JPH08224093A - Apparatus and method for preparing polysaccharide - Google Patents

Apparatus and method for preparing polysaccharide

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JPH08224093A
JPH08224093A JP19039895A JP19039895A JPH08224093A JP H08224093 A JPH08224093 A JP H08224093A JP 19039895 A JP19039895 A JP 19039895A JP 19039895 A JP19039895 A JP 19039895A JP H08224093 A JPH08224093 A JP H08224093A
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turbine blade
spiral blade
fermentation
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完治 室伏
Shigehiro Nagura
茂広 名倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method, capable of realizing good aeration and mixing state even in a high viscosity period at anaphase of cultivation and producing polysaccharides in good productivity even at the high viscosity period.
SOLUTION: This apparatus for producing polysaccharides has an upper part spiral blade 3 and a lower part turbine blade 4, and a stirring shaft of the spiral blade 3 and the turbine blade 4 formed in a fermentation vessel 2. The spiral blade 3 is constituted of at least upper and lower one pair of arms extending in the reverse directions from the stirring shaft 5, positioned at mutually twisted positions and bridged by at least one shear paddle between the upper and lower arms, and the turbine blade is constituted by fixing at least one turbine blade to a rotating disk.
COPYRIGHT: (C)1996,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多糖類の製造装置
および製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and a method for producing a polysaccharide.

【0002】[0002]

【従来の技術】微生物によって生産される多糖類は、エ
キソ多糖類(exopolysaccharides)として知られ、好気
的環境下で発酵生産されることが知られている。このよ
うな多糖類としては、代表的なものとして、キトサン、
デキストラン、キサンタンガム、ゲランガム、ウエラン
ガム、ラムザンガム、プルラン、カードラン、シゾフィ
ラン、スクレログルカン、レバン、及びスフィンガン等
がある。以下において、これらのうちで特に知られてい
るキサンタンガム及びプルランを中心として、本発明を
説明する。しかし、本発明は、キサンタンガム、プルラ
ンのみならず、生産中にこれらと同様の挙動を示す他の
多糖類に適用することが可能である。
2. Description of the Related Art Polysaccharides produced by microorganisms are known as exopolysaccharides and are known to be produced by fermentation in an aerobic environment. Typical examples of such polysaccharides include chitosan,
Examples include dextran, xanthan gum, gellan gum, welan gum, ramzan gum, pullulan, curdlan, schizophyllan, scleroglucan, levan, and sphingan. In the following, the present invention will be described focusing on xanthan gum and pullulan, which are particularly known among these. However, the present invention can be applied not only to xanthan gum and pullulan, but also to other polysaccharides that behave similarly to these during production.

【0003】例えば、キサンタンガムは、良く知られた
発酵方法により得られる。すなわち、キサンタンガムを
生産する例えばキサントモナス (Xanthomonas)属に属す
る細菌のキサントモナス カンペストリス (X.campestr
is) (この化合物とその製造方法は、米国特許第3,6
59,026号明細書、第4欄に記載されている)によ
って生産された発酵液から、イソプロパノールを混合す
ることにより析出、回収され製造される。
Xanthan gum, for example, is obtained by well known fermentation methods. That is, for example, Xanthomonas campestris (X. campestr ), which is a bacterium belonging to the genus Xanthomonas that produces xanthan gum.
is ) (This compound and its production method are described in US Pat.
No. 59,026 specification, column 4)), by mixing with isopropanol, precipitation, recovery and production are carried out.

【0004】キサンタンガム発酵においては、生成物で
あるキサンタンガムが培地に可溶性であるために発酵液
の粘度がキサンタンガムの生産とともに増大する。この
粘度の増大は、攪拌効果を低下させ槽内の物質移動を悪
化させるため、発酵後半ではキサンタンガムの生産性が
低下する。高粘度なキサンタンガム発酵における通気及
び混合を改良するために、特開昭61−173795号
公報,61−173796号公報ではガムが生成すると
ともに、これを沈澱させてそれにより粘度を減少させる
ことが提案されている。しかしながら、沈澱剤による微
生物細胞の被害を生じたり、あるいは、それらがガムと
ともに反応物から除去される可能性がある。さらに、上
記従来の技術では、通常生成物からの沈澱剤の除去が必
要であり、これは相当にコストを増加させる。
In xanthan gum fermentation, the viscosity of the fermentation liquor increases with the production of xanthan gum because the product xanthan gum is soluble in the medium. This increase in viscosity deteriorates the stirring effect and deteriorates the mass transfer in the tank, so that the productivity of xanthan gum decreases in the latter half of fermentation. In order to improve aeration and mixing in high-viscosity xanthan gum fermentation, it is proposed in JP-A-61-173795 and 61-173796 that a gum is formed and that it is precipitated to thereby reduce the viscosity. Has been done. However, the precipitants can cause damage to the microbial cells or they can be removed from the reaction along with the gum. Moreover, the above prior art usually requires removal of the precipitant from the product, which adds significantly to the cost.

【0005】また、特開昭58−60997号公報で
は、エマルジョン発酵により発酵液粘度を減少させるこ
とが提案されている。しかし、これも生成物からの油の
除去が必要となりコストを増加させる。また、キサンタ
ンガムの発酵、粘性水溶液の攪拌混合については各種の
攪拌方法が検討されている。特に、タービン翼は、その
高い酸素可溶性のため通常の発酵槽に頻繁に使用されて
おり、キサンタンガムの発酵、またキサンタンガム水溶
液においてもその効果が報告されている(J.Ferment.Te
chnol.Vol.66,No.1第103-109 頁,1988/Chemical Engin
eering Science Vol.35,第2175-2163 頁,1980)。しか
し、タービン翼は、槽内に放射状の発酵液流が生じるの
みであり、槽内の混合状態としては好ましくない。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-60997 proposes to reduce the viscosity of the fermentation broth by emulsion fermentation. However, this also requires the removal of oil from the product, increasing cost. In addition, various stirring methods have been investigated for fermentation of xanthan gum and stirring and mixing of a viscous aqueous solution. In particular, turbine blades are frequently used in ordinary fermenters because of their high oxygen solubility, and their effects have been reported in fermentation of xanthan gum and also in xanthan gum aqueous solution (J.Ferment.Te.
chnol.Vol.66, No. 1, pp. 103-109, 1988 / Chemical Engin
eering Science Vol. 35, pp. 2175-2163, 1980). However, the turbine blade only produces a radial fermentation liquid flow in the tank, which is not preferable as a mixed state in the tank.

【0006】また、他の攪拌翼としてマリンプロペラ
翼、ヘリカルプロペラ翼、傾斜翼が検討されている。こ
れらは、翼が傾斜しているため上下流を起こすことがで
きることが報告されている(Applied Biochemistry and
Biotechnology Vol.28/29 第667 以降 1991/Biotechno
logy and Bioengineering Vol.34第1393-1397 頁 1989/
Chemical Engineering Progress 1990) 。しかし、ター
ビン翼とこれらの攪拌翼を組み合わせて使用した場合
は、動力的に不利であることも報告されている(Process
Biochemistry Vol.27第351-365 頁 1992)。
Further, as other stirring blades, a marine propeller blade, a helical propeller blade, and an inclined blade have been studied. These have been reported to be able to wake up and down due to the slanted wings (Applied Biochemistry and
Biotechnology Vol.28 / 29 667th and later 1991 / Biotechno
logy and Bioengineering Vol.34 pp. 1393-1397 1989 /
Chemical Engineering Progress 1990). However, it has been reported that the use of turbine blades and these stirring blades in combination has a disadvantage in terms of power (Process
Biochemistry Vol. 27 pp. 351-365 1992).

