TW201226560A - Method for producing chemical by continuous fermentation method - Google Patents

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201226560 六、發明說明· 【發明所屬之技術領域】 法 先前技術 發酵法，其係伴隨微生物或典 生產方法’大致可分類為：⑴批切2之培養的物質 及饋料批次發酵法（Fed_Ba 去（Batch發酵法） 。 知酵法）、與（2)連續發酵法 这⑴之批-人發酵法及饋料 簡單、且於短時間内妹走捭I 發酵法，具有攻備 害較少等優點。惟，隨著 杀所導致之又 雀声轡古 , 、S !過’培養液中之化學品 ，辰度k阿、由於滲透壓或 及收率將有所降低。因此，二 之影響，生產性 高生產性有其困難性。 女疋並維持高收率及 又，上述（2)之連續發酵法呈 避免目的化學品於發酵槽内二特徵’即：藉由 維持高收率及高生產性。有==而得以長時間 專利文獻υ。惟，此例中，m連續培養法（參照# 於培養液之同時，抽取含有進：連續供給原料 ，從而使得立I U ，生物或培養細胞之培養液 產效率之提^、< t微生物及培養細胞被稀釋，故生 卞 < 耗升有限。 遽微種連續發酵法，其係藉由分離膜過 成‘養細胞’並在自渡液回收化學品之同時， -4- 201226560 將濃縮液中之微生物或培養細胞 以維持培養液中高濃度之微 =於=液 如：業經提案-種於使用包含有胞之方法。例 為分離膜之連續發酵裝置 成千膜作 專利文獻”。 仃連-發酵的技術。(參照 另一方面，作為用於以 得到之過濾液中所含之 、‘發酵液’並將所 -種方法，其係藉由二Γ 回收的方法，已知有 去除。惟’藉由發酵以獲得化風“之水刀予以 (bioprocess)中，於發酵步驟令，7生物處理方法 化學品的量數十倍程度 又而s，需要相對於 ，為使連續供仏菸# β 的水。進行連續發酵之際 逆只供、、，α發酵原料或發 製ρη調整液之際，必須使用大量m進行而調 ，由於具有以下2 所適合之邱而添加者。又 時’或由於添加於發J :酵液’之化學品的濃度高 、\酵液之原料中 前物質濃度變古叫 寸r的微生物，導致轉換 ，·或由於㈣成^發酵受阻導致生產性降低 中之微生物的轉換:起因於殘存於發酵液中之原料 率降低的問題；進」、3於過遽液令而流出，造成收

Υ ，貝J因>f匕學〇也A RT 而形成鹽’且達飽和溶解度以上：:。與金屬離子等結合 品有所困難。因 析出，造成回收化學 加水。因相較於1 適切調整發酵液水分而有必要添 由蒸餾去除此等^旦匕學品，水的汽化潛熱大，故為藉 又，有關於加=厂!Γ獲得化學品需要大量能源。 ―戈減屋下進行蒸餾，亦具有需要諸多設 201226560 備費用的問題。 已提案於製造酒精巾，以M协 ψ以纖維素荨之生物質（biomass) 作為原料’將蒸發的水予以怒 丁以破縮並於糖化或發酵步驟中再 利用（專利文獻2)。 又’亦經提案於製造琥珀酸中，將於純化步驟中經 濃縮之琥㈣濃縮液’再利用作為純化步驟之原液（專利 文獻3)。 近年來’作為省能源型之分離純化程序（㈣⑽s)， 膜分離法開始廣為普及。膜分離法中之逆滲透(RO ;

Reverse Osmosis)>去，姑 4ii 茁 +人如 , 破利用於製水領域，其係將海水、 或低濃度之鹽水(鹼水)予以脱鹽並淡水化，以供應工業 用農業用或豕庭用水’或被利用於低分子量有機物之 濃縮EJ收法等’且業經提案：為以分離膜過滤發酵液 ，並將含於所得到之過濾液中的化學品予以回收，而於 進行蒸館之前’使用逆滲透膜將過濾液予以濃縮，並去 除水的方法（參照專利文獻4)。 已提案種藥液洗淨方法，其係以藥液將分離膜模 ’且洗淨後’將分離膜模組内之藥液排$，並將殘留於分 離膜模組内部之該藥液以純化水（purified water)洗淨之 膜模組之藥液洗淨方法，並將自膜模組排出之洗淨純化 水，於回收膜模組加以處理並予以再利用（專利文獻5)。 "已知有於海水之淡水化等，使特定洗淨劑自膜的j p側流動，溶解堆積物質並自膜面將其予以去除之方法（ 專利文獻6)。又’已知有於透過水（permeate water)中使 用洗淨劑之方法（專利文獻7)。 201226560 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2007-252367號公報 [專利文獻2]曰本專利第41 84021號 [專利文獻3]日本專利第4554277號 [專利文獻4]日本特開2〇1〇·57389號公報 [專利文獻5]日本特開2〇〇5_24636 1號公報 [專利文獻6]曰本特開昭61_丨i 1〇8號公報 [專利文獻7]日本特開2〇〇〇_79328號公報 [非專利文獻] [非專利文獻l]T〇shihiko Hirao et al.(平尾俊彦等人 ),Appl. Microbiol. Biotechnol.(Applied Microbiology and Biotechnology)，32，269-27 3(1989) 【發明内容】 [發明所欲解決之課題] 由於連續發酵中，必須有大量的水’故穩定確保水 為一課題。又，亦具有以下問題：即，在將發酵液所含 之化學品予以濃縮、純化之階段中，將發生產生大量排 水的問題。 本發明之目的為提供一種經由連續發酵之化學品之 製造方法，其裝置’其係得以穩定確保於發酵步驟中所 必要之大量的水’並大幅降低排水處理之成本且進一 步化學品之回收率亦有所提升。 [解決課題之手段] UU達成前述目的’戮力再三檢討之結果 201226560 ’終至完成以下之發明。 (1) 一種經由連續發酵之化學品之製造方法，其係包 含：發酵步驟、膜分離步驟、濃縮步驟、及透過水利用 步驟；該發酵步驟係將發酵原料轉換為含有化學品之發 酵液；該犋分離步驟係藉由分離膜自該發酵液將含有該 化學品之過濾液予以回收；該濃縮步驟係藉由逆滲透膜 自該過濾液得到透過水與含有該化學品之濃縮水；嗦透 過水利用步驟係將該透過水使用作為發酵原料、調整 液、發酵液之水分調整液、該分離膜之洗淨液、及該逆 參透膜之洗淨液之至少一種。 (2) 如前述（丨）所記述之經由連續發酵之化學品之製 崦方法，其中該透過水利用步驟係包含：將該透過水使 用作為該分離膜之洗淨液。 (3) 如前述（1)或（2)所記述之經由連續發酵之化學品 之製造方法中該透過水利用步驟係包含：將驗、酸 、及氧化劑之任一者添加於該透過水，及將添加後之透 坶水使用作為膜分離步驟之分離膜之洗淨液。

” w心過水利用步驟係包含 (4)如前 欠化學品之 ”^

離步驟係藉由分離膜自該發酵液將含 將該' 以下 含：發酵步驟、 溶解步驟；該發 ^發酵液；該膜 201226560 有該化學品之過濾液予以回收；該濃縮步驟係藉由逆渗 透膜自該過濾液得到透過水與含有該化學品之濃縮水； 該晶析步驟係使該濃縮水中之化學品晶析，s玄溶解步驟 係使用該透過水將已晶析之該化學品予以溶解。 (6) —種經由連續發酵之化學品之製造方法，其係包 含：發酵步驟、膜分離步驟、純化步驟、及凝縮液利用 步驟；該發酵步驟係將發酵原料轉換為含有化學品之發 酵液；該膜分離步驟係藉由分離膜自該_發酵液將含有該 化學品之過濾液予以回收；該純杷步驟係將該過濾液予 以蒸餾以提高化學品之純度；該凝縮液利用步驟係將於 該純化步驟之蒸餾中所得到之凝縮液使用作為發酵原料 、pH調整液、發酵液之水分調整液、及膜分離步驟之分 離膜之洗淨液之至少一種。 (7) 如前述（6)所記述之經由連續發酵之化學品之製 造方法’其中該凝縮液利用步驟係包含：將該凝縮液使 用作為該膜分離步驟之分離膜之洗淨液。 (8) 如前述（6)或（7)所記述之經由連續發酵之化學品 之製U方法’其中該凝縮液利用步驟係包含：將鹼、酸 、及氧化劑之任一者添加於該凝縮液，及使用添加後之 該凝縮液進行該分離膜之洗淨。 (9) 如前述（6)至（8)中任一項所記述之經由連續發酵 之化子。口之製造方法，其中該凝縮液利用步驟係包含： 將凝縮液升溫至發酵步驟中之發酵溫度以上1 50。(：以 F及使用、盈升、溫之該凝缩液進行該分離膜之洗淨。 (1 〇) 一種經由連續發酵之化學品之製造方法，其係 201226560 ^:牛：酵步驟、骐分離步驟、濃縮步驟、純化步驟、 +:4鐘拖&八及凝縮液利用步驟；該發酵步驟係將發酵原 枓轉換為含有化' 予〇〇之發酵液；該膜分離步驟係藉由分 離膜自该發酵液脾人士 醇液將S有該化學品之過濾液予以回收； 濃縮步驟係藉由逆滲 ^ •"透Μ自邊過濾液侍到含有該化學品 之濃縮水與透過太.# u 择古 Κ，该純化步驟係將該濃縮液予以蒸餾 T5? 4匕學品夕么先j±r m —又；該晶析步驟係使該濃縮水中之化 學品晶析並予以分酿.^ 刀離，該凝縮液利用步驟係將於該純化 步驟之蒸條中所得$|丨+时 传到之凝縮液使用於溶解已晶析之化 品。 卞 (11:-種經由連續發酵之化學品之製造 及Ur 止、刀離步驟、濃縮步驟、純化步驟、 及凝縮液利用步驟；該發 有化㈣步驟憾發酵原料轉換為含 ^ ^ 離步驟係精由分離膜自該發 酵液將含有該化學品 ^ Μ，^ ^ 過/慮液予以回收；該濃縮步驟係 藉由逆滲透膜自該過滤汸 外你 、#. 慮液侍到透過水與含有該化學σ夕 濃縮水；該純化步驟係將兮、曲π 3頁忑化予OD之 少邓你將β亥濃縮液予 品之純度；該凝縮液利用 ::顧Κ匕學 中所得到之凝縮液使用於逆渗透膜化步驟之蒸德 (12) 如前述（6)至（11)中任— 酵之化學品之製造方法，其中 :述之經由連續發 成分，且係相較於經由連續;θ :所含之水以外之 低的成分之總重量，為凝縮液化學品之沸點 (13) 如前述（1)至（12)中杜 乂下 酵之化學品之製造方法，其：：所記述之經由連續發 再係包含以下步驟：該發酵步 -10- 201226560 驟係於發酵槽中進行，並因應用於 、★ 量，藉由對 、/夺该为離膜之水分 量、^ 由添加於發酵原料之水八 里添加於PH調整液之水分量、 之欠刀 水分I &上、 接添加於發酵；j* $ 八刀里而成之群組之水分量予 《畔槽之 八刀的總量控制為固定。 扣呷子曰 [發明之效果] 由於將使用於連續 減新供給之水量、 減排水量，而得以 藉由本發明， 用，故得以大幅削 之回收率、大幅削 酵生產物之化學品 【實施方式】 [發明之實施形態] 發酵的水予以再利 且得以提升化學品 低成本穩定生產發 I.化學品之製造方法 1 _發酵步驟 之製造方法係包含發酵步驟， 之發酵培養將發酵補轉換為 於本形態中，化學品 該發酵步驟係藉由微生物 含有化學品之發酵液。 (A)微生物及培養細胞 以下，針對微生物及培養細胞加以敘述。 有關於製造化學品所使用之微生物並無特別限制， 可列舉·於㈣工業經常使用之麵包酵料之酵母菌、 =絲㈣等之菌類；大腸g及棒狀桿g (CGrynebaeterium) 寻之細菌，及放射線菌等。又，可列舉動物細胞及昆蟲 細胞等作為培養細胞。又，所使用之微生物或培養細胞 ’亦可為分離自自然環境者，亦可為部分性質已經由突 201226560 變或基因重組改變者。 製造乳酸時，若為真核細胞則較佳為酵母菌，若為 原核細胞則較佳為乳酸菌。其中，酵母菌係以已將編碼 乳酸去氫酵素之基因導入細胞之酵母菌較佳。其中，乳 酸菌係以使用可產生相對於消費葡萄糖，對糖收率為 50%以上之乳酸的乳酸菌較佳，進一步較佳者為對糖收 率8 0 %以上之乳酸菌。 作為製造乳酸時使用上較佳之乳酸菌，可列舉例如： 野生株中屬於具有乳酸合成能力之乳酸桿菌屬 (Lactobacillus)’ 桿菌屬（Bacillus)、小球菌屬（pedi〇coccus) 、四體球菌屬（Genus Tetragenococcus)、肉品桿菌屬（Genus

Carnobacterium)、徘徊球菌屬（Genus Vag〇c〇ccus)、明串 珠菌屬（Genus Leuconostoc)、酒球菌屬（Genus Oenococcus)、阿托波氏菌屬（Genus Atopobium)、鏈球菌 屬（Genus Streptococcus)，腸球菌屬（Genus Enterococcus) 、乳酸球菌屬（Genus Lactococcus)、及孢子型乳酸菌屬 (Genus Sporolactobacillus)之細菌 〇 又，可選擇使用乳酸之對糖收率或光學純度高之乳 酸菌，例如：作為具有選擇生產D-乳酸能力之乳酸菌， 可列舉屬於孢子型乳酸菌屬之D -乳酸生產菌，作為較佳 之具體例，可使用菊糖有抱子乳桿菌（S ρ 〇 r ο 1 a c t 〇 b a c i 11 u s Uevolacticus)或嗜酸芽胞乳桿菌(Sporolactobacillus inulinus)。進一步較佳者可列舉：菊糖有孢子乳桿菌 ATCC 23492，ATCC 23493，ATCC 23494，ATCC 23495 ，ATCC 23496，ATCC 223549，IAM 12326，IAM 12327 -12- 201226560

