JPS60227671A - 微生物培養方法およびそのための連続バイオリアクタ− - 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】 〔産業上の利用分膏〕 本発明は、培養培地中で微生物を連続的に増殖させるた
めの方法および装置に係る。より特定的には、本発明は
、微生物を連続的に増殖させる方程および装置と密着し
た部分として、微生物のための好適な精製培養培地を提
供する。

〔先行技術〕

数多くの生化学的方法が公知であるが、それらでは、微
生物が、それに適した培養培地中で、ある特定の究極的
目的あるいは用途のため大量の微生物を生育させる目的
か、生育している微生物によ７て生産された生成物を回
収する目的のいずれかのために、増殖させられる。

経済的および技術的な配慮は、一般に、これらの目的に
対し連続的方法の利用を有利であるとするが、僅かな例
外をのぞき、商業的な微生物増殖方法は回分、あるいは
半回分法で行われている。

連続的な方法は、困難であり実際上、なかんづく、この
ような方法に要求される高い度合の制御を達成すること
が不可能なことにより、多くの微生物増殖システムに対
して望ましくないとされて来た。

このことは、好気性増殖システムにおける酸素、嫌気性
システムにおける酸素および／または他のガスのような
増殖工程で必要とし、あるいは存在を望しりものとされ
るガス状物質の濃度を、副生物の生成を促進あるいは抑
制するように、適当なガス圧を与えるように、あるいは
他の役目のために制御することに関して、とりわけ本当
である。

殊に、多くの微生物増殖システムの性質は、それらが処
理されている条件が、概して、特別に栄養物あるいは培
養培地におけるガスの重要な溶解度に資するようなもの
でないのである。その結果、増殖システムにおけるガス
（たとえば、酸素）利用率は、一般にきわめて悪く、理
論上必要なガス量に対して、かなりの過剰（たとえば、
１００〜１．０００倍）な使用に頼ることも、決して異
例ではない。このような大量のガス状物質を使用する必
要性は、プロセスを連続した手法で行うことに対して、
かなりの困難性を加え、また、勿論、全体のプロセスの
経費をかなり増大させる。

微生物増殖システムにおける連続処理の可能性のある利
用に対する他の重大な制約は、培養培地が、それからの
回収がめられている所望の微生物あるいは他の物質を除
去するため精製されなければならないという、かなり普
遍的な要求である。

必要とする精製の度合は、一般にきわめて高く、多くの
熱処理、ろ過あるいは培養培地から不所望の物質を除去
するための他の手段が含まれる。こうした状況のもとで
、培地の精製から微生物の増殖に至るまで真に連続的で
あるプロセスを開発することは全く困難である。

経済的な有利性は自明であり乍ら、連続プロセスの採用
が疑問であ−た産業の好適例は、イーストの商業生産で
ある。

商業的イースト生産は、典型的には複数の増殖工程を含
む回分方法である。一般に、イーストは、通常シェーカ
ー・フラスコに収容され、予め滅菌された栄養培地中に
接種される。フラスコ中で、イーストの生育は、温度制
御や涌気を生ずるためのフラスコの振とうとい−た種々
の手段で促進させられる。次いで、イーストは、このフ
ラスコから出され生育を続けるため、より多量の栄養培
地を収容している他のフラスコに接種される。これらの
初期段階はフラスコ段階あるいは培養発展段階と便宜１
称されている。

培養発展段階から、イーストは空気源と攪拌手段を何す
る容器に接種される。これらの工程は、より多量の栄養
培地と大きな容器を使用して一二度繰返される。これら
の段階で使用する空気の量は一般に限られているので、
これらの段階は低度好気性段階と称されている。これら
の段階からのイーストは、次いでより多量の空気の使用
を含み、激しい生育条件が維持されているより大きな発
酵器に移される。これらの段階は、高度好気性あるいは
商業段階と称される、というのはこれらの段階からのイ
ーストは採取された士、典型的には圧さくあるいは活性
ドライ型である、ベーカリ−向けあるいは家庭向けの用
途に加工されるからである。

高度好気性あるいは商業段階での増殖のために、実質上
微生物のないイースト培地を大量に用意する必要がある
。これは、これまマ最柊糖蜜（Ｎｎａｌｍｏｌａｓｓｅ
ｓ　）　のような培地を加熱滅菌することによりて達成
されて来た。食品用に適当なイーストの生産に有効なレ
ベル化、汚染源の微生物の数を減少させるため、大量の
エネルギーおよび熱の発生ならびにそのプロセスへの伝
達手段が必要でありだ。典型的には、熱はオイルまたは
ガスボイラーによって発生されスチームとしてプロセス
に移送され、それはそのまま注入されるか熱交換器によ
って伝達されるものであフた。加熱につづいて、糖蜜は
使用に先立つ冷却を要するものであ７た。

このように、滅菌工程はかなりの資本および運転経費を
ともなうものであった。

共通に譲渡されている１９８８年４月１２日の米国特許
第４．８７９．８４５　号において、上記された熱滅菌
の必要性を除き、その他の改善を提供する改良方法が開
示されている。その方法は、その広い局面において、糖
蜜を、約ｇｏ、ｏｏｏ　ダルトンを越える分子量の固体
を有効に除去する限外ろ過装置（スパイラル巻きの膜で
あってよい）を通過させ第１の透過物を作り、次いで、
この第一の透過物を約０．２から１．２ミクロンの細孔
直径を有する少なくとも一個の追加的ろ過装置（管状膜
であってよい）を通過させてイーストを培養する培地を
作る糖蜜精製工程を含むものである。このろ過装置は組
合せることによって、食品用途に適するイーストを生産
するため効果的なレベルにまで、微生物の数を減少させ
るのに有効である。このイースト用培地は、次いで、適
当な反応容器中でイーストを接種され、イーストおよび
イースト用培地はイーストの増殖に有効な条件下に置か
れる。

米国特許第４．８７９　、８４５　号の方法は、イース
トの増殖のｔ；めの精製培地を与えるということに関し
、先行技術に対し重要な進歩を提供する。米国特許第４
．８７９　、８４５　号の開示は、それまでこの技術で
公知であった諸方法より、イーストの連続生産のために
、より役に立つ、しかし乍ら連続的なバイオリアクター
およびこの改善された方法を最大限に利用し、連続プロ
セスにおいて達成され得る増殖条件に対する制御の程度
に関する他の問題を解決する方法を提供する必要が゛残
っている。

現在知られている所謂連続、リアクターとしては、米国
特許第２．２４４．９（１２および２．６５７　、１７
４号に開示のステイフナ（５ｔｉｃｈ　）のもの、同第
８．９４０．４９２　号のエーンストロム（Ｅｈｎｓｔ
ｒｏｍ　）のもの、および同第４．２８４．７２４　号
に開示のフクダら（Ｆｕｋｕｄａ　ｅｔａｌ　）のもの
がある。

米国特許第２．２４４，９０２−Ｑにおいてステイフナ
は、多数の互に接続されたりアクタ−を使用する方法を
開示しており、リアクターのおのおのはイースト・マツ
シュの垂ｉｉに循環する流れを形成する手段およびマツ
シュの下向きに運動する部分に空気を導入する手段を召
している、イーストは各＋１アクター内で何回も循環さ
せられ、次いで他の室に移される。この方法は、室の上
部に向う菌体が比較的低いレベルの酸素を受取る公知の
りアクタ−に比べて、空気の導入効率を改善したとされ
ている。

米国特許第２．６５７，１７４　号においてステイフナ
は、連続的なイースト製造の他の方法を開示している。

この方法によれば、イースト・マツシュは発酵室の底に
近い復倣の位閘から取り出され、冷却され、栄養物を与
えられたのち異なる位習から再び室内にＷ人される。こ
こでも、改良はりアクタ−内での改善された酸素分配に
係るものであるとされている。さきのステイフナの特許
におけるのと同様に、きわめて太きなりアクタ−の容積
と別設の精製栄養源を必要とする。

米国特許第３．９４０　、４９２　号において、エーン
ストロムは、麦芽汁（ｗｏｒｔ　）　が、微生物を導入
する長い閉鎖通路を含む回路へ連続的に供給される方法
を開示している。この回路中で発酵が生じたのち、麦芽
汁と微生物との混合物は、発酵した麦芽汁、生菌体の塊
および不純物に分離するため遠心分離にかけられる。こ
れらの三つの成分は、それぞれ別々に遠心分離機から取
り出される。発酵した麦芽汁および生菌体は連続的に排
出される。

