KR20120095959A - 화학품 제조용 중공사막 모듈 및 화학품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

미생물 또는 배양 세포의 발효 배양액을 중공사막(中空絲膜)으로 여과하고, 여과액으로부터 화학품을 회수하고, 또한 농축액을 상기 발효 배양액에 유지 또는 환류하고, 또한 발효 원료를 상기 발효 배양액에 추가하는 연속 발효에 있어서 사용되는 화학품 제조용 중공사막 모듈(1)로서, 여러 개의 중공사막 다발이 통형 케이스에 수납되고, 상기 중공사막 다발 중 적어도 한쪽 단부는, 중공사막 집속 부재에 의해 중공사막의 단면이 개구된 상태로 상기 통형 케이스에 고정되어 있고, 상기 중공사막 집속 부재가, 121℃의 포화 수증기에 24시간 접촉된 후의 경도의 유지 비율이 95% 이상인 합성 수지로 이루어지는 것에 의해, 높은 물질 생산성을 유지하고, 또한 멸균 처리 가능한 연속 발효법에 따른 화학품 제조용 중공사막 모듈(1)을 제공한다.

Description

화학품 제조용 중공사막 모듈 및 화학품의 제조 방법{HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE FOR USE IN PRODUCTION OF CHEMICAL SUBSTANCE, AND PROCESS FOR PRODUCTION OF CHEMICAL SUBSTANCE}

본 발명은, 배양을 행하면서, 미생물 또는 배양 세포의 발효 배양액으로부터, 중공사막(中空絲膜) 모듈을 통해 화학품을 포함하는 액을 여과?회수하고, 또한 미여과액을 발효 배양액에 되돌리고, 또한 발효 원료를 발효 배양액에 추가하는, 연속 발효법에 의한 화학품의 제조 방법에 있어서, 발효에 관여하는 미생물 농도를 향상시켜 높은 생산성을 얻기 위하여, 막힘에 의한 여과성의 저하가 일어나지 않도록 설계한 화학품 제조용 중공사막 모듈에 관한 것이다.

미생물이나 배양 세포의 배양을 수반하는 물질 생산 방법인 발효법은, 크게 (1) 회분 발효법(Batch 발효법) 및 유가식 발효법(Fed-Batch 발효법)과, (2) 연속 발효법으로 분류할 수 있다.

상기 (1)의 회분 발효법 및 유가식 발효법은, 설비적으로 간소하며, 단시간에 배양이 종료되고 잡균 오염에 의한 피해가 적다는 이점이 있다. 그러나, 시간이 경과됨에 따라 발효 배양액 중의 화학품의 농도가 높아지고, 침투압 또는 화학품 저해 등의 영향에 의해 생산성 및 수율이 저하된다. 그러므로, 장시간에 걸쳐 고수율이면서, 또한 고생산성을 안정적으로 유지하는 것이 곤란하다.

또한, 상기 (2)의 연속 발효법은, 발효조 내에서 목적 화학품이 고농도로 축적되는 것을 회피함으로써, 장시간에 걸쳐서 고수율이면서, 또한 고생산성을 유지할 수 있는 특징이 있다. 이 연속 발효법에 관한 것으로서, L-글루타민산이나 L-리신의 발효에 대한 연속 배양법이 개시되어 있다(비특허 문헌 1 참조). 그러나, 이 예에서는, 발효 배양액에 원료를 연속적으로 공급하고, 또한 미생물이나 배양 세포를 포함한 발효 배양액을 뽑아내기 때문에, 발효 배양액 중의 미생물이나 배양 세포가 희석되므로, 생산 효율의 향상은 한정된 것이었다.

연속 발효법에 있어서, 미생물이나 배양 세포를 분리막으로 여과하고, 여과액으로부터 화학품을 회수함과 동시에 농축액 중의 미생물이나 배양 세포를 발효 배양액에 유지 또는 환류시킴으로써, 발효 배양액 중의 미생물이나 배양 세포 농도를 높게 유지하는 방법에 대하여 제안되어 있다.

예를 들면, 분리막으로서 유기 고분자로 이루어지는 평막(平膜)을 사용한 연속 발효 장치에 있어서, 연속 발효하는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 그러나, 제안된 기술은, 평막 유닛의 설치 용적에 대한 유효 막 면적이 작고, 목적 화학품을 이 기술로 제조하는 것에 대한 비용적인 이점이 충분하지 않은 등, 비효율적인 기술이었다.

전술한 과제의 해결을 위하여, 연속 발효 장치에 사용하는 분리막을 유기 고분자로 이루어지는 중공사막으로 한, 연속 발효 기술에 대하여 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조). 이 기술에서는, 막 유닛에 있어서 단위 체적당의 막 면적을 높일 수 있으므로, 종래의 연속 발효에 비해 발효 생산 효율은 현격히 높아진다.

또한, 중공사막을 사용한 분리막 모듈로서는, 여러 개의 중공사막 다발이 통형 케이스에 수납되고, 적어도 한쪽은 중공사막의 단면이 개구된 상태에서, 상기 중공사막 다발의 양쪽 단부가 중공사막 집속 부재에 의해 상기 통형 케이스에 고정된 모듈 외에, 중공사막 다발 내부에 퇴적된 폐색 물질을 박리하여 떨어지기 쉽게 하고, 분리 성능을 충분히 발휘할 수 있도록 하기 위하여, 예를 들면, 중공사막의 일단을 케이스 내에 고정하지 않고 1개씩 봉지(封止)하고, 현탁 물질의 배출성을 대폭 향상시킨 수처리용의 중공사막 모듈의 기술에 대하여 개시되어 있다(특허 문헌 3 참조). 그런데, 이 형태의 중공사막 모듈은, 여러 개 있는 중공사막의 단면의 하나 하나를 봉지하는 작업이 번잡하여 시간을 요하므로, 원수(原水)나 세정용의 공기를 공급할 때, 중공사막이 필요 이상으로 격렬하게 동요(動搖)하여 서로 얽히거나 중공사막이 부러지는 등으로 인해 손상된다.

또한, 현탁 물질의 배출성도 양호하며, 중공사막의 봉지 작업도 용이한 중공사막 모듈의 형태로서, 봉지하는 측의 중공사막 다발의 하단을 복수의 소다발로 분할하여 각각을 수지로 접착 봉지하는 방법에 대하여 개시되어 있다(특허 문헌 4 참조).

그러나, 중공사막을 사용한 모듈을, 연속 발효에 의한 화학품의 생산을 위한 분리막 모듈로서 그대로 사용하기는 곤란하다.

그 이유로서는, 먼저, 연속 발효에 의한 화학품의 생산에서는, 기본적으로 잡균 혼입(오염물)을 방지한 상태에서 배양을 행할 필요가 있는 것을 예로 들 수 있다. 예를 들면, 발효 배양액을 여과할 때 분리막 모듈로부터 잡균이 혼입되면, 발효 효율이 저하되어, 발효조 내에서의 발포 등에 의해 화학품의 제조를 효율적으로 행할 수 없게 되므로, 잡균 혼입을 방지하기 위하여, 분리막 모듈마다 멸균할 필요가 있다. 멸균 방법으로서는, 화염 멸균, 건열(乾熱) 멸균, 자비(煮沸) 멸균, 증기 멸균, 자외선 멸균, 감마선 멸균, 가스 멸균 등의 방법을 예로 들 수 있지만, 특허 문헌 2에 따라 화학품의 제조를 행할 때는, 상기 문헌에서 사용되는 막이 건조되면 분리 기능이 없어지는 점에 유의할 필요가 있다. 그러므로, 분리막 중의 수분을 손실시키지 않고 멸균하기 위해서는, 증기 멸균(통상은 121℃, 15분간 내지 20분간)이 적절한 멸균 방법이다. 특허 문헌 4에는, 분리막 모듈을 증기 멸균하는 온도 조건에서의 가열 처리에 대한 대응이 일체 기재되어 있지 않고, 상기 분리막 모듈을 증기 멸균하면 열에 의해 부재의 열화가 일어나, 모듈의 일부가 파손되는 문제가 발생할 우려가 있다.

또한, 분리막 모듈을 사용한 연속 발효법에서는, 분리막 모듈 내의 분리막이 막히지 않도록 하고, 미생물이나 배양 세포를 분리막으로 여과하고, 여과액으로부터 화학품을 회수함과 동시에 농축액 중의 미생물이나 배양 세포를 발효 배양액에 유지 또는 환류시킴으로써, 발효 배양액 중의 미생물이나 배양 세포 농도를 높게 유지할 필요가 있지만, 특허 문헌 2에는, 중공사 분리막의 성능을 충분히 발휘시키는 고농도 순균 배양액을 여과하기 위한 분리막 모듈의 설계에 대하여 기재되어 있지도 않고 시사되어 있지도 않다.

일본 특허출원 공개번호 2007-252367호 공보 일본 특허출원 공개번호 2008-237101호 공보 일본 특허출원 공개번호 평 7-60074호 공보 일본 특허출원 공개번호 2005-230813호 공보

Toshihiko Hirao et al.(히라노?토시히코 외) Appl. Microbiol. Biotechnol.(어플라이드마이크로바이올로지 앤드 바아오테크놀로지), 32, 269-273(1989)

본 발명의 목적은, 장시간에 걸쳐 안정적으로 중공사막 다발의 내부에 미생물 등의 퇴적이 생기지 않으며, 고생산성을 유지하고, 또한 증기 멸균 가능한 연속 발효법에 의한 화학품 제조용 중공사막 모듈을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 전술한 목표를 달성하기 위하여, 다음과 같은 구성을 가진다.

(1) 미생물 또는 배양 세포의 발효 배양액을 중공사막으로 여과하고, 여과액으로부터 화학품을 회수하고, 또한 농축액을 상기 발효 배양액에 유지 또는 환류하고, 또한 발효 원료를 상기 발효 배양액에 추가하는 연속 발효에 있어서 사용되는 화학품 제조용 중공사막 모듈로서, 여러 개의 중공사막 다발이 통형 케이스에 수납되고, 상기 중공사막 다발 중 적어도 한쪽 단부는, 중공사막 집속 부재에 의해 중공사막의 단면이 개구된 상태로 상기 통형 케이스에 고정되어 있고, 상기 중공사막 집속 부재가, 121℃의 포화 수증기에 24시간 접촉된 후의 경도의 유지 비율이 95% 이상인 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학품 제조용 중공사막 모듈.

(2) 상기 중공사막 다발의 한쪽 단부가, 중공사막 집속 부재에 의해 중공사막의 단면이 개구된 상태로 상기 통형 케이스에 고정되고, 상기 중공사막 다발의 다른 쪽 단부가, 복수의 소다발로 분할되고, 상기 소다발 단위로 소다발 폐색 부재에 의해 중공사막의 단면이 폐색되어 있는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 기재된 화학품 제조용 중공사막 모듈.

(3) 중공사막이, 불소 수지계 고분자를 포함하는 중공사막을, 110℃ 이상 135℃ 이하의 포화 수증기에 접촉시켜 얻어진 것임을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 화학품 제조용 중공사막 모듈.

(4) 중공사막이, 불소 수지계 고분자를 포함하는 중공사막을, 120℃ 이상 130℃ 이하의 포화 수증기에 접촉시켜 얻어진 것임을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 화학품 제조용 중공사막 모듈.

(5) 중공사막이, 폴리 불화 비닐리덴계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)?(4) 중 어느 하나에 기재된 화학품 제조용 중공사막 모듈.

(6) 중공사막이, 지방산 비닐에스테르, 비닐피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로피온옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종을 가지는 친수성 고분자, 또는 셀룰로오스 에스테르를 함유하는, 상기 (1)?(5) 중 어느 하나에 기재된 화학품 제조용 중공사막 모듈.

