JPS6394977A - 活性充填材およびその製造方法 - Google Patents
活性充填材およびその製造方法Info
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- JPS6394977A JPS6394977A JP61242267A JP24226786A JPS6394977A JP S6394977 A JPS6394977 A JP S6394977A JP 61242267 A JP61242267 A JP 61242267A JP 24226786 A JP24226786 A JP 24226786A JP S6394977 A JPS6394977 A JP S6394977A
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Classifications
-
- 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
- C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
- C12M25/10—Hollow fibers or tubes
-
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- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
- C12N11/082—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C12N11/084—Polymers containing vinyl alcohol units
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
工 技術分野
本発明は、活性充填材、特に酵素・微生物・菌体を固定
化担持して反応容器等に収納して用いる活性充填材とそ
の製造方法に関する。
化担持して反応容器等に収納して用いる活性充填材とそ
の製造方法に関する。
■ 先行技術とその問題点
近年 、酵素を適当な担体に固定化した、いわゆる固定
化酵素が各種有機酸、糖類の連続製造等に応用され始め
ており、品質、コスト、省エネルギーなどの面でその有
利性が注目されている。
化酵素が各種有機酸、糖類の連続製造等に応用され始め
ており、品質、コスト、省エネルギーなどの面でその有
利性が注目されている。
酵素を固定化する方法は、包括法、架橋法、担体結合法
に大きく分類され、担体結合法はさらに共有結合法、イ
オン結合法、物理的吸着法に細分類することができる。
に大きく分類され、担体結合法はさらに共有結合法、イ
オン結合法、物理的吸着法に細分類することができる。
これらの方法で得られる固定化酵素は通常ゲル状、粒
状もしくはフィルム状であり、カラムなどの反応容器に
充填されて用いられている。 また、これらの手法は、
酵素のみならず微生物・菌体に対しても同様に適用され
ている。
状もしくはフィルム状であり、カラムなどの反応容器に
充填されて用いられている。 また、これらの手法は、
酵素のみならず微生物・菌体に対しても同様に適用され
ている。
このような用途においては、充填材単位量あたりの全処
理容量ばかりでなく、それが単位時間あたりどれだけの
流体(気体あるいは液体、以下同様)を処理できるかと
いう、処理速度も問題となる。 そこで処理速度を向上
させる目的で、これら粒状充填材を細粒化することが一
般に行われている。 細粒化の効果は単位充填体積あた
りの接触面積の増大と粒子内拡散距離の減少にもとづく
もので、物質としては全く同一の活性充填材であっても
、処理速度の向上が可能である。
理容量ばかりでなく、それが単位時間あたりどれだけの
流体(気体あるいは液体、以下同様)を処理できるかと
いう、処理速度も問題となる。 そこで処理速度を向上
させる目的で、これら粒状充填材を細粒化することが一
般に行われている。 細粒化の効果は単位充填体積あた
りの接触面積の増大と粒子内拡散距離の減少にもとづく
もので、物質としては全く同一の活性充填材であっても
、処理速度の向上が可能である。
しかし細粒化は充填層の通気あるいは通液抵抗(以下、
流通抵抗という)を増大させるため、極端な場合、目的
とする非処理流体の流通そのものが困難になることもあ
る。
流通抵抗という)を増大させるため、極端な場合、目的
とする非処理流体の流通そのものが困難になることもあ
る。
他方、繊維状の形態を持つ固定化酵素等も開発されてい
る。 粒状充填材と比較した繊維の特徴としては、糸、
紐、織布、絹布、不織布、フェルト、マット等の二次的
加工が使用目的に応じて可能であることのほか、処理速
度が大きいことがあげられる。 これは一本一本のフィ
ラメントが細い柱状体であり、接触面積が大きく、内部
拡散距離が短いためである。
る。 粒状充填材と比較した繊維の特徴としては、糸、
紐、織布、絹布、不織布、フェルト、マット等の二次的
加工が使用目的に応じて可能であることのほか、処理速
度が大きいことがあげられる。 これは一本一本のフィ