生菌体の塊は回路内で生じた過剰の生菌体を含んでいる
。ステイフナの方法と同様に、滅菌した栄養物の別の源
が、この複雑な装置に供給するために必要である。

米国特許第４．２８４　、７２４　号におけるフクダら
の開示によれば、イースト菌体のブロスはファーメンタ
−から連続的あるいは間けつ的に取除かれる。次いでイ
ースト菌体は菌体分離機を使用してろ液から分離され、
あるいは水で更に洗浄される。

このようにして得たイースト菌体はファーメンタ−に再
循環され、イーストは乾燥重量で６％から約２０％とい
う高い菌体濃度において培養される。

培養システムからろ液を取除くことにより、イーストの
培養を妨げている、代謝物や塩の蓄積がなくなり、イー
スト菌体の生育に干渉する雑菌の生育を抑制することが
開示されている。他のシステムと同様に、滅菌した栄養
供給の１こめに別の手段を必要とする。

〔発明が解決しまうとしている問題点〕培地中での微生
物の増殖のため、連続的な作業モードで採用し得、増殖
プロセスの制御を必要とされる高い程度になしうるもの
であり、かつプロセ、スに密着した部分として培地の連
続的な精製を準備する装置および方法の確たる必要性が
存在している。

本発明の一つの目的は、微生物を連続的に増殖増殖プロ
セスに密着した部分として連続的に精製あるいは滅菌さ
れる、微生物増殖のための改良された方法および装置を
提供することにある。

本発明の更に別の目的は、増殖プロセス中に必要とされ
るガス状物質がプロセス中でのガスの利用を改善し、か
つ全体としてガス流所要量を減少させるよう富化した形
で用いられ得るようにした、微生物増殖のための改良さ
れた方法およびＪＬ置を提供することにある。

本発明の他のより特定的な目的は、イーストを連続的に
増殖させる改良された方法および装置を提供することに
ある。

本発明の更に別のより特″ｆ的な目的は、糖蜜が培地と
なるように連続的に精製され、それが、精製手段がその
ｆＩ５着した部分である反応帯域においてイーストを連
続的に増殖させるよう精製された直後に利用され、した
がって冷却および他の反応器への転送を不必要とする手
法で行われる、イーストを連続的に増殖させる改良され
た方法および装置を提供することにある。

本発明の追加的な目的は、プロセスに使用される酵素が
、峻素を主要容積量として、好ましくは約８０％以上含
む富化ガス流として与えられることにより、プロセスに
おける全体の所要ガス流が、薄い０崇含有ガス流を使用
した従来のプロセスに比べてかなり減少させられた、イ
ーストを連続的に増殖させるための方法および装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

十Ｆおよびその他の目的は、培地において微生物を増殖
させるための連続的なバイオリアクターおよび方法を提
供する本発明によ−て達成される。

本発明によれば、栄養培地は円筒形のスパイラル巻き限
外ろ過膜エレメントの全長にわたって連続的に流れる。

エレメントは、円筒状の外表面と同心の内表面とを有し
、両者は互いにスパイラル巻き膜の同心の層によ−て隔
てられているものである。円筒状の同心内表面は、エレ
メントの全長にわたーで内部円筒空間を定める。スパイ
ラル巻き膜エレメント（典型的にはその外表面近く）へ
の栄養培地の流れは、膜の層を透過し、内部円筒空間に
向う栄養培地の少くとも部分的な半径方向の流れをもた
らす。膜は、予じめ定めたサイズあるいは分子量を越え
る固体を排除するように作られており、その結果、内部
円筒空間へと透過して行く栄養培地が、そこから特定の
サイズまたは分子量を越える固体の除去に関する限り、
精製される。

このようにして精製され、スパイラル巻き膜の内部円筒
空間内にある培地は、次いで栄養培地から予じめ定めら
れたサイズまたは分子量のより以上の固体を除去するよ
うに作られたチューブラ−膜の外表面に沿って通過させ
られる。チューブラ−膜の中空円筒状内部では、増殖さ
せるべき微生物が通過し、チューブラ−膜の外表面を通
過した栄養培地と接触する。増殖した微生物と栄養培地
とはチューブラ−膜の中空円筒内部（％反応Ｉあるいは
５増殖′帯域）から分前、再循環その他のために除去さ
れる。

増殖プロセスに所要のガス状物質は、チューブラ−膜の
外表面に沿−て通過する栄養培地中に溶解または分散さ
せられるか、あるいはチューブラ−嘆内部を流れる微生
物流中に嘔接に導入させ得る。その中で微生物が増殖す
る培地中のガス状物質の濃度の精密な制御は、圧力下に
流れる培地中のガス状物質の増大した溶解度（高度に富
化したガス流の使用を可能とする）および栄養培地の流
れに関連して必要とされるガスの小さな全容積によって
達成される。チューブラ−膜の中空円筒状内部での微生
物との接触のため栄養培地が通過する膜ｌ；３利は、チ
ューブラ−膜の外表面に沿って通過する培地内にガスが
分散させられる場合、栄養培地へのガスの微細な分散お
よび／または溶解を助ける。

本発明の装置およびその好ましい方法において、チュー
ブラ−膜をスパイうル巻きの膜の内表面によって決定さ
れる内部円筒状空間内に配置することによって、チュー
ブラ−膜はスパイラル巻き膜エレメントと密着した部分
として作られている。

このようにして、スパイラル巻き膜からの精製栄養培地
は、直ちにチューブラ−膜の外表面との接触にもたられ
、そしてそれを通過し、その中の微生物との接触のため
にチューブラ−膜の空洞内部に人、て行く間に更に精製
される。

増殖プロセスのためにガス状物質が必要である場合、チ
ューブラ−膜は、好ましくはスパイラル巻きの膜の内部
円筒空間内にあるがスパイラル巻きの膜の円筒状内表面
と間隔をおくように、配置される。このようにして、チ
ュ゛−ブラー膜の外表面およびスパイラル巻きの膜の内
表面が、スパイラル巻きの膜からの精製栄養培地がチュ
ーブラ−膜外表面を通過して更に精製される前の状態に
ある環状の小室を決定するものとなる。所望のガス状物
質は、そこに収容されている栄養培地への分散および溶
解のためにこの環状小室へ導入される。

しかしながら、先に指摘したように、ガス状物質はチュ
ーブラ−膜を通過する微生物の流れに面接導入すること
もできる。

この装置および方法は、連続プロセスにおけるイースト
の増殖にとりわけ有用であって、そこで栄養培地（たと
えば糖蜜）は、培地中の微生物数を、イーストとの接触
前に栄養培地１００ｇあたり１０未満、典型的には１未
満に減少させる程度迄精製することができる。栄養培地
中の酸素含ｉｔの精密な制御は、イーストの増殖なしに
栄養源自体の好気的発酵が生ずるレベルを超えずに、イ
ーストの増殖に対して充分な酸素を供給するように、達
成される。

本発明のり置は、精製が必要かあるいは精製が望ましい
栄養培地と微生物とがその生育のために接触する、広い
種類の微生物増殖システムに応用可能である。微生物は
、その生育のために好気性あるいは嫌気性の条件を必要
とするものである。

装謬および方法の詳細を配達する目的で、糖蜜を含む栄
養培地中におけるイーストの増殖が説明のため選ばれた
。この増殖システムにおいては、酸素含有ガス（たとえ
ば空気）の存在を必要とする、それゆえこのシステムは
、いくつかの他のシステムについては、これほど容易に
説明できない本発明の数多い特徴を指摘するのに役立つ
であろう。

イーストの生産に応用したように、本発明の方法は、糖
蜜のような含水炭素ｌＰＡ質を連続的に精製してイース
トのための培地を準備することにょって生産を改善する
ものであって、その手法は、精製手段中に含まれる反応
帯域においてイーストを連続的に増殖させるため培地の
精製直後の使用を可能とし、冷却および別の反応器への
移送を不必要とするものである。

