WO2020129342A1 - 有機物質生成システム - Google Patents

Abstract

有機物質生成装置は、微生物培養液を収容する収容容器を有する有機物質生成装置と、収容容器に供給液を供給する供給ラインと、を備えている。供給ラインに、供給液に含まれる微生物を除去する微生物除去装置が設けられている。

Description

有機物質生成システム

　本発明は、有機物質生成システムに関する。

　近年、石油を原料として製造された油類やアルコール等の大量消費による化石燃料資源枯渇への危惧や大気中の二酸化炭素増加という地球規模での環境問題の観点から、石油以外の原料で各種有機物質を製造する手法、例えばトウモロコシ等の可食原料から糖発酵法によってバイオエタノールを製造する方法が注目されている。しかし、このような可食原料を用いた糖発酵法は、限られた農地面積を食料以外の生産に用いることから、食料価格の高騰を招く等の問題があった。

　このような問題点を解決するために、従来、廃棄されていたような非可食原料を用いて、石油から製造されていた各種有機物質を製造する方法が各種検討されている。例えば、特許文献１には、一酸化炭素および水素を含む原料ガス（合成ガス）と生体触媒とを発酵容器内で接触させて、アルコール生成混合物を生成し、このアルコール生成混合物からアルコールを選択的に回収する方法が開示されている。

特表２０１１－５２４９３３号公報

　しかしながら、発酵槽内に、バクテリアや菌等の有害な微生物が混入すると、コンタミネーション（汚染）が発生する。この場合、目的とするアルコール生成物などの有機物質を生成するための微生物の活動が弱められ、有機物質の生成効率が低下し得る。

　本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、コンタミネーションの発生を抑制し、有機物質の生成効率の低下を抑制することができる有機物質生成システムを提供することを目的とする。

　本発明は、第１の解決手段として、
　微生物発酵させることによって有機物質を生成する有機物質生成システムであって、
　微生物培養液を収容する収容容器を有する有機物質生成装置と、
　前記収容容器に供給液を供給する供給ラインと、
　前記供給ラインに設けられ、前記供給液に含まれる微生物を除去する微生物除去装置と、を備えた、有機物質生成システム、
を提供する。

　上述した有機物質生成システムにおいて、
　前記微生物除去装置は、前記供給液を濾過して、前記供給液に含まれる微生物を捕捉する濾過部を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記微生物除去装置は、直列に配置された複数の前記濾過部を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記濾過部は、有機膜および無機膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を含む、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記微生物除去装置は、前記濾過部の下流側に設けられた、前記濾過部で濾過された前記供給液を貯留する濾過液溜め部を更に有している、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記供給ラインのうち前記微生物除去装置の下流側の部分に、前記微生物除去装置に供給される逆洗用流体を導入する導入ラインが接続され、
　前記供給ラインのうち前記微生物除去装置の上流側の部分に、前記微生物除去装置を通過した前記逆洗用流体を排出するドレンラインが接続されている、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記微生物除去装置は、前記供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させる不活化部を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記不活化部は、前記供給液を加熱する加熱器を含んでいる、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記加熱器の下流側に、前記加熱器により加熱された前記供給液を冷却する冷却器が設けられている、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記収容容器から排出された排出ガスから分離液を分離する気液分離装置と、
　前記気液分離装置において分離された前記分離液を前記微生物除去装置に供給する分離液リサイクルラインと、を更に備える、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記収容容器から排出された前記有機物質を含有する有機物質含有液を精製し、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた残留液とに分離する有機物質精製装置と、
　前記有機物質精製装置において分離された前記残留液を前記微生物除去装置に供給する残留液リサイクルラインと、を更に備える、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記有機物質精製装置は、前記収容容器から排出された前記有機物質を含有する有機物質含有液を加熱して、前記留出液と前記残留液とに分離する蒸留器を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記供給ラインは、第１供給ラインと、前記第１供給ラインと並行に設けられた第２供給ラインと、を有し、
　前記微生物除去装置は、前記第１供給ラインに設けられた第１微生物除去装置と、前記第２供給ラインに設けられた第２微生物除去装置と、を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記供給ラインは、前記第１供給ラインおよび前記第２供給ラインに並行に設けられたバイパスラインを更に有し、
　前記バイパスラインは、前記第１微生物除去装置および前記第２微生物除去装置をバイパスする、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記供給ラインは、第１供給ラインと、前記第１供給ラインと並行に設けられたバイパスラインと、を有し、
　前記微生物除去装置は、前記第１供給ラインに設けられた第１微生物除去装置を有し、
　前記バイパスラインは、前記第１微生物除去装置をバイパスする、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記収容容器から排出された前記有機物質を含有する有機物質含有液を加熱して、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた残留液とに分離する蒸留器と、
　前記蒸留器において分離された前記残留液を前記微生物除去装置に供給する残留液リサイクルラインと、を更に備え、
　前記微生物除去装置は、前記供給ラインと前記残留液リサイクルラインとの接続点に設けられた合流不活化部によって構成され、
　前記合流不活化部は、前記供給液に前記残留液を混合させて、前記残留液で前記供給液を加熱して、前記供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化する、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記合流不活化部の下流側に設けられ、前記供給液および前記残留液の混合液を冷却する冷却器を更に備える、
ようにしてもよい。

　上述した第１の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記残留液リサイクルラインに、前記残留液を貯留する残留液タンクが設けられ、
　前記残留液タンクに貯留された前記残留液が残留液タンク加熱器によって加熱される、ようにしてもよい。

　また、本発明は、第２の解決手段として、
　微生物発酵させることによって有機物質を生成する有機物質生成システムであって、
　微生物培養液を収容する収容容器を有する有機物質生成装置と、
　前記収容容器から排出された排出流体から分離液を分離する分離装置と、
　前記分離装置から排出された前記分離液を前記収容容器に供給する戻しラインと、
　前記戻しラインに設けられ、前記分離液に含まれる微生物を除去する微生物除去装置と、を備えた、有機物質生成システム、
を提供する。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記分離装置は、前記排出流体としての排出ガスから分離液を分離する気液分離装置を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記分離装置は、前記排出流体としての前記有機物質を含有する有機物質含有液を精製し、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた前記分離液とに分離する有機物質精製装置を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記有機物質精製装置は、前記有機物質含有液を加熱して、前記留出液と前記分離液とに分離する蒸留器を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記有機物質精製装置は、前記排出流体を前記収容容器から前記有機物質精製装置に供給する排出流体ラインを介して前記収容容器に接続され、
　前記排出流体ラインに、前記排出流体に含まれる微生物を除去する微生物除去装置が設けられている、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記微生物除去装置は、前記分離液を濾過して、前記分離液に含まれる微生物を捕捉する濾過部を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記微生物除去装置は、前記分離液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させる不活化部を有している、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記不活化部は、前記分離液を加熱する加熱器を含んでいる
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記加熱器の下流側に、前記加熱器により加熱された前記分離液を冷却する冷却器が設けられている、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記分離装置は、前記排出流体としての前記有機物質を含有する有機物質含有液を加熱して精製し、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた前記分離液とに分離する蒸留器を有し、
　前記微生物除去装置は、前記分離液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させる不活化部を有し、
　前記不活化部は、前記戻しラインによって構成されている、
ようにしてもよい。

　上述した第２の解決手段による有機物質生成システムにおいて、
　前記戻しラインに、前記分離液を貯留する分離液タンクが設けられ、
　前記分離液タンクに貯留された前記分離液が分離液タンク加熱器によって加熱される、
ようにしてもよい。

　本発明によれば、コンタミネーションの発生を抑制し、有機物質の生成効率の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による有機物質生成システムの概略構成を説明するためのブロック図である。 図２は、図１の有機物質生成システムを部分的に示す模式図である。 図３は、図２の供給ラインを示す図であって、第１フィルタで供給液を濾過する状態を示す系統図である。 図４は、図２の供給ラインを示す図であって、第２フィルタで供給液を濾過するとともに第１フィルタを洗浄している状態を示す系統図である。 図５は、図２の有機物質生成システムの変形例を示す模式図である。 図６は、図２の有機物質生成システムの他の変形例を示す模式図である。 図７は、図２の有機物質生成システムの他の変形例を示す模式図である。 図８は、図２の有機物質生成システムの他の変形例を示す模式図である。 図９は、本発明の第２の実施の形態による有機物質生成システムを部分的に示す模式図である。 図１０は、本発明の第３の実施の形態による有機物質生成システムを部分的に示す模式図である。 図１１は、本発明の第４の実施の形態による有機物質生成システムを部分的に示す模式図である。 図１２は、本発明の第５の実施の形態による有機物質生成システムを部分的に示す模式図である。 図１３は、図１２の有機物質生成システムの変形例を示す模式図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のし易さの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

（第１の実施の形態）
　まず、図１～図８を用いて、本発明の第１の実施の形態における有機物質生成システムについて、以下説明する。

　なお、以下に説明する第１の実施の形態において、有機物質生成装置は、原料ガス（合成ガス）を微生物培養液に供給して微生物発酵させることによって有機物質を生成する装置である。以下、この有機物質生成装置を、炭素化合物を含んだ廃棄物をガス化してなる原料ガスから有機物質を製造する有機物質生成システムに適用した例について説明する。しかしながら、本実施の形態による有機物質生成装置は、原料ガスから有機物質を製造する有機物質生成システムへの適用に限られず、有機物質を生成する種々のシステムへ適用可能である。なお、本実施の形態では、有機物質生成システムが、合成ガスを微生物培養液に供給して微生物発酵させることによって有機物質を生成するように構成されている例について説明するが、これに限られることはない。例えば、有機物質を生成するように微生物発酵させることができれば、微生物培養液に合成ガスが供給されていなくてもよい。

　まず、有機物質生成システム１０の全体構成について説明する。図１に示すように、原料ガスを生成する原料ガス生成装置１２と、原料ガス生成装置１２で生成されたガスを処理するガス処理装置１４と、ガス処理装置１４で処理されたガスを微生物発酵させて有機物質を生成する有機物質生成装置１６と、有機物質生成装置１６で生成された有機物質を精製する有機物質精製装置１８と、を有している。

　このうち、原料ガス生成装置１２は、炭素源をガス化させることによって原料ガスを生成する装置とすることができる。原料ガス生成装置１２として、炭素源を燃焼（不完全燃焼）させるガス化炉、例えば、シャフト炉、キルン炉、流動床炉、ガス化改質炉等を用いることができる。原料ガス生成装置１２をなすガス化炉は、廃棄物を部分燃焼させることにより、高い炉床負荷、優れた運転操作性が可能となるため、流動層炉式であることが好ましい。廃棄物を低温（約４５０℃～６００℃）かつ低酸素雰囲気の流動床炉中でガス化することにより、ガス（一酸化炭素、二酸化炭素、水素、メタン等）および炭素分を多く含むチャーに分解することができる。さらに廃棄物に含まれる不燃物が炉底から、衛生的でかつ酸化度の低い状態で分離されるため、不燃物中の鉄やアルミニウム等といった有価物を選択回収することが可能である。従って、このような廃棄物のガス化は、効率の良い資源リサイクルが可能となる。

　ガス化炉としての原料ガス生成装置１２において、ガス化の温度は、通常１００℃以上１５００℃以下、好ましくは２００℃以上１２００℃以下である。ガス化炉としての原料ガス生成装置１２において、ガス化の反応時間は、通常２秒以上、好ましくは５秒以上である。