(7) 상기 (1)?(6) 중 어느 하나에 기재된 화학품 제조용 중공사막 모듈을 사용하는 화학품의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 전술한 중공사막 모듈을 사용함으로써, 장시간에 걸쳐 안정적으로 고생산성을 유지하고, 또한 반복적으로 멸균 처리할 수 있는 연속 발효가 가능하게 되고, 광범위한 발효 공업에 있어서, 발효 생산물인 화학품을 저비용으로 안정적으로 생산할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 중공사막 모듈을 예시하여 설명하기 위한, 중공사막의 양단을 통형 케이스에 고정한 모듈을 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 중공사막 모듈을 예시하여 설명하기 위한, 중공사막의 한쪽을 통형 케이스에 고정한 모듈을 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 3은 중공사막을 복수의 소다발로 분할하고, 폐색 부재로 폐색한 부분을 나타내는, 도 2의 중공사막 모듈을 부분적으로 나타낸 확대도이다.
도 4는 본 발명의 연속 발효 장치를 예시하여 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.

본 발명에 있어서 분리막으로서 사용되는 중공사막에 대하여 설명한다.

본 발명에서 사용되는 중공사막의 재질로서, 유기 재료나 무기 재료를 사용할 수 있지만, 분리 성능 및 투수 성능(透水性能), 또한 내오염성(耐汚染性)의 관점에서, 유기 고분자 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리 염화 비닐계 수지, 폴리 불화 비닐리덴계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리아크릴로니트릴계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 셀룰로오스트리아세테이트계 수지 등이 있으며, 이들 수지를 주성분으로 하는 수지의 혼합물일 수도 있다. 여기서 주성분이란, 그 성분을 50 중량% 이상, 바람직하게는 60 중량% 이상 함유하는 것을 말한다. 본 발명에 있어서는, 용액에 의한 제막이 용이하며 물리적 내구성이나 내약품성도 우수한 폴리 염화 비닐계 수지, 폴리 불화 비닐리덴계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르설폰계 수지 및 폴리아크릴로니트릴계 수지가 바람직하고, 폴리 불화 비닐리덴계 수지 또는 그것을 주성분으로 하는 수지가, 화학적 강도(특히 내약품성)와 물리적 강도를 함께 가지는 특징이 있기 때문에 가장 바람직하게 사용된다.

여기서, 폴리 불화 비닐리덴계 수지로서는, 불화 비닐리덴의 단독 중합체가 바람직하게 사용된다. 또한, 폴리 불화 비닐리덴계 수지로서는, 불화 비닐리덴과 공중합 가능한 비닐계 단량체와의 공중합체를 사용해도 된다. 불화 비닐리덴과 공중합 가능한 비닐계 단량체로서는, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌 및 3염화불화 에틸렌 등이 예시된다.

더욱 바람직하게는, 불소 수지계 고분자를 포함하는 중공사막이며, 3차원 메쉬 구조와 구형(球形) 구조의 양쪽을 가지고, 친수성을 가지도록 하기 위해서, 3차원 메쉬 구조 중에 지방산 비닐에스테르, 비닐피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종을 가지는 친수성 고분자, 또는 셀룰로오스에스테르를 함유하는 중공사막이다.

여기서, 3차원 메쉬 구조란, 고형분이 3차원적으로 메쉬형으로 넓어지고 있는 구조를 말한다. 3차원 메쉬 구조는, 메쉬를 형성하는 고형분으로 나누어진 세공(細孔) 및 보이드(void)를 가진다.

또한, 구형 구조란, 다수의 구형 또는 대략 구형의 고형분이, 직접 또는 줄무늬 모양의 고형분을 통하여 연결되어 있는 구조를 말한다.

또한, 구형 구조층과 3차원 메쉬 구조층의 양쪽을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않지만, 구형 구조층과 3차원 메쉬 구조층이 적층되어 있는 것이 바람직하다. 일반적으로 층을 다단으로 중첩시키면, 각 층의 계면에서는 층끼리 서로 비집고 들어가기 때문에 치밀하게 되어, 투과 성능이 저하된다. 층끼리 서로 비집고 들어가지 않는 경우에는, 투과 성능은 저하되지 않지만, 계면의 박리 강도가 저하된다. 따라서, 각 층의 계면의 박리 강도와 투과 성능을 고려하면, 구형 구조층과 3차원 메쉬 구조층의 적층 수는 적은 것이 바람직하고, 구형 구조층 1층과 3차원 메쉬 구조층 1층의 합계 2층으로 이루어지도록 하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 구형 구조층과 3차원 메쉬 구조층 이외의 층, 예를 들면, 다공질 기재(基材) 등의 지지체 층을 포함해도 된다. 다공질 기재로서는, 유기 재료, 무기 재료 등, 특별히 한정되지 않지만, 경량화하기 쉬운 점에서 유기 섬유가 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 셀룰로오스계 섬유, 아세트산 셀룰로오스계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유 등의 유기 섬유로 이루어지는 직포나 부직포이다.

3차원 메쉬 구조층과 구형 구조층의 상하나 내외의 배치는, 여과 방식에 의해 변경할 수 있지만, 3차원 메쉬 구조층이 분리 기능을 담당하며, 구형 구조층이 물리적 강도를 담당하기 때문에, 3차원 메쉬 구조층을 분리 대상 측에 배치하는 것이 바람직하다. 특히, 오염 물질의 부착에 의한 투과 성능의 저하를 억제하기 위해서는, 분리 기능을 담당하는 3차원 메쉬 구조층을 분리 대상 측의 가장 표면 층에 배치하는 것이 바람직하다.

3차원 메쉬 구조층과 구형 구조층의 각 두께는, 배양액의 여과에 최적인 내오염성의 각 성능, 분리 특성, 투수 성능, 물리적 강도, 화학적 강도(내약품성)를 고려해야만 한다. 3차원 메쉬 구조층이 얇으면 오염에 대한 성질, 분리 특성 및 물리적 강도가 낮아지고, 두꺼우면 투수 성능이 낮아진다. 따라서, 전술한 각 성능의 밸런스를 고려하면, 3차원 메쉬 구조층의 두께는 5㎛ 이상 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이상 40㎛ 이하이며, 구형 구조층의 두께는 100㎛ 이상 500㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 200㎛ 이상 300㎛ 이하이다. 또한, 3차원 메쉬 구조층과 구형 구조층의 두께의 비도 전술한 각 성능을 위하여 중요하며, 3차원 메쉬 구조층의 비율이 커지면 물리적 강도가 저하된다. 따라서, 구형 구조층의 평균 두께에 대한 3차원 메쉬 구조층의 평균 두께의 비는, 0.03 이상 0.25 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이상 0.15 이하인 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 구형 구조와 3차원 메쉬 구조의 계면은, 양자가 서로 뒤얽힌 구조를 가지고 있다. 구형 구조층이란, 고분자 분리막의 단면을 주사형 전자 현미경을 사용하여 3000배로 사진 촬영했을 때, 구형 구조가 관찰되는 범위의 층을 말한다. 또한, 3차원 메쉬 구조층이란, 고분자 분리막의 단면을, 주사형 전자 현미경을 사용하여 3000배로 사진 촬영했을 때, 구형 구조가 관찰되지 않는 범위의 층을 말한다.

또한, 구형 구조의 평균 직경이 커지면, 공극 비율이 높아지고 투수성이 증대하지만, 물리적 강도가 저하된다. 한편, 평균 직경이 작아지면, 공극 비율이 낮아져, 물리적 강도가 증대하지만, 투수성이 저하된다. 따라서, 구형 구조의 평균 직경은 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 이상 4㎛ 이하이다. 구형 구조의 평균 직경은, 고분자 분리막의 단면에 대하여 주사형 전자 현미경을 사용하여 10000배로 사진 촬영하여, 10개 이상, 바람직하게는 20개 이상의 임의의 구형 구조의 직경을 측정하고, 수평균하여 구한다. 화상 처리 장치 등을 사용하여, 구형 구조의 직경의 평균값을 구하고, 등가원 직경의 평균 공경(孔徑)으로 하는 것도 바람직하게 채용할 수 있다.

3차원 메쉬 구조가 분리 대상 측의 가장 표면 층에 있는 경우, 가장 표면 층의 표면을 이 층의 바로 위로부터 관찰하면, 세공이 관찰된다. 이 3차원 메쉬 구조의 표면의 평균 공경의 바람직한 값은, 높은 저지 성능과 높은 투수 성능을 양립시키기 위해서는 0.1 nm 이상 1㎛ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 nm 이상 0.5㎛ 이하이다. 또한, 미생물 또는 배양 세포가 목적하는 화학품 이외의 물질, 예를 들면, 단백질, 다당류 등 응집되기 쉬운 물질을 생산하는 경우가 있으며, 또한 배양액 중의 미생물 또는 배양 세포의 일부가 사멸함으로써 세포의 파쇄물이 생성되는 경우가 있고, 이들 물질에 의해 다공성막이 폐색되는 것을 회피하기 위해서는, 3차원 메쉬 구조의 표면의 평균 공경은, 5nm 이상 0.5㎛ 이하의 범위가 바람직하고, 0.02㎛ 이상 0.2㎛ 이하의 범위가 더욱 바람직하다.

표면의 평균 공경이 전술한 범위에 있으면, 물 중의 오염 물질에 의해 세공이 쉽게 막히지 않고, 투수 성능의 저하가 쉽게 일어나지 않으므로, 고분자 분리막을 더욱 장기간 연속적으로 사용할 수 있다. 또한, 세공이 막힌 경우라도, 이른바 역세(逆洗)나 공세(空洗)에 의해 오염을 제거할 수 있다. 여기서, 오염 물질은, 미생물이나 그 시체, 발효되지 못한 잔존 배지, 발효의 부산물, 발효 및 배양에 의해 발생한 단백질 등을 예로 들 수 있다. 역세란, 통상의 여과와 역방향으로 투과수 등을 통과시키는 조작이며, 공세란, 공기를 불어넣어 중공사막을 요동시켜 막 표면에 퇴적된 오염 물질을 제거하는 조작이다.

3차원 메쉬 구조의 표면의 평균 공경은, 3차원 메쉬 구조의 표면을, 주사형 전자 현미경을 사용하여 60000배로 사진 촬영하고, 10개 이상, 바람직하게는 20개 이상의 임의로 선택한 세공의 직경을 측정하고, 수평균하여 구한다. 세공이 원형이 아닌 경우, 화상 처리 장치 등에 의해, 세공이 가지는 면적과 동일한 면적을 가지는 원(등가원)을 구하고, 등가원 직경을 세공의 직경으로 하는 방법에 의해 구해진다.

3차원 메쉬 구조와 구형 구조의 양쪽을 가지는 불소 수지계 고분자 분리막에 있어서, 상기 3차원 메쉬 구조가 지방산 비닐에스테르, 비닐피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종을 가지는 친수성 고분자, 또는 셀룰로오스 에스테르를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 불소 수지계 고분자는, 불화 비닐리덴 호모폴리머 및/또는 불화 비닐리덴 공중합체를 함유하는 수지이다. 또한, 복수 종류의 불화 비닐리덴 공중합체를 함유하고 있어도 된다. 불화 비닐리덴 공중합체로서는, 불화 비닐, 4불화 에틸렌, 6불화 프로필렌, 3불화 염화 에틸렌으로부터 선택되는 적어도 1종과 불화 비닐리덴과의 공중합체를 예로 들 수 있다.

또한, 불소 수지계 고분자의 중량 평균 분자량은, 요구되는 고분자 분리막의 강도와 투수 성능에 따라 적절하게 선택하면 되지만, 중량 평균 분자량이 커지면 투수 성능이 저하되고, 중량 평균 분자량이 작아지면 강도가 저하된다. 그러므로, 중량 평균 분자량은 5만 이상 100만 이하가 바람직하다. 특히, 운전에 의해 발효액의 여과를 행하고, 분리막에 부착되는 오염 물질을 약액 세정에 의해 제거하고, 발효액의 여과를 다시 행할 필요가 있는 경우, 중량 평균 분자량은 10만 이상 70만 이하가 바람직하고, 약액 세정을 복수회 행하는 경우에는, 15만 이상 60만 이하가 바람직하다.