糖蜜は、ビートまたはさとうきびからの砂糖製造におい
て母液から蔗糖を採取したあとに残される濃い液体であ
る。糖蜜は、商業的な砂糖生産が多岐にわたっており、
それが種々の段階で取り出されるものである故に、無条
件に定ま−た組成を有するものでない。しかしながら、
典型的には１最終糖ＩＪ　（ｆｉｎａｌ　ｔｎｎｌａｓ
ｓｅｓ　）　Ｊ　として知られる製品は約２０％のスク
ロース、２０％の還元糖、１０％の灰力、２０％の非糖
＠有機物質および２０％の水を含むものである。この製
品は、本質的には、それ以上のスクロースを除去するこ
とがもはや商業上実用的でないときに残されるシラ１．
プである。

この製品は、また１黒色帯糖蜜（ｂｌａｃｋ　ｓｔｒａ
ｐｍｏｌａｓｓｅｓ）　Ｊとしても知られており、典型
的に発酵によってイースト、およびクエン酸のような種
々の化学品および種々のアルコールを生産するために利
用されている。

ここに糖蜜なる用語を用いたが、これは単に、スクロー
スの高度の除去によって比較的低い経済的価値を召する
最終糖蜜だけを含む意味ではなく、それからかなりの量
のスクロースを晶出しうる他の形の糖液を含むものであ
る。たとえば、一般に「第−糖’１１　（ｆｉｒｓｔ　
ｍｏｌａｓｓｅｓ　）　Ｊ　と呼ばれる、スクロースの
第１の晶出の後に残った母液をも含む。

また第２の晶出から得られる１第二糖４１Ｊも含み、さ
らにそれに続く最終糖蜜に至る各段階での糖蜜をも含む
。また、ホール・ジュース・モラセス（ｗｈｏｌｅ　ｊ
ｕｉｃｅ　ｍｏｌａｓｓｅｓ　）　を使用することも可
能であるが、多くの条件の下で経済的に望ましいことで
はない。

さらに、糖蜜なる用語は何等かの特定した源から製造さ
れた糖蜜に限定されるわけでなく、ビートまたはさとう
きび処理からの産物であり得る。

その広い局面において、糖蜜は、イーストの増殖のため
有効な含水炭素源を与える任意のスクロース含量、任意
の植物源からのものである。

イースト培養の栄養培地は、糖蜜だけを含むものであ−
てもまいが、適当な量の窒素、リン、含水炭素を得るの
に必要な他の栄養物、塩その他を用い、さらに、イース
トの特定の株により、あるいはイーストの所望の使用目
的に応じて必要とされる少量栄養分を用いることも出来
る。ｐＨを適当な値、典型的にはおよそｐ　Ｈ８，５か
らｐＨ７に、調節するため０才たはアルカリを用いるこ
とも望ましい。

生イーストの最大の用途はベーキンゲ目的であフて、本
発明の方法はこの型のイースト生産にとりわけ適してい
る。イーストは二つの主要な形、すなわち活性ドライお
よび圧さく型で、ベーカリ−および消費者のベーキン〃
のために供給されている。ベーキンが目的のイーストの
種は一般にサツカロミセ、ス・セレビシアエ（Ｓａｃｃ
ｈａｒｏｍｙｃｅｓＣｅｒｅｖｉｓｉａｅ　）　である
。この種の中に含まれるイーストには多くの株があり、
使用される特定の株はイース斗の所望の型のような多く
の要件に依存する。

ペーカーズ・イーストの株は、シュルツおよびアトキン
（５ｈｕｌｔｚ　ａｎｄ　Ａｔｋｉｎ　）　によってア
ーキーブス・オブ・バイオケミストリイ（ＡＲＣＨＩＶ
ＥＳＯＦ　ＢＩＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　）　、第１４巻
、８６９頁（１９４７年８月）に記され、出版されたパ
イオス・レスポンス・プロセデュア（ｂｉｏｓ　ｒｅｓ
ｐｏｎｓｅ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　）によフて分類され
るとき、一般に広いカテゴリーに分類されうる。第一の
がループはパイオス（Ｂｉｏｓ）賜２８６として分類さ
れる。このグループのイーストバ一般に圧さく型のイー
ストが所望されるとき使用される。圧さくイーストは、
一般に適当な寸法のブリック（方形塊）に成型され、約
７０％の湿分を含有するものである。第二のグループは
パイオスＮｎ２Ｂとして分類され、典型的に活性ドライ
・イーストを作るとき使用される。パイオスＩＶ＆１２
Ｂのイーストは高収率で増殖し、パイオス−２８６グル
ープのイーストより硬く安定であるが、あとのグループ
の圧さくイーストの方が、そのより優れた発酵活性の故
に商業的ベーカーに好まれている。

活性ドライ・イーストは典型的には、１０％未満、一般
に約４〜８％の湿分を含んでいる。パイオスＮＱ２８グ
ループのイーストは通常活性ドライ・イーストの生産の
ために選択される、これは、それがパイオスＮＱ２８６
グループのイーストより硬くまた代謝的に安定であると
いうこの〃ループのイーストの特性によるものであって
、これがバイオス宛２８のイーストを当初の発酵活性の
損失を最小に保ち乍ら、より低い湿分レベルまで乾操さ
せることを可能としている。ある例において、パイオス
−２８６グループのイーストも活性ドライ・イースト製
品を製造するのに使用することが出来る。

第１図は本発明を実施する好ましいプロセスの略図を示
すものである。タンク１０に貯えられた生の糖蜜は高い
バクテリア数、典型的には液状糖蜜１ｇあたり１０３〜
１０７個のオーダーの微生物を有しており、増殖前に減
少させなければならない。

これはイーストの生育条件はバクテリアの生育にとって
も高度に好ましいものである故必要なことである。すべ
ての供給流およびプロセス装置におケルバクテリアのレ
ベルも実用上最低のｌ／　ヘＪＬ／　ニ減少させること
も又必要なことである。たとえば、好気性条件下にイー
ストを増殖させるために必要とする空気の供給は一般に
濾過されていなければならない。加えて、装置は、きち
ょうめんに清浄に保たれ、正規の基準において滅菌され
ていなければならない。同様に、イースト自身が汚染バ
クテリア数ア来る丈ない培養物から得られたものである
ことを必要とする。

タンク１０に保有された生の糖蜜は確実変位のポンプ１
２により、導管１４を通じスラッジ除去器１６に移送さ
れる。導管１８を通じ、熱湯が加えられて生糖蜜と混合
され、約５０°〜７０°ブリツクス（ｂｒｉｘ）、温度
約４９℃（１２０°Ｆ）〜５８℃（１８５°Ｆ）の溶液
が作られる。スラッジ除去器１６は遠心機あるいはフィ
ルター・スクリーン・ユニットのいずれであってモヨい
。スラッジ除去器の主な目的は糖蜜液中の懸濁粒子を除
去し、約９０〜１００　ミクロンより大きい粒子を排除
することである。一つの、とりわけ効果的なスラッジ除
去ユニットは１００ミクロン・スウェコ（５ＷＥＣＯ）
スフ１１−ン・システムである。

糖蜜はスラッジ除去器１６から導管２０を逆じて供給タ
ンク２２へ移送される。導管２４からの熱湯が薄められ
た糖蜜と混合され約２０’−５０°ブリックス濃度、温
度約４９℃（１２０°Ｆ）〜５５℃（１８０°Ｆ）の最
終溶液とされる。ポンプ２６が糖蜜を限外濾過システム
へ運ぶ。

糖蜜は、導管２８を通じ、ここで８０および８２で示さ
れている複数の放射状導管へ移送され、ついでスパイラ
ル巻き限外ろ過膜８４に供給される。スパイラル巻き限
外ろ過膜は、アブコア（ＡＢＣＯＲ）スパイラル型メン
ブレン・カートリッジのような市販のユニットであって
よい。食品用途の製品を製造するのに百効であるために
、限外ろ過膜は、８０，０００ダルトンより大きな分子
量を有する懸濁または溶解している固型物をしりぞける
能力を彌さなければならない。所望ならば、ｔｏ、ｎｏ
ｎ　ダルトンを超える分子量の固体の排除能を有する限
外ろ過装置を用いることができる。好ましくは、’ＡＭ
が約１５．０（１０〜２０．１１００ダルトンの最小レ
ベルの分子量を有する固型物をしりぞける能力を有すべ
きである。

糖蜜がスパイラル巻きの限外ろ過膜８４の全長にわｔ：
りその長手方向に流れるとき、それは連続的に圧力を受
け、ｉｒ王分子惜物質を除くすべてのものが、膜８４の
多数の層を通じて半径方向に流れ環状室３６に向うよう
にさせられる。

