JPH02500005A - 物質の回収 - 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】 物質の回収 本発明は支持体上に固定化されうるかまたは凝集体の形で存在しうる（両方であ る必要はないカリ物質の溶液からの分離または回収に関する。本発明の対象とす る物質の具体例としては生物学的物質、例えば微生物細胞、植物細胞または動物 細胞である。

生物学的物質（例えば微生物細胞）は、しばしば高い内部空間を有する支持体上 に固定化され、液体栄養物培地中で増殖され、液体培地内に排出されるかまたは 該細胞内に保持される有用な生成物が得。

られる、いずれの場合も、生成物を得ることができるような生物学的物質の該液 体からの分離をおこなうことが、究極的に必要である。

同様に、凝集体の形で細胞を培養することができ、生成物を得るための該凝集体 物質の該液体からの分離に対し、同様な考慮が加えられる。

本発明の目的は、かかる分離を行うための方法を提供することである。

本発明によれば、物質を液体から回収する方法であって、該物質は凝集体の形態 で存在するかまたは支持体上に固定化されており、ここに、かかる液体は上記凝 集体または支持体よりも小さな寸法の少なくとも１つの出口開口部を有する容器 中に保持されており、該液体を取り出し一該物質を脱凝集化まｋは脱固定化させ 、次いで該物質をかかる開口部を通過させることからなる。

代表的には、開口部は断面径０．５〜１０ｍｘである。

好ましくは、全量の液体を容器から、該物質を脱凝集化または脱固定化する前に 、取り出す。

本発明は、弾性体または他の変形可能な支持物質、例えば実質的に内部に空間を 有する（例えば９７％）プラスチック・フオーム上に固定化され几生物学的物質 （例えば細胞）の分離に、特に適用できる。

別法として、生物学的物質は、出口開口部よりも大きな寸法を存するが例えば圧 力を加えることにより破壊してかかる生物学的物質を該出口を通過させることが できるような、フロックの形態で提供することができる。

脱−凝集化または脱−固定化は、好ましくは圧力手段により、例えば圧力波を物 質に加えること（例えば該物質が得られる容器の位置にパルスを加えること）ま たは該物質を実際にプレスすることにより、行うことができる。また、脱−凝集 化または脱−固定化を行うための他の外力、例えば超音波または化学的手段を使 用することができる。全ての場合、物質は、それが出口開口部を通過できるよう な寸法に減少させるが、これは、好ましくは圧力をもって行うが、場合により単 に重力によることも可能である。

本発明の方法は、発酵と分離を同じ容器で連続的に行うことができるような発酵 反応を行う容器から生物学的物質を回収することに使用することができる。これ は、無菌状態の維持が望ましい場合、特に有利である。しかしながらまた、単に 、生物学的物質を容器内の支持体上の固定化用の液体に供給し、次いで該液体か らの分離を行うことができる。

高内部空間の弾力性支持体上に固定化でき本発明の方法によってそこから分離で きる生物学的物質の例は、かがる物質の用途と共に第１表に示した。

第１表 生物　用途 混合培養物（好気性）　廃液処理 混合培養物（嫌気性）　メタン、乳酸 酵母（種々の株）　エタノール、細胞、ビールアセトバクター　酢酸 アスペルギルス　クエン酸、真菌性酵素トリコデルマ・レセイ　セルロース カブシクマｓｐ、（植物細胞）　カブサイシンホップ属（植物細胞）　ホップ・ フレイバーストレプトマイセスｓｐ、　抗生物質 特定したものは、生物学的物質の分離ための本発明に使用できるが、本発明はま た、任意の微粒子固体（例えば無機物質）の液体からの分離に使用することがで きる。ただし、これらの固体は凝集化されるかまたは支持体上に固定化しうるち のである。

、　つぎに、添合の図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。

第１図は、本発明の一興体例を示す図である。

第１図に示した装置は、生物学的物質を純粋なまたは混合した培養物として製造 できる発酵用反応器ｌからなり、上部ピストン２および開口部３ａを有する低部 プレート３が組み込まれている。ピストン２は、２つの間隔をあけたシールリン グ２ａを備え、気体／液体の緊密なシールおよび該ピストンの安定性を保証して いる。バルブ４〜８は、図示されるように循環ポンプ９である装置と連通してい る。