【0007】また、特開昭63−56296号公報では
ポンプ装置を用いた循環流による槽内の物質移動改善を
提案している。しかし、この技術では、装置が複雑とな
り発酵装置において重要な殺菌の問題が生じ、好ましく
ない。また、攪拌翼を使用しない発酵方法として、ジェ
ット水流、バブリングカラム発酵槽、エアーリフト発酵
槽を使用して発酵した結果が報告されている。しかし、
これらはいずれも生産性が十分ではなかった(Biotechno
logy and Bioengeneering Vol.39第85-94 頁 1992/App
l.Microbiol. Biotechnol.Vol.35 第330-333 頁1991)。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-56296 proposes improvement of mass transfer in a tank by a circulating flow using a pump device. However, this technique is not preferable because the device becomes complicated and an important sterilization problem occurs in the fermentation device. In addition, as a fermentation method that does not use a stirring blade, the results of fermentation using a jet stream, a bubbling column fermentation tank, and an air lift fermentation tank have been reported. But,
None of these were sufficiently productive (Biotechno
logy and Bioengeneering Vol.39 pp. 85-94 1992 / App
L. Microbiol. Biotechnol. Vol. 35, pages 330-333, 1991).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上のようなことは、
キサンタンガム以外にも、プルラン等の他の多糖類にお
いて同様に指摘されており、改善が望まれたいた。した
がって、本発明の目的は、培養後期の高粘度時期でも良
好な通気、及び混合状態を実現し、高粘度時期でも生産
性良く多糖類を製造することのできる装置および方法を
提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention]
In addition to xanthan gum, other polysaccharides such as pullulan have been pointed out in the same manner, and improvements have been desired. Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of achieving good aeration and a mixed state even in the high viscosity stage in the latter stage of culture and capable of producing a polysaccharide with high productivity even in the high viscosity stage. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的達成
のため、請求項1の発明は、多糖類の製造装置であっ
て、炭水化物源及び窒素源を少なくとも含む水性培地を
内蔵する発酵槽と、該発酵槽内に設けた上部のラセン翼
および下部のタービン翼と、上記ラセン翼およびタービ
ン翼の攪拌軸とを備え、攪拌軸に関して互い逆方向に延
長する一対のアームを互いにねじれの位置において上下
に少なくとも一組設けるとともにこれら上下のアーム間
を少なくとも一のせん断パドルで架橋することによって
上記ラセン翼を構成し、回転円盤に少なくとも一のター
ビン翼板を上記回転円盤に固定することによって上記タ
ービン翼を構成してなることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] That is, to achieve the above object, the invention of claim 1 is an apparatus for producing a polysaccharide, which comprises a fermenter containing an aqueous medium containing at least a carbohydrate source and a nitrogen source, An upper spiral blade and a lower turbine blade provided in the fermenter, and a stirring shaft of the spiral blade and the turbine blade, and a pair of arms extending in opposite directions with respect to the stirring shaft are vertically arranged at a twisted position. At least one set and the upper and lower arms are bridged by at least one shear paddle to form the spiral blade, and the turbine blade is fixed to the rotating disk by fixing at least one turbine blade to the rotating disk. It is characterized by comprising.

【0010】本発明は、その一つの特徴として、ラセン
翼とタービン翼とを組み合わせて発酵槽内を攪拌するこ
とにより、発酵後期でも生産速度を低下させることなく
発酵生産することを可能とした。
As one of the features of the present invention, by combining the spiral blade and the turbine blade to stir the inside of the fermentation tank, it is possible to perform fermentation production without lowering the production rate even in the latter stage of fermentation.

【0011】本発明で使用されるラセン翼は、後述する
実施例より了解されるように、好適には、攪拌軸に対し
て垂直な対生の円柱状のアームを有しているものであ
り、さらに、上と下の両アーム間に棒状のせん断パドル
がセットされており、かつ上のアームと下のアームが上
方よりみた時に両アーム間のねじれ角度が20度以上で
ある形状をしている。なお、このラセン翼は、一以上の
複数を設けることができる。後述する実施例では、段数
が2のものを使用しているが、これに限定されるもので
はない。
The spiral blade used in the present invention preferably has an anti-parallel cylindrical arm perpendicular to the stirring axis, as will be understood from the examples described below. Further, a rod-shaped shear paddle is set between the upper and lower arms, and the upper arm and the lower arm have a twist angle of 20 degrees or more when viewed from above. In addition, this spiral blade can be provided with one or more. In the embodiment described later, the number of stages is two, but the number is not limited to this.

【0012】本発明では、上記炭水化物源及び窒素源を
少なくとも含む水性培地を内蔵する発酵槽内に、ラセン
翼とタービン翼(一般的には同軸でかつ同一の攪拌軸に
固定する)とを配設して用いる。発酵槽としては、従来
使用されている当業者にとって公知の各種のタイプのも
のを使用することができる。
In the present invention, a spiral blade and a turbine blade (generally coaxial and fixed to the same stirring shaft) are arranged in a fermenter containing an aqueous medium containing at least the above-mentioned carbohydrate source and nitrogen source. Set up and use. As the fermenter, various types of fermenters conventionally used and known to those skilled in the art can be used.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。キサンタンガムを生産する場合の条件等 本発明において、キサンタンガムを生産する場合の条件
等について説明する。本発明の実施に好適なキサンタン
ガム生産菌としては、キサントモナス(Xanthomonas)
の細菌を使用することができる。例えば、上述のキサン
トモナス・カンペストリスの他、キサントモナス カロ
タテ(X.carotate)、キサントモナス インカナエ(X.inc
anae) 、キサントモナスベゴニアエ(X.begoniae)、キサ
ントモナス パパベリコラ(X.papavericola)、キサント
モナス トランセルセンス(X.translucens) 、キサント
モナス バスクロルム(X.vasculorum)、及びキサントモ
ナス ヘデラエ(X.hederae) を使用し、キサンタンガム
の生産を行うことができる。上記のうち、好適なもの
は、ATCC 55298,ATCC 55258,N
RRL B−1459等の番号で国際寄託されたキサン
トモナス・カンペストリスである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described. Conditions and the like when producing xanthan gum In the present invention, conditions and the like when producing xanthan gum will be described. As a xanthan gum-producing bacterium suitable for carrying out the present invention, a bacterium of the genus Xanthomonas can be used. For example, in addition to the above-mentioned Xanthomonas campestris, Xanthomonas carotate (X.carotate ) , Xanthomonas incanae (X.inc )
anae) , Xanthomonas begoniae (X.begoniae) , Xanthomonas papavericola (X.papavericola) , Xanthomonas translucens (X.translucens) , Xanthomonas basculorum (X.vasculorum) , and Xanthomonas hederae (X.hedertan) are used. Can be produced. Among the above, preferred ones are ATCC 55298, ATCC 55258, N
It is Xanthomonas campestris deposited internationally with a number such as RRL B-1459.

