KR20030016249A

KR20030016249A - 폴리락트산의 제조방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20030016249A
Application number: KR1020027014145A
Authority: KR
Inventors: 게르킹뤼더; 하겐라이너; 리히터클라우스; 아이들러프랑크; 라이만윈프리드; 한즈쉬베른드
Original assignee: 인벤타-피셔 게엠베하 운트 캄파니 카게
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2003-02-26
Also published as: US6875839B2; DE10020898B4; DE50113440D1; KR100714364B1; AU2001273954A1; DE10020898A1; CN1263865C; EP1276890A2; WO2001081610A2; WO2001081610A3; US20030158360A1; EP1276890B1; ES2300338T3; ATE382703T1; PT1276890E; CN1430676A

Abstract

본 발명은 발효, 한외여과, 나노여과 및/또는 전기투석에 의한 락트산의 한외여과, 락트산의 농축 및 예비중합체의 생산, 디락티드로 고리화 해중합, 디락티드의 정제, 디락티드의 고리-열림 중합 그리고 폴리락티드의 단량체제거에 의하여 전분 함유농산물로 부터 락트산을 얻는 단계를 포함하는, 폴리락트산의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리락트산의 제조방법 및 그 장치{METHOD FOR PRODUCING POLYLACTIC ACID AND CORRESPONDING DEVICE}

폴리락트산(폴리락티드)의 제조는 수차례 기술되었다. 락트산 세균는 성장을 위해, 비타민과는 별도로, 아미노산 및 펩티드와 같은 상기의 모든 질소 함유물질을 필요로 한다. 효모 추출물 및 펩톤은 이러한 물질의 공급원으로서 가치가 있음을 증명했다. J. C. DeMan등(J. Appl. Bacteriol. 23(1960), 130-135)을 기초로 제안된 MRS 영양분 조리법이 락트산 세균의 배양을 위해 그 동안 전 세계의 모든 연구소에서 사용되어 왔다. 그러나, 배지에서 효모 추출물 및 펩톤의 비율은 10g/l이상의 세포농도를 보증하기 위하여 상당히 증가되어야 한다(Amrane, A. et al.: World J. Microbiol. & Biotechnol. 14(1998), x-y). 두 원료는 따라서 기술분야에서 비용요인이 된다. 이 때문에, 세포 체류를 갖는 연속 제조공장에서, 효모 추출물만의 비용은 운전비용의 38%에 달할 수 있다(Tejayadi, S. and Cheryan, M.: Appl. Microbiol. Biotechnol.43(1995), 242-248). 한 가지 비용절감 가능성이 2단계 공정에서, 먼저 성장 촉진제가 풍부한, 다음에는 낮은 성장 촉진제 영양분이 사용되는 것에서 엿보인다(Olmos-Dichara, A. et al.: Biotechnol. Lett 19(1997), 709-714). 그러나, 이에 대한 최선의 대안은 값비싼 효모 추출물 및 펩톤 제조를 보다 값싼 성장 촉진제원으로 대신하는 것이다. 그 중에서도 문헌에는 이를 위해 유장 단백질 농축물(Bury, D. et al.:Int. Dairy J. 8(1998), 149-151)과 양조장 효모로 부터 자가용균물질(Selmer-Oisen, E. et al.: Milchwissenschaft[Milk science]53(1998), 367-370)이 제안되었다. Shamala, T. R.등(Enzyme Microb. Technol. 9(1987), 726-729)은 밀기울 가수분해물을 사용하여 불연속 발효의 저생산성 범위에서 만족스러운 결과를 얻었다. 한편, 비가수분해된 중성 밀기울 추출물의 사용은 매우 좋지 않은 결과를 가져왔다. 밀가루 가수분해물도 또한 성장 촉진제원으로서 그것의 적합성이 조사되었다(Hofvendahl, K. et al.: Enzyme Microbiol Technol.20(1997), 301-307). 그러나, 효모 추출물의 공급이 그럼에도 불구하고 높은 생산성을 얻기 위하여 필요하다는 것이 드러났다.

한 제조 공정에서(PCT WO 98/28433), 유장 단백질이 발효조에 도입되어 프로테아제의 도움으로 거기서 가수분해된다. 더 이상의 공정(PCT WO 98/212611)은 성장 촉진제원으로서 옥수수 원액 및 알곡 글루텐 여과액을 사용하지만, 거기에 존재하는 SO₂부분을 중화시키기 위해서 과산화수소의 첨가가 필요하다.

더 이상의 연구(Payot, T. et al.: Enzyme Microb. Technol. 24(1999), 191-199)에서는, 효모 추출물의 부분치환을 위해 바실루스 응집체 바이오매스로 부터의세균 추출물이 사용된다. 이 목적을 위해, 배치 발효를 완결한 후에, 형성된 세균 세포는 원심분리에 의해 분리되고, 세척된후 볼 밀에서 파괴된다. 얻어진 균질액은 다음에 6노르말의 황산을 첨가하여 90℃에서 2시간동안 가수분해된 다음, 6노르말 암모니아 용액으로 중화된 후 원심분리에 의하여 고체부분이 제거된다. 그 용액은 스프레이 건조에 의해 농축물을 형성하기 위해 작업된다.

이 절차는 발효뿐만아니라, 세균 추출물을 제조하기 위한 별도의 공정이 필요하고, 지시된 절차를 위해 상당량의 황산염 및 암모늄이온이 추출물을 통해 발효배지로 유입되며, 그것은 고도로 순수한 락트산을 형성하기 위해 작업되는 동안, 값비싼 조치에 의해 후자로 부터 다시 제거되어야만 한다는 단점이 숨어 있다.

미국특허 5 247 059는 정제된 락티드 및 락티드 폴리머의 제조공정을 기술한다. 전술한 미국특허에 따르면, 출발점은 락트산이고, 그것은 발효로 부터 회수되며, 이 락트산은 증발기를 사용하여 85% 농도의 락트산으로 초농축된다. 예비중합체가 다음에 형성되고 분자량 100내지 5,000을 갖는 얻어진 폴리락트산은 락티드 반응기로 공급되며, 그 결과로서 락티드가 제조품으로 얻어진다. 이 락티드는 정제(> 99%)되고 다음에 고리-열림 중합반응된다.

이 공정의 단점은 출발점이 단지 15% 농도의 락트산이고 이 공정을 사용하여 달성될 수 있는 분자량은 여전히 부적당하다는 것이다.

본 발명은 원료로서 전분 함유농산물, 바람직하게는 알곡을 사용하여 발효에 의해 락트산으로 부터 폴리락트산을 제조하는 공정에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 공정을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 밀가루/으깨진 알곡으로 부터 단백질 추출물 제조의 개략도를 보여준다.