또한, 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종을 가지는 친수성 고분자, 또는 셀룰로오스 에스테르는, 주쇄 및/또는 측쇄에 분자 유닛으로서 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종, 또는 셀룰로오스 에스테르를 가지는(여기서, 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드의 경우에는, 이들을 모노머로 사용하여 유도되는 분자 유닛을 가지는 것을 의미함) 것이면 특별히 한정되지 않고, 이들 이외의 분자 유닛이 존재해도 된다. 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 또는 셀룰로오스 에스테르 이외의 분자 유닛을 구성하는 모노머로서는, 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌 등의 알켄, 아세틸렌 등의 알킨, 할로겐화 비닐, 할로겐화 비닐리덴, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트 등을 예로 들 수 있다. 상기 친수성 고분자는, 불소 수지계 고분자와 함께 3차원 메쉬 구조를 형성하기 위해 사용하므로, 불소 수지계 고분자와 적절한 조건으로 혼화하는 것이 바람직하다. 또한, 불소 수지계 고분자의 양용매(良溶媒)에, 상기 친수성 고분자와 불소 수지계 고분자가 혼화 용해되는 경우에는, 취급이 용이하게 되므로 특히 바람직하다.

친수성 고분자인 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 또는 셀룰로오스 에스테르의 함유율이 높아지면, 얻어지는 고분자 분리막의 친수성이 증대하고, 투과 성능이나 내오염성이 향상되므로, 불소 수지계 고분자와의 혼화성을 손상시키지 않는 범위이면 함유율은 높은 편이 바람직하다. 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 또는 셀룰로오스 에스테르의, 친수성 고분자 중의 함유율은, 불소 수지계 고분자와의 혼화비나 요구되는 고분자 분리막의 성능에 따라 다르지만, 50 몰% 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60 몰% 이상이다.

그리고, 3차원 메쉬 구조와 구형 구조의 양쪽을 가지는 불소 수지계 고분자 분리막에 있어서, 상기 3차원 메쉬 구조가 주로 셀룰로오스 에스테르 및/또는 지방산 비닐 에스테르로 구성되는 친수성 고분자를 함유하는 것이 특히 바람직하다. 이는, 주로 셀룰로오스 에스테르 및/또는 지방산 비닐 에스테르로 구성되면 불소 수지계 고분자와의 혼화성을 손상시키지 않는 범위에 있어서도, 에스테르의 가수분해의 정도를 넓은 범위로 조정 가능하며, 얻어지는 고분자 분리막에 친수성을 부여하기 용이하기 때문이다. 주로 셀룰로오스 에스테르 및/또는 지방산 비닐 에스테르로 구성되는 친수성 고분자는, 셀룰로오스 에스테르 또는 지방산 비닐 에스테르의 함유율이 70 몰% 이상이거나, 또는 셀룰로오스 에스테르의 함유율과 지방산 비닐 에스테르의 함유율의 합이 70 몰% 이상인 친수성 고분자가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80 몰% 이상이다.

특히, 셀룰로오스 에스테르는, 반복 단위 중에 3개의 에스테르기를 가지고, 이들의 가수분해의 정도를 조정함으로써, 불소 수지계 고분자와의 혼화성과 고분자 분리막의 친수성을 모두 달성하기 쉽기 때문에 바람직하게 사용된다. 셀룰로오스 에스테르로서는, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트부틸레이트를 예로 들 수 있다.

지방산 비닐 에스테르로서는, 지방산 비닐 에스테르의 호모 폴리머, 지방산 비닐 에스테르와 다른 모노머와의 공중합체, 지방산 비닐 에스테르를 다른 폴리머에 그라프트 중합한 것을 예로 들 수 있다. 지방산 비닐 에스테르의 호모 폴리머로서는, 폴리아세트산 비닐이 염가이며 취급이 용이하기 때문에 바람직하게 사용된다. 지방산 비닐 에스테르와 다른 모노머와의 공중합체로서는, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체가 염가이며 취급이 용이하기 때문에 바람직하게 사용된다.

또한, 3차원 메쉬 구조 및 구형 구조에는, 배양을 저해하지 않는 범위에서 다른 성분, 예를 들면, 유기물, 무기물, 고분자 등이 포함되어 있어도 된다.

3차원 메쉬 구조 및 구형 구조를 가지는 불소 수지계 중공사막의 제조법의 개요에 대하여 설명한다. 먼저 구형 구조로 이루어지는 불소 수지계 중공사막의 제조 방법은, 불소 수지계 고분자를 20 중량%에서 60 중량% 이하 정도의 비교적 고농도로, 상기 고분자의 빈용매(貧溶媒) 또는 양용매에 비교적 고온에서 혼합하여 상기 고분자 용액을 조제한다. 고분자 용액을 조제한 후, 이중관식 마우스피스(mouth-piece)의 외측으로부터 토출시키고, 또한 중공부 형성 유체를 이중관식 마우스피스의 내측 관으로부터 토출시키면서 냉각욕(冷却浴) 중에서 고화(固化)시켜, 중공사막으로 만든다. 이 때, 중공부 형성 유체로서는, 통상적으로 기체 또는 액체를 사용할 수 있지만, 냉각 액체와 동일하게 농도가 60 중량% 이상 100 중량% 이하의 빈용매 또는 양용매를 함유하는 액체를 사용하는 것을 바람직하게 채용할 수 있다. 그리고, 중공부 형성 유체는 냉각시켜 공급해도 되지만, 냉각욕의 냉각력 만으로 중공사막을 고체화하기에 충분한 경우에는, 중공부 형성 유체는 냉각시키지 않고 공급해도 된다.

여기서 빈용매란, 고분자를 60℃ 이하의 저온에서는 5 중량% 이상 용해시킬 수 없지만, 60℃ 이상이면서 고분자의 융점 이하(예를 들면, 고분자가 불화 비닐리덴 호모 폴리머 단독으로 구성되는 경우에는 178℃ 정도)의 고온 영역에서 5 중량% 이상 용해시킬 수 있는 용매이다. 빈용매에 대하여, 60℃ 이하의 저온 영역에서도 고분자를 5 중량% 이상 용해시킬 수 있는 용매를 양용매, 고분자의 융점 또는 용매의 비점까지, 고분자를 용해시키지도 않고 팽윤시키지도 않는 용매를 비용매(非溶媒)로 정의한다.

이상과 같이 하여 얻어진 구형 구조로 이루어지는 불소 수지계 고분자 분리막 상에, 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종, 또는 셀룰로오스 에스테르를 가지는 친수성 고분자를 함유하는 3차원 메쉬 구조를 적층시킨다. 그 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 이하의 방법을 바람직하게 사용할 수 있다. 즉, 구형 구조로 이루어지는 불소 수지계 고분자 분리막 상에, 상기 친수성 고분자를 함유하는 불소 수지계 고분자 용액을 도포한 후, 응고욕에 침지시킴으로써 3차원 메쉬 구조를 가지는 층을 적층시키는 방법이다.

여기서, 3차원 메쉬 구조를 형성하기 위한, 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종, 또는 셀룰로오스 에스테르를 가지는 친수성 고분자를 함유하는 불소 수지계 고분자 용액은, 전술한 친수성 고분자, 불소 수지계 고분자 및 용매로 구성되는 것이지만, 용매로서는, 불소 수지계 고분자의 양용매를 사용하는 것이 바람직하다. 친수성 고분자를 함유하는 불소 수지계 고분자 용액의 고분자 농도는, 통상 5 중량% 이상 30 중량% 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 중량% 이상 25 중량% 이하의 범위이다. 5 중량% 미만에서는, 3차원 메쉬 구조층의 물리적 강도가 저하되고, 30 중량%를 초과하면 투과 성능이 저하된다. 또한, 상기 친수성 고분자를 함유하는 불소 수지계 고분자 용액은, 불소 수지계 고분자나 친수성 고분자의 종류?농도, 용매의 종류, 첨가제의 종류?농도에 따라 용해 온도가 상이하다. 양호한 재현성으로 안정적인 상기 용액을 조제하기 위해서는, 용매의 비점 이하의 온도에서 교반하면서 수 시간 가열하여, 투명한 용액이 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용액을 도포할 때의 온도도 중요하며, 고분자 분리막을 안정적으로 제조하기 위해서는, 상기 용액의 안정성을 손상시키지 않도록 온도를 제어하면서, 계외(係外)로부터의 비용매의 침입을 방지하는 것이 바람직하다. 상기 용액의 도포 온도가 지나치게 높으면, 구형 구조로 이루어지는 불소 수지계 고분자 분리막을 용해시켜, 3차원 메쉬 구조층과 구형 구조층의 계면에 치밀한 층을 형성하기 쉬워, 투수 성능이 저하된다. 반대로 상기 용액의 도포 온도가 지나치게 낮으면, 도포 중에 상기 용액의 일부분이 겔화되어, 많은 결점을 포함하는 분리막이 형성되어, 분리 성능이 저하된다. 그러므로 도포 온도는, 상기 용액의 조성이나 요구되는 분리막의 성능에 따라 주의 깊게 검토하여 결정할 필요가 있다.

중공사막의 경우, 구형 구조로 이루어지는 불소 수지계 고분자 분리막 상에, 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종, 또는 셀룰로오스 에스테르를 가지는 친수성 고분자를 함유하는 불소 수지계 고분자 용액을 도포하는 방법으로서는, 중공사막을 상기 고분자 용액 중에 침지시키거나, 중공사막에 상기 고분자 용액을 적하하는 방법이 바람직하게 사용되고, 중공사막의 내표면 측에 상기 고분자 용액을 도포하는 방법으로서는, 상기 고분자 용액을 중공사막 내부에 주입하는 방법 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 상기 고분자 용액의 도포량을 제어하는 방법으로서는, 상기 고분자 용액의 도포량 자체를 제어하는 방법 이외에 고분자 분리막을 상기 고분자 용액에 침지시키거나, 고분자 분리막에 상기 고분자 용액을 도포한 후, 상기 고분자 용액의 일부를 긁어내거나 에어 나이프를 사용하여 불어서 제거하는 방법도 바람직하게 사용된다.

또한, 여기서 응고욕은, 수지의 비용매를 포함하는 것이 바람직하다. 비용매로서는, 전술한 바와 같은 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 도포된 수지 용액을 비용매에 접촉시킴으로써, 비용매 유도 상분리가 발생하여, 3차원 메쉬 구조층이 형성된다.

이 중공사막에 대해서는, 포화 수증기에 접촉시키는 처리를, 중공사막 모듈 조립 전 또는 조립 후 중 어느 하나에서 행하는 것이 바람직하다. 단, 포화 수증기에 접촉시키는 처리에 의한 중공사막의 수축이 큰 경우에는, 모듈 근처의 막 면 적이 감소하고, 또한 중공사막 집속 부재에 있어서 중공사막이 수축하므로 집속 부재와 중공사막의 접착성이 저하될 염려도 있으므로, 중공사막 모듈 조립 전에, 중공사막을 포화 수증기에 접촉시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 중공사막 모듈 조립 후에 포화 수증기에 접촉시키고 중공사막이 길이 방향으로 10%만큼 수축하면, 중공사막 모듈의 막 면적이 10%만큼 감소하게 된다. 중공사막 모듈 조립 후에 포화 수증기에 접촉시키는 방법으로 막 면적을 동일하게 하기 위해서는, 사전에 중공사막을 길게 유지시켜 둘 필요가 있다. 중공사막을 포화 수증기에 접촉시킬 때, 중공사막의 재질, 조성에 따라서는, 접촉 온도에 있어서, 유리 상태, 고무 상태 또는 액체 상태에서 유동성을 가질 가능성이 있으므로, 중공사막의 표면 구조가 변화할 가능성이 있다. 그러므로, 중공사막 표면의 미세 구멍의 직경이 커져, 발효액의 여과성이 향상될 가능성 있다.

