JPS5974993A - 固定化微生物を用いる連続発酵法 - Google Patents

固定化微生物を用いる連続発酵法

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JPS5974993A
JPS5974993A JP57185234A JP18523482A JPS5974993A JP S5974993 A JPS5974993 A JP S5974993A JP 57185234 A JP57185234 A JP 57185234A JP 18523482 A JP18523482 A JP 18523482A JP S5974993 A JPS5974993 A JP S5974993A
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JP
Japan
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fermentation
immobilized
flow path
microorganisms
yeast
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Pending
Application number
JP57185234A
Other languages
English (en)
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Akihiro Sakimae
崎前 明宏
Ryozo Numazawa
沼沢 亮三
Hisao Onishi
久雄 大西
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

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】 本発明は、固定化微生物を用いる連続発酵法に関し、詳
しくは、発酵液の流路内の固定化微生物を発酵液中で移
動せしめこの固定化微生物をくり返して用いることから
なる発酵法に関する。
従来は微生物の培養と発酵とをくり返す、いわゆる回分
式の発酵法が多くとられている。しかしこの方法は、発
酵を行なうたびに微生物を培養し直さねばならず、その
上、微生物が所定の濃度になってから発酵を開始するた
め、一連の発酵が、終了する1でにはかなりの時間を要
するといった欠点がある。又、微生物は通常発酵液に懸
濁した状態で用いられ、発酵終了時には分離器を使って
除去しなければならないといった不都合な点もある。
そζで最近このような欠点を解決し、効率よく発酵生産
物を取得するために微生物を生きたまま水不溶性の担体
に固定化することによシ、とり扱かい易い大きな形状に
成型したのち連続発酵に用いる研究が行なt)れている
本発明者らも、生きた微生物?セルローストリアセテー
トなどの水不溶性高分子で安定に包括せしめることがら
々る新規な固定化法を開発し、この固定化微生物を用い
るエタノールの製造法に関して提案している(特開昭5
7−43689)。
この固定化微生物は、発酵槽内に充填して用いられる場
合が多い。充填層の一方の側から連続的に供給された発
酵液ej二機微生物作用を受けて組成変化をおこした発
酵液となり充填層の他方の側から排出される。
ところが充填層内の微生物は、この組成変化の影響を受
け、発酵液の流入側に位置する固定化微生物と、流出側
のそれの生育状態が異なる場合が多い。一般に、流入側
の微生物は生育に必要な栄養分が充分に行き渡るので生
育が良好である。その反面、流出側では、発酵が完結し
た発酵液と常に接するだめ、必要な生育成分が不足がち
になったり、あるいは発酵液中に蓄積した代謝生産物の
影響など分受けたシして、生育が劣ることが多い。又、
逆に供給される発酵液中に生育に好ましくない成分が存
在する場合には、この成分が代謝される迄生育が抑えら
れることになり、その結果流入側の微生物の生育は、流
出側のそれに比べて劣ることがある。このように充f%
層の特定場所間での微生物の生育状態が異なるというこ
とdl、特に長期間にわたる連続発酵では非常に大きな
問題となる。即ち、ある特定の場所の微生物が常に生育
が阻害されるような状態におかれると、この場所の微生
物は次第に再生能力が低下し、ついには死滅していく。
このことは充填層を形成する固定化微生物全体の活性低
下をもたらし安定した連続発酵ができないことになる。
固定床式の連続発酵法でeま共通してこのような問題点
が存在しており、その解決策が望まnている。
本発明者らは、このような問題点を回避するには、生育
阻害を受けた微生物の賦活化をはかるような連続発酵法
が肝要であるとの認識のもとに、それを可能ならしめる
方法に関して鋭意研究した結果、生育阻害を受けた固定
化微生物を生育阻害のない発酵液の流路に移動せしめて
やればこの微生物の生育能力は回復し、その結果、どの
固定化微生物−もほぼ均一に生育17活性が安定に保た
れた状態での長期連続発酵が可能であること?見い出し
、本発明に至った。
即ち、本発明は、固定化微生物を発酵液流路の一方の端
に移動−ピしめつつ発酵を行ない、該固定化微生物を流
路の他方の端に返送することを特徴とする連続発酵法で
ある。
