JPS60227668A - 螺旋状反応器 - 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】 ［発明の背景］ 発明の分野 この発明は、反応器のフォーマットを限定する−　３　
− 材料を最も望ましい生成物に変換・転化させる化学的反
応器の分野に関するものである。

従来技術の説明 これまでに知られている流れ反応器 （ｆｌｏｗ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｒｅａｃｔｏｒ）におい
て、大きな粒子を含む材料または固定された蛋白質製剤
（ｐｒｏｔｅｉｎａｃｅｏｕｓ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏ
ｎｓ）の存在によって凝固するような材料は反応器の機
能の妨げになることは知られている。従って、このよう
な粒子を反応器へ導入する前に排除するためにの手段を
設けなければならず、あるいは粒子または凝固物を排除
するため反応器を頻繁にバックウォッシュ（ｂａ、ｃｋ
ｗａｓｈ　）　Ｌ／なければならない。前者の場合には
反応器工程の前に濾過システムが使用されている。例え
ば乳清の処理においては乳清内の脂肪粒子、蛋白質、チ
ーズ固体を反応器へ導入する前にこれらを排除するため
に限外濾過システムが使用されている。後者の場合にお
いて、麦芽汁がビールの製造の間に発酵されるときに、
ビール麦芽ｔ１が反応器を介して流れることができるよ
うに、使−４− 用済みキャリアを反応器からバックウォッシュさせるべ
く、変力ｔ［の流れを周期的に中断しなければならない
。

このような各々の対策においては、余分な装置と時間を
必要とし、流れ（ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕａｈ）システム
に有益な利点を全て用いることを妨げるものである。

一対策としての螺旋形状の反応器が米国特許第４２９２
４０９号（１９８１年９月２９日）に開示されている。

この特許において細い螺旋状溝がセミブロックに形成さ
れ、酵素は他方の平坦なセミブロック上に固定されてお
り、この二個のセミブロックは結合されて、処理すべき
材料が螺旋状溝に沿って流される。固定された酵素との
接触は螺旋状溝の境界となる狭い平らな表面に沿っての
み行われており、供給材料と酵素の接触が僅かであるた
めに、供給材料の極く限られた転化しか１ｑることがで
きない。

また、Ｖ　１ｅｔｈの米国特許第３８０９６１３号（１
９７４年５月７日）は、一連の間隔保持ロッドの回りに
巻かれたコラーゲン内に捕捉された酵素を有し、はぼ螺
旋形状をしだ］ラーゲンのような薄膜を開示している。

しかしこの場合の流れは薄膜の一面のみを横切り、螺旋
通路に沿ってと言うのではなく螺旋に対して横に延びる
ものである。

［発明の概要］　′ この発明の螺旋状反応器は、反応器に導入される材料を
濾過することを必要とすることなく、また反応器をバッ
クウォッシュするために反応器を作動停止することを必
要とすることなく、流れシステムを可能にすることによ
って、従来の技術に関連した前記の欠点を排除するもの
である。さらに通路を限定する表面のほとんど全てがそ
の一ヒに固定された蛋白質製剤を有しているので、供給
材料が単一の活性表面のみと接触する従来の装置と異な
り、供給材料は蛋白質製剤を有する両店性表面に接触す
ることができ、これによって供給材料の高い転化率を得
ることができる。これは、第１表面と第２表面と多数の
細孔を備えて両表面が細孔の上に及びその内部に固定さ
れた蛋白質製剤を有する支持媒体を用いることによって
達成される。

前記第２表面には間隔保持手段が位置付りられ、この間
隔保持手段は第２表面上に長手方向に延びる一連のリブ
の形態あるいは支持媒体の第２表面の上に載置される網
状シートの形態で形成することができる。積層された支
持媒体と間隔保持手段は多孔性コアの上に巻回され、ゼ
リーロール（ｊｅｆｌｙ−ｒｏｌｌ）状螺旋反応器を形
成する。反応器の両縁部は密封されており、反応器内の
材料が反応器の端部に達する前に漏出することを阻止す
る。外部からコアへそして螺旋形状の自由端部への通路
が設けられる。供給材料はコアを介して導入され、反応
された供給材料は反応器の自由端部から排出することが
でき、あるいはその逆にすることもできる。それ故に、
この発明の目的は改良された反応器を提供することにあ
る。