ラメントが細い柱状体であり、接触面積が大きく、内部
拡散距離が短いためである。
また活性充填材としての酵素固定化繊維等の繊維状充填
材は、処理速度が同等である粒状充填材と比較して流通
抵抗が小さい。 これは面状、マット状等で充填した場
合に典型的なかさ高な充填状態が可能なためである。
かさ高な充填による空隙率の増加とともに、流通抵抗は
急速に低下する。 この効果は、充填材間の空隙で形成
される充填層内の流体流路が、その総断面積と同時に個
々の流路の寸法も拡大されることにもとづく。 この空
隙率の増加は同時に充填率の減少をもたらすが、若干の
容積効率の低下を補ってなお、繊維状充填材は、流通抵
抗が同等である粒状物と比較して、高い処理速度を得る
ことができる。
材は、処理速度が同等である粒状充填材と比較して流通
抵抗が小さい。 これは面状、マット状等で充填した場
合に典型的なかさ高な充填状態が可能なためである。
かさ高な充填による空隙率の増加とともに、流通抵抗は
急速に低下する。 この効果は、充填材間の空隙で形成
される充填層内の流体流路が、その総断面積と同時に個
々の流路の寸法も拡大されることにもとづく。 この空
隙率の増加は同時に充填率の減少をもたらすが、若干の
容積効率の低下を補ってなお、繊維状充填材は、流通抵
抗が同等である粒状物と比較して、高い処理速度を得る
ことができる。
しかし繊維状充填材は、高流速で連続使用すると圧密化
しやすいという欠点をもつ。 この圧密化は流体の抵抗
によるものであるが、圧密化によって抵抗も増大するか
ら、また圧密化の進行も加速され、さらに抵抗が増加し
て圧密化という悪循環がおこる。 このため圧密化は一
旦おこりはじめると急激に進行し、流体の処理が実質的
に不可能になる。
しやすいという欠点をもつ。 この圧密化は流体の抵抗
によるものであるが、圧密化によって抵抗も増大するか
ら、また圧密化の進行も加速され、さらに抵抗が増加し
て圧密化という悪循環がおこる。 このため圧密化は一
旦おこりはじめると急激に進行し、流体の処理が実質的
に不可能になる。
この圧密化現象は繊維の曲げ剛性が低い、すなわち材質
が軟らかく径が細い場合におこりやすい。
が軟らかく径が細い場合におこりやすい。
酵素固定化繊維りうち平均径1−以下のものは酵素を効
果的に固定し、すぐれた酵素活性を有することが知られ
ているが、極細で、かつ軟化しやすいため、水中におけ
る曲げ剛性は非常に低く、極めて圧密化しやすい。
果的に固定し、すぐれた酵素活性を有することが知られ
ているが、極細で、かつ軟化しやすいため、水中におけ
る曲げ剛性は非常に低く、極めて圧密化しやすい。
■ 発明の目的
本発明の目的は、長期にわたり安定して高速で流体を処
理できる新規な構造の活性充填材を提供することにあり
、とくに、圧密化しやすい繊維状活性充填材を充填層に
よる流体処理用途に使用可能にすることにある。
理できる新規な構造の活性充填材を提供することにあり
、とくに、圧密化しやすい繊維状活性充填材を充填層に
よる流体処理用途に使用可能にすることにある。
また、本発明の他の目的はこのような活性充填材の製造
方法を提供することにある。
方法を提供することにある。
■ 発明の開示
このような目的は下記の本発明によって達成される。
すなわち第1の発明は、筒状で複数の貫通口を有する枠
材と、この枠材を芯材として巻き上げられた組紐の巻玉
とを有し、この組紐は極細長繊維の束またはロービング
から形成されたものであることを特徴とする活性充填材
である。
材と、この枠材を芯材として巻き上げられた組紐の巻玉
とを有し、この組紐は極細長繊維の束またはロービング
から形成されたものであることを特徴とする活性充填材
である。
また第2の発明は、2種以上の異種ポリマーを混合紡糸
して得た可溶部および不溶部フィブリルを含むフィラメ
ント束、あるいはこのフィラメント束を合糸したロービ
ングを組上げて組紐に打ち、その後この組紐中のフィラ
メント束の可溶部フィブリルを溶出させて不溶部フィブ
リルを極細長繊維として分離し、しかる後にこれを筒状
で複数の貫通口を有する枠材を芯材として巻き上げるこ
とを特徴とする活性充填材の製造方法である。
して得た可溶部および不溶部フィブリルを含むフィラメ
ント束、あるいはこのフィラメント束を合糸したロービ
ングを組上げて組紐に打ち、その後この組紐中のフィラ
メント束の可溶部フィブリルを溶出させて不溶部フィブ
リルを極細長繊維として分離し、しかる後にこれを筒状
で複数の貫通口を有する枠材を芯材として巻き上げるこ
とを特徴とする活性充填材の製造方法である。
ざらに第3の発明は、2種以上の異種ポリマーを混合紡
糸して得た可溶部および不溶部フィブリルを含むフィラ
メント束、あるいはこのフィラメント束を合糸したロー
ビングを組上げて組紐に打ち、その後この組紐中のフィ
ラメント束の可溶部フィブリルを溶出させて不溶部フィ
ブリルを極細長繊維として分離し、しかる後にこれを筒
状で複数の貫通口を有する枠材を芯材として巻き上げ、
さらにこの極細長繊維に酵素、微生物または菌体を固定
化することを特徴とする活性充填材の製造方法である。
糸して得た可溶部および不溶部フィブリルを含むフィラ
メント束、あるいはこのフィラメント束を合糸したロー
ビングを組上げて組紐に打ち、その後この組紐中のフィ
