JPH04131087A - アミノ酸の発酵方法およびその装置 - 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、菌体を含む発酵液を循環させてアミノ酸発酵
を連続して行なうアミノ酸の発酵方法およびその装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、グルタミン酸等のアミノ酸の生産性を改良するた
めに、糖質等を追加添加する方法、菌体が要求する酸素
を充分に与える方法等が提案されていた。しかし、これ
らの方法は、発酵後半では発酵菌が希薄になったりアミ
ノ酸生産能力が低下したりするため、大巾な生産向上が
望めなかった。

そこで本出願人は、発酵槽内の発酵液の一部を抜き出し
て菌体分離装置で菌体を含む発酵液と含まない発酵液と
に分離し、分離された菌体を含む発酵液を発酵槽に返送
することを基本原理とする方法（連続培養方式）を従業
じた（特開昭６２−４８３９４号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した連続培養方式の方法は、実験段階では従来の各
種方法に比して生産能力が極めて高いものであった。

しかし、実験段階での小規模な実施の場合は問題な〈実
施できるものであったが、大規模に実施しようとすると
実施が困難なものであった。

すなわち、連続培養方式においては、発酵液を発酵槽、
菌体分離装置そして再び発酵槽と循環させる必要があり
、そのため発酵液を循環させる手段として、各種ポンプ
類を使用する。そして、この各種ポンプの内、チューブ
ポンプは、実験段階での小規模スケールでは使用できる
が、商業段階における大規模なスケールでは、大量の発
酵液を円滑に循環させることができるものがなかった。

ところが、グルタミン酸発酵、リジン発酵等のアミノ酸
・核酸発酵は好気的発酵であり、通気・撹拌が必要で、
発酵中の発酵液は多量の気泡を含んでいる。そして、こ
の発酵液中の気泡は、チューブポンプ以外のポンプでは
キャビテーションを引き起こし、円滑な液送が不可能で
あった。

したがって、連続培養方式は、商業的に大規模に実施し
ようとすると、チューブポンプ以外のポンプを使用しな
ければならず、しかもそのポンプは気泡によりキャビテ
ーションが生じるものであるので、商業的な大規模実施
はできなかった。

また、発酵液中の気泡は、配管内の液循環に対する抵抗
を高め、さらに、菌体分離装置に遠心分離装置を用いた
場合はその性能を低下させるものであった。

本発明は、以上の問題点を解消し、連続培養方式の大規
模な実施を可能とするアミノ酸の発酵方法およびアミノ
酸の発酵装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、
発酵槽と循環手段との間に気泡分離器を設け、気泡含有
量を可及的に少なくした発酵液を循環手段に送り込むよ
うにしたものである。

すなわち、本発明のアミノ酸の発酵方法は、発酵槽で少
なくとも菌体と培地とからアミノ酸を発酵させる発酵工
程と、菌体分離装置で発酵液を面体を含む発酵液と菌体
を含まない発酵液に分離する菌体分離工程とを有し、循
環手段で菌体を含む発酵液を発酵槽と菌体分離装置間を
循環させて連続的にアミノ酸発酵を行う方法であって、
循環手段および菌体分離装置に送り込む前に気泡分離器
で発酵液中の気泡を分離除去することを特徴として構成
されている。

また、本発明のアミノ酸の発酵装置は、少なくとも菌体
と培地とが充填されアミノ酸発酵を行う発酵槽と、該発
酵槽からの発酵液を菌体を含む発酵液と面体を含まない
発酵液に分離する菌体分離装置と、菌体を含む発酵液を
前記発酵槽と菌体分離装置の間を循環させる循環手段と
、該循環手段および菌体分離装置より発酵液の流入側に
設けられ、発酵液中の気泡を分離除去する気泡分離器と
を具備することを特徴として構成されている。゛気泡分
離器は、発酵槽で生成された気泡を含む発酵液から気泡
を分離するもので、循環手段および菌体分離装置より発
酵液の流入側に設けられる。

そして、搬送管の抵抗を小さくできるので、発酵槽の発
酵液の搬出口の近傍に設けることが好ましい。

気泡分離器には、気泡の浮力を利用し発酵液上面から大
気中へ逃げるようにしたもの、発酵液を減圧下において
気泡を除くようにしたもの等各種手段で気泡を分離でき
るものを用いることができる。