여기서, 포화 수증기와의 접촉 온도는, 110℃ 이상 135℃ 이하인 것이 바람직하고, 120℃ 이상 130℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 여기서 포화 수증기와의 접촉 온도는, 140℃를 초과하면, 불소계 수지의 융점에 근접하는 경우가 있으므로, 표면 거칠기가 증가하거나, 또는 세공이 파괴될 우려가 있다.

또한, 포화 수증기와의 접촉 시간은, 중공사막이 포화 수증기와의 접촉으로 변화하는데 시간이 필요하므로 일정 시간 이상 접촉시킬 필요가 있다. 이 접촉 시간은, 중공사막의 재질, 조성 등에 따라 상이하지만, 에너지 절약, 생산성의 관점에서, 접촉 시간은 필요 최소한인 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리 불화 비닐리덴이면, 121℃의 포화 수증기와 1시간 이상 접촉시켜도 중공사막의 길이 방향 및 반경 방향에 대하여, 거의 동일한 길이가 된다.

여기서 포화 수증기란, 어느 온도에서 그 이상 수증기를 포함하지 않는, 수증기가 포화되어 있는 상태이다. 본 발명에서 사용되는 포화 수증기에 대해서는, 예를 들면, 오토클레이브(autoclave)에서는, 액체 상태의 물을 과잉으로 유지한 상태로, 대상물을 봉입(封入)한 오토클레이브를 밀폐 상태로 전기 히터 등으로 가열하여, 수증기를 포화 상태로 만들고, 소정 시간?온도에서 대상물과 포화 수증기를 접촉시킨다. 이 때, 밀폐 상태로 된 오토클레이브 내부는 가압 상태로 되어 있고, 그 온도와 압력은 포화 수증기압의 관계로부터 결정되고, 예를 들면, 121℃에서는 약 0.21 MPa가 된다. 또한, 보일러 등에서 발생시킨 고압 스팀을 사용하여, 내열?내압 용기에 대상물을 봉입하고, 고압 스팀을 통기시킴으로써, 대상물과 포화 수증기를 접촉시키는 방법도 있다.

여기서, 포화 수증기와의 접촉은, 배치식으로도 행할 수 있고 연속식으로도 행할 수 있다. 연속식에서는, 연속적으로 공급되는 대상물을, 포화 수증기 분위기의 공간에 접촉시킬 수 있다. 포화 수증기 분위기의 공간에서는, 실링을 적절하게 행하여 원하는 온도?압력을 유지할 수 있도록 하여, 오토클레이브와 마찬가지로 액체 상태의 물을 과잉으로 유지한 상태로 가열하여 수증기의 포화 상태를 생성해도 되고, 또한 고압 스팀을 공급하고, 열교환으로 발생하는 드레인수(drain water)를 연속적으로 스팀 트랩 등으로 제거하여, 포화 수증기에 접촉시켜도 된다.

본 발명에서 사용되는 중공사막에 있어서는, 발효 배양액에 대한 막힘의 곤란성, 즉 내오염성(내파울링(fouling)성)이 중요한 성능의 하나이다. 그러므로 중공사막의 평균 세공 직경과 순수 투과 성능의 밸런스가 중요하다. 즉 평균 세공 직경은, 막의 오염 물질이 세공 내부에 들어가지 않을 정도로 작은 편이 바람직하지만, 한편으로는, 세공이 작아지면 투수 성능이 저하되므로, 여과 운전 시의 막간 차압이 커져서 안정된 운전을 할 수 없게 된다. 이에, 어느 정도 투수 성능이 높은 것이 바람직하지만, 그 투수 성능의 지표로서, 사용 전의 중공사막의 순수 투과 계수를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 중공사막의 순수 투과 계수는, 역침투막 여과에 의한 25℃의 온도의 정제수를 사용하고, 헤드 높이 1 m로 투수량(透水量)을 측정하여 산출했을 때의 순수 투과 계수가, 5.6×10^-10 m³/m²/s/Pa 이상 1.6×10^-8 m³/m²/s/Pa 이하, 바람직하게는 1.1×10^-9 m³/m²/s/Pa 이상 1.3×10^-8 m³/m²/s/Pa 이하, 더욱 바람직하게는 1.7×10^-9 m³/m²/s/Pa 이상 1.1×10^-8 m³/m²/s/Pa 이하이다.

또한, 평균 세공 직경은, 투수 성능이 전술한 범위에 있으면 사용하는 목적이나 상황에 따라 적절하게 결정할 수 있지만, 어느 정도 작은 것이 바람직하고, 통상은 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 중공사막의 평균 세공 직경이 0.01㎛ 미만이면, 당이나 단백질 등의 성분이나 그 응집체 등의 막 오염 성분이 세공을 폐색하여, 안정된 운전을 할 수 없게 된다. 투수 성능과의 밸런스를 고려할 경우, 바람직하게는 0.02㎛ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 이상이다. 또한, 1㎛를 초과하는 경우, 막 표면의 평활성과 막면의 흐름에 의한 전단력(剪斷力)이나, 역세나 에어스크러빙(air scrubbing) 등의 물리 세정에 의한 세공으로부터의 오염 성분의 박리가 불충분하게 되어, 안정된 운전을 할 수 없게 된다. 또한, 중공사막의 평균 세공 직경이 미생물 또는 배양 세포의 크기에 근접하게 되면, 이들이 직접 구멍을 폐색할 경우가 있다. 또한, 발효 배양액 중의 미생물 또는 배양 세포의 일부가 사멸함으로써 세포의 파쇄물이 생성되는 경우가 있고, 이들 파쇄물에 의해 중공사막이 폐색되는 것을 회피하기 위하여, 평균 세공 직경은 0.4㎛ 이하가 바람직하고, 0.2㎛ 이하이면, 더욱 바람직하게 실시할 수 있다.

여기서, 평균 세공 직경은, 배율 10,000배 이상의 주사형 전자 현미경 관찰로 관찰되는 복수의 세공의 직경을 측정하고, 평균함으로써 구할 수 있다. 10개 이상, 바람직하게는 20개 이상의 세공을 무작위로 선택하여, 이들 세공의 직경을 측정하고, 수평균하여 구하는 것이 바람직하다. 세공이 원형이 아닌 경우 등은 화상 처리 장치 등에 의해, 세공이 가지는 면적과 동일한 면적을 가지는 원, 즉 등가원을 구하고, 등가원 직경을 세공의 직경으로 하는 방법에 의해 구하는 것도 바람직하게 채용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 중공사막의 외경은, 바람직하게는 0.6 mm 이상 2.0 mm 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.8 mm 이상 1.8 mm 이하이다. 0.6 mm 미만의 가는 중공사막을 사용하는 경우, 유효 막 면적이 커지므로 화학품을 보다 많이 여과할 수 있지만, 모듈 내에 수용할 때나, 모듈 내에서 발효 배양액을 순환시킬 때, 외력에 의해 중공사막이 부러지거나 중공사막이 파단됨으로써 발효 배양액이 여과액에 혼입되므로 바람직하지 않다. 또한, 가는 중공사막을 사용하는 경우에는, 미생물이 중공사막 다발 중에 비집고 들어가 배출되기 어려워지는 현상이 일어나기 때문에 바람직하지 않다. 2.0 mm보다 굵은 중공사막을 사용하는 경우, 중공사막이 부러지거나, 파단되는 리스크가 저하되지만, 동일한 체적의 모듈 내에 중공사막을 충전할 때 유효 막 면적이 저하되어, 단위 체적당 여과량이 저하되므로 바람직하지 않다. 또한, 중공사막의 요동성이 악화되기 때문에 분리막 모듈 내부로부터의 미생물이나 오염 성분의 배출성이 악화되므로 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 중공사막의 형태로서는, 외압식 또는 내압식 중공사막 중 어느 하나라도 되지만, 발효에 사용하는 미생물의 분산성이 낮고, 플록(floc)을 형성하는 경우에는, 내압식 중공사막에서는 분리막의 1차측에 흐르는 발효액에 의해 막힐 염려가 있으므로, 외압식 중공사막을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 중공사막의 파단 강도는, 바람직하게는 6 MPa 이상, 더욱 바람직하게는 7 MPa 이상이다. 파단 강도가 6 MPa 미만이라면 플러싱(flushing)이나 에어스크러빙 등의 물리 세정 시의 요동에 견딜 수 없을 가능성이 있어서, 중공사막이 파단될 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 본 발명에서 사용되는 중공사막의 파단 신도(伸度)는, 바람직하게는 20% 이상이다. 파단 신도가 20% 미만이면, 파단 강도와 마찬가지로 플러싱이나 에어스크러빙으로 강제적으로 실(絲)을 요동시킬 경우에 막 파단의 가능성이 높으므로 바람직하지 않다.

다음으로, 본 발명에 있어서의 중공사막 모듈의 구성에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 중공사막 다발 중 적어도 한쪽 단부가, 중공사막 집속 부재에 의해 중공사막의 단면이 개구된 상태로 상기 통형 케이스에 고정된 중공사막 모듈을 개략적으로 나타낸 종단면도이며, 도 2는, 중공사막 다발의 한쪽 단부가, 중공사막 집속 부재에 의해 중공사막의 단면이 개구된 상태로 상기 통형 케이스에 고정되고, 상기 중공사막 다발의 다른 쪽 단부가, 복수의 소다발로 분할되고, 상기 소다발 단위로 소다발 폐색 부재에 의해 중공사막의 단면이 폐색된 중공사막 모듈을 개략적으로 나타낸 종단면도이며, 도 3은 중공사막을 복수의 소다발로 분할하고, 폐색 부재로 폐색한 부분을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

중공사막 모듈(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 양단이 개구된 통형 케이스(3) 내에 여러 개의 중공사막(2)을 수납하고, 중공사막(2)의 단면 중 적어도 한쪽이 개구된 상태로, 중공사막 다발의 양쪽 단부가 중공사막 집속 부재(4)에 의해 통형 케이스(3)에 고정된 모듈의 형태를 취해도 된다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 양단이 개구된 통형 케이스(3) 내에 여러 개의 중공사막(2)을 수납하고, 중공사막(2)의 상방의 단부는, 단면을 개구 상태로 하면서 통형 케이스(3)의 상단에 중공사막 집속 부재(4)로 액밀(液密) 방식으로 고정시키고, 한편, 중공사막(2)의 하방의 단부는, 3다발에서 300다발 정도의 소다발(2a)로 분할하고, 소다발(2a) 단위로 단면을 소다발 폐색 부재(5)로 모아서 폐색해도 된다. 그리고, 하방의 단부에 있어서, 중공사막(2)은 소다발(2a) 단위로 자유롭게 움직일 수 있는 상태로 되어 있고, 소다발(2a) 단위로 자유롭게 움직일 수 있는 상태로 있으면, U자형으로 절곡한 실 다발의 만곡부를 소다발 폐색 부재(5)로 모아도 된다. 또한, 보강을 위해 각각의 소다발(2a)에는 스틸 와이어나 아라미드 섬유(aramid fiber) 코드 등, 고강도이면서 저신도의 실 모양 또는 봉형의 부재를 포함해도 된다.

통형 케이스(3)의 상부에는 여과액 출구(9)를 가지는 상측 캡(6)을, 통형 케이스(3)의 하부에는 발효 배양액 및 에어의 유입구(8)를 가지는 하측 캡(7)을 액밀 방식으로 접속시키고 있다. 중공사막(2)을 투과하지 않은 발효 배양액은, 발효 배양액 출구(10)로부터 중공사막 모듈(1)의 외부로 배출된다.

통형 케이스(3)나 상측 캡(6), 하측 캡(7)의 재질로서는, 증기 멸균에 대한 내열성을 가지는 소재가 필요하므로, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설피드 등의 내열성 수지가 단독으로 또는 혼합되어 사용된다. 또한, 수지 이외에서는 알루미늄, 스테인레스강 등이 바람직하고, 또한 수지와 금속의 복합체나, 유리 섬유 강화 수지, 탄소 섬유 강화 수지 등의 복합 재료를 사용해도 된다.