ラメント束の可溶部フィブリルを溶出させて不溶部フィ
ブリルを極細長繊維として分離し、しかる後にこれを筒
状で複数の貫通口を有する枠材を芯材として巻き上げ、
さらにこの極細長繊維に酵素、微生物または菌体を固定
化することを特徴とする活性充填材の製造方法である。
■ 発明の具体的構成
以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。
本発明で用いる極細長繊維の素材としては種々のものが
可能である。
可能である。
例えば、特公昭57−17083号、同57−1708
7号、同55−47130号、同57−2807号、同
55−27169号、同52−5318号、同44−2
1167号等の公報に記載されたポリビニルアルコール
系の繊維が好適である。
7号、同55−47130号、同57−2807号、同
55−27169号、同52−5318号、同44−2
1167号等の公報に記載されたポリビニルアルコール
系の繊維が好適である。
これらのものは、2種以上の異種ポリマーを混合紡糸し
て1種以上の可溶成分を溶解除去しポリマーを不溶部フ
ィブリルとし、紡糸原液を乾式紡糸して混合紡糸したフ
ィラメント束から所定の部分ケン化ポリビニルアルコー
ルやポリエチレンオキシド等の可溶部フィブリルを溶解
除去するもの等が好適である。
て1種以上の可溶成分を溶解除去しポリマーを不溶部フ
ィブリルとし、紡糸原液を乾式紡糸して混合紡糸したフ
ィラメント束から所定の部分ケン化ポリビニルアルコー
ルやポリエチレンオキシド等の可溶部フィブリルを溶解
除去するもの等が好適である。
この場合、フィラメント束は、一般に、特公昭57−2
807号公報等に記載の海鳥構造をもつものが好ましい
。
807号公報等に記載の海鳥構造をもつものが好ましい
。
また、酵素を固定化するためには、特に特公昭57−1
7083号、同57−17087号、同55−4713
0号等の公報に記載のクーロン力によって酵素を固定す
るアミノアセタール化ポリビニルアルコールの極細長繊
維が好ましい。
7083号、同57−17087号、同55−4713
0号等の公報に記載のクーロン力によって酵素を固定す
るアミノアセタール化ポリビニルアルコールの極細長繊
維が好ましい。
このような場合、酵素のクーロン力等による固定化のた
めにポリビニルアルコール等に対して行うアミノアセタ
ール化等の変性は、後述の特に0.1〜0.5戸の極細
!a維である。
めにポリビニルアルコール等に対して行うアミノアセタ
ール化等の変性は、後述の特に0.1〜0.5戸の極細
!a維である。
平均径が1−をこえると、表面積が減少し、酵素固定量
等が減少し、活性が低下する。
等が減少し、活性が低下する。
そして、平均径が0.1戸未満となると、紡糸および加
工が困難となる傾向にある。
工が困難となる傾向にある。
なお、極細繊維は実質的に連続ファイバー状のものであ
るが、海島構造等の乱れによる非連続部が存在してもよ
い。
るが、海島構造等の乱れによる非連続部が存在してもよ
い。
このような極細長繊維から本発明の活性充填材を構成す
るには、以下のような製造工程に従えばよい。
るには、以下のような製造工程に従えばよい。
まず、上記の混合紡糸法により、特に海島構造をもつフ
ィラメントをえる。 このフィラメントは、上記のよう
に可溶部フィブリルと不溶部フィブリルを有するもので
ある。
ィラメントをえる。 このフィラメントは、上記のよう
に可溶部フィブリルと不溶部フィブリルを有するもので
ある。
不溶部フィブリルは、上記極細長繊維として残存するも
のであって、上記のとおり1−以下の径である。
のであって、上記のとおり1−以下の径である。
そして、フィラメントの平均径は、通常、10〜30戸
程度、またフィラメント内の不溶部フィブリルの本数は
2000〜20000本程度とする。
程度、またフィラメント内の不溶部フィブリルの本数は
2000〜20000本程度とする。
次に、この紡糸工程で複数の紡口からえられたフィラメ
ント束は必要に応じ所定本数を合糸してロービングとす
る金糸工程を行う。 この場合、合糸本数は好ましくは
3〜10本程度とする。
ント束は必要に応じ所定本数を合糸してロービングとす
る金糸工程を行う。 この場合、合糸本数は好ましくは
3〜10本程度とする。
このように、本発明では混合紡糸によるフィラメント束
を用い、必要に応じこの所定本数を束ねてロービングと
するものであるが、こうすることにより、後述する後段
の組紐工程、細繊化工程、巻き上げ工程後に、十分な流
体接触面積が確保されて十分な活性が保持され、また十
分な強度が得られ、使用部の圧密化を防止できる充分に
大きな巻き上げテンションに耐え、しかも細繊化しても
充分長時間圧密化に耐えるものとなるという本発明の効
果がより一層向上する。
を用い、必要に応じこの所定本数を束ねてロービングと
するものであるが、こうすることにより、後述する後段
の組紐工程、細繊化工程、巻き上げ工程後に、十分な流
体接触面積が確保されて十分な活性が保持され、また十
分な強度が得られ、使用部の圧密化を防止できる充分に
大きな巻き上げテンションに耐え、しかも細繊化しても
充分長時間圧密化に耐えるものとなるという本発明の効
