JPH08280391A - 発酵生産物の回収方法 - Google Patents
発酵生産物の回収方法Info
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- JPH08280391A JPH08280391A JP9266395A JP9266395A JPH08280391A JP H08280391 A JPH08280391 A JP H08280391A JP 9266395 A JP9266395 A JP 9266395A JP 9266395 A JP9266395 A JP 9266395A JP H08280391 A JPH08280391 A JP H08280391A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/16—Rotary, reciprocated or vibrated modules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
- B01D2315/02—Rotation or turning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
- B01D2321/20—By influencing the flow
- B01D2321/2033—By influencing the flow dynamically
- B01D2321/2041—Mixers; Agitators
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 菌体分離膜と膜面上を掃流する機構とを備え
た濾過装置を用いて、菌体と菌体が分泌する発酵生産物
とを含有する発酵液から菌体を分離し、発酵生産物を回
収する方法であって、菌体の大きさの１〜10倍の膜孔径
を有する菌体分離膜を用いることを特徴とする発酵生産
物の回収方法。 【効果】 菌体の高分離率、高透過流束、発酵液中に存
在する酵素等の発酵生産物の高回収率を達成することが
でき、装置のコンパクト化も可能となる。
た濾過装置を用いて、菌体と菌体が分泌する発酵生産物
とを含有する発酵液から菌体を分離し、発酵生産物を回
収する方法であって、菌体の大きさの１〜10倍の膜孔径
を有する菌体分離膜を用いることを特徴とする発酵生産
物の回収方法。 【効果】 菌体の高分離率、高透過流束、発酵液中に存
在する酵素等の発酵生産物の高回収率を達成することが
でき、装置のコンパクト化も可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発酵生産物、すなわち、
微生物が有機物を分解し、その代謝物として蓄積される
生産物を発酵液から回収する方法に関する。
微生物が有機物を分解し、その代謝物として蓄積される
生産物を発酵液から回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】発酵液
をそのまま濾過し、発酵液中の微粒子、菌体および胞子
などの不溶解物質を除去して目的とする酵素等の発酵生
産物を回収することは公知である。ところが、濾過操作
中に分離膜細孔の大きさに近い粒子によって分離膜の目
詰まりを起こし、更に膜面上に不溶解物質が堆積し、濾
過効率の低下を招くことが問題となる。従来、こうした
分離膜の物理的目詰まりや膜面上の不溶解物質の堆積に
対し、濾過使用膜面積を大きくしたり、プレフィルター
を用いたり、膜面上を掃流しながら濾過を行う等の操作
により、目詰まりや不溶解物質の堆積を避けていた。
をそのまま濾過し、発酵液中の微粒子、菌体および胞子
などの不溶解物質を除去して目的とする酵素等の発酵生
産物を回収することは公知である。ところが、濾過操作
中に分離膜細孔の大きさに近い粒子によって分離膜の目
詰まりを起こし、更に膜面上に不溶解物質が堆積し、濾
過効率の低下を招くことが問題となる。従来、こうした
分離膜の物理的目詰まりや膜面上の不溶解物質の堆積に
対し、濾過使用膜面積を大きくしたり、プレフィルター
を用いたり、膜面上を掃流しながら濾過を行う等の操作
により、目詰まりや不溶解物質の堆積を避けていた。
【０００３】このような問題点に対し、一般的な方法と
して、発酵液に凝集剤を添加した後、該発酵液を公知の
加圧濾過機、あるいは真空濾過機等で濾過した後、更に
精密濾過により発酵生産物を回収する方法が知られてい
る。しかしながら、この方法では、複数の工程を経るた
め時間がかかり、また工程が多い為に発酵液中の発酵生