　原料ガス生成装置１２に投入される炭素源は、特に限定されず、例えば、製鉄所のコークス炉、高炉（高炉ガス）、転炉や石炭火力発電所に用いる石炭、焼却炉（特にガス化炉）に導入される一般廃棄物および産業廃棄物、各種産業によって副生した二酸化炭素等、リサイクルを目的として種々の炭素含有材料も好適に利用することができる。より詳しくは、炭素源には、プラスチック廃棄物、生ゴミ、都市廃棄物（ＭＳＷ）、廃棄タイヤ、バイオマス廃棄物、布団や紙等の家庭ごみ、建築部材等の廃棄物や、石炭、石油、石油由来化合物、天然ガス、シェールガス等が挙げられ、その中でも安定的な供給が期待できる各種廃棄物が好ましく、分別コストの観点から未分別の都市廃棄物がより好ましい。

　炭素源をガス化して得られる原料ガスは、後述する有機物質生成装置１６との組み合わせにおいて、一酸化炭素および水素を含む。とりわけ後述する有機物質生成装置１６との組み合わせにおいて、炭素源を燃焼（不完全燃焼）させる熱処理（通称：ガス化）を行うことにより、即ち、炭素源を部分酸化させることにより、一酸化炭素を多く含む原料ガスを生成することが好ましい。原料ガスは、二酸化炭素、及び窒素をさらに含む。さらにその他の成分として、原料ガスは、スス、タール、窒素化合物、硫黄化合物、リン系化合物、芳香族系化合物等の成分をさらに含んでもよい。

　次に、原料ガス生成装置１２で生成された原料ガスを処理するガス処理装置１４について説明する。ガス処理装置１４は、原料ガス生成装置１２で生成された原料ガスを、下流側となる有機物質生成装置１６での使用に適するよう処理する。例えば、ガス処理装置１４は、原料ガスを処理して、原料ガスに含まれる各種のガスの濃度を適切に調整する。また、ガス処理装置１４は、原料ガス生成装置１２で生成された原料ガスから様々な汚染物質、ばいじん粒子、不純物、好ましくない量の化合物等の特定の物質を除去ないし低減してもよい。ガス処理装置１４は、例えば、ガスチラー（水分分離装置）、低温分離方式（深冷方式）の分離装置、サイクロン、バグフィルターのような微粒子（スス）分離装置、スクラバー（水溶性不純物分離装置）、脱硫装置（硫化物分離装置）、膜分離方式の分離装置、脱酸素装置、圧力スイング吸着方式の分離装置（ＰＳＡ）、温度スイング吸着方式の分離装置（ＴＳＡ）、圧力温度スイング吸着方式の分離装置（ＰＴＳＡ）、活性炭を用いた分離装置または触媒（白金触媒、パラジウム触媒、ロジウム触媒、ニッケル触媒等）を用いた分離装置等のうちの１種または２種以上を含むようにしてもよい。

　次に、有機物質生成装置１６について説明する。有機物質生成装置１６は、ガス処理装置１４で処理された原料ガス（合成ガス）を微生物発酵させて有機物質を製造する。原料ガスの微生物発酵により得られる有機物質として、例えば、メタノール、エタノール、２，３－ブタンジオール、酢酸、乳酸、イソプレン、ブタジエン等が挙げられ、好ましくは炭素数１～４のアルコールまたはジオール類であり、より好ましくはエタノールを含む。得られる有機物質の用途は、特に限定されない。得られた有機物質は、例えば、プラスチックや樹脂等の原料として用いてもよいし、各種溶媒、殺菌剤、または燃料として用いてもよい。高濃度のエタノールは、ガソリン等に混合する燃料エタノールとして用いることができる他、例えば、化粧品、飲料、化学物質、燃料（ジェット燃料）等の原材料、食品等の添加物として用いることができ、汎用性が極めて高い。

　有機物質生成装置１６は、図２に示すように、微生物（種）を含む微生物培養液１６２（培養液）を収容する発酵槽１６１（収容容器、リアクタ）を有している。発酵槽１６１内に、収容された微生物培養液１６２を撹拌する撹拌羽根１６３が設けられている。撹拌羽根１６３は、撹拌駆動部１６４（例えば、モータなど）を駆動することで発酵槽１６１内で回転し、これにより、微生物培養液１６２が撹拌される。

　発酵槽１６１には、原料ガスを供給する供給管１６６と、得られた有機物質を回収する回収管１６７と、が接続されている。また、発酵槽１６１の天井部には、排出管１６８が接続されている。この排出管１６８は、発酵槽１６１に貯留された微生物培養液１６２の液面と発酵槽１６１の天井部との間の気相空間に存在するガス（以下、排出ガスと記す）を排出する。この排出ガスは、主として、微生物培養液１６２に供給された原料ガスのうち、有機物質の生成に用いられなかった原料ガスである。このような原料ガスは、図２に示すように、微生物培養液１６２中に気泡１６９として存在している。気泡１６９は、有機物質の生成に用いられなかった原料ガスを含み、例えば一酸化炭素および水素を含む。また、気泡１６９は、その他、原料ガスに含まれる、または微生物が原料ガスを消費することによって排出される窒素および二酸化炭素等を含む。気泡１６９は、微生物培養液１６２中を浮上して液面に達し、気泡１６９を構成していたガスは、当該液面と発酵槽１６１の天井部との間の気相空間に入り、排出管１６８によって排出される。この際、液面まで浮上した気泡１６９の一部は、泡沫を形成する。

　ところで、ある種の嫌気性微生物は、発酵作用によって、原料ガス等の基質ガスから、エタノール等の有価物である有機物質を生成することが知られており、この種のガス資化性微生物は、液状の培地（培養液）で培養される。例えば、培養液とガス資化性細菌とを供給して収容しておき、この状態で培養液を撹拌しながら、発酵槽内に原料ガスを供給してもよい。これにより、培養液中でガス資化性細菌を培養して、その発酵作用により原料ガスから有機物質を生成することができる。培養液は、主成分の水と、この水に溶解または分散された栄養分（例えば、ビタミン、リン酸等）とを含有する液体である。このような培養液の組成は、ガス資化性細菌が良好に成育し得るように調製される。

　原料ガスを微生物発酵させる微生物（種）は、水素及び一酸化炭素を主たる原料として原料ガスを微生物発酵させることによって所望の有機物質を製造できるものであれば、特に限定されない。例えば、微生物（種）は、ガス資化性細菌の発酵作用によって、原料ガスから有機物質を生成するものであることが好ましい。ガス資化性細菌のなかでも、クロストリジウム（Clostridium）属がより好ましいが、これに限定されるものではない。以下、さらに例示する。

　ガス資化性細菌は、真性細菌および古細菌の双方を含む。真性細菌としては、例えば、クロストリジウム（Clostridium）属細菌、ムーレラ（Moorella）属細菌、アセトバクテリウム（Acetobacterium）属細菌、カルボキシドセラ（Carboxydocella）属細菌、ロドシュードモナス（Rhodopseudomonas）属細菌、ユーバクテリウム（Eubacterium）属細菌、ブチリバクテリウム（Butyribacterium）属細菌、オリゴトロファ（Oligotropha）属細菌、ブラディリゾビウム（Bradyrhizobium）属細菌、好気性水素酸化細菌であるラルソトニア（Ralsotonia）属細菌等が挙げられる。

　一方、古細菌としては、例えば、Methanobacterium属細菌、Methanobrevibacter属細菌、Methanocalculus属細菌、Methanococcus属細菌、Methanosarcina属細菌、Methanosphaera属細菌、Methanothermobacter属細菌、Methanothrix属細菌、Methanoculleus属細菌、Methanofollis属細菌、Methanogenium属細菌、Methanospirillium属細菌、Methanosaeta属細菌、Thermococcus属細菌、Thermofilum属細菌、Arcaheoglobus属細菌等が挙げられる。

　これらの中でも、古細菌としては、Methanosarcina属細菌、Methanococcus属細菌、Methanothermobacter属細菌、Methanothrix属細菌、Thermococcus属細菌、Thermofilum属細菌、Archaeoglobus属細菌が好ましい。

　さらに、一酸化炭素および二酸化炭素の資化性に優れることから、古細菌としては、Methanosarcina属細菌、Methanothermobactor属細菌、またはMethanococcus属細菌が好ましく、Methanosarcina属細菌、またはMethanococcus属細菌が特に好ましい。なお、Methanosarcina属細菌の具体例として、例えば、Methanosarcina barkeri、Methanosarcina mazei、Methanosarcina acetivorans等が挙げられる。

　以上のようなガス資化性細菌の中から、目的とする有機物質の生成能の高い細菌が選択されて用いられる。例えば、エタノール生成能の高いガス資化性細菌としては、クロストリジウム・オートエタノゲナム（Clostridium autoethanogenum）、クロストリジウム・ユングダリイ（Clostridium ljungdahlii）、クロストリジウム・アセチクム（Clostridium aceticum）、クロストリジウム・カルボキシジボランス（Clostridium carboxidivorans）、ムーレラ・サーモアセチカ（Moorella thermoacetica）、アセトバクテリウム・ウッディイ（Acetobacterium woodii）等が挙げられる。

　上記した微生物（種）を培養する際に用いる培地は、菌に応じた適切な組成であれば特に限定されない。例えば、微生物にクロストリジウム属を用いる場合の培地は、米国特許出願公開２０１７／２６０５５２号の「００９７」～「００９９」等を参考にすることができる。

　発酵槽１６１において、培地（培養液）の温度（培養温度）は、任意の温度を採用してよいが、好ましくは３０℃～４５℃程度、より好ましくは３３℃～４２℃程度である。また、培養時間は、好ましくは連続培養で１２時間以上、より好ましくは７日以上、特に好ましくは３０日以上、最も好ましくは６０日以上であり、上限は特に設定されないが設備の定修等の観点から７２０日以下が好ましく、より好ましくは３６５日以下である。なお、培養時間とは、種菌を培養槽（発酵槽）に添加してから、培養槽内の培養液を全量排出するまでの時間を意味するものとする。

　発酵槽１６１内の圧力は、常圧であってもよいが、好ましくは１０ｋＰａ～３００ｋＰａ（ゲージ圧）程度とすることができる。発酵槽内の圧力をこの範囲とすることにより、過剰圧力負荷による設備コストの増大を抑制しつつ、ガス資化性細菌の反応性をより高めることができる。

　次に、有機物質精製装置１８について説明する。有機物質精製装置１８は、有機物質生成装置１６での微生物発酵を経て得られた有機物質含有液を精製する装置である。例えば有機物質精製装置１８は、得られた有機物質含有液を、精製部において、目的の有機物質の濃度を高めた留出液と、目的の有機物質の濃度を低下させた残留液とに分離する。このような有機物質精製装置１８として、例えば、蒸留装置、浸透気化膜を含む処理装置、ゼオライト脱水膜を含む処理装置、有機物質より沸点の低い低沸点物質を除去する処理装置、有機物質より沸点の高い高沸点物質を除去する処理装置、イオン交換膜を含む処理装置等が挙げられる。これらの装置は単独でまたは２種以上を組み合わせてもよい。単位操作としては、加熱蒸留や膜分離を好適に用いてもよい。