본 발명에 있어서, 중공사막(2)의 다발을 통형 케이스(3)에 고정시키는 중공사막 집속 부재(4), 및 중공사막(2)을 소다발(2a) 단위로 모아서 폐색하는 소다발 폐색 부재(5)에는, 증기 멸균에 대한 내열성이 필요하므로, 본 발명자들이 검토를 거듭한 결과, 경화물을 121℃, 2 기압, 포화 수증기 조건 하에서 24시간 경과 후의 경도의 유지 비율이 95% 이상인 특징을 가질 필요가 있는 것을 밝혀냈다.

중공사막 집속 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)가 중공사막(2)을 통형 케이스(3)나 소다발(2a)로 모아서 고정시키고, 중공사막 모듈(1)로서의 기능을 발휘하지만, 경도가 지나치게 낮으면 지나치게 연성(軟性)이 되어, 여과 또는 역압 세정 등의 운전 시, 또한 증기 멸균 시에 분리막 1차측으로부터 고압의 포화 수증기를 투입한 경우 등에 분리막의 1차측과 2차측에서 차압이 걸릴 때, 중공사막 집속 부재(4)가 크게 변형되고, 접착계면에서 박리가 발생하며, 중공사막(2)이 파단되어 누출이 일어날 우려가 있다. 또한, 경도가 지나치게 높으면, 여과 또는 역압 세정 등의 운전 시에 중공사막의 요동이 발생되었을 때, 중공사막 집속 부재(4)또는 소다발 폐색 부재(5)와 중공사막(2)과의 접착 계면에 있어서, 중공사막(2)이 손상 또는 파단되는 경향이 강해진다. 이상과 같이 경도는, 중공사막 집속 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)가 기능하기 위한 중요한 인자이며, 증기 멸균을 반복적으로 행해도, 중공사막 집속 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)가 반응하여, 분해되지 않고, 안정적일 필요가 있으므로, 경화물을 121℃, 2 기압, 포화 수증기 조건 하에서 24시간 경과 후의 경도의 유지 비율이 95% 이상인 특징을 가질 필요가 있다.

또한, 중공사막 집속 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)와 중공사막(2)과의 계면에서의 실 파손이나 실의 손상 또는 파단을 방지하기 위하여, 중공사막 집속 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)로서 경화 후의 JIS-K6253(2004)의 타입 D 듀로미터 경도가 50 이상 80 이하 정도인 합성 수지를 사용해도 된다. 또한, 중공사막 집속 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)로서 범용품이며 저가이며, 수질에 대한 영향도 작은 에폭시 수지나 폴리우레탄 수지 등의 합성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 전술한 경화물이 121℃, 2 기압, 포화 수증기 조건 하에서 24시간 경과 후의 경도의 유지 비율이 95% 이상인 것을 확인하는 시험 방법으로서는, 예를 들면, 하기의 방법을 채용할 수 있다.

폴리우레탄 수지 30 g(산유렉사 제조, SA-7068A/SA-7068B, 2액을 중량비가 64:100이 되도록 혼합)을 충분히 교반 혼합시킨 후, 두께 6 mm의 판형이 되도록 80℃에서 4시간 경화시킨다. 수지를 실온 중에 있어서, 25℃가 될 때까지 자연 냉각시킨 후에 JIS-K6253에 기재된 타입 D의 듀로미터를 사용하여 D 경도를 측정한다. JIS-K6253(2004)의 타입 D 듀로미터 경도는, JIS-K6253(2004)에 기재된 측정기를 사용하여, 촉침을 수지의 표면에 가압함으로써 측정된다.

경도를 측정한 수지에 대하여, 121℃, 2 기압, 포화 수증기 조건 하에서 24시간 열 처리하고, 25℃가 될 때까지 자연 냉각시키고, 표면의 수분을 양호하게 닦아낸 후, 전술한 방법으로 경도를 측정한다. 열 처리는 오토클레이브나 압력 조리 기구를 사용하여 행할 수 있다. 그리고, 열 처리 시간은 연속 24시간 또는 누계 24시간이라도 되지만, 실제 사용 시에는 반복적으로 증기 멸균을 행하는 것이 상정되므로 반복적으로 증기 멸균하여 누계 24시간의 처리를 행하는 것이 더욱 바람직하다.

소다발 폐색 부재(5)는, 통형 케이스(3) 내로의 중공사막(2)의 충전 밀도, 각 소다발(2a) 사이의 간극의 크기 등에 따라 각종 형상으로 만들 수 있다. 예를 들면, 기둥형체나, 구형체로 만들 수 있고, 유선형체로 만들 수 있다. 또한, 원추형체, 각추형체, 판형체 등이라도 된다. 또한, 기둥형체의 경우, 성형이 용이하고, 또한 파손되기 어려운, 단면 형상이 원형인 것이 바람직하지만, 단면이 삼각형이나 사각형, 오각형, 육각형 등의 다각형이나 타원형, 별모양 등이라도 된다.

또한, 소다발 폐색 부재(5)로서 수지를 사용하는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 용기(11)에 중공사막(2)의 단부를 배치하여, 수지를 주입하고, 고화시켜, 중공사막(2)의 단면을 폐색하면, 보다 효율적인 폐색 작업이 가능하게 되고, 나아가서는 그대로 모듈로서 사용 가능하므로 용기에 의한 중추(重錘) 효과를 얻을 수 있다. 이 때, 용기(11)의 재질로서는, 폴리설폰 등의 내열성 수지, 또는 스테인레스강(SUS)이 바람직하다.

그리고, 소다발 폐색 부재(5)에 의한 중공사막(2)의 통형 케이스(3)로의 충전율 저하를 방지하기 위해서는, 인접한 소다발 폐색 부재(5)의 위치를 중공사막 모듈(1)의 축 방향(상하 방향)으로 어긋나게 해도 된다.

또한, 중공사막(2)의 단면을 소다발(2a) 단위로 폐색하는 각 소다발 폐색 부재(5)는, 그 일부가 인접한 소다발 폐색 부재(5)와 접속되어 있어도 된다. 예를 들면, 봉형체, 끈형체로 각 소다발 폐색 부재(5)를 접속하는 구조이다. 이와 같은 구조에 의해, 각 소다발 폐색 부재(5)끼리 손을 잡은 것처럼 연결되므로, 특정 장소의 소다발 폐색 부재(5)만 요동되는 것이 아니고, 진동이나 요동의 힘을 다른 소다발 폐색 부재(5)에 전파(傳播)할 수 있다. 이와 동시에, 각 소다발(2a)의 위치를 완만하게 규제할 수 있어, 원수나 에어의 분산성이 향상됨으로써 오염 얼룩의 발생을 방지하는 효과나 각 소다발(2a)끼리의 얽힘을 방지하는 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 중공사막 모듈에 있어서의 중공사막의 충전율은 이하의 식 1로 구해진다. 중공사막 모듈에 있어서의 중공사막의 충전율은, 사용하는 목적이나 상황에 따라 적절하게 결정할 수 있지만, 통상은 30% 이상 50% 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 35% 이상 48% 이하이다. 본 발명에서는, 연속 발효로 미생물 또는 배양 세포를 발효 배양액에 유지 또는 환류하기 위하여, 발효 배양액을 발효조와 중공사막 모듈 사이에서 순환시킬 필요가 있지만, 이 때, 중공사막 모듈 내부의 막 면에서의 발효 배양액의 선속도가 작으면, 막 면에서의 흐름에 의한 전단력이 작아져, 막의 오염 물질이 세공이나 소다발 내부에 폐색하여 안정적인 운전이 곤란하게 된다. 또한, 중공사막 모듈당의 막 면적도 작아지므로, 화학품의 생산 효율도 저하된다. 충전율이 30% 미만인 경우, 중공사막 모듈 내에서 중공사막 이외의 단면적이 커지므로, 순환 유량을 크게 하지 않으면 막면 선속도를 크게 할 수 없다. 순환 유량을 크게 하면 순환 펌프도 대형이 되어 기기비가 증가하고, 또한 운전 전력이 증가한다. 또한, 순환 유량이 증가하여 배관을 굵게 할 필요가 있으므로, 배관 비용, 자동 밸브 등의 밸브류의 비용이 높아지는 문제가 있다. 또한, 충전율을 크게 하면 발효 배양액의 유로 단면적이 작아져, 적은 순환 유량에서도 막면 선속도가 커지므로 유리하게 되지만, 충전율이 50%를 초과하면 소다발의 요동성이 저하되고, 중공사막 모듈 내에 차지하는 중공사막 체적의 비율이 증가하므로, 미생물의 배출성이 저하되어 막의 막힘이 쉽게 발생한다. 또한, 충전율이 50%를 초과하면, 중공사막 모듈의 용기로의 중공사막의 삽입이 곤란하게 되고, 또한 소다발 폐색 부재 부분의 중공사막 충전율이 커지고, 소다발 폐색 부재가 중공사막 사이에 침투하기 어려워져, 소다발의 제조가 곤란해지는 문제가 있다. 또한, 중공사막 집속 부재에 있어서 중공사막이 치우쳐 배치되면, 중공사막 사이에 중공사막 집속 부재가 침투하기 어려워져, 제조가 곤란하게 된다.

[수학식 1]

본 발명을 사용한 연속 발효에 의한 화학품의 제조에 사용하는, 미생물 또는 배양 세포에 대하여 설명한다.

본 발명의 중공사막 모듈을 사용한 화학품의 제조 방법에 있어서 사용되는 미생물이나 배양 세포에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 발효 공업에 있어서 많이 사용되는 빵 효모 등의 효모, 대장균, 코리네형 세균(Coryneform bacteria) 등의 박테리아, 사상균, 방선균, 동물 세포, 곤충 세포 등이 있다. 또한, 사용하는 미생물이나 배양 세포는, 자연 환경으로부터 단리(單離)된 것이라도 되며, 돌연변이나 유전자 재조합에 의해 일부 성질이 변조된 것이라도 된다.

본 발명의 제조 방법으로 얻어지는 화학품, 즉 변환 후 물질은, 전술한 미생물이나 배양 세포가 발효액 중에서 생산하는 물질이다. 화학품으로서는, 예를 들면, 알코올, 유기산, 아미노산 및 핵산 등 발효 공업에 있어서 대량 생산되고 있는 물질이 있다. 또한, 본 발명은, 효소, 항생 물질 및 재조합 단백질과 같은 물질의 생산에 적용할 수도 있다. 예를 들면, 알코올로서는, 에탄올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올 및 글리세롤 등이 있다. 또한, 유기산으로서는, 아세트산, 락트산, 피루브산, 숙신산, 말산, 이타콘산 및 구연산 등을 예로 들 수 있으며, 핵산으로서는 이노신, 구아노신 및 시티딘 등을 예로 들 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법으로 얻어지는 변환 후 물질은, 화성품, 유제품, 의약품, 식품 또는 양조품 중, 적어도 1종을 포함하는 유체물, 또는 배수(排水)인 것이 바람직하다. 여기서 화성품으로서는, 예를 들면, 유기산, 아미노산 및 핵산과 같이, 막 분리 여과 후의 공정에 의해 화학 제품을 만드는 것에 적용 가능한 물질, 유제품으로서는, 예를 들면, 저지방 우유 등, 막 분리 여과 후의 공정에 의해 유제품으로서 적용 가능한 물질, 의약품으로서는, 예를 들면, 효소, 항생 물질, 재조합 단백질과 같이, 막 분리 여과 후의 공정에 의해 의약품을 만드는 것에 적용 가능한 물질, 식품으로서는, 예를 들면, 락트산 음료 등, 막 분리 여과 후의 공정에 의해 식품으로서 적용 가능한 물질, 양조품으로서는, 예를 들면, 맥주, 소주 등, 막 분리 여과 후의 공정에 의해 알코올을 포함하는 음료로서 적용 가능한 물질, 배수로서는, 예를 들면, 식품 세정 배수, 유제품 세정 배수 등의 생산품 세정 후의 배수나, 유기물을 풍부하게 포함하는 가정 배수 등이 있다

본 발명에서 락트산을 제조하는 경우, 진핵 세포이면 효모, 원핵 세포이면 락트산 균을 사용하는 것이 바람직하다. 이 중 효모는, 락트산 탈수소산소를 코딩하는 유전자를 세포에 도입한 효모가 바람직하다. 이 중 락트산 균은, 소비한 글루코오스에 대하여 대당수율(對糖收率)로서 50% 이상의 락트산을 생성하는 락트산 균을 사용하는 것이 바람직하고, 대당수율로서 80% 이상의 락트산을 생성하는 락트산 균인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 락트산을 제조하는 경우에 바람직하게 사용되는 락트산 균으로서는, 예를 들면, 야생형주에서는, 락트산을 합성하는 능력을 가지는 락토바실러스 속(Lactobacillus), 바실러스 속(Bacillus), 페디오코커스 속(Pediococcus), 테트라게노코커스 속(Genus Tetragenococcus), 카르노박테리움 속(Genus Carnobacterium), 바고코커스 속(Genus Vagococcus), 루코노스톡 속(Genus Leuconostoc), 오에노코커스 속(Genus Oenococcus), 아토포비움 속(Genus Atopobium), 스트렙토코커스 속(Genus Streptococcus), 엔테로코커스 속(Genus Enterococcus), 락토코커스 속(Genus Lactococcus) 및 스포로락토바실러스 속(Genus Sporolactobacillus)에 속하는 세균이 있다.