’ IAM 12328，IAM 12329，IAM 12330，IAM 1233 1，IAM 1 2379，DSM 2315，DSM 6477，DSM 6510 > DSM 6511 ，DSM 6763，DSM 6764，DSM 6771等與嗜酸芽胞乳桿 菌 JCM 6014 等》 作為L-乳酸之對糖收率高之乳酸菌，可列舉例如：山 梨乳酸桿菌（Lactobacillus yamanashiensis)、動物乳酸桿菌 (Lactobacillus animalis)、敏捷乳酸桿菌（Lactobacillus agilis)、鳥乳酸桿 _ (Lactobacillus aviaries) .«α $ „ % 桿菌（Lactobacillus casei)、德氏乳酸桿菌（Lactobacillus delbruekii)、田ij 乾路乳酸桿菌（Lact〇baciiius paracasei)、 执李糖乳酸杯菌（Lactobacillus rhamnosus)、瘤胃乳酸桿菌 (Lactobacillus ruminis)、唾液乳酸桿菌⑽仙心⑴ •us)々氏乳酸桿菌（Lactobacillus sharpeae)、糊精 片乳酉夂杯菌（Pedl〇c〇ccus dextrini⑶s)、及乳酸球菌 aact〇coccus lactis)等，可選擇此等用於生產^乳酸。 (B)發酵原料

發酵原汁斗’只要是可促進所培養之微生物及培 餐細胞4 |，At # A 可。 吏八良好生產目的發酵產物之化學品者均 為培：Π酵原料’乃使用液體培養基。雖有時亦將作 時，係將整體拉但本說明書中’未特別加以區別 萄糖、果糖、二 二狹義之原料有例如：葡 醇所用之發酵基質。 /、係為传到作為化學品之 201226560 原料係適當含有：碳源、氮源、無機鹽類、及因應 必要之胺基酸或維生素等之有機微量營養素。作為碳源 係使用：葡萄糖、蔗糖、果糖、半乳糖、及乳糖等之糖 類、含有此等糖類之澱粉糖化液、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜 、高級糖蜜（Hi Test m〇lasses)、醋酸等之有機酸，乙醇 等之醇類、及甘油等。作為氮源係使用：氨氣、氨水、 銨鹽類、尿素、硝酸鹽類、及其他所使用之輔助性有機 氮源、例如油粕類、大豆水解液、酪蛋白分解物、其他 之胺基酸、維生素類、玉米浸液（c〇rn steep Uqu〇r)、酵 母菌或酵母菌萃取物、肉萃取物、蛋白腺等之胜肽類、 各種發酵菌體及其水解物等。作為無機鹽類亦可添加磷 酸鹽、鎂鹽、鈣鹽、鐵鹽、及錳鹽等。 微生物或培養細胞，由於生長而需要特定營養素時 ^該營養物係以製備品（preparati〇n)或含有它之天然物而 添加於原料。 原料’因應必要亦可含有消泡劑。 (C)培養液 所得到之液體。 “赞酵原料中增殖結 於連續發酵中，雖可追加發酵 加之發酵原料的組成，為使目的化〜；培養液’但 亦可將培養開始時之組成做適當。之生產性篗间 原料的濃度、培養基中之其他成曲：如狹義之發 。 的/辰度等可予以變 ⑺）發酵液 -14- 201226560 4酵液為含右 人女e上丨 3有％酵結果所產生之物質 ^有原料、微生物或培養細胞、及化學品 ⑻化學品°養液」與「發酵液」之意義 根據本开$能+ + , 〜之方法，係藉由上述之微 ::發酵液中’生產化學品、即轉換後 予口口，可列舉例如：醇、有機酸、胺基 於發酵工業被大量生產的物質。例如：作 乙酉予1，3·丁二醇、K丁二醇、及甘油 有機酸，可列舉：乙酸、乳酸、丙酮酸， 氣：依康酸、及檸檬酸等；若為核酸則- (ln〇Slne) ’ 鳥苷、及胞 *(eytidine)等。又 明之方法應用於生產如酵素、抗生素及重 医=，本發明之製造方法，可應用於化 ，邊藥品，食品或釀造品之製造。其中， 叮列舉例如：有機酸、胺基酸、及核酸； 可列舉例如：低脂牛乳等；作為食品，可 酸飲料等；作為釀造品，可列舉例如，卑 又，藉由本發明之製造方法所製造之酵素 組蛋白等可應用於醫藥品。 (F)培養 經由連續發酵之化學品之製造中亦 進行Batch培養或Fed_Batch培養，並於提高 ，開始連續發酵（亦即培養液之抽取）^或 的液體，亦可 。亦即，有時 大致相同。 生物或培養細 之物質。作為 酸、及核酸等 為醇，可列舉 等。又，作為 琥珀酸，蘋果 可列舉：肉苷 ，亦可將本發 組蛋白之物質 成品，乳製品 作為化成品， 作為乳製品， 列舉例如：乳 酒，蒸鶴酒。 ，抗生素、重 可於培養初期 微生物濃度後 ，亦可於提高 -15- 201226560 微生物濃度後’接種高濃度 行連續發酵。經由㈣發酵之化學\=_始同時進 當時期起進行原料培養液之供給：;: = :，可於適 料培養液之供給與培養液之抽取又’原 間歇性。 j马連續性、亦可為 只要於培養液中添加菌體増殖所必要之 菌體得以連續性增殖即可。，尤以得到效率佳 言，較佳形態為：將培養液中 性而 度，於培養液之環境不致於變得=濃 卜1^ σ微生物或培養細 胞：增殖而死亡比率變高的範圍内，維持高濃度狀離。 培養液中之微生物或培養細胞的濃度，作為"―例， 於使用SL乳酸菌之D_乳酸發酵中，藉由將微生物濃度維 持在以乾燥重量而言5 g/L以上即可獲得良好的生產效率 於經由連續發酵之化學品之製造中，使用糖類為原 料時，培養液中之糖類濃度保持S5g/L以下較佳。培養 液中之糖類濃度保持在5 g/L以下較佳的理由，係為使抽 取培養.液所導致之糖類流失為最小。 微生物及培養細胞之培養，通常係於pH3以上8以下 、溫度20 C以上6〇 C以下之範圍進行。培養液之係藉 由無機酸或有機酸、鹼性物質、進一步為尿素、碳酸鈣 、及氨氣等，通书調節在pH3以上8以下之預定的數值。 若有必要提高氧氣之供給速度，可使用以下方法：即， 於空氣中添加氧氣並將氧氣濃度保持在2丨％以上、將培 -16- 201226560 養液加壓、提高攪拌速度、或提高通氣量等。 =發酵之運轉中，較佳者為對於微生物發摩 之臧生物丨辰度加以監測。 铽生物濃度之測定，雖亦3 集木A本加以測定，但齡往本炎# —較佳者為於微生物發酵槽中，菜 M L S S測定器等之微生物：豊庳, ^ 農度感測器，對於微生物濃廣 4化狀况加以連續性監測。 經由連續發酵之化學品之製造中，因應必要，可 =槽内抽取培養液、微生物或培養細胞。例如：若 生物或培養細胞濃度過高時，由於分離膜 阻塞谷易發生’可藉由抽取 恭@姑& 懋尤阻塞。又，有時可能 發酵槽内之微生物或培養細胞濃度使得化學品之生產 有所變化’但亦可以生產性能為指標，藉由抽取微 物或培養細胞以維持生產性能。 經由連續發酵之化學品之製造中，使具有發酵生 能力之新鮮菌體持續增瘦所進行之連續培養操作，只 係使菌體㈣增殖並生成產物之連續培養法，則發酵 的數量不拘。、經由連續發酵之化學品之製造中，連續 養操作，就培養管理而言，通常以單—發酵槽進行較 。因發酵槽之容量小等之理由，亦可使用複數個發酵 。此時，使用已藉由管路並列或直列連接之複數個發 槽進行連續培養，亦可獲得發酵產物之高生產性。 2 ·膜分離步驟 (A)分離膜 針對於化學品之製造方法中之膜分離步驟中所使 之分離膜加以説明。 槽 採 設 之 白 發 之 因 性 生 產 要 槽 培 佳 槽 酵 用 -17- 201226560 分離膜係不拘於有機膜、無機膜。由於分離膜之洗 淨係進行反壓洗淨或藉由浸潰藥液之洗淨等，故較佳之 分離膜係對於此等具有耐久性。 以分離性能及透水性能，進一步則以耐污性之觀點 而言’可較佳使用有機高分子化合物。可列舉例如：聚 乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂、聚氣化乙烯系樹脂、聚偏 二氟乙稀系樹脂、聚硬系樹脂、聚醚績（p〇lyethersulfone) 系樹脂、及聚丙稀睛（p〇lyacryl〇nitrile)系樹脂，纖維素 糸樹脂、及三乙酸纖維素（c e 11 u 1 〇 s e t r i a c e t a t e)系樹脂等 ’亦可為含有此等樹脂作為主成分之樹脂的混合物。 容易藉由溶液製膜且物理性之耐久性或耐藥品性亦 優異之聚氯化乙烯系樹脂、聚偏二氟乙烯系樹脂、聚碾 系樹脂、聚醚磺系樹脂、及聚丙烯睛系樹脂較佳，而聚 偏二氟乙烯系樹脂或以其作為主成分之樹脂，因—併具 有化學性強度（尤其耐藥品性）與物理性強度之特徵，2 使用上進一步較佳。 其中，作為聚偏二氟乙烯系樹脂，使用上較佳者肩 偏二氟乙烯之單聚合物。進—步，聚偏二氟乙烯系樹# ，亦得以使用與可與偏二氟乙烯共聚合之乙烯系單體= 共聚物。作為可與偏二氟乙烯共聚合之乙烯系單體， 不有·四氟乙烯、六氟丙烯、及氣三氟乙坤 (chlorotrifluoroethylene)等。 刀離臈，進一步較佳為一種中空纖維膜，其係含肩 氟樹脂系高分子的t空纖維膜，1同時具有三次元網^ 釔構與球狀結構，且藉由於三次元網孔結構中含有具 -18- 201226560 至少1種選自於脂肪酸乙稀醋、乙稀％ n各咬酉同、環氧乙烧 :及環氧丙烷之親水性高分子’或纖維素醋而具有親水 性.〇 :中，三次元網孔結構意指固體成分以三次元網孔 ::布之結構。三次元網孔結構係具有被形成網的固體 成刀予以分隔之細孔及孔洞（void)。 球狀結構意指為數眾多之球狀或略呈球狀的固 刀’直接或經由直線狀之固體成分相連接的構造。 進-步，雖只要同時具有球狀結構層與三次元網孔 二欠：：者並無特別限定，但較佳者為：球狀結構層與 ;以：=結構層係經積層者。一般而言，若將層狀物 插而-為：疊時，由於各層之界面中，層與層間相互交 互交：ΓΓ故透過性能將有所降低。層與層間未相 低。因此，若在老卢夂s 1界面之剝離強度降 下，則較佳：ί 面的剥離強度與透過性能 貝J較佳者為：球狀結構層盥=4 - 積數少者，特別佳者為：經層積:::::結構層之層 元網孔結構層i層之合計2層。料狀結構層1層與三次 又，分離膜，球狀結構 _ A _ 的層’亦可包含例如：多孔心:人兀網孔結構層以外 多孔質基材：有機貝土材等之支持體層。作為 男機材枓、無機材 就易於輕量化之觀點而古， 、特別限定，但 基材，進—步較佳 者為有機纖維。多孔質 素系纖維、聚酷系纖維：=維素系纖維、乙酸纖維 維等之有機纖維而成之織；維、及聚乙稀系纖 -19- 201226560 人70網孔結構層與球狀結構層之上下或内外的配 社檨居：因應過濾方式而有所改變，但由於三次元網孔 命 、 力月匕、而球狀結構層係担負物理性強 没，故較佳者係 __ 。 竹肘二次兀網孔結構層配置於分離對象側 :八為抑制附著髒污物質所導致之透過性能之降低 ’車父佳者兔· UA* 1 ^ ‘、、、.♦〗-負分離功能之三次元網孔結構芦配置 於分離對象側之最表層。 曰 〇 又，平均細孔徑，只要透水性能係於上述範圍，雖 γ因應使用目的或狀況加以適當決定，但較佳者係一定 二又較小者，且通常以〇 〇丨"爪以上【从爪以下較佳。中 空纖2膜之平均細孔徑若未達0.01 zzm時，糖或蛋白質等 之成分或其凝集體（aggregate)等之膜髒污成分將阻塞細 孔而無法穩定運轉。在考慮與透水性能之平衡下，較 佳者為0.02// m以上、進一步較佳者為〇 〇3ym以上。又 ，超過1 V爪時，由於膜表面之平滑性與膜面之液體流動 所導致之切應力（shearing stress)、或因反洗（backwash) 或空氣刷洗（air scrubbing)等之物理洗淨，將導致髒污成 刀無法充分自細孔剥離而無法穩定運轉。進一步，中空 纖維膜之平均細孔徑若接近於微生物或培養細胞的大小 時’此等有時將直接阻塞網孔。又，發酵液中有時因部 分微生物或培養細胞死亡而生成細胞的破碎物，為避免 此等破碎物導致中空纖維膜阻塞，平均細孔徑〇.4 #爪以 下較佳，若為0.2 " m以下，則進一步可適合實施。 其中，平均細孔徑可藉由測定複數個細孔直徑並予 以平均而求得’前述細孔直徑係經由以倍率10,000倍以 -20- 201226560 顯Γ鏡觀察予以觀察者。較佳者為：隨 孔之直徑=數Γ為2°個以上的細孔，測定該等細 情形時，亦可較佳採用以：太得。細孔非圓形等之 置等，求出且古d 下方法··即，藉由影像處理裝 值圓 /、’、細孔所具有之面積等面積的圓、即等 八=精由以等值圓直紙作為細孔直徑的方法求得。 之形狀，平膜、中空纖維膜，螺旋式等之任 ::可採用’只要為中空纖維膜模組，外麼式、内 式之任—形狀者均可採用。 (B)分離條件 :膜杈組中之分離膜過濾處理微生物或培養細胞之 :酵液之際的跨膜壓差（transmembrane厂叫叫，只要 :镟生物及培養細胞、以及培養基成分不容易阻塞網孔 、、條件if可。例如：可使跨膜壓差於〇」kpa以上2〇 kpa 以下之範圍進行過濾處理。跨膜壓差於〇i kb以上ι〇 kT>L以下之範圍較佳，進一步較佳者係於o·1 kPa以上5kpa 之乾圍。只要係於上述跨膜壓差之範圍内，藉由抑制微 生2 (尤其原核生物）及培養基成分阻塞網孔、以及透過 水$降低，得以有效抑制連續發酵運轉所產生之不適。 作為過濾之驅動力，可藉由利用發酵液與多孔性膜 處理水之液位差（水力高差（hydraulic head))之虹吸 (siphon)、或藉由交叉流（cr〇ss fl〇w)循環泵而使分離膜產 生跨膜壓差。又，作為過濾之驅動力亦可於分離膜處理 水側設置吸入泵。又，使用交叉流循環泵時，可藉由吸 力控制跨膜壓差。進一步，亦可藉由導入發酵液側壓力 -21 - 201226560 之氣體或液體的壓力控制跨膜壓差。進行此等壓力控制 時，可以發酵液側之壓力與多孔性膜處理水側之壓力差 作為跨膜壓差，並用於控制跨膜壓差。 3 ·濃縮步驟 (A)濃縮步驟之概略 化學品之製造方法’於上述之膜分離步驟中’亦可 包含濃縮步驟’其係藉由逆滲透膜自已通過分離膜之過 滤液得到透過水與濃縮水。藉由本步驟，可得到濃縮水 ’其係具有相較於過濾液中之化學品濃度高的化·學品濃 度。 「藉由逆滲透膜得到透過水與濃縮水」意指：於濃 縮步驟中，將已通過分離膜之過濾液，經由逆滲透膜過 濾，而將含有化學品之水溶液（即，濃縮水）過遽回收於 非透過液側、並使化學品以外的物質作為濾液（即，透過 水）通過於透過液側。惟，因操作條件之故一部分化學品 係含於透過液侧。又，濃縮水亦可改稱為濃縮液，透過 水又亦可改稱為透過液。 (B)逆滲透膜 針對於濃縮步,驟中所使用之逆渗透膜加以説明。 作為逆#透膜之透過性的評價方法，雖可列舉算出 化學品之透過率而予以嘴彳a,上 叩卞U δ平彳貝之方法，但並不限定於此 法。化學品之透過率可益士古、由 藉由以冋速液相層析為代表之八 析，經由測定原水中所+ Μ 0 刀 Υ所3之化學品濃度（原水化學品 )及透過水中所含之化學σ、歲_ r^儿组 /辰度 儿予口〇，晨度（通過水化學品灑 根據式1算出。又’原水係指接受經由膜處理前之液體。 -22- 201226560 化學品透過率（％)=(透過水化學品濃度/原水化學品 濃度）xl〇〇 ···(式 1) 又’與式1相同，可根據式2算出化學品以外之副產 物等之透過率。 副產物透過率（％) =(透過水副產物濃度/原水副產物 濃度）X 1 0 0 ...(式 2) 作為每膜單位面積、單位壓力之滲透流量（permeati〇n flow rate)(膜渗透通量（pernieate flux))之評價方法，可藉 由測定透過水量及採集透過水量的時間、及膜面積，並根 據式3算出。 膜滲透通量（m3/(m2 時間） 曰））=透過水量/(膜面積X取水 .·.(式 3) 其中’作為逆滲透膜之膜分離性能，使用上較佳者 為：以5.5 MPa之過濾壓，評價溫度25〇c並調整為pH6.5 之氯化納（原水氣化鈉濃度3.5%)時，氣化鈉去除率為4〇% 以上者’進一步較佳為使用6〇%以上者。氯化鈉去除率 可藉由測定前述之透過水氣化鈉濃度，並根據式4算出。 氣化鈉去除率（％)=l〇〇x(1_(透過水中之氣化鈉濃度/ 原水中之氣化鈉濃度）） · · ·（式4) 又 又，作為逆滲透膜之透過性能，由於可提高非透過 液側之化學品與透過液侧之不純物之分離速度，故只要 氯化鈉（3.5%)於5.5 MPa之過濾壓下，膜滲透通量 *曰））為0.2以上者使用上均較佳。 使用 作為於本發明中所使用之逆滲透 —般市售之乙酸纖維素系聚合物 膜之膜素材，雖可 、聚酿胺、聚g旨、 -23- 201226560 聚亞醯 該一種 的膜。 ;前述 自緻密 述複合 形成之 作 物作為 透膜）、 聚醯胺 稱作聚 ’可列 素、丙 獨或此 可列舉 物或交 胺、及乙烯聚合物耸夕a、 類之f姑Μ Μ Λ 4之尚/刀子素材，但不限於由 、·^畜材所構成之 ^ 又，括 之M，亦可為含有複數種膜素材 ^ 了為非對稱膜或複合膜之任一者 非對稱膜係於膜的至少 者 膜 另—面孔棱漸大之微細孔；前 非 緻在層上，具有由別種素材所 非常溥的機能層。 為逆滲透膜，可列與 幻舉例如·以乙酸纖維素系聚合 月t·層之複合膜（以下，亦稱作乙酸纖維素系逆滲 或以聚醯胺作為機能層之複合膜（以下，亦稱^ 系逆滲透膜）、或以聚砜作為機能層之複合膜（亦 風系^滲透膜）。其中，作為乙酸纖維素系聚合物 舉：僅乙酸纖維素、二醋酸纖維素、三醋酸纖維 酸纖維素、丁酸纖維素等之纖維素之有機酸酯單 等之混合物、以及使用混合酯者。作為聚醯胺’ .將脂肪族及/或芳族之二胺作為單體之線狀聚合 聯聚合物。 作為逆滲透膜之形態，可使用平膜型，螺旋型，中 空纖維膜型等之適當形態者。 作為逆滲透膜之具體例，可列舉：東麗（股）製之聚 醯胺系逆滲透膜UTC -70、SU-710、SU-720、SU-720F、 SU-710L、SU-720L、SU-720LF、SU-720R、SU-710P、 SU-720P、SU-810、SU-820、SU-820L、SU-820FA、SU-610 、SU-620、SUL-G10、SUL-G20、SUL-G20F、SUL-G10P 、SUL-G20P、TM800、TM800C、TM800A、TM800H、 -24- 201226560 TM8 00E、TM8 00L ;該東麗公司之乙酸纖維素系逆滲透 膜SC-L100R、 SC-L200R、 SC-1100、 SC-1200、 SC-2100 、SC-2200、SC-3100、SC-3200、SC-8100、SC-8200 ; 日東電工（股）製之 NTR -759HR、NTR -729HF ' NTR -70SWC、ES10-D、ES20-D、ES-20U、ES-15D、ES-15U 、LF10-D ;阿法拉伐（Alfa Laval)製之 R098pHt、R099、 HR9 8PP、CE4040C-3 0D、NF9 9、NF9 9HF; GE製之 A Series 、GE Sepa、OSMO BEV NF Series、HL Series、Duraslick Series、MUNI RO Series、MUNI NF Series、MUNI RO LE Series、Duratherm RO HF Series、CK Series ' DK Series 、Seasoft Series、Duratherm RO HF Series、Duratherm