産物の回収率が低下する等の問題があり、全工程の効率
は良いものとは言えない。
して、発酵液に凝集剤を添加した後、該発酵液を公知の
加圧濾過機、あるいは真空濾過機等で濾過した後、更に
精密濾過により発酵生産物を回収する方法が知られてい
る。しかしながら、この方法では、複数の工程を経るた
め時間がかかり、また工程が多い為に発酵液中の発酵生
産物の回収率が低下する等の問題があり、全工程の効率
は良いものとは言えない。
【０００４】工程数を低減させるために膜面上の掃流機
構を付与した濾過装置として、実開昭62−130703号公報
等に記載されている膜自体を回転させて行う方法や特開
平５−115758号公報等に記載されている膜面上で攪拌翼
を回転させて行う方法がある。しかし、これらの方法で
は、菌体等の不溶解物質の分離膜の目詰まりや膜面上の
堆積については改善されるものの、発酵液中の高分子物
質等の閉塞要因物質が膜を閉塞させ、発酵液の膜透過速
度が低くなる場合や発酵液中の発酵生産物の回収率が低
下する場合が多い。
構を付与した濾過装置として、実開昭62−130703号公報
等に記載されている膜自体を回転させて行う方法や特開
平５−115758号公報等に記載されている膜面上で攪拌翼
を回転させて行う方法がある。しかし、これらの方法で
は、菌体等の不溶解物質の分離膜の目詰まりや膜面上の
堆積については改善されるものの、発酵液中の高分子物
質等の閉塞要因物質が膜を閉塞させ、発酵液の膜透過速
度が低くなる場合や発酵液中の発酵生産物の回収率が低
下する場合が多い。
【０００５】従って、微粒子、菌体、胞子等の不溶解物
質を含む発酵液中から目的とする発酵生産物を効率よ
く、高回収率で得る方法は未だ見出されていないのが現
状であった。
質を含む発酵液中から目的とする発酵生産物を効率よ
く、高回収率で得る方法は未だ見出されていないのが現
状であった。
【０００６】以上のように、従来の発酵液からの発酵生
産物の回収方法は、膜透過流束の低下や分離工程の複雑
化のため全分離工程における発酵生産物の回収率が十分
とはいえず、当業界ではその改善が強く望まれていた。
産物の回収方法は、膜透過流束の低下や分離工程の複雑
化のため全分離工程における発酵生産物の回収率が十分
とはいえず、当業界ではその改善が強く望まれていた。
【０００７】本発明は、この様な課題を解決すべくなさ
れたものであり、本発明の目的は透過流束ならびに発酵
液中の発酵生産物の回収率を向上させる発酵生産物の回
収方法を提供することにある。
れたものであり、本発明の目的は透過流束ならびに発酵
液中の発酵生産物の回収率を向上させる発酵生産物の回
収方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、菌体分離
膜の孔径を菌体の大きさの１〜10倍とし、特定の濾過装
置を用いて菌体を分離し、発酵液中の発酵生産物を回収
することに着目し、鋭意検討した結果、本発明を完成す
るに至った。
膜の孔径を菌体の大きさの１〜10倍とし、特定の濾過装
置を用いて菌体を分離し、発酵液中の発酵生産物を回収
することに着目し、鋭意検討した結果、本発明を完成す
るに至った。
【０００９】すなわち、本発明は、菌体分離膜と膜面上
を掃流する機構とを備えた濾過装置を用いて、菌体と菌
体が分泌する発酵生産物とを含有する発酵液から菌体を
分離し、発酵生産物を回収する方法であって、菌体の大
きさの１〜10倍の膜孔径を有する菌体分離膜を用いるこ
とを特徴とする発酵生産物の回収方法に関する。
を掃流する機構とを備えた濾過装置を用いて、菌体と菌
体が分泌する発酵生産物とを含有する発酵液から菌体を
分離し、発酵生産物を回収する方法であって、菌体の大
きさの１〜10倍の膜孔径を有する菌体分離膜を用いるこ
とを特徴とする発酵生産物の回収方法に関する。
【００１０】本発明の分離方法の対象となる発酵液は、
例えばバクテリア、酵母等の微生物を培養したものでも
よいし、動物あるいは植物細胞を培養したものでもよ
い。これらの発酵液は、細胞の自己消化等により高分子
の分離阻害物質等を生成することが多く、この阻害物質
は、発酵液から菌体を分離する際に分離媒体に付着ある
いは堆積するために前記の掃流機構を付与した装置を用
いても、十分な透過流束を得ることが困難な場合もあ
る。
例えばバクテリア、酵母等の微生物を培養したものでも
よいし、動物あるいは植物細胞を培養したものでもよ
い。これらの発酵液は、細胞の自己消化等により高分子
の分離阻害物質等を生成することが多く、この阻害物質
は、発酵液から菌体を分離する際に分離媒体に付着ある