本発明で使用される固定化微生物は微生物が生きた状態
であり、増殖を行なわしめながら利用できるものであれ
ばよく微生物の種類は特に限定されない。微生物を固定
化するには、例えば、レンガやイオン交換樹脂などの相
体の表面に吸着やイオン結合などで担持させてもよく、
あるいし1寒天、カラギーナン、コラーゲン、ポリアク
リルアミド、種々の光硬化性樹脂、セルローストリアセ
テート、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸など
に例示される各種の水不溶性の高分子の中に包括せしめ
てもよい。本発明においてeユ固定化微生物は発酵液の
滴れの中で移動せしめられるため、移動中に微生物が脱
落しにくいものが好ましく、特′に包括法によって作ら
れた固定化微生物が好都合に用いられる。
本発明においては、固定化微生物の形状、大きさは特に
限定されないが、直径01〜5IIIP+の大きさの粒
状物が取シ扱いやすいので好都合に使用される。
本発明で使用される発酵液とは、微生物の生育もしくは
増殖に必要な成分や、発酵生産物を産生せしめるために
必要な成分を含有した水溶液である。例えば、固定化酵
母などを用いて連続的にアルコールを製造する場合には
、糖蜜やグルコースを含み、酵母の生育に必要な窒素化
合物やリン酸塩などの各種無機塩を含んだ発酵液が使用
される。この場合、グルコースなどの糖分は酵母の生育
、増殖のだめの炭素源であると同時に、アルコール産生
のだめの原料でもある。この発酵液は固定化微生物を行
右させた発酵液流路に連続的に供給される。
本発明において、固定化微生物を発酵液流路の一方の端
、即ち、発酵液の流入側又は流出側に向けて移動せしめ
るには、発酵液の流れを利用してもよく、機械的手段を
用いてもよい。発酵液の流れを利用する場合、多量の固
定化微生物を加えると流路を閉塞させる恐れがあるため
通常は流路容積の30%以下の固定化微生物分存在させ
ることが好ましい。その点、機械的手段?用いる場合は
流路内に多聞の固定化微生物を存在さゼることができ、
その体積占有率は通常流路容積の30〜60%であるこ
とが好ましい。例えば網目状容器の中に固定化微生物を
入れたのち流路内に設置し、これ?機械的に移動せしめ
ることができる。特にこの方法は発酵液の流れにかかわ
らず任意の方向にも移動せしめることができ好都合であ
る。
発酵液流路内を移動せしめられた固定化微生物は発酵液
の流110又は流入口から回収され、くシ返して使用i
 tする。固定化微生物を返送するには、例えば発酵液
流出口側から回収した固定化微生物を直接同一発酵槽流
路の興酵液流人口側にもどし再度流路内に加えるか、あ
るいは第2、第3と他の発酵槽の流路を移動せしめたの
ち、最終的に同一発酵槽の発酵液流入側にもどせはよい
。発酵液流入側から回収する場合も同様にして発酵液流
出口に返すことができる。
固定化微生物を回収するには、固定化微生物が懸濁して
いる場合には、フィルターで戸別してもよく、捷だ実施
例χの如く網目状容器に入っている場合はこの容器を発
酵液流路から引き上ける等の方法をとってもよい。回収
した固定化微生物分発酵槽の流路内に返送するためには
種りの機械的な搬送手段がとられるが、固定化微生物が
雑菌に汚染されない様な手段をとるのが好ましい。
本発明の方法によれば固定化微生物は、発酵槽流路内を
移動せしめられる間に、常に成分組成の異なった発酵液
と接するため、たとえある流路区域で生育阻害の環境に
さらされても、この状態で長期間放置されつづけること
はなく、生育に好適な流路区域を通過する時に生育能力
2回復する。一方、発酵液は流路内を定められた方向に
流りるため、流出口付近の発酵液は流入直後の発酵液と
混合することはなく、流出液はほぼ完全に発[トVが終
了した状態で得ら7する。
これらのll’Y徴を有するため、固定化微生物を長期
間にわたりくり返し使用しても発酵能力が低下すること
を」、なく、その結果、安定した連続発酵がn」能とな
る。
以下実施例によって具体的に説明する。
実施例 酵母ザソカロマイセス・フォルモセンシス(Saccl
)aromyces  formoeensie  )
  を YM 培地(グルコース1.0重量%、ペプト
ン05軍量チ、酵母エキス0.6重量%、マルトエキス
03重量%、pH6)に植菌し、30℃で24時間培養
懸濁した。この酵母懸濁液1000fをスプレーで微小
水滴化し、これを急速攪拌下の2.5重址チのセルロー
ストリアセテートを溶解した二塩化メチレン(−40℃
)2800f’中に吹き込んで急速凍結せしめた。この
間、二塩化メチレンは一40℃に維持した。ついで、こ
の二塩化メチレン溶液を一40℃に冷却されたn−ヘキ
サノ10を中に滴下して粒状に凝固させた。
との凝固物に含凍れている有機溶媒を減圧下で除去する
ことにより凍結状態の粒状の固定化物を曲た。この固定
化物の直径に2〜3笥であった。
この固定化物を室温で融解したのち図に示す如くの発酵
槽?用いてアルコールの連続発酵を行なった。
この発酵槽は1辺が401のステンレス製の網カゴ4を
発酵槽流路(全容y2000 ml )内6で惰に移動
せしめるようにしたものである。
発酵槽C中央部が仕切板9で区切られ、AゾーンとBゾ
ーンに分れられている。
但し、網カゴ4がAゾーンからBゾーンに移動する場所