또한, 락트산의 대당수율이나 광학 순도가 높은 락트산 균을 선택하여 사용할 수 있고, 예를 들면, D-락트산을 선택적으로 생산하는 능력을 가지는 락트산 균으로서는 스포로락토바실러스 속에 속하는 D-락트산 생산균이 있으며, 바람직한 구체예로서, 스포로락토바실러스?라에보락티쿠스(Sporolactobacillus laevolacticus) 또는 스포로락토바실러스?이눌리누스(Sporolactobacillus inulinus)를 사용할 수 있다. 보다 바람직한 것으로서는, 스포로락토바실러스?라에보락티쿠스 ATCC 23492, ATCC 23493, ATCC 23494, ATCC 23495, ATCC 23496, ATCC 223549, IAM 12326, IAM 12327, IAM 12328, IAM 12329, IAM 12330, IAM 12331, IAM 12379, DSM 2315, DSM 6477, DSM 6510, DSM 6511, DSM 6763, DSM 6764, DSM 6771 등과 스포로락토바실러스?이눌리누스 JCM 6014 등을 예로 들 수 있다.

L-락트산의 대당수율이 높은 락트산 균으로서는, 예를 들면, 락토바실러스?야마나시엔시스(Lactobacillus yamanashiensis), 락토바실러스?애니멀리스(Lactobacillus animalis), 락토바실러스?아길리스(Lactobacillus agilis), 락토바실러스?아비아리에스(Lactobacillus aviaries), 락토바실러스?카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스?델브루키(Lactobacillus delbruekii), 락토바실러스?파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스?람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스?루미니스(Lactobacillus ruminis), 락토바실러스?살리바리우스(Lactobacillus salivarius), 락토바실러스?샤피(Lactobacillus sharpeae), 페디오코크스?덱스트리니쿠스(Pediococcus dextrinicus), 및 락토코커스?락티스(Lactococcus lactis) 등이 있고, 이들을 선택하여, L-락트산의 생산에 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 미생물이나 배양 세포의 발효액을 막 모듈 중의 분리막으로 여과 처리할 때의 막간 차압은, 미생물이나 배양 세포 및 배지 성분에 의해 용이하게 막히지 않는 조건이면 되지만, 막간 차압을 0.1 kPa 이상 20 kPa 이하의 범위로 하여 여과 처리하는 것이 중요하다. 막간 차압은, 바람직하게는 0.1 kPa 이상 10 kPa 이하의 범위이며, 더욱 바람직하게는 0.1 kPa 이상 5 kPa의 범위이다. 전술한 막간 차압의 범위를 벗어난 경우, 원핵 미생물 및 배지 성분에 의한 막힘이 급속히 발생하고, 투과수량의 저하를 초래하여, 연속 발효 운전에 문제가 발생하는 경우가 있다.

여과의 구동력으로서는, 발효액과 다공성막 처리수의 액위차((수두차differencial head))를 이용한 사이펀, 또는 크로스플로우 순환 펌프에 의해 분리막에 막간 차압을 발생시킬 수 있다. 또한, 여과의 구동력으로서 분리막 처리수 측에 흡인 펌프를 설치해도 된다. 또한, 크로스플로우 순환 펌프를 사용하는 경우에는, 흡인 압력에 의해 막간 차압을 제어할 수 있다. 또한, 발효액 측의 압력을 도입하는 기체 또는 액체의 압력에 의해서도 막간 차압을 제어할 수 있다. 이들 압력 제어를 행하는 경우에는, 발효액 측의 압력과 다공성막 처리수 측의 압력차를 가지고 막간 차압으로 하고, 막간 차압의 제어에 사용할 수 있다.

본 발명의 중공사막 모듈을 사용한 연속 발효에 의한 화학품의 제조는, 발효 원료를 사용한다. 사용되는 발효 원료로서는, 배양하는 미생물의 생육을 촉진하여, 목적하는 발효 생산물인 화학품을 양호하게 생산시킬 수 있는 것이면 된다.

사용되는 발효 원료는, 탄소원, 질소원, 무기염류, 및 필요에 따라 아미노산이나 비타민 등의 유기 미량 영양소를 적절하게 함유하는 통상의 액체 배지가 바람직하다. 탄소원으로서는, 글루코오스, 슈크로스, 플럭토오스, 갈락토오스 및 락토스 등의 당류, 이들 당류를 함유하는 전분 당화액, 사탕수수 당밀, 사탕무 당밀, 하이 테스트 당밀(Hi Test molasses), 아세트산 등의 유기산, 에탄올 등의 알코올류, 및 글리세린 등이 사용된다. 질소원으로서는, 암모니아 가스, 암모니아수, 암모늄 염류, 요소, 질산 염류, 그 외에 보조적으로 사용되는 유기 질소원, 예를 들면, 유박류, 대두 가수분해액, 카제인 분해물, 그 외의 아미노산, 비타민류, 옥수수 침지액, 효모 또는 효모 엑기스, 육류 엑기스, 펩톤 등의 펩티드류, 각종 발효균체 및 그 가수분해물 등이 사용된다. 무기염류로서는, 인산염, 마그네슘염, 칼슘염, 철염 및 망간염 등을 적절하게 첨가할 수 있다.

연속 발효에 의한 화학품의 제조에 사용하는 미생물 또는 배양 세포가, 생육을 위해 특정 영양소를 필요로 하는 경우에는, 그 영양물을 표준품 또는 그것을 함유하는 천연물로서 첨가한다. 또한, 소포제를 필요에 따라 사용할 수 있다. 연속 발효에 의한 화학품의 제조에 있어서, 배양액이란, 발효 원료에 미생물 또는 배양 세포가 증식한 결과 얻어지는 액을 말한다. 추가하는 발효 원료의 조성은, 목적하는 화학품의 생산성이 높아지도록, 배양 개시 시의 발효 원료 조성에서 적절하게 변경해도 된다.

연속 발효에 의한 화학품의 제조에 있어서, 발효 배양액 중의 당류 농도는 5 g/l 이하로 유지되는 것이 바람직하다. 발효 배양액 중의 당류 농도를 5 g/l 이하로 유지하는 것이 바람직한 이유는, 발효 배양액의 인출에 의한 당류의 유실을 최소한으로 하기 위해서이다.

미생물 또는 배양 세포의 배양은, 통상, pH 4 이상 8 이하, 온도 20℃ 이상 40℃ 이하의 범위에서 행해진다. 발효 배양액의 pH는, 무기산 또는 유기산, 알칼리성 물질, 나아가서는 요소, 탄산칼슘 및 암모니아 가스 등에 의해, 통상, pH 4 이상 8 이하 범위 내의 사전에 정해진 값으로 조절한다. 산소의 공급 속도를 높일 필요가 있으면, 공기에 산소를 부가하여 산소 농도를 21% 이상으로 유지하고, 발효 배양액을 가압하고, 교반 속도를 올리고, 또는 통기량을 높이는 등의 수단을 사용할 수 있다.

또한, 연속 발효에 있어서의 화학품의 제조에 있어서, 분리막의 세정에 역압 세정이나 약액 침지에 의한 세정 등을 행하기 위해, 이들에 대한 내구성을 가질 필요가 있다. 예를 들면, 역압 세정액에는, 물이나 여과액을 사용하는 것 외에, 발효를 크게 저해하지 않는 범위에서, 알칼리, 산 또는 산화제를 사용할 수 있다. 여기서, 알칼리는, 수산화 나트륨 수용액, 수산화 칼슘 수용액 등을 예로 들 수 있다. 산은, 옥살산, 구연산, 염산, 질산 등을 예로 들 수 있다. 또한, 산화제는, 차아염소산염 수용액, 과산화 수소수 등을 예로 들 수 있다. 이 역압 세정액은 100℃ 미만의 고온에서 사용할 수도 있다. 여기서, 역압 세정이란, 분리막의 2차 측인 여과액 측으로부터, 1차 측인 발효액측으로 액체를 송액함으로써, 막면의 오염 물질을 제거하는 방법이다.

그러므로, 본 발명의 중공사막 모듈에 대하여는, 전술한 증기 멸균에 대한 내구성을 가지는 것에 더하여, 통상, pH 2?12, 알칼리, 산 또는 산화제, 또한 고온수에 대한 내구성이 요구된다.

그리고, 역압 세정액의 역압 세정 속도는, 막여과 속도의 0.5배 이상 5배 이하의 범위이며, 더욱 바람직하게는 1배 이상 3배 이하의 범위이다. 역압 세정 속도가 전술한 범위보다 높으면, 분리막에 손상을 입힐 가능성이 있고, 또한 전술한 범위 보다 낮으면, 세정 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

역압 세정액의 역압 세정 주기는, 막 차압 및 막 차압의 변화에 의해 결정할 수 있다. 역압 세정 주기는, 시간당 0.5회 이상 12회 이하의 범위이며, 더욱 바람직하게는 시간당 1회 이상 6회 이하의 범위이다. 역압 세정 주기가 전술한 범위보다 많으면, 분리막에 손상을 입힐 가능성이 있고, 또한 전술한 범위보다 적으면, 세정 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

역압 세정액의 역압 세정 시간은, 역압 세정 주기, 막 차압 및 막 차압의 변화에 의해 결정할 수 있다. 역압 세정 시간은, 1회당 5초 이상 300초 이하의 범위이며, 더욱 바람직하게는 1회당 30초 이상 120초 이하의 범위이다. 역압 세정 시간이 전술한 범위보다 길면, 분리막에 손상을 입힐 가능성이 있고, 또한 전술한 범위보다 짧으면, 세정 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다.

또한, 역압 세정을 행할 때, 일단 여과를 정지시키고, 역압 세정액으로 분리막을 침지시킬 수 있다. 침지 시간은, 침지 세정 주기, 막 차압 및 막 차압의 변화에 의해 결정할 수 있다. 침지 시간은, 바람직하게는 1회당 1분 이상 24시간 이하이며, 더욱 바람직하게는 1회당 10분 이상 12시간 이하의 범위이다.

분리막을 복수 계열로 하고, 분리막을 역압 세정액으로 침지 세정할 때, 계열을 전환하여, 여과가 전체적으로 정지하지 않도록 하는 것도 바람직하게 채용할 수 있다.