HWS Series'PRO RO Series'PRO R〇 LE Series； SAEHAN CSM製之BLF系列、BLR系列、BE系列；KOCH製之SelRO

Series，Filmtec 製之 BW 30-4040、TW 30-4040、XLE-4040 ' LP-4040、LE-4040、SW30-4040、SW30HRLE -4040、 NF45 、 NF90 、 NF200 、 NF400等 。 (C) 模組 使用上述之逆滲透膜的逆滲透膜模組亦可直列或並 列配置。直列配置時，係將前段之逆滲透膜模組的濃縮 水作為原水進行過遽而分離為透過水與濃縮水。藉由重 複此操作，可於濃縮水側將化學品予以濃縮。 (D) 濃縮 ‘ ~ 於本發明之化學品之製造方法中，雖係於加壓下經 由逆渗透膜m行微生物培養液之料，但其過減壓 若低於iMPa，膜透過速度將降低，#高於則可能 -25- 201226560 損傷膜，故於1 MPa以上8 MPau下之範圍較佳。又，過 遽壓若於1 MPa以上7 MPa以下之範圍，由於膜渗透通= 高，化學品溶液可有效率地透過，從而膜損傷的可能性 少，故較佳，於2MPa以上6MPa以下之範圍則進—步較佳 供予、座由逆滲透膜之分離的培養液中之化學品的濃 度，雖無特別限定，作甚县古：曲洛 , 「疋彳一右疋同艰度，由於可縮短每單位 化學品生產量之過濾時間’故對於削減成本而言較佳， 例如：10g/L以上i00g/L以下較佳。 4. 純化步驟 其次，針對本發明之純化步驟加以説明。 於純化步驟中，為濃縮發酵液，於本發日月中進行基 顧操作。為防止化學品之分解或副反應，為降低進行； 餾之際的操作溫度，亦可於減壓下進行操作。 ’’、 蒸餾，雖亦可使用單蒸餾，但 ^ + π ^ J便用多層蒸餾塔 ，又’亦可將數個蒸翰塔予以並列或直列配 提南化學品之純度時’較佳為使用多層蒸餘塔。於基撥 塔中’係藉由再沸器(reboiler)等將塔底產物(bo—: product)加熱，並藉由氣液平衡經由冷卻器將固定电成之 蒸氣予以凝縮回收。為提高化學品之純度，必要時亦可 使凝縮液=流，並於蒸料内使氣液接觸。由於蒸儒使 低沸點物質蒸發、高沸點物質凝縮， 之濃縮。 行化學品 5. 晶析步驟 回收高純度之化學品時，亦可智 皙且先使化學品晶析 -26- 201226560 並予以回收而減少雜質。 ㈣t析乃—種單元操作（111^，其係於非平 ㈣L下之結晶化現象，該非平衡狀態係利用過飽和狀 〜、作為推進力。由於έ士曰在 夕m触 ®於、，·"曰係分子或離子以良好規則排列 之固體，故晶析非僅可應用於分離，亦可應用於純化。 為使化學品結晶化，晶析步驟首先係藉由經由冷卻 二加壓、或蒸發等之濃縮操作’使化學品成為過飽和狀 其中’亦可直接使發酵液晶析，亦可於晶析操作前 “藉由使用洛發器（eVap〇ratc)r)予以加熱及減壓濃縮、或 猎由透過逆滲透膜以進一步加以濃縮。或，亦可使結晶 器（crystallizer)内，於減壓下使水蒸發同時—併晶析。曰曰 其次，於晶析中，係以過飽和作為推進力，引發成 核（繼16 — 11)並使結晶成長。晶析現象，雖可藉由改變 溫度、壓力、濃度’而生成作為推進力之過飽和，但由 於所得到之結晶的品質非僅因相平衡’亦因反應動力學 現象而有所變化之故’因此有必要將料條件或 : 之操作速度予以適切調整。 關於晶析後之母液，可藉由透過逆滲透獏將藉由 晶析操作而未能回收之化學品予以濃縮、回收。因^， 將晶析後之母液與含有化學品或化學品之鹽之培養液混 合，並再度進行晶析或晶析前之濃縮較佳。 6.分離膜之洗淨步驟 化學品之製造方法亦可包含分離膜之洗淨步驟。洗 淨步驟雖不受限於具體方法，但亦可採用例如反廢洗淨 -27- 201226560 糸藉由將洗淨液自分離膜之2次側之 過濾、液側送往1次你丨】夕欢沾, 之發酵液側，以去除膜面之髒污物質 的方法例如用於反壓之洗淨液得以在不致對於發酵 有軚大妨害之範圍内’添加鹼、酸、氧化劑或還原劑。 其中’作為鹼的例子’可列舉：氫氧化鈉、氫氡化鈣等 〇作為酸的例子，可列與·这 J歹丨舉·卓酸、檸檬酸、鹽酸、硝酸 等又作為氧化劑的例子，可列舉：次氣酸、過氧化 A等。作為還原劑的例子’可列舉：亞硫酸氫鈉、亞护 酸鈉，硫代硫酸鈉等之無機系還原劑等。 瓜 反壓洗淨液含有氧化劑時，洗淨後於分離膜模組及2 次側之過濾側管路内可能殘留氧化劑。因此，反壓洗淨 後，亦可將含有還原劑之水溶液自1次側過濾至2次側Y 此時々作為還原劑之》農度，較佳為以上⑽卩㈣以 下之fc圍’而更佳者為：相對於被認為可能有所殘留之 氧化劑進行還原中和所必要之理論濃度的丨倍至5倍以下 程度。又’過濾含有還原劑之水溶液的週期係配合藉由 氧化劑之反壓洗淨週期而決定。考慮對於微生物之^響 等’因應必要，亦可於進行複數次藉由氧化劑之反壓 淨後，再進行還原劑之洗淨。 ’ 又，作為含有還原劑之水的過濾時間及注入速度， 係進行至分離膜模組中等之氧化劑被還原中和為止較佳 。例如使用次氯酸鈉作為氧化劑時，則實施至過濾側之2 次官路中的游離氯濃度成為〇lppm程度為止較佳❶游離 氯濃度之測定法，可使用DPD法，電流法，分光光度叶 (spectrophotometer)等。測定雖可藉由適當取水並以 -28- 201226560 法及電流法進行游離氣濃度之測定，但係藉由使用分光 光度計之連續自動測定機器，進行游離氯濃度之測定。 藉由此等測定，監視游離氯濃度，以決定經添加還原劑 之水的過濾時間。 其中，不致於損及發明效果之範圍的洗淨劑，例如 次氣酸鈉之情形時，係使用有效氯濃度為1〇〜5〇〇〇卯爪 之洗淨液較佳；例如氫氧化鈉及氫氧化㈣，則使用邱為 10〜13之洗淨液較佳。超過此範圍之濃度下，可能損傷 分離膜、對於微生物有不良影響；未達此濃度下，則膜 洗淨效果有降低之虞。 、 此反壓洗淨液亦可於高溫下使用。又，反壓洗淨液 之反壓洗淨速度，較佳為：於膜過濾速度之〇 5倍以上1〇 倍以下之範圍，更佳為：於i倍以上5倍以下之範圍。萨 由使反壓洗淨速度為膜過渡速度之1〇倍以； 於分離膜造成損傷之可能性，又，藉由使之為 = ，則可得到充分之洗淨效果。 · p 乂上 反壓洗淨液之反壓 先'尹週期，可依膜壓差及膜壓差 之Ιί :化而決定。反靨冰 ^ 以下之圍，更佳老武. > 人 •母小時1次以上6次以下之筋圖 。若反壓洗淨週期高於 範圍 门y'此軏圍，可能帶給分離膜指 進行過濾的時間變短。5 ^ 刀雕犋相傷而 ’右低於此範圍，則可台t红、 得到充分之洗淨效果。 图則了此無法