果がより一層向上する。
次いで、このロービングから組紐を得る。
なお、大径のフィラメント束がえられる場合には、この
フィラメント束から組紐を打ってもよい。
フィラメント束から組紐を打ってもよい。
この場合、組紐とは、周知にように3本以上の糸が斜交
しながら組上げられたものである。
しながら組上げられたものである。
組紐としては、より大きな流体接触面積を得るため、ま
た、処理流体の流動圧による圧密化を防ぐため、後述の
巻き上げ工程で充分なテンションを与えて固く巻くこと
によって組紐の断面を巻き上げ時にできるだけつぶして
おき、巻玉の寸法、形状を安定させることが不可欠であ
るから、中実ではなく、中空の筒状の組紐とすることが
好ましい。
た、処理流体の流動圧による圧密化を防ぐため、後述の
巻き上げ工程で充分なテンションを与えて固く巻くこと
によって組紐の断面を巻き上げ時にできるだけつぶして
おき、巻玉の寸法、形状を安定させることが不可欠であ
るから、中実ではなく、中空の筒状の組紐とすることが
好ましい。
この場合、組紐は、筒状ではなく、平紐であってもよい
が、平紐では巻き上げ時にねじれが生じ巻きにくいので
、筒状のものが好適である。
が、平紐では巻き上げ時にねじれが生じ巻きにくいので
、筒状のものが好適である。
この場合、組紐を打つに際して組上げに必要なロービン
グは、8〜20本程度が好適である。
グは、8〜20本程度が好適である。
また筒状の組紐の場合、その平均径は0.5〜2mm、
特に0.8〜1.5mmが好ましい。
特に0.8〜1.5mmが好ましい。
なお、組紐でなく撚り紐を用いると、次の細繊化に際し
撚りが大きくゆるむために、次の巻き上げ工程に耐える
だけの強度がなくなってしまう。 また、原理的に、前
述のような中空の筒状とすることが不可能である。
撚りが大きくゆるむために、次の巻き上げ工程に耐える
だけの強度がなくなってしまう。 また、原理的に、前
述のような中空の筒状とすることが不可能である。
このような組紐は次いで細繊化される。
細繊化に際しては、前記した諸公報に従い、水洗処理等
を行えばよい。 これにより海島構造等を有するフィラ
メント束の可溶部(海)フィブリルが溶出し、1本のフ
ィラメントは複数の不溶部フィブリルの極細繊維に分離
する。
を行えばよい。 これにより海島構造等を有するフィラ
メント束の可溶部(海)フィブリルが溶出し、1本のフ
ィラメントは複数の不溶部フィブリルの極細繊維に分離
する。
なお、この細繊化時には、必要により、細繊化後アミノ
アセタール化等の公知の酵素固定のための変性を行う。
アセタール化等の公知の酵素固定のための変性を行う。
変性については、前掲した諸公報に示されている。
フィラメント束あるいはこれから形成したロービングの
段階でこの細繊化工程を行うと、撚り紐の場合と同様に
強度が著しく低下して、次のプレーディング工程(組紐
工程)に耐えない。 すなわち極細繊維が直に摩擦して
切れてしまう。
段階でこの細繊化工程を行うと、撚り紐の場合と同様に
強度が著しく低下して、次のプレーディング工程(組紐
工程)に耐えない。 すなわち極細繊維が直に摩擦して
切れてしまう。
これに対し、組紐としてから細繊化すると、紐の組織は
それに伴ってルーズになるものの構造は保存されている
ので、次の巻き上げ工程に充分に耐える強度が残る。、
そして、このルー次いで、次の巻き上げ工程で、組紐を
巻き上げる。
それに伴ってルーズになるものの構造は保存されている
ので、次の巻き上げ工程に充分に耐える強度が残る。、
そして、このルー次いで、次の巻き上げ工程で、組紐を
巻き上げる。
巻き上げ工程では、枠材を芯材として巻き上げる。
枠材は、筒状をなし、複数の貫通口を有するものである
。 枠材の材質、寸法、形状等、貫通口の形状、寸法、
−配置等は、用途に応じ適宜決定して用いればよい。
ただ、枠材の径は20〜40mm、長さは125〜25
0ml0とするのが一般的である。
。 枠材の材質、寸法、形状等、貫通口の形状、寸法、
−配置等は、用途に応じ適宜決定して用いればよい。
ただ、枠材の径は20〜40mm、長さは125〜25
0ml0とするのが一般的である。
巻き上げによって形成される巻玉形状は綾振りにより稜
角を有するチーズ、コーン等公知の種々のものであって
よいが、液流通の均一化のためには、ストレートチーズ
が好ましい。
角を有するチーズ、コーン等公知の種々のものであって
よいが、液流通の均一化のためには、ストレートチーズ
が好ましい。
そして、巻玉中の組紐間の空隙率は20〜40%が好ま
しい。 この空隙は流路として機能するものであって、
空隙率が40%をこえると活性能が低下し、また20%
未満となると圧力損失が大きくなってしまう。
しい。 この空隙は流路として機能するものであって、
空隙率が40%をこえると活性能が低下し、また20%
未満となると圧力損失が大きくなってしまう。
また、筒状の組紐を用いる場合、組紐内に空隙が存在す
るので、巻玉全体での空隙率は50〜80%が好適であ
る。
るので、巻玉全体での空隙率は50〜80%が好適であ
る。
そして、巻き上げ後の組紐内の空隙率は40〜70%が
好適である。
好適である。
本発明では、このように、適切な空隙を確保すべく綾振