発酵反応は、例えば９７％気孔容量の弾性プラスチック・フオーム材料上に固定 化されているかまたは固定化した生物学的物質によって、行うことができる。か かる材料は、生物学的発酵反応用の支持体として充分に確立されたもので（例え ばＵＫ−Ａ−２００６１８１参照）、本発明の例示的方法に対し、プレート３の 開口部よりも大きな寸法（代表的には６〜３０ｘｘの具体的長さ）を有する支持 体として使用することができる。

発酵反応の開始前に、支持体を容器ｌに導入する。また、具体的な生物学的反応 用の栄養物液体または接種物を添加する（バルブ４を介する）。発酵の間、支持 体上で生物学的物質が増殖する。支持体に対する微生物の満足な固定化が自然に 起こらなかった場合、これは、適当な固定化薬剤（例えば多糖類、ポリアクリル アミドまたは他の充填種）の添加により達成することができる。別法として、固 定化に必要なレベルを達成すべく、支持体の表面を変性する必要がありうる（例 えばイオンビーム・エツチングにより）。また、２つまたはそれ以上の生物学的 物質の混合物を該支持体含有容器内に、選択した１つの物質のみを支持体上に固 定化させるような選択的親和性物質と共に、導入することができる。

バッチ発酵の間、バルブ４および６〜８は閉じ、一方、バルブ５は開口させてポ ンプ９により液体の反応器１頂部への循環操作（プレート３を介し排出）を行っ て、混合を促進する。

別法として、かかるプロセスを連続的に操作する場合、バルブ４．６および７を 制御した程度に開口して連続的に流通させる一方、バルブ５もまた開口させてポ ンプ９により液体の反応器１頂部への循環操作（プレート３を介し排出）を行っ て、混合を促進する。該システムは、また液体の下降よりはむしろ上昇が可能な 形態をとることもできる。

発酵反応の具体的な条件、例えば時間、温度、栄養物液体の濃度は充分に知られ ているので、特に記載しない。

発酵の終了後、分離工程をバルブ４．５．６および７により開始する。そのため に、反応器ｌの液体を、図示したように、プレート３を介して排出させ、排水ラ インを通過させる。置換空気または他のガスはバルブ４により該容器に入れるこ とができる。

海綿状物質の粒子（その上に生物学的物質が支持されるに至る）が、プレート３ の開口部よりも大きな寸法を有するので、それらは該反応器ｌ内に残る。別法と して、プレート３による液体の排出には、はとんどまたは全く剪断応力が伴わず 、これは、生物学的物質が支持体から分離されないことを意味する。間欠的な液 体の除去は、この段階においてピストン２を移動させてフオーム粒子を穏やかに 圧さくすることで、行うことができる。

分離のつぎの工程として、バルブ５および７を閉じ、バルブ８を開口する。ここ で、ピストン２を反応器ｌを介し下方向に移動さけて（例えば、ライン１ａに沿 って供給される空気圧まｆ；は機械的手段による）、それ自体と開口部付きプレ ート３０間のフオーム粒子を圧縮する。この圧縮力は、生物学的物質を該粒子か ら分離させる。

分離した物質はプレート３および出口をバルブ６および８により通過させ、生成 物ラインに送り、ここからそれを集めて必要な付加的な加工に付す。

反応器ｌは、バルブ６および８を閉じピストン２を引き上げることで、付加的な 発酵用に準備することができる。ピストン２の引き上げは、フオーム粒子その当 初の寸法に回復させることができ、バルブ４および５により新鮮な栄養物液体お よび接種物を容器ｌに再充填させるのに使用することができる。したがって、発 酵反応を推奨することができる。

生物学的物質を支持体から脱−固定化させる変法は、バルブ６を開口させながら ピストン２を上下方向に振動させること（必ずしも支持体と接触させない）であ る。ピストンを上昇させるにつれて、高速液体および／または空気が容器１内に 引き戻され、支持体の洗浄により、生物学的物質を分離させることができる。ピ ストン２を下方向に移動させると、液体は容器１から強制的に排出され、これに より、生物学的物質をプレート３を通過させる。ピストンは、例えば約６０サイ クル／分で移動させることができる。