도 2는 전분 가수분해의 잔류물로 부터 단백질 추출물 제조의 개략도를 보여준다.

도 3은 세균 추출물 제조와 함께 연속적인 발효 공정개요도를 보여준다.

도 4a 및 b는 폴리락티드 제조를 위한 완전한 장치의 개략적인 공정 경로를 보여준다.

도 5는 MRS 배지(1)과 펩톤이 없는 MRS 배지(3)에서의 성장과 비교한 알칼리성 호밀 단백질 추출물을 첨가한 펩톤 결핍 MRS 배지(2)에서 락토바실루스 람노서스 4759의 성장을 보여준다.

도 6은 MRS 배지(1)과 효모 추출물이 없는 MRS 배지(4)에서의 성장과 비교한 여러 농도의 세균 추출물(건조 바이오매스 함량 15.7g/l(3) 또는 78.4g/l(2)을 갖는 세포 현탁액으로 부터 제조됨)을 첨가한 효모 추출물 결핍 MRS배지에서 락토바실루스 람노서스 4758의 성장을 보여준다.

도 7은 호밀가루로 부터의 단백질 추출물 및 별개의 바이오매스로 부터의 세균 추출물을 첨가한 호밀가루 가수분해물상에서 락토바실루스 파라카세이 160111의 배치 발효의 기질 및 제품의 농도를 보여준다.

도 1은 개략적으로 밀가루 및 으깨진 알곡로 부터 단백질 추출물 제조를 보여준다. 밀가루 또는 으깨진 알곡의 일부는 다음에 추출물 회수를 위하여 직접 알칼리성 추출에 공급되며 다음에 얻어진 단백질 추출물은 발효를 위해 발효조로 전달된다. 따라서, 밀가루의 10분의 1 내지 2분의 1, 바람직하게는 4분의 1을 알칼리성 추출에 공급하고 나머지는 전분가수분해에 사용하는 것이 바람직하다.

이에 대한 대안은 가수분해물로 부터 분리된, 일반적으로 전분 가수분해중에 생산되는 잔류 고형물의 알칼리성 추출이다(도 2).

도 3은 세균 추출물 제조와 함께 연속 발효의 공정도를 보여준다. 외부 회로에 위치한 발효조(F) 와 한외여과 모듈(U)로 구성되는 발효 시스템에서, 바이오매스는 시스템에 보유되고 시스템에서 점차로 풍부해진다. 활성 바이오매스에 대한 최적 농도가, 효율적인 락트산 제조를 위해 고수되어야 하기 때문에 여과액 배출구 (B1) 뿐만아니라 또한 제 2의 배출구 (B2)를 제공하는 것이 통상 필요하다. 후자는 발효조로 부터 과잉의 세포 덩어리를 제거하는 역할을 한다. 이 제 2의 출발물질 스트림은 세균 추출물의 회수를 위해 발명에 따라 이용되고 이때 그것은 세포가 열용균에 의하여 파괴되는 가열 가수분해 단계(T)위를 통과한다. 다음에 용균물은 냉각후 발효조로 되돌아간다. 더욱이, 용균 효소를 열처리전에 이 물질 스트림에 첨가하거나 방사선, 특히 마이크로파 방사선의 도움으로 용균을 실행할 가능성이 있다.

발명의 절차는 동시에 또한, 적당한 제어 시스템(예를 들어,적합한 클라우딩 센서)이 정밀하게는 단지 그렇게 많은 바이오매스를 단위 시간에, 같은 기간에 성장한 것과 같이 시간의 단위로 용균하는 것을 보증할 때, 반응기에서 활성 바이오매스의 농도를 최적 수준으로 유지하기 위한 새로운 가능성을 제공한다. 이 경우에, 용균물 스트림은 발효조로 되돌아가기 전에, 예를 들어 여과에 의해, 발효로부터 잔류하는 고형물 부분이 제거된다.

도 4는 제조 공정 경로를 개략적으로 보여준다.

공정의 시작단계에서 밀가루, 바람직하게는 호밀가루의 혼합이 혼합장치(1)에 있다. 발명에 따르면, 이와 같이 생산된 현탁액의 일부, 바람직하게는 약 4분의 1이 연속적인 단백질 추출기(11)에 이렇게 공급되고, 약 4분의 3은 직접 가수분해 장치(2)로 흘러들어간다. 후자는 불연속 또는 연속으로 배열될 수 있다. 불연속의 경우에는, 이를테면, 상류 및 하류의 버퍼 용기에 의하여 연속적으로 운전된다.

가수분해는 2단계 효소 공정이다. 첫번째 단계에서, 전분은 80℃에서 2시간 동안 엔도효소 α-아밀라아제의 첨가로 액화된다. 다음에 가수분해된 전분의 절단이 55℃에서 엑소효소 글루코아밀라아제의 도움으로 일어난다. 제 2단계는 약 4시간동안 지속되며 별개의 반응단계에서 수행된다. 호밀가루에 존재하는 전분의 총 당화는 이렇게 얻어진다. 간단한, 가열할 수 있는 교반 용기가 장치로서 사용될수 있다.

가수 용균물은 필터 프레스에서 고체로 부터 분리되어 발효로 공급된다. 분리된 바이오매스는 잔류물이며 사료로서 또는 아마도 생물가스 제조를 위해 사용될 수 있다.

추출기(11)에서 단백질 추출에서, 밀가루-물 현탁액은 8시간의 주기동안 수산화나트륨 용액의 첨가로 pH값 10으로 유지된다. 단백질 부분은 이렇게 용해되어 나중의 한외여과기(30)에서 투과물로서 걷어 내어지고 발효조로 첨가될 수 있다. 여과 케이크는 락트산을 사용하여 중화되고 가수분해된다. 압력과 온도는 주위 조건과 일치한다. 혼합물은 교반되어야하기 때문에 용기는 교반용기이어야 한다.

그 중에서도 아미노산 및 비타민과 같은, 더 이상의 요구되는 성장 촉진제는 발효장치(3)에서 생산된 한외여과된 바이오매스로 부터 유발된 용균에 의해 회수될 수 있다. 이것은 한외여과장치(12)를 사용하여 수행된다. 유발된 용균는 여러가지 공정으로 일어날 수 있으며, 여기에서 그것은 가열된 용기내에서 95℃에서 20분간 가열로 구성된다. 한외여과는 세균 추출물로 부터 바이오매스를 분리하고, 그것은 발효장치(3)로 다시 유입된다. 생산되는 바이오매스는 차례로 사료로 이용될 수 있다.