反壓洗淨液之反壓淡盈# BB 暄厭兰S时r β 先淨時間’可依反壓洗淨週期、 膜壓差及膜壓差之變化 ^ ^ ^1' ίλ ί- ^ΠΑ4Ι ζ、疋。反壓洗淨時間係於每-欠5 秒以上300秒以下之範圍， 母人5 更佳者為.於母次3 0秒以上1 2 〇 -29- 201226560 秒以下之範圍。 分離膜損傷；又 之洗淨效果。 反壓洗淨時間若較此範圍長， ，若較此範圍短，則可能無沒 可能帶給 得到充分 入 τ' °』臀時停止過濾，以应嚴4 淨液浸潰分離H㈣間可依浸潰洗淨 = 、及膜壓差之變化而決定。$漬時間，較佳為2差 分鐘以上24小時以下’…：每 ·上次1 以下之範@。 里W上12小時 ，並以反 切換系列 於連續發酵裝置中，使分離膜為多重系列 壓洗淨液浸潰洗淨分離膜之際，亦可較佳採用 ，使過濾不致於全面停止。 洗滞劑保管槽（即 ^ ，τ 月J 1穴給果 、 白 洗淨劑保管槽至模組之管路及閥只要使用耐藥品性優里 者均可。反壓洗淨劑之注入雖亦可為手動，但較佳者為 :設置過濾、反洗控制裝置，並藉由計時器等自動控制 過濾泵及過濾側閥、洗淨劑供給泵及洗淨劑供給閥=予 以注入。 7 .逆滲透膜之洗淨 化學品之製造方法亦可包含使用於濃縮步驟之逆渗 透臈之洗淨步驟。洗淨步驟並未受限於具體方法。 若使用逆滲透膜進行膜分離步驟之過濾液之濃縮， 由於過濾液所含之化學品或低分子量之有機物等，逆參 透膜之表面將堆積各種有機物或水垢成分之無機物等之 j今染物質，使得膜的分離性能或透過水量降低，進一步 逆渗透膜亦有破4貝之虞。因此’有必要將於污染物質中 -30- 201226560 遭污染的逆滲透膜予以洗淨。 濃縮步驟之洗淨液係因應逆滲透膜之材質而加以選 擇卜例如’只要係在逆滲透膜之性能不致於降低劣化 之範圍，可添加鹼、酸、氧化劑、還原劑、界面活性劑 、及酵素等於洗淨液。 了列舉·氫氧化鈉、氫氧化㉟等之驗金屬的氫氧化 或氨為鹼。可列舉·草酸、擰檬酸等之有機酸、鹽酸 、墙酸等之無機酸為酸。使用驗可促進源自於蛋白質之 物質的變性作用’故可得到較高之逆滲透膜的洗淨效果 發酵液之過濾液中含有蛋白質等之有機物’藉由鹼加 以洗淨，可維持逆渗透膜之過渡性。 ，的’農度雖可任意加以調製，但就逆滲透膜之对久 或藥液調製之操作性等而言，可較佳使用調製為pH j 〇 以上1 2以下者。 又，氧化劑可列舉：次氣酸、次氯酸鹽，過氧化氫 、精由氧化劑可將附著於逆滲透膜之髒污物質予以氧 =刀解。還原劑可列舉：胼（hydrazine)、胼水合物等。 J如人氯酸鈉為強氧化劑，藉由以氧化劑進行洗淨，將 ^進源自於碳水化合物之膜附著物質之氧化作用。 碎 > 面'舌丨生劑可列舉例如：烧基苯續酸納，十二烧基 次鈉等之陰離子系界面活性劑、或聚烯煙二醇等之非 、 '、1面活性劑。藉由選擇對於污染物質親和性高之 界面活性劑，W _ 可將巧'染物質予以去除。 又，酵素可列舉例如：作為具有幾丁質分解作用之 酵素的幾τ错 ... 戍』質％。幾丁質係包含N_乙醯麩胺酸之聚合物 -31 - 201226560 及蛋白等而成之糖蛋白複合物，因幾 合物’而酵母菌等之細胞壁為幾丁質 予以分解。 洗淨液亦可於升溫至發酵溫度以 使用作為逆渗透膜之洗淨水。藉由於 溫進行洗淨，膜附著物將容易自逆渗 膜附著物為源自於碳水化合物之物質 使其成為易於溶解之狀態，從而自附 痞下，溶解至高溫水中。前述逆滲透 於蛋白質之物質時，將因高溫水而產 變附著於逆滲透膜之特性，從而變為 離之狀態。 以上之洗淨液，亦可單獨使用， 類之洗淨液進行洗淨。又，於進行逆 亦可藉由水洗，沖洗未溶解物質或不 洗淨’亦可將洗淨液朝逆滲透膜 於逆滲透膜之1次側循環，亦可使逆滲 中。其中，亦可對於逆滲透膜之丨次側 壓力，使洗淨液透過以進行洗淨。又 之1次側的壓力低於滲透壓，使洗淨贫 側逆流至1次側以進行洗淨。亦可組合 及浸潰等而進行洗淨。洗淨結束後， 膜之1次側並將藥液予以沖洗較佳。 洗淨液之循環及浸潰時間，考量 時間彳T止將使生產性有所降低，可依 丁質酶會分解此聚 ’故得以幾丁質酶 上成為高溫水後， 發酵溫度以上之高 透膜剝離。逆渗透 時’藉由高溫水將 著於逆滲透膜之狀 膜附著物質為源自 生蛋白質變性、改 各易自逆滲透膜剝 亦可依序使用數種 滲透膜之洗淨後， 溶性物質。 送液，並使洗淨液 透膜浸潰於洗淨液 施加高於渗透壓之 ，亦可使逆渗透膜 I自逆滲透膜之2次 以上洗淨液之循環 將水送液於逆滲透 因洗淨導致運轉長 洗淨效率任意加以 -32- 201226560 設定。可根據例如以下大 w决將逆滲透膜予以洗淨，即： 初始為循環運轉1小時，甘 丹谈，浸潰運轉1小時，再予以 循環運轉1小時，並以水、、丰、rf ' 无'♦而將洗淨液予以沖洗。 使用洗淨液之際，亦 了儲存於槽後使用，亦可藉由 注入（injection)送液管線 水之方式使用。 使用洗淨液時，為防 μ 止過濾液中之污染，亦可滅菌 後使用。作為滅菌方法， ^ 知 維可列舉：火焰滅菌、乾熱滅 產、煮沸滅菌、蒸氣滅菌、 条外線滅菌、γ線滅菌、及 氣體滅菌等之方法，但必泪& * 肩留意逆渗透膜一旦乾燥後將 喪失分離功能。因此，為 馬使滅菌時逆滲透膜中之水分不 致於損失，蒸氣滅菌（通常 吊為12 rC、15分鐘至20分鐘）為 一合適之滅菌方法。 逆滲透膜之洗淨，倍私、、，、A ^ 。 渗透膜單元（eleinent)有達 到耐受値之虞時、或逆滲读 〃透臈之透過液量相較於運轉初 期有所降低時、通液於逆淥 叱〇透膜1次側時之壓差有持續上 升傾向之虞時進行。洗淨之植 、 之頻率對於對象過濾液之性狀 、所要求之過濾特性亦；^ & 5 ^ ^ ^有所衫響，故較佳者為：若上升 至運轉開始時通液於逆滲透瞪 ,Λ . 透膜1次侧時之初始壓差1.5倍 权度’則進行逆滲透膜之洗淨。 逆滲透膜之洗淨液的調製， 太赤了使用逆滲透膜之透過 2㈣步驟之凝縮液1於調製洗淨液 =透膜之透過水或蒸鶴步驟之凝縮液的至少一= 亦可連續或間歇使用。用於調製洗淨液之際，亦 儲存於槽後再送液至洗淨液 液注入送液管線之方式使用。 兀了精由將洗淨 -33- 201226560 :洗淨之洗淨液雖亦可直接作為排水加以處理， 但為減輕排水負荷將水^再利用時，由於含有物主要 ^有蛋白質等之有機物’故蒸錢將水予以再利用較 佳。 8 ·逆滲透膜之透過水的利用 利用：學品之製造方法可包含透過水利用步驟。透過水 =步驟係指將透過水利用於化學品之製造方法的任- 包含用於例如：分離膜之洗淨、逆渗透膜之 接或間接添加至發酵液、及 接添加至發酵液意指： 合斛罝 必要予以虛评β$ u尺刀調整專之目的，而將因應 酵二添加於發酵液。間接添加至發 少任—:：又=水添加於發酵原料及_整液之至 係包含將透過二力用於分離膜或逆滲透膜之洗淨 G 3將逯過水添加於洗淨液。 逆滲透膜之透過水亦 液，-併集中於一個槽。又=步驟中之蒸顧的凝縮 的物質之種類及含量，亦可個別：透過水所含之水以外 可進行pH調整或過遽處理。回收，因應必要亦 過水’較多情形，透過水所：：：之逆渗透膜的透 少發酵受阻等之虞，就生產管：：二:卜的物質量少、較 加以區分而使用。 之鉍點而言，亦可不 逆滲透膜之透過水可用於 :洗淨，前述洗淨係為將分離膜藥液浸潰 :，亦可使用逆渗透膜之透過水的一:二用於洗淨之 亦可連續或間歇使用。使用 ：：：全部；又， 暝之透過水之際，亦 -34- 201226560 可儲存於槽後送液至洗淨液之調製樺 〇 、、 a ^ ，亦可藉由注入洗 淨液之送液管線之方式使用。 將透過水使用於分離膜之洗淨之 <際，亦可同時使用 於發酵原料之余製、pH調整液之調劁 未、培養液之水分調 整、晶析物之溶解之任2種以上的用诠， ,L ^ 用途，又，亦可僅使用 於此等用途之任一種。使用透過水 ^ ^ 5 ^ 際，亦可儲存於槽

後·运液至發酵原料之調製槽、Η調敕、A 十> v ^ 门疋夜之調製槽，發酵 液之水分調整之任一種，亦可藉由 式使用。 ^各送液管線之方 透過水中含有化學品與水以外 水中之該物質的含有率與發 日’ ’只要透過 的含有率大致相同，可將透過水使=液中之該物質 離膜之洗嗥笪 ，+ 用於發酵步驟中之分 離膜之洗，於4 ’而不致有發酵 .透過φ % 之問題。較佳者為 .逍過水_所含之水以外之 ^ 酵而得到之化學σ，、弗點彳 目較於經由連續發 〈化予…弗點低之成分的總 重量的1 %以下較佳。透涡 為透過水之 ，因應必要，亦可進行成大為不同時 處理等之分離操作。 U巾和鹽進行過遽 將透過水作為發酵原 你用時，口 f μ π η光淨液、PH調整液等 .^ . 知酵原料及洗净液等中，最级 含有透過水即可，而發 、、 以外之成分。 t j 3有透過水 於發酵受阻不大 ^ ^ . 之乾圍内，可於逆滲透膜之透過水 中添加鹼、酸或氧化 边艰八 „ .. , 並作為分離膜之洗淨水使用。 即，透過水利用步驟 ^ ^ ^ " 匕含將此等添加劑添加於透過 -35- 201226560 水中。4 列舉：草 可促進源 之高洗淨 又， 等。藉由 例如次氯 將促進源 逆參 或逆渗透 透過水之 ’膜附著 藉由與高 增殖。膜 溫水將成 溶解至高 時，由於 特性，將 發酵之溫 他各條件 水之溫度 溫度之上 设定為例 作為 可應用本 中，鹼可列舉：氫氧化 酸、檸檬酸、鹽酸、及 自於蛋白質之物質的變 效果。 氧化劑可列舉：次氯酸 氧化劑可氧化分解附著 酸納為一強氧化劑，藉 自於碳水化合物之膜附 透膜之透.過水，亦可作 膜之洗淨。即，透過水 溫度。藉由於發酵溫度 物容易自分離膜剝離。 溫水接觸，確認非處於 附著物為源自於碳水化 為易於溶解之狀態，而 溫水。前述膜附著物質 尚溫水導致蛋白質產生 成為谷易自膜剝離之狀 度，因微生物之種類、 而異’故洗淨水之溫度 ’可設定為例如：40°C 限亦係因應發酵之各條 如15(rc以下或loot以 使用逆參透膜之透過水 說明書所述之分離膜之 鈉、氫氧化鈣等。酸可 硝酸等。例如藉由鹼， 性作用，而得到分離膜 ，次氯酸鹽，過氧化氫 於分離膜之髒污物質。 由以氧化劑進行洗淨， 著物質之氧化作用。 為高溫水使用於分離膜 利用步驟亦可包含調整 以上之向溫下進行洗淨 另一方面，微生物則係 適合増殖之環境而停止 合物之物質時，藉由高 得以自附著於膜之狀態 為源自於蛋白質之物質 變性而改變附著於膜之 態。發酵溫度為適合於 發酵基質之種類、及其 係予以適當變更。洗淨 以上或50°C以上。又， 件而予以適當設定，可 下。 的分離膜之洗淨方法， 洗淨方法，例如：可進 -36- 201226560 行 .可 發 亦 液 滲 料 任 m 過 可 發 亦 液 透 調 者 白 、 以 反壓洗淨或浸潰洗淨。 將逆滲透膜之透過水使用於分離膜之洗淨之際， 同時一併使用於發酵原料之調製、pH調整液之調製 酵液之水分調整、逆滲透膜之洗淨液之任一者；又 可僅使用於發酵原料之調製、pH調整液之調製、發 之水分調整、及逆滲透膜之洗淨液之任一者。使用 透膜之透過水之際，亦可儲存於槽之後送液至發酵 之調製槽、pH調整液之調製槽、發酵液之水分調整 一者，亦可藉由注入各送液管線之方式使用。 逆滲透膜之透過水可應用於本說明書所述之逆滲 之洗淨方法，例如：可於逆滲透膜之丨次側進行使用 水之循環洗淨。 將逆滲透膜之透過水使用於逆滲透膜之洗淨之際 同時一併使用於發酵原料之調製、pH調整液之調製 酵液之水分調整、或分離膜之洗淨液之任一者；又 可僅使用於發酵原料之調製、pH調整液之調製、發 之水分調整、或分離膜之洗淨液之任一者。使用逆 膜之透過水之際’亦可儲存於槽後送液至發酵原料 製槽、pH調整液之調製槽、發酵液之水分調整之任 ’亦可藉由注入各送液管線之方式使用。 又，包含逆滲透膜之透過水及後述之蒸餾之凝縮 因應使用於分離膜之洗淨的水分量，調整至少—種 於由添加於原料之水分量、添加於pH調整液之水分 及直接添加於發酵槽之水分量而成之群組的水分旦 控制流入發酵槽之水分總量為固定較佳。 里 亦 酵 逆 原 之 透 透 酵 渗 之 液 選 量 -37- 201226560 例如於分離膜之洗淨進行反壓洗淨時，洗淨液係自 為分離膜之2次側之過濾液側’被送至為1次側之發酵液 側。反壓洗淨液亦可於分離膜模組之1次側廢棄至系统外 ’或亦可循環流入發酵槽。 將反壓洗淨液廢棄至系統外時，由於與反壓洗淨液 一併遭廢棄之發酵液中所含之化學品將有所損失，而有 收率降低之虞。又，發酵液中所含之微生物亦遭廢棄之 故，故微生物量亦有降低之虞。又，由於亦有自廢棄管 線混入系統外微生物等之虞，故將廢棄管線予以滅菌較 佳。 將反壓洗淨液循環至發酵槽時，化學品之損失或微 生物量之降低之虞雖小，但含於反壓洗淨液中、且將阻 塞刀離膜之物g (例如.微生物之代謝物）被循環至發酵 槽。其結果，由於如此物質累積於系統内，故分離膜之 過濾性將有降低之虞。 尤其，於長期連續發酵中，較佳之運轉管理如下： 即因應必要，除了將反壓洗淨液廢棄至系統外、循環 至發酵L予以組合，以抑制化學品之損失及微生物量之 降低外並a寺將阻塞分離膜之物質排丨’系統外。 若藉由以下方法，即：於因分離膜之洗淨導致流入 毛酵槽之水分量多時，在保持固定之發酵原料之添加量 下，將所添加之水分量予以減少；又，於因分離膜之洗 淨導致流入發酵槽之水分量少時，在保持固定之發酵原 料之添加量下，冑所添加之水分量予以增多，則無關乎 因分離膜之洗淨而流入發酵槽之水分量，始終得以在保 •38· 201226560 持固定之發酵原料之添加量及流入發酵槽 續運轉，並抑制發酵液之濃度變化，“二：量：持 率進行發酵。 穩定且尚效 此時，作為添加水之處，亦可添加於發…料 ，亦可自發酵原料槽至發酵槽間 ^曰 吩添加。相同祕， 亦可添加於pH調整液槽，亦可自 之營路六& , P ^液槽至發酵槽間 之&路添加。又，亦可直接添加於㈣槽 之複數處添加。 了自引迷 將水直接添加於發酵槽時’亦可將進行過渡 添加之水分量，僅減去；5汽-土 .备卩主m 酵槽之水分量。反時因反壓洗淨而流入發 :中’流入連續運轉中之發酵液之水 八…1 分、ρ_整液中所含之水分、 么離膜之洗淨液中所含 收支加以計算… 刀、斤添加之水分之物質 等之:::心：.:水分測一^ * 水刀測定裝置測定水分本身。 於發：：酵液之水分的總量少，將有以下問題：即，由 料濃度高，將產生Lt: 加於發酵液中之發酵原 gj # ^ 毛酵欠阻所導致之生產性降低；或 因發酵觉阻而殘存於發 ^、、έ ψ + 發酵液中之發酵原料將含於過濾液 =提導致相對於所送進之發酵原料，收率降低 二生產效率因而降低。又有以下之虞：即， "離子4結合而形成鹽類’並達飽和溶解度 以上而析出，使犋與〇 又 化予0口之回收有所困難。 因此，發酵原料或化學品，雖因用於發酵之微生物 -39- 201226560 而異，但若發酵原粗 酵液中之糖類濃产 列如糖類’則將水分量控制在發 #，辰度為5 g/L以下赫社 ^ 酵中使用氫氧化鈣予 。又，例如於乳酸發