【0014】本発明に用いられる培地は、キサンタンガ
ム発酵に通常用いられる窒素源、炭素源が使用可能であ
る。窒素源としてはアンモニウム塩等の水溶性無機窒素
成分、ポリペプトン等の水溶性有機窒素成分、大豆粉末
等の水不溶性有機窒素成分等が使用でき、その添加量
は、窒素量として0.1〜2.5g/lである。炭素源
としてはグルコース,シュークロース,キシロース,糖
蜜,澱粉,マルトース,デキストリン等の糖類および/
あるいはグリセリン,ソルビトール等の多価アルコール
の1種または2種以上を用いることができ、その添加量
は、5〜70g/Lである。その他、無機塩としてはリ
ン酸塩,マグネシウム塩,微量成分が利用できる。リン
酸塩としては、リン酸1カリウム,リン酸2カリウム,
リン酸1ナトリウム,リン酸2ナトリウム等から選ばれ
る1種または2種以上を使用でき、その添加量は1〜5
g/Lである。マグネシウム塩としてはリン酸マグネシ
ウム,硫酸マグネシウム,硝酸マグネシウム等から選ば
れる1種または2種以上を使用することができ、その添
加量は0.1〜1g/Lである。微量成分としては、塩
化第1鉄、塩化第2鉄、硝酸第1鉄、硝酸第2鉄、リン
酸第1鉄、リン酸第2鉄、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜
鉛、リン酸亜鉛の中から選ばれた1種または2種以上を
使用することができ、その添加量は0.02〜0.08
g/Lである。発酵時のpHは、希アルカリ溶液で6〜
8に調整させることが好ましい。pH6以下、またはp
H8以上ではキサンタンガム生産性が低下するため好ま
しくない。発酵時の温度は25℃〜35℃に調整される
ことが好ましい。25℃以下では発酵速度が低下し、3
5℃以上では菌の一部が死滅し生産性が低下するため好
ましくない。発酵槽内への通気量は0.2〜1.0vv
mが好ましく、0.2vvm以下では菌体の成育のため
の十分な酸素が供給されない。また、1.0vvm以上
ではそれ以上通気による生産性向上効果がないためコス
ト的に不利となる。
As the medium used in the present invention, nitrogen sources and carbon sources usually used for xanthan gum fermentation can be used. As the nitrogen source, a water-soluble inorganic nitrogen component such as ammonium salt, a water-soluble organic nitrogen component such as polypeptone, a water-insoluble organic nitrogen component such as soybean powder, etc. can be used. It is 0.5 g / l. Carbon sources include glucose, sucrose, xylose, molasses, starch, maltose, dextrin, and other sugars, and / or
Alternatively, one or more polyhydric alcohols such as glycerin and sorbitol can be used, and the amount of addition thereof is 5 to 70 g / L. In addition, phosphates, magnesium salts and trace components can be used as the inorganic salts. As the phosphate, 1 potassium phosphate, 2 potassium phosphate,
One or more selected from monosodium phosphate, disodium phosphate and the like can be used, and the addition amount is 1 to 5
g / L. As the magnesium salt, one or more selected from magnesium phosphate, magnesium sulfate, magnesium nitrate and the like can be used, and the addition amount thereof is 0.1 to 1 g / L. Minor components include ferrous chloride, ferric chloride, ferrous nitrate, ferric nitrate, ferrous phosphate, ferric phosphate, zinc sulfate, zinc chloride, zinc nitrate, and zinc phosphate. One or two or more selected from the above can be used, and the addition amount is 0.02 to 0.08.
g / L. The pH during fermentation is 6 ~ with dilute alkaline solution.
It is preferable to adjust to 8. pH below 6 or p
When it is H8 or more, the xanthan gum productivity decreases, which is not preferable. The temperature during fermentation is preferably adjusted to 25 ° C to 35 ° C. Below 25 ℃, the fermentation rate decreases and
A temperature of 5 ° C or higher is not preferable because some of the bacteria die and productivity decreases. Ventilation amount into the fermenter is 0.2-1.0vv
m is preferable, and if it is 0.2 vvm or less, sufficient oxygen for the growth of bacterial cells cannot be supplied. Further, if it is 1.0 vvm or more, there is no further productivity improving effect by ventilation, which is a cost disadvantage.

【0015】本発明における本培養培地中への前培養液
の植菌量は、5容積%以上となるように実施する。植菌
量が5容積%以下では、本培養液中の初期菌体量が少な
く、菌体増殖が遅延し、結果としてキサンタンガムの生
産性が低下する場合があり好ましくない。キサンタンガ
ムの発酵生産時の発酵槽内のラセン翼とタービン翼の攪
拌回転数(一般的には攪拌軸の回転数)は、培養初期に
は低回転数で行い、ガムの生成による粘度増加に伴い攪
拌回転数を上げていく方法で実施される。培養初期に高
速攪拌を行うことは攪拌動力の点で不利であり好ましく
ない。発酵後は殺菌処理(加熱処理)した後、キサンタ
ンガムを溶解しない親水性有機溶剤を混合し、キサンタ
ンガムを晶出する。このような親水性有機溶剤として
は、イソプロパノール等のアルコール類、アセトン等、
またはこれらの水溶液を挙げることができる。その後、
乾燥を行う。乾燥は送風乾燥機あるいは真空乾燥機で4
0℃〜100℃、2時間以上行われる。
The inoculation amount of the pre-culture liquid in the main culture medium of the present invention is 5% by volume or more. When the amount of inoculum is 5% by volume or less, the initial amount of bacterial cells in the main culture solution is small, the bacterial cell growth is delayed, and as a result, the productivity of xanthan gum may be reduced, which is not preferable. During the fermentative production of xanthan gum, the stirring speed of the spiral blade and turbine blade in the fermentation tank (generally, the rotation speed of the stirring shaft) is low at the beginning of the culture, and the viscosity increases due to gum formation. The method is carried out by increasing the stirring rotation speed. It is not preferable to perform high-speed stirring at the initial stage of culture because it is disadvantageous in terms of stirring power. After fermentation, sterilization treatment (heat treatment) is performed, and then a hydrophilic organic solvent that does not dissolve xanthan gum is mixed to crystallize xanthan gum. Such hydrophilic organic solvents include alcohols such as isopropanol, acetone, etc.
Or these aqueous solutions can be mentioned. afterwards,
Dry. Drying with a blast dryer or a vacuum dryer 4
It is performed at 0 ° C. to 100 ° C. for 2 hours or more.

【0016】プルランを生産する場合の条件等 本発明において、プルランを生産する場合の条件等につ
いて説明する。プルランは、不完全菌の一種であるオー
レオバシディウム・プルランス(Aureobasidium pullula
ns) と呼ばれる黒酵母を、単糖類や澱粉分解物等の炭素
源と適当な窒素源とを組み合わせた水性培地中で培養し
た時に、培養液中に産生される水溶性多糖類である。そ
の化学構造は、グルコースのα−1,4結合の三量体で
あるマルトトリオースを単位として、この三量体がα−
1,6結合により反復結合した線状重合体である。プル
ランは工業的に分子量80,000〜300,000程
度のものが製造、販売され水溶性、接着性、造膜性等の
優れた性質が食品工業、化学工業に広く利用されてい
る。また、水溶性高分子の分子量測定用の標準物質とし
て、化学の分野において利用されている。プルラン発酵
生産においては、生成物であるプルランが培地に可溶性
であるために発酵液の粘度がプルランの蓄積とともに増
加する。この粘度の増加は、攪拌効果を低下させ、槽内
の物質移動を悪化させるため、発酵後半ではプルランの
生産性が低下する。特に分子量200万以上の高分子プ
ルランの発酵生産においてはこの傾向は顕著である。本
発明によれば、かかる点について改善がされる。
Conditions and the like for producing pullulan In the present invention, conditions and the like for producing pullulan will be described. Pullulan is a type of imperfect bacterium, Aureobasidium pullulans.
ns) is a water-soluble polysaccharide produced in a culture solution when black yeast called ns) is cultured in an aqueous medium in which a carbon source such as a monosaccharide or a decomposed product of starch and an appropriate nitrogen source are combined. Its chemical structure is based on maltotriose, which is a trimer of α-1,4 bond of glucose, as a unit.
It is a linear polymer that is repeatedly linked by 1,6 bonds. Pullulan having a molecular weight of about 80,000 to 300,000 is industrially produced and sold, and excellent properties such as water solubility, adhesiveness and film forming property are widely used in the food industry and the chemical industry. It is also used in the field of chemistry as a standard substance for measuring the molecular weight of water-soluble polymers. In pullulan fermentation production, the viscosity of the fermentation liquor increases with pullulan accumulation because the product pullulan is soluble in the medium. This increase in viscosity deteriorates the stirring effect and deteriorates the mass transfer in the tank, so that the productivity of pullulan decreases in the latter half of fermentation. This tendency is particularly remarkable in the fermentative production of polymer pullulan having a molecular weight of 2,000,000 or more. According to the present invention, the above point is improved.

【0017】本発明の実施に好適な高分子プルラン生産
菌としては、オーレオバシディウム・プルランスに属す
るものであればよく、類似する変異株でもよい。例え
ば、財団法人 発酵研究所に委託されたIFO 6353、IFO
4464あるいはATCC 9348 、ATCC74100、ATCC 74101、ATC
C 74102、ATCC 74103、ATCC 74104、ATCC 74105等およ
びこれらの変異株を使用できる。特にATCC 74100、ATCC
74101、ATCC 74102、ATCC 74103、ATCC 74104、ATCC 7
4105は分子量200万以上の高分子量のプルランを生産
する菌株として好適である(米国特許第5,268,460 号に
記載されている)。
The high molecular weight pullulan-producing bacterium suitable for carrying out the present invention may be any strain belonging to Aureobasidium pullulans, and may be a similar mutant strain. For example, IFO 6353, IFO commissioned to the Fermentation Research Institute
4464 or ATCC 9348, ATCC74100, ATCC 74101, ATC
C 74102, ATCC 74103, ATCC 74104, ATCC 74105 and the like and mutants thereof can be used. Especially ATCC 74100, ATCC
74101, ATCC 74102, ATCC 74103, ATCC 74104, ATCC 7
4105 is suitable as a strain producing high molecular weight pullulan having a molecular weight of 2,000,000 or more (described in US Pat. No. 5,268,460).