가수분해물 뿐만아니라 영양분 및 단백질 추출물이 발효조(3)로 통과하기 전에 멸균기(13)을 사용하여 120℃(최소 온도 110℃)에서 간단히(20분) 멸균되어야 한다. 가수분해물과 성장촉진제 추출물은 이러한 온도에서 질소 화합물(단백질) 및 글루코오스사이에서 발생하는, 특히 바람직하지 않은 변색을 일으키는, 소위 메일러드 반응(Maillard reaction)을 피하기 위하여 함께 멸균될 수 없다. 용기(13)는 멸균을 위한 체류시간 및 온도를 위해 설계되어야 한다.

발효는 글루코오스가 락트산으로 생물학적 변환이 일어나는 공정 단계이다. 이것은 많은 대사 개입 반응(당분해)의 복잡한 경로에 따라 락트산 세균 세포에서 일어나며, 그것들 각각은 어떠한 효소에 의해 촉매화 된다. 그것은 세균이 그것의 재생산을 위해 필요한 에너지를 회수하기 위하여 락트산을 형성하는 혐기성 공정이다. 미생물 반응은 따라서 또한 락트산뿐만아니라 매우 적은 양의 세포 덩어리 및 기타 제품을 제공한다.

세균 세포의 활성은 일련의 공정 파라미터(온도, pH값, 오스모몰농도, 기질농도, 성장 촉진제 유용성등)에 의존한다. 최적온도는 33℃이고 pH값은 선택된 락토바실루스 파라카세이균주에 대하여 6.0이다. 수산화나트륨 용액의 첨가가 pH값을 조절하기 위하여 필요하다. 락트산나트륨 형태의 락트산은 이러한 조건하에서 생성된다. 체류시간은 전형적으로 1시간반과 4시간사이이다(총유속: 0.25 - 0.67). 발효조(3)에서는 규칙적으로 필요한 발효조의 멸균이 단순하고 효율적(증기 정제)으로 유지될 수 있도록 그 내부가 구석, 모서리 및 홈이 없이 가능한한 매끄러운 표면을 갖도록 유의되어야 한다. 교반 장치가 요구된다.

발효조 내용물은 연속적으로 한외여과되고, 거기에서 락트산나트륨이 투과물로서 생산된다. 세포를 함유하는 보유물은 발효조(3)로 다시 유입된다. 세포 덩어리의 농축을 방지하기 위하여 두번째 생성물 스트림은 발효조(3)를 떠난다. 거기에 존재하는 락트산나트륨은 더 이상의 한외여과 단계(31)에서 회수되고, 세포를 함유하는 보유물은 발효조가 아닌 상기에서 이미 설명된 영양분 추출기로 유입된다.

락트산의 한외여과는 발명의 공정(특징 b)에서 필요하다. 이것은 한외여과된 발효조 배출구가 락트산나트륨 형태의 락트산뿐만아니라 특히 나중의 중합을 민감하게 방해하여 전체 공정을 정지시킬수도 있는 성분을 더 포함하기 때문에 필요하다. 상기의 모든 무기 및 유기산(아세트산, 프로피온산, 황산, 염산)과 그들의 염, 모노-, 디- 및 올리고당 그리고 염료는 바람직하지 않은 내용물로서 언급되어야 한다.

염화이온은 주로 나노여과 15의 도움으로 락트산나트륨으로 부터 분리되어야한다. 염화이온은 주로 가수분해를 위해 사용되는 효소와 함께 공정에 도입된다. 그것들은 중합반응에서 매우 방해될 뿐만아니라 용기 재료를 심하게 공격한다. 염화이온의 98%이하가 사용된 멤브레인에 의해 보유될 수 있다.

게다가, 황산염 및 인산염과 같은 더 이상의 이온이 멤브레인을 통해 투과하며, 락트산나트륨은 보유물에 잔류한다. 이극과 마찬가지로 단극의 전기투석(16)은 불연속 공정이다. 그럼에도 불구하고, 연속적인 락트산 제조를 용이하게 하기 위해서 두개의 투석 플랜트가 교대로 운전된다.

단극 전기투석은 두가지 이유로 사용된다.:

1. 이온성분으로 부터 비이온성분의 분리 및

2. 락트산나트륨의 농축

락트산나트륨으로 부터 분리되는 비이온성분은 특히 질소 및 인 화합물에 포함된다. 이러한 물질들은 생산되는 다량의 폐수에서 발견될 수 있으며, 이 양의 물의 가수분해 및 발효로의 완전한 복귀를 방해한다. 온도 및 압력은 주위조건과 같다.

락트산나트륨으로 부터 락트산을 최종적으로 회수하기 위하여, 이극 멤브레인과 함께 전기투석(17)이 사용된다. 플랜트는 세개의 회로를 갖는다.

▶ 락트산나트륨이 유입되는 염 회로,

▶ 나트륨이온이 확산해 들어가고 수산화나트륨 용액을 형성하기 위하여 수산화물 이온에 연결되는 가성알칼리성 용액 회로,

▶ 그리고 젖산 이온이 락트산을 형성하기 위하여 양성자에 연결되는 산 회로.

경제적 한계내에서 전기투석(17)의 스트림 요건을 유지하기 위해서는 락트산나트륨 전부가 락트산으로 전환되지 않도록 운전된다. 이 잔류 양은 공정으로 부터 배출되어야 한다. 생산된 수산화나트륨 용액은 발효조로 되돌아가서 그곳의 pH값을 조절한다.

순환 용액의 온도는 33℃로 일정하게 유지되어야 한다. 중간 저장용기는 따라서 냉각되어야 한다.

이극 전기투석(17)으로 부터 오는 락트산은 더 농축되어야 한다(특징 c). 발명에 따라, 락트산의 2단계 증발은 증발기(18, 19)로 수행된다. 수성 락트산은 따라서 우선적으로 과잉압력으로 끓여지며, 그 결과로서 많은 양의 물이 벌써 증발한다. 이 수증기는 다음에 낮은 압력에서 잔류하는 락트산으로 부터 더 이상의 물을 배출하기 위하여 가열 매체로서 이용될 수 있다. 다음에 여전히 잔류하는 액체는 90% 농도의, 바람직하게는 95%농도의 락트산을 제공하기 위하여 부착된 3단 정류 칼럼을 갖는 로버트 증발기(20)에서 농축된다(초농축).