いは堆積するために前記の掃流機構を付与した装置を用
いても、十分な透過流束を得ることが困難な場合もあ
る。
【００１１】本発明ではこの様な発酵液から膜孔径を菌
体の大きさの１〜10倍として、高速で菌体を分離し、発
酵液中の発酵生産物を高回収率で回収する。
体の大きさの１〜10倍として、高速で菌体を分離し、発
酵液中の発酵生産物を高回収率で回収する。
【００１２】ここで、回収を行う発酵生産物とは、アン
フォテリシン、バシトラシン、セファロスポリン、クロ
ラムフェニコール、シクロヘキサマイド、エリスロマイ
シン、ゲンタマイシン、グラミシヂン、グリセオフルビ
ン、カナマイシン、ナタマイシン、ネオマイシン、ノボ
ビオシン、ナイスタチン、オレアンドマイシン、パラモ
マイシン、ペニシリン、ポリミキシン、リファマイシ
ン、ストレプトマイシン、テトラサイクリン、トリコマ
イシン、タイロシジン、タイロスライシン、タイロシ
ン、バンコマイシン、バイオマイシン等の抗生物質、ア
ミノ酸アシラーゼ、アミノ酸トランスアミナーゼ、アミ
ラーゼ、アスパラギナーゼ、カタラーゼ、セルラーゼ、
コラゲナーゼ、デヒドロゲナーゼ類、デキストラナー
ゼ、グルコアミラーゼ、グルコースオキシダーゼ、グル
タミン酸デカーボキシラーゼ、ヘミセルラーゼ、フラク
トース−グルコースイソメラーゼ、インベルターゼ、リ
パーゼ、リゾチーム、ペクチナーゼ、ペニシリンアシラ
ーゼ、ペニシリナーゼ、プロテアーゼ、細菌レンネッ
ト、ストレプトキナーゼ−ストレプトドーナーゼ等の酵
素、その他ビタミン類、多糖類、色素等が挙げられる。
フォテリシン、バシトラシン、セファロスポリン、クロ
ラムフェニコール、シクロヘキサマイド、エリスロマイ
シン、ゲンタマイシン、グラミシヂン、グリセオフルビ
ン、カナマイシン、ナタマイシン、ネオマイシン、ノボ
ビオシン、ナイスタチン、オレアンドマイシン、パラモ
マイシン、ペニシリン、ポリミキシン、リファマイシ
ン、ストレプトマイシン、テトラサイクリン、トリコマ
イシン、タイロシジン、タイロスライシン、タイロシ
ン、バンコマイシン、バイオマイシン等の抗生物質、ア
ミノ酸アシラーゼ、アミノ酸トランスアミナーゼ、アミ
ラーゼ、アスパラギナーゼ、カタラーゼ、セルラーゼ、
コラゲナーゼ、デヒドロゲナーゼ類、デキストラナー
ゼ、グルコアミラーゼ、グルコースオキシダーゼ、グル
タミン酸デカーボキシラーゼ、ヘミセルラーゼ、フラク
トース−グルコースイソメラーゼ、インベルターゼ、リ
パーゼ、リゾチーム、ペクチナーゼ、ペニシリンアシラ
ーゼ、ペニシリナーゼ、プロテアーゼ、細菌レンネッ
ト、ストレプトキナーゼ−ストレプトドーナーゼ等の酵
素、その他ビタミン類、多糖類、色素等が挙げられる。
【００１３】菌体分離膜の形式は、膜面上を掃流して濾
過を行う形式であれば特に制限はなく、平膜、中空糸状
膜、チューブ状膜等のいずれであっても良い。膜面上を
掃流する方法についても特に制限はないが、好ましくは
膜面上の掃流効果（膜面上に形成されたゲル層（膜閉塞
物質が堆積した層）を剥離させる効果）の大きいものほ
ど有効であり、回転板状膜分離装置や攪拌型膜分離装置
による方法が挙げられる。
過を行う形式であれば特に制限はなく、平膜、中空糸状
膜、チューブ状膜等のいずれであっても良い。膜面上を
掃流する方法についても特に制限はないが、好ましくは
膜面上の掃流効果（膜面上に形成されたゲル層（膜閉塞
物質が堆積した層）を剥離させる効果）の大きいものほ
ど有効であり、回転板状膜分離装置や攪拌型膜分離装置
による方法が挙げられる。
【００１４】本発明で使用される菌体分離膜を有する回
転板状膜分離装置とは、回転板状膜を用いた濾過装置で
あって、例えば前記の実開昭62−130703号公報に開示の
ものが挙げられる。また、攪拌型膜分離装置とは、攪拌
翼を用いた濾過装置であって、例えば前記の特開平５−
115758号公報に開示のものが挙げられる。
転板状膜分離装置とは、回転板状膜を用いた濾過装置で
あって、例えば前記の実開昭62−130703号公報に開示の
ものが挙げられる。また、攪拌型膜分離装置とは、攪拌
翼を用いた濾過装置であって、例えば前記の特開平５−
115758号公報に開示のものが挙げられる。
【００１５】これらの装置では、膜自身または攪拌翼が
回転するため、膜面上に形成されたゲル層（膜閉塞物質
が堆積した層）を剥離させるための膜面流速と、膜透過
の推進力となる膜間差圧（膜を介しての原液側と透過液
側との差圧）を独立に制御できる。このように独立制御
が可能となったことにより、従来の中空糸モジュール型
等の濾過装置では困難であった、発酵液中の発酵生産物