環状室３６はスパイラル巻き堕８４の内表面とチューブ
ラ−ろ過膜３８の外表面によって決定されている。

端部キャップ８９および４０はチューブラ−膜をスパイ
ラル巻き膜の中で、その位置決めをする手段である。こ
うして、スパイラル巻き膜３４を通じる糖蜜の流れは室
８６に流入し、第二のろ過装置、チューブラ−ろ過膜８
８に向う透過物の流れを生じる。

スパイうル巻き膜によって排除された高分子量物質は、
ここに４１および４２として示す放射状に位置するボー
トを通じて敗り去され、濃縮した部分を供給タンク２２
に戻す再循還導管４４に向う。スパイラル巻き膜３４か
らの透過物もまた環状室の長軸に沿って流れるようにさ
れるが、過剰分は、半径方向に間隔をあけられた導管４
６および４８を通じ、かつ導管５０を通じ、再循還導管
４４へと通過して行く。

パイオリアククーの他端には、元４管５２カラ（７）半
径的に間隔をあけられた導管５２および５４をｉ？Ｔｈ
じて空気あるいは０禦富化ガスがＡ’４人される。好ま
しくは、焼結金属のスパージャ−のような空気分散ユニ
ットが、環状室３６内の透過物内に空気を微細に分散さ
せるために配置される。室３６の空間内に沿う透過物の
流れは空りをその内？１洲れるようにさせる。好ましく
は、入口呼管５２および５４から出口導管４６および４
８までの空気流は、導管５８を通じチューブラ−膜８８
内部を通過するイースト懸濁液に対し向流である。

その代り、ガスの一部または全部は、適当なスパージャ
一手段を用いて室６０内に導入することも出来る（後記
）。

チューブラ−膜フィルターはスパイラル巻き限外ろ過膜
８４と組合されて、精密から実質上すべての微生物を除
去し食品用途のイーストの生育を支えるイースト培養培
地を作るのに有効である。チューブラ−膜フィルターは
約０．２〜１，２、好ましくは約０．２〜０．５ミクロ
ンの平均細孔直径を有するものである。透過物はチュー
ブラ−膜カートリッジを半径方向に通過し、膜内の反応
帯域６０に達する。カートリッジの平均細孔径が小さい
ので、環状室８６内の透過物に導入された空気は、それ
が反応帯域に達するとき、微細に分散しかつ高度に溶解
した状態となっている。

イーストの増殖およびガス状物質を必要とする他の微生
物の増殖に応用したときの本発明の特別の有利性は、そ
こで微生物が増殖する栄養培地中のガス濃度の精密な制
御を達成出来る能力にある。

たとえば、イーストのシステムにおいて、高度に好気的
な条件が要求される。典型的には、栄養培地への酸素の
溶解度は、増殖が行われる条件において、きわめて低く
、薄い酸素流（たとえば１６〜２０％の酸素を含む空気
）が用いられ、増殖を起させるのに充分な培地中溶解酸
素の存在を保証するだめには、理論上の所要量をかなり
司過する面相いなければならない程である。このような
状況のもとで、酸素濃度の制御は達成困難である。さラ
ニ過剰の酸素の存在は、パスツール（Ｐａ５ｔｅｕｒ）
あるいはクラブトリー（Ｃｒａｂｔｒｅｅ　）　効果（
イーストの増殖なしに起る培地中の含水炭素のアルコー
ルへの好気性発酵）といつた不所望の結果を生ずること
がある。

本発明におけるシステム全体の加圧条件は、栄養培地に
対する酸素の溶解度をかなり増大させる。

その結果、濃縮した酸素含有ガス（たとえば、モレキュ
ラー・シーブのような適当な酸免掌化手段を通過させる
ことによって作られる）が採用可能であり（たとえば５
０％より大きく、典型的には８０〜９５％　のオーダー
の酸素を含Ｈするもの）、また増殖に必要とされる量の
存在を保証するための巨大な過剰量のガスを用いる必要
性が除去される。

このようにして、全体としてのカス利用が改善され、大
きなガス流を取扱うための装置的要求が減少シ、またシ
ステムへ加えられた１および過剰酸素の回避に関しての
きわめて精電な制御が維持できる。

本発明方法および装置の他の有利性は、システムを操業
するのに必要なエネルギーにおける、かなりの削減であ
る。

たとえば、イースト増殖のための従来の回分プロセスに
おいての全使用エネルギーは、イーストＩＫｇ　（８０
％固型分）あたり５５０〜１０００　キロワットのオー
ダーであ−た。本発明のシステムを採用すると、たとえ
ば、栄養培地の滅菌のためのスチームを作る必要性の除
去、ガス状の流れをポンプで移送する必要性の減少、お
よび大きなバ・ソチ混合物を移動し、取扱いまた攪拌す
る必要性の減少の結果、ＪＯＯＫｗ／イーストＩ　Ｋｇ
　以下の使用エネルギーが達成できる。加えて、本発明
の方法および装置においては栄養培地の全体としての利
用も改善される。

反応完結とともに、イーストは導管６２を通じて反応帯
域６０から取り出され収集タンク６４に導かれる、ここ
からその一部が製品として導管６６を通じて取出され、
一部が導管６８を通じ、反応帯域への導管５８を通じる
再循環のためポンプ７０に導かれる。

収集タンク６４から、製品イーストはサージ・々ンク７
２内に隼められるが、その内には、イーストを一定の通
気条件に保つため、ポンプ７４およζド導管７６　を通
じて空気あるいは他の酸素含有ガスが導入される。タン
ク７２からイーストは５．Ｉ管７ｓおよびポンプ８０を
通じて、遠心分離ｍ８２に取出される。

遠心分離機はイースト・クリームを分離し、それを導管
８４を通じて貯蔵タンク８６に送る。遠心分離機８２に
よ７て取除かれた液は、プロセスへ再循環するか、廃棄
あるいは別の処理において用いることができる。

前Ｐした具体例の説明において、糖蜜の栄養培地は、種
々の追加的栄養素、リン酸塩窒素含性物質などを添加さ
れていてもよい。これらの物質は、スパイラル巻き膜へ
の供給に先立って糖蜜に混入されていてもよいが、これ
らの物質を、スパイラル巻き朕によ−て限外ろ過された
のちの栄養培地（たとえば、環状室８６または直接反応
帯域６０のいずれかに）に加えることが好ましい。

第２図には、スパイラル巻き限外ろ過ユニットとチュー
ブラ−膜との組合せが斜視図で、第３図にはその断面図
で示されている。

スパイラル巻き限外ろ過膜は円筒状外殻１０２および同
心の内表面１０４より成るものである。これらの表面間
には、本質的に同心のスパイラルに巻かれた膜材料の層
８４が充填されている。内表面１０４はそれ自体膜の１
ｍであってもよいが、典型的には多孔の支持層である（
とくに、チューブラ−膜が、それから間隔をおいて配置
されている場合）。

内側層１０４はス？でイラル巻き膜素子の全長にわたつ
て内部円筒空間を定め、その中に外側円筒膜８８および
反応帯域として役立つ内側中空円筒空間６０を有するチ
ューブラ−膜が配置されている。

チューブラ−膜の外表面３８とスパイラル巻き膜素子の
内表面は環状室８６を定める。適当な端部キャップ支持
材あるいはハウジング（図示せず）の使用および／また
は組立体の長さ方向に沿って設けられたスペーサーの使
用により、これらの種々の素子間はその固定された相対
位置に保たれている。

スパイラル巻き膜の一端（典型的には、膜層群の外縁に
向う点）への栄養培地の流れは、栄養培地の一部（透過
物）の実質上半径方向の流れを生じ、膜は、透過物から
特定の寸法あるいは分子量を有する固体（不純物）を排
除する。透過物は環状室８６へ移り、チューブラ−膜の
外側膜表面８８を通過して反応帯域６０にもたらＡれる
。ガス状物質、栄養培地添加物などは、個別に環状室８
６（および／または微生物と共に反応帯域６０）に導入
される。

本発明は、次の実施例により、より詳しく説明される。

〔実施例〕

この実施例によると、イーストは、添付図面に示された
型であるがチューブラ−ｐ過膜８８がスパイラル巻き嘆
８４内で同心には配置されていない装置内で培養される
。

この例では、チューブラ−膜はユニット８４の下流の別
のカートリッジ内に酊胛される。この例によると、ビー
トまたはさとうきび糖蜜、またはその混合物が、水の添
加によりブ１】ツクス２５〜４０°の濃度まで稀釈され
、アブコア・カート１１ツジ型のスパイラル巻き限外ろ
過膜に通され、透過物は集められミ１１ポア（Ｍｉｌｉ
ｐｏｒｅ　）　型のカートリッジ内に支持されたチュー
ブラ−ろ過膜に通される。