では仕切板はない。発酵液は流入口1から流入したのち
、AゾーンからBゾーンへと流れていき、流出1.12
から発酵槽外へ排出する。一方、固定化酵母5が約60
−充填された網カゴtよAゾーンに11個、Bゾーンに
11個づつ図2の如く横に配列される。この網カゴは発
酵液の流れの方向と同一方向に移動せしめられる。Bゾ
ーンの発酵液流出口2に移動した網カゴは網カゴ移動空
間7につり上げられ再びAゾーンの発酵液流入口1に返
送される。網カゴを流路内で移動ネせやすいようにロー
ラー6が流路内底部に設置されている。発酵で生じた二
酸化炭素はガス排出口8から外に排出される。
図1は発酵槽ケ横から見た時、図2は上方から見た時の
概略図を示したものである。図3は固定化酵母が充填ネ
れた網カゴを示す。連続アルコール発酵は次のような条
件で行なった。
網カゴ4に固定化酵母5 f 60 meづつ入れ、こ
の網カゴ22個を図2の如くに配列した。発酵液流入口
1から糖蜜(25重量係の糖分を含む)培地(pH5)
を250 ml/hr、、の流速で連続的に流入せしめ
た。細カゴは発酵開始後1日毎に40「づつ横に手で移
動せしめた。この際Bゾーンの発酵液流出口2近くに位
置した網カゴは手でつり上げAゾーンの発酵液流入口1
に返送した。なお、発酵槽は30℃の恒温室に設置した
。なお発酵は無菌室内で行ない、網カゴ移動時等に雑菌
汚染のないよう考慮した。
約6カ月間連続発酵を行なった。4日目頃から発酵が始
−ip、15日目以降から約10 vol/ vol 
%のエタノールを含んだ発酵液が流出した。1力月毎に
発酵液流出[12と流入口1の固、定住酵母を少量サン
プリングし、酵母の増殖状況を顕微鏡で観察したところ
、いずれのサンプルも固定化物内でよく生育しており、
特に表面から平均200 pm の厚さでtxt、最密
状態で増殖していた。又メチレンブルー染色法で試験し
たところ、はとX7どの酵母は生きていることが確認さ
れた。
比較のために、網カゴを移動しない場合についても行な
った。発酵条件tま実施例/と同一である。1力月毎に
サンプリングした固定化酵母のうち、流入口1付近のも
のはかなり良好に生育していたが、流出口2のものは酵
母の生育が悪く、しかも大半の酵母はメチレンブルーで
染色した結果死滅しつつあることが確認された。
実施例と比較例のアルコール発酵の経時変化を図4に示
す。
以上の結果から、固定化酵母を発酵流路内で移動せしめ
つつ用いれば生育状態と良好に保ちつつ発酵が行えるこ
とが判った。
【図面の簡単な説明】
図1は発酵槽を横から見た時、図2は内部を一上から透
視した時の概略図である。図3は固定化酵母を充填した
網カゴの透視図である。 図4は発酵日数と生成アルコール濃度の関係を示したも
のである。 図1〜3中の番号1〜9は以下の通シである。 1  発酵液流入口 2  発酵液流出口 6  ローラー 4  ステンレス製網カゴ 5  固定化酵母 6  発酵液流路 7  網カゴ移動空間 8  カス排出口 9  仕切板 10  発酵槽Aゾーン 11  発酵槽Bゾーン 特許出願人  三菱レイヨン株式会社 0204θ 60  θθ 100  /20  f4
0 160  /80兆酵旧敷 国) 斗 A 口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 固定化微生物を発酵液流路の一方の端に移動せし
    めつつ発酵を行ない、該固定化微生物を流路の他方の端
    に返送することを特徴とする連続発酵法。 Z 固定化微生物が水不溶性高分子で包括され/ヒ微生
    物であることを特徴とする特W[請求の範囲第1項記載
    の連続発酵法。 五 微生物が、エタノール生成能ケ有する酵母であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    連続発酵法。 4、 固定化微生物が直径0.1〜50洞の粒状物であ
    ることを特徴とする特W[請求の範囲第1項又は第2項
    又は第5項記載の連続発酵法。
JP57185234A 1982-10-21 1982-10-21 固定化微生物を用いる連続発酵法 Pending JPS5974993A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61173786A (ja) * 1985-01-28 1986-08-05 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd アルコ−ル発酵法
US4851115A (en) * 1987-07-14 1989-07-25 Kikkoman Corporation Separator with movable receptacles
US20090023006A1 (en) * 2005-02-28 2009-01-22 Evonik Stockhausen Gmbh Water-absorbent polymer structures based on renewable resources and method for producing said structures

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