の回収がかなり良好に行えるようになった。即ち、従来
の中空糸モジュール型等の濾過装置では、モジュール内
に発酵液を循環させることにより膜面流速と膜間差圧を
得るので、膜面流速と膜間差圧は同時に上昇、低下す
る。したがって、膜面流速をやみくもに上昇させても、
モジュールの膜間差圧も上昇し、膜近傍でのゲル層の圧
密化が起こり、膜透過流束および発酵液中の発酵生産物
の回収率が低下する。一方、膜間差圧を下げるために膜
面流速を落とすと、ゲル層の剥離効果が低下し、この場
合も膜透過流束および発酵液中の発酵生産物の回収率が
低下する。また、本発明における回転板状膜分離装置や
攪拌型膜分離装置では、中空糸モジュール型のように循
環ポンプの吐出量を上げて膜面流速を確保する必要がな
いのでポンプの機械力による溶菌が生じにくく発酵液の
性状悪化にともなう膜閉塞が起こらないという長所を有
する。
回転するため、膜面上に形成されたゲル層（膜閉塞物質
が堆積した層）を剥離させるための膜面流速と、膜透過
の推進力となる膜間差圧（膜を介しての原液側と透過液
側との差圧）を独立に制御できる。このように独立制御
が可能となったことにより、従来の中空糸モジュール型
等の濾過装置では困難であった、発酵液中の発酵生産物
の回収がかなり良好に行えるようになった。即ち、従来
の中空糸モジュール型等の濾過装置では、モジュール内
に発酵液を循環させることにより膜面流速と膜間差圧を
得るので、膜面流速と膜間差圧は同時に上昇、低下す
る。したがって、膜面流速をやみくもに上昇させても、
モジュールの膜間差圧も上昇し、膜近傍でのゲル層の圧
密化が起こり、膜透過流束および発酵液中の発酵生産物
の回収率が低下する。一方、膜間差圧を下げるために膜
面流速を落とすと、ゲル層の剥離効果が低下し、この場
合も膜透過流束および発酵液中の発酵生産物の回収率が
低下する。また、本発明における回転板状膜分離装置や
攪拌型膜分離装置では、中空糸モジュール型のように循
環ポンプの吐出量を上げて膜面流速を確保する必要がな
いのでポンプの機械力による溶菌が生じにくく発酵液の
性状悪化にともなう膜閉塞が起こらないという長所を有
する。
【００１６】また、膜の材質は例えば、アルミナ、チタ
ニア、ジルコニア等のセラミック、ガラス、金属等の無
機膜、または、酢酸セルロース系、ニトロセルロース
系、脂肪族ポリアミド系、ポリスルホン系、ポリオレフ
ィン系、ポリアクリロニトリル系、ポリエーテルスルホ
ン系、ポリ塩化ビニル系、ポリビニルアルコール系、フ
ッ素系高分子等の有機膜が挙げられる。
ニア、ジルコニア等のセラミック、ガラス、金属等の無
機膜、または、酢酸セルロース系、ニトロセルロース
系、脂肪族ポリアミド系、ポリスルホン系、ポリオレフ
ィン系、ポリアクリロニトリル系、ポリエーテルスルホ
ン系、ポリ塩化ビニル系、ポリビニルアルコール系、フ
ッ素系高分子等の有機膜が挙げられる。
【００１７】本発明における回転板状膜分離装置または
攪拌型膜分離装置に用いられる膜の孔径は、菌体の大き
さの１〜10倍であり、通常 0.3〜７μm であり、好まし
くは0.5〜５μm 、さらに好ましくは 0.5〜１μm であ
る。
攪拌型膜分離装置に用いられる膜の孔径は、菌体の大き
さの１〜10倍であり、通常 0.3〜７μm であり、好まし
くは0.5〜５μm 、さらに好ましくは 0.5〜１μm であ
る。
【００１８】孔径が菌体の大きさより小さいと前記高分
子分離阻害物質が分離膜に付着または堆積するために、
膜透過流束が低下し、発酵生産物の回収率が低下する。
また、孔径が菌体の大きさの10倍より大きいと菌体の分
離能が低下する。ここで菌体の分離能とは、発酵液から
回収する発酵生産物中の菌体の漏れを阻止する能力のこ
とであり、通常95〜100 ％必要である。
子分離阻害物質が分離膜に付着または堆積するために、
膜透過流束が低下し、発酵生産物の回収率が低下する。
また、孔径が菌体の大きさの10倍より大きいと菌体の分
離能が低下する。ここで菌体の分離能とは、発酵液から
回収する発酵生産物中の菌体の漏れを阻止する能力のこ
とであり、通常95〜100 ％必要である。
【００１９】また、菌体の分離能が 100％必要な場合に
は、本発明により高透過流束で発酵生産物を高回収率で
得た後、菌体よりも小さい膜孔径によって 100％菌体を
分離する方法を行っても良い。
は、本発明により高透過流束で発酵生産物を高回収率で
得た後、菌体よりも小さい膜孔径によって 100％菌体を
分離する方法を行っても良い。
【００２０】本発明における菌体とは、微生物に限定さ