りを調節するものである。
りを調節するものである。
巻き上げに際しては、リボン巻きや綾崩れを避けて均一
に巻いて液流通の不均一化を防ぐことは勿論、充填使用
時を考慮して両端面の綾外れやバルジの生成も防ぎ、両
端からの漏れを防ぐ。 これらはワインディングの常法
に従えばよい。
に巻いて液流通の不均一化を防ぐことは勿論、充填使用
時を考慮して両端面の綾外れやバルジの生成も防ぎ、両
端からの漏れを防ぐ。 これらはワインディングの常法
に従えばよい。
そして、この際適切な空隙は確保しつつ、充分にテンシ
ョンを与えて固く巻いて、組紐をつぶれるだけつぶし、
寸法、形状を安定化させて使用中の処理液流動圧による
圧密化を防ぐ。
ョンを与えて固く巻いて、組紐をつぶれるだけつぶし、
寸法、形状を安定化させて使用中の処理液流動圧による
圧密化を防ぐ。
なお、空隙率は下記のようにして測定する。
まず巻玉を水中に沈めて浮力を測定し、既知である枠材
の体積を差し引いて充填材の真体積を求める。 次いで
組紐間の流路内の水を遠心脱水して巻玉を秤量し、さら
に巻玉を乾燥して秤量し、これらの差から組紐内に保持
されている水の重量、すなわち組紐内の空隙が求められ
る。 外寸から求まる充填体積から組紐内の空隙体積と
充填材の真体積を差し引くと組紐間の流路空隙が得られ
る。
の体積を差し引いて充填材の真体積を求める。 次いで
組紐間の流路内の水を遠心脱水して巻玉を秤量し、さら
に巻玉を乾燥して秤量し、これらの差から組紐内に保持
されている水の重量、すなわち組紐内の空隙が求められ
る。 外寸から求まる充填体積から組紐内の空隙体積と
充填材の真体積を差し引くと組紐間の流路空隙が得られ
る。
なお、巻き上げの条件としては、稜角をやや大きめの1
5〜22°の範囲にするため、巻径65mm・トラバー
ス長125mmの場合を例にとれば、ワインド数は1.
46〜2.28の範囲で、巻玉の紐の間隔として観察さ
れる陵の1層毎のずれが紐の太さの半分から同程度とな
るよう調節する。
5〜22°の範囲にするため、巻径65mm・トラバー
ス長125mmの場合を例にとれば、ワインド数は1.
46〜2.28の範囲で、巻玉の紐の間隔として観察さ
れる陵の1層毎のずれが紐の太さの半分から同程度とな
るよう調節する。
このようにして、枠材を芯材として巻玉を巻き上げたの
ち、予め好ましくはアミノアセター。
ち、予め好ましくはアミノアセター。
ル化等の変性を施しておいた極細長繊維の組紐に酵素を
固定化する。
固定化する。
本発明において固定化される酵素としては、例えばグル
コースイソメラーゼ、インベルターゼ、ウレアーゼ、グ
ルコアミラーゼ、グルコオキシダーゼ、リボヌクレアー
ゼ、プロテアーゼなどをあげることができるがこれ以外
にも任意の酵素に適用することができる。
コースイソメラーゼ、インベルターゼ、ウレアーゼ、グ
ルコアミラーゼ、グルコオキシダーゼ、リボヌクレアー
ゼ、プロテアーゼなどをあげることができるがこれ以外
にも任意の酵素に適用することができる。
そして、これら酵素を固定化するには、公知の方法に従
えばよい。 本発明の固定化は主としてクーロン力によ
る吸着固定である。
えばよい。 本発明の固定化は主としてクーロン力によ
る吸着固定である。
例えば、特公昭57−17083号、同57−1708
7号等のアミノアセタール化したポリビニルアルコール
を用いる場合には巻玉3を所定の酵素の水溶液中に浸漬
し、必要に応じ、振りまぜないしかきまぜながら十分に
接触させればよい。
7号等のアミノアセタール化したポリビニルアルコール
を用いる場合には巻玉3を所定の酵素の水溶液中に浸漬
し、必要に応じ、振りまぜないしかきまぜながら十分に
接触させればよい。
あるいは目的とする反応容器ないしホルダーに実装した
後、酵素液を流通させて固定してもよい。
後、酵素液を流通させて固定してもよい。
なお、固定化する対象としては、酵素の他、各種微生物
や菌体も可能である。
や菌体も可能である。
■ 発明の具体的作用
本発明の活性充填材は必要、とされるカラムないしカー
トリッジ等の反応容器中に充填され使用される。 この
場合、被処理流体は枠材の外方から導入され巻玉を通過
するように用いられる。 あるいは内方から外方に流通
させてもよい。
トリッジ等の反応容器中に充填され使用される。 この
場合、被処理流体は枠材の外方から導入され巻玉を通過
するように用いられる。 あるいは内方から外方に流通
させてもよい。
第1図には、本発明の活性充填材1を用いた容器8の1
例が示される。
例が示される。
図示例では、被処理流体の流入口81、流出口85を有
する容器8に、巻玉2を枠材3に巻き上げた活性充填材
1を配置した例が示される。
する容器8に、巻玉2を枠材3に巻き上げた活性充填材
1を配置した例が示される。
なお、酵素等と被処理流体との組合せとしては、目的に
応じ種々のものを使用できる。
応じ種々のものを使用できる。
■ 発明の具体的効果
本発明によれば、きわめて活性能の高い例えば平均径1
戸以下の極細繊維に好ましくは酵素等を固定化した酵素
固定化繊維等を用いた場合にも、長期にわたり安定して
流体を処理できる充填材が実現する。
戸以下の極細繊維に好ましくは酵素等を固定化した酵素