【0018】本発明に用いられる培地は、高分子プルラ
ン発酵に通常用いられる窒素源、炭素源が使用可能であ
る。窒素源としてはアンモニウム塩等の水溶性無機窒素
成分、ポリペプトン等の水溶性有機窒素成分、大豆粉末
等の水不溶性有機窒素成分等が使用でき、その添加量
は、窒素量として0.1〜2.5g/lである。炭素源
としてはグルコース,シュークロース,糖蜜,澱粉分解
物,セルロース分解物,マルトース等の糖類を用いるこ
とができ、その添加量は、5〜150g/Lである。そ
の他に無機塩を使用することができ、例えば、マグネシ
ウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム等の金属
イオンの塩類を挙げることができる。具体的には、例え
ば、硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄、炭酸カルシウム、
塩化ナトリウム、リン酸カリウム、硫酸マンガン、塩化
カリウム、硫酸亜鉛、塩化コバルト、モリブデン酸アン
モニウム等を挙げることができる。
As the medium used in the present invention, nitrogen sources and carbon sources usually used for polymer pullulan fermentation can be used. As the nitrogen source, a water-soluble inorganic nitrogen component such as ammonium salt, a water-soluble organic nitrogen component such as polypeptone, a water-insoluble organic nitrogen component such as soybean powder, etc. can be used. It is 0.5 g / l. Sugars such as glucose, sucrose, molasses, decomposed products of starch, decomposed products of cellulose, and maltose can be used as the carbon source, and the addition amount thereof is 5 to 150 g / L. In addition, inorganic salts can be used, and examples thereof include salts of metal ions such as magnesium, iron, calcium, sodium and potassium. Specifically, for example, magnesium sulfate, ferrous sulfate, calcium carbonate,
Examples thereof include sodium chloride, potassium phosphate, manganese sulfate, potassium chloride, zinc sulfate, cobalt chloride and ammonium molybdate.

【0019】初期pHは6.0〜8.0程度が適当であ
るが、培養中は必ずしもこの範囲に調整する必要はな
く、培養の進行に伴い、pH低下が進行するのが一般的
である。温度は25〜35℃が適当で培養時間は2〜7
日程度である。さらに、菌体が酵母様の形態で増殖する
条件がより好ましい。通気量は0.1〜1.0vvmが
好ましく0.1vvm以下では菌体の成育のための十分
な酸素が供給されない。また、1.0vvm以上ではそ
れ以上通気による生産性向上効果がないためコスト的に
不利となる。本発明における本培養培地中への前培養液
の植菌量は、2容積%以上となるように実施する。植菌
量が2容積%以下では、本培養液中の初期菌体量が少な
く、菌体増殖が遅延し、結果として高分子プルランの生
産性が低下する場合があり好ましくない。
It is suitable that the initial pH is about 6.0 to 8.0, but it is not always necessary to adjust to this range during the culturing, and it is general that the pH lowers as the culturing progresses. . The temperature is appropriately 25 to 35 ° C, and the culturing time is 2 to 7
It is about a day. Furthermore, the conditions under which the cells grow in a yeast-like form are more preferable. The amount of aeration is preferably 0.1 to 1.0 vvm, and if it is 0.1 vvm or less, sufficient oxygen for the growth of bacterial cells cannot be supplied. Further, if it is 1.0 vvm or more, there is no further productivity improving effect by ventilation, which is a cost disadvantage. The inoculation amount of the pre-culture liquid in the main culture medium of the present invention is 2 volume% or more. When the amount of inoculum is 2% by volume or less, the initial amount of bacterial cells in the main culture solution is small, the bacterial cell growth is delayed, and as a result, the productivity of polymer pullulan may be reduced, which is not preferable.

【0020】高分子プルランの発酵生産時の発酵槽内の
ラセン翼とタービン翼の攪拌回転数(一般的には攪拌軸
の回転数)は、培養初期には低回転数で行い、プルラン
の生成による粘度増加に伴い攪拌回転数を上げていく方
法で実施される。培養初期に高速攪拌を行うことは攪拌
動力の点で不利であり好ましくない。発酵後は殺菌処理
(加熱処理)(特開昭5−328988号公報に記載の
方法)した後、ろ過または遠心分離により除菌し、プル
ランを溶解しない親水性有機溶剤と混合し、高分子プル
ランを晶出する。このような親水性有機溶剤としては、
イソプロパノール等のアルコール類、アセトン等、また
はこれらの水溶液を挙げることができる。その後、乾燥
を行う。乾燥は送風乾燥機あるいは真空乾燥機で40℃
〜100℃、2時間以上行われる。なお、晶出せず直接
乾燥してもプルランを回収することができる。
During the fermentation production of polymer pullulan, the stirring speed of the spiral blade and the turbine blade in the fermenter (generally, the rotation speed of the stirring shaft) is low at the initial stage of the culture to produce pullulan. It is carried out by a method of increasing the stirring rotation speed as the viscosity increases due to. It is not preferable to perform high-speed stirring at the initial stage of culture because it is disadvantageous in terms of stirring power. After fermentation, sterilization treatment (heating treatment) (method described in JP-A-5-328988) is performed, bacteria are sterilized by filtration or centrifugation, and pullulan is mixed with a hydrophilic organic solvent that does not dissolve to give a polymer pullulan. To crystallize. As such a hydrophilic organic solvent,
Examples thereof include alcohols such as isopropanol, acetone and the like, or aqueous solutions thereof. Then, it is dried. Drying with a blast dryer or vacuum dryer at 40 ° C
It is performed at -100 ° C for 2 hours or more. It should be noted that pullulan can be recovered by direct drying without crystallization.

【0021】他の多糖類を生産する場合の条件等 本発明において、他の多糖類を生産する場合の条件等に
ついては、上記したキサンタンガム及びプルランとほぼ
同様である。ただし、生産される多糖類に応じて、適切
な菌株を用い、かかる菌株に応じて生産効率の良い培地
を選択する。
Conditions for Producing Other Polysaccharides In the present invention, conditions for producing other polysaccharides are substantially the same as those for xanthan gum and pullulan. However, an appropriate strain is used according to the polysaccharide produced, and a medium with high production efficiency is selected according to the strain.

【0022】次に、添付図面を参照しながら、本発明に
かかる多糖類の製造装置の実施の形態を説明する。図1
は、本発明の一実施の形態にかかる多糖類の製造装置の
概要を示す。図に示すように、多糖類の製造装置1は、
発酵槽2と、発酵槽2内に設けた上部の上下二段のラセ
ン翼3および下部のタービン翼4と、上記ラセン翼3お
よびタービン翼4の攪拌軸5とを備えている。上記発酵
槽2内は、炭水化物源及び窒素源を少なくとも含む水性
培地6を内蔵する。本実施の形態では、上部のラセン翼
3および下部のタービン翼4は、共通の攪拌軸5に固定
されている。なお、図1において、7は攪拌軸5の駆動
手段であるモータ、8はメカニカルシールを示す。ま
た、図中Dとして示したのは、翼間の距離である。
Next, an embodiment of the polysaccharide production apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG.
FIG. 1 shows an outline of a polysaccharide production apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the polysaccharide manufacturing apparatus 1 is
The fermentation tank 2 is provided with an upper and lower two-stage spiral blade 3 and a lower turbine blade 4 provided in the fermentation tank 2, and a stirring shaft 5 for the spiral blade 3 and the turbine blade 4. The fermentation tank 2 contains an aqueous medium 6 containing at least a carbohydrate source and a nitrogen source. In the present embodiment, the upper spiral blade 3 and the lower turbine blade 4 are fixed to a common stirring shaft 5. In FIG. 1, 7 is a motor that is a driving means of the stirring shaft 5, and 8 is a mechanical seal. Also, what is shown as D in the figure is the distance between the blades.