농축된 락트산은 이제 외부 순환 증발기와 촉매의 첨가로 두개의 반응기(20, 21)에서 예비중합체를 형성하기 위하여 축중합된다. 초기 농축은 두가지의 다른 압력에서 일어난다. 첫번째 반응기(20)에서, 대기압 또는 약간의 과잉압력이 락트산의 증발을 방지하기 위하여 지배적이다. 보다 많은 부분의 락트산이 고비점 올리고머를 형성하기 위하여 축중합된다면, 반응은 진공(50 mbar)하에서 두번째 반응기 (21)에서 계속될 수 있다. 적용된 진공은 용해물로 부터 반응에서 생산되는 물의증발을 용이하게 하여, 반응이 화학 평형에 도달함에 의해 정지상태로 되는 것을 방지한다. 반응기에서 체류시간은 3내지 4시간이고, 온도는 첫 번째 및 두번째 반응기에서 각각 180℃와 190℃이다. 예비중합체는 분자량 3,400g/mol(2,500-4,000g/mole)을 갖는다.

실제적인 폴리락티드 단량체, 디락티드를 형성하는 해중합(특징 d)은 바람직하게는 강하-경막 증발기(7)에서 일어난다. 예비중합체는 수개의 가열된 수직관에 분배되고 거기에서 얇은 필름으로 흘러내린다. 온도는 약 210℃로 증가되고 사전 농축으로 부터 음의 압력이 유지된다(50 mbar). 증가된 온도는 디락티드의 형성을 가속화 하고, 진공 및 얇은 강하 필름(< 1mm)은 결과적인 디락티드의 빠른 증발을 보증한다. 강하-경막 증발기(7)는 가열된 표면의 완전한 젖음을 보증하기 위하여 순환 증발기로서 운전된다.

강하-경막 증발기(7)의 증기형태의 제품 스트림은 즉시 부분적으로 응축된다. 부분 응축 온도와 압력은 따라서 증기에 존재하는 물과 가능한한 많은 부분의 락트산이 증기형태로 남아있도록 선택된다. 디락티드는 거의 완전히 응축된다. 응축물은 여전히, 예를 들어, 락토일 락트산, 락트산의 직쇄상 이합체와 같은 저함량의 락트산 및 올리고머만을 함유한다. 더불어 전형적으로 57meq인 중요한 수산기 농도도 그로 부터 생산된다.

고리-열림 중합에서, 폴리락티드의 달성 가능한 분자량, 그리고 따라서 중요한 기계적 물성은 디락티드의 순도에 의존한다. 수산기는 잔류하는 락트산 및 락토일 락트산때문에 디락티드에 존재한다. 그것들은 중합의 출발중심이다. 디락티드에서 수산기의 농도가 높을수록 더 많은 폴리머 분자가 생산되며 달성 가능한 분자량은 더 낮아진다. 요구되는 수산기 농도는 20meq이며, 그것은 50,000g/mol의 이론적인 분자량으로 이끈다. 이 칼럼을 사용하여 최대 달성가능한 디락티드 순도는 10meq이다.

디락티드에서 수산기의 농도는 고리화 해중합후에 여전히 너무 높다. 농축된 디락티드는 디치(ditch)를 갖는 정류 칼럼(8)에서, 요구되는 수산기 농도로 정제된다. 동시에, 칼럼은 분자량을 제어하기 위하여 이용될 수 있다.

오염된 디락티드는 칼럼의 상부로 들어가서 증기형태의 디치로서 하부에서 정제된 상태로 남아있다. 디락티드 증기는 그것이 고리-열림 중합 반응기로 들어가기 전에 응축된다. 상부의 생성물(148℃, 30mbar)은 잔류하는 락트산이고, 락트산의 고비점 올리고머 및 존재할지 모르는 다른 오염물질은 바닥(172℃, 60mbar)을 통해 제거된다. 칼럼은 열역학적인 관점(비휘발성을 개선하는 너무 높은 온도를 피함)으로 부터 진공(30-60mbar)하에서 운전된다.

고리-열림 중합(특징 f)은 촉매의 첨가와 함께 두 반응기의 교반 용기 캐스케이드(9)에서 일어난다. 촉매의 농도는 따라서, 높은 몰 중량을 얻고 부반응을 억제하기 위하여 비교적 낮게(5×10^-5몰 촉매/몰 디락티드, 농도범위: 2×10^-4내지 2×10^-5몰/몰)유지된다.

고리-열림 중합은 발열반응이다. 240℃이상의 온도(열 감성, 부반응)를 피하기 위하여, 결과적인 반응열의 일부는 제거되어야 한다. 이것은 냉각된 디락티드를첨가함에 의해 첫번째 반응기에서 일어난다: 디락티드는 따라서 첫번째 반응기에서 200℃의 온도가 조절될 때까지 냉각된다. 약 70%의 디락티드가 따라서 2.5시간의 체류시간동안 중합한다.

두번째 반응기는 단열적으로 운전되고 체류시간(2시간)은 디락티드 전환이 최종적으로 90%가 되도록 선택된다. 용해 온도는 따라서 215℃로 상승한다.

폴리락티드는 이제 약 50,000g/mole의 요구되는 분자량을 갖는다. 그러나 약 9%의 단량체가 여전히 용해물에 존재한다. 그러나, 보다 오랜 시간에 걸쳐 안정한 폴리락티드는 1 % 이하의 디락티드를 함유하여야 한다. 따라서, 단량체제거가 수행되어야 한다. 이것은 차례로 고리-열림 중합이 평형 반응이라는 사실에 의해 더욱 더 어려워진다. 약 200℃의 온도에서, 디락티드의 평형농도는 약 5%이다. 단량체제거는 따라서 디락티드의 형성을 최소화하기 위하여 매우 빨리 실행되어야 하지만, 이것은 높은 점도로 인해 실행되기가 매우 어렵다. 여기에서 사용된 두번째 가능성은 안정제(예를 들어, α-트로폴론, 특허명세서 독일특허 19 537 364 참조)를 첨가함으로써 촉매를 봉쇄하여 거의 반응을 정지상태로 가져가서 디락티드의 개질을 손상시키는 것을 회피하는 데에 있다.

본 공정에서, 단량체제거(특징 g)는 안정제를 첨가한 후 두개의 분리된 장치 (10)에서 일어난다. 첫번째 장치에서, 용해물은 10mbar의 압력으로 감압되고, 거기에서 보다 많은 부분의 단량체가 증발한다. 디락티드 함유량은 따라서 대략 2%로 감소될 수 있다. 그러나, 온도는 따라서 또한 195℃로 떨어지며, 그것은 약 700Pa*s로의 점도 증가로 이끈다. 최종적으로 또한 매우 점도가 높은 용해물로 부터 마지막 2%의 디락티드를 증발시키기위하여, 두번째 장치, 즉 피니셔에서 압력은 2.5mbar로 감소된다.