時，將水分旦> μ 和時，則於發酵液溫度為30°C 較佳。 發酵液中之乳酸濃度約60 g/L以下 若發酵液之水分 過渡液中之化學…，即使過據量相同，由於 的門題… 4低，將有化學品之生產量變低 的問題。為確保甚I t # 0 s加過濾量，則由於所需之過濾 面積因而增加，而有婵 ~ ^ °又備費寺之成本提高的問題。 又，具有以下問題：即，士 由於化子品濃度亦較低，故發 酵速度被壓低，生產性 座！生從而爻限。又，若水分的總量多 ’具有以下問題：即，於且怂半碰丄 、/、後步驟中，藉由蒸發法等將 水分予以分離之成本將有所增加。 將逆渗錢之料水使心㈣Μ·分離㈣ 之分離膜之洗淨時’為防止發酵步驟中之雜菌污染，亦 可滅菌後使用。作為滅菌方法，雖可列舉：火焰滅菌、 乾熱滅菌、煮沸滅菌、蒸氣滅菌、紫外線滅菌、7射線 滅菌、及氣體滅菌等之方法，但必須留意逆滲透膜一旦 乾燥後將喪失分離功能。因此’為使滅菌時逆滲透膜中 之水分不致於損失，蒸氣滅菌（通常為121。〇、15分鐘至 2 0分鐘）為一合適之滅菌方法。 使用透過水溶解已晶析之化學品時，得以於化學品 可溶解之範圍内，6又疋化學品與透過水之量比、溫度、 攪拌時間、及攪拌速度等之各條件。 如上所述，透過水為發酵原料、pH調整液、發酵液 -40- 201226560 之水分調整液。 9.峡化步驟中所得之凝縮液之利用 化學品之製造方、、土 &万去可包含凝縮液利用步驟 利用步驟亦可包令脾卞 鄉 3將凝縮液利用於化學品之劁、 任一步驟’例如亦可勺人 表左 、匕3 .將凝縮液用於分離$ 、迓滲透膜之洗淨、 雕瓦 接或間接添加至發酵液、 4解。間接添力σ至 調整液之任一者中。液係包含添加於發酵肩 凝縮液亦可與前诚 — 引这之逆滲透膜之透過水一令 隼φ 2 ^郑甲使用歿數個蒸餾塔時，才 集中於個別蒸餾塔。 ^ 量不同時，含旦石门液中所含之水以外之也 因應必要，亦=㈣凝集液亦可個別予以回必 ^ ^於凝縮液進行PH調整或過濾處 錢縮液中合古 ^ 酵槽中之發酿 °°與水以外之物質時，月 "曰r之發酵液 於發酵步驟命夕、 成大致相同’可將凝紹 題。伸目的離膜之洗淨等，並無發酵受® 為：凝St學品可.能於純化步驟中分解等，始 發酵而得到之分，且相較於經 之重量的1%以下Γ 成分的總重量，為 可再度進行Y餾以圭。組成大為不同時’因應必 分離操作。 τ 了作為中和鹽，進行過遽處 作為測定凝縮液令所 測定對象物質 Μ 成刀的方法，可使 或氣體色層分析。 檢剩盗，使用液體色 凝縮液 方法之 之洗淨 晶析物 料及pH 集中於 可分別 質的含 〇又， 理。 要與發 液使用 等之問 較佳者 由連續 凝縮液 要，亦 理等之 用對於 層分析 201226560 藥液:膜，可使用於反壓洗淨或藉* 分或全部’又，亦可連續使：使用凝縮液之-部 ，亦可儲存於槽後送液使用。使用凝縮液之際 入洗淨液之送液管線之方式使了調製槽，亦可藉由注 又’將凝縮液作為發酵 使用時’只要所調製之屌料；’爭液、沖調整液等 凝縮液即可，且發酵原料等中最終含有 之成分。 淨’夜等可含有凝縮液以外 於發酵受阻不大之範 Μ ^ ^ η ^二 固内’可於凝縮液中添加鹼、 齩或氣化劑’並作為分 瞰 利用步驟亦可包含將此吏用。即，凝縮液 驗可列舉：氫氧化鈉、==加於凝縮液。其中， 檸檬酸、鹽酸、及 Ή。酸可列舉：草酸、 恭ώ哲 文4 °例如藉由驗，可促進源自於 蛋白質之物質的變性作用 進你自於 。 而传到分離膜之高洗淨效果 又，氧化劑可列舉：攻惫缺 等。_由翁& T s 人虱馱，次氯酸鹽，過氧化氫 奇猎由氧化劑可氧化分解W4 ! Μ \ * 例如次嘉舻鈉发一改答解附者於分離膜之髒污物質。 將促谁^ 化劑，藉由以氧化劑進行洗淨， 將促進源自於碳水化合物 凝縮液，亦可作為高溫：π…化作用。 。g|7 使用作為分離膜之洗淨皮 P，凝縮液利用步驟亦可包 rh ^ ^ . 匕3調整凝細液之溫度。蕤 由於發酵溫度以上之高溫下 — 错 分離膜剝離。另一方面，微/二：、附者物容易自 ,^ ^ 生物則係藉由與高溫水接觸 確-非處於適合增殖之環境而停止増殖。膜附著物： -42- 201226560 源自於碳水化合物之物質時 解之狀態，而得以自附著於 述膜附著物質為源自於蛋白 致蛋白質產生變性而改變附 自膜剝離之狀態。發酵溫度 生物之種類、發酵基質之種 洗淨水之溫度係予以適當變 為例如：40。(：以上或5(rc以 應發酵之各條件而予以適當 下或1 0 0 °c以下。 作為使用凝縮液之分離 明書所述之分離膜之洗淨方 或浸潰洗淨。 將凝縮液使用於分離膜 用於發酵原料之調製、pH調 为S周整之任一者；又，亦可 pH調整液之調製、及發酵液 凝縮液之際，亦可儲存於槽 、pH調整液之調製槽、及發 亦可藉由注入各送液管線之 又’包含凝縮液，因應 量，調整至少一種選自於由 於pH調整液之水分量、及直 成之群組的水分量，以控制 定較佳。 藉 由 尚 溫 水 將 成 為 易 於 溶 膜 之 狀 態 溶 解 於 高 溫 水 〇 前 質 之 物 質 時 由 於 尚 溫 水 導 著 於 膜 之 特 性 5 將 成 為 容 易 為 適 合 於 發 酵 之 溫 度 因 微 類 及 其 他 各 條 件 而 異 故 更 〇 洗 淨 水 之 溫 度 可 設 定 上 0 又 溫 度 之 上 限 亦 係 因 5又 定 ’可設定為例如1501： 以 膜 之 洗 淨 方 法 5 可 應 用 本 説 法 例如 可 進 行 反 壓 洗 淨 之 洗 淨 之 際 5 可 同 時 併 使 整 液 之 調 製 、 及 培 養 液 之 水 僅 使 用 於 發 酵 原 料 之 調 製 、 之 水 分 調 整 之 任 — 者 0 使 用 後 送 液 至 發 酵 原 料 之 調 製 槽 酵 液 之 水 分 調 整 之 任 _ _ 者 方 式 使 用 0 使 用 於 分 離 膜 之 洗 淨 的 水 分 添 加 於 原 料 之 水 分 量 添 加 接 添 加 於 發 酵槽 之 水 分 量 而 流 入 發 酵 槽 之 水 分 總 量 為 固 -43- 201226560 .將凝縮液使用於發酵步驟或膜分離步驟之分離膜之 洗淨時，為止發酵步鄉中之雜g污染，亦可滅菌後使 用。作為滅菌方法’雖可列舉：火焰滅菌 煮沸滅菌、蒸氣滅菌、紫外後滅菌、Ύ A+ & 固 糸外綠戚_、r射線滅菌、及氣 =菌等之方法’但必須留意逆渗透膜—旦乾燥後將喪 分離功能。因此’為使滅菌時逆滲透膜中之水分不致 於損失，蒸氣滅菌（通常為12rc、15分鐘至2〇分鐘）為一 合適之滅菌方法。 使用凝縮液溶解已晶析之化學品時，得以於化學品 可溶解之範圍内’設定化學品與凝縮 撥拌時間、及料速度等之各條件。 /皿度 π.化學品之製造裝置 =用圖式針對本發明之—實施形態相關之連續發酵 ::加以説明。以下之連續發酵裝置係用於實施上述化 造方法之裝置的-例。因此，有時省略說明已 署 方法項目中所言及之有關用於實施製造方法之裝 置的構成。 1.連續發酵装置 圖中’例示使用於化學品之製造裝置之連續發 :。苐1圖係分離膜模組設置於發酵槽外部之代表性 八雜的例子。帛1圖所示之裝置’基本上係由發酵槽1盥 刀離膜模組2與洗淨劑供給部5〇所構成。 離膜模組2令插入有為數果多之中空纖维膜。 13、=分離膜洗淨裝置5G係具備：洗淨液槽、過相 夺液供給泵12、及洗淨液閥14。洗淨液供給泵。 -44- 201226560 係於經由洗淨液閥14將洗淨液槽與分離膜模组2連 運轉’並將洗淨液自洗淨液槽供予分離膜模組2。如 由將洗淨液供予分離膜模組2，以實施分離膜之洗淨。過 濾閥U係配置於分離膜模組2與過濾泵^之間 洗淨時，藉由關閉過遽間13，分離膜模組2中之過遽將二 止。 原料及微生物或培養細胞係送進於發酵槽!内。發酵 步驟係於發酵们内進行。於第!圖中，藉由原料 ，原料自原料槽送進發酵槽丨。 ’、、°泵 發酵裝置，因應必要，係具H # U 0 給裝置15。攪拌裝置4將發酵槽】内之發酵液予以攪拌:、 又’氣體供給裝置15可供給所需之氣體。此時，可將所 供給之氣體予以回收， ，所 15供給。 时㈣用並經由氣it供给裝置 制二、發:中？’因應必要’係具備，測器·控 制裝置5、及中和劑供給 工 檢測培養液之。H，並因應其結 以使培養液顯示於設定範圍内之ρΗ ;::給粟1。 連接於酸性水溶液槽及驗性水溶液槽 2、。㈣係 水溶液添加於發酵槽i以調節培養液：ΡΗ:將任一種 之pH保持在固定範圍内，可進行生Ρ ▲。错由將培養液 中和劑’即酸性水溶液及驗性水 ^發酵生產。 。 及係屬於pH調整液 進一步，裝置内之培養液，即發 _發酵槽i與分離膜模組2之間循環二有=由::環 3有發酵產物之 -45- 201226560 發酵液，藉由分離膜模組2予以過请&时 過，慮而將微生物與發酵產 物予以分離’並自裝置系統取出。 % % aj。又經分離之微生物因 滯留於裝置系統内，故維持裝罟έ > 竹展置糸統内高微生物濃度。 其結果可使發酵生產之生產性离彡 生& TBJ。循裱泵8與分離膜模組 2之間係設置有循環閥8 1。 分離膜模組係實施膜分離之裝置的一例。如第i圖所 示，分離膜模組2係經由循環泉8與發酵槽丨相連接。經由 分離膜模組2之過濟，藉由施n H錯由循％泵8所導致之壓力，可在 未使用特別動力下實施。但，因 U應必要，發酵裝置亦可 具備過濾泵1 1及壓差感測器•控 ^ , 1 \ _ π 1 k利衮置7。過濾泵1 1係於 分離膜模組2之透過側進行吸引 W過濾。此時，可同時於壓 差感測Is ·控制裝置7檢測分離 τ ^ 』刀離膜权組2之分離膜的壓差 下’藉由控制過濾泵丨i，將自發 ^ ^ ^ Λ ^酵槽1送至分離膜模組2 之心酵液Ι予以適當調整，以 n M. as - 使刀離膜杈組2之分離膜的 昼差顯不在固定範圍内之値。 發酵裝置，因應必要可且供，θ ^ ,(1 ^ 7 ^ 應乂要了具備&度控制裝置3。溫度控 制裝置3係且備·认，a丨、θ — 部、… 度感測器、加熱部、冷卻 卜溫度控制裝置3係藉由溫度减 酵槽1内之加痒 a 又A列益ί双測發 部及冷卻H ± 木肖由控制部控制加熱