気泡分離器で分離除去した後の発酵液に含まれる気泡の
量は１５％以下、さらに望ましくは１０％以下である。

気泡分離器で分離された気泡を構成していた気体は、排
気手段で直接排出されても、発酵槽の排気手段で発酵槽
に発生した気体とともに排出されてもよい。

発酵槽は、アミノ酸発酵を行なわせるところであり、菌
体及び培地の投入口と発酵液の排出口が設けられるとと
もに、温度調節機構、発酵液への通気機構、ｐｌ＋調整
機構等が設けられる。その他、撹拌装置と、溶存酸素濃
度計、基′ｉｔ濃度計、各種培地成分の濃度計、アミノ
酸濃度計、液面計等の各種計器類等が適宜設けられても
よい。

発酵槽の形状は如何なるものであってもよく、例えば、
円筒形、箱形などでよい。このような発酵槽には従来公
知の発酵槽を利用することができる。

菌体分離装置は、菌体を含む発酵液と含まない発酵液と
に分離できれば、各種原理のものを用いることができる
。例えば、濾過方式、遠心分離方式等を用いることがで
きる。但し、菌体分離中に菌体が高温にならないように
配慮する必要がある。

本発明の方法には連続型の遠心分離装置も好ましく使用
できるが、この遠心分離装置は分離中に菌体が加熱され
てしまうタイプのものもある。そのような場合には発酵
液を予め冷却してから菌体分離する必要がある。

循環手段は、菌体を含む発酵液を、発酵槽と菌体分離装
置との間で循環させるもので、例えば、プロペラポンプ
等が用いられる。この循環手段は、単独で循環路中に設
けられても、菌体分離装置に内蔵された状態で設けられ
てもよい。

本発明で使用する菌株は通常、各種アミノ酸発酵に使用
される菌株であれば使用することができ、例えばＬ−グ
ルタミン酸の場合は、Ｌ−グルタミン酸発酵に使用され
ている通常の発＃菌、例えば、ブレビバクテリウム・ラ
クトフェルメンタムＡＴＣＣ１３８６９、ブレビバクテ
リウム・フラバムＡＴＣＣ１４０６７、コリネバクテリ
ウム・グルタミクムＡＴＣＣ１３０３２等を用いること
ができる。

培地は、各種アミノ酸発酵に応じて適宜公知の培地を用
いることができる。例えば、グルタミン酸発酵の場合は
、グルコース、シュクロース、糖蜜、デンプン加水分解
物、エタノール、有機酸、炭化水素等の公知の物質であ
る。

また、培地には、その他、硫安、硝安、埋置、アンモニ
ア、尿素、アミノ酸等の窒素源、リン酸１カリ、リン酸
２カリ、リン酸１ナトリウム、硫酸マグネシウム、鉄塩
、マンガン塩等の無機塩類、大豆蛋白加水分解物等の有
機栄養物、ビオチン又はその誘導体、脂肪酸又はそのエ
ステル及びペニシリン又はその誘導体等を適宜添加する
ことができる。脂肪酸は炭素数が１２〜１８の飽和高級
脂肪酸でアリ、そのエステルはグリセロールエステル、
ソルビタンエステル、シュクロースエステル、ポリエチ
レングリコールエステルなどである。

〔作用〕

本発明のアミノ酸の発酵方法およびその装置においては
、気泡分離器が発酵槽からの気泡を含む発酵液から気泡
を分離して「気泡の少ない」発酵液にし、この状態で循
環手段および菌体分離装置に送り、循環手段はキャビテ
ーションを起こすことなく効率よく発酵液を吸引かつ送
り出す。

〔実施例〕

本発明によるアミノ酸の発酵方法およびその装置の一実
施例を第１図および第２図に基づいて説明する。

第１図はアミノ酸の発酵装置の全体図、第２図は気泡分
離器の断面図である。

第１図において、符号１は、アミノ酸発酵を行う発酵槽
、符号２は、発酵槽重から送られて来る発酵液に含まれ
る気泡を分離する気泡分離器、符号３は、気泡分離器２
から送られて来る気泡が除去された発酵液を、菌体を含
む発酵液と菌体を含まない発酵液に分離する菌体分離装
置である。

発酵槽１は、上部に、排気管４が連結されるとともに、
下部に発酵液を送る搬送管６が連結されている。

また、発酵槽１には、培地および菌体を送り込むための
培地搬入管（図示せず）および酸素を供給するためのエ
アー供給管（図示せず）が連結され、内部には発酵液を
撹拌するための撹拌翼（図示せず）が設けられている。