용해물은 더 이상 단량체제거 되기 전에, 그것은 피니셔의 배출구에서 너무 높은 점도를 방지하기 위하여 온도증가를 경험한다. 피니셔는 원통형 반응기 슬리브로 구성되는데 그것의 부피의 20-30%까지 폴리머 용해물로 채워진다 . 수직하게 서 있는 환상의 디스크가 부착되어 있는 바구니 형태의 지지물은 원통형의 축주위를 회전한다. 디스크는 그 표면의 일부가 용해물에 잠긴다. 고점성의 용해물은 회전때문에 디스크에 의해 빼내지며 필름의 형태로 진공에 노출된다. 적합한 피니셔의 원리는 예를 들어 미국특허 5 779 986에서 설명된다.

그와 같은 "누워있는" 피니셔대신에, 소위 얇은 층 증발기가 또한 적합하다. 여기에서, 단량체제거되는 용해물은 수직으로 서 있는 외부적으로 가열된 배관의 내벽위로 흘러내린다. 얇은 막을 형성하기 위하여 흘러내리는 동안 가열된 표면위의 용해물을 닦아내는 닦는 요소를 지니는 구동축은 배관 축에서 회전한다. 얇은 층의 형성과 그것의 일정한 재생은 단량체의 증발을 용이하게한다.

0.5% 단량체 함유량으로의 단량체제거를 위해 필요한, 일정하게 재생하는, 매우 큰 표면은 실시예로써 지시된 장치를 사용함으로써 얻어진다. 용해물의 온도는 따라서 190℃로 떨어지고 점도는 약 1,440Pa*s로 올라간다.

이로 부터 출발하여, 본 발명의 목적은 고분자량을 갖는 폴리락티드가 고수율로 연속적으로 생산될 수 있는 신규한 공정 및 대응하는 장치를 제공하는 것이다.

그 목적은 특허 청구항 제 1항의 특징에 의하여, 그리고 장치에 관해서는 특허 청구항 제 2항의 특징에 의하여 달성될 수 있다.

발명에 따르면, 생물학적으로 용균 가능한 폴리락티드는 따라서 락트산의 고리 이합체의 중합에 의하여 회수된다. 락트산은 발효공정으로 부터 생기고, 그것의 출발물질은 전분 함유농산물, 특히 알곡이다.

그 공정은 따라서 멤브레인 기술에 의한 락트산의 가수분해, 발효 및 정제를 포함하는 생물공학 공정부분과 중합공정에 상당하는 부분으로 구성된다.

출발물질은 밀가루, 특히 호밀가루, 또는 보다 정확하게는 거기에 존재하는 전분이다. 가수분해된 전분은 글루코스를 형성하기 위하여 효소적으로 감성되고 수성 락트산을 형성하기 위하여 발효된다. 락트산은 다음에 그것이 첫번째 예비중합체를 형성하기 위하여 축중합되기 전에 정제되고 농축된다. 이 예비중합체는 중합의 실제적인 출발물질인 락트산의 고리 이합체(디락티드)를 형성하기 위하여 적당한 조건하에서 해중합된다.

디락티드는 이제 촉매(예를들어, 주석 옥토에이트)의 영향하에서 그리고 출발중심으로써 작용하는 히드록실기의 도움으로 폴리락티드를 형성하기 위하여 중합된다. 그러나, 폴리머의 품질은 사용된 디락티드의 순도에 매우 결정적으로 영향을 받으며, 그것이 고리-열림 중합 전에 디락티드의 정류 정제가 필요한 이유이다.

나중의 폴리락티드 용해물의 단량체제거는 최종 제품에서 조기 용균 공정을 막아야 한다.

발명의 필수 요소는 연속적인 고성능 발효에 의한 고도로 순수한 락트산의 회수이다. 공정의 이 부분은 하기에서 보다 정확하게 기술된다.

밀가루, 바람직하게는 호밀가루와 탈이온수의 혼합은 공정의 출발시에 한다. 이것은 간단한 교반 용기에서 일어난다. 주의 깊은 교반과 높은 수온을 피하는 것이 중요한데, 그렇지 않을 경우, 상승하는 수증기가 밀가루와 함께 젤라틴으로 되거나 덩어리를 형성하기 때문이다. 본 실시에 따르면, 연속적인 고성능 발효에서 상당한 양으로 외부 성장 촉진제원, 바람직하게는 펩톤 및 효모 추출물을 첨가하는 것이 필수적이었다. 이로 인해 초래된 비용은 그와 같은 공정의 경제적 생존능력을 의심케한다. 게다가, 그와 같은 촉진제원의 첨가로, 방해하는 이물질, 예를 들어 다른 이온(특히, 염화이온)이 이행되는데, 이것은 형성된 락트산나트륨이나 락트산의 멤브레인분리공정에 의한 정제를 매우 어렵게 만들고 추가적으로 나중의 중합공정에서 폴리락티드 수율을 감소시켜 부적절한 정제와 더불어 비경제적인 생존능력이 되도록 한다. 본 실시와 반대로, 발명의 공정에 따라, a)공정 단계에서 효모 추출물이나 펩톤과 같은 외부 성장 촉진제원이 사용되지는 않으나, 성장 촉진제원은 출발물질 자체, 즉 알곡으로 부터 회수된다. 락트산 세균이 사용가능한 탄소원에 더하여 발효중 필요로하는 성장 촉진제(펩티드, 아미노산, 비타민, 염)는, 따라서 발명에 따라 출발물질로 부터 생긴다.

놀랍게도 밀가루 또는 으깨진 알곡으로 부터 알칼리성 단백질 추출물은, 이미 프로테나아제에 의한 추가적인 가수분해 절단이 필요없게 될 때에, 펩톤이나 효모추출물에 대한 가치있는 대체품을 나타내는 것으로 판명되었다. 그 효과는 형성된 과잉 바이오매스가 공정에서 구체적으로 용균된다는 점에서 더욱 증가되며, 그 결과로서 일정한 본질적인 성장 촉진제가 다시 또는 추가적으로 방출된다. 펩톤과 효모추출물 모두 이러한 공정으로 고성능 발효에서 완전히 필요 없게 될 수 있다.

알곡이 원료로서 사용된다면 단백질 추출은 전분 가수분해 공정과 결합될 수 있다. 추출물을 회수하기 위해 일부 양의 밀가루나 으깨진 알곡을 사용하고 이렇게 잔류하는 전분 부분을 가수분해의 액화단계로 도입할 가능성이 있다. 이에 대한 대안은 일반적으로 전분 가수분해에서 생산되고 가수분해물로 부터 분리되는 잔여 고형물의 알칼리성 추출이다.

발효 시스템에 위치한 바이오매스의 일부의 용균은 가능한한 완전하게 그리고 발효공정을 유지하기 위하여 요구되는 활성 세포부분에 어떠한 손상도 초래하지 않도록 일어나야 한다. 발효조로 부터 바이오매스의 일부를 이렇게 순환시키고, 거기에서 용균되며 얻어진 용균물은 다시 발효조로 되돌아간다. 뿐만아니라, 과잉 바이오매스를 분리하는 것과 발효 시스템밖에서 용균하여 이렇게 얻어진 추출물을 발효 시스템으로 되돌아가게 하는 것이 가능하다.