この発明の別の目的は、反応器に導入される供給材料を
導入に先だって濾過することを必要としない反応器を提
供することにある。

この発明の他の目的は、粒子または部分的に反応された
供給材料をその表面から除去するように−７一 定期的にバックウォッシュすることを必要とせず、反応
器を介する流れを充分に紺持することができる反応器を
提供することにある。

この発明の他の目的は、反応器を限定する壁部が供給材
料の転化に必要な蛋白質製剤で実質的に被覆されている
反応器を提供することにある。

さらにこの発明の他の目的は、ゼリーロール状螺旋形状
をした反応器を提供することにある。

この発明の他の目的は、螺旋形状のほとんど全ての渦巻
が隣接する渦巻から予じめ設定された量だけ離間されて
いるゼリーロール状螺旋形状の反応器を提供することに
ある。

この発明の他の目的は、螺旋形状のほとんど全ての渦巻
が前記反応器の一表面上の一連の隆起リブによって隣接
する渦巻から離間されているゼリーロール状螺旋形状の
反応器を提供することにある。

この発明の他の目的は、螺旋形状のほとんど全ての渦巻
が前記反応器の一表面上の網状シーテイング（５ｈｅｅ
ｔ　ｉ　ｎｏ　）の層によって隣接する瀞巻から−８− 離間されているゼリーロール状螺旋形状の反応器を提供
することにある。

この発明の弛の目的は、前記反応器の縁部が密封されて
おり、供給材料または転化された供給材料がその所望の
排出の前に漏洩することを阻止することができるゼリー
ロール状螺旋形状の反応器を提供することにある。

さらにこの発明の別の目的は、多孔性コア上に巻回され
かつ縁部を密封されたゼリーロール状螺旋形状に形成さ
れた反応器であって、前記多孔性コア内に導入される供
給材料が転化され、前記螺旋の自由端部から排出される
ようになした反応器を提供することにある。

この発明の別の目的は、多孔性コア上に巻回されかつ縁
部を密封されたゼリーロール状螺旋形状に形成された反
応器であって、前記螺旋の自由端部に導入される供給材
料が転化され、前記多孔性コアから排出されるようにな
した反応器を提供することにある。

またこの発明の他の目的は、ゼリーロール状螺旋形状の
改良された反応器を製造する方法を教示することにある
。

この発明のその他の目的おＪ：び利点は、この発明の原
理および実施する際に青虫しうる最善の形態を例示とし
てｍｌ示する添付図面に基づく以下の詳細な説明および
特許請求の範囲に指摘されるであろう。

［好ましい実施例の説明］ 図面第１図乃至第３図には、従来から知られている典型
的な流れ反応器システムを図示する。反応器システム２
０は、第３図に明瞭に図示するように、供給材料を供給
する流入パイプ２６と転化された供給材料を排出する流
出パイプ２８とを備えた支持フレーム２４内に配置され
た複数の反応器モジュール２２からなり、フレーム２４
内のダクト（図示しない）は、供給材料を反応器モジュ
ール２２の全表面にわたって分配さげそして反応器モジ
ュール２２の全表面に現われる転化された供給材料を収
集する作用をなす。

第１図および第２図に図示するように、各反応器モジコ
ール２２は多数の積層された微小孔性シート３０からな
り、これはシート３０の表面３４と３６から延びる多数
の細孔３２を有している（第１図参照）。

これらの細孔３２は連続しておらず、不規則に曲りくね
った通路を形成する。微小孔性シート３０の一例は、本
出願人に譲渡されたＢｒｕｃｅ　Ｓ、Ｇｏｌｄｂｅｒｏ
の米国特許第４１０２７４６号に開示されている。また
伯のプラスチックシートやゴムシートを使用することも
できる。

例えば酵素のような蛋白質製剤は、前記米国特許第４１
０２７４６号おにび本出願人に同じく譲渡されたＢｒｕ
ｃｅ　Ｓ、　Ｇｏｌｄｔ＋ｅｒｇの米国特許第４１６’
１０１４号に開示された技術を用いて、シーテイングの
細孔内およびシーテイングの表面上のシリカ小片の上に
固定することができる。その他の適当な技術も同様に知
られている。