れるものではなく、動物細胞及び植物細胞も含む。ここ
で、微生物、動物細胞、植物細胞の大きさとは、粒子を
あらゆる角度から投影させた場合に、その粒子の投影面
積が最小となる平面図形の長径（最長間隔）として定義
される。
れるものではなく、動物細胞及び植物細胞も含む。ここ
で、微生物、動物細胞、植物細胞の大きさとは、粒子を
あらゆる角度から投影させた場合に、その粒子の投影面
積が最小となる平面図形の長径（最長間隔）として定義
される。
【００２１】また、膜孔径とは、いわゆる公称孔径のこ
とであり、バブルポイント法（JISK 3822に記載の方
法）で測定する。
とであり、バブルポイント法（JISK 3822に記載の方
法）で測定する。
【００２２】操作温度は、通常０〜40℃であり、好まし
くは５〜30℃である。操作温度が０℃未満では発酵液の
粘度が大きくなるため膜透過流束が低下し、また40℃を
超えると発酵液の性状が悪化し、好ましくない。
くは５〜30℃である。操作温度が０℃未満では発酵液の
粘度が大きくなるため膜透過流束が低下し、また40℃を
超えると発酵液の性状が悪化し、好ましくない。
【００２３】本発明における膜間差圧は、通常3.0kgf／
cm2 以下であり、好ましくは0.05〜2.0kgf／cm2 であ
る。膜間差圧が 0.05kgf／cm2 より小さいと透過流束が
低下し、処理性が悪い。また、膜間差圧が3.0kgf／cm2
を超えると膜面でのゲル層の圧密化等が生じ、これによ
り膜閉塞が生じて透過流束が低下するので好ましくな
い。また、膜間差圧の与え方は、原液側加圧式、透過液
側減圧式あるいは両者の組み合わせでも良い。尚、膜間
差圧は、中空糸状膜およびチューブ状膜の場合は、入口
と出口の平均膜間差圧をいい、回転板状膜分離装置およ
び撹拌型膜分離装置の場合は濾過装置の中心部と外周部
の平均膜間差圧をいう。
cm2 以下であり、好ましくは0.05〜2.0kgf／cm2 であ
る。膜間差圧が 0.05kgf／cm2 より小さいと透過流束が
低下し、処理性が悪い。また、膜間差圧が3.0kgf／cm2
を超えると膜面でのゲル層の圧密化等が生じ、これによ
り膜閉塞が生じて透過流束が低下するので好ましくな
い。また、膜間差圧の与え方は、原液側加圧式、透過液
側減圧式あるいは両者の組み合わせでも良い。尚、膜間
差圧は、中空糸状膜およびチューブ状膜の場合は、入口
と出口の平均膜間差圧をいい、回転板状膜分離装置およ
び撹拌型膜分離装置の場合は濾過装置の中心部と外周部
の平均膜間差圧をいう。
【００２４】分離膜面上の掃流を行うための膜または攪
拌翼の回転数は、大きいほど膜面上の掃流効果が大きく
なる。しかし、ある回転数以上では、掃流効果が飽和
し、所要動力の面から見ても現実的でない。実質的に膜
面外周部での膜面速度または攪拌翼の回転速度で３〜10
ｍ／ｓが適当である。
拌翼の回転数は、大きいほど膜面上の掃流効果が大きく
なる。しかし、ある回転数以上では、掃流効果が飽和
し、所要動力の面から見ても現実的でない。実質的に膜
面外周部での膜面速度または攪拌翼の回転速度で３〜10
ｍ／ｓが適当である。
【００２５】また、本発明で使用される攪拌型膜分離装
置において、その攪拌翼は例えば、複数枚からなる平羽
根、角度付平羽根、平羽根ディスクタービン、湾曲羽根
等が挙げられる。分離膜と攪拌翼との距離は５〜15mmが
適当であり、15mmより大きいと膜面上の掃流効果が低減
し、濾過性が悪くなる。５mmより小さいと、せん断力が
向上し、掃流効果は増大するが、菌体が破砕され、発酵
液の性状が悪くなり、また実質的に装置の製作上困難で
ある。
置において、その攪拌翼は例えば、複数枚からなる平羽
根、角度付平羽根、平羽根ディスクタービン、湾曲羽根
等が挙げられる。分離膜と攪拌翼との距離は５〜15mmが
適当であり、15mmより大きいと膜面上の掃流効果が低減
し、濾過性が悪くなる。５mmより小さいと、せん断力が
向上し、掃流効果は増大するが、菌体が破砕され、発酵
液の性状が悪くなり、また実質的に装置の製作上困難で
ある。
【００２６】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等によ
りなんら限定されるものではない。
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等によ
りなんら限定されるものではない。
【００２７】実施例１ 以下の条件でバチルス属の菌株を培養し、酵素の生産を
行い、該発酵液から本発明の方法により菌体を分離し、
発酵生産物である酵素の回収を行った。培地は、肉エキ