이 공정으로 회수된 락트산은 도입부에서 이미 기술된 바와 같이 다음에 초고도정제되고 후속적으로 농축되고 중합된다.

본 발명은 또한 공정을 수행하기 위한 대응 장치에 관련된다.

본 발명은 도면과 예로든 구체예를 이용하여 하기에서 보다 상세히 설명된다.

실시예 1

물 5리터에 호밀가루 1kg을, pH값을 10.0으로 동시에 조절(3 N NaOH용액의첨가)하면서, 10리터 교반 발효조에서 교반하였다. 20℃에서 2시간의 교반 기간후에, 전분 함유고형물 부분의 분리가 여과에 의해 일어난다. 수성 상징액을 알칼리성 단백질 추출물로서 발효 배지에 첨가한다.

이 단백질 추출물의 유효성은 장치 시스템 Bioscreen(Messrs. Labsystems, Finland)의 미세적정 플레이트에서 균주 락토바실루스 람노서스 4759의 성장 행동에 의하여 설명될 수 있다. 이 목적을 위해 펩톤을 함유하지 않는 글루코오스-MRS 배지 0.24ml를 생산된 단백질 추출물 0.1ml로 처리하고 전술한 균주의 18시간 배양물 0.01ml로 접종하여 표준조건(T=33℃, pH=6.0)하에서 배양하였다. 완전 MRS배지 및 펩톤이 없는 MRS배지를 제어 배치로서 사용하였다. 도 5는 설명된 세개의 배지위에서 락토바실루스 람노서스 4759의 성장곡선을 보여준다. 성장곡선(1)과 (2)는 단지 약간 다르다, 즉 이경우에 단백질 추출물은 펩톤에 대한 완전한 대체품으로 간주될 수 있다.

실시예 2

락토바실루스 람노서스의 세포 덩어리를 건조 바이오매스 함량 15.7g/l 및 78.4g/l를 갖는 세포 현탁액이 생산되도록 원심분리에 의해 발효된 발효조 액체로 부터 분리하고 물에서 재 현탁시켰다. 후자를 세포를 용균하기 위하여 60℃에서 20분간 가열한다. 약 30℃로 냉각 및 세포벽 잔류물의 분리후, 맑은 용액을 세균 추출물로서 발효 배지에 첨가한다.

이 단백질 추출물의 유효성은 장치 시스템 Bioscreen(Messrs. Labsystems, Finland)의 미세적정 플레이트에서 균주 락토바실루스 람노서스 4759의 성장 행동에 의하여 설명될 수 있다. 효모 추출물을 함유하지 않는 MRS 배지 매 0.24ml에 대하여, 각 경우에, 0.1ml의 두 세균 추출물중 하나와 전술한 균주의 18시간 초기 배양물 0.01ml을 첨가하여 T=33℃ 및 pH=6.0에서 배양하였다. 완전 MRS배지 및 효모 추출물이 없는 MRS배지는 대조표준 배치로서 제공되었다. 도 6은 설명된 네개의 배지상에서 락토바실루스 람노서스 4759의 성장곡선을 보여준다. 성장곡선(1)과 (2)는 단지 약간 다르다, 즉 이 경우에 세균 추출물은 효모 추출물에 대한 완전한 대체품으로 간주될 수 있다.

실시예 3

효소적으로 회수된 호밀 전분 가수분해물(글루코오스 함량: 120g/l) 29리터를 50리터 교반 발효조에서 내부적으로 멸균시켰다. 실시예 1에 따라 생산된 단백질 추출물 10리터, 실시예 2에 따라 생산된 세균 세포 추출물 6리터, 그리고 인산 수소 이칼륨 96g, 황산 마그네슘 4.8g 및 황산 망간 2.4g을 함유하는 수성액 1리터의 첨가는 무균조건하에서 일어났다. 균주 락토바실루스 파라카세이 160111의 초기 배양물 2리터를 접종물로서 제공하였다. 후속적인 발효 공정중 온도는 33℃로, pH는 6.0으로 일정하게 유지시켰다. 30%농도의 수산화나트륨 용액이 pH조절을 위한 조절제로서 제공되었다.

48시간후에, 사용된 글루코오스는 완전히 소비되어 락트산으로 전환되었다(도 7).

실시예 4

그 중에서도 50g/l 글루코오스 , 10g/l 효모 추출물 및 10g/l 펩톤을 함유하는 염 영양 배지를 외부 회로에서 한외여과 모듈과 결합된 5리터 발효조로 일정 속도로 계량해 넣었다. 같은 양의 액체가 한외여과 장치의 배출구를 통하여 세포 결핍 락트산나트륨 용액으로서 동시에 발효 시스템을 떠났다. 표 1에서, 균주 락토바실루스 파라카세이 160111를 사용하여 여러가지 통과유량에서 결정된 락트산 제조의 생산성을 실시예 1에 따라 10% 단백질 추출물로 구성되고 50g/l 글루코오스 및 10g/l 효모 추출물을 함유하는 영양분을 사용하여, 그외는 동일 조건하에서 얻어진 생산성과 비교한다.

실시예 5

그 중에서도 40g/l 글루코오스 , 10g/l 효모 추출물 및 10g/l 펩톤을 함유하는 염 영양 배지를 외부 회로에서 한외여과 모듈과 결합된 50리터 발효조로 6l/h의 속도로 계량하여 넣었다. 발효 배지는, 발효조와 한외여과 모듈사이에서 일정하게순환하였고 이때 같은 양의 액체가 세포 결핍 락트산나트륨 용액으로서 동시에 발효 시스템을 떠났다. 균주 락토바실루스 파라카세이 160111을 사용하여 D=0.12h^-1의 통과유량에서 달성된 락트산 생산성은 4.0g/lh이었다.

실시예 6

실시예 1에 따라 20% 호밀 단백질 추출물로 구성되고 40g/l 글루코오스를 함유하는 호밀 가수분해물-염 영양 배지를 외부 회로에서 한외여과 모듈과 결합된 50리터 발효조로 6l/h의 속도로 계량하여 넣었다. 발효 배지는, 발효조와 한외여과 모듈사이에서 일정하게 순환하였고 같은 양의 액체가 세포 결핍 락트산나트륨 용액으로서 동시에 발효 시스템을 떠났다. 실시예 4와 비교하면, 발효 체제를 변화시켜, 요구되는 농도 20g/l를 넘어서, 공정 과정중에 성장한 바이오매스를 두번째 회로에서 80℃에서 5분 동안 가열한후 용균물로서 다시 반응기로 되돌렸다. 이 경우에, 발효조에서 바이오매스의 성장은 2g/lh이었고 따라서, 각각의 경우에 약 100g의 바이오매스를 함유하는 4.5리터를 매시간 발효 시스템으로 부터 채취하고 설명된 공정으로 용균시켰다. 균주 락토바실루스 파라카세이 160111를 사용하여 D=0.12h^-1의 통과유량에서 달성된 락트산 생산성은 3.95g/lh이었다.