気泡分離器２は、第２図に示すように直立した筒状に形
成され、下端には発酵液搬入ロアおよび発酵液搬出口８
が形成され、かつ上端には排気口９が形成されている。

また、下端面から略中程にかけて仕切板１０が設けられ
、筒内を上昇用区画用と下降用区画１２に２分されてい
る。そして、発酵液搬入ロアが搬送管６に連結されると
ともに、排気口９が排気戻し管１３を介して排気管４に
連結され、発酵槽１、搬送管６、気泡分離器２、排気戻
し管１３および排気管４で循環路が構成されている。

菌体分離装置３は、気泡分離器２から送られて来る発酵
液が搬入される搬入口（図示せず）、菌体を含む発酵液
を搬出する菌体搬出口（図示せず）および菌体を含まな
い発酵液を搬出する発酵液搬出口（図示せず）が設けら
れている。そして、搬入口は搬送管１４を介して発酵液
搬出口８に連結され、菌体搬出口は菌体戻し管１５を介
して発酵槽１の上部に連結され、発酵液搬出口は搬送管
１６を介してアミノ酸分離精製装置（図示せず）に連結
されている。これにより、発酵槽ＬＪＩＩ送管６、気泡
分離器２、搬送管１４、菌体分離装置３および菌体戻し
管１５からなる循環路が構成されている。

また、菌体分離装置３には、発酵液を上記循環路を循環
させるための循環手段としてのポンプ（図示せず）が内
蔵されている。

以上のようなアミノ酸の発酵装置でアミノ酸の発酵を行
う方法について説明する。

まず、発酵槽１に培地および菌体を充填し、これらを所
定温度に保持し、かつ空気を供給しつつ撹拌翼で撹拌し
て発酵を進行させる。このとき、菌体分離装Ｍ３は作動
しており、内蔵されたポンプが、搬送管６、気泡分離器
２および搬送管１４を介して発酵槽１の発酵液を吸引す
る占ともに、この吸引された発酵液の一部を再び発酵槽
１に送り返している。

発酵槽１の発酵液は搬送管６を通って気泡分離器２に送
られる。この気泡分離器２に送られた発酵液は、まず上
昇用区画１１に送られ徐々に上昇して仕切板１０を乗り
越え下降用区画１２に入り込む。

この、上昇用区画１１に送り込まれてから下降用区画１
２に移るまでの間に、発酵液に含まれる気泡は浮力によ
り液面まで上昇し、気泡を形成していた気体は気泡分離
器２の上部に逃げる。そして、この気泡分離器２上部の
気体は、排気管４と合流し外部に排出される。

また、下降用区画１２に移った発酵液は、気泡が略無く
なった状態となっており、徐々に下降して発酵液排出口
８から搬送管１４を介して菌体分離装置３に送りこまれ
る。この、菌体分離装置３に送り込まれた発酵液は、菌
体を含む発酵液と菌体を含まない発酵液とに分離され、
菌体を含む発酵液は菌体戻し管１５を介して再び発酵槽
１へ返され、菌体を含まない発酵液は搬送管１６を介し
てアミノ酸分離精製装置へ送られる。

菌体分離装置３から送り返されてきた菌体を含む発酵液
は再び発酵槽１に投入され、その菌体がアミノ酸発酵に
寄与する。

第３図は、気泡分離器の他の実施例の模式図である。

この図に示す気泡分離器は、傾斜して設けられた筒体２
１からなり、上部側が発酵槽の発酵液取り出し口に続い
て設けられる。

この気泡分離器においては、発酵液が上部側から下部側
へ流れ、この流れの過程ムこおいて発酵液に含まれる気
泡が徐々に除去される。

実施例１ 発酵槽： 全容１００ｋｌ（第１図の例） 内　　　圧　　　０．５ｋｇ／ｃｉｌ１通気量　５０ｍ
／麟ｉｎ 張り込み　　５０が 撹拌翼　　タービン翼 撹拌数　１００ｒｐ顛 気泡分離器： 滞留管型気泡分離装置 （第１図および第２図の例） 発酵液の滞留時間　　約１０分 菌体分離装置および循環手段： ポンプ内蔵型遠心分離装置 （アルファーラハル社ＢＴＵＸ　−５１０）菌体： プレビハクテリウム・ラクトフェルメンタムＡＴＣＣ２
１７９Ｂ 培地： 第１表に５ｅｅｄ、　Ｍａｉｎ及びＦｅｅｄ培地の基本
組成を示す。

第１表 基本培地組成表 以上の条件で実施した結果、発酵液中の気泡の含有率を
３０％から１０％に低減することが可能となり、液循環
処理能力を１．５倍以上に上昇させることができた。