연속 발효에 의한 화학품의 제조에서는, 배양 초기에 배치(Batch) 배양 또는 유가(Fed-Batch) 배양을 행하여, 미생물 농도를 높인 후에, 연속 발효(인출)를 개시해도 된다. 또는, 미생물 농도를 높인 후에, 고농도의 균체를 접종(seeding)하고, 배양 개시와 함께 연속 발효를 행해도 된다. 연속 발효에 의한 화학품의 제조에서는, 적절한 시기로부터 원료 배양액의 공급 및 배양물의 인출을 행할 수 있다. 원료 배양액 공급과 배양물의 인출의 개시 시기는 반드시 동일할 필요는 없다. 또한, 원료 배양액의 공급과 배양물의 인출은 연속적일 수도 있고, 간헐적일 수도 있다.

원료 배양액에는 균체 증식에 필요한 영양소를 첨가하고, 균체 증식이 연속적으로 행해지도록 하면 된다. 발효 배양액 중의 미생물 또는 배양 세포의 농도는, 발효 배양액의 환경이 미생물 또는 배양 세포의 증식에 있어서 부적절하게 되어 사멸하는 비율이 높아지지 않는 범위에서, 높은 상태로 유지하는 것이, 양호한 생산 효율을 얻기 위한 바람직한 태양이다. 발효 배양액 중의 미생물 또는 배양 세포의 농도는, 일례로서, SL 락트산 균을 사용한 D-락트산 발효에서는, 건조 중량으로서 미생물 농도를 5 g/L 이상으로 유지함으로써 양호한 생산 효율을 얻을 수 있다.

연속 발효에 의한 화학품의 제조에서는, 필요에 따라 발효조 내로부터 미생물 또는 배양 세포를 추출할 수 있다. 예를 들면, 발효조 내의 미생물 또는 배양 세포 농도가 지나치게 높아지면, 분리막의 폐색이 발생하기 쉬워지므로, 추출함으로써, 폐색으로부터 회피할 수 있다. 또한, 발효조 내의 미생물 또는 배양 세포 농도에 의해 화학품의 생산 성능이 변화하는 경우가 있으므로, 생산 성능을 지표로 하여 미생물 또는 배양 세포를 추출함으로써 생산 성능을 유지시킬 수도 있다.

연속 발효에 의한 화학품의 제조에서는, 발효 생산 능력이 있는 신선한 균체를 증식시키면서 행하는 연속 배양 조작은, 균체를 증식시키면서 생산물을 생성하는 연속 배양법이면, 발효 반응조의 수에는 구애받지 않는다. 연속 발효에 의한 화학품의 제조에서는, 연속 배양 조작은, 통상적으로, 배양 관리상 단일 발효 반응조에서 행하는 것이 바람직하다. 발효 반응조의 용량이 작다는 등의 이유가 있다면, 복수의 발효 반응조를 사용할 수도 있다. 이 경우, 복수의 발효 반응조를 배관으로 병렬 또는 직렬로 접속하여 연속 배양을 행해도 발효 생산물을 고생산성으로 얻을 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 효과를 보다 상세하게 설명하기 위하여, 상기 화학품으로서 D-락트산을 선정하고, D-락트산을 생산하는 능력이 있는 미생물에 의한 도 4의 개요도에 도시된 장치를 사용한 연속 발효의 구체적인 실시형태에 대하여, 실시예를 예로 들어 설명한다.

(참고예 1) 중공사막의 제조

중량 평균 분자량 41.7만의 불화 비닐리덴 호모폴리머와 γ-부티로락톤을, 각각 38 중량%와 62 중량%의 비율로 170℃의 온도에서 용해시켰다. 이 고분자 용액을 γ-부티로락톤을 중공부 형성 액체로서 수반시키면서 마우스피스로부터 토출시키고, 온도 20℃의 γ-부티로락톤 80 중량%의 수용액으로 이루어지는 냉각욕 중에서 고화시켜 구형 구조로 이루어지는 중공사막을 제조하였다. 이어서, 중량 평균 분자량 28.4만의 불화 비닐리덴 호모폴리머를 14 중량%, 셀룰로오스 아세테이트프로피오네이트(이스트만 케미컬사 제조, CAP482-0.5)를 1 중량%, N-메틸-2-피롤리돈을 77 중량%, T-20C를 5 중량%, 물을 3 중량%의 비율로 95℃의 온도에서 혼합 용해시켜 고분자 용액을 조제했다. 이 제막 원액을, 구형 구조로 이루어지는 중공사막의 표면에 균일하게 도포하고, 바로 수욕 중에서 응고시켜 구형 구조층 상에 3차원 메쉬 구조를 형성한 중공사막을 제조하였다. 얻어진 중공사막의 피처리수측 표면의 평균 세공 직경은, 0.04㎛였다. 다음으로, 상기 분리막인 중공사 다공성막에 대하여 순수 투수량을 평가한 바, 5.5×10^-9 m³/m²/s/Pa였다. 투수량의 측정은, 역침투막에 의한 25℃의 온도의 정제수를 사용하여, 헤드 높이 1 m에서 행하였다.

(실시예 1)

분리막 모듈 케이스로서는 폴리설폰 수지제 통형 용기인 성형품을 사용하여 중공사막 모듈을 제조하였다. 형상은 도 1과 같이, 모듈 케이스 횡하부(橫下部)에도 발효 배양액을 도입할 수 있는 노즐을 가지는 것을 사용하였다. 분리막으로서 참고예 1에서 제조한 중공사막을 사용하고, 121℃의 포화 수증기에 1시간 접촉시켰다. 포화 수증기와의 접촉에는, TOMY사가 제조한 오토클레이브 「LSX-700」을 사용하였다. 중공사막을 상기 모듈 케이스 내에 삽입하고, 우레탄 수지(산유렉사 제조, SA-7068A/SA-7068B, 2제를 중량비가 64:100이 되도록 혼합)를 사용하여 모듈 케이스와 중공사막의 양단을 접착하였다. 모듈 상단은 중공사막을 개구시키기 위하여, 여분의 접착부는 잘라내고 사용하였다.

전술한 바와 같이 제조한 중공사막 모듈을 사용하여, 연속 배양을 행하였다. 중공사막의 모듈 충전율은 45%로 하였다. 발효 배양액은 모듈 횡하부 노즐로부터 도입하고, 모듈 횡상부 노즐로부터 발효조(12)로 되돌렸다.

또한, 중공사막 집속 부재(4)에 사용한 우레탄 수지의 경도 유지 비율을 측정하기 위하여, 상기 우레탄 수지 30 g을 충분히 교반 혼합시킨 후, 두께 6 mm의 판형이 되도록 80℃에서 4시간 경화시켰다. 수지를 실온 중에 있어서, 25℃가 될 때까지 자연 냉각시킨 후에 JIS-K6253에 기재된 타입 D의 듀로미터를 사용하여, 촉침을 수지의 표면에 가압함으로써 측정하였다. 수지를 실온 중에 있어서, 25℃가 될 때까지 자연 냉각시킨 후에 JIS-K6253에 기재된 타입 D의 듀로미터를 사용하여 D 경도를 측정하였다. JIS-K6253(2004)의 타입 D 듀로미터 경도는, JIS-K6253(2004)에 기재된 측정기를 사용하여, 촉침을 수지의 표면에 가압함으로써 측정하였다. 경도를 측정한 수지에 대하여, 121℃의 포화 수증기에 24시간 접촉시켜, 25℃가 될 때까지 자연 냉각시키고, 표면의 수분을 잘 닦아낸 후, 전술한 방법으로 경도를 측정하였다. 포화 수증기와의 접촉에는, TOMY사가 제조한 오토클레이브 「LSX-700」을 사용하였다. 그 결과, 중공사막 집속 부재(4)에 사용한 우레탄 수지의 경도는 55, 경화물의 121℃, 2 기압, 포화 수증기 조건 하에서 24시간 후의 경도의 유지 비율은 97%였다.

전술한 바와 같이 제조한 중공사막 모듈, 도 4의 연속 발효 장치 및 표 1에 나타내는 조성의 락트산 발효 배지를 사용하여, D-락트산을 제조하였다. 배지는 121℃, 20분에서의 포화 수증기 하에서 증기 멸균하여 사용하였다. 고압 증기 멸균에는, TOMY사가 제조한 오토클레이브 「LSX-700」을 사용하였다. 중공사막 모듈(1)은, 발효조(12)와 접속시키고, 사용 전에 121℃, 20분 동안 포화 수증기 하에서 증기 멸균했다. 이 중공사막 모듈(1)은 121℃, 20분 동안 포화 수증기 하에서 증기 멸균을 20회 반복적으로 행해도 누출 등의 문제는 없었다. 운전 조건은 하기에 나타낸 바와 같다.

발효조 용량: 2(L)

발효조 유효 용적: 1.5(L)

사용 분리막: 폴리 불화 비닐리덴 중공사막 60개(유효 길이 8 cm, 총 유효 막 면적 0.020(m²))

온도 조정: 37(℃)

발효조 통기량: 질소 가스 0.2(L/min)

발효조 교반 속도: 600(rpm)

pH 조정: 3N의 Ca(OH)₂에 의해 pH 6으로 조정

락트산 발효 배지 공급: 발효조 액량이 약 1.5 L로 일정하게 되도록 제어하여 첨가

발효액 순환 장치에 의한 순환액량: 2(L/min)

막 여과 유량 제어: 흡인 펌프에 의한 유량 제어

간헐적인 여과 처리: 여과 처리(9분간)?여과 정지 처리(1분간)의 주기로 운전

막 여과 유속: 0.01(m/day) 이상 0.3(m/day) 이하의 범위에서 막간 차압이 20 kPa 이하로 되도록 가변. 막간 차압이 상기 범위를 초과하여 계속 상승한 경우에는, 연속 발효를 종료하였다.

배지는 121℃, 20분 동안의 포화 수증기 하에서 증기 멸균하여 사용하였다. 미생물로서 스포로락토바실러스 라에보락티쿠스(Sporolactobacillus laevolacticus, JCM2513(SL주))를 사용하고, 배지로서 표 1에 나타내는 조성의 락트산 발효 배지를 사용하고, 생산물인 락트산의 농도의 평가에는, 하기에 나타낸 HPLC를 사용하여 이하의 조건 하에서 행하였다.

[표 1]

컬럼: Shim-Pack SPR-H(시마즈사 제조)

이동상: 5 mM의 p-톨루엔설폰산(0.8 mL/min)

반응상: 5 mM의 p-톨루엔 설폰산, 20 mM의 비스트리스, 0.1 mM의 EDTA?2Na(0.8 mL/min)

검출 방법: 전기 전도도

컬럼 온도: 45℃

그리고, 락트산의 광학 순도의 분석은, 이하의 조건 하에서 행하였다.

컬럼: TSK-gel Enantio L1(도소사 제조)

이동상: 1 mM의 황산동 수용액

유속: 1.0 mL/분

검출 방법: UV 254 nm

온도: 30℃

L-락트산의 광학 순도는, 다음 식 (i)에 의해 계산된다.

광학 순도(%) = 100×(L-D)/(D＋L)???(i)

또한, D-락트산의 광학 순도는, 다음 식 (ii)에 의해 계산된다.

광학 순도(%) = 100×(D-L)/(D＋L)???(ii)

여기서, L은 L-락트산의 농도를 나타내고, D는 D-락트산의 농도를 나타낸다.