【0023】図2,3に示すように、ラセン翼3の各段
は、攪拌軸5に関して互い逆方向に延長する一対の円柱
状のアーム9,10を互いにねじれの位置において上下
に一組設けるとともに、これら上下のアーム9,10間
を8のせん断パドル11で架橋することによって構成さ
れている。12は、アーム9,10の取付部を示し、こ
の中心の貫通孔13に攪拌軸5を挿通することによっ
て、ラセン翼3が攪拌軸5に固定される。このラセン翼
の翼径/胴径(発酵槽の)の比は0.77である。ま
た、翼長/翼径の比(L/W)は0.40である。上下
のアームのねじれ角度θは65.5度である。図4,5
は、タービン翼4を示す。タービン翼4は、回転円盤1
4に6のタービン翼板15を固定することによって構成
される。16は、回転円盤14の取付部を示し、この中
心の貫通孔17に攪拌軸5を挿通することによって、タ
ービン翼4が攪拌軸5に固定される。タービン翼は、翼
径/胴径(発酵槽の)の比が0.50である。
As shown in FIGS. 2 and 3, in each stage of the spiral blade 3, a pair of columnar arms 9 and 10 extending in opposite directions with respect to the stirring shaft 5 are provided in a pair at upper and lower positions at twisted positions. At the same time, the upper and lower arms 9 and 10 are bridged by eight shear paddles 11. Reference numeral 12 denotes a mounting portion of the arms 9 and 10, and the spiral blade 3 is fixed to the stirring shaft 5 by inserting the stirring shaft 5 into the through hole 13 at the center thereof. The ratio of blade diameter / body diameter (of the fermenter) of this spiral blade is 0.77. The blade length / blade diameter ratio (L / W) is 0.40. The twist angle θ of the upper and lower arms is 65.5 degrees. Figures 4 and 5
Indicates the turbine blade 4. Turbine blade 4 is rotating disk 1
It is constituted by fixing turbine blades 15 of 4 to 6. Reference numeral 16 denotes a mounting portion of the rotating disk 14, and the turbine blade 4 is fixed to the stirring shaft 5 by inserting the stirring shaft 5 into the through hole 17 at the center thereof. The turbine blade has a blade diameter / body diameter (of the fermenter) ratio of 0.50.

【0024】以上の構成の本実施の形態にかかる多糖類
の製造装置では、攪拌軸5の回転によって、ラセン翼3
およびタービン翼4を回転させ、発酵槽2内の攪拌を行
う。この際、ラセン翼3のせん断パドルによりブロスが
せん断され、これにより高粘度ブロスの見かけ粘度が低
下し、さらに、せん断パドルが傾斜しているため発酵槽
内に効率よく上下流を生じることで発酵槽内の物質移動
を良好な状態に維持することが可能となる。
In the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present embodiment having the above-mentioned structure, the spiral blade 3 is rotated by rotating the stirring shaft 5.
And the turbine blade 4 is rotated to stir the inside of the fermenter 2. At this time, the broth is sheared by the shear paddle of the spiral blade 3, which lowers the apparent viscosity of the high-viscosity broth, and the inclined shear paddle allows the fermenter to efficiently flow up and down. It is possible to maintain the mass transfer in the tank in a good state.

【0025】上記ラセン翼3は、諸元を変更することに
よって種々の変形が可能であり、また2段だけでなく、
1段のものもまたより多段のものとすることもできる。
図6ないし図13にその変形例を示す。これらは、後述
する実施例において使用される。ちなみに、図6,7
は、取付部12を上下に分割したタイプのものである。
なお、図14から図21に示した攪拌翼は、比較例に、
用いたものである。図20,21に示したものは傾斜翼
を用いており、図20の攪拌翼18の傾斜角度θ2 が4
5度である。上下のラセン翼3を接合する構造として
は、公知の種々のものが考えられる。図22、23にそ
の一例を示す。ラセン翼3’は、下方の相対するアーム
3’a及び3’bを備え、下方のラセン翼3”は、上方
の相対するアーム3”c及び3”dを備える。ラセン翼
3’の下方と、ラセン翼3”の上方とは互いにはまり合
うように図示のような形状に構成されており、アーム
3’a及び3’bと、アーム3”c及び3”dとが互い
に直角の位置となるように接合される。この状態を図2
3に示す(θ3 は直角である)。図22、23よりアー
ム3’c,3’d,3”a,及び3”bの相対的位置関
係も了解される。
The spiral blade 3 can be modified in various ways by changing the specifications, and not only two stages but also
The one-stage type can also be a multi-stage type.
6 to 13 show modified examples thereof. These are used in the examples described below. By the way, Figures 6 and 7
Is a type in which the mounting portion 12 is vertically divided.
The stirring blades shown in FIG. 14 to FIG.
Used. The one shown in FIGS. 20 and 21 uses an inclined blade, and the inclination angle θ 2 of the stirring blade 18 in FIG.
5 degrees. As a structure for joining the upper and lower spiral blades 3, various known structures can be considered. 22 and 23 show an example thereof. The spiral wing 3'includes lower opposing arms 3'a and 3'b, and the lower spiral wing 3 "includes upper opposing arms 3" c and 3 "d. And the upper portion of the spiral wing 3 "are configured to fit into each other as illustrated, and the arms 3'a and 3'b and the arms 3" c and 3 "d are located at right angles to each other. To be joined. This state is shown in Figure 2.
3 (θ 3 is a right angle). 22 and 23, the relative positional relationship between the arms 3'c, 3'd, 3 "a, and 3" b is also understood.

【0026】本発明にかかる多糖類の製造装置は、上記
した実施の形態の他にも、この他種々の変形が可能であ
り、本発明の技術的思想の範囲における全ての変更・修
飾等は全て本発明に含まれる。例えば、ラセン翼とター
ビン翼の回転数を公知の手段によって異ならせるといっ
たことも可能である。もっとも、以下の条件に従うこと
が好ましい。ラセン翼の翼径/胴径(発酵槽の)の比は
0.5以上であることが好ましい。0.5未満では発酵
槽内に不流動域が生じ発酵生産性を低下させるので好ま
しくない。ラセン翼の翼長/翼径の比は0.2以上であ
ることが好ましい。0.2未満では同等の攪拌を得るた
めに翼段数を増やす必要がありこのため動力が高くな
り、好ましくない。また、上下のアームのねじれ角度は
20度以上であることが好ましい。20度未満では十分
な上下流動が得られず生産性が低下する。また、180
度以下である。これを越えると攪拌時にパドルの形状を
維持することができない。せん断パドルは4本以上セッ
トされることが好ましい。4本未満では十分なせん断力
が得られない。せん断パドルの幅は特に限定されない。
せん断パドルの断面形状は、上記実施の形態では、円形
状としているが、だ円、正方形、長方形、正三角形、二
等辺三角形等種々のものが考えられる。
The polysaccharide production apparatus according to the present invention can be modified in various manners other than the above-mentioned embodiment, and all changes and modifications within the scope of the technical idea of the present invention can be made. All are included in the present invention. For example, the rotational speeds of the spiral blade and the turbine blade can be made different by known means. However, it is preferable to comply with the following conditions. The ratio of blade diameter / body diameter (of the fermenter) of the spiral blade is preferably 0.5 or more. When it is less than 0.5, a non-fluid region is generated in the fermentor, which lowers the fermentation productivity and is not preferable. The ratio of blade length / blade diameter of the spiral blade is preferably 0.2 or more. If it is less than 0.2, it is necessary to increase the number of blade stages in order to obtain equivalent agitation, which increases power and is not preferable. The twist angle of the upper and lower arms is preferably 20 degrees or more. If it is less than 20 degrees, sufficient up-and-down flow cannot be obtained and the productivity is lowered. Also, 180
Degrees or less. Above this, the shape of the paddle cannot be maintained during stirring. It is preferable that four or more shear paddles are set. If the number is less than 4, sufficient shear force cannot be obtained. The width of the shear paddle is not particularly limited.
The cross-sectional shape of the shear paddle is circular in the above embodiment, but various shapes such as an ellipse, a square, a rectangle, an equilateral triangle, and an isosceles triangle are conceivable.

