JPH04267933A - 分離膜洗浄方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分離膜の洗浄方法に関
するものであり、特に大きい膜透過流速を維持するため
に逆洗を周期的に行うデッドエンド濾過方式において、
膜を効率よく洗浄再生することにより膜透過流速を維持
回復できるアルカリ活性酵素を含む洗浄液を用いた新規
な膜の洗浄方法に関するものである。本発明の分離膜洗
浄方法は、食品・医薬品工業において生産されるバイオ
生産物の分離精製のために用いられる膜を周期的逆洗に
よって大きな膜透過流速を維持するデッドエンド濾過方
式の膜洗浄に適用される。これまで、精密濾過膜、限外
濾過膜は食品工業におけるアルコール飲料製造プロセス
、例えばビール製造工程での酵母、蛋白成分、多糖類の
除去、あるいは医薬品製造工業における輸液剤、注射剤
の無菌濾過、半導体製造工業における超純水中の微粒子
除去、原子力・火力発電プラントにおける復水中のクラ
ッド除去などに使われていた。しかしながら、近年バイ
オテクノロジーの急速な発展に伴い、精密濾過膜、限外
濾過膜の適用範囲が動・植物細胞の高密度培養、菌体外
酵素、生理活性多糖類の菌体からの分離、菌体破砕物か
らの菌体内酵素の分離など比較的膜負荷の大きな溶液の
分離精製へと広がっている。膜負荷の増大は懸濁物質に
よる膜の目詰まり抵抗が大きくなって膜透過流速を急激
に低下させる。このため周期的逆洗によって膜透過流速
を維持回復する必要がある。本発明の分離膜洗浄方法は
このような周期的逆洗を伴うデッドエンド濾過方式の分
離膜の洗浄に適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】膜汚染物質を除去する洗浄方法としては
、大きく物理的方法と化学的方法がある。物理的方法と
しては温水、脈動、気水混合洗浄、ビーズ洗浄等がある
。これらは装置および操作が複雑となると同時に、十分
な洗浄性が得られないことが多い。特に、精密濾過膜で
は表面スキン層がないため、膜汚染物質が膜表面だけで
なく膜内部にも堆積するため洗浄性が発揮されない。 このため、種々の洗浄剤を使用した化学的洗浄方法が一
般的に行われている。洗浄剤としては界面活性剤、酸、
アルカリ、酸化・還元剤、キレート剤などが用いられ、
これらを単独ないし併用して使用している。しかし、酸
・アルカリ洗浄では、そのｐＨを相当低いあるいは相当
高い領域にして膜洗浄を実施しなければ膜透過流速を十
分に回復させることができない。これは膜の劣化を招く
と同時に使用できる膜素材を限定することになる。酸化
・還元剤の使用についても同様に膜の劣化と膜素材の限
定が必要である。特に、動・植物細胞の高密度培養、菌
体外酵素、生理活性多糖類の菌体からの分離、菌体破砕
物からの菌体内酵素の分離など比較的膜負荷の大きな溶
液の分離精製へ適用する周期的逆洗によるデッドエンド
濾過方式においては顕著となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、頻度
の高い周期的逆洗によって膜汚染物質を効率よく除去し
て膜性能の十分な維持回復をはかることを目的とする濾
過方法において、洗浄すべき膜素材にダメージを与えた
り、使用する膜素材が限定されることのない、マイルド
な膜洗浄方法、特に精密濾過膜を用いて膜負荷の大きな
原流体から懸濁物質を濾過する場合の膜洗浄方法を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、分離膜を用い
て、懸濁物質を含む流体からなる原流体を供給し濾過す
ることにより流体と懸濁物質とを分離するデッドエンド
濾過方式において、分離膜の透過流体側の圧力を原流体
側の圧力より大きくして、洗浄液を透過流体側から供給
し周期的に逆洗を行う濾過方式において、洗浄液として
酵素を含む溶液を用いることを特徴とする分離膜の洗浄
方法である。食品工業におけるビール濾過、動・植物細
胞の高密度培養、菌体内および菌体外からの有用物質の
分離において精密濾過膜、限外濾過膜は培養液からの細
胞および微生物の分離に用いられる。培地成分、細胞お
よび微生物構成成分には多くのタンパク質や多糖類が含
まれておりこれらが膜に吸着付着し膜汚染物質の主たる
構成成分となっている。これらを速やかに分解脱着する
ことが膜性能の維持回復に必要である。膜汚染物質の主
たる構成成分であるタンパク質、多糖類は酵素によって
マイルドな条件で分解することができる。