空気は、そのチューブラ−ろ過膜の通過前に透過物中に
スパーク（注入）される。約１〜１０％の固型物を含む
パイオス８２９イーストの懸濁液がチューブラー−過膜
内部に流され、同時に高度に分散した空気を含む透過物
がチューブラ−膜の外側に向流的に流される。このよう
にして、イーストが、イースト培養培地を精製する手段
に含まれる反応帯域内で生産される。

上記開示は、この技術の当業者に本発明を実施するやり
方を教示する目的でなされたものであり、これを読むこ
とにより当業者に明らかとなる凡ての自明の改良および
変更を詳細に述べることを意図したものでない。しかし
ながら冒頭の特許請求の範囲によって定義される、本発
明の範囲内にある凡てのそのような改良および変更を含
むことを意図している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による好ましい処理システムを略図的
に現わしたものであり、 ＠２図は、本発明によるスパイラル巻き限外ろ過膜の斜
視図であ−て、その中で微生物増殖が生ずるチューブラ
−膜は、該スパイラル巻き膜内部の、かつその密着した
部分として配置されている、また第８図は、第２図の軸
に垂直な面による断面図である。 １０．２２・・・タンウ、１２．２６．７０．７４．８
０・１．ポンプ、１６・・・スラッジ除去８（，８４・
・・スパイラル巻き限外ろ８２・・・遠心分離機、１０
２・・・円筒状外殻、１０４・・・内表面、 出願人 代理人弁理士　東島隆治 手　続　補　正　書（自冷シ入１の１）昭和６０年　１
月／クロ １　事件の表示　、１））’−２，’））、ｒ　／グ、
Ｐ微生物培養方法およびそのための連続バイオリアクタ
ー３、補正をする者　−特許　出願人 任　所　アメリカ合衆国　ニューシャーシー（（ｉ　０
７０５４パージツバニー、　ナビスコ　プランゾ　プラ
ザ５°　補正の対象 願書、明細書の発明の名称の欄、明細書の特許請求の範
囲の欄、明細書の発明の詳細な説明の欄、明細書の図面
の簡単（１）願書の浄書（内容に変更なし） （２）明細書の汀佑（内容に変更なし）手　続　補　正
　書（自り５耳’ｔｑＺ３昭和６０年１　月１ｑ日 １、事件の表示 微生物培養方法およびそのための連続バイオリアクター
８、補正をする者　、特許、　出願人 任　所　アメリカ合衆国　ニューシャーシー州　０７０
５４パージツバニー、　ナビスコ　プランゾ　プラザ（
無番地） 住　所　〒５８０　大阪市北区梅田３丁目２番１４号　
大弧ビル、′　明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり
補正する。 特許請求の範囲 １）次記各工程を含むことを特徴とする精製栄養培地中
で微生物を連続的に増殖させる方法；ａ）円筒状外表面
およびこれと同心でスパイラル巻き膜の同心的な層によ
って該外表面から隔てられている円筒状内表面を有する
、円筒状のスパイラル巻き膜の全長にわたって液体栄養
培地を連続的に流す工程、ここで該内表面は該円筒状の
スパイラル巻き膜の全長にわたって内部円筒状空間を定
め、それにより該栄養培地の少くとも一部の、該スパイ
ラル巻き膜を通じ該内部円筒状空間へ達する実質上半径
方向の流れを形成するものであり、該栄養培地の半径方
向の流れは、予じめ定められた値を越えるサイズの不純
物を含む固体をそれかｂ）チューブラ−膜材料の中空円
筒内部を通る微生物の連続的な流れを形成する工程、こ
こで該チューブラ−膜材料は該スパイラル巻き膜の内部
円筒状空間に、それと実質上同心となるように配置され
ており、該チューブラ−膜の細孔径（ボア・サイズ）は
、該微生物をその中空円筒内部に閉じ虱、栄養培地の該
半径方向の流れの少くとも一部が、該中空円筒内部での
微生物との接触のため該チューブラ−膜を通過するよう
にされており、該チューブラ−膜を通過する栄養培地は
、予じめ定めた値を越えるサイズの不純物を含む固体を
そＣ）該チューブラ−膜の該中空円筒内部で、該微生物
を該栄養培地中で増殖させる条件を維持する工程；およ
び ｄ）該チューブラ−膜の該中空円筒内部から、増殖した
微生物と栄養培地とを連続的に取除く工程。 ２）該チューブラ−膜材料が、該スパイラル巻き内 膜の内部円筒状空間大に、該スパイラル巻き膜の円筒状
内表面と間隔をあけるように配置され、それによってス
パイラル巻き膜の該内表面および該チューブラ−膜の表
面とが環状室を定めるものであることを特徴とする特許
請求の範囲１）に記載の方法。 ８）ガス状物質が該環状室内に導入されることを体栄養
培地の連続的な流れが、該チューブラ−膜の中空円筒内
部を通じる微生物の流れに対し向流的であることを特徴
とする特許請求の範囲２）に記載の方法。 空回筒内部を通じる微生物の流れに対し並流的であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲２）に記載の方法。 ６）スパイラル巻き限外ろ過膜が、該栄養培地から約ｓ
　ｏ、ｏ　ｏ　ｏダルトンより大きな分子量を有する固
体を除去するのに有効であることを特徴とする特許請求
の範囲２）に記載の方法。 ７）該チューブラ−膜材料が約０．２から約１．２ミク
ロンの平均細孔直径を有するものであることを特徴とす
る特許請求の範囲６）に記載の方法。 ８）スパイラル巻き限外ろ過膜が、該栄養培地から約１
５，０００りτルトンより大きい分子量の固体を除均細
□孔直径を有するものであることを特徴とする特許請求
の範囲８）に記載の方法。 １０）該微生物が増殖のために好気性条件を必要とし、
該環状室内に導入される該ガス状物質が酸素含有ガスで
あることを特徴とする特許請求の範囲８）に記載の方法
。 １１）該微生物がイーストであることを特徴とする特許
請求の範囲１０）に記載の方法。 １２）該栄養培地が糖蜜を含むことを特徴とする特許請
求の範囲１１）に記載の方法。 １８）次記各工程を含むことを特徴とする糖蜜を含む精
製栄養培地中でイーストを連続的に増殖させる方法； ａ）円筒状外表面およびこれと同心でスパイラル！ｙＫ
−の同心的な層によって該外表面から隔てられている円
筒状内表面を有する、円筒状のスパイラル巻き膜の全長
にわたって糖蜜を含む液体栄養培地を連続的に流す工程
、ここで該内表面は該円筒状スパイラル巻き膜の全長に
わたって内部円筒状空間を定め、それによって該栄養培
地の核内８０．０００ダルトンを越える分子量の固体が
除去されたものとなっている； ｂ）チューブラ−膜材料の中空円筒内部を通るイースト
の連続的な流れを形成する工程、ここで該チューブラ−
膜材料は該スパイラル巻き膜の内部円筒状空間に、それ
と実質上同心となるように、かつスパイラル、巻き膜の
内表面と該チューブラ−膜の外表面とが間隔をあけられ
環状室を定めるように配置されており、それによって該
スパイラル巻・き膜から得られた栄養培地の少くとも一
部が、該チューブラ−膜の中空円筒内部での微生物との
接・触のため該チュブラ−膜の外表面をａるよう゛に、
されており、該チューブラ−膜が約０．２〜１．２ミク
ロンの平均細孔直径を有するものになっている；　・ Ｃ）酸素含有ガスを、該スパイラル巻き膜からの栄養培
地との混合のため該環状室を通じ、または該チューブラ
−膜の中空円筒内部を通じ、あるいは両者を通じて流す
工程； ｄ）該チューブラ−膜の中空円筒内部で、そこにある該
栄養培地中で該イーストを増殖させるのにしたイースト
と栄養培地とを連続的に除去する工程。 る該栄養培地の微生物“の数を、栄養培地１００９あた
り微生物数１０個未満まで減少させるのに有効であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲１８）に記載の方法。 １５）該栄養培地の該スパイラル巻き限外ろ過膜の全長
にわたる流れおよび酸素含有ガスの該環状室への流れが
該チューブラ−膜の中空円筒内部でのイーストの流れに
対し向流であることを特徴とする特許請求の範囲１４）
に記載の方法。 １６）該酸素含有ガスが容積ベースで少なくとも約５０