第１図は圧搾空気で操作されるピストンの使用を示すが、もちろん、機械的な操 作も可能である。

本発明の別法では、前記した装置を細流床−反応器として操作することができ、 発酵反応の間、栄養物液体を粒子床の中にすこしづつ流し、栄養物液体をバルブ ６を介して排出させる。前記した上うに、周期的に、生物学的物質を、ピストン ２により該粒子を圧縮さ仕ることで回収することができる。

本発明の説明のため、第１図に示したものと同様なテスト容器を用いて、高内部 空間の網状フオーム支持体（６１Ｍ立法体）上に固定化された酵母細胞を増殖さ せた。該容器の基部は直径約２．５ｃｚを有し、約３０の孔は約１．６ｘｘの直 径である。次いで、生物学的物質を、まず液体を容器ｌから排出させ次いで該生 物学的物質の脱−固定化を行ってこの生物学的物質（現時点ではスラリーの形態 ）を開口部プレートを通過させることで、回収し几。結果を第２表に示す。

第２表 酵母細胞の製造と回収 酵母株　ＡＢ　ＣＤ （９／１２）　（ｇ／１２）　（ｇ／１２）　（ｙ／ｌ２）ＮＣＹＣ１１１９３ ５，８１１４０，０５３４１ＮＣＹＣ１１８３３５，６［）２．５　０．１８　 １５９Ａ＝容器１の酵母細胞の濃度（即ち、細胞の全重量／反応器の全容量） Ｂ＝フオーム支持粒子内部の当初の酵母細胞の濃度（即ち、細胞の全重量／フオ ーム支持体の全容量） Ｃ＝流出流（即ち排出された液体）中の酵母細胞の濃度Ｄ＝回収後のスラリー中 の酵母細胞の濃度＊−全ての濃度は乾燥重量に基づく。

第２表において特に示してはいないが、弾性フオーム支持体（まだ固定化物質を 有する）は、全量の液体の排出後に穏やかに圧搾して、該生物学的物質の脱−固 定化前に内部の液体を除去しに。

欄りの数値は、ＡおよびＢの数値と比較すると、本発明の方法による分離後に酵 母細胞濃度の増加を示すものである。

本発明をさらに説明する１；め、固定化を行うべく容器内を再循環させる前に、 細胞を液体栄養物培地中で増殖させた。これは、前記のような分離工程を続けた もので、分離（回収）のみの装置としての本発明の使用を証明するものである。

酵母株　ＡＢ ＮＣＹＣ＋１８３　２９．０　４８．４ＮＣＹＣ１１８３９，５３３，７ ＮＣＹＣ１１８３１４，０３２，４ ＮＣＹＣ１１８３３Ｊ　１３．５ Ａ＝容器ｌの酵母細胞の濃度 Ｄ＝回収後の酵母の濃度 ＊−全での濃度は乾燥重量に基づく。

田繁揮杏鱗失

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．凝集体の形態で存在するかまたは支持体上に固定化された物質を、液体から 分離または回収するにあたり、かかる液体を、上記凝集体または上記支持体より も小さな寸法の少なくとも１つの出口開口部を有する容器中に保持させ、該液体 を取り出し、該物質を脱凝集化または脱固定化させ、次いで該物質をかかる開口 部を通過させることからなることを特徴とする方法。
2. ２．上記物質が生物学的物質である請求項１記載の方法。
3. ３．生物学的物質が微生物または植物もしくは動物細胞である請求項２記載の方 法。
4. ４．上記物質が、実質的に内部に気孔を有する弾性フォーム材料からなる支持体 上に固定化されている請求項１記載の方法。
5. ５．脱固定化または脱凝集化を圧力によって行なう請求項１記載の方法。
6. ６．上記物質を圧力により開口部を通過させる請求項１記載の方法。
7. ７．脱固定化または脱凝集化を、少なくとも部分的に、空気および／または液体 を該開口部を介して引き戻すことで、行なう請求項１記載の方法。