此，，由此〜，溫度顯示在固定範圍内之値。如 此猎由將發酵槽1之π声绐垃兩A 度。 之/凰度、.隹持固疋，以維持高微生物濃 # i ^，可直接或間接將水添加於發酵槽1。水供仏邱& 直接將水供不政^ 小伏、·〇 4係 夂予叙酵槽！，具體而言係由 。間接之水供仏总a 田扒仏π泵16所構成 —係包含：原料之供給及ΡΗ調整液之添加 -46- 201226560 等:添加於連續發酵裝置之物質，為防止污染物 之污染、使發酵以良好效率 _ 導致 :培養基，亦…菌者較佳。例如 I Τ Μ養基in合後藉 又’添加於培養基、Όίί網軚、产 …肉减卤。 臀& pH凋整夜、及發酵 要，亦可藉由通過滅菌用遽芯等予以無菌化。應必 液感. 1内之液面③度的感測胃、控制裝置。控制裝 . 感測器之檢測結果，藉由控制原料果9,水供；等此 經控制流入發酵槽Μ之液量 、，久6荨， 高度為固定之範圍内。 Μ酵槽1内之液面 2.逆滲透膜裝置 第2圖係為例示說明為化學品之製一 之逆渗透膜裝置之概略側視圖。第^兒= 中，透膜裝置基本上係由原水槽17二圖裝及二圖 膜之早7G 1 8、及高壓泵丨9 ^ 、 由高壓栗19，供予已…：：⑥水係自原水槽17藉 透膜23…：渗透膜之單元18。透過逆渗 運膜23予以過濾而將含 " 非透過液側、並使化二I:之…21過遽回收於 於透過液側。逆洚透膜”孫& ±質作為透過水20透過 18〇 ^相23係與支持板.併安Μ單元 =由習知方法自含有化學品 ，但其中化擧口 f Τ W 又化子0口 化學類溶解於發酵液中。例如： 時，可列舉乳酸無機鹽。作為Μ所謂之 …胤為乳酸鐘鹽、乳酸鋼鹽、乳酸卸鹽、乳酸鎮 -47- 201226560 鹽.、乳酸辦鹽、乳酸録鹽等，亦可為此等之 含有乳酸之水溶液，藉由使用逆淥 & σ 自 到未解離乳酸（游離體）。 、以浪縮，可得 例如，化學品為乳酸時，一 液中添加鹼性物質，使微生物路上而§ ’係藉由於發酵 。經由微生物發酵所產生之酸性物質的乳酸，由行 鹼性物質，多數於發酵液中伟作為’ 由於添加 ，未解離之乳酸（游離體）可藉由發酵結束 匕時 中添加酸性物質、例如硫酸而得到。 、發酵液 化學品之製造裝置亦可具備透過水供 將於單元1 8所得之透過水供予： "，其係 的水槽、儲存送進於發酵槽之原料：=:發酵槽之水 於發酵槽之中和劑的中和劑槽、儲存分離^儲存送進 之洗淨液的洗淨液槽'及溶解晶析物之溶解槽逆滲透膜 者。透過水供給裝置可_由連# , 之至少一 的㈣及粟等而實現。藉由透過水供給 水之再利用容易實現。透過水供 了使透過 番夕,,,^ A置為透過水利用_ 置之-例。又，透過水利用裝置亦可具 ：用裝 加熱之加熱部。經加熱之透過水係^ 7予以 膜之洗淨等。 膜或逆滲透 3 ·逆滲透膜之洗淨裝置 藉由第4圖，例示說明逆滲透獏裝 裝置。洗淨液係自洗淨液槽25、藉由送二;透膜洗淨 已安農逆滲透膜之單元! 8。亦可使洗淨液於 适液至 次側循環、洗淨’亦可使通液至逆 ：膜之1 切联之1 -欠側的洗淨 -48 - 201226560 液27循環至洗淨液槽25，並重複此步驟以進行洗淨。 又，亦可將洗淨液自洗淨液槽25 ,藉由送液泵j 9 送液至已安裝逆滲透膜之單元18，並以洗淨液將逆渗类 膜予以浸潰以進行洗淨。洗淨液槽25係與原水槽⑺并 ’亦可將洗淨液裝入原水槽後使用。 雖未予以圖示，化學品之製造裝置亦可具備：將 過水自逆滲透膜裝置導入洗淨液槽25之管路及栗。藉此 ’易於實施將透過水利用於洗淨。 曰 4 ·純化裝置 第5圖係用於例示說明將發酵液予以濃縮之旋 發器蒸餾裝置的概略側視圖。 ‘'、、 藉由溫度感測器32測定溫度，以溫度控制裝置， 將恆溫槽33控制於設定溫度。其甲，於浸漬於恆溫槽3,3 之莊型燒瓶29中，裝入經濃縮之發酵液，並於恆溫^33 中升溫至指定溫度。又’將冷媒供予旋轉蒸發器冷卻部 28 ’將蒸發自發酵液之蒸氣予以凝縮，並將凝縮液回收 於圓底燒瓶3 0。 、、蒸餾之際，亦可藉由減壓泵39,使旋轉蒸發器内成 j減壓環境，並以壓力感測器4〇測定壓力，以進行減壓 洛餾。於減壓狀態下，由於化學品之沸點相較於大氣壓 ,有所降低之故，故得.以在不升溫至高溫下進行蒸餾， 從=可防止高溫下之分解或副反應。進行減壓之際，係 使漆氣凝縮於收集器（trap)36，使其不致於到達減壓泵π 則述4氣係藉由溫度感測器3 5測定溫度，以溫度控制 裝置38 ’將冷卻槽37控制於設定溫度，並於旋轉蒸發器 -49- 201226560 t蒸發，而於旋轉蒸發器冷卻部28未完全冷卻者。 於圓底燒瓶30凝縮之&氣，係作為凝縮&予以回收 。化學品之製造裝置，藉由具備將凝縮液送至負責各牛 驟之裝置的管路及泵等，如卜挤.f π 員貝各步 糸寻如上所述，得以將凝縮液用於 各步驟中。例如：化學品 f 之I &裝置可具備凝縮液供給 裒置，其係將圓底燒瓶3〇内凝缩 碗邡欣仏予.儲存送進於 =之水的水槽、健存送進於發酵槽之原料的原料槽 於發酵槽之中和劑的中和劑槽、儲存

4逆滲透膜之洗淨液的決漆彼播 a ^ A 先孕液槽、及溶解晶析物之溶解 二二7者。凝縮液供給裝置可藉由管路及果等而實 。 』今约貫現姨集液之再利用 =集液供給裝置㈣集液利用裝置之—例。又，透過 二〗用裝置亦可具備將凝集液予以加熱之加熱部。經加 …凝集液係用於分離膜或逆滲透膜之洗淨等。 5.總結 由以上説明可明 裝置。 白本案係包含以下之化學品之製造 (1) 一種化學品之製造裝置 膜、逆滲透膜、及透過 發酵原料轉換為含有化 自該發酵液將含有化學 渗透膜係自該過濾液將 水予以分離；該透過水 於該分離膜之洗淨。 (2) 一種化學品之製造裝置 ，其係具備：發酵槽、分離 水利用裝置；該發酵槽係將 學品之發酵液；該分離膜係 品之過濾液予以回收；該逆 透過水與含有化學品之濃縮 利用裝置係將該透過水使用 ’其係具備：發酵槽、分離 -50- 201226560 膜、逆滲透膜 酵槽係將發酵 分離祺係自該 收；該逆滲透 品之濃縮水予 ;該透過水利 化學品而使該 (3) 一種經由連續 :發酵槽、分 ;該發酵槽係 液；該分離膜 予以回收；該 有化學品之濃 將该透過水使 (4) —種經由連續 :發酵槽、分 :該發酵槽係 液；該分離膜 予以回收；該 有化學品之濃 將該透過水使 ^5) ~種經由連續 :發酵槽、分 ;該發酵槽係 液；該分離膜 、晶析部、及透過水 原料轉換為含有化學 發酵液將含有化學品 膜係自該過渡液將透 以分離；該晶析部係 用裝置係藉由將透過 化學品溶解。 發酵之化學品之製造 離膜、逆滲透膜、及 將發酵原料轉換為含 係自該發酵液跸含有 逆滲透膜係自該過濾 縮水予以分離；該透 用於發酵原料之調製 發酵之化學品之製造 離膜、逆滲透膜、及 將發酵原料轉換為含 係自該發酵液將含有 逆滲透膜係自該過濾 縮水予以分離；該透 用於pH調整液之調製 發酵之化學品之製造 離膜、逆渗透膜、及 將發酵原料轉換為含 係自該發酵液將含有 利用裝置 品之發酵 之過濾液 過水與含 使該化學 水供予已 裝置，其 透過水利 有化學品 化學品之 液將透過 過水利用 〇 裝置，其 透過水利 有化學品 化學品之 液將透過 過水利用 0 裝置，其 透過水利 有化學品 化學品之 ;該發 ;夜i該 予以回 有化¥ 品晶析 晶析之 係具備 用裝置 之發酵 過濾液 水與含 裝置係 係具備 用襞置 之發酵 過濾液 水與含 裝置係 係具備 用裝置 之發酵 過濾液 201226560 予以回收；該逆滲透膜係自該過濾 有化學品之濃縮水予以分離；該透 將該透過水使用於該發酵液之水分 (6) —種經由連續發酵之化學品之製造 :發酵槽、分離膜、純化裝置、及 該發酵槽係將發酵原料轉換為含有 :該分離膜係自該發酵液將含有化 以回收，該純化裝置係將該過濾液 化千°α之純度；該凝縮液供給部係 中之洛餾所得到之凝縮液使用於該 (7) 一種經由連續發酵之化學品之製造 心酵槽、分離膜、純化裝置、及 :該發酵槽係將發酵原料轉換為含 液；該分離膜係自該發酵液將含有 :以回收；該純化裝置係將該過渡 门化冬之純度；該凝縮液利用裝 裝置中之蒸餾所得到之凝縮液使用 品之溶解。 (8) 種經由連續發酵之化學品之製造 .發酵槽、分離膜、純化裝置、及 ，該發酵槽係將發酵原料轉換為含 液；該分離膜係自該發酵液將含有 :以回收；該純化裝置係將該過濾 同化學品之純度；該凝縮液利用裝 裝置中之蒸館所得到之凝縮液使用 液將透過水與含 過水利用裝置係 調整。 裝置’其係具備 凝縮液供給部； 化學品之發酵液 學品之過濾液予 予以蒸餾以提高 將於該純化裝置 分離膜之洗淨。 裝置’其係具備 凝縮液利用裝置 有化學品之發酵 化學品之過漉液 液予以蒸餾以提 置係將於該純化 於已晶析之化學 襄置’其係具備 凝縮液利用裝置 有化學品之發酵 化學品之過濾液 液予以蒸餾以提 置係將於該純化 於發酵原料之調 -52- 201226560 製。 (9)一種經由連續發酵之化學品之製造裝置，其係具備 .發酵槽、分離膜、純化裝置、及凝縮液利用裝置 ;該發酵槽係將發酵原料轉換為含有化學品之發酵 液；該分離膜係自該發酵液將含有化學品之過濾液 予以回收；該純化裝置係將該過濾液予以蒸餾以提 向化學品之純度；該凝縮液利用裝置係將於該純化 裝置中之蒸餾所得到之凝縮液使用於pH調整液之 調製。 (10卜種經由連續發酵之化學品之製造裝置，其係具備 ’發酵槽、分離膜、純化裝i、及凝縮液利用裝置 ;該發酵槽係將發酵原料轉換為含有化學品之發酵 液；該分離膜係自該發酵液將含有化學品之過濾液 一、回收，”玄純化裝置係將該過濾液予以蒸德以提 兩化學品之純度；該凝縮液利用裝置係將於該純化 裝置中之蒸餾所得到之凝縮液使用於該發酵液之水 分調整。 [實施例] 以下， 進一步詳細 之貫施例。 選擇D-礼酸作為上述化學品並例舉實施例以 說明本發明之效果’但本發明不限定於以下 (參考例1)中空纖維膜之製作 將重蕙平均分子量417萬 _ -丁内偏—氟乙烯均聚物與r -曰’分別以3 8重量％與6 2重昔％夕, 。 度下予 里里/〇之比例於170 C之溫 各解。將此南分子溶液体隨你& 1 饮件隨作為中空部形成液 -53- 201226560 體之r - 丁内酯自吹嘴吐出’以製作由球狀結構而成之中 空纖維膜；該球狀結構係由溫度2(TC之7 -丁内酯80重量 %水溶液而成且於冷卻浴中固化者。其次，將比例為14 重量。/。之重量平均分子量28.4萬之偏二氟乙烯均聚物、i 重量％之醋酸丙酸纖維素（伊士曼化學公司製， CAP482-0.5)、77重量％之N-曱基-2-吡咯啶酮、5重量％ 之T-20C、及3重量°/❶之水’於95°C之溫度下混合溶解^ 調製高分子溶液。將此製膜原液均勻塗布於由球狀結構 而成之中空纖維膜的表面’並立即於水浴中使之凝固， 以製作於球狀結構層上形成三次元網孔結構之中空纖維 膜。所得到之中空纖維膜之被處理水侧表面的平均細孔 徑為0.04 // m。其次’針對上述分離膜之中空纖維多孔性 膜評價純水透水量’結果為5.5xl〇-9m3/m2/s/p^透水量 之測定係使用經由逆滲透膜之溫度25。(：之純化水、並於 水頭（head)高度lm下進行。 (參考例2)逆滲透膜之氣化鈉去除性評價 於超純水1 0 L中添加亂化納（和光純藥製）、2 5下授 拌1小時，以調製3.5%氯化鈉水溶液。其次，將上述所調 製之3.5%氣化鈉水溶液l〇L注入第2圖所示之膜過遽裝置 之原水槽17。將聚醯胺系逆滲透膜“UTC_7〇”（東麗掣） 作為第3圖中符號23所示之逆滲透膜，並安裝於不鏽鋼製 (SUS316製）單元’將原水溫度調整為25t、高壓果19壓 力調整為5.5 MPa下，回收透過水20。藉由離子色層分析 (DIONEX製）並根據以下條件分析原水槽17'透過水2〇中 所含之氯化鈉之濃度，並計算氣化鈉之透過率。 -54- 201226560 陰離子：管柱（AS4A-SC(DIONEX製））、溶離液 (1.8mM碳酸鈉/1 · 7mM碳酸氫鈉）、溫度（35°C ) 陽離子：管柱（CS12A(DI〇NEX製））、溶離液（20mM 曱磺酸）、溫度（35°C ) 測定之結果：相對於原水之氣化鈉濃度為3 5 g/L，透 過水之氯化鈉濃度為0.21 g/L。即，氣化鈉去除率為99 4% 〇 (實施例1) 使用參考例1之中空纖維膜製作分離膜模組。使用聚 砜樹脂製之筒狀容器成形品為分離膜模組盒製作中空纖 維膜模組。使用所製作之多孔性中空纖維膜及膜過濾模 ，’且進行貫％例1。除非有特別註記，實施例1中之運轉條 件如下。 發酵槽容量：2(L) 發酵槽有效容積：1.5(L) 所使用之分離膜：聚偏二氟乙烯中空纖維膜60支（ 有效長度8cm，總有效膜面積〇 〇2〇(m2)) 溫度調整：3 7 (°C ) 發酵槽通氣量：氮氣〇.2(L/min) 發酵槽攪拌速度：600(rpm) PH調整：藉由3N氫氧化鈣調整為邮