％酸素を含有していることを特徴とする特許請求の範囲
１８）に記載の方法。 １７）欠配各工程を含むことを特徴とする精製栄養培地
中で微生物を連続的に増殖させる方法：ａ）円筒状外表
面およびこれと同心でスパイラルｑの同心的な層によっ
て該外表面長ゝら隔てられている内表面を有するスパイ
ラル巻きの円筒状スパイラル巻き限外ろ過膜の全長にわ
たって液体栄養培地を連続的に流す工程、ここで該内表
面は、該スパイラル巻き膜の全長にわたって内部円筒状
空間を定め、それによって該栄養培地の少なくとも一部
の該スパイラル巻き膜を通じ該内部内Ｘ＠ 筒状空間へ達する実質上半径流×の流れを形成す巻き膜
によって約８０，０００ダルトンを越える分子量の固体
をそれから除去されたものとなっている；ｂ）該内部円
筒状空間から、栄養培地を連続的に取除く工程； ｏ）ｂ）で取除かれた栄養培地をチューブラ−膜材料の
円筒状外表面に沿って連続的に通過させる工程、ここで
該膜材料は約０．２から１．２ミクロンの平均細孔径を
有し、それによって該栄養培地の少なくとも一部が該チ
ューブラ−膜材料を通じ、その中空円筒状内部に通過す
るものである。 ｄ）微生物を、該チューブラ−膜材料の該中空円筒状内
部に、その中の栄養培地との連続的な接触のため連続的
に導入する工程； ｅ）該チューブラ−膜材料の該中空円筒状内部において
該微生物が該栄養培地中で増殖するのに有効な条件を維
持する工程；および ｆ）該中空円筒状内部から、増殖した微生物と栄養培地
とを連続的に取除く工程。 １８）ガス状物質がｂ）で取除かれた該栄養培地と混合
させられることを特徴とする特許請求の範囲１７）に記
載の方法。 １９）該微生物がイースト、該ガス状物質が酸素含有ガ
スであることを特徴とする特許請求の範囲１８）に記載
の方法。 ２０）精製微生物養培養地の、約ａ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏダ
ルトンより大きな分子量の固体をしりぞけるのに有効な
限外ろ過装置と少なくとも一つの約０．２〜１．２ミク
ロンの平均細孔径を有する付加的ろ過装置との組合せで
あって不純の培養培地の汚染微生物数の減少に有効なろ
過装置に不純の培養培地を通じることによって不純の培
養培地を精製する手段の中に含まれている反応帯域中へ
の、流れを形成する工程；微生物を、微生物を増殖させ
るのに有効な条件下の該反応帯域を通じて連続的に前進
させる工程；および過剰の培養培地から増殖している微
生物を分離する工程を含むことを特徴とする微生物連続
培養方法。 ２１）微生物を、そのための精製栄養培地中で連続的に
増殖させる装置であって、 ａ）円筒状外表面と、該外表面と同心であって、該外表
面とスパイラル巻き膜の同心的層によって隔てられてい
る円筒状内表面とを有する円筒状のスパイラル巻き限外
ろ過膜素子、該内表面は該スパイラル巻き膜素子の全長
にわたって内部円筒状空間を定めるものであり、該スパ
イラル巻き限外ろ膜素子はその全長にわたって液状栄養
培地の連続的な流れを受容するようにされており、それ
によって、それから予じめ定めたサイズを越える固体を
除去された該栄養培地の少くとも一部の、該スパイラル
巻きべ膜を通過して該内部円筒状空間に達する、実質上
半径方向の流れを形成・するものとなっている；および と実質上同心であるように配置されたチューブラ−膜材
料、ここで該チューブラ−膜の外表面は該スパイラル巻
き膜の内円筒状表面と、該チューブラ−膜の外表面の周
りに環状室を形成するように間隔をおかｉ−Ｃおり、該
ヵ。−ブラー膜。細孔径υ゛ は該微生物を、その中空円筒状内部に閉×込め、かつ該
チューブラ−膜によって、予じめ定めたサイズあるいは
分子量を越える固体を取除かれた栄養培地の該実質上半
径方向の流れの少くとも一部を、そこを通過して該中空
円筒内部に達するようにさせるものとなっている。 ２２）該スパイラル巻き膜が、該栄養培地から約８０．
０００ダルトンを越える分子量を有する固体を除去する
のに有効であり、該チューブラ−膜の平均細孔径が約０
．２〜１．２亙クロンであることを特徴とする特許請求
の範囲２１）に記載の装置。 ２８）該チューブラ−膜の円筒状外表面の周りの環状室
内にガス状物質を導入する手段を含むことを特徴とする
特許請求の範囲２１）に記載の装置。 Ｑ） 手　続　補　正　書（自発） 昭和６０年　１月二５日 ３　補正をする者　特　許　出願人 任　所　アメリカ合衆国　ニュージャーシーツ刊　０７
０５４パージツバニー、ナビスコ　プランゾ　プラザ図
面の浄書（内容に変更なし） 手続補正書（イ０）ｚ） 昭和６０年４月２５日 特許庁長官殿　い １、事件の表示 つ 微生物培養方法およびそのための連続バイオリアクター
８、補正をする者　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国　ニューシャーシー州　０７０
５４パージツバニー、ナビスコ　プランゾ　プラザ（無
番地） ハ ５、補正により減少する発明の数 ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ７、補正の内容 明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 補正後の特許請求の範囲の全文を記載した書面排除され
るような平均細孔径を有しそれを組み合前記限外ろ過装
置は、円筒状の外表面と該外表方向の流れの少くとも一
部が、該中空円筒内部で（３）該チューブラ−膜材料が
、該スパイラル巻き膜の内部円筒状空間内に、該スパイ
ラル巻き膜の円筒状内表面と間隔をあけるように配置さ
れ、それによつ゛Ｃスパイラμ巻き膜の該内表面および
該チューブラ−膜の外表面とが環状室を定めるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲（２］に記載の方法
。 （４）ガス状物質が該環状室内に導入されることを特徴
とする特許請求の範囲堡に記載の方法。 （５）該円筒状スパイラル巻き膜の全長にわたる液体栄
養培地の連続的な流れが、該チューブラ−膜の中空円筒
内部を通じる微生物の流れに対し向流的であることを特
徴とする特許請求の範囲視に記載の方法。 （６）該円筒状スパイラル巻き膜の全長にわたる液体培
地の連続的な流れが、該チューブラ−膜の中空円筒内部
を通じる微生物の流れに対し並流的であることを特徴と
する特許請求の範囲（３）に記載の方法。 （７）スパイラル巻き限外ろ過膜が、該栄養培地から約
ａ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏダルトンより大きな分子量を有する
固体を除去するのに有効であることを特徴とする特許請
求の範囲（３）に記載の方法。 （８）該チューブラ−膜材料が約０．２から約１．２ミ
クロンの平均細孔直径を１するものであることを特徴と
する特許請求の範囲（７）に記載の方法。 （９）スパイラル巻き限外ろ過膜が、該栄養培地から約
１５，０００ダｐトンより大きい分子量の固体を除去す
るのに有効であることを特徴とする特許請求の範囲里に
記載の方法。 ＱＯ該チューブラ−膜材料が約０．２から約０．５ミク
ロンの平均細孔直径を有するものであることを特徴とす
る特許請求の範囲傘に記載の方法。 Ｑη該機微生物増殖のために好気性条件を必要とし、該
環状室内に導入される該ガス状物質が酸素含有ガスであ
ることを特徴とする特許請求の範囲Ｗに記載の方法。 ＠機微生物がイーストであることを特徴とする特許請求
の範囲豊に記載の方法。 ０該栄養培地が精密を含むことを特徴とする特許請求の
範囲翌に記載の方法。 Ｑ◆以下の特徴を有する特許請求の範囲第（４）項記載
の方法。 Ｏｆｊ該スパイラμ巻きの限外ろ過膜と該チューブラ−
膜とが該チューブラ−膜の中空円筒状内部にある該栄養
培、地の微生物の数を、栄養培地１００９あたり微生物
数１１０個未満まで減少させるのに有効であることを特