　加熱蒸留では、蒸留器を用いることができる。すなわち、本実施の形態における有機物質生成システム１０は、図２に示すように、上述した有機物質精製装置１８の一例としての蒸留器１８１を有している。この蒸留器１８１は、発酵槽１６１から排出された有機物質を含有する有機物質含有液を加熱して、有機物質の濃度を高めた留出液と、有機物質の濃度を低下させた残留液とに分離するように構成されている。蒸留器１８１は、上述した回収管１６７を介して発酵槽１６１に接続されており、発酵槽１６１内で生成された有機物質は、回収管１６７から回収される。回収管１６７には、菌等の微生物を除去する微生物除去装置（図１２参照）を設置してもよい。この微生物除去装置は、有機膜若しくは無機膜を用いたフィルタ、または遠心機等を含んでいてもよい。この微生物除去装置は、有機膜若しくは無機膜を用いる場合には、後述する微生物除去装置４０と同様にして構成することができる。また、微生物除去装置は、微生物以外の固形物も除去することができる。

　図２に示す形態では、蒸留器１８１において分離された残留液は、蒸留戻しライン５０を介して発酵槽１６１に戻されるようになっている。蒸留戻しライン５０には、残留液を発酵槽１６１に送り込む図示しないポンプが設けられていてもよい。また、蒸留戻しライン５０には、菌等の微生物を除去する微生物除去装置（図１２参照）を設置してもよい。この微生物除去装置は、有機膜若しくは無機膜を用いたフィルタ、または遠心機等を含んでいてもよい。この微生物除去装置は、有機膜若しくは無機膜を用いる場合には、後述する微生物除去装置４０と同様にして構成することができる。また、微生物除去装置は、微生物以外の固形物も除去することができる。

　また、蒸留器１８１には、残留液の一部を取り出して加熱する蒸留加熱器１８２が接続されている。図示しないポンプによって取り出された残留液が蒸留加熱器１８２によって加熱されて、蒸留器１８１内に戻される。このようにして、蒸留器１８１内に供給された有機物質含有液が加熱されるようになっている。蒸留加熱器１８２の熱源には、任意の熱源を用いることができるが、例えば、有機物質生成システム１０が設置されるプラントの排熱（例えば、スチーム等）を用いてもよい。

　有機物質（特に、エタノール）の蒸留時における蒸留器１８１内の温度は、特に限定されないが、１００℃以下であることが好ましく、７０℃～９５℃程度であることがより好ましい。蒸留器１８１内の温度をこの範囲に設定することにより、必要な有機物質とその他の成分との分離、即ち、有機物質の蒸留（精製）をより確実に行うことができる。

　有機物質の蒸留時における蒸留器１８１内の圧力は、常圧であってもよいが、好ましくは大気圧未満、より好ましくは６０ｋＰａ～９５ｋＰａ（絶対圧）程度である。蒸留器１８１内の圧力をこの範囲に設定することにより、有機物質の分離効率を向上させること、ひいては有機物質の収率を向上させることができる。蒸留後に得られた有機物質の濃度は、好ましくは８０体積％以上、より好ましくは９０体積％以上、特に、９５体積％以上とすることが好ましい。

　膜分離では、公知の分離膜を適宜用いることができ、例えばゼオライト膜を好適に用いることができる。

　以上のようにして、有機物質生成システム１０において、原料ガスから有機物質を製造することができる。

　次に、図２を用いて、本実施の形態による有機物質生成システム１０について、より詳細に説明する。

　図２に示すように、有機物質生成システム１０は、上述した発酵槽１６１に供給液を供給する供給ライン２０と、供給ライン２０に設けられ、供給液に含まれる微生物を除去する微生物除去装置４０と、を備えている。供給液とは、各種の新液の供給や補充を目的として、発酵槽１６１に供給される液体であり、例えば、培地、水、ｐＨ調整のために添加するｐＨ調整液（酸性溶液若しくはアルカリ性溶液）等が挙げられる。また、微生物除去とは、後述するように供給液を濾過することにより微生物を捕捉して除去するという概念だけでなく、後述するように供給液を滅菌処理または殺菌処理することにより供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることで、供給液に含まれる微生物を活動困難にさせるという概念を含む用語として用いている。なお、滅菌とは、供給液に含まれる微生物を完全に死滅または不活化することを意味する用語として用いており、殺菌とは、供給液に含まれる微生物の一部を死滅または不活化することを意味する用語として用いている。

　供給ライン２０には、供給液を供給する液供給源３０が接続されている。例えば、液供給源３０には、この供給液を収容した液缶（図示せず）が取り付け可能に構成されていてもよく、あるいは、液供給源３０が、供給液を貯留する液タンク（図示せず）として構成されていてもよい。ここで、液缶は、収容した供給液を、窒素等の酸素を含まない気体でバブリングするように構成されていてもよい。この場合、供給液から酸素を除去することができるとともに、供給液に溶存した溶存酸素も除去することができる。このことにより、偏性好気性微生物を死滅させることができ、通性嫌気性微生物の増殖を防止することができる。このため、後述する微生物除去装置４０への負荷を低減することができる。また、液缶は、収容した供給液を、窒素等の酸素を含まない気体でシールするように構成されていてもよい。この場合、液缶に収容された供給液に外部から酸素が侵入することを防止できる。このことにより、偏性好気性微生物を死滅させることができるとともに、通性嫌気性微生物の増殖を防止することができる。このため、後述する微生物除去装置４０への負荷を低減することができる。

　また、供給ライン２０には、液供給源３０からこの供給液を取り出して発酵槽１６１に送り込む液ポンプ３２が設けられている。液ポンプ３２は、微生物除去装置４０よりも上流側（液供給源３０の側）に配置されている。このような構成により、液供給源３０から供給液が取り出されて、発酵槽１６１に供給される。

　図３に示すように、本実施の形態では、供給ライン２０は、第１供給ライン２２と、第１供給ライン２２に並行に設けられた第２供給ライン２４と、第１供給ライン２２および第２供給ライン２４のそれぞれに並行に設けられたバイパスライン２６と、を有している。微生物除去装置４０は、第１供給ライン２２に設けられた第１微生物除去装置４２と、第２供給ライン２４に設けられた第２微生物除去装置４４と、を有している。

　ここではまず、第１供給ライン２２および第１微生物除去装置４２について説明する。

　本実施の形態による第１微生物除去装置４２は、供給液に含まれる微生物を捕捉して除去するように構成されている。より具体的には、第１微生物除去装置４２は、供給液に含まれる微生物を捕捉する第１フィルタ４２１（濾過部）を有している。第１フィルタ４２１は、例えば、有機膜および無機膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を含んでいてもよい。

　有機膜の材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、酢酸セルロース（ＣＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等が挙げられる。有機膜は、比較的安価であり、入手性が良い。

　無機膜の材料としては、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ　Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ジルコニア　ＺｒＯ_２）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２)、酸化チタン（チタニア　ＴｉＯ_２）、ハイドロキシアパタイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ_３）、ゼオライト、ガラス（ＳＰＧ）、シリカ（ＳｉＯ_２）、パラジウム（Ｐｄ）、ステンレス（ＳＵＳ）、およびこれらを含む焼結体（セラミックス）等が挙げられる。無機膜は、比較的寿命が長く、交換頻度を減らすことを可能にする。

　第１フィルタ４２１は、０．１μｍ～０．４５μｍの孔径を有している。孔径を０．１μｍ以上とすることにより、第１供給ライン２２を流れる供給液が第１フィルタ４２１を通過する際の圧力損失が増大することを抑制できる。一方、孔径を０．４５μｍ以下とすることにより、供給液に含まれるバクテリアや菌等の微生物を、効果的に捕捉することができる。また、第１フィルタ４２１は、微生物以外の固形物も捕捉することができる。

　なお、第１微生物除去装置４２が複数の第１フィルタ４２１を有し、複数の第１フィルタ４２１が、直列に配置されていてもよい。この場合、全ての第１フィルタ４２１が、有機膜および無機膜のいずれか一方で構成されていてもよく、更には同じ材料で構成されていてもよい。しかしながら、一部の第１フィルタ４２１が有機膜で構成され、他の第１フィルタ４２１が無機膜で構成されるようにしてもよい。

　本実施の形態による第１微生物除去装置４２は、第１フィルタ４２１の下流側に設けられた第１濾過液溜め部４２２を更に有している。この第１濾過液溜め部４２２は、第１フィルタ４２１で濾過された供給液を一時的に貯留するようになっている。第１濾過液溜め部４２２に貯留された供給液は、後述する逆洗用ガスで第１フィルタ４２１を逆洗する際に用いられる。このため、第１フィルタ４２１を逆洗用液体で逆洗する場合には、第１濾過液溜め部４２２は設けられていなくてもよい。

　図３に示すように、第１供給ライン２２のうち第１微生物除去装置４２よりも上流側の部分に、第１入口弁２２１が設けられている。より詳細には、第１入口弁２２１は、液ポンプ３２と第１微生物除去装置４２との間に配置されている。第１供給ライン２２のうち第１微生物除去装置４２よりも下流側の部分には、第１出口弁２２２が設けられている。第１入口弁２２１および第１出口弁２２２はそれぞれ、開閉可能に構成されている。

　また、本実施の形態では、第１微生物除去装置４２の第１フィルタ４２１は、逆洗用流体（逆洗用ガスまたは逆洗用液体）を供給液の流れ方向とは逆方向に流して、逆洗可能になっている。すなわち、第１供給ライン２２のうち第１微生物除去装置４２の下流側の部分に、第１微生物除去装置４２の第１フィルタ４２１に供給される逆洗用流体を導入する第１導入ライン２２３が接続されている。この第１導入ライン２２３は、第１供給ライン２２のうち第１微生物除去装置４２（より詳細には、第１濾過液溜め部４２２）と第１出口弁２２２との間の部分に接続されている。逆洗用流体は、第１フィルタ４２１を洗浄するための流体であり、逆洗用ガスの例としては、窒素ガス、空気等が挙げられる。また、逆洗用液体の例としては、例えば、水、水酸化ナトリウム溶液（０．１Ｍ～１Ｍ）等のアルカリ性溶液、過酸化水素溶液（１％～１０％）等の酸性溶液等が挙げられる。第１導入ライン２２３には、開閉可能な第１導入弁２２４が設けられている。

　第１供給ライン２２のうち第１微生物除去装置４２の上流側の部分に、第１微生物除去装置４２を通過した逆洗用流体を排出する第１ドレンライン２２５が接続されている。この第１ドレンライン２２５は、第１供給ライン２２のうち第１微生物除去装置４２（より詳細には、第１フィルタ４２１）と第１入口弁２２１との間の部分に接続されている。第１ドレンライン２２５には、開閉可能な第１ドレン弁２２６が設けられている。

　続いて、第２供給ライン２４および第２微生物除去装置４４について説明する。

　図３に示すように、第２供給ライン２４の入口端は、第１供給ライン２２のうち第１入口弁２２１よりも上流側の部分（より詳細には、第１入口弁２２１と液ポンプ３２との間の部分）に接続されている。第２供給ライン２４の出口端は、第１供給ライン２２のうち第１出口弁２２２よりも下流側の部分に接続されている。すなわち、第２供給ライン２４は、第１微生物除去装置４２をバイパスするようになっている。