【0027】本発明で使用されるタービン翼は、翼径/
胴径(発酵槽の)の比が0.3以上であることが好まし
い。0.3未満ではスパージャーより放出される酸素の
可溶性が低く生産性が低下するため好ましくない。ター
ビン翼は、翼間(図1中のD)/翼径の比が1以下であ
ることが好ましい。1を越えると翼間隔が広すぎるため
不流動域が生じ発酵生産性を低下させるため好ましくな
い。タービン翼板15の回転円盤14の円周の接線方向
に対する設定角度は、図24に示すように30ないし9
0度とするのが好適である。30度以下では、タービン
翼のせん断力が弱く、気泡拡散効果が低いため好ましく
ない。また、タービン翼板15の回転円盤14のデイス
ク面に対する設定角度は、図25に示すように30ない
し150度とするのが好適である。30度以下では、タ
ービン翼のせん断力が弱く、気泡拡散効果が低いため好
ましくない。タービン翼板15の形状は、本実施の形態
のような四角形の他、三角形、五角形を用いることがで
きる。
The turbine blade used in the present invention has a blade diameter /
The ratio of the body diameter (of the fermenter) is preferably 0.3 or more. When it is less than 0.3, the solubility of oxygen released from the sparger is low and the productivity is lowered, which is not preferable. The turbine blades preferably have a ratio between blades (D in FIG. 1) / blade diameter of 1 or less. When it exceeds 1, the blade interval is too wide, and a non-fluid region is generated, which lowers the fermentation productivity, which is not preferable. The set angle with respect to the tangential direction of the circumference of the rotating disk 14 of the turbine blade 15 is 30 to 9 as shown in FIG.
It is preferably 0 degree. When it is 30 degrees or less, the shearing force of the turbine blade is weak and the bubble diffusion effect is low, which is not preferable. Further, the set angle of the turbine blade 15 with respect to the disk surface of the rotating disk 14 is preferably 30 to 150 degrees as shown in FIG. When it is 30 degrees or less, the shearing force of the turbine blade is weak and the bubble diffusion effect is low, which is not preferable. The shape of the turbine blade 15 may be a triangle or a pentagon, as well as a quadrangle as in the present embodiment.

【0028】[0028]

【実施例】上記実施の形態について説明した攪拌翼を用
いて、キサンタンガムの生産を行った結果(実施例1〜
6)を以下に示す。また、従来技術との相違を明確にす
るための比較例1〜6についての結果も示す。
[Examples] Results of xanthan gum production using the stirring blade described in the above embodiment (Examples 1 to 1)
6) is shown below. Further, the results of Comparative Examples 1 to 6 for clarifying the difference from the conventional technique are also shown.

【0029】実施例1〜6 以下のIの培地成分を含む発酵槽中でXanthomonas camp
estrisを24時間培養後、以下のIIの培地成分を含む30
L発酵槽中に植菌した。攪拌翼としては、上記実施例に
ついて説明した形状の攪拌翼を使用して発酵を行った。
表1に攪拌翼のパラメーター及び取付方法を示す。 I.前培養培地成分組成 グルコース 5.8g/L ポリペプトン 5.2g/L 酵母エキス 2.6g/L NaCl 9.0g/L 水 1.8L II. 本培養培地成分組成 グルコース 58 g/L 大豆粉 3.3g/L (窒素含量:0.3g/L) KH2 PO4 2.0g/L MgSO4 ・7H2 O 0.5g/L 水 16.2L
Examples 1-6 Xanthomonas camp in a fermentor containing the following medium components of I
After culturing estris for 24 hours, it contains the following medium components of II 30
Inoculated into L fermentor. As the stirring blade, fermentation was performed using the stirring blade having the shape described in the above example.
Table 1 shows the parameters of the stirring blade and the mounting method. I. Preculture medium component composition Glucose 5.8 g / L Polypeptone 5.2 g / L Yeast extract 2.6 g / L NaCl 9.0 g / L water 1.8 L II. Main culture medium component composition Glucose 58 g / L Soybean powder 3. 3 g / L (nitrogen content: 0.3 g / L) KH 2 PO 4 2.0 g / L MgSO 4 / 7H 2 O 0.5 g / L water 16.2 L

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】上記条件で2日間発酵後に70℃で1時間
殺菌処理した。その後ミキサーを使用して1.5重量倍
の85%IPA水溶液で晶出し、送風乾燥機で60℃、
3時間乾燥した。乾燥後にキサンタンガム重量を測定し
た。表2は、各発酵条件での最終発酵液粘度、残グルコ
ース濃度、キサンタンガム濃度、最終動力を示す。粘度
は20℃、BL型粘度計(株式会社 トキメック)ロー
ターNo. 4,30rpmを使用して測定した。残グルコ
ース濃度はEnzyme Electrode Analyzer M-100(旭化成工
業株式会社)により測定した。
After fermentation for 2 days under the above conditions, sterilization was performed at 70 ° C. for 1 hour. After that, it was crystallized with an 85% IPA aqueous solution of 1.5 times by weight using a mixer, and then dried with a blast dryer at 60 ° C.
It was dried for 3 hours. After drying, the weight of xanthan gum was measured. Table 2 shows the final fermentation broth viscosity, residual glucose concentration, xanthan gum concentration, and final motive power under each fermentation condition. The viscosity was measured at 20 ° C. using a BL type viscometer (Tokimec Co., Ltd.) rotor No. 4, 30 rpm. The residual glucose concentration was measured by Enzyme Electrode Analyzer M-100 (Asahi Kasei Corporation).

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】後述する比較例5と同等の低速攪拌回転数
でも良好なキサンタンガム生産が達成されることが確認
でき、ラセン翼は物質移動が良好なことが判明した。
It was confirmed that good xanthan gum production was achieved even at a low speed stirring rotation speed equivalent to that of Comparative Example 5 described later, and it was found that the spiral blade had good mass transfer.

【0034】実施例7 実施例1と同条件で発酵を行い2日間発酵後にさらに4
14gのグルコースを含む水溶液500mlを殺菌し発
酵槽に添加しさらに発酵を続けた。3日後の結果を表3
に示す。ラセン翼では30000cPでも良好な生産が
行われていることを確認した。
Example 7 Fermentation was carried out under the same conditions as in Example 1, and after 2 days of fermentation, a further 4
500 ml of an aqueous solution containing 14 g of glucose was sterilized and added to the fermentor to continue fermentation. Table 3 shows the results after 3 days
Shown in It was confirmed that the spiral blade was well produced even at 30,000 cP.

【表3】 [Table 3]

【0035】比較例1〜6 実施例と同じ培地を使用し表4に示した攪拌翼を使用し
て発酵を行った。条件を表4に示す。結果を表5に示
す。
Comparative Examples 1 to 6 Fermentation was carried out using the same medium as in Examples and using the stirring blades shown in Table 4. The conditions are shown in Table 4. The results are shown in Table 5.

【0036】[0036]

【表4】 [Table 4]

【0037】[0037]

【表5】 [Table 5]

【0038】以上の実施例と比較例を対照することによ
り、本発明のほうが著しく生産性が高いことが了解され
る。
By contrasting the above examples with the comparative examples, it is understood that the present invention has significantly higher productivity.

【0039】上記実施例について説明した攪拌翼を用い
て、高分子プルランの生産を行った結果(実施例8〜1
3)を以下に示す。また、従来技術との相違を明確にす
るための比較例の結果についても示す。
Results of polymer pullulan production using the stirring blade described in the above examples (Examples 8 to 1)
3) is shown below. In addition, the results of a comparative example for clarifying the difference from the prior art are also shown.