【０００５】洗浄液に用いる酵素としては、食品用、洗
剤用酵素として用いられているものであればいずれでも
よく、タンパク質分解酵素としてはバシルス属の微生物
を培養して得られるプロテイナーゼ、プロテアーゼ、セ
ルロース分解酵素としてはフミコラ　　インソレンスを
培養して得られるセルラーゼ、糸状菌由来のβ−グルカ
ナーゼ等がある。これらをそれぞれの至適ｐＨに調整し
洗浄液を調製して透過液側から周期的洗浄を行う。これ
らの酵素を単独で用いても本発明の目的を達成すること
ができるがこれらに界面活性剤を添加しても良い。界面
活性剤としては任意のノニオン性、アニオン性のものが
使用できるが、ノニオン界面活性剤が酵素活性を阻害し
ないため好ましい。また、カチオン界面活性剤は酵素活
性を阻害するため好ましくない。好ましい界面活性剤と
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アリールエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリエチレン
グリコール脂肪酸エーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸
アミドエーテル、多価アルコール脂肪酸エステルアルキ
ルベンゼンスルホン酸ソーダ、高級アルコール硫酸エス
テルナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、ア
ルキルスルホン酸ナトリウム、アルキルするほコハク酸
ソーダ、アルキルナフタリンスルホン酸ソーダ・ホルマ
リン縮合物、アルキルナフタリンスルホン酸ソーダ、ス
ルホン化複素環式化合物、脂肪酸・アミノ酸縮合物等が
挙げられる。これらの界面活性剤は０．００１〜０．５
％の濃度、好ましくは０．２〜０．４％の濃度となるよ
うに添加すればよい。本発明の洗浄方法は、酵素分子が
膜内部へ進入可能な程度の貫通孔径を有する精密濾過膜
、あるいは分画分子量が酵素分子の分子量に比べて２〜
５倍以上の大きさである限外濾過膜に適用できる。膜モ
ジュール形態については特に限定するものではなく、例
えば平膜積層型、中空糸型、管状型、スパイラル型いず
れでもよい。膜素材としては、酢酸セルロース、ポリア
クリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリ
アミド、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いた膜の洗
浄に広く利用できる。

【０００６】

【実施例】以下に具体例をあげて本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り本発明は実施例
に限定されるものではない。 実施例１ 大腸菌（ＩＦＯ３３０１）を０．９ｗｔ％の生理食塩水
に１ｄｒｙｇ／ｌの含有率で分散させたものを懸濁液と
して用い、公称孔径０．２μｍの精密濾過膜を用いて本
発明の逆洗を周期的に行うデッドエンド型濾過を行った
。使用した濾過器は有効膜面積１００ｃｍ２　で、実験
条件は圧力差０．５×１０４　Ｐａ、液温度２５℃であ
り、濾過時間１２０秒、逆洗流束１×１０−３ｍ３　／
ｍ２　／ｓｅｃ、逆洗時間３秒で行った。逆洗液として
　Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ　起源のアルカリプロティナー
ゼを２０００ＰＵＮ／ｍｌを０．１Ｍ炭酸ナトリウムに
溶解したものを用いた。洗浄液として０．１Ｍ炭酸ナト
リウムのみあるいは滅菌水を用いたものでは透過流束は
逆洗で十分回復せず透過流束は徐々に減少している。そ
れに対し本発明の酵素を含む洗浄液で逆洗を周期的に行
うデッドエンド型濾過では透過流束は高い値を維持した
。

【０００７】実施例２ 市販のビールにタンニン酸２０ｐｐｍを溶かして、タン
パク質を凝集させたものを懸濁液として用い、公称孔径
２．０μｍの精密濾過膜を用いて本発明の逆洗を周期的
に行うデッドエンド型濾過を行った。使用した濾過器は
有効膜面積１００ｃｍ２　で、実験条件は圧力差０．５
×１０４　Ｐａ、液温度２５℃であり、濾過時間６０秒
、逆洗流束５×１０−３ｍ３　／ｍ２　／ｓｅｃ、逆洗
時間４秒で行い逆洗液には　Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ　起
源の中性プロティナーゼを２０００ＰＵＮ／ｍｌおよび
糸状菌起源のエンド−１，４−β−グルカナーゼを２０
００ＣＵＮ／ｍｌを０．１Ｍリン酸緩衝液に溶解したも
のを用いた。洗浄液として０．１Ｍリン酸緩衝液のみあ
るいは滅菌水を用いたものでは透過流束は逆洗で十分回
復せず透過流束は徐々に減少している。それに対し本発
明の酵素を含む洗浄液で逆洗を周期的に行うデッドエン
ド型濾過では透過流束は高い値を維持した。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、逆洗を周期的に行うデ
ッドエンド型濾過方式において高い膜透過流束を維持回
復することができ、それによって種々の懸濁物質を含有
する液体から各懸濁成分の分離、回収、精製、濃縮など
がきわめて効率的しかも経済的に行われる。そしてさら
にプロセスの連続化及び装置の小型化が可能である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　分離膜を用いて、懸濁物質を含む流体
   からなる原流体を供給し濾過することにより流体と懸濁
   物質とを分離するデッドエンド濾過方式において、分離
   膜の透過流体側の圧力を原流体側の圧力より大きくして
   周期的に逆洗を行うことを特徴とする濾過方式において
   、洗浄液として酵素を含む溶液を用いることを特徴とす
   る分離膜の洗浄方法。
2. 【請求項２】　　分離膜の最小孔径あるいは分画分子量
   が洗浄液に含まれる酵素分子径あるいは分子量よりも大
   きいことを特徴とする請求項１に記載の分離膜の洗浄方
   法。
3. 【請求項３】　　洗浄液に含まれる酵素がタンパク質分
   解酵素、セルロース分解酵素のいずれかあるいは両方で
   あることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の分離
   膜の洗浄方法。