　第２供給ライン２４は、第１供給ライン２２と同様に構成されている。すなわち、第２供給ライン２４に、第２微生物除去装置４４が設けられており、第２微生物除去装置４４は、第１フィルタ４２１と同様な第２フィルタ４４１と、第１濾過液溜め部４２２と同様な第２濾過液溜め部４４２と、を有している。

　第２供給ライン２４のうち第２微生物除去装置４４よりも上流側の部分に、第１入口弁２２１と同様な第２入口弁２４１が設けられている。第２供給ライン２４のうち第２微生物除去装置４４よりも下流側の部分に、第１出口弁２２２と同様な第２出口弁２４２が設けられている。

　また、第２供給ライン２４のうち第２微生物除去装置４４の下流側の部分に、第１導入ライン２２３と同様な第２導入ライン２４３が接続されている。この第２導入ライン２４３に、第１導入弁２２４と同様な第２導入弁２４４が設けられている。

　第２供給ライン２４のうち第２微生物除去装置４４の上流側の部分に、第１ドレンライン２２５と同様な第２ドレンライン２４５が接続されている。この第２ドレンライン２４５に、第１ドレン弁２２６と同様な第２ドレン弁２４６が設けられている。

　次に、バイパスライン２６について説明する。バイパスライン２６には、微生物除去装置４０は設けられていない。

　図３に示すように、バイパスライン２６の入口端は、第２供給ライン２４のうち第２入口弁２４１よりも上流側の部分に接続されている。バイパスライン２６の出口端は、第２供給ライン２４のうち第２出口弁２４２よりも下流側の部分（または第１供給ライン２２のうち第１出口弁２２２よりも下流側の部分）に接続されている。すなわち、バイパスライン２６は、第１微生物除去装置４２をバイパスするとともに第２微生物除去装置４４をバイパスするようになっている。

　バイパスライン２６には、入口端の側の部分にバイパス入口弁２６１が設けられており、出口端の側の部分にバイパス出口弁２６２が設けられている。バイパス入口弁２６１およびバイパス出口弁２６２は、バイパスライン２６への液体の流入を防止するために設けられている。

　なお、第１供給ライン２２のうち第２供給ライン２４との接続点の近傍に、図示しない弁が更に設けられていてもよい。同様に、第２供給ライン２４のうち第１供給ライン２２との接続点の近傍に、図示しない弁が更に設けられていてもよい。

　本実施の形態による有機物質生成システム１０は、供給液の供給先を制御する制御装置Ｃを更に備えていてもよい。この制御装置Ｃは、供給液を第１微生物除去装置４２および第２微生物除去装置４４のいずれに供給するかを制御するように構成されていてもよい。すなわち、制御装置Ｃは、第１微生物除去装置４２、第２微生物除去装置４４およびバイパスライン２６のいずれに供給液を供給するかを制御するように構成されていてもよい。この場合、制御装置Ｃは、上述した各弁の切替および液ポンプ３２の駆動を制御してもよい。

　ところで、図２に示すように、本実施の形態における有機物質生成システム１０は、発酵槽１６１から排出された上述の排出ガスから分離液を分離する気液分離装置６０を更に備えている。この気液分離装置６０は、上述した排出管１６８を介して発酵槽１６１に接続されている。通常、発酵槽１６１から排出される排出ガスには、微生物培養液の水分が含まれている。気液分離装置６０は、この排出ガスに含まれる水分を分離液として排出ガスから分離するように構成されている。図２に示す形態では、気液分離装置６０において分離された分離液は、気液分離戻しライン６２を介して発酵槽１６１に戻されるようになっている。気液分離戻しライン６２には、分離液を発酵槽１６１に送り込む図示しないポンプが設けられていてもよい。

　次に、以上のような構成からなる有機物質生成システム１０を用いて発酵槽１６１に供給液（例えば、培地）を供給する方法について説明する。以下に説明する方法は、上述した制御装置Ｃにより自動的に行うようにしてもよいが、これに限られることはなく、作業者が各弁および液ポンプ３２を操作することで行われるようにしてもよい。

　ここでは、まず、第１微生物除去装置４２で供給液に含まれる微生物を除去しながら発酵槽１６１に供給液を供給する場合について説明する。

　この場合、各弁の開閉状態を図３に示す状態に設定する。すなわち、第１入口弁２２１および第１出口弁２２２を開き、他の弁は閉じる。そして、液ポンプ３２を駆動する。このことにより、液供給源３０から供給液が取り出されて、第１供給ライン２２を通って発酵槽１６１に供給される。なお、図３においては、開状態の弁を白抜き表示し、閉状態の弁を黒塗り表示している。図４においても同様である。

　この間、供給液は、第１微生物除去装置４２の第１フィルタ４２１を通過する。このことにより、供給液は第１フィルタ４２１で濾過され、供給液に含まれていたバクテリアや菌等の微生物が第１フィルタ４２１で捕捉される。第１フィルタ４２１で濾過された供給液は、第１濾過液溜め部４２２で一時的に貯留され、その後、第１供給ライン２２を通って発酵槽１６１に流入する。

　このようにして、発酵槽１６１に供給される供給液に微生物が含まれることを防止できる。

　なお、第１微生物除去装置４２で供給液から微生物を除去している間、第２微生物除去装置４４は、洗浄することができる。第２微生物除去装置４４の洗浄方法は、後述する第１微生物除去装置４２の洗浄方法と同様であり、ここでは詳細な説明は省略する。また、この間、第２微生物除去装置４４を点検または交換などのメンテナンスを行うこともできる。

　次に、第２微生物除去装置４４で供給液から微生物を除去しながら、発酵槽１６１に供給液を供給するとともに、第１微生物除去装置４２を洗浄する場合について説明する。

　この場合、各弁の開閉状態を図４に示す状態に設定する。すなわち、第２入口弁２４１および第２出口弁２４２を開くとともに、第１導入弁２２４および第１ドレン弁２２６を開き、その他の弁は閉じる。そして、液ポンプ３２を駆動する。このことにより、液供給源３０から供給液が取り出されて、第２供給ライン２４を通って発酵槽１６１に供給される。

　この間、供給液は、第２微生物除去装置４４の第２フィルタ４４１を通過する。このことにより、供給液は第２フィルタ４４１で濾過され、供給液に含まれていたバクテリアや菌等の微生物が第２フィルタ４４１で捕捉される。第２フィルタ４４１で濾過された供給液は、第２濾過液溜め部４４２で一時的に貯留され、その後、第２供給ライン２４を通って発酵槽１６１に流入する。

　このようにして、発酵槽１６１に供給される供給液に微生物が含まれることを防止できる。

　また、第２微生物除去装置４４で供給液から微生物を除去している間、第１微生物除去装置４２を洗浄することができる。上述したように、第１導入弁２２４および第１ドレン弁２２６が開いていることにより、例えば第１導入ライン２２３に設けられた導入ポンプ（図示せず）を駆動することにより、第１導入ライン２２３から第１供給ライン２２に逆洗用流体が導入される。第１出口弁２２２が閉じていることにより、導入された逆洗用流体は、まず第１濾過液溜め部４２２に流入し、その後、第１フィルタ４２１を通る。第１入口弁２２１が閉じているとともに第１ドレン弁２２６が開いていることにより、第１フィルタ４２１を通過した逆洗用流体は、第１ドレンライン２２５から排出される。この間、第１フィルタ４２１を通過する逆洗用流体の流れの方向は、供給液が流れる方向とは反対になっている。このことにより、第１フィルタ４２１に捕捉された微生物が逆洗用流体で洗い流され、第１ドレンライン２２５から逆洗用流体と共に排出される。このようにして、第１フィルタ４２１が洗浄される。なお、第２微生物除去装置４４で供給液から微生物を除去している間、第１微生物除去装置４２の点検または交換などのメンテナンスを行うこともできる。

　さらに、第１微生物除去装置４２および第２微生物除去装置４４のいずれにおいても微生物を除去させることなく、供給源から発酵槽１６１に供給液を供給する場合、バイパス入口弁２６１およびバイパス出口弁２６２を開き、その他の弁を閉じる。この場合、液ポンプ３２を駆動することで、液供給源３０から供給液が取り出されて、バイパスライン２６を通って発酵槽１６１に供給される。この間、第１微生物除去装置４２および第２微生物除去装置４４の両方を洗浄、点検または交換などのメンテナンスを行うこともできる。

　このように本実施の形態によれば、発酵槽１６１に供給液を供給する供給ライン２０に、供給液に含まれる微生物を除去する微生物除去装置４０が設けられている。このことにより、発酵槽１６１に供給される供給液に、微生物が含まれることを抑制できる。このため、発酵槽１６１内でコンタミネーションが発生することを抑制でき、発酵槽１６１内において、目的とする有機物質を生成するための微生物の活動が弱められることを抑制できる。この結果、有機物質の生成効率の低下を抑制することができる。

　すなわち、供給ライン２０を複数の構成物（管など）で構成した場合には、各構成物間にシール部が設けられる。このシール部から、有害な微生物が供給ライン２０内に侵入し、コンタミネーションを発生させる可能性が考えられる。また、供給液が収容された液缶などを液供給源３０に取り付ける際にも、外気から有害な微生物が供給ライン２０内に侵入し得る。これに対して本実施の形態によれば、上述したように、供給ライン２０に微生物除去装置４０が設けられていることにより、供給液に含まれる微生物を除去することができ、発酵槽１６１内でのコンタミネーションの発生を効果的に抑制することができる。

　また、本実施の形態によれば、微生物除去装置４０は、供給液を濾過して微生物を捕捉するフィルタ４２１、４４１を有している。このことにより、発酵槽１６１に供給される供給液から微生物を除去することができ、発酵槽１６１に供給される供給液に、微生物が含まれることを抑制できる。また、本実施の形態によれば、フィルタ４２１、４４１によって供給液に含まれている微生物を除去することができるため、供給液を加熱や冷却することを不要にできる。このため、フィルタ４２１、４４１を通過した供給液を発酵槽１６１に供給するまでに温度調節することを不要にでき、有機物質生成システム１０の構成が複雑化することを抑制できる。さらに、本実施の形態によれば、高温や低温に耐性のある微生物であっても、供給液に含まれる微生物を除去することができ、微生物を効果的に除去することができる。

　また、本実施の形態によれば、微生物除去装置４０は、フィルタ４２１、４４１の下流側に設けられた、フィルタ４２１、４４１で濾過された供給液を貯留する濾過液溜め部４２２、４４２を更に有している。このことにより、フィルタ４２１、４４１を逆洗用ガスで逆洗する場合に用いられる液体を確保することができる。

　また、本実施の形態によれば、供給ライン２０は、第１微生物除去装置４２が設けられた第１供給ライン２２と、第２微生物除去装置４４が設けられた第２供給ライン２４と、を有している。このことにより、第１微生物除去装置４２および第２微生物除去装置４４のうちの一方の微生物除去装置の洗浄、点検または交換等のメンテナンスを行いながら、他方の微生物除去装置で供給液から微生物を除去することができる。このため、微生物除去装置４０のメンテナンスを行いながら、発酵槽１６１内でのコンタミネーションの発生を抑制することができる。