固定化繊維等を用いた場合にも、長期にわたり安定して
流体を処理できる充填材が実現する。
なお、本発明の酵素固定化繊維等を巻き上げた状態で被
処理液との接触を行わせることは、チーズ巻玉を用いる
チーズ染色法と一見類似している。
処理液との接触を行わせることは、チーズ巻玉を用いる
チーズ染色法と一見類似している。
しかし、チーズ染色では処理対象が巻玉となフたスパン
ヤーンであるのに対し、本発明では巻玉を通過する液体
が処理の対象である。
ヤーンであるのに対し、本発明では巻玉を通過する液体
が処理の対象である。
したがって、本発明の巻玉中の組紐には液体と接触しな
い部分が存在しても差し支えない。
い部分が存在しても差し支えない。
具体的には、本発明のストレートチーズの両端部分は、
巻密度が必然的に高くなるため液体は実質的に流通しな
いが、この部分は実装して使用するときの封止部として
機能し、被処理流体が活性部分と接触せずに巻玉を通過
することを防ぐ。 本発明では、前述のように、長期使
用中の圧密化防止および接触率安定化の目的で筒状の組
紐を固く巻き上げるため、この両端の封止効果はとくに
大きくなる。 これはチーズ染色では染めむらに他なら
ない。 逆にチーズ染色では、染液の一部が糸と接触せ
ずに巻玉を通過しても差し支えず、本発明の要求点とは
全く異なるものである。
巻密度が必然的に高くなるため液体は実質的に流通しな
いが、この部分は実装して使用するときの封止部として
機能し、被処理流体が活性部分と接触せずに巻玉を通過
することを防ぐ。 本発明では、前述のように、長期使
用中の圧密化防止および接触率安定化の目的で筒状の組
紐を固く巻き上げるため、この両端の封止効果はとくに
大きくなる。 これはチーズ染色では染めむらに他なら
ない。 逆にチーズ染色では、染液の一部が糸と接触せ
ずに巻玉を通過しても差し支えず、本発明の要求点とは
全く異なるものである。
このようにチーズ染色法は本発明とは全く技術的思想を
異にするものである。
異にするものである。
本発明者らは、本発明の効果を確認するため種々実験を
行った。 以下に1例を示す。
行った。 以下に1例を示す。
実験例
平均重合度1200の完全けん化ポリビニルアルコール
を加熱溶解した濃度34重量%の水溶液と平均分子量7
5万のポリエチレンオキシドの30重量%水溶液を混合
比が重量比でポリビニルアルコール/ポリエチレンオキ
シド=48152となるようにスタティックミキサー(
20エレメント)によりノズル直前で混合して60ホー
ルで乾式紡糸し、4.5倍に延伸し、235℃で熱処理
を行って250デニールのポリビニルアルコール/ポリ
エチレンオキシド混合熱処理系フィラメント束とした。
を加熱溶解した濃度34重量%の水溶液と平均分子量7
5万のポリエチレンオキシドの30重量%水溶液を混合
比が重量比でポリビニルアルコール/ポリエチレンオキ
シド=48152となるようにスタティックミキサー(
20エレメント)によりノズル直前で混合して60ホー
ルで乾式紡糸し、4.5倍に延伸し、235℃で熱処理
を行って250デニールのポリビニルアルコール/ポリ
エチレンオキシド混合熱処理系フィラメント束とした。
次いで、これを4本合糸し、1000デニールのロービ
ングを作製し、さらにこの16本から筒状の1.6mm
の組紐をえた。
ングを作製し、さらにこの16本から筒状の1.6mm
の組紐をえた。
これを水洗してポリエチレンオキシド成分を溶解除去し
て、1本のフィラメントから平均径0.2−の約250
0本の極細のポリビニルアルコール繊維に分離した。
そののち、浴組成が重量%で、HCl5%、NaCu1
5%、ジメチルアミノアセ゛トアルデヒド0.3%、水
79.7%からなる反応浴中で浴比1:20で、60℃
で8時間反応させアミノアセタール化度2,8モル%の
極細アミノアセタール化ポリビニルアルコール系繊維と
した。 この繊維は水中軟化点65℃、30℃水中膨潤
比3.2であった。
て、1本のフィラメントから平均径0.2−の約250
0本の極細のポリビニルアルコール繊維に分離した。
そののち、浴組成が重量%で、HCl5%、NaCu1
5%、ジメチルアミノアセ゛トアルデヒド0.3%、水
79.7%からなる反応浴中で浴比1:20で、60℃
で8時間反応させアミノアセタール化度2,8モル%の
極細アミノアセタール化ポリビニルアルコール系繊維と
した。 この繊維は水中軟化点65℃、30℃水中膨潤
比3.2であった。
この組紐を枠材を芯材として巻き上げた。
巻玉形状はストレートチーズとし、その物理定数は下記
のとおりである。
のとおりである。
全体の空隙率 73%
組紐間の空隙率 28%
組紐(内)の空隙率 60%
巻長 128m
組紐重量 102.4g
トラバース長 120mm
ワインド数 1.94
表面綾角 17.6゜
次いで、巻玉を極細繊維1gあたり15社のインベルタ
ーゼ水溶液(添加活性400U/g)を循環し、30℃
で5時間酵素固定化処理した。 この固定化繊維を十分
水洗してインベルターゼの固定化率を求めたところ、固
定化率100%であった。
ーゼ水溶液(添加活性400U/g)を循環し、30℃
で5時間酵素固定化処理した。 この固定化繊維を十分
水洗してインベルターゼの固定化率を求めたところ、固