ス（OXOID 社）３％、酵母エキス（DIFCO 社）0.05％、
KH2PO40.1％、KCl １％、グルコース 0.5％、フラクト
ース 0.5％、Na2CO3 0.5％を混合溶解して調製した（組
成は重量％）。30リットル培養槽にこの培地を18リット
ル仕込み、24時間振とうした種発酵液180ミリリットル
を添加した。培養は、温度33℃、給気空気流量9Nリット
ル／分、攪拌速度400rpmの条件で30時間保持することに
より行った。培養後の菌体濃度は、発酵液の波長 600nm
での濁度で測定したところ、その値は吸光度で40であっ
た。菌体の大きさを顕微鏡で測定したところ、 0.5μm
であった。用いた濾過装置の構造を図１により説明す
る。菌体分離膜９は直径200mm 、有効膜面積230cm2のポ
リテトラフルオロエチレン製の精密濾過膜である。分離
膜９を設置する撹拌翼設置用液槽８は塩化ビニル製で内
容積は 1.1リットルである。攪拌翼11は直径180mm 、幅
15mmの６枚平羽根であり、攪拌翼回転用モーター12にベ
ルト13を介して連動しており、撹拌翼回転数は０〜700r
pmの範囲で連続的に変えることができる。また、分離膜
と攪拌翼との距離は10mmである。膜の透過側には減圧ポ
ンプ14が接続されており、５〜760 Torrの減圧が可能で
ある。上記の分離膜９を透過した溶液は、多孔質の膜支
持体17を通り、減圧ポンプ14の途中に接続されたガラス
製の集液容器15に集液される。以上の濾過装置におい
て、公称孔径が 0.5μm(（膜孔径Ｄ）／（菌体の大きさ
ｄ）＝１）の分離膜を用いて発酵生産物の回収操作を行
った。まず、上記発酵液10リットルを濾過装置の液槽に
ローラーポンプにて導入し、循環を行った。発酵液は氷
冷し15℃に保った。続いて攪拌翼の回転数を600rpm（膜
外周部の膜面速度は 6.2ｍ／ｓ）に設定し、透過側を66
0 Torrに減圧（膜間差圧0.1kgf／cm2 ）して分離操作を
行い、透過液８リットルを得た。このとき、濾過液の流
量、酵素含有量を測定し、１〜２点の透過流束及び酵素
回収率を算出した。また、菌体分離率は濾過液中の菌体
量をコロニーカウント法（菌体濃度が低い場合）による
計測から算出、または波長 600nmでの濁度（菌体濃度が
高い場合）を測定し、（１）式を用いて算出した。
行い、該発酵液から本発明の方法により菌体を分離し、
発酵生産物である酵素の回収を行った。培地は、肉エキ
ス（OXOID 社）３％、酵母エキス（DIFCO 社）0.05％、
KH2PO40.1％、KCl １％、グルコース 0.5％、フラクト
ース 0.5％、Na2CO3 0.5％を混合溶解して調製した（組
成は重量％）。30リットル培養槽にこの培地を18リット
ル仕込み、24時間振とうした種発酵液180ミリリットル
を添加した。培養は、温度33℃、給気空気流量9Nリット
ル／分、攪拌速度400rpmの条件で30時間保持することに
より行った。培養後の菌体濃度は、発酵液の波長 600nm
での濁度で測定したところ、その値は吸光度で40であっ
た。菌体の大きさを顕微鏡で測定したところ、 0.5μm
であった。用いた濾過装置の構造を図１により説明す
る。菌体分離膜９は直径200mm 、有効膜面積230cm2のポ
リテトラフルオロエチレン製の精密濾過膜である。分離
膜９を設置する撹拌翼設置用液槽８は塩化ビニル製で内
容積は 1.1リットルである。攪拌翼11は直径180mm 、幅
15mmの６枚平羽根であり、攪拌翼回転用モーター12にベ
ルト13を介して連動しており、撹拌翼回転数は０〜700r
pmの範囲で連続的に変えることができる。また、分離膜
と攪拌翼との距離は10mmである。膜の透過側には減圧ポ
ンプ14が接続されており、５〜760 Torrの減圧が可能で
ある。上記の分離膜９を透過した溶液は、多孔質の膜支
持体17を通り、減圧ポンプ14の途中に接続されたガラス
製の集液容器15に集液される。以上の濾過装置におい
て、公称孔径が 0.5μm(（膜孔径Ｄ）／（菌体の大きさ
ｄ）＝１）の分離膜を用いて発酵生産物の回収操作を行
った。まず、上記発酵液10リットルを濾過装置の液槽に
ローラーポンプにて導入し、循環を行った。発酵液は氷
冷し15℃に保った。続いて攪拌翼の回転数を600rpm（膜
外周部の膜面速度は 6.2ｍ／ｓ）に設定し、透過側を66
0 Torrに減圧（膜間差圧0.1kgf／cm2 ）して分離操作を
行い、透過液８リットルを得た。このとき、濾過液の流
量、酵素含有量を測定し、１〜２点の透過流束及び酵素
回収率を算出した。また、菌体分離率は濾過液中の菌体