礼酸發酵培養基供給：添加並將發酵槽液量控制 囡定，約1.5 L 經由發酵液循環裝置之循環液量：2(L/min) 膜過濾流量控制：經由吸引泵之流量控制 -55- 201226560 間歇性過濾處理：過濾處理（9分鐘）〜過濾停止及反 壓洗淨處理（1分鐘）之週期運轉 膜過濾、通量：於〇.〇l(m/day)以上0.3(m/day)以下之範 圍内，使跨膜壓差為20kPa以下具可變性。跨膜壓差超出 範圍並持續上升時，結束連續發酵。 培養基係經1 2 1°C、20分鐘飽和水蒸氣下蒸氣滅菌後 使用。便用 Sporolactobacillus laevo lacticus JCM2513 (SL株）作為微生物、使用表1所示之組成之乳酸發酵培養 基作為培養基、使用如下述所示之HPLC並於以下條件下 進行產物之乳酸濃度之評價。 [表1] 乳酸發酵培養基 成分 量 葡萄糖 100 g 不含胺基酸之酵母氮源(Yeast Nitrogen 6.7 g base W/O amino acid)(Difco公司） 白胺酸除外之標準19種胺基酸 152 mg 白胺酸 _ 760 mg 肌醇 152 mg 對胺苯甲酸 16 mg 腺嘌呤 40 mg 尿。密咬 152 mg 水 100〜892 g 管柱：Shim-Pack SPR-H(島津公司製） 移動相：5mM對曱苯石黃酸（0.8mL/min) -56- 201226560 反應相：5mM對曱苯磺酸、20Mm Bis-Tris、O.imM EDTA • 2Na(0.8mL/min)

檢測方法：導電度 管柱溫度：45°C 又，乳酸之光學純度分析係於以下條件下進行。 管柱：TSK-gel Enantio L1(東曹公司製）

移動相：1 mM硫酸銅水溶液 流速：1.0 m L /分 檢測方法：UV 254 nm 溫度：3 0 °C L-乳酸之光學純度係根據下式（5)計算。 光學純度（％) = 100x(L-D)/(D + L) · · · (5) 又，D-乳酸之光學純度係根據下式（6)計算。 光學純度（％)=10〇x(D-L)/(D + L) . · · m 一 其中’ L表示L-乳酸之濃度；d表示D-乳酸之濃度。 培養：首先將SL株於試管中5mLi酸發酵培養基中震； 培養一晚（前前前培養）。將所得到之培養液植菌於盪 之乳酸發酵培養基lOOmL，於500mLg積之錐形燐鮮 (c〇nical flask)中’ 3(rc下震盡培養24小時（前前=瓦 。於第1圖所示之連續發酵裝置之15L之發酵槽中， 培養基並將前前培養液予以植菌，藉由 、入 將發酵槽1予W拌，錢行_tl之通氣量 f調整、PH㈣，循環系8未運轉下，進行24小時培養做 則培養）。則培養結束後立即使循環泵8運轉，除了歆立( 養時之運轉條件外，進行乳酸發酵培養基之連續供二培 -57- 201226560 並在控制膜透過水量， 1.5L的同時進行連續捭# 續發酵裝置之發酵液量為 酸之製造。進行連續發酵:二進行經由連續發酵之D-乳 係藉由過濾系η將過據量控制時之膜透過水量之控制， 同。適當地測定膜透過發酜斤 | 土仏、，口抓里相 及殘存葡萄糖濃纟。 、之令，所產生之D-乳酸濃度 又，將藉此所得到之過 么* ^ ’慮液’注入於第2圖所示之读 滲透膜過濾裝置之原水样 圆所丁之逆 UTC 7n, 僧17。將聚醯胺系逆滲透膜“ u H-70 (東麗製；膜面籍 2 .. .. .. _ ^ 積m )作為第3圖中符號23所示 之逆滲透膜並安裝於單元、 4A/rp . 將咼壓泵19之壓力調整為 4MPa、回收透過水2〇。蕤 n a 问速液體色層分析（島津製作 所股份有限公司製）並根披 媒刚达條件分析原水槽1 7透過 水20中所含之乳酸之濃度。 根據式7之方法算屮 出口收自逆滲透膜之非透過側之 J放縮水2 1中之乳酸回收率。 乳I回收率（/〇)-自濃縮水回收之總乳綾量/注入於 原水槽之總乳酸* · · ·(式7) 分析結果.透過水中所含之乳酸濃度為1.9 g/L ;濃 縮水中所含之乳酸濃度為98.0 g/；L。 將此透過水使用於膜分離步驟之反壓洗淨液之調製 ，以間歇性過據處理、以過遽處理（9分鐘）〜過渡停土處 理（1分鐘）之週期運轉，並於過濾停止時進行反壓洗淨。 於本貫施例中係以流速〇 2 m/day進行反壓洗淨，並使反 1洗淨液循環至發酵槽。進行連續發酵試驗之結果示於 表2。藉由於第1圖所示之連續發酵裝置中製造化學品， -58- 201226560 可進行連續發酵5 7 〇小時。其中，使用於原料調製之水為 47 g/hr、使用於反壓洗淨液調製之水為i7 、並將透 過水再利用於此等。又，使用於pH調整之水為9 g/hr、 直接添加於發酵槽之水為3 g/hi^乳酸回收率為99 9%。 (比較例1) 與實施例1相同，以間歇性過濾處理’以過濾處理（9 分鐘）〜過濾停止處理（1分鐘）之週期運轉，並於過濾停止 時進行反壓洗淨❶於本比較例中，係以通量〇 2m/day進 行反壓洗淨，並使反壓洗淨液循環至發酵槽。進行連續 發酵試驗之結果示於表2。藉由於第丨圖所示之連續發酵 裝置中製造化學品’可進行連續發酵5〇〇小時。 其中，使用於原料調製之水為47g/hr、使用於印調 整之水為9 g/hr、直接添加於發酵槽之水為3 g/hr、使用 於反壓洗淨之水為17 g/hr。 將比較例丨中所得到之過濾液注入於第2圖所示之逆 渗透膜過遽、裝置之原水槽17。將聚酿胺系逆渗透膜“ UTC-70” （東麗製；膜面積lm2)作兔筮 ’作為第3圖之逆滲透膜23 並安裝於單元、將高壓泵19壓力胡軟兔4 λ/ΓΏ 王乃》周整為4 MPa、回收透過 水20。藉由高速液體色層分析（鳥、、查制左 1、馬津製作所股份有限公司 製）並根據實施例1中所示之條件分妍洚 τ刀析原水槽1 7透過水2 0 中所含之乳酸濃度。 與實施例1相同，根據式7糞ψ门士 Α」 异出回收自逆滲透膜之非 透過側之濃縮水2 1中之乳酸回收率。 乳酸濃度為1.9 g/L ; g/L。乳酸回收率為 分析結果：透過水20中所含之 濃縮水2 1中所含之乳酸濃度為98 ( -59. 201226560 98.9%。廢棄透過水之發生為27 g/hr。-(實施例2) 與實施例1相同，將藉由與實施例丨相同操作所得到 之過濾水注入於第2圖所示之逆滲透膜過濾裝置之原水 槽17，並回收透過水。進行與實施例丨相同分析之結果： 透過水20中所含之乳酸濃度為2.〇 g/L ;濃縮側所含之乳 酸濃度為99.0 g/L。 將此透過水使用於膜分離步驟之反壓洗淨液之調製 ，並與實施例1相同，以間歇性過濾處理、以過濾處理（9 分鐘）〜過濾停止處理（1分鐘）之週期運轉，於過濾停止時 進行反壓洗淨，並使反壓洗淨液循環至發鱗槽。其中， 反壓洗淨之通量係以〇.2m/day進行，反遂洗淨液係使用 0.01N氫氧化弼水溶液。進行連續發酵試驗之結果示於表 2°藉由於第旧所示之連續發酵裝置中製造化學品，可 進行連續發酵630小時。其中，佶田Al ^ 甲使用於原料調製之水為44 g/hr、使用於反壓洗淨液調製之

馬1 7 g/hr、使用於PH 调1之水為1 1 g/hr，將透過水再刹 处、扒丹利用於此等。又， 添加於發酵槽之水為25 g/hre乳 ^ (比較例2) …收率為9”%。 與實施例1相同，以間歇性過、.最 八妙、 過濾處理，以過濾處理（9 過渡停止處理(1分鐘.)之週期運轉，但於過… 行反壓洗淨。進行連續發酵試驗之結果示V表2 。於第1圖所示之連續發酵裝置 、 I B主 #丄 Y ’可進行連續發醏3 0 小時。其中，使用於原料之水為3〇仏 ^酵310 之水為4 g/hr、畫接六加於路 g/hr、使用於PH調整， 直接添加於發酵槽之水為3 “hr、廢棄透 -60- 201226560 過水之發生為14 g/hr。 (實施例3) 與實施例1相同，將於比較例2中所得到之過滤液注 入於第2圖所示之逆滲透膜過濾裝置之原水槽17並回收 透過水。進行與實施例1相同分析之結果：透過水中所 含之乳酸濃度為1.8 g/L ;濃縮側所含之乳酸濃度為95.〇 g/L。 又’· 將此透過水使用於膜分離步驟之原料之調製，並與 比較例2相同進行連續發酵試驗之結果示於表2。藉由 於第1圖所示之連續發酵裝置中製造化學品，可進行連續 發酵370小時。其中’使用於原料之水為30 g/hr，且一部 分係再利用透過水。又’使用於pH調整之水為4 g/hr、 直接添加於發酵槽之水為3 g/hr。乳酸回收率為99.9%。 廢棄水未發生。 (實施例4) 使用旋轉蒸發器（東京理科公司製）以批次式將實施 例1中所得到之過濾液1 〇〇〇 g於減壓下蒸餾處理。蒸餾時 之溫度為4 0 °C、以4 0 T〇 rr開始蒸餾並進行濃縮、以冷凝 益將蒸氣凝縮’得到9 1 0 g凝縮液。使用上述所示之HPLC 加以測定’凝縮液中之乳酸濃度約〇. i %。 將此凝縮液使用於膜分離步驟之反壓洗淨液之調製 ’以間歇性過濾處理，以過濾處理（9分鐘）〜過濾停止處 理（1分鐘）之週期運轉，並於過濾停止時進行反壓洗淨。 本實施例中係以流速〇.2m/day進行反壓洗淨，並使反壓 洗淨液循環至發酵槽。進行連續發酵試驗之結果示於表2 -61- 201226560 。藉由於第!圖所示之連續發酵 行連續發酵580小時。i中 1 k化子。口’ 了進 ♦、使用於反壓洗淨液調製=原料調製之水為47 回收之全部凝縮液再利用於此算水為17 g/hr’並將先前 止盔Q σ/W 古吐％ 寻。又，使用於pH調整之 水為9 g/hr、直接添加於發酵柃 液未發生。 a K為3 g/hr。廢棄凝縮 (比較例3) 與實施例1相同，以間歇性 八_、 改過濾處理，以過濾處理（9 刀刼）〜過濾停止處理（1分種） 蛀.佳—G两、* e 週期運轉，並於過濾停止 寺進仃反£洗淨。本比較例中 θ 厭，土、么 从係乂通篁〇.2m/day進行反 洗孕，並將反壓洗淨液循環 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ . 知晖槽。進仃連續發酵 忒驗之結果不於表2。藉由 Φ μ ^ η ^ a 、弟1圖所示之連續發酵裝置 中製造化學品，可進行遠墻旅 A 進仃連續發酵500小時。其中，使用於 原料之水為47 g/hr、使用於ρΗβ $ ΡΗδ周整之水為9 g/hr、直接 添加於發酵槽之水為3 /hr 8 使用於反壓洗淨之水為1 7 g/hr 〇 與實施例1相同，進行過遽液之濃縮，由於經回收之 凝縮液未予以再利用’故廢棄水之發生為73 g/hre (實施例5) 與實知例4相同，使用旋轉蒸發器（東京理科公司製） 以批次式將實施例1中所得到之過遽液於減壓下蒸館處 理蒸館時之溫度為4〇〇c、以4〇 T〇rr開始蒸德並進行濃 縮、以冷凝器將蒸氣凝縮，得到910 g凝縮液。凝縮液中 之乳酸濃度約0.1 〇/〇。 將此凝縮液使用於膜分離步驟之反壓洗淨液之調製 -62- 201226560 ’並與實施例1相同’以間歇性過濾處理，以過濾處理（9 分鐘）〜過濾停止處理（1分鐘）之週期運轉，並於過濾停止 時進行反壓洗淨。本實施例中係以流速〇 2 m/day進行反 壓洗淨’使用0.01N氫氧化鈣水溶液作為反壓洗淨液，並 使反壓洗淨液循環至發酵槽。進行連續發酵試驗之結果 示於表2。藉由於第1圖所示之連續發酵裝置中製造化學 品’可進行連續發酵6 3 0小時。其中，使用於原料調製之 水為49 g/hr、使用於反壓洗淨液調製之水為17 g/hr、使 用於pH調整之水為iig/hr，將凝縮液再利用於此等。又 ’直接添加於發酵槽之水為20 g/hr。 (比較例4) 與實施例1相同’以間歇性過濾處理，以過濾處理（9 分鐘）〜過濾停止處理（1分鐘）之週期運轉，但於過濾停止 時並未進行反壓洗淨。進行連續發酵試驗之結果示於表2 於第1圖所示之連續發酵裝置中，可進行連續發酵3〇〇 】寺其中，使用於原斜之水為30 g/hr、使用於pH調整 之水為4 g/hr、直接添加於發酵槽之水為3 g/hr。廢棄凝 縮液之發生為36 g/hr。 (實施例6) 、與實施例4相同，使用旋轉蒸發器以批次式（東京理 科 '司製)將比較例2中所得到之過濾液於減壓下蒸餾處 理。蒸餾時之溫度為4(rc、以4〇 T〇rr開始蒸餾並進行濃 縮/以冷凝益將瘵氣凝縮，得到9丨2 g凝縮液。凝縮液中 之乳酸滚度約〇. 1 〇/〇。 將此凝縮液使用於膜分離步驟之原料之調製，並與 -63- 201226560 比較例2相同進行連續發酵試驗，牡 第1圖所示之連續發酵裝置中製造/與不於表2。藉由於 酵380小時。其中，使用於原予0口可進行連續發