定化率100%であった。
次いでこの活性充填材Aを第1図に示される容器8に充
填し、容器8に30℃の17重1%のショ糖水溶液を2
I1./wjnの流量で循環し、グルコースへの初期転
換速度より酵素活性を求めたところ、発現活性101U
/g(発現率25.3%)とすぐれた活性を示した。
填し、容器8に30℃の17重1%のショ糖水溶液を2
I1./wjnの流量で循環し、グルコースへの初期転
換速度より酵素活性を求めたところ、発現活性101U
/g(発現率25.3%)とすぐれた活性を示した。
なお上記流量に対する差圧は、450 mm水柱である
。
。
このショ糖水溶液の導入を2週間継続したところ、95
%以上の残存活性を示し、差圧はS OOmm水柱であ
った。
%以上の残存活性を示し、差圧はS OOmm水柱であ
った。
これに対し比較のため、上記フィラメント束を直接メリ
ヤス編布に編み、同条件の細繊化、アミノアセタール化
および固定化を行ったのち、これをほどいて長さ5mm
の短繊維に切断し、これを前記Aと同重量、内径75m
mのカラムに通液しながら充填したところ、短繊維が沈
降して充填層を形成するにしたがフて、通液が困難にな
り、差圧2KGにおいて10 IIal / winの
流量しか最終的に得られなかった。
ヤス編布に編み、同条件の細繊化、アミノアセタール化
および固定化を行ったのち、これをほどいて長さ5mm
の短繊維に切断し、これを前記Aと同重量、内径75m
mのカラムに通液しながら充填したところ、短繊維が沈
降して充填層を形成するにしたがフて、通液が困難にな
り、差圧2KGにおいて10 IIal / winの
流量しか最終的に得られなかった。
また、巻玉として、前記Aと同重量の組紐をソレノイド
状に多層巻し、充填材Cを作製したところ、充填率は5
2%となったが、差圧4KGでも全く流れなかった。
状に多層巻し、充填材Cを作製したところ、充填率は5
2%となったが、差圧4KGでも全く流れなかった。
さらに、前記Aにおいて、同重量の組紐を下記の点のみ
を変更して巻き上げ充填材りをえた。
を変更して巻き上げ充填材りをえた。
全体の空隙率 59%
組紐間の空隙率 8%
組紐(内)の空隙率 55% 1ワインド
数 2.84 表面綾角 10.7゜ 前記Aと同条件下で発現活性280 U/g(発現率5
6%)を示したが、この充填材りでは、2 IL/ m
xnの流量を確保するためには、4KGという前記Aの
80〜90倍の差圧を要した。
数 2.84 表面綾角 10.7゜ 前記Aと同条件下で発現活性280 U/g(発現率5
6%)を示したが、この充填材りでは、2 IL/ m
xnの流量を確保するためには、4KGという前記Aの
80〜90倍の差圧を要した。
これらから本発明の効果は明らかである。
第1図は、本発明の活性充填材の使用法を説明するため
の断面図である。 1・・・・活性充填材、 2・・・・枠材、 3・・・・巻玉、 8・・・・容器
の断面図である。 1・・・・活性充填材、 2・・・・枠材、 3・・・・巻玉、 8・・・・容器
Claims (9)
- (1)筒状で複数の貫通口を有する枠材と、この枠材を
芯材として巻き上げられた組紐の巻玉とを有し、この組
紐は極細長繊維の束またはロービングから形成されたも
のであることを特徴とする活性充填材。 - (2)極細長繊維が酵素、微生物または菌体を固定化担
持する特許請求の範囲第1項に記載の活性充填材。 - (3)巻玉形状がストレートチーズである特許請求の範
囲第1項または第2項に記載の活性充填材。 - (4)極細長繊維の平均径が1μm以下である特許請求
の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の活性充填
材。 - (5)組紐が筒状である特許請求の範囲第1項ないし第
4項のいずれかに記載の活性充填 材。 - (6)組紐の径が0.5〜2mmである特許請求の範囲
第1項ないし第5項のいずれかに記載の活性充填材。 - (7)巻玉中の組紐間の空隙率が20〜40%である特
許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれかに記載の活
性充填材。 - (8)2種以上の異種ポリマーを混合紡糸して得た可溶
部および不溶部フィブリルを含むフィラメント束、ある
いはこのフィラメント束を合糸したロービングを組上げ
て組紐に打ち、その後この組紐中のフィラメント束の可
溶部フィブリルを溶出させて不溶部フィブリルを極細長
繊維として分離し、しかる後にこれを筒状で複数の貫通
口を有する枠材を芯材として巻き上げることを特徴とす
る活性充填材の製造方法。 - (9)2種以上の異種ポリマーを混合紡糸して得た可溶
部および不溶部フィブリルを含むフィラメント束、ある
いはこのフィラメント束を合糸したロービングを組上げ
て組紐に打ち、その後この組紐中のフィラメント束の可
溶部フィブリルを溶出させて不溶部フィブリルを極細長
繊維として分離し、しかる後にこれを筒状で複数の貫通
口を有する枠材を芯材として巻き上げ、さらにこの極細
長繊維に酵素、微生物または菌体を固定化することを特