前方および後方シー１〜３０の小部分と同様に両縁部は
、適当なプラスチックまたはゴム製の環状カラー３８に
Ｊ：って密封され、この環状カラー３８は、反応器モジ
コール２２を一体的なユニットとして紺−１１− 持する作用をなし、供給材料および転化された供給材料
が反応器モジュール２２から所定の方向以外の方向に漏
洩することを阻止する働きをしている。

細孔３２の大きさは０．０１乃至１００μであるので、
脂肪粒子、蛋白質、チーズ固体おにび凝固して粒子を形
成するような材料の存在は細孔３２を直ちに閉塞するこ
とになり、単一の反応器モジュール２２を使用する反応
器システムを介する流れを減少させあるいは完全に中断
させてしまう。流入パイプ２６から導入される供給材料
はその中に分散された多数の脂肪粒子４０を有し、これ
らの粒子４０は単独であるいは複数個が結合して、細孔
３２０大きさよりも大きいので、これらの粒子は直ちに
表面３４を糟い、あらゆる供給材料が細孔３２に流入す
ることを阻止する。前記したように・、これら粒子４０
は、供給材料が反応器システム２０に導入される前に供
給材料の濾過によって、または供給材料の流れを定期的
に停止させ、水のような適当な材料を用いて、反応器シ
ステム２０を介する通常の流れ、即ら表面３４から表面
３６への流れ、に抗して表面３６から−１２− 表面３４への逆の流れを生じさ氾るように反応器システ
ム２０をバックラメラシュすることによって、除去しな
ければならない。これらの雨対策は費用がかかり、時間
を′ａ費するものであり、これは転化された生成物のコ
ストを高くし好ましいものではない。

ところで第４図には、この発明に基づいて構成された螺
旋状反応器５０を図示する。この反応器５０は、反応器
５０に導入される供給ｔ１１１３＋を受け入れることが
できあるいは転化された供給材料を反応器５０から誘導
するように転化された供給材料を受けることができるよ
うな適切な直径と容量を有する多孔性］ア５２を具備す
る。螺旋状反応器５０は、流れ反応器２０における′と
同様に、シート５４の細孔内にまたはその上に固定され
た蛋白質製剤を有する微小孔性シー１〜５４により主と
して作成される。しかしシート５４は第５図及び第６図
に示すようにその一表面上に長手方向の多数のり１５６
を備えるように改良されている。リブ５６は隣接する螺
旋渦巻に接触して、渦巻を分離し渦巻間に連続した通路
５８を形成する。その高さｈ（第６図参照）は、供給材
料を確実に転化すべく所望の流れ反応器５０を得ること
ができるように適宜選定することができる。リブ５６の
高さｈは０．００５乃至０．０３０１ｎ（０，１２７乃
至０．７６２ｍ）であり、特に約０．０１０１ｎ（０，
２５４ｍ）が好ましいが、この高さは使用される供給材
料に基づいて変更しなければならないものである。供給
材料の流れに利用できる全スペースハ空’ａｍ　（ｖｏ
ｉｄ　ｖｏｌｕｍｅ　）　ニ等しく、Ｃｍ３テ計測され
る。

また隆起リブ５６に代えて、第７図および第８図に図示
するような間隔保持シート６０を用いることもできる。

この間隔保持シー１−〇〇は柔軟なプラスチック材料ま
たはゴム材料で、軽量かつ柔軟性を持つように開孔した
漁網状フォーマットで作成される。間隔保持シート６０
は第８図に示すように微小孔性シート７０の上に単に載
置される。間隔保持シート６０は表面が実質的に平坦で
あるとしても、シーテイング（５ｈｅｅｔ　ｔ　ｎｇ　
）の表面は平坦ではない。

間隔保持シー１−６０はシー１へ７０の表面上の多数の
突起部の上に載置され、供給材料が間隔保持シート６０
を通過できるような充分な通路がシー、トロ０の開孔し
た漁網状フォーマツ１へに沿って形成される。

反応器５０は、第９図に示すように、全ユニットを適当
なハウジング８０内に包囲されており、パイプ８２はコ
ア５２に接近して設けられ、プリナム（ｐｌｅｎｕｍ）
　８４は反応器の自由端部に、隣接して設けられる。供
給材料は反応・器５０のコア５２内へ適当な圧力の下で
導入し、転化された供給材料は反応器５０の自由端部か
ら排出することが好ましいけれども、逆の流れパターン
、即ち供給材料を自由端部へ導入し転化された供給材料
を］ア５２から排出するパターン、を採用することもで
きる。