　また、本実施の形態によれば、供給ライン２０は、第１微生物除去装置４２が設けられた第１供給ライン２２と、バイパスライン２６と、を有している。このことにより、第１微生物除去装置４２の洗浄、点検または交換等のメンテナンスを行いながら、バイパスライン２６を通って発酵槽１６１に供給液を供給することができる。このため、微生物除去装置４０のメンテナンスを行うために、有機物質生成システム１０の運転停止を回避することができる。とりわけ、本実施の形態によれば、供給ライン２０は、第２微生物除去装置４４が設けられた第２供給ライン２４を更に有しているため、第１微生物除去装置４２および第２微生物除去装置４４の両方を、洗浄、点検または交換などのメンテナンスを行いながら、供給液を発酵槽１６１に供給することができる。

　さらに、本実施の形態によれば、供給ライン２０のうち微生物除去装置４０の下流側の部分に、微生物除去装置４０に供給される逆洗用流体を導入する導入ライン２２３、２４３が接続され、供給ライン２０のうち微生物除去装置４０の上流側の部分に、微生物除去装置４０を通過した逆洗用流体を排出するドレンライン２２５、２４５が接続されている。このことにより、微生物除去装置４０の洗浄時には、微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１に、供給液が流れる方向とは反対方向に逆洗用流体を流すことができる。このため、フィルタ４２１、４４１に捕捉された微生物を逆洗用流体で洗い流すことができ、フィルタ４２１、４４１を効果的に洗浄することができる。この結果、微生物の除去効率の低下を抑制することができ、発酵槽１６１内でのコンタミネーションが発生することを効果的に抑制することができる。

（変形例１）
　なお、上述した本実施の形態においては、液供給源３０からの供給液を微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１で濾過しながら発酵槽１６１に供給し、気液分離装置６０からの分離液は、発酵槽１６１に戻す例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図５に示すように、気液分離装置６０において分離された分離液をリサイクル液としてフィルタ４２１、４４１に供給するようにしてもよい。

　図５に示す変形例１においては、気液分離装置６０からの分離液は、分離液リサイクルライン６４を介して微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１に供給される。分離液リサイクルライン６４の出口端は、供給ライン２０のうち微生物除去装置４０よりも上流側の部分に接続されるようにしてもよい。より詳細には、分離液リサイクルライン６４の出口端は、第１供給ライン２２（図３参照）のうち、第２供給ライン２４の入口端との接続点と、液ポンプ３２との間の部分に接続されるようにしてもよい。第１供給ライン２２と分離液リサイクルライン６４との接続点は、第１合流部３４として構成されている。このような構成により、気液分離装置６０で分離された分離液は、液供給源３０から取り出された供給液と第１合流部３４で混合され、その混合液が、微生物除去装置４０、例えば、第１微生物除去装置４２に供給される。そして、供給液と分離液とを含む混合液が第１フィルタ４２１で濾過され、混合液に含まれていたバクテリアや菌等の微生物が第１フィルタ４２１で捕捉される。第１フィルタ４２１で濾過された混合液は、第１濾過液溜め部４２２を通って発酵槽１６１に流入する。なお、分離液リサイクルライン６４には、分離液を微生物除去装置４０に送り込む図示しないポンプが設けられていてもよい。また、分離液リサイクルライン６４の出口端は、気液分離装置６０で分離された分離液を微生物除去装置４０に供給することができれば、供給ライン２０のうちの任意の部分に接続されていてもよい。更には、分離液リサイクルライン６４の出口端は、液供給源３０に接続されていてもよい。この場合、分離液は、液供給源３０から供給液と共に微生物除去装置４０に供給される。

　このように変形例１によれば、気液分離装置６０において分離された分離液を微生物除去装置４０に供給することにより、コンタミネーションの発生を抑制しながら分離液を再利用することができる。このため、工業排水量を低減することができ、環境への負荷および処理コストの低減を図ることができる。

　ここで、有機物質生成システム１０の運転を停止した場合、気液分離装置６０には、外気が侵入し得る。このため、有害な微生物が混入する可能性がある。一方、気液分離装置６０において分離される分離液を再利用することで、工業排水量の低減を図ることができる。これに対して変形例１によれば、分離液を微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１で濾過することにより、分離液に含まれる微生物を除去することができる。このため、発酵槽１６１内でのコンタミネーションの発生を抑制しながら分離液の再利用を図ることができる。なお、分離液には、目的とする有機物質を生成するための微生物が混入している可能性があるが、当該微生物はフィルタ４２１、４４１で捕捉され得る。しかしながら、発酵槽１６１では、この有用な微生物の濃度を制御しているため、分離液に含まれる有用な微生物が除去されたとしても、発酵槽１６１での生産効率の低下を回避することができる。

（変形例２）
　また、上述した本実施の形態においては、液供給源３０からの供給液を微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１で濾過しながら発酵槽１６１に供給し、蒸留器１８１からの残留液は、発酵槽１６１に戻す例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図６に示すように、蒸留器１８１において分離された残留液をリサイクル液としてフィルタ４２１、４４１に供給するようにしてもよい。

　図６に示す変形例２においては、有機物質精製装置１８が、発酵槽１６１から排出された有機物質含有液を加熱して、有機物質の濃度を高めた留出液と、有機物質の濃度を低下させた残留液とに分離する蒸留器１８１を有している。この蒸留器１８１からの残留液は、残留液リサイクルライン５２を介して微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１に供給される。残留液リサイクルライン５２の出口端は、供給ライン２０のうち微生物除去装置４０よりも上流側の部分に接続されるようにしてもよい。より詳細には、残留液リサイクルライン５２の出口端は、第１供給ライン２２のうち、第２供給ライン２４の入口端との接続点と、液ポンプ３２との間の部分に接続されるようにしてもよい。第１供給ライン２２と残留液リサイクルライン５２との接続点は、第２合流部３６として構成されている。このような構成により、蒸留器１８１で分離された残留液は、液供給源３０から取り出された供給液と第２合流部３６で混合され、その混合液が、微生物除去装置４０、例えば、第１微生物除去装置４２に供給される。そして、供給液と残留液とを含む混合液が第１フィルタ４２１で濾過され、混合液に含まれていたバクテリアや菌等の微生物が第１フィルタ４２１で捕捉される。第１フィルタ４２１で濾過された混合液は、第１濾過液溜め部４２２を通って発酵槽１６１に流入する。なお、残留液の温度が高い場合には、発酵槽１６１に流入させる前に、冷却器７０（図９、図１０参照）を用いて、混合液を冷却させてもよい。なお、残留液リサイクルライン５２には、残留液を微生物除去装置４０に送り込む図示しないポンプが設けられていてもよい。また、残留液リサイクルライン５２の出口端は、蒸留器１８１で分離された残留液を微生物除去装置４０に供給することができれば、供給ライン２０のうちの任意の部分に接続されていてもよい。更には、残留液リサイクルライン５２の出口端は、液供給源３０に接続されていてもよい。この場合、蒸留液は、液供給源３０から供給液と共に微生物除去装置４０に供給される。

　このように変形例２によれば、有機物質精製装置１８の蒸留器１８１において分離された残留液を微生物除去装置４０に供給することにより、コンタミネーションの発生を抑制しながら残留液を再利用することができる。このため、工業排水量を低減することができ、環境への負荷および処理コストの低減を図ることができる。

　ここで、有機物質生成システム１０の運転を停止した場合、蒸留器１８１には、外気が侵入し得る。このため、バクテリアや菌等の混入により微生物のコンタミネーションが発生する可能性がある。一方、蒸留器１８１において分離される残留液を再利用することで、工業排水量の低減を図ることができる。これに対して変形例２によれば、残留液を微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１で濾過することにより、残留液に含まれる微生物を除去することができる。このため、発酵槽１６１内でのコンタミネーションの発生を抑制しながら残留液の再利用を図ることができる。なお、残留液には、目的とする有機物質を生成するための微生物が混入している可能性があるが、当該微生物はフィルタ４２１、４４１で捕捉され得る。しかしながら、発酵槽１６１では、この有用な微生物の濃度を制御しているため、残留液に含まれる有用な微生物が除去されたとしても、発酵槽１６１での生産効率の低下を回避することができる。

　なお、残留液は、蒸留器１８１において加熱されて高温になっており、蒸留器１８１内ですでに滅菌または殺菌され、残留液に含まれる微生物の少なくとも一部は死滅または不活化されている。しかしながら、このような残留液であっても、フィルタ４２１、４４１で濾過させることにより、発酵槽１６１に供給される混合液に、微生物が含まれることをより一層抑制することができる。

（変形例３）
　また、上述した本実施の形態においては、例えば、図７に示すように、気液分離装置６０において分離された分離液をリサイクル液として微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１に供給するとともに、有機物質精製装置１８において分離された残留液をリサイクル液として微生物除去装置４０のフィルタ４２１、４４１に供給するようにしてもよい。

　図７に示す変形例３においては、気液分離装置６０で分離された分離液は、液供給源３０から取り出された供給液と第１合流部３４で混合される。また、蒸留器１８１で分離された残留液は、液供給源３０から取り出された供給液と第２合流部３６で混合される。微生物除去装置４０には、供給液、分離液および残留液を含む混合液が供給される。そして、この混合液が第１フィルタ４２１で濾過され、混合液に含まれていたバクテリアや菌等の微生物が第１フィルタ４２１で捕捉される。第１フィルタ４２１で濾過された混合液は、第１濾過液溜め部４２２を通って発酵槽１６１に流入する。なお、残留液の温度が高い場合には、発酵槽１６１に流入させる前に、冷却器７０（図９、図１０参照）を用いて、混合液を冷却させてもよい。

　このように変形例３によれば、気液分離装置６０において分離された分離液と、有機物質精製装置１８の蒸留器１８１において分離された残留液とを発酵槽１６１に供給することにより、コンタミネーションの発生を抑制しながら、分離液および残留液を再利用することができる。このため、工業排水量を低減することができ、環境への負荷および処理コストの低減を図ることができる。なお、分離液および残留液を再利用する場合、発酵槽１６１内の微生物培養液中に含まれる分離液および残留液の合計量は、微生物培養液の全体積に対して、通常６０体積％以上、好ましくは７０体積％以上、より好ましくは８０体積％以上、更に好ましくは９０体積％以上である。なお、図７においては、第１合流部３４が、第２合流部３６よりも上流側（液供給源３０の側）に配置されている例が示されているが、これに限られることはなく、第１合流部３４が、第２合流部３６よりも下流側（微生物除去装置４０の側）に配置されていてもよい。

　なお、変形例２および変形例３においては、有機物質精製装置１８の蒸留器１８１で分離された残留液を微生物除去装置４０に供給する例について説明したが、これに限られることはない。例えば、有機物質精製装置１８として蒸留器１８１以外の装置、例えば、浸透気化膜を含む処理装置、ゼオライト脱水膜を含む処理装置、有機物質より沸点の低い低沸点物質を除去する処理装置、有機物質より沸点の高い高沸点物質を除去する処理装置、またはイオン交換膜を含む処理装置等において、精製過程で分離された残留液を、微生物除去装置４０に供給して微生物を除去しながら、リサイクル液として再利用してもよい。

（変形例４）
　さらに、上述した本実施の形態において、例えば、図８に示すように、液供給源３０が、供給液を貯留する液タンクとして構成されている場合、液供給源３０に第１水供給ライン８０を介して水タンク８２が接続されているとともに、原液供給ライン８４を介して原液タンク８６が接続されていてもよい。水タンク８２には、水が収容されて貯留されている。原液タンク８６には、供給液の主要成分を含む原液が収容されて貯留されている。第１水供給ライン８０には、水ポンプ８８が設けられていてもよく、原液供給ライン８４には、原液ポンプ９０が設けられていてもよい。水タンク８２から第１水供給ライン８０を介して液供給源３０に水が供給され、原液タンク８６から原液供給ライン８４を介して液供給源３０に原液が供給される。そして、液供給源３０において、水と原液とが混合されて供給液が生成される。

