[发明专利]化学品制造用中空纤维膜组件以及化学品的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学品制造用中空纤维膜组件，在利用连续发酵法的化学品制造方法中，为了提高参与发酵的微生物浓度以获得高的生产率，设计了化学品制造用中空纤维膜组件以使得不容易发生因堵塞而引起的过滤性降低，所述利用连续发酵法的化学品制造方法如下进行：在进行培养的同时，从微生物或者培养细胞的发酵培养液中通过中空纤维膜组件来过滤并回收含有化学品的液体，进一步使未过滤液体回到发酵培养液中，并且向发酵培养液中追加发酵原料。

背景技术

作为伴随微生物或培养细胞的培养的物质生产方法，发酵法可以大致分为（1）分批发酵法（Batch发酵法）以及流加发酵法（Fed-Batch发酵法）和（2）连续发酵法。

上述（1）的分批发酵法及流加发酵法具有设备简单、短时间内完成培养因而由杂菌污染所引起的危害少的优点。但是，随着时间推移，发酵培养液中的化学品浓度升高，由于渗透压或者化学品损害等的影响，生产率以及收率降低。因此，难以长期稳定地维持高收率和高生产率。

另外，上述（2）的连续发酵法的特征在于，通过避免目标化学品在发酵槽内高浓度地蓄积，可以长期维持高收率和高生产率。关于该连续发酵法，公开了关于L-谷氨酸或L-赖氨酸发酵的连续培养法（参照非专利文献1）。但是，在该例子中，为了在向发酵培养液中连续地供给原料的同时取出含有微生物或培养细胞的发酵培养液，发酵培养液中的微生物或培养细胞被稀释，因此，生产效率的提高受到限制。

在连续发酵法中，提出了如下方法：用分离膜过滤微生物或培养细胞，在从滤液中回收化学品的同时，使浓缩液中的微生物或培养细胞保持或者回流到发酵培养液中，由此可较高地维持发酵培养液中的微生物或培养细胞浓度。

例如，提出了在使用由有机高分子构成的平坦膜作为分离膜的连续发酵装置中进行连续发酵的技术（参照专利文献1）。但是，所提出的技术为效率低的技术，相对于平坦膜单元的设置容积，有效膜面积小，并且利用该技术制造目标化学品时的成本优势并不充分等。

为了解决上述课题，提出了将用于连续发酵装置中的分离膜制成为由有机高分子构成的中空纤维膜的连续发酵技术（参照专利文献2）。在该技术中，膜单元中每单位体积的膜面积较大，因此，与现有的连续发酵相比，发酵生产效率显著提高。

此外作为使用了中空纤维膜的分离膜组件，存在这样的技术：多根中空纤维膜束收纳在筒状盒中，在中空纤维膜的端面中的至少一个处于开口的状态下，利用中空纤维膜集束部件将该中空纤维膜束的两个端部固定在该筒状盒中而形成的组件，除此以外，为了使堆积在中空纤维膜束内部中的堵塞物质容易地剥落，并充分调动分离性能，公开了（例如）在不将中空纤维膜的一端固定在盒内的情况下一根一根地进行密封，从而大幅度地提高了悬浮物质的排出性的水处理用中空纤维膜组件（参照专利文献3）。但是，对于这种形式的中空纤维膜组件而言，一根一根地密封多根中空纤维膜的端面的操作繁杂、需要时间，而且在供给原水或清洗用的空气时，会发生中空纤维膜过于剧烈摇动而互相缠绕、或者中空纤维膜折断等损伤。

另外，作为悬浮物质的排出性良好、并且中空纤维膜的密封操作也容易的中空纤维膜组件的形式，公开了将密封侧的中空纤维膜束下端分为多个小束并用树脂分别将它们进行粘接密封的方法（参照专利文献4）。

但是，难以将使用了中空纤维膜的组件直接用作用于通过连续发酵生产化学品的分离膜组件。

作为其理由，可以举出：首先，在通过连续发酵生产化学品时，需要在基本上防止杂菌混入（污染）的状态下进行培养。例如，如果在过滤发酵培养液时从分离膜组件混入了杂菌，则由于发酵效率降低、发酵槽内的发泡等，不能有效地进行化学品的制造，因此，为了防止杂菌混入，需要连分离膜组件一起进行灭菌。作为灭菌的方法，可以举出：火焰灭菌、干热灭菌、煮沸灭菌、蒸气灭菌、紫外线灭菌、γ射线灭菌、气体灭菌等方法，但是在基于专利文献2进行化学品的制造时，需要注意的是上述文献中使用的膜如果干燥则失去分离功能。因此，为了在不损坏分离膜中的水分的情况下进行灭菌，蒸气灭菌（通常为121℃、15分钟~20分钟）是合适的灭菌方法。在专利文献4中，根本没记载关于在对分离膜组件进行蒸气灭菌的温度条件下的加热处理对策，据认为，有可能会发生对该分离膜组件进行蒸气灭菌时，部件发生热老化、一部分组件破损这样的问题。