실시예 7

20% 호밀 단백질 추출물로 구성되고 50g/l 글루코오스를 함유하는 호밀 가수분해물-염 영양 배지를 외부 회로에서 한외여과 모듈과 결합된 50리터 발효조로 12.5l/h의 속도로 계량하여 넣었다. 이 경우에, 활성 성분 부분이 실시예 1에 따라 생산된 추출물의 2배만큼 높은 호밀 단백질 추출물을 사용하였다. 이 경우에, 밀가루가 아닌 전분 밀가루 가수분해로 부터 전분을 함유하지 않는 잔류물을 출발물질로서 사용하며, 거기에서 추출중 고체-물 비는 실시예 1에서 보다 2배 높았다. 발효 배지는, 발효조와 한외여과 모듈사이에서 일정하게 순환하였고 이때, 계량된 양에 대응하는 액체 부피가 세포 결핍 락트산나트륨 용액으로서 동시에 발효 시스템을 떠났다. 반응기 시스템에서 바이오매스의 농도는 따라서 약 30g/l로 일정하게 유지되었고, 그것은 흐름-분사 클라우딩 측정을 통하여 조절된 발효 액체의 일부 스트림을 가열 용균 경로(T=100℃)로 일정하게 통과시키고, 세포 잔류물의 분리후에 공정에 결합된 여과 장치의 도움으로 발효조로 다시 되돌렸다.

균주 락토바실루스 파라카세이 160111를 사용하여 D=0.25h^-1의 통과유량에서 달성된 락트산 생산성은 13.5g/lh이었다.

실시예 8

실시예 7로 부터 세포 결핍 락트산나트륨 용액은 이제 이물질이 제거되고 락트산으로 전환되어야 한다. 유입물질을 이미 이물질의 적재가 최소화 되도록 유의하였다. 따라서, 발효배지에서 황산 이온의 농도는 황산 마그네슘 대신에 산화마그네슘을 그리고 황산 대신에 락트산을 사용함에 의해 286g/l에서 86g/l로 감소될 수 있다. 공정에 염화 이온의 도입은 주로 효소 Termamyl 120L때문에 일어난다. 염화이온의 함량은 여기에서 이온 교환기의 도움으로 원래의 675g/l에서 212g/l로 감소될 수 있다.

남머지 염화이온의 대부분은 한외여과후 나노여과에서 락트산나트륨 용액으로 부터 분리된다. 나노여과는 3단계 투과여과로써 운전된다. 염화이온은 멤브레인을 통해 확산하고, 락트산 이온은 보유물에 잔류한다. 배양 여과액에서 염화이온 농도 0.892g/l는 이러한 공정으로, 세번째 나노여과 단계의 농축물에서 0.003g/l로 감소된다.

후속적인 단극 전기투석이 락트산나트륨 용액의 농축과 비이온 성분의 침전을 위해 사용된다. 특히, 대부분의 잔류하는 당(환원 및 비환원 모노-, 디- 및 올리고당)은 희석액에 남아있다. 총 인 농도는 원료중 0.58g/l에서 농축물중 0.12g/l로 감소될 수 있다. 질소는 1.04g/l에서 0.131g/l로 감소된다.

잔류하는 당이 락트산으로 부터 완전히 분리되지 않는다면, 수율이 중합중 상당히 떨어진다.: 잔류하는 당은 고리화 해중합중에 예비중합체의 심한 탄화로 이끈다. 불순물에 따라, 사용된 예비중합체의 50%이하가 이렇게 탄화하여 쓸모없게 된다.

끝으로, 이극 전기투석은 락트산나트륨을 수성 락트산 및 수산화나트륨 용액으로 전환시킨다. 후자는 발효로 되돌아가서 pH조절을 위해 사용된다. 생산된 락트산은 약 150g/l의 농도를 갖는다. 염화이온의 농도는 30mg/l이하이고 황산이온의 경우는 10mg/l미만이다. 총 질소 및 인의 농도는 각각의 경우 100mg/l이하에 놓여있다. 락트산은 95%L(+)-락트산 및 5%D(-)-락트산으로 구성된다.

실시예 9

실시예 8로 부터 수성 락트산은 나중의 정류와 함께 2단계 증발로 농축된다. 첫번째 단계의 증발에서, 락트산의 중량 비율은 0.15에서 0.4로 증가된다. 두번째 단계후에 그것은 78%이다. 락트산 함량은 3-플레이트 정류 칼럼에서 최종적으로 95%로 증가된다.

농축된 락트산은 촉매로서 SnCl₂의 도움으로 3,400g/mole의 평균분자량을 갖는 예비중합체를 형성하기 위하여 2단계 축중합에서 중합된다. 대기압과 180℃의 온도가 따라서 첫번째 반응기에서 우세하다. 두번째 반응기에서 압력은 50mbar이고 온도는 190℃이다.

진공을 유지하고 220℃까지 온도를 증가시키는 동안, 예비중합체를 강하-경막 증발기에서 해중합하여 락트산의 고리 이합체인 디락티드를 형성하였다. 증기형태의 제품 스트림은 디락티드 98%, 락트산 및 락토일 락트산 1% 및 물 1%를 함유한다. 잔류하는 물과 락트산의 일부를 부분 응축에 의하여 디락티드로 부터 분리한다. 응축물은 OH기 농도 0.04mole/kg을 갖는다. 나중의 정류에서, 잔류하는 락토일 락트산 및 락트산은 또한 요구 순도 0.02mole/kg을 얻기 위하여 디락티드로 부터 분리된다. 이 순도는 50,000g/mole의 폴리머 분자량을 위해 필요하다. 고리-열림 중합은 두개의 다음 반응기에서 일어난다. 디락티드 100,000몰당 5몰의 주석 옥토에이트의 첨가 및 195℃의 온도로, 디락티드는 35,000g/mole의 평균분자량을 갖는 폴리락티드를 형성하기 위하여 첫번째 반응기에서 중합하고, 거기에서 디락티드의 70%가 반응된다. 두번째 반응기에서, 온도는 215℃로, 분자량은 50,000g/mole로 증가된다. 디락티드의 전환은 90%로 상승한다. 두 반응기는 대기압하에 있다.

