選択と、スケーリングの発生防止とが好適に実現で
きる。

また酵素反応の終了後において、溶液が第２の攪拌領域
λ２を満たすまで該反応槽１内部に抽出溶媒を充填し、
第１及び第２の攪拌羽根を回転させながら生成された付
加化合物を溶媒抽出する場合には、第１の攪拌羽根８だ
けでなく第２の攪拌羽根４の攪拌作用も寄与して良好な
攪拌混合状態が得られ、抽出を良好に行なうことができ
る。溶媒抽出操作時に回転速度を大とすることも好まし
い。

本発明者等が実際に、上記従来装置ではスケーリングの
発生を招くことのあった反応、すなわち甘味剤であるα
−Ｌ−アスパルチル−し一フェニルアラニン低級アルキ
ルエステルへの中間体として有用な化合物であるジペプ
チドエステルとアミノ酸エステルとの付加化合物の、水
性溶媒中、蛋白質分解酵素の存在下での反応、および該
生成付加化合物の溶媒抽出を、第１図の装置を使用して
行なったところ、スケーリングを発生することがなく好
適な生産を行なうことができた。

本発明装置は上記第１図の装置に限定されるものではな
く、種々の変更した態様の装置を構成することができる
。例えば、第２図に示したように、第１の攪拌羽根８０
を螺旋状形式のものとした型のもの、あるいは第３図ま
たは第４図に示したように、第２の攪拌羽根４１．４２
を第１の攪拌羽根と類似した型とした形式のもの、等々
のものを例示することができる。これら第２図乃至第４
図に示した構成の反応槽についても、上記ジペプチドエ
ステルとアミノ酸エステルとの付加化合物の水性溶媒中
蛋白質分解酵素の存在下での生成反応、および該生成付
加化合物の溶媒抽出を行なわせたとごどろ、スケーリン
グのない良好な操作を実現することができたことを確認
している。

（発明の効果） 以上述べた如く本発明よりなる攪拌装置は、槽の下部に
おいては羽根の存在が槽内部の周辺部に限定されて回転
が極端に低速となる回転中心部分に羽根がなく、したが
ってスケーリング等の不具合を招く虞れがないという効
果がある。またスケーリングの発生が防止できることに
より、攪拌羽根の回転速度を減速制御するという複雑な
回転制御の操作が不要で装置の構成特に回転駆動手段の
構成を簡略化できるという効果がある。

また酵素の活性を利用したいわゆるバイオリアクタに本
攪拌装置を適用した場合に、酵素の失活の防止を図った
反応の進行と、酵素反応により生成された生成物の溶媒
抽出とを、それぞれ適正な攪拌状態で行なわせることで
きるという効果もあり、その有用性は極めて大なるもの
がある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなる攪拌装置を備えた酵素反応
装置の構成概要−例を示した図、第２図乃至第４図はそ
れぞれ他の攪拌装置を備えた酵素反応装置の構成概要を
示した図、第５図（ａ）　、　（ｂ）は従来の攪拌装置
を備えた酵素反応装置の構成概要−例を示した図である
。 １・・・反応槽　　　　　２・・・回転駆動モータ３・
・・回転軸　　　　　４・・・第２の攪拌羽根５・・・
径方向板状体　　６・・・脚 ７・・・アーム　　　　　８・・・第２の攪拌羽根４１
．４２・・・第２の攪拌羽根 ８１・・・第１の攪拌羽根

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）直立筒状をなす槽と、この槽の底から一定高さ範
   囲内に設定された第１の攪拌領域に配置されている第１
   の攪拌羽根と、該第１の攪拌領域の上部に設定された第
   ２の攪拌領域に配置されている第２の攪拌羽根と、これ
   ら第１の攪拌羽根及び第２の攪拌羽根を該槽中心の垂直
   軸回りに回転させる回転駆動手段とを備え、上記第１の
   攪拌羽根は、回転中心の近傍を除く周辺部を環状に回転
   する羽根部材からなることを特徴とする攪拌装置。
2. （２）上記第２の攪拌羽根が、中心部から周辺部にわた
   って延在する羽根部材を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の攪拌装置。
3. （３）上記槽の第１の攪拌領域が酵素含む溶液の反応領
   域であり、かつ第２の攪拌領域が溶媒抽出時に溶液の満
   たされる領域であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項または第（２）項記載の攪拌装置。
4. （４）上記回転駆動手段が、酵素含む溶液の反応処理時
   に低速回転し、溶媒抽出処理時に高速回転するものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の攪
   拌装置。