徴とする活性充填材の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61242267A JPS6394977A (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 活性充填材およびその製造方法 |
US07/107,051 US4925803A (en) | 1986-10-13 | 1987-10-13 | Fibrous roll of tubular braid for immobilization of cells and enzymes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61242267A JPS6394977A (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 活性充填材およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6394977A true JPS6394977A (ja) | 1988-04-26 |
JPH0460638B2 JPH0460638B2 (ja) | 1992-09-28 |
Family
ID=17086720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61242267A Granted JPS6394977A (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 活性充填材およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4925803A (ja) |
JP (1) | JPS6394977A (ja) |
Cited By (1)
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JPH08173142A (ja) * | 1994-12-24 | 1996-07-09 | Korea Advanced Inst Of Sci Technol | 全細胞酵素の固定化装置 |
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US5342765A (en) * | 1991-08-01 | 1994-08-30 | Occidental Chemical Corporation | Method of producing extracellular products from aerobic microorganisms |
US5585266A (en) * | 1995-10-05 | 1996-12-17 | Plitt; Cheryl A. | Immobilized cell bioreactor |
US6013491A (en) * | 1997-08-06 | 2000-01-11 | Martinez; Leticia | Fibrous cellulose support containing adhered yeast for converting sucrose to glucose and fructose |
US6303136B1 (en) * | 1998-04-13 | 2001-10-16 | Neurotech S.A. | Cells or tissue attached to a non-degradable filamentous matrix encapsulated by a semi-permeable membrane |
US20030157676A1 (en) * | 2000-06-19 | 2003-08-21 | Marc Arnaut | Immobilising comprising a porous medium |
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JPS58122039A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-20 | Toray Ind Inc | 繊維吸着材 |
-
1986
- 1986-10-13 JP JP61242267A patent/JPS6394977A/ja active Granted
-
1987
- 1987-10-13 US US07/107,051 patent/US4925803A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08173142A (ja) * | 1994-12-24 | 1996-07-09 | Korea Advanced Inst Of Sci Technol | 全細胞酵素の固定化装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0460638B2 (ja) | 1992-09-28 |
US4925803A (en) | 1990-05-15 |
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