リブ５６または間隔保持シート６０のいずれかの間隔保
持層を有する微小孔性シーテイング（５ｈｅｅｔ　ｉ　
ｎｇ　）はコア５２に巻回され、第４図に示すにうに螺
旋形状を形成する。供給材料は通路５８に沿って流れる
ので、酵素に充分に暴露され、供給料わ１を高度に転化
させることができる。

螺旋状９反応器５０は、０．０２０　ｉｎ　（０，５０
８ｍｍ）厚の−１５− 個々の微小孔性シート５４の積重ねにより、または０．
０２０ｉｎ（０，５０８ｍｍ）厚で長さ９０　ｉｎ　（
２２８６ｍ＞の微小孔竹材料を巻き込むことによって作
成で−ることができ、ｉ　ｉｎ　（２５，４ｍ　）厚で
３　ｉｎ　（７６，２ｒｍ＋　）の幅を有する層を形成
する。シー１〜５４の両面が利用できることを考慮する
と、全表面領域、２７０　＋ｎ（１７４２，０ｃＩｊ）
　、はハウジング８０の縁取りをするシート５４の接触
領域だけ縮小されて、２４０ｉｎ　２（１５４８，４ｒ
Ａ　）の表面になり、これは充分に効果的である。高さ
ｈ　０．０１０ｉｎ（０，２５４ｍｍ）のリブ５６を用
い、そして直径１　ｉｎ　（２５，４６Ｉ＋１）　、長
さ３　ｉｎ　（７６，２ｍｍ）の多孔性コア５２の上に
シート５４を巻回することによって、外径２　ｉｎ　（
５０，８ｍ）を有し、３０乃至４０ｃ１１１３の空容量
または流路容量を有する反応器５０を形成する。ハウジ
ング８０に適切に収納されるならば、その外径は２　１
ｎ（６９，８５識）の腔さになる。

前記米国特許第４１６９０１４号に開示されたように、
シート５４上に固定された酵素ラクターゼを用い、−１
６− かつ流速１０　ｍ（１／分、４０℃で、３ないし４分の
滞留時間で、ｐｈ＋ｓ、１に調整された脱脂乳を使用す
ることにより、反応器５０は脱脂乳のラクトーゼの９０
％を加水分解することができた。

反応器５０が、厚さ０．０１０ｉｎ（０，２５４ｍ　）
で同じ大きさを有する連続したシート領域の７０％に等
しい開孔領域を持つ漁網状フ”オーマットを間隔保持シ
ート６０に用いて構成されるならば、有効な空容量は５
０ｃｔｎ　となる。前記の実例と同じ条、件のもとて同
じ供給材料を使用すると、脱脂乳内のラクトーゼはほぼ
同パーセントだけ加水分１ＴＭされるであろう。実際；
の作業において、供給材料の転嫁は９０％という高い値
を得た。反応器５０を介する通路は一般的に層流になる
と推測されるが、実際には乱流を有し、渦を発生し、そ
しである場合にはシーテイング５４を介して通過しうろ
ことが判明した。