【0040】実施例8〜13 以下のIの培地成分を含む発酵槽中でAureobasidium pu
llulans(ATCC 74105)を24時間培養後、以下のIIの培
地成分を含む30L発酵槽中に植菌した。攪拌翼として
は図に示される形状の攪拌翼を使用して発酵を行った。
表6に攪拌翼のパラメーター及び取付方法を示す。 I.前培養培地成分組成 シュークロース 10.0g/L 酵母エキスF 2.0g/L (NH4)2SO4 0.5g/L K2HPO4 3.0g/L MgSO4 ・7H2 O 0.2g/L FeSO4 ・7H2 O 0.01/L MnSO4 ・7H2 O 0.01g/L ZnSO4 ・7H2 O 0.01g/L 水 2.5L pH 7.0 II. 本培養培地成分組成 シュークロース 100g/L (NH4)2SO4 1.0g/L K2HPO4 2.0g/L FeSO4 ・7H2 O 0.01g/L MnSO4 ・7H2 O 0.01g/L ZnSO4 ・7H2 O 0.01g/L 水 16.2L pH 7.0
Examples 8-13 Aureobasidium pu in a fermentor containing the following medium components of I
After culturing llulans (ATCC 74105) for 24 hours, it was inoculated into a 30 L fermenter containing the following medium component II. Fermentation was performed using a stirring blade having the shape shown in the figure as the stirring blade.
Table 6 shows the parameters of the stirring blade and the mounting method. I. Preculture medium component composition Sucrose 10.0 g / L Yeast extract F 2.0 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 0.5 g / L K 2 HPO 4 3.0 g / L MgSO 4 / 7H 2 O 0.2 g / L FeSO 4 .7H 2 O 0.01 / L MnSO 4 .7H 2 O 0.01 g / L ZnSO 4 .7H 2 O 0.01 g / L Water 2.5 L pH 7.0 II. Main culture medium composition Sucrose 100 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 1.0 g / L K 2 HPO 4 2.0 g / L FeSO 4 · 7H 2 O 0.01 g / L MnSO 4 · 7H 2 O 0.01 g / L ZnSO 4・ 7H 2 O 0.01 g / L water 16.2 L pH 7.0

【0041】[0041]

【表6】 [Table 6]

【0042】上記条件で5日間発酵後、攪拌しながら6
0℃で30分間殺菌処理した。その後遠心分離により菌
体を除去した。このプルラン液を1.5重量倍の86%
IPAと混合しプルランを回収した。表7は、各発酵条
件での最終発酵液粘度、残シュークロース濃度、プルラ
ン濃度、プルラン分子量、最終動力を示す。粘度は20
℃、BL型粘度計(株式会社トキメック)ローターN
o.4,30rpmを使用して測定した。残シュークロ
ース濃度はEnzyme Electrode Analyzer M-100(旭化成工
業株式会社)により測定した。 プルラン分子量は固有粘度を測定しBuligaらの固有粘度
と分子量の関係式(Int.J.Biol.Macromol.,Vol 9, 71-7
6(1987) ) 〔η〕=0.000258×Mw-0646 より算出した。
After fermentation for 5 days under the above conditions, 6 with stirring
Sterilized at 0 ° C. for 30 minutes. Then, the cells were removed by centrifugation. This pullulan solution is 1.5% by weight 86%
It was mixed with IPA and pullulan was recovered. Table 7 shows the final fermentation broth viscosity, residual sucrose concentration, pullulan concentration, pullulan molecular weight, and final power under each fermentation condition. Viscosity is 20
℃, BL type viscometer (Tokimec Co., Ltd.) rotor N
o. It was measured using 4,30 rpm. The residual sucrose concentration was measured by Enzyme Electrode Analyzer M-100 (Asahi Kasei Co., Ltd.). Pullulan molecular weight was measured by measuring the intrinsic viscosity, and the relationship between intrinsic viscosity and molecular weight of Buliga et al. (Int. J. Biol. Macromol., Vol 9, 71-7
6 (1987)) [η] = 0.000258 × Mw− 0646 .

【0043】[0043]

【表7】 [Table 7]

【0044】後述する比較例11と同等の低速攪拌回転
数でも良好な高分子プルラン生産が達成されることが確
認でき、ラセン翼は物質移動が良好なことが判明した。
It was confirmed that good polymer pullulan production was achieved even at a low stirring speed equal to that of Comparative Example 11 described later, and it was found that the spiral blade had good mass transfer.

【0045】比較例7〜12 実施例と同じ培地を使用しラセン翼以外の攪拌翼を使用
して発酵を行った。条件を表8、結果を表9に示す。
Comparative Examples 7 to 12 Fermentation was carried out using the same medium as in Examples and using stirring blades other than the spiral blade. The conditions are shown in Table 8 and the results are shown in Table 9.

【0046】[0046]

【表8】 [Table 8]

【0047】[0047]

【表9】 [Table 9]

【0048】以上の実施例と比較例を対照することによ
り、本発明のほうが著しく生産性が高いことが了解され
る。
By contrasting the above examples with the comparative examples, it is understood that the present invention has remarkably higher productivity.

【0049】[0049]

【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、培養後期の高粘度時期でも良好な通気、及
び混合状態を実現し、高粘度時期でも生産性良く多糖類
を製造することのできる装置および方法が提供される。
As is apparent from the above, according to the present invention, good aeration and a mixed state are realized even in the high viscosity stage in the latter stage of culture, and the polysaccharide is produced with good productivity even in the high viscosity stage. An apparatus and method are provided that are capable of doing so.

【0050】すなわち、本発明では、ラセン型攪拌翼と
タービン翼を組み合わせて使用することにより発酵初期
には、タービン翼の高いせん断力により菌体成育に必要
な溶存酸素レベルを維持し、多糖類生成による粘度増加
後でもラセン翼により高粘度発酵液を有効に混合する事
が可能となり、発酵後期での、多糖類生産速度を低下さ
せることなく発酵生産を行うことを可能となる。また、
従来のタービン翼のみ、タービン翼と傾斜翼とを組み合
わせて使用した場合と比較してより低消費動力で良好な
生産性を達成できる。
That is, in the present invention, by using the spiral stirring blade and the turbine blade in combination, the dissolved oxygen level necessary for the growth of the bacterial cells is maintained at the early stage of fermentation by the high shearing force of the turbine blade, and the polysaccharide is used. It is possible to effectively mix the high-viscosity fermented liquid with the spiral blade even after the viscosity is increased due to the production, and it is possible to perform the fermentation production in the latter stage of the fermentation without lowering the polysaccharide production rate. Also,
It is possible to achieve good productivity with lower power consumption as compared with the case of using the conventional turbine blade only in combination with the turbine blade and the inclined blade.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる多糖類の製造装置の実施例につ
いて概要を説明する概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram outlining an embodiment of a polysaccharide production apparatus according to the present invention.

【図2】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するラ
セン翼のうち実施例1,8に使用したものの側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view of the spiral blade used in Examples 1 and 8 of the spiral blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図3】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するラ
セン翼のうち実施例1,8に使用したものの底面図であ
る。
FIG. 3 is a bottom view of the spiral blade used in Examples 1 and 8 of the spiral blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図4】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するタ
ービン翼のうち各実施例、比較例に使用したものの側面
図である。
FIG. 4 is a side view of a turbine blade used in each of Examples and Comparative Examples of the turbine blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図5】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するタ
ービン翼のうち各実施例、比較例に使用したものの底面
図である。
FIG. 5 is a bottom view of a turbine blade used in each of the examples and comparative examples of the turbine blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図6】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するラ
セン翼のうち実施例2,4,9,11に使用したものの
側面図である。
FIG. 6 is a side view of a spiral blade used in Examples 2, 4, 9 and 11 of the spiral blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図7】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するラ
セン翼のうち実施例2,4,9,11に使用したものの
底面図である。
FIG. 7 is a bottom view of a spiral blade used in Examples 2, 4, 9 and 11 of the spiral blade used in the polysaccharide production apparatus according to the present invention.

【図8】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するラ
セン翼のうち実施例3,10に使用したものの側面図で
ある。
FIG. 8 is a side view of the spiral blade used in Examples 3 and 10 of the spiral blade used in the polysaccharide production apparatus according to the present invention.

【図9】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用するラ
セン翼のうち実施例3,10に使用したものの底面図で
ある。
FIG. 9 is a bottom view of the spiral blade used in Examples 3 and 10 of the spiral blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図10】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用する
ラセン翼のうち実施例5,12に使用したものの側面図
である。
FIG. 10 is a side view of the spiral blade used in Examples 5 and 12 of the spiral blade used in the polysaccharide production apparatus according to the present invention.