徴とする特許請求の範囲蛭に記載の方法。 ａｔｔ該栄養培地の該７８４９２巻き限外ろ過膜の全長
にわたる流れおよび酸素含有ガスの該環状室への流れが
該チューブラ−膜の中空円筒内部でのイーストの流れに
対し向流であることを特徴とする特許請求の範囲！に記
載の方法〇 幹該酸素含有ガスが容積ベースで少なくとも約５０％の
酸素を含有していることを特徴とする特許請求の範囲α
４に記載の方法。 （ト）欠配各工程を含むことを特徴とする精製栄養培地
中で微生物を連続的に増殖させる方法；（ａ）　円筒状
外表面およびこれと同心でスパイラル巻きの膜の同心的
な層によって該外表面から隔てられている内表面を有す
るスパイラル巻きの円筒状スパイラル巻き限外う過膜の
全長にわたつ゛Ｃ液体栄養培地を連続的に流す工程、こ
こで該内表面は、該スパイラル巻き膜の全長にわたって
内部円筒状空間を定め、それによって該栄養培地の少な
くとも一部の該７８４９２巻き膜を通じ該内部円筒状空
間へ達する実質を半径方行の流れを形成するものであり
、該栄養培地の流れは、それから該７８４９２巻き膜に
よって約８０，０００ダルトンを越える分子量の固体を
除去されたものとなっている； （ｂ）　該内部円筒状空間から、栄養培地を連続的に取
除く工程；　、 （ｃ）　（ｂ）で取除かれた栄養培地をチューブラ−膜
材料の円筒状外表面に沿つ′〔連続的に通過させる工程
、ここで該膜材料は約０，２から１，２ミクロンの平均
細孔径を有し、それによって該栄養培地の少な（とも一
部が該チューブラ−膜材料を通じ、その中空円筒状内部
に通過するものである； （ｄ）　微生物を、該チューブラ−膜材料の該中空円筒
状内部に、その中の栄養培地との連続的な接触のため連
続的に導入する工程； （ｅ）　該チューブラ−膜材料の該中空円筒状内部にお
い・〔、該微生物が該栄養培地中で増殖するのに有効な
条件を維持する工程；および（ｆ）　該中空円筒状内部
から、増殖した微生物と栄養培地とを連続的に取除く工
程。 ＯＩガス状物質が（ｂ）で取除かれた該栄養培地と混合
させられることを特徴とする特許請求の範囲吸に記載の
方法。 ■機微生物がイースト、該ガス状物質が酸素含有ガスで
あることを特徴とする特許請求の範囲聾に記載の方法。 Ｃ！η微生物を、そのための精製栄養培地中で連続的に
増殖させる装置であって、 （ａ）　円筒状外表面と、該外表面と同心であって、該
外表面とスパイラル巻き膜の同心的層によって隔てられ
ている円筒状内表面とを有する円筒状のスパイラル巻き
限外ろ過膜素子、該内表面は該スパイラル巻き膜素子の
全長にわたっ′〔内部円筒状空間を定めるものであり、
該７８４９２巻き限外ろ膜素子はその全長にわたって液
状栄養培地の連続的な流れを受容するようにされており
、それによって、それから予じめ定めたサイズ°を越え
る固体を除去された該栄養培地の少くとも一部の、該ス
パイラル巻きの膜を通過して該内部円筒状空間に達する
、実質上半径方向の流れを形成するものとなっている；
および（ｂ）　円筒状外表面と中空円筒状内部を有し、
該スパイラル巻き膜素子の内部円筒状空間内に、それと
実質り同心であるように配置されたチューブラ−膜材料
、ここで該チューブラ−膜の外表面は該スパイラル巻き
膜の内円筒状表面と、該チューブラ−膜の外表面の周り
に環状室を形成するように間隔をおかれ′Ｃおり、該チ
ューブラ−膜の細孔径は該微生物を、その中空円筒状内
部に閉じ込め、かつ該チューブラ−膜によって、予じめ
定めたサイズあるいは分子量を越える固体を取除かれた
栄養培地の該実質上半径方向の流れの少くとも一部を、
そこを通過し′〔該中空円筒内部に達するようにさせる
ものとなっている。 に）該スパイラル巻き膜が、該栄養培地から約ａ　ｏ、
ｏ　ｏ　ｏダルトンを越える分子量を有する固体を除去
するのに有効であり、該チューブラ−膜の平均細孔径が
約０．２〜１．２ミクロンであることを特徴とする特許
請求の範囲シυに記載の装置。 （ハ）該チューブラ−膜の円筒状外表面の周りの環状室
内にガス状物質を導入する手段を含むことを特徴とする
特許請求の範囲＆］）に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　次記各工程を含むことを特徴とする精製栄養培
   地中で微生物を連続的に増殖させる方法；（ａ）　円筒
   状外表面およびこれと同心でスパイラル巻き膜の同心的
   な、１によって該外表面から隔てられている円筒状内表
   面を有する、円筒状のスパイラル巻き膜の全長にわたっ
   て液体栄養培地を連続的に流す工程、ここで該内表面は
   該円筒状のスパイラル巻き膜の全長にわたって内部円筒
   状空間を定め、それにより該栄養培地の少くとも一部の
   、該スパイラル巻き膜を通じ該内部円筒状空間へ達する
   実質上半径方向の流れを形成するものであり、該栄養培
   地の半径方向の流れは、それから該膜によって予じめ定
   められた値を越えるサイズの不純物を含む固体を取除か
   れたものとなっている； （ｂ）　チューブラ−膜材料の中空円筒内部を通る微生
   物の連続的な流れを形成する工程、ここで該チューブラ
   −膜材料は該スパイうル巻き膜の内部円筒状空間に、そ
   れと実質上同心となるように配Ｈされており、該チュー
   ブラ−膜の細孔径（デア・サイズ）は、該微生物をその
   中空円筒内部に閉ぢ込め、栄養培地の該半径方向の流れ
   の少くとも一部が、該中空円筒内部での微生物との接触
   のため該チューブラ−膜を通過するようにされており、
   該チューブラ−膜を通過する栄養培地は、それから該膜
   によって予じめ定めた値を越えるサイズの、不純物を含
   む固体を取除か許ものとなっている； （Ｃ）　該チューブラ−膜の該中空円筒内部で、該微生
   物を該栄養培地中で増殖させる条件を維持する工程；お
   よび （ｄ）　該チューブラ−膜の該中空円筒内部から、増殖
   した微生物と栄養培地とを連続的に取除く工程。 （２）該チューブラ−膜材料が、該スパイラル巻き膜の
   内部円筒状空間内に、該スパイラル巻き膜の円筒状内表
   面と間隔をあけるように配置され、それによってスパイ
   ラル巻き膜の該内表面および該チューブラー嘆の外表面
   とが環状室を定めるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲（１）に記載の方法。 （３）　ガス状物質が該環状室内に心入されることを特
   徴とする特許請求の範囲（２）に記載の方法。 （４）鮪円筒状スペイラル巻き膜の全長にわたる液体栄
   養培地の連続的な流れが、該チューブラ−膜の中空円筒
   内部を通じる微生物の流れに対し向流的であることを特
   徴とする特許請求の範囲（２）に記載の方法。 Ｃ５）　該円筒状スパイラル巻き膜の全長にわたる液体
   培地の連続的な流れが、該チューブラ−膜の中空円筒内
   部を通じる微生物の流れに対し並流的であることを特徴
   とする特許請求の範囲（２）に記載の方法。 （６）　スパイラル巻き限外ろ過膜が、該栄養培地から
   約８０，０００　ダルトンより大きな分子量をイイする
   固体を除去するのに有効であることを特徴とする特許請
   求の範囲（２）に記載の方法。 （７）　該チー−膜材−膜材利が約０．２から約１．２
   ミクロンの平均細孔直径を彌するものであることを特徴
   とする特許請求の範囲（６）にＫｃ！載の方法。 （８）　ス？（イラル巻き限外ろ過膜が、該栄養培地か
   ら約１５，０００　ダルトンまり大きい分子量の固体を
   除去するのに有効であることを特許請求の範囲（２）に
   記載の方法。 （９）該チューブラ−膜材料が約０．２から約０．５ミ
   クロンの平均細孔直径を有するものであることを特徴と
   する特許請求の範囲（８）に記載の方法。 ０１　該微生物が増殖のために好気性条件を必要とし、
   該環状室内に導入される該ガス状物質が酸嚢含有ガスで