以上、好ましい実施例に基づいてこの発明の根本的な新
規な特徴について指摘し、説明しかつ図示してきたが、
図示の装置の形態と詳細並びにそれらの作動についての
種々の省略、置換および変更が、当該技術分野に熟練す
るものによって行いうろことは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来から公知の流れ反応器の部分的に断面に
した拡大側面図であり、 第２図は、第１図の反応器のみの正面図であり、第３図
は、イ」属支持部とパイプとともに第１および２図に図
示する多数の反応器を含む反応器システムの側面図であ
り、 第４図は、この発明に基づいて構成されたゼリーロール
状螺旋形状の反応器であって、間隔保持層は明瞭にする
ために省略して示す側断面図であり、 第５図は、第４図の螺旋状反応器を構成づる材料とその
一表面上に形成されたリブの部分底面図であり、 第６図は、第４図の螺旋状反応器の一部の正面図であり
、材料の一表面上のリブが反応器の隣接渦巻を離間状態
に保持する態様を示し、第７図は、この発明に基づいて
反応器を構成す　１９− るだめの支持媒体とともに使用される網状間隔保持シー
トの部分平面図であり、 第８図は、支持媒体の一表面に隣接して配置された第７
図の間隔保持シートの部分側面図であり、第９図は、流
入および流出パイプを連結して完全に組立られた反応器
の簡略側面図である。 ［符号の説明］ ５０・・・螺旋状反応器　５２・・・多孔性コア５４・
・・微小孔性シート　５６・・・リ　ブ５８・・・通　
路　６０・・・間隔保持シート７０・・・微小孔性シー
１〜　８０・・・ハウジング８２、８４・・・パイプ　
２０・・・反応器システム２２・・・反応器モジュール
　２４・・・支持フレーム３０・・・微小孔性シー１〜
　３２・・・細　孔３８・・・環状カラー 　２０− ５４ 粛７図 手続補正書 昭和ｉｏ年ｒ月／２７日 昭和１ｂ年特許願第　１ｆｌｉ’、ｆ−７号２、発明の
名称 １υ進款、ｔ、ｉ−昏 ろ、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 Ｚ１不　アルレース・フーポレーシヲ／４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 る流れ反応器において、第１表面、第２表面と不規則な
   多数の細孔を有する支持媒体と、柔軟な間隔保持手段と
   、多孔性コア手段とからなり、前記間隔保持手段は前記
   支持手段の第２表面上に配置され、前記支持手段と前記
   間隔保持手段の両者は前記コア手段のまわりに巻回され
   てゼリーロール状螺旋形状を形成し、さらに供給材料を
   導入すべく前記コア手段に連通された第１手段と、反応
   された供給材ＩＩを排出すべく前記螺旋形状の自由端部
   に連通された第２手段とを備えたことを特徴どする流れ
   反応器。 ２、　供給材料は前記第２手段を介して反応器に導入さ
   れ、反応された供給材料は前記第１手段を介して反応器
   から排出されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の反応器。 ３、　前記間隔保持手段は支持媒体の第２表面上の一連
   の長手方向のリブとして形成され、該リブは、支持手段
   と間隔保持手段が螺旋形状に巻回されたどきに、支持媒
   体の第１表面に係合することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の反応器。 ４、　前記リブは約０．００５ないし０．３０１ｎ（０
   ，１２７ないし０．７６２ｍ）の高さを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載の反応器。 ５、　前記間隔保持手段はほぼ網形状をなしたシー１〜
   材料からなり、該シート材料は支持媒体の第２表面の上
   に不均一に載置され、支持媒体と間隔保持手段がその螺
   旋形状に巻回されたときに支持媒体の第１表面に不均一
   ・に接触することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の反応器。 ６、　螺旋形状に巻回された支持媒体と間隔保持手段の
   縁部は、該縁部において反応器からの漏洩を■正寸べく
   密封され、この密封部の開口手段が、前記第１手段によ
   ってコア手段を外部に連通させ、そして前記第２手段に
   よって螺旋形状の自由端部を外部に連通させることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の反応器。 ７、　前記シート材料は約０．００５ないし０．０３０
   ｉｎ（０，１２７ないし０．７６２ｍ）の厚さを有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の反応器
   。 るための流れ反応器を作成する方法において、ａ）　第
   １表面と第２表面、およびこれらの表面から延びる多数
   の不規則な細孔を有する支持媒体を形成し、 ｂ）　前記支持媒体の第２表面上に柔軟な間隔　゛保持
   手段を位置付け、 Ｃ）　前記支持媒体ど前記柔軟な間隔保持手段をコア手
   段の上に巻回して、ゼリーロール状螺旋形状を形成し、 ｄ）　第１手段を前記コア手段に連通し、ｅ）　第２手
   段を前記螺旋形状の自由端部に連通ずる各工程からなる
   ことを特徴とする反応器作成方法。 ９、　供給月利を前記第１手段に導入する工程と、転化
   された供給月利を前閉第２手段から排出する工程どをさ
   らに有することを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
   載の方法。 １０、供給月利を前記第２手段に導入する■稈と、転化
   された供給材料を前記第１手段から排出する■稈とをさ
   らに有することを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
   載の方法。 １１、反応器を介する選定された供給材料の所望の流れ
   を可能にすべく、前記柔軟な間隔保持手段の厚さを選定
   する工程をさらに有することを特徴とする特許請求の範
   囲第８項に記載の方法。