　水タンク８２は、収容している水を殺菌する殺菌装置９２を備えていてもよい。例えば、殺菌装置９２は、紫外線（ＵＶ光）、ガンマ線（γ線）、オゾン、塩素等を用いて収容している水を殺菌するように構成されていてもよく、または、収容している水を加熱して殺菌するように構成されていてもよい。水タンク８２に収容されている水が、上水、地下水、工業用水、河川の水、井戸水または雨水等の透過度が高い水である場合には、紫外線で殺菌することが効果的であり、安価でもあり、好ましい。このことにより、発酵槽１６１（図２参照）内でコンタミネーションが発生することを抑制でき、微生物除去装置４０への負荷を低減することができる。第１水供給ライン８０にも、殺菌装置９２と同様な殺菌装置が設けられていてもよい。

　また、原液タンク８６は、収容している原液を殺菌する殺菌装置９４を備えていてもよい。例えば、殺菌装置９４は、紫外線（ＵＶ光）、ガンマ線（γ線）、オゾン、塩素等を用いて収容している原液を殺菌するように構成されていてもよく、または、収容している原液を加熱して殺菌するように構成されていてもよい。原液タンク８６に収容されている原液の透過度が高く、かつ有機物を含まない場合には、紫外線で殺菌することが効果的であり、安価でもあり、好ましい。原液が有機物を含む場合には、加熱して殺菌することが効果的であり、好ましい。この場合の加熱時間は、６０℃以上６８℃未満で３０分～６０分としてもよく、６８℃以上７２℃未満で１分～３０分としてもよく、７２℃以上で１５秒～１０分としてもよい。このように加熱することで、微生物の少なくとも一部を効果的に死滅または不活化させることができるとともに、原液中の成分の分解や変性を抑制することができる。このことにより、発酵槽１６１（図２参照）内でコンタミネーションが発生することを抑制でき、微生物除去装置４０への負荷を低減することができる。原液供給ライン８４にも、殺菌装置９４と同様な殺菌装置が設けられていてもよい。

　また、図８に示すように、水タンク８２に、第２水供給ライン９６を介して水供給源９８が接続されていてもよい。この場合、水供給源９８から、上水や地下水等の水が、第２水供給ライン９６を介して水タンク８２に供給される。この第２水供給ライン９６にも、上述した殺菌装置９２と同様な殺菌装置が設けられていてもよい。このことにより、微生物除去装置４０への負荷をより一層低減することができる。

（第２の実施の形態）
　次に、図９を用いて、本発明の第２実施の形態における有機物質生成システムについて説明する。

　図９に示す第２の実施の形態においては、微生物除去装置は、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させる不活化部を有している点が主に異なり、他の構成は、図１～図８に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図９において、図１～図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　本実施の形態においては、図９に示すように、微生物除去装置４０は、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化する不活化部４６を有している。すなわち、不活化部４６は、供給液を滅菌処理または殺菌処理するように構成されていてもよい。本実施の形態では、不活化部４６は、供給液を加熱して滅菌または殺菌する加熱器４６１（加熱部）を含んでいる。供給液を加熱することにより、供給液を滅菌または殺菌し、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることができる。このため、供給液に含まれる微生物を活動困難にさせることができる。

　加熱器４６１は、供給液の温度が６０℃～９０℃となるように供給液を加熱するようにしてもよい。供給液の温度を６０℃以上とすることにより、供給液を効果的に滅菌または殺菌することができ、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を効果的に死滅または不活化させることができる。一方、供給液の温度を９０℃以下とすることにより、加熱器４６１から流出して発酵槽１６１に供給される供給液の温度が高くなり過ぎることを防止できるとともに、供給液中の成分（供給液が培地である場合には栄養分）の分解や変成を抑制することができる。なお、加熱時間は、６０℃以上６８℃未満で３０分～６０分としてもよく、６８℃以上７２℃未満で１分～３０分としてもよく、７２℃以上で１５秒～１０分としてもよい。このように加熱することで、微生物の少なくとも一部を効果的に死滅または不活化させることができるとともに、供給液中の成分の分解や変性を抑制することができる。

　加熱器４６１は、供給液を加熱することができれば、任意の方法で供給液を加熱するようにしてもよい。例えば、有機物質生成システム１０が設置されるプラントの排熱（例えば、スチーム等）を利用して、加熱器４６１内を流れる供給液を加熱してもよい。あるいは、電気ヒータで、供給液を加熱してもよい。

　供給ライン２０のうち加熱器４６１の下流側には、加熱器４６１により加熱された供給液を冷却する冷却器７０が設けられている。冷却器７０は、供給液の温度が３３℃～４２℃となるように供給液を冷却するようにしてもよい。このことにより、発酵槽１６１に供給される供給液の温度を低下させることができ、発酵槽１６１内での微生物の活動が弱められることを防止できる。

　冷却器７０は、供給液を冷却することができれば、任意の方法で供給液を冷却するようにしてもよい。例えば、チラーで、冷却器７０内を流れる供給液を冷却してもよい。あるいは、有機物質生成システム１０が設置されるプラントの冷却水を利用して、供給液を冷却してもよい。

　例えば、供給ライン２０が、図３および図４に示すような形態である場合、図３および図４に示す第１供給ライン２２における第１フィルタ４２１を加熱器４６１（例えば、第１加熱器とする）に置き換え、第１濾過液溜め部４２２を冷却器７０（例えば、第１冷却器とする）に置き換えてもよい。第２供給ライン２４についても同様である。なお、加熱器４６１および冷却器７０を用いる場合には、図３および図４に示す、導入ライン２２３、２４３やドレンライン２２５、２４５は接続されていなくてもよい。

　このように本実施の形態によれば、微生物除去装置４０が、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化する不活化部４６を有している。このことにより、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることができる。このため、供給液から活性化された微生物を除去することができ、発酵槽１６１に供給される供給液に、活性化された微生物が含まれることを抑制できる。言い換えると、供給液に含まれる微生物を活動困難にさせることができる。このため、発酵槽１６１内でコンタミネーションが発生することを抑制でき、発酵槽１６１内において、目的とする有機物質を生成するための微生物の活動が弱められることを抑制できる。この結果、有機物質の生成効率の低下を抑制することができる。

　また、本実施の形態によれば、不活化部４６は、供給液を加熱する加熱器４６１を有している。このことにより、給液を滅菌または殺菌することができ、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化することができる。このように、供給液を加熱することによって供給液に微生物が含まれることを抑制しているため、供給液が加熱器４６１を通過する際の圧力損失が増大することを抑制できる。

　また、本実施の形態によれば、加熱器４６１により加熱された供給液を冷却器７０によって冷却している。このことにより、発酵槽１６１に供給される供給液の温度を低下させることができ、発酵槽１６１内での微生物の活動が弱められることを防止できる。

　なお、上述した本実施の形態においては、液供給源３０からの供給液を微生物除去装置４０の加熱器４６１で加熱しながら発酵槽１６１に供給し、気液分離装置６０からの分離液は、発酵槽１６１に戻す例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、上述した図５に示す変形例１と同様に、気液分離装置６０において分離された分離液をリサイクル液として加熱器４６１に供給するようにしてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、液供給源３０からの供給液を微生物除去装置４０の加熱器４６１で加熱しながら発酵槽１６１に供給し、蒸留器１８１からの残留液は、発酵槽１６１に戻す例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、上述した図６に示す変形例２と同様に、有機物質精製装置１８において分離された残留液をリサイクル液として加熱器４６１に供給するようにしてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、上述した図７に示す変形例３と同様に、気液分離装置６０において分離された分離液をリサイクル液として加熱器４６１に供給するとともに、有機物質精製装置１８において分離された残留液をリサイクル液として加熱器４６１に供給するようにしてもよい。

　さらに、上述した本実施の形態においては、不活化部４６が、供給液を加熱する加熱器４６１を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、不活化部４６は、任意の方法で供給液を滅菌または殺菌するようにしてもよい。例えば、不活化部４６は、紫外線（ＵＶ光）、ガンマ線（γ線）、オゾン、塩素を用いて供給液を滅菌または殺菌するようにしてもよい。すなわち、不活化部４６が紫外線照射部またはガンマ線照射部を含むことにより、供給液に紫外線またはガンマ線を照射して、供給液を滅菌または殺菌することができる。また、不活化部４６がオゾン供給部または塩素供給部を含むことにより、供給液にオゾンまたは塩素を混入させて、供給液を滅菌または殺菌することができる。このような微生物の死滅または不活化の方法は、加熱を含めて複数の方法を組み合わせてもよい。

（第３の実施の形態）
　次に、図１０を用いて、本発明の第３実施の形態における有機物質生成システムについて説明する。

　図１０に示す第３の実施の形態においては、微生物除去装置は、供給液を収容容器に供給する供給ラインと、残留液リサイクルラインとの合流不活化部によって構成されている点が主に異なり、他の構成は、図１～図８に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１０において、図１～図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　本実施の形態においては、図１０に示すように、微生物除去装置４０は、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化する不活化部４６を有している。本実施の形態では、不活化部４６は、供給液を加熱して滅菌または殺菌する合流不活化部４６２によって構成されている。

　すなわち、本実施の形態においては、図１０に示すように、有機物質精製装置１８の蒸留器１８１からの残留液は、残留液リサイクルライン５２を介して供給ライン２０に供給されるようになっている。供給ライン２０と残留液リサイクルライン５２との接続点に、合流不活化部４６２が設けられている。本実施の形態による微生物除去装置４０は、供給ライン２０と残留液リサイクルライン５２との合流不活化部４６２によって構成されている。上述したように、蒸留器１８１では、有機物質含有液が加熱されているため、蒸留器１８１からの残留液の温度が高くなっている。このことにより、合流不活化部４６２において、供給液に高温の残留液を合流させて供給液と高温の残留液とを混合し、供給液が残留液で加熱される。このため、供給液が滅菌または殺菌され、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることができる。このため、供給液に含まれる微生物を活動困難にさせることができる。なお、残留液は、蒸留器１８１において加熱されて高温になっている。このため、残留液は、蒸留器１８１内に貯留されている間に、滅菌または殺菌されている。

　合流不活化部４６２に供給される残留液の温度は、６０℃～１００℃であってもよい。残留液の温度を６０℃以上とすることにより、供給液を効果的に滅菌または殺菌することができ、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を効果的に死滅または不活化させることができる。一方、残留液の温度を１００℃以下とすることにより、加熱器４６１から流出して発酵槽１６１に供給される供給液の温度が高くなり過ぎることを防止できるとともに、供給液中の成分（供給液が培地である場合には栄養分）の分解や変成を抑制することができる。

　供給ライン２０のうち合流不活化部４６２の下流側には、合流不活化部４６２において混合された混合液（供給液と残留液との混合液）を冷却する冷却器７０が設けられている。冷却器７０は、混合液の温度が３３℃～４２℃となるように混合液を冷却するようにしてもよい。このことにより、発酵槽１６１に供給される混合液の温度を低下させることができ、発酵槽１６１内での微生物の活動が弱められることを防止できる。冷却器７０は、図９に示す第２の実施の形態の冷却器７０と同様に構成することができる。