実施例２ 発酵槽： Ｊａｒ−ＦｅｒＩｌｅｎｔｏｒ（全容６０り通気量　３
０！／蒙ｉｎ 張り込み　　３０ｉ！。

撹拌翼　　タービン翼 撹拌数　６０Ｏｒｐｍ 気泡分離器： 滞留管型気泡分離装置（全容２り 発酵液の滞留時間　　約１０分 気泡含有量の低減　　３０％→１０％ 菌体分離装置： セラミック膜 循環手段： 送液ポンプ 菌体： ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタムＦＥＲＭ−
Ｐ　１８４４ 培地： 培地組成を第２表および第３表に示す。

第２表 ５ｅｅｄ培地 ５ｕｃｒｏｓｅ リン酸 ｇＳＯａ ｅＳＯ４ Ｍ　ｎ　Ｓ　Ｏ＜ ｒｅａ 酢安 ｙｒ ＯＨ 蛋白加水分解物（Ｔ−Ｎ） １ｏｔｉｎ Ｖ−Ｂ、・Ｈ（１ シリコン系消泡剤 殺菌条件　　１２０°Ｃ・２０ｍ１ｎ Ｓｅｅｄ培養条件　　温　度 Ｈ 第３表 Ｍａｉｎ培地 Ｇｌｕｃｏｓｅ ＭｇＳＯ３ ｎＳＯ４ リン酸 １ｏｔｉｎ 〜ｌ−Ｂ、・ＨＣｆ ２、Ｏｇ／ｄｉ ０．１ｇ／ｄ１ ０．０４ｇ／ａ ０．００１　ｇ　／ｄ Ｏ，００１ｇ　／ｄ１ ０．３ｇ／ｄｉ ０．２ｇ／ｄ１ ５０■／ｄ１ ７０■／ｄ１ ２００■／ｄｉ １００　ｒ　／　１ １００ｙ／ｆ ０．００２［／ｄ ３１．５℃ Ｃｏｎｔｒｏｌなし ２３ｇ／ｄ１ ０．０２８　ｇ　／　ｄｌｌ ０．００１　ｇ　／ｄｉ ０．０９ｇ／ｄ ５０γ／１ ２０００　ｒ　／　ｊ２ 蛋白加水分解物（Ｔ−Ｎ）　　　　８０■／ａＴ　ｙ　
ｒ　　　　　　　　　　　　　ｌｏｏｇ／　ｄＲＫＯＨ
７０ｇ、／！ｊ！ シリコン系消泡剤　　　　　０．００２ｄ／ｄＩ１以上
の条件で実施した結果、送液ポンプによる安定な発酵液
の循環（３１２／ｈｒ）が可能になり、菌体が含まれて
いない発酵液が安定的にえられた（２．４１　／ｈｒ）
　、このとき、Ｐｈｅの生産性は０．８ｇ／ｆ−ｈｒと
なり、これは従来法の約２倍の値を示した。

なお、気泡分離器を使用しない場合は、ポンプのキャビ
テーションが起こり、安定な発酵液の循環は行えなかっ
た。

〔発明の効果〕

本発明は、循環手段および菌体分離装置より発酵液の流
入側に気泡分離器を設け、気泡を分離した発酵液を送る
ようにすることにより、循環手段および菌体分離装置の
性能を低下させることがないので、大規模に実施しても
効率よくアミノ酸発酵を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のアミノ酸の発酵装置の全体概略図、
第２図は、同上の気泡分離器の断面図、第３図は、気泡
分離器の他の実施例の模式図である。 １・・・発酵槽 ３・・・菌体分離装置 ２・・・気泡分離器 １５・・・菌体戻り管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発酵槽で少なくとも菌体と培地とからアミノ酸を
   発酵させる発酵工程と、菌体分離装置で発酵液を菌体を
   含む発酵液と菌体を含まない発酵液に分離する菌体分離
   工程とを有し、循環手段で菌体を含む発酵液を発酵槽と
   菌体分離装置との間を循環させて連続的にアミノ酸発酵
   を行う方法であって、循環手段および菌体分離装置に送
   り込む前に気泡分離器で発酵液中の気泡を分離除去する
   ことを特徴とするアミノ酸の発酵方法
2. （２）少なくとも菌体と培地とが充填されアミノ酸発酵
   を行う発酵槽と、該発酵槽からの発酵液を菌体を含む発
   酵液と菌体を含まない発酵液に分離する菌体分離装置と
   、菌体を含む発酵液を前記発酵槽と菌体分離装置との間
   を循環させる循環手段と、該循環手段および菌体分離装
   置より発酵液の流入側に設けられ、発酵液中の気泡を分
   離除去する気泡分離器とを具備することを特徴とするア
   ミノ酸の発酵装置