   あることを特徴とする特許請求の範囲（３）に記載の方
   法。 ＯＤ　該微生物がイーストであることを特徴とする特許
   請求の範囲０１に記載の方法。 ０の該栄養培地が糖蜜を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲α力に記載の方法。 （至）　次記各工程を含むことを特徴とする糖蜜を含む
   精製栄養培地中でイーストを連続的に増殖させる方法； （ａ）　円筒状外表面およびこれと同心マスパイラル巻
   きの膜の同心的な層によって該外表面から隔てられてい
   る円筒状内表面を有する、円筒状のスパイラル巻き膜の
   全長にわたって糖蜜を含む液体栄養培地を連続的に流す
   工程、ここで該内表面は該円筒状スパイうル巻き膜の全
   長にわたって内部円筒状空間を定め、それによ−て該栄
   養培地の該内部円筒状空間への実質上半径方向の流れを
   形成するものであり、該栄養培地の半径方向の流れは、
   それから約ｇｏ、ｏｏｏ　ダルトンを越える分子量の固
   体が除去されたものとなっている； （ｂ）　チューブラ−膜材料の中空円筒内部を通るイー
   ストの連続的な流れを形成する工程、ここで該チューブ
   ラ−膜材料は該スパイラル巻き膜の内部円筒状空間に、
   それと実質上同心となるまうに、かつスパイラル巻き膜
   の内表面と該チューブラ−膜の外表面とが間隔をあけら
   れ環状室を定めるように配置されており、それによって
   該スパイラル巻き膜から得られた栄養培地の少くとも一
   部が、該チューブラ−膜の中空円筒内部での微生物との
   接触のため該チューブラ−膜の外表面を通過するように
   されており、該チューブラ−膜が約０．２〜１．２ミク
   ロンの平均細孔Ｉ市径を有するものとなっている； （Ｃ）　酸素含有ガスを、該スパイラル巻き膜からの栄
   養培地との混合のため該環状室を通じ、または、該チュ
   ーブう一部の中空円筒内部を通じ、あるいは両者を通じ
   て流す工程；（ｄ）　該チューブラ−膜の中空円筒内部
   で、そこにある該栄養培地中で該イーストを増殖させる
   のに有効な条件を維持する工程；および（ｅ）　該チュ
   ーブラ−膜の中空円筒内部から、増殖したイーストと栄
   養培地とを連続的に除去する工程。 （１４）　該スパイラル巻きの限外ろ過膜と該チューブ
   ラー爬とが該チューブう一部の中空円筒状内部にある該
   栄養培地の微生物の数を、栄養培地１００ｇあたり微生
   物数１０個未満まで減少させるのに有効であることを特
   徴とする特許請求の範囲０３に記載の方法。 ０υ　該栄養培地の該スパイラル巻き限外ろ過膜の全長
   にわたる流れおよｔ）！酸素含有ガスの該環状室への流
   れが該チューブラ−膜の中空円筒内部でのイーストの流
   れに対し向流であることを特徴とする特許請求の範囲（
   ロ）に記載の方法。 ａｅ　該酸素含有ガスが容稍ベースで少なくとも約５０
   ％の酸素を含有していることを特徴とする特許請求の範
   囲Ｏｎに記載の方法。 Ｑ７１　次Ｐ名工程を含むことを特徴とする精製栄養培
   地中で微生物を連続的に増殖させる方法；（ａ）　円筒
   状外表面おまζＮこれと同心でスパイラル巻きの膜の同
   心的な層によって該外表面から隔てられている内表面を
   有するスパイラル巻きの円筒状スパイラル巻き限外ろ過
   膜の全長にわた１て液体栄養培地を連続的に流す工程、
   ここで該内表面は、該スパイラル巻き膜の全長にわたっ
   て内部円筒状空間を定め、それによって該栄養培地の少
   なくとも一部の該スパイラル巻き膜を通じ該内部円筒状
   空間へ達する実質上半径方行の流れを形成するも′ので
   あり、該栄養培地の流れは、それから該スパイラル巻き
   膜によって約８ｎ　ｏｎｏ　ダルトン ンを越える分子量の固体を除去されたものとな１ている
   ； （ｂ）　該内部円筒状空間から、栄養培地を連続的に取
   除く工程； （ｃ）　（ｂ）で取除かれた栄養培地をチューブラ−膜
   材料の円筒状外表面に沿７て連続的に通過させる工程、
   ここで核部ＵＨは約０．２から１．２ミクロンの平均細
   孔径を何し、それによ〜て該栄養培地の少なくとも一部
   が該チューブラー膜材料を通じ、その中空円筒状内部に
   通過するものである； （ｄ）　微生物を、該チューブラ−膜材料の該中空円筒
   状内部に、その中の栄養培地との連続的な接触のため連
   続的に導入する工程；（ｅ）　該チューブラ−膜材料の
   該中空円筒状内部において、該微生物が該栄養培地中で
   増殖するのに有効な条件を維持する工程；および（ｆ）
   　該中空円筒状内部から、増殖した微生物と栄養培地と
   を連続的に取除く工程。 （至）　ガス状物質が（ｂ）で取除かれた該栄養培地と
   混合させられることを特徴とする特許請求の範囲０ηに
   記載の方法。 Ｑ呻　該微生物がイースト、該ガス状物質が酸漿含有ガ
   スであることを特徴とする特許請求の範囲［相］に記載
   の方法。 に）精製微生物培養培地の、約８ｏ、ｏｏｏ　ダルトン
   より大きな分子量の固体をしりぞけるのに有効な限外ろ
   過ｆ装置と少なくとも一つの約０．２〜１．２ミクロン
   の平均細孔径を有する付加的ろ過装置との組合せであっ
   て不純の培養培地の汚染微生物数の減少に有効なろ過装
   置に不純の培養培地を通じることにょ−て不純の培養培
   地を精製する手段の中に含まれている反応帯域中への、
   流れを形成する工程；微生物を、微生物を増殖させるの
   に有効な条件下の該反応帯域を通じて連続的に＠進させ
   る工程；および過剰の培養培地から増殖している微生物
   を分離する工程を含むことを特徴とする微生物連続培舘
   方法。 ｆｌ！］）　微生物を、そのための精製栄養培地中で連
   続的に増殖させる装置であって、 （ａ）　円筒状外表面と、該外表面と同心であ７て、該
   外表面とスパイラル巻き膜の同心的層によって隔てられ
   ている円筒状内表面とを有する円筒状のスパイラル巻き
   限外ろ過膜素子、該内表面は該スパイラル巻き膜素子ノ
   全長ニわたーで内部円筒状空間を定めるものであり、該
   スパイラル巻き限外ろ過素子はその全長にわたって液状
   栄養培地の連続的な流れを受容するようにされており、
   それにま７て、それから予じめ定めたサイズを赫える固
   体を除去された該栄養培地の少くとも一部の、該スパイ
   ラル巻きの膜を通過して該内部円筒状空間に達する、実
   質上半径方向の流れを形成するものとな−ている；およ
   び （ｂ）　円筒状外表面と中空円筒状内部をイＪし、該ス
   パイラル巻き膜素子の内部円筒状空間内に、それと実質
   上同心であるように配置されたチューブラ−膜材料、こ
   こで該チューブラ−膜の外表面は該スパイラル巻き膜の
   内円筒状表面と、該チューブラ−膜の外表面の固りに環
   状室を形成するまうに間隔をおかれており、該チューブ
   ラ−膜の細孔径は該微生物を、その中空円筒状内部に閉
   ぢ込め、かつ該チューブラ−膜によ−て、予じめ定めた
   サイズあるいは分子量を起える固体を取除かれた栄養培
   地の該実質上半径方向の流れの少くとも一部を、そこを
   通過して該中空円筒内部に達するようにさせるものとな
   フている。 （ハ）該スパイラル巻き膜が、該栄養培地から約ａｎ、
   ｏｏｏ　ダルトンを越える分子量を有する固体を除去す
   るのに有効であり、該チューブラ−膜の平均細孔径が約
   ０．２〜１．２ミクロンであることを特徴とする特許請
   求の範囲ｅ２＋）に記載の装置。 翰　該チューブラ−膜の円筒状外表面の固りの環状室内
   にガス状物質を導入する手段を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲６！ｌ）に記載の装置。