이 상태에서, 폴리락티드는 여전히 10% 디락티드를 함유하고 있다. 안정한 폴리락티드를 얻기 위하여, 디락티드 비율은 1%이하로 감소되어야 한다. 이것은 마찬가지로 두 단계로 일어난다. 첫번째 단계에서, 폴리락티드는 진공(10mbar)하에서 홈통으로 유입된다. 대부분의 폴리락티드는 이렇게 증발하고 생성되는 용해물은 여전히 2%의 단량체를 갖는다. 1% 이하의 디락티드로 단량체제거는 2.5mbar의 압력하에 있는 디스크 반응기에서 일어난다. 잔류 단량체를 증발시키기 위하여 요구되는 넓은 표면은 용해물에 의해 회전되고 따라서 디락티드를 용해물로 부터 표면안쪽으로 운반하는 회전 디스크에 의하여 생성된다. 이렇게 생성된 폴리락티드는 분자량50,000g/mole, 단량체 함량 1% 미만 및 약 170℃의 융해점을 갖는다. 약간 노르스름한 폴리락티드는 95% L-디락티드 및 5% D-디락티드로 구성된다.

Claims

하기의 단계를 갖는 폴리락트산의 제조방법:

a) 전분 함유농산물로 부터 락트산의 발효 회수 단계,

b) 한외여과, 나노여과 및/또는 전기투석에 의한 락트산의 초고도정제 단계,

c) 락트산의 농축 및 예비중합체의 제조 단계,

d) 디락티드를 형성하기 위한 고리화 해중합 단계,

e) 디락티드의 정제 단계,

f) 디락티드의 고리-열림 중합 단계,

g) 폴리락티드의 단량체제거 단계.
제 1 항에 있어서, 공정 단계 a)에서 영양액에 원래 공급되고 세균에 의해 이용되는 외부 성장 촉진제 성분의 일부를, 열, 방사선 또는 효소에 의해 실현되는, 형성된 과잉 바이오매스의 용균에 의해 발효 회로에서 직접 활성화된 세포에 다시 이용되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 전분 함유농산물, 바람직하게는 알곡을 분쇄하고 농산물의 첫 부분을 전분 가수분해를 받게하고 회수된 글루코오스 용액을 발효조에서 혐기성조건하에서 세균과 반응시키고, 농산물의 두번째 부분을 알칼리성 추출을 하고 얻어진 단백질 추출물을 성장 촉진제원으로서 발효조로 공급하며 용해되지 않은 전분 함유잔류물은 전분 가수분해로 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 농산물을 전분가수분해를 시키고 전분 가수분해중 생산되는 잔류 고형물을 추가적으로 알칼리성 추출을 받게하고 얻어진 단백질 추출물을 성장 촉진제원으로서 발효조로 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 발효중 얻어진 과잉의 바이오매스를 별도의 회로에 통과시키고, 거기에서 용균한 다음 발효조로 되돌리는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 조절 공정을 통해 발효조에서 바이오매스의 농도를 요구되는 수준으로 유지하기 위하여 바이오매스가 성장함에 따라 그만큼 많은 바이오매스를 단위 시간당 용균시키는 것을 특징으로하는 방법.
제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 2단계 효소 공정의 형태로 수행되는 전분 가수분해가 단백질 추출물 회수와 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 전분은 효소 α-아밀라아제를 사용하여 첫번째 단계에서 액화되고 효소 글루코아밀라아제를 사용하여 두번째 단계에서 당화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 호밀, 밀, 보리 및/또는 라이밀 가루 및 옥수수, 쌀 및/또는 카사바와 같은 알곡을 농산물로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 균주 락토바실루스, 락토코커스, 스트렙토코커스, 엔테로코커스 또는 페디오코커스의 개별적인 또는 혼합된 배양물이 발효를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 가수분해물 및/또는 단백질 추출물 또는 영양분 추출물이 멸균되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 가수분해물 및 영양분 또는 단백질 추출물이 독립적으로 멸균되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 발효가 연속적으로 수행되고 락트산의 분리 및 정제가 멤브레인 분리 공정을 사용하여 시행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 농축(공정 단계 c)이 적어도90% 농도의 락트산이 존재하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 농축이 두번째 단계의 농축열이 첫번째 단계에서 증발을 위해 이용되는 2단계 증발 및 초농축에 의하여 시행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 고리화 해중합(공정 단계 d)이 강하-경막 증발기에서 수행되는 것을 특징으로 방법.
제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 공정 단계 e)에서 정제가 25meq미만의 수산기 농도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서, 락티드 정제가 정류 칼럼에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 디락티드의 고리-열림 중합(공정 단계 f)이 촉매농도 2 x 10^-4내지 2 x 10^-5mole/mole에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 촉매를 봉쇄하는 안정제가단량체제거 전에 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
각각의 경우에 적어도 1개의 혼합 장치(1), 가수분해 장치(2), 발효조(3), 초고도정제장치(4), 농축기(5), 축중합장치(6), 해중합장치(7), 디락티드에 대한 초고도정제장치(8), 중합을 위한 반응기(9) 및 단량체제거 장치(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1항 내지 제 20항중 어느 한 항에 따르는 방법을 수행하기 위한 장치.
제 2 항에 있어서, 가수분해 장치(2)가 적어도 1개의 단백질 추출기(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 가수분해 장치(2)가 외부 회로에 위치한 한외여과 모듈(12)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1개의 멸균 장치(13)가 적어도 1개의 발효조(3)의 상류에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서, 발효조(3)가 외부 회로에 위치한 한외여과 모듈(14)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 있어서, 나노여과 장치(15), 단극 전기투석 장치(16) 및 이극 전기투석 장치(17)가 초고도정제장치(4)로써 직렬 연결되어 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 26 항중 어느 한 항에 있어서, 농축 장치(5)가 3단계를 갖도록 고안되고 직렬로 배열된 증발기(18 및 19) 그리고 하류의 초농축기(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 26 항중 어느 한 항에 있어서, 사전농축(5)이 외부 순환 증발기를 갖는 2개의 반응기(21 및 22)에서 일어나는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 있어서, 해중합 장치(7)가 강하-경막 증발기인 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 29 항중 어느 한 항에 있어서, 디락티드 정제를 위한 초고도정제 장치(8)가 적어도 1개의 정류 칼럼인 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 30 항중 어느 한 항에 있어서, 고리-열림 중합을 위한 반응기(9)가 적어도 2개의 반응기를 갖는 교반 용기 캐스케이드인 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서, 단량체제거 장치(10)가 진공 반응기 및 환상 디스크 반응기로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서, 단량체제거 장치가 박층 증발기를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.