量をコロニーカウント法（菌体濃度が低い場合）による
計測から算出、または波長 600nmでの濁度（菌体濃度が
高い場合）を測定し、（１）式を用いて算出した。
【００２８】
【数１】
【００２９】実施例２ 分離膜の公称孔径を１μm （Ｄ／ｄ＝２）とする以外は
実施例１と全く同じ操作で行った。
実施例１と全く同じ操作で行った。
【００３０】実施例３ 分離膜の公称孔径を５μm （Ｄ／ｄ＝10）とする以外は
実施例１と全く同じ操作で行った。
実施例１と全く同じ操作で行った。
【００３１】比較例１ 分離膜の公称孔径を 0.1μm （Ｄ／ｄ＝0.2 ）とする以
外は実施例１と全く同じ操作で行った。
外は実施例１と全く同じ操作で行った。
【００３２】比較例２ 分離膜の公称孔径を 0.2μm （Ｄ／ｄ＝0.4 ）とする以
外は実施例１と全く同じ操作で行った。
外は実施例１と全く同じ操作で行った。
【００３３】比較例３ 分離膜の公称孔径を10μm （Ｄ／ｄ＝20）とする以外は
実施例１と全く同じ操作で行った。
実施例１と全く同じ操作で行った。
【００３４】以上の結果から、実施例１〜３、比較例１
〜３に対して平均透過流束、酵素回収率及び菌体分離率
を求めた。それを膜の公称孔径に対して点綴したものを
図２に示す。図２から明らかなように、実施例１〜３の
透過流束、酵素回収率は比較例１、２に比べて飛躍的に
高い。また比較例３は透過流束、酵素回収率がさらに高
いが、菌体分離率は実施例１〜３に比べてかなり低下す
る。
〜３に対して平均透過流束、酵素回収率及び菌体分離率
を求めた。それを膜の公称孔径に対して点綴したものを
図２に示す。図２から明らかなように、実施例１〜３の
透過流束、酵素回収率は比較例１、２に比べて飛躍的に
高い。また比較例３は透過流束、酵素回収率がさらに高
いが、菌体分離率は実施例１〜３に比べてかなり低下す
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明では、発酵液から菌体を分離し、
発酵生産物を高回収率で回収するために、膜面を掃流す
る機構を備えた濾過装置を用いることにより、膜面上に
不溶解物質が付着、堆積することを防止し、更に膜孔径
を菌体の大きさの１〜10倍の孔径とすることで高分子分
離阻害物質の膜面への付着あるいは堆積についても防止
することが可能となる。その結果、菌体の高分離率、高
透過流束、発酵液中に存在する酵素等の発酵生産物の高
回収率を達成することができ、装置のコンパクト化も可
能となる。
発酵生産物を高回収率で回収するために、膜面を掃流す
る機構を備えた濾過装置を用いることにより、膜面上に
不溶解物質が付着、堆積することを防止し、更に膜孔径
を菌体の大きさの１〜10倍の孔径とすることで高分子分
離阻害物質の膜面への付着あるいは堆積についても防止
することが可能となる。その結果、菌体の高分離率、高
透過流束、発酵液中に存在する酵素等の発酵生産物の高
回収率を達成することができ、装置のコンパクト化も可
能となる。
【図１】本発明における回転板状膜分離装置の構成図の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図２】実施例１〜３、比較例１〜３において平均透過
流束、酵素回収率及び菌体分離率を膜の公称孔径に対し
て点綴した結果を示す図である。
流束、酵素回収率及び菌体分離率を膜の公称孔径に対し
て点綴した結果を示す図である。
１ 液槽 ２ 懸濁液 ３ 攪拌棒 ４ 攪拌モーター ５ 循環ポンプ ６ 懸濁液入口 ７ 懸濁液出口 ８ 攪拌翼設置用液槽 ９ 菌体分離平膜 10 回転軸 11 攪拌翼 12 膜回転用モーター 13 ベルト 14 減圧ポンプ 15 集液容器 16 排気 17 多孔質分離膜支持体
Claims (6)
- 【請求項１】 菌体分離膜と膜面上を掃流する機構とを
備えた濾過装置を用いて、菌体と菌体が分泌する発酵生
産物とを含有する発酵液から菌体を分離し、発酵生産物
を回収する方法であって、菌体の大きさの１〜10倍の膜
孔径を有する菌体分離膜を用いることを特徴とする発酵
生産物の回収方法。 - 【請求項２】 膜面上を掃流する機構が、分離膜自体を
回転させることによる濾過装置である請求項１記載の発
酵生産物の回収方法。 - 【請求項３】 膜面上を掃流する機構が、分離膜面上で
攪拌翼を回転させることによる濾過装置である請求項１
記載の発酵生産物の回収方法。 - 【請求項４】 攪拌翼と分離膜との距離が５〜15mmであ
る請求項３記載の発酵生産物の回収方法。 - 【請求項５】 膜面上を掃流する際の膜面速度または攪