　例えば、供給ライン２０が、図３および図４に示すような形態である場合、図３および図４に示す第１供給ライン２２における第１フィルタ４２１を合流不活化部４６２に置き換え、第１濾過液溜め部４２２を冷却器７０に置き換えてもよい。第２供給ライン２４が設けられている場合には、残留液リサイクルライン５２を途中位置で分流させて、第２供給ライン２４にも供給されるようにしてもよい。なお、合流不活化部４６２および冷却器７０を用いる場合には、図３および図４に示す、導入ライン２２３、２４３やドレンライン２２５、２４５は接続されていなくてもよい。

　このように本実施の形態によれば、微生物除去装置４０が、蒸留器１８１からの残留液で供給液を加熱する合流不活化部４６２によって構成されている。このことにより、合流不活化部４６２において、供給液に高温の残留液を混合させることができ、供給液を残留液で加熱することができる。このため、供給液が滅菌または殺菌され、供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化することができる。このため、供給液から活性化された微生物を除去することができ、発酵槽１６１に供給される供給液に、活性化された微生物が含まれることを抑制できる。言い換えると、供給液に含まれる微生物を活動困難にさせることができる。このため、発酵槽１６１内でコンタミネーションが発生することを抑制でき、発酵槽１６１内において、目的とする有機物質を生成するための微生物の活動が弱められることを抑制できる。この結果、有機物質の生成効率の低下を抑制することができる。

　また、本実施の形態によれば、合流不活化部４６２により混合された供給液と残留液との混合液を冷却器７０によって冷却している。このことにより、発酵槽１６１に供給される混合液の温度を低下させることができ、発酵槽１６１内での微生物の活動が弱められることを防止できる。

　なお、上述した本実施の形態においては、気液分離装置６０からの分離液は、発酵槽１６１に戻す例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図７に示すように、気液分離装置６０において分離された分離液をリサイクル液として合流不活化部４６２に供給してもよい。この場合、気液分離装置６０で分離された分離液は、液供給源３０から取り出された供給液と第１合流部３４で混合される。第１合流部３４は、合流不活化部４６２よりも上流側（液供給源３０の側）に配置される。このことにより、合流不活化部４６２において、分離液が供給された供給液に高温の残留液が混合され、分離液が混合した供給液が加熱される。このため、分離液および供給液が滅菌または殺菌され、分離液および供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることができる。

（第４の実施の形態）
　次に、図１１を用いて、本発明の第４実施の形態における有機物質生成システムについて説明する。

　図１１に示す第４の実施の形態においては、気液分離装置から排出された分離液を収容容器に供給する戻しラインに微生物除去装置が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１～図８に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１１において、図１～図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　本実施の形態においては、図１１に示すように、微生物除去装置４０は、気液分離戻しライン６２（戻しライン）に設けられている。図１１に示す微生物除去装置４０は、図２等に示す微生物除去装置４０と同様に、分離液に含まれる微生物を捕捉するフィルタ（濾過部）を有していてもよい。

　より具体的に説明すると、本実施の形態においては、気液分離装置６０（分離装置）は、有機物質生成装置１６の発酵槽１６１から排出された排出ガス（排出流体）から分離液を分離する。気液分離装置６０から排出された分離液は、気液分離戻しライン６２によって発酵槽１６１に供給される。この際、気液分離戻しライン６２に設けられた微生物除去装置４０によって、分離液に含まれる微生物が除去される。図１１には、供給ライン２０に微生物除去装置４０が設けられていない例が示されているが、供給ライン２０に微生物除去装置４０を追加的に設けるようにしてもよい。

　このように本実施の形態によれば、発酵槽１６１に供給される分離液に含まれる微生物を、除去することができる。このことにより、コンタミネーションの発生を抑制しながら分離液を再利用することができる。このため、工業排水量を低減することができ、環境への負荷および処理コストの低減を図ることができる。

　なお、上述した本実施の形態においては、微生物除去装置４０は、図２等に示す微生物除去装置４０と同様に、残留液に含まれる微生物を捕捉するフィルタ（濾過部）を有していてもよい旨、説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、気液分離戻しライン６２に設けられた微生物除去装置４０は、図９に示す微生物除去装置４０と同様の不活化部を有していてもよい。不活化部は、図９に示す不活化部４６と同様に、分離液を加熱する加熱器を含んでいてもよい。この場合、気液分離戻しライン６２のうち加熱器の下流側に、図９に示す冷却器７０と同様に、分離液を冷却する冷却器が設けられていてもよい。

（第５の実施の形態）
　次に、図１２および図１３を用いて、本発明の第５実施の形態における有機物質生成システムについて説明する。

　図１２および図１３に示す第５の実施の形態においては、有機物質精製装置から排出された残留液を収容容器に供給する戻しラインに微生物除去装置が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１～図８に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１２および図１３において、図１～図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　本実施の形態においては、図１２に示すように、微生物除去装置４０は、蒸留戻しライン５０（戻しライン）に設けられていてもよい。図１２に示す微生物除去装置４０は、図２等に示す微生物除去装置４０と同様に、残留液に含まれる微生物を捕捉するフィルタ（濾過部）を有していてもよい。

　より具体的に説明すると、本実施の形態においては、蒸留器１８１（分離装置）は、有機物質生成装置１６の発酵槽１６１から排出された有機物質を含有する有機物質含有液（排出流体）から残留液（分離液）を分離する。蒸留器１８１から排出された残留液は、蒸留戻しライン５０によって発酵槽１６１に供給される。この際、蒸留戻しライン５０に設けられた微生物除去装置４０によって、残留液に含まれる微生物が除去される。図１２には、供給ライン２０に微生物除去装置４０が設けられていない例が示されているが、供給ライン２０に微生物除去装置４０を追加的に設けるようにしてもよい。

　このように本実施の形態によれば、発酵槽１６１に供給される残留液に含まれる微生物を、除去することができる。このことにより、コンタミネーションの発生を抑制しながら残留液を再利用することができる。このため、工業排水量を低減することができ、環境への負荷および処理コストの低減を図ることができる。

　なお、本実施の形態においては、発酵槽１６１において得られた有機物質を回収する回収管１６７（排出流体ライン）に、微生物除去装置４０が追加的に設けられていてもよい。この場合、回収管１６７を流れる有機物質含有液（排出流体）に含まれる微生物を除去することができる。すなわち、有機物質含有液には、目的とする有機物質を生成するための微生物が混入している可能性があるが、このような微生物を微生物除去装置４０において除去し、精製された有機物質含有液を蒸留器１８１に供給することができる。そして、精製された有機物質含有液から分離される残留液には、目的とする有機物質を生成するための微生物は実質的には含まれていない。このため、蒸留戻しライン５０に設けられた微生物除去装置４０は、主として、バクテリアや菌等の有害な微生物を除去する装置として機能することができる。

　また、上述した第４の実施の形態と第５の実施の形態とを組み合わせてもよい。すなわち、気液分離戻しライン６２に微生物除去装置４０（図１１参照）を設けるとともに、蒸留戻しライン５０に微生物除去装置４０（図１２参照）を設けるようにしてもよい。この場合、発酵槽１６１に供給される分離液および残留液に含まれる微生物を、それぞれ除去することができる。このことにより、コンタミネーションの発生を抑制しながら分離液および残留液を再利用することができる。このため、工業排水量を低減することができ、環境への負荷および処理コストの低減を図ることができる。

　また、上述した本実施の形態においては、微生物除去装置４０は、図２等に示す微生物除去装置４０と同様に、残留液に含まれる微生物を捕捉するフィルタ（濾過部）を有していてもよい旨、説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、蒸留戻しライン５０に設けられた微生物除去装置４０は、図９に示す微生物除去装置４０と同様の不活化部を有していてもよい。不活化部は、図９に示す不活化部４６と同様に、残留液を加熱する加熱器を含んでいてもよい。この加熱器は、蒸留器１８１において加熱されて高温の残留液を更に加熱するように構成されていてもよい。蒸留戻しライン５０のうち加熱器の下流側に、図９に示す冷却器７０と同様に、残留液を冷却する冷却器が設けられていてもよい。同様にして、回収管１６７に微生物除去装置４０としての加熱器（不活化部）を設けてもよい。この場合には、加熱器の下流側に冷却器は設けられていなくてもよい。

　また、例えば、蒸留戻しライン５０に設けられた不活化部は、蒸留戻しライン５０自体によって構成されていてもよい。すなわち、蒸留器１８１において加熱されて高温になった残留液は、蒸留戻しライン５０を流れている間、高温の状態が維持され、滅菌または殺菌される（ここで、高温の状態とは、少なくとも発酵槽１６１内の微生物培養液の温度よりも温度が高い状態を意味し、微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることができれば、蒸留戻しライン５０を流れている間の温度低下は許容される）。このことにより、蒸留戻しライン５０を流れている間、残留液に含まれる微生物の少なくとも一部が死滅または不活化される。このため、蒸留戻しライン５０は、不活化部として機能することができる。蒸留戻しライン５０は、断熱部で覆われて、内部流路を流れる残留液の温度低下を抑制するように構成されていてもよい。また、蒸留戻しライン５０は、内部流路を流れる残留液の温度を高めるために加熱手段により残留液を加熱するように構成されていてもよい。この加熱手段としては、電熱による加熱、スチームによる加熱、温水による加熱等が挙げられる。また、蒸留戻しライン５０のうち下流側の部分（例えば、発酵槽１６１に近接した部分）に、図９に示す冷却器７０と同様に、残留液を冷却する冷却器が設けられていてもよい。

　上述のように、蒸留戻しライン５０に設けられた不活化部が、蒸留戻しライン５０自体によって構成されている場合、図１３に示すように、蒸留戻しライン５０に、残留液タンク４６３（分離液タンク）が設けられていてもよい。残留液タンク４６３は、蒸留戻しライン５０を流れる残留液を収容し貯留するように構成されている。残留液タンク４６３には、蒸留戻しライン５０を流れる残留液が一旦貯留し、その後、貯留された残留液は、蒸留戻しライン５０を流れて発酵槽１６１に供給される。

　残留液タンク４６３に貯留された残留液が残留液タンク加熱器４６４（分離液タンク加熱器）によって加熱されるように構成されていてもよい。残留液タンク加熱器４６４は、微生物除去装置４０の不活化部として構成され、残留液タンク４６３に貯留された残留液を加熱するように構成されている。図１３に示す例では、不活化部は、蒸留戻しライン５０だけでなく、主として、残留液タンク４６３および残留液タンク加熱器４６４によって構成されている。

　より具体的に図１３に示す例を説明すると、残留液タンク４６３に、循環ライン４６５が接続されており、この循環ライン４６５に、残留液タンク加熱器４６４および循環ポンプ４６６が設けられている。循環ポンプ４６６を駆動することにより、残留液タンク４６３に貯留された残留液の一部が循環ライン４６５を流れて循環する。この間、残留液タンク加熱器４６４で循環している残留液が加熱されて、残留液タンク４６３に戻る。残留液タンク４６３に貯留されている残留液の温度が、５０℃～１００℃、好ましくは、６０℃～９０℃となるように循環ライン４６５を流れる残留液を加熱するようにしてもよい。このようにして残留液タンク４６３に貯留された残留液を加熱することにより、残留液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることができる。このため、発酵槽１６１に供給される残留液に、微生物が含まれることをより一層抑制することができる。なお、残留液タンク加熱器４６４は、循環ライン４６５に設けることに限られることはなく、残留液タンク４６３に設けて、貯留されている残留液を直接的に加熱するようにしてもよい。