I之水為4 g/hr、直接添加於發 使用於PH 凝縮液予以再利用。廢棄凝縮 /之水為3 ，將 (實施例7) I七生。 與實施例1相同，將與實施 渡液注人於第2圖之逆滲透膜過^^作所得到之過 收透過水》進行與實施例！相同分^裝之置;;原水槽17並回 二乳酸濃度為…;濃縮側二所8 將此透過水使用於膜分離步驟之原料之調製U 實施例1相同進行連續發酵試驗，結果示於表2。本實施 例中係以流速G.2m/day進行反壓洗淨，並使反壓洗淨液 循環至發酵槽。藉由於第丨圖所示之連續發酵裝置中製造 化學品，可進行連續發酵560小時。其中，使用於原料= 水為25 g/hr，並將一部分透過水予以再利用。又，使用 於反壓洗淨液調製之水為1 7 g/hr、使用於pH調整之水為 7g/hr直接添加於發酵槽之水為27 g/hr。乳酸回收率為 9 9 · 8 %。廢棄水未發生。 (實施例8) 與實施例1相同，使用旋轉蒸發器以批次式（東京理 科公司製）將實施例1中所得到之過濾液於減壓下蒸餾處 理。蒸餾時之溫度為40°C、以40 Torr開始蒸餾並進行濃 縮、以冷凝器將蒸氣凝縮、凝縮開始後得到1 02 g凝縮液 -64 - 201226560 。凝縮液中之乳酸濃度約1 · 1 %。 將此凝縮液使用於膜分離步驟之原料之調製，並與 實施例1相同進行連續發酵試驗，結果示於表2。本實施 例中係以流速〇.2m/day進行反壓洗淨，並使反壓洗淨^ 循環至發酵槽。藉由於第丨圖所示之連續發酵裝置中製造 化學品，可進行連續發酵57〇小時。纟中，使用於原料之 水為47 g/hr、使用於反壓洗淨液調製之水為i7 、使 用於pH調整之水為9 g/hr、直接添加於發酵槽之水為3 g/hr ’將凝縮液予以再利用。乳酸回收率為99篇。廢棄 凝縮液未發生。 (實施例9) 與實施例，將於實施例！中所得到之過濾液注 入於第2圖所示之逆滲透膜.過濾裝置之原丨槽”並回收 透過水。進行與實施例"目同分析之結果：透過水中所含 之乳酸濃度為i .8 g/L ;濃縮側所含之乳酸濃度為97.9 g/L 〇 將此透過水使用於膜分離步驟之原料之調製，並與 實施例1相同進行連續發酵試驗，結果示於表2。本實施 例中係以流速o.2m/day進行反壓洗淨，並使反壓洗淨液 <盾環至發酵槽。藉由於笛 棺田；^弟1圖所不之連續發酵裝置中製造 化學品’可進行連續發丨吐 只赞酵600小時。其中，使用於原料之 水為53 g/hr ’並將一部分透過水予以再利用。又，使用 於反壓洗淨液調製之水兔！ 7 水為17 g/hr、使用於pH調整之水為 1〇g/hr、直接添加於發酵槽之水為3g/hr。錢回收率為 9 9 · 9 %。廢棄水未發生。 -65- 201226560 [表2] 實施例1 比較例1 實施例2 比較例2 實施例3 乳酸回收率 [%] 99.9 98.8 99.9 98.8 99.9 排水#±f —[♦] 0 27 0 14 0 發酵時間 570 500 630 310 370 最大D-乳酸生差速度 [g/L/hrl 3.5 3.0 4.1 1.5 1.7 賫施例4 比較例3 實施例5 比較例4 實施例6 乳酸回收率 [%] 99.9 98.8 99.9 98.7 99.9 排水發 i幽 0 73 0 36 0 發酵時間 JhTj 580 500 630 300 380 最大D-乳"酸生產速度 [g/L/hrl 3.4 3.1 4.1 1.6 1.8 實施例7 實施兩8 實施例9 礼酸回收率 氣 99.8 99.8 99.9 排水發ϊ量 isM— 0 0 0 發酵時間 560 570 600 豉大D-乳酸生產速度 [g/L/hrl 2.6 3.1 3.5 [產業上利用之可能性] 藉由本發明之製造方法，於廣泛之發酵工業中，得 以低成本且穩定生產發酵產物之化學品。 【圖式簡單說明】 第1圖係用於說明本發明所使用之膜分離型連續發 酵裝置之例子的概略圖。 第2圖係顯示本發明所使用.之逆滲透膜過濾裝置之 一實施形態的概略圖。 -66 - 201226560 第3圖係顯示本發明所使用之逆滲透膜過濾裝置，且 已裝設逆滲透膜之單元（cell)剖面圖之一實施形態的概 要圖。 第4圖係顯示本發明所使用之逆滲透膜洗淨裝置之 一實施形態的概略圖。 第5圖係顯示本發明所使用之蒸餾裝置之一實施形 態的概略圖。 【主要元件符號說明】 1 發 酵 槽 2 分 離 膜 模 組 3 溫 度 控 制 裝 置 4 攪 拌 裝 置 5 pH感 測 器 • 控制裝置 6 液 位 (leve :1)感測器•控制裝置 7 壓 差 感 測 器 •控制裝置 8 循 環 泵 9 培 養 基 供 給 泵（原料供給泵） 10 中 和 劑 供 給 泵 11 過 濾 泵 12 洗 淨 液 供 給 泵 13 過 滤 閥 14 洗 淨 液 閥 15 氣 體 供 給 裝 置 16 水 供 給 泵 17 原 水槽 -67- 201226560 1 8 已安裝逆滲透膜之單元 19 高壓泵 20 透過水 21 濃縮水 22 藉由高壓泵所送液之原水 23 逆滲透膜 24 支持板 25 洗淨液槽 26 自洗淨液槽所送液之洗淨液 27 通液於逆滲透膜之1次側之洗淨液 28 旋轉蒸發器冷卻部 29 茄形燒瓶 3 0 圓底燒瓶 3 1 冷媒 32 溫度感測器 33 恆溫槽 34 溫度控制裝置 35 溫度感測器 3 6 收集器（trap) 37 冷卻槽 38 溫度控制裝置 39 減壓泵 40 壓力感測器 50 分離膜洗淨裝置（洗淨劑供給部） 81 循環閥 -68-

Claims (1)

1. 3. 如申 製造 水中 透過 4. 如申 化學 該透 下， 5. —種 發酵 解步 之發 201226560 七、申請專利範圍： 1 · 一種經由連續發酵之化學品之製造方法，其係包含 發酵步驟、膜分離步驟、濃縮步驟、及透過水利用 驟；該發酵步驟係將發酵原料轉換為含有化學品之 酵液；該膜分離步驟係藉由分離膜自該發_液將含 該化學品之過濾液予以回收；該濃縮步驟係藉由逆 透膜自該過濾液得到透過水與含有該化學品之濃縮 ;該透過水利用步驟係將該透過水使用作為發酵原 、pH調整液、發酵液之水分調整液、該分離膜之洗 液、及該逆滲透膜之洗淨液之至少一種。 2 ·如申請專利範圍第1項之經由連續發酵之化學品之 造方法’其中該透過水利用步驟係包含：將該透過 使用作為該分離膜之洗淨液。 IU 子 方法，其中該透過水利用步驟係包含：於气 添加驗、酸、及氧化劑之任—者，及將添永 水使用作為膜分離步驟之分離膜之洗淨液。 請專利範圍第項中任一項之經\連^發 品之製造方法，其中該透過水利用步驟係包乂 過水升溫至該發酵步驟中之發醛、' 畔/皿度以上1 5 及使用該經升溫之透過水進行公 丁刀離膜之洗淨 經由連續發酵之化學品之製诰士 机«万法，其係勺 步驟、膜分離步驟、濃縮步騍、曰 ' '' I 晶析步驟、 驟；該發酵步驟係將發酵原料 得換為含有介 酵液；該膜分離步驟係藉由分離膜自該發酷 步 發 有 滲 水 料 淨 製 水 之 過 之 之 將 以 溶 品 將 -69- 201226560 含有該化學品之過濾液予以回收；該濃縮步驟係藉由 逆滲透膜自該過濾液得到透過水與含有該化學品之濃 縮水；該晶析步驟係使該濃縮水中之化學品晶析；該 溶解步驟係使用該透過水將已晶析之該化學品予以溶 解。 6_ —種經由連續發酵之化學品之製造方法，其係包含： 發酵步驟、膜分離步驟、純化步驟、及凝縮液利用步 驟；該發酵步驟係將發酵原料轉換為含有化學品之發 酵液；該膜分離步驟係藉由分離膜自該發酵液將含有 該化學品之過濾液予以回收；該純化步驟係將該過濾 液予以蒸餾以提高化學品之純度；該凝縮液利用步驟 係將於該純化步驟之蒸餾中所得到之凝縮液使用作為 發酵原料、pH調整液、發酵液之水分調整液、及膜分 離步驟之分離膜之洗淨液之至少一種。 7.如申請專利範圍第6項之經由連續發酵之化學品之製 造方法，其中該凝縮液利用步驟係包含：將該凝縮液 使用作為該膜分離步驟之分離膜之洗淨液。 8·如申請專利範圍第6或7項之經由連續發酵之化學品之 製造方法’該凝縮液利用步驟係包含：將驗、酸、及 氧化劑之任一者添加於該凝縮液，及使用添加後之該 凝縮液進行該分離膜之洗淨。 9.如申請專利範圍第6至8項中 ,^ ^ ^ ^ 喟甲任一項之經由連續發酵之 化…製造方法，其中該凝縮液利用步驟係包含：將 s亥凝縮液升溫至發酵步驟 资醇步驟令之發酵溫度以上150。(：以下 ，及使用經升溫之該凝縮液進行該分離膜之洗淨。 -70- 201226560 1 ο · —種經由連續發酵之化學品之製造方法，其係 發酵步驟、臈分離步驟、濃縮步驟、純化步驟 步驟、及凝縮液利用步驟；該發酵步驟係將發 轉換為含有化學品之發酵液；該膜分離步驟係 離膜自該發酵液將含有該化學品之過濾液予以 該濃縮步驟係藉由逆滲透膜自該過遽液得到透 含有該化學品之濃縮水；該純化步驟係將該濃 以蒸餾以提高化學品之純度；該晶析步驟係使 水中之化學品晶析並予以分離；該凝縮液利用 將於該純化步驟之蒸餾中所得到之凝縮液使用 析之化學品之溶解。 1 1. 一種經由連續發酵之化學品之製造方法，其4 發酵步驟、膜分離步驟、濃縮步驟、純化步写 縮液利用步驟；該發酵步驟係將發酵原料轉4 化學品之發酵液；該膜分離步驟係藉由八 刀離ί 酵液將含有該化學品之過濾液予以回你. 1人，該j 係藉由逆滲透膜自該過濾液得到透過水斑人 **、 3 品之濃縮水；該純化步驟係將該濃縮液 高化學品之純度；該凝縮液利用步驟係將、 驟之蒸餾中所得到之凝縮液使用於诵说Λ ' '麥透膜4 1 2.如申請專利範圍第6至1 1項中任—箱 ' 、 貝之經由： 之化學品之裝•方法’其中該凝縮液所人 成分，且係相較於經由連續發酵所植 吓侍到之化 低的成分之總重量’為凝縮液重量之]〇 、i /〇以下 包含： 、晶析 酵原料 藉由分 回收； 過水與 縮液予 該濃縮 步驟係 於已晶 包含： 、及凝 為含有 自該發 縮步驟 該化學 德以提 純化步 洗淨。 續發酵 -以外的 :品彿點 -71- 201226560 1 3 .如申請專利範圍第1至1 2項中任一項之經由連續 之化學品之製造方法，其係包含以下步驟：該發 驟係於發酵槽中進行；因應用於洗淨該分離膜之 量，藉由對於至少一種選自於由添加於發酵原料 分量、添加於pH調整液之水分量、及直接添加於 槽之水分量而成之群組之水分量加以調整，將流 發酵槽之水分之總量控制為固定。 發酵 酵步 水分 之水 發酵 入該 -72-