拌翼の回転速度が膜面外周部で３〜10ｍ／ｓである請求
項２〜４の何れか１項に記載の発酵生産物の回収方法。 - 【請求項６】 膜孔径が 0.3〜７μm である請求項１〜
５の何れか１項に記載の発酵生産物の回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9266395A JPH08280391A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 発酵生産物の回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9266395A JPH08280391A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 発酵生産物の回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08280391A true JPH08280391A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=14060725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9266395A Pending JPH08280391A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 発酵生産物の回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08280391A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998009717A1 (en) * | 1996-09-06 | 1998-03-12 | Pall Corporation | Shear separation method and system |
| KR20020085699A (ko) * | 2001-05-09 | 2002-11-16 | 박영규 | 단백질의 회전식 평판형 막분리방법 및 장치 |
| WO2008019941A1 (de) * | 2006-08-15 | 2008-02-21 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Verfahren zur abtrennung und aufkonzentrierung von biomasse |
| CN110982675A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 徐州生物工程职业技术学院 | 一种微生物富集繁殖器 |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP9266395A patent/JPH08280391A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998009717A1 (en) * | 1996-09-06 | 1998-03-12 | Pall Corporation | Shear separation method and system |
| JP2001503669A (ja) * | 1996-09-06 | 2001-03-21 | ポール・コーポレーション | 剪断分離方法及びシステム |
| US6478969B2 (en) | 1996-09-06 | 2002-11-12 | Pall Corporation | Shear separation method and system |
| KR20020085699A (ko) * | 2001-05-09 | 2002-11-16 | 박영규 | 단백질의 회전식 평판형 막분리방법 및 장치 |
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| CN110982675A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 徐州生物工程职业技术学院 | 一种微生物富集繁殖器 |
| CN110982675B (zh) * | 2019-12-23 | 2022-12-20 | 徐州生物工程职业技术学院 | 一种微生物富集繁殖器 |
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