【図11】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用する
ラセン翼のうち実施例5,12に使用したものの底面図
である。
FIG. 11 is a bottom view of a spiral blade used in Examples 5 and 12 of the spiral blade used in the polysaccharide production apparatus according to the present invention.

【図12】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用する
ラセン翼のうち実施例6,13に使用したものの側面図
である。
FIG. 12 is a side view of a spiral blade used in Examples 6 and 13 of the spiral blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図13】本発明にかかる多糖類の製造装置に使用する
ラセン翼のうち実施例6,13に使用したものの底面図
である。
FIG. 13 is a bottom view of the spiral blade used in Examples 6 and 13 of the spiral blade used in the polysaccharide manufacturing apparatus according to the present invention.

【図14】ラセン翼のうち比較例1,7に使用したもの
の側面図である。
FIG. 14 is a side view of a spiral blade used in Comparative Examples 1 and 7.

【図15】ラセン翼のうち比較例1,7に使用したもの
の底面図である。
FIG. 15 is a bottom view of the spiral blade used in Comparative Examples 1 and 7.

【図16】ラセン翼のうち比較例2,8に使用したもの
の側面図である。
FIG. 16 is a side view of the spiral blade used in Comparative Examples 2 and 8.

【図17】ラセン翼のうち比較例2,8に使用したもの
の底面図である。
FIG. 17 is a bottom view of a spiral blade used in Comparative Examples 2 and 8.

【図18】ラセン翼のうち比較例3,9に使用したもの
の側面図である。
FIG. 18 is a side view of a spiral blade used in Comparative Examples 3 and 9.

【図19】ラセン翼のうち比較例3,9に使用したもの
の底面図である。
FIG. 19 is a bottom view of a spiral blade used in Comparative Examples 3 and 9.

【図20】傾斜翼のうち比較例4,5,10,11に使
用したものの側面図である。
FIG. 20 is a side view of one of the inclined blades used in Comparative Examples 4, 5, 10, and 11.

【図21】傾斜翼のうち比較例4,5,10,11に使
用したものの底面図である。
FIG. 21 is a bottom view of one of the inclined blades used in Comparative Examples 4, 5, 10, and 11.

【図22】上下二段のラセン翼を接合する様式を説明す
る側面図である。
FIG. 22 is a side view for explaining a manner of joining upper and lower spiral blades.

【図23】図22のラセン翼を接合した状態を説明する
上方からの平面図である。この図は、図1の上下二段の
ラセン翼を上方から見た状態に相当する。
FIG. 23 is a plan view from above illustrating a state in which the spiral blades of FIG. 22 are joined. This figure corresponds to a state in which the upper and lower spiral blades in FIG. 1 are viewed from above.

【図24】本発明で使用することのできるタービン翼の
タービン翼板の円周に対する傾斜角度を説明する上方か
らの平面図である。
FIG. 24 is a plan view from above illustrating an inclination angle with respect to the circumference of a turbine blade of a turbine blade that can be used in the present invention.

【図25】本発明で使用することのできるタービン翼の
タービン翼板の回転円盤に対する傾斜角度を説明する上
方からの斜視図である。
FIG. 25 is a perspective view from above for explaining the inclination angle of the turbine blade of the turbine blade that can be used in the present invention with respect to the rotating disk.

【符合の説明】[Description of sign]

1 多糖類の製造装置 2 発酵槽 3 ラセン翼 4 タービン翼 5 攪拌軸 6 水性培地 7 モータ 8 メカニカルシール 9 アーム 10 アーム 11 せん断パドル 12 取付部 13 貫通孔 14 回転円盤 15 タービン翼板 16 取付部 17 貫通孔 18 攪拌翼 1 Polysaccharide Manufacturing Equipment 2 Fermenter 3 Spiral Blade 4 Turbine Blade 5 Stirring Shaft 6 Aqueous Medium 7 Motor 8 Mechanical Seal 9 Arm 10 Arm 11 Shear Paddle 12 Mounting Part 13 Through Hole 14 Rotating Disk 15 Turbine Blade 16 Mounting Part 17 Through hole 18 Stirrer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:64) (72)発明者 室伏 完治 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28番地の 1 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内 (72)発明者 名倉 茂広 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28番地の 1 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内 (72)発明者 本間 平 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28番地の 1 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI technical display location C12R 1:64) (72) Inventor Kanji Murobushi Niigata Prefecture Nakakubiki-gun Kubiki-mura 28 Nishi-Fukushima 1 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Synthetic Technology Laboratory (72) Inventor Shigehiro Nagura 28, Nishi-Fukushima, Kubiki-mura, Nakakubiki-gun, Niigata Prefecture 1 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic Technology Laboratory (72) Inventor Taira Honma Niigata 28, Nishi-Fukushima, Kubiki-son, Nakakubiki-gun, Shizuoka 1 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭水化物源及び窒素源を少なくとも含む
水性培地を内蔵する発酵槽と、該発酵槽内に設けた上部
のラセン翼および下部のタービン翼と、上記ラセン翼お
よびタービン翼の攪拌軸とを備え、攪拌軸に関して互い
逆方向に延長する一対のアームを互いにねじれの位置に
おいて上下に少なくとも一組設けるとともにこれら上下
のアーム間を少なくとも一のせん断パドルで架橋するこ
とによって上記ラセン翼を構成し、回転円盤に少なくと
も一のタービン翼板を上記回転円盤に固定することによ
って上記タービン翼を構成してなることを特徴とする多
糖類の製造装置。
1. A fermenter containing an aqueous medium containing at least a carbohydrate source and a nitrogen source, an upper spiral blade and a lower turbine blade provided in the fermenter, and a stirring shaft for the spiral blade and the turbine blade. And a pair of arms extending in mutually opposite directions with respect to the stirring shaft are provided at least one set up and down at mutually twisted positions, and the upper and lower arms are bridged with at least one shear paddle to form the spiral blade. An apparatus for producing a polysaccharide, characterized in that the turbine blade is configured by fixing at least one turbine blade to the rotating disk.
【請求項2】 請求項1の多糖類の製造装置において、
上記上下の位置にある一組のアームのねじれ角が20度
以上であることを特徴とする多糖類の製造装置。
2. The polysaccharide production apparatus according to claim 1,
The polysaccharide manufacturing apparatus, wherein the twist angle of the pair of arms at the upper and lower positions is 20 degrees or more.
【請求項3】 請求項1または2の多糖類の製造装置に
おいて、ラセン翼の翼径/発酵槽の胴径の比が0.5以
上であることを特徴とする多糖類の製造装置。
3. The polysaccharide production apparatus according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the blade diameter of the spiral blade / the barrel diameter of the fermentation tank is 0.5 or more.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか一の多糖類
の製造装置において、タービン翼の翼径/発酵槽の胴径
の比が0.3以上であることを特徴とする多糖類の製造
装置。
4. The polysaccharide production apparatus according to claim 1, wherein the ratio of blade diameter of turbine blade / body diameter of fermentation tank is 0.3 or more. Manufacturing equipment.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか一の多糖類
の製造装置を用い、炭水化物源及び窒素源を含んでなる
水性培地に多糖類産生微生物を接種し、該培地をその発
酵を行う条件下において機械的に攪拌し通気することに
より発酵を行うことを特徴とする多糖類の製造方法。
5. A polysaccharide producing microorganism is inoculated into an aqueous medium containing a carbohydrate source and a nitrogen source using the polysaccharide production apparatus according to claim 1, and the medium is fermented. A method for producing a polysaccharide, which comprises fermenting by mechanically stirring and aerating under conditions.
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WO1999013052A1 (en) * 1997-09-11 1999-03-18 Shinko Pantec Co., Ltd. Agitation tank for storing yeast solution and method of production of fermented foodstuffs such as beer using the agitation tank

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WO1999013052A1 (en) * 1997-09-11 1999-03-18 Shinko Pantec Co., Ltd. Agitation tank for storing yeast solution and method of production of fermented foodstuffs such as beer using the agitation tank

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