배양은, 먼저 SL주를 시험관에서 5 mL의 락트산 발효 배지에서 하룻밤 진탕 배양했다(전전전 배양). 얻어진 배양액을 신선한 락트산 발효 배지 100 mL에 식균하고, 500 mL용 사카구치 플라스크에서 24시간, 30℃에서 진탕 배양했다(전전 배양). 전전 배양액을, 도 1에 나타내는 연속 발효 장치의 1.5 L의 발효조에 배지를 넣어서 식균하고, 발효조(12)를 부속의 교반기(16)에 의해 교반하고, 발효조(12)의 통기량의 조정, 온도 조정, pH 조정을 행하고, 발효 배양액 순환 펌프(14)를 가동시키지 않고, 24시간 배양을 행하였다(전 배양). 전 배양 완료 후 즉시, 발효 배양액 순환 펌프(14)를 가동시켜, 전 배양 시의 운전 조건에 더하여, 락트산 발효 배지의 연속 공급을 행하고, 연속 발효 장치의 발효액량을 2 L로 되도록 막투과 수량의 제어를 행하면서 연속 배양하여, 연속 발효에 의한 D-락트산을 제조하였다. 연속 발효 시험을 행할 때의 막투과 수량의 제어는, 정량 여과 펌프(13)에 의해 여과량이 발효 배지 공급 유량과 동일하게 되도록 제어했다. 막투과 발효액 중의 생산된 D-락트산 농도 및 잔존 글루코오스 농도를 측정하였다.

연속 발효 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 도 4에 나타내는 연속 발효 장치에 있어서 본 발명의 중공사막 모듈을 도입하여 화학품을 제조함으로써, 안정된 D-락트산의 연속 발효에 의한 제조가 가능하였다. 연속 발효를 380시간 행할 수 있었고, 최대 D-락트산 생산 속도는 2.1[g/L/hr]였다.

[표 2]

(실시예 2)

분리막 모듈 케이스에는 도 2와 같은 형상의 폴리설폰 수지제 통형 용기인 성형품을 사용하여 중공사막 모듈을 제조하였다. 분리막으로서 참고예 1에서 제조한 중공사막을 사용하고, 모듈 케이스의 전체 길이의 2배 길이로 잘라낸 후, 121℃의 포화 수증기에 1시간 접촉시켰다. 멸균한 중공사막을 절반의 길이로 절곡하고, 우레탄 수지(산유렉사 제조, SA-7068A/SA-7068B, 2제를 중량비가 64:100이 되도록 혼합)를 주입한 폴리설폰 수지제의 캡 내에 중공사의 절곡부를 삽입하고, 소다발을 7개 작성하였다. 이 때, 소다발 1개당 중공사막 개수는 750개로 하고, 중공사막의 모듈 충전율은 45%였다. 24시간 건조시킨 소다발을 상기 모듈 케이스 내에 소다발을 삽입하고, 우레탄 수지(산유렉사 제조, SA-7068A/SA-7068B, 2제를 중량비가 64:100이 되도록 혼합)를 사용하여 모듈 케이스와 각 소다발을 접착하였다. 모듈 상부는 중공사막을 개구시키기 위하여, 여분의 접착부는 잘라내고 사용하였다.

전술한 바와 같이 제조한 중공사막 모듈을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 연속 배양을 행하였다. 중공사막의 모듈 충전율은 45%로 하였다. 발효 배양액은 모듈 하부 노즐로부터 도입하고, 모듈 횡상부 노즐로부터 발효조(12)로 되돌렸다.

또한, 중공사막 집속 부재(4)에 사용한 우레탄 수지의 경도 유지 비율을 측정하기 위하여, 실시예 1 과 마찬가지로 D 경도를 측정하였다. 그 결과, 중공사막 집속 부재(4)에 사용한 우레탄 수지의 경도는 61, 경화물의 121℃, 2 기압, 포화 수증기 조건 하에서 24시간 후의 경도의 유지 비율은 99%였다.

전술한 바와 같이 제조한 중공사막 모듈, 도 4의 연속 발효 장치 및 표 1에 나타낸 조성의 락트산 발효 배지를 사용하고, 실시예 1과 마찬가지로 D-락트산을 제조하였다. 배지는 121℃, 20분 동안 포화 수증기 하에서 증기 멸균하여 사용하였다. 중공사막 모듈(1)은, 발효조(12)에 접속하고, 사용 전에 121℃, 20분 동안 포화 수증기 하에서 증기 멸균했다. 이 중공사막 모듈(1)은 121℃, 20분 동안 포화 수증기 하에서 증기 멸균을 20회 반복적으로 행해도 누출 등의 문제는 없었다.

연속 발효 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 도 4에 나타내는 연속 발효 장치에 있어서 본 발명의 중공사막 모듈을 도입하여 화학품을 제조함으로써, 안정된 D-락트산의 연속 발효에 의한 제조가 가능했다. 연속 발효를 430시간 행할 수 있었고, 최대 D-락트산 생산 속도는 2.3[g/L/hr]였다.

(실시예 3)

분리막으로서 참고예 1에서 제조한 중공사막을 사용하여, 105℃의 포화 수증기에 1시간 접촉시켰다. 실시예 2와 마찬가지로 중공사막 모듈을 제조하고, 연속 배양을 행하였다.

연속 발효 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 도 4에 나타내는 연속 발효 장치에 있어서 본 발명의 중공사막 모듈을 도입하여 화학품을 제조함으로써, 안정된 D-락트산의 연속 발효에 의한 제조가 가능했다. 연속 발효를 350시간 행할 수 있었고, 최대 D-락트산 생산 속도는 1.9[g/L/hr]였다.

(실시예 4)

분리막으로서 참고예 1에서 제조한 중공사막을 사용하고, 110℃의 포화 수증기에 1시간 접촉시켰다. 실시예 2와 마찬가지로 중공사막 모듈을 제조하고, 연속 배양을 행하였다.

연속 발효 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 도 4에 나타내는 연속 발효 장치에 있어서 본 발명의 중공사막 모듈을 도입하여 화학품을 제조함으로써, 안정된 D-락트산의 연속 발효에 의한 제조가 가능했다. 연속 발효를 400시간 행할 수 있었고, 최대 D-락트산 생산 속도는 2.1[g/L/hr]였다.

(실시예 5)

분리막으로서 참고예 1에서 제조한 중공사막을 사용하고, 130℃의 포화 수증기에 1시간 접촉시켰다. 실시예 2와 마찬가지로 중공사막 모듈을 제조하고, 연속 배양을 행하였다.

연속 발효 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 도 4에 나타내는 연속 발효 장치에 있어서 본 발명의 중공사막 모듈을 도입하여 화학품을 제조함으로써, 안정된 D-락트산의 연속 발효에 의한 제조가 가능했다. 연속 발효를 500시간 행할 수 있었고, 최대 D-락트산 생산 속도는 2.6[g/L/hr]였다.

(실시예 6)

분리막으로서 참고예 1에서 제조한 중공사막을 사용하고, 140℃의 포화 수증기에 1시간 접촉시켰다. 실시예 2와 마찬가지로 중공사막 모듈을 제조하고, 연속 배양을 행하였다.

연속 발효 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 도 4에 나타내는 연속 발효 장치에 있어서 본 발명의 중공사막 모듈을 도입하여 화학품을 제조함으로써, 안정된 D-락트산의 연속 발효에 의한 제조가 가능했다. 연속 발효를 350시간 행할 수 있었고, 최대 D-락트산 생산 속도는 1.7[g/L/hr]였다.

(실시예 7)

분리막으로서 참고예 1에서 제조한 중공사막을 사용하고, 150℃의 포화 수증기에 1시간 접촉시켰다. 실시예 2와 마찬가지로 중공사막 모듈을 제조하고, 연속 배양을 행하였다.

연속 발효 시험을 행한 결과를 표 2에 나타낸다. 도 4에 나타내는 연속 발효 장치에 있어서 본 발명의 중공사막 모듈을 도입하여 화학품을 제조함으로써, 안정된 D-락트산의 연속 발효에 의한 제조가 가능했다. 연속 발효를 250시간 행할 수 있었고, 최대 D-락트산 생산 속도는 0.9[g/L/hr]였다.

(비교예 1)

분리막 모듈로서, 중공사막 폐색 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)를 우레탄 수지(산유렉사 제조, SA-7238A/SA-7238B, 2제를 중량비가 45:100이 되도록 혼합)를 사용한 점 외는, 실시예 1과 마찬가지로 행하여 모듈을 제조했다. 중공사막 집속 부재(4) 및 소다발 폐색 부재(5)에 사용한 우레탄 수지의 경도는 57, 121℃의 포화 수증기에 24시간 접촉시킨 후의 경도의 유지 비율은 56%였다. 이 분리막 모듈을 사용하여, 실시예 1과 동일한 조건에서 D-락트산을 제조하였다.

제조한 중공사막 모듈은 경도 유지 비율이 낮고, 모듈을 121℃, 20 분 동안 포화 수증기 조건하에서 증기 멸균을 반복적으로 행한 바, 5회째의 처리를 행한 후에 중공사막과 중공사막 폐색 부재인 우레탄 수지 사이에 박리가 확인되었고, 30 kPa의 에어 누출 테스트에 의해 에어 누출이 발생하였다.

[산업상 이용가능성]

본 발명의 중공사막 모듈을 이용하면, 간편한 조작 조건으로, 장시간에 걸쳐 안정적으로 고생산성을 유지하고, 또한 멸균 처리 가능한 연속 발효를 행할 수 있고, 광범위한 발효 공업에 있어서, 발효 생산물인 화학품을 저비용으로 안정적으로 생산할 수 있게 된다.

1: 중공사막 모듈 2: 중공사막
2a: 소다발 3: 통형 케이스
4: 중공사막 집속 부재 5: 소다발 폐색 부재
6: 상측 캡 7: 하측 캡
8: 발효 배양액 유입구 9: 여과액 출구
10: 발효 배양액 출구 11: 소다발 용기
12: 발효조 13: 여과 펌프
14: 발효 배양액 순환 펌프 15: 기체 공급 장치
16: 교반기 17: 배지 공급 펌프
18: pH 조정 용액 공급 펌프 19: pH 센서?제어 장치
20: 온도 조절기

Claims (7)

1. 미생물 또는 배양 세포의 발효 배양액을 중공사막(中空絲膜)으로 여과하고, 여과액으로부터 화학품을 회수하고, 또한 농축액을 상기 발효 배양액에 유지 또는 환류하고, 또한 발효 원료를 상기 발효 배양액에 추가하는 연속 발효에 있어서 사용되는 화학품 제조용 중공사막 모듈로서,
   여러 개의 중공사막 다발이 통형 케이스에 수납되고, 상기 중공사막 다발 중 적어도 한쪽 단부는, 중공사막 집속 부재에 의해 중공사막의 단면이 개구된 상태로 상기 통형 케이스에 고정되어 있고, 상기 중공사막 집속 부재가, 121℃의 포화 수증기에 24시간 접촉된 후의 경도의 유지 비율이 95% 이상인 합성 수지로 이루어지는, 화학품 제조용 중공사막 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중공사막 다발의 한쪽 단부가, 상기 중공사막 집속 부재에 의해 중공사막의 단면이 개구된 상태로 상기 통형 케이스에 고정되고, 상기 중공사막 다발의 다른 쪽 단부가, 복수의 소다발로 분할되고, 상기 소다발 단위로 소다발 폐색 부재에 의해 중공사막의 단면이 폐색되어 있는, 화학품 제조용 중공사막 모듈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중공사막은, 불소 수지계 고분자를 포함하는 중공사막을, 110℃ 이상 135℃ 이하의 포화 수증기에 접촉시켜 얻어진 것인, 화학품 제조용 중공사막 모듈.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중공사막은, 불소 수지계 고분자를 포함하는 중공사막을, 120℃ 이상 130℃ 이하의 포화 수증기에 접촉시켜 얻어진 것인, 화학품 제조용 중공사막 모듈.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중공사막은, 폴리 불화 비닐리덴계 수지를 포함하는, 화학품 제조용 중공사막 모듈.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중공사막은, 지방산 비닐 에스테르, 비닐 피롤리돈, 에틸렌옥사이드, 프로피온옥사이드로부터 선택되는 적어도 1종을 가지는 친수성 고분자, 또는 셀룰로오스 에스테르를 함유하는, 화학품 제조용 중공사막 모듈.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 화학품 제조용 중공사막 모듈을 사용하는, 화학품의 제조 방법.

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