　残留液タンク４６３は、窒素等の酸素を含まない気体でバブリングするように構成されていてもよい。この場合、残留液から酸素を除去することができるとともに、残留液に溶存した溶存酸素も除去することができる。このことにより、偏性好気性微生物を死滅させることができ、通性嫌気性微生物の増殖を防止することができる。また、残留液タンク４６３は、貯留された残留液を、窒素等の酸素を含まない気体でシールするように構成されていてもよい。この場合、残留液に外部から酸素が侵入することを防止できる。このことにより、偏性好気性微生物を死滅させることができるとともに、通性嫌気性微生物の増殖を防止することができる。

　なお、循環ライン４６５には、循環ライン４６５内の残留液を蒸留戻しライン５０に排出させるための分岐ライン４６７が接続されていてもよい。分岐ライン４６７の入口端は、循環ライン４６５のうち残留液タンク加熱器４６４の上流側の部分に接続されている。分岐ライン４６７の出口端は、蒸留戻しライン５０のうち残留液タンク４６３と発酵槽１６１との間の部分に接続されている。循環ライン４６５のうち、循環ライン４６５と分岐ライン４６７との接続点よりも上流側に、循環弁４６８が設けられ、分岐ライン４６７に、分岐弁４６９が設けられていてもよい。循環ライン４６５で残留液を循環させる場合には、循環弁４６８を開くと共に分岐弁４６９を閉じる。循環ライン４６５内の残留液を蒸留戻しライン５０に排出させる場合には、循環弁４６８を閉じると共に分岐弁４６９を開く。このことにより、循環ライン４６５内の残留液が、分岐ライン４６７を介して蒸留戻しライン５０に排出される。

　さらに、上述した本実施の形態においては、微生物除去装置４０が、蒸留戻しライン５０に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図６または図１０に示す残留液リサイクルライン５２に、上述した微生物除去装置４０が設けられるようにしてもよい。すなわち、残留液リサイクルライン５２に設けられた微生物除去装置は、残留液に含まれる微生物を捕捉するフィルタ（濾過部）を有していてもよく、あるいは、不活化部（例えば、残留液を加熱する加熱器）を有していてもよい。更には、残留液リサイクルライン５２自体が、不活化部を構成していてもよい。この場合、蒸留器１８１において加熱されて高温になった残留液が、残留液リサイクルライン５２を流れている間、高温の状態が維持され、滅菌または殺菌される。このことにより、残留液リサイクルライン５２を流れている間、残留液に含まれる微生物の少なくとも一部が死滅または不活化される。このため、残留液リサイクルライン５２は、不活化部として機能することができる。残留液リサイクルライン５２は、断熱部で覆われて、内部流路を流れる残留液の温度低下を抑制するように構成されていてもよい。また、残留液リサイクルライン５２のうち下流側の部分（例えば、供給ライン２０に近接した部分）に、図９に示す冷却器７０と同様に、残留液を冷却する冷却器が設けられていてもよい。

　また、図６、図７または図１０に示す残留液リサイクルライン５２に、図１３に示す残留液タンク４６３と同様の構成を有する残留液タンク４６３が設けられていてもよい。また、図１３に示す例と同様に、残留液タンク４６３に貯留される残留液を加熱する残留液タンク加熱器４６４が設けられていてもよい。この際、図１３に示す例と同様に、循環ライン４６５等が設けられていてもよい。また、残留液タンク加熱器が残留液タンクを直接加熱してもよい。これにより、残留液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させることができ、微生物除去装置４０への負荷を低減することができる。

　なお、いくつかの実施の形態と、各実施形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の実施の形態を少なくとも部分的に適宜組み合わせることができる。また、複数の変形例を少なくとも部分的に適宜組み合わせることもできる。

　例えば、微生物除去装置４０は、上述した濾過部（第１フィルタ４２１等）と、上述した不活化部４６（加熱器４６１等）と、を組み合わせた構成としてもよい。この場合、濾過部と不活化部４６は、任意の順で、供給ライン２０に直列に配置されていてもよい。

Claims (29)

1. 　微生物発酵させることによって有機物質を生成する有機物質生成システムであって、
   　微生物培養液を収容する収容容器を有する有機物質生成装置と、
   　前記収容容器に供給液を供給する供給ラインと、
   　前記供給ラインに設けられ、前記供給液に含まれる微生物を除去する微生物除去装置と、を備えた、有機物質生成システム。
2. 　前記微生物除去装置は、前記供給液を濾過して、前記供給液に含まれる微生物を捕捉する濾過部を有している、請求項１に記載の有機物質生成システム。
3. 　前記微生物除去装置は、直列に配置された複数の前記濾過部を有している、請求項２に記載の有機物質生成システム。
4. 　前記濾過部は、有機膜および無機膜からなる群から選択される少なくとも１つの膜を含む、請求項２または３に記載の有機物質生成システム。
5. 　前記微生物除去装置は、前記濾過部の下流側に設けられた、前記濾過部で濾過された前記供給液を貯留する濾過液溜め部を更に有している、請求項２～４のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
6. 　前記供給ラインのうち前記微生物除去装置の下流側の部分に、前記微生物除去装置に供給される逆洗用流体を導入する導入ラインが接続され、
   　前記供給ラインのうち前記微生物除去装置の上流側の部分に、前記微生物除去装置を通過した前記逆洗用流体を排出するドレンラインが接続されている、請求項２～５のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
7. 　前記微生物除去装置は、前記供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させる不活化部を有している、請求項１～６のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
8. 　前記不活化部は、前記供給液を加熱する加熱器を含んでいる、請求項７に記載の有機物質生成システム。
9. 　前記加熱器の下流側に、前記加熱器により加熱された前記供給液を冷却する冷却器が設けられている、請求項８に記載の有機物質生成システム。
10. 　前記収容容器から排出された排出ガスから分離液を分離する気液分離装置と、
    　前記気液分離装置において分離された前記分離液を前記微生物除去装置に供給する分離液リサイクルラインと、を更に備えた、請求項１～９のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
11. 　前記収容容器から排出された前記有機物質を含有する有機物質含有液を精製し、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた残留液とに分離する有機物質精製装置と、
    　前記有機物質精製装置において分離された前記残留液を前記微生物除去装置に供給する残留液リサイクルラインと、を更に備えた、請求項１～１０のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
12. 　前記有機物質精製装置は、前記有機物質含有液を加熱して、前記留出液と前記残留液とに分離する蒸留器を有している、請求項１１に記載の有機物質生成システム。
13. 　前記供給ラインは、第１供給ラインと、前記第１供給ラインと並行に設けられた第２供給ラインと、を有し、
    　前記微生物除去装置は、前記第１供給ラインに設けられた第１微生物除去装置と、前記第２供給ラインに設けられた第２微生物除去装置と、を有している、請求項１～１２のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
14. 　前記供給ラインは、前記第１供給ラインおよび前記第２供給ラインに並行に設けられたバイパスラインを更に有し、
    　前記バイパスラインは、前記第１微生物除去装置および前記第２微生物除去装置をバイパスする、請求項１３に記載の有機物質生成システム。
15. 　前記供給ラインは、第１供給ラインと、前記第１供給ラインと並行に設けられたバイパスラインと、を有し、
    　前記微生物除去装置は、前記第１供給ラインに設けられた第１微生物除去装置を有し、
    　前記バイパスラインは、前記第１微生物除去装置をバイパスする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
16. 　前記収容容器から排出された前記有機物質を含有する有機物質含有液を加熱して、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた残留液とに分離する蒸留器と、
    　前記蒸留器において分離された前記残留液を前記微生物除去装置に供給する残留液リサイクルラインと、を更に備え、
    　前記微生物除去装置は、前記供給ラインと前記残留液リサイクルラインとの接続点に設けられた合流不活化部によって構成され、
    　前記合流不活化部は、前記供給液に前記残留液を混合させて、前記残留液で前記供給液を加熱して、前記供給液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化する、請求項１に記載の有機物質生成システム。
17. 　前記合流不活化部の下流側に設けられ、前記供給液および前記残留液の混合液を冷却する冷却器を更に備えた、請求項１６に記載の有機物質生成システム。
18. 　前記残留液リサイクルラインに、前記残留液を貯留する残留液タンクが設けられ、
    　前記残留液タンクに貯留された前記残留液が残留液タンク加熱器によって加熱される、請求項１１、１２、１６および１７のうちのいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
19. 　微生物発酵させることによって有機物質を生成する有機物質生成システムであって、
    　微生物培養液を収容する収容容器を有する有機物質生成装置と、
    　前記収容容器から排出された排出流体から分離液を分離する分離装置と、
    　前記分離装置から排出された前記分離液を前記収容容器に供給する戻しラインと、
    　前記戻しラインに設けられ、前記分離液に含まれる微生物を除去する微生物除去装置と、を備えた、有機物質生成システム。
20. 　前記分離装置は、前記排出流体としての排出ガスから分離液を分離する気液分離装置を有している、請求項１９に記載の有機物質生成システム。
21. 　前記分離装置は、前記排出流体としての前記有機物質を含有する有機物質含有液を精製し、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた前記分離液とに分離する有機物質精製装置を有している、請求項１９または２０に記載の有機物質生成システム。
22. 　前記有機物質精製装置は、前記有機物質含有液を加熱して、前記留出液と前記分離液とに分離する蒸留器を有している、請求項２１に記載の有機物質生成システム。
23. 　前記有機物質精製装置は、前記排出流体を前記収容容器から前記有機物質精製装置に供給する排出流体ラインを介して前記収容容器に接続され、
    　前記排出流体ラインに、前記排出流体に含まれる微生物を除去する微生物除去装置が設けられている、請求項２１または２２に記載の有機物質生成システム。
24. 　前記微生物除去装置は、前記分離液を濾過して、前記分離液に含まれる微生物を捕捉する濾過部を有している、請求項１９～２３のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
25. 　前記微生物除去装置は、前記分離液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させる不活化部を有している、請求項１９～２４のいずれか一項に記載の有機物質生成システム。
26. 　前記不活化部は、前記分離液を加熱する加熱器を含んでいる、請求項２５に記載の有機物質生成システム。
27. 　前記加熱器の下流側に、前記加熱器により加熱された前記分離液を冷却する冷却器が設けられている、請求項２６に記載の有機物質生成システム。
28. 　前記分離装置は、前記排出流体としての前記有機物質を含有する有機物質含有液を加熱して精製し、前記有機物質の濃度を高めた留出液と、前記有機物質の濃度を低下させた前記分離液とに分離する蒸留器を有し、
    　前記微生物除去装置は、前記分離液に含まれる微生物の少なくとも一部を死滅または不活化させる不活化部を有し、
    　前記不活化部は、前記戻しラインによって構成されている、請求項１９に記載の有機物質生成システム。
29. 　前記戻しラインに、前記分離液を貯留する分離液タンクが設けられ、
    　前記分離液タンクに貯留された前記分離液が分離液タンク加熱器によって加熱される、請求項２８に記載の有機物質生成システム。

Images