[发明专利]通过连续发酵制造化学产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用分离膜通过发酵连续性地制造化学产品的、通过连续发酵制造化学产品的方法。

背景技术

作为伴随着微生物和培养细胞的培养的物质生产方法的发酵法，大体上能够分为两类：(1)分批发酵法(Batch发酵法)和流加发酵法(Fed-Batch发酵法)，(2)连续发酵法。

上述(1)的分批发酵法和流加发酵法具有以下优点：设备简单，培养在短时间结束，杂菌污染造成的危害少。但是，随着时间推移，在发酵培养液中的化学产品浓度变高，浸透压或化学产品的阻害等的影响使生产性和收率逐渐降低。因此，难以长时间稳定地保持高收率且高生产性。

此外，上述(2)的连续发酵法，特征在于，通过避免目标化学产品在发酵槽内以高浓度储存，能够长期保持高收率且高生产性。关于该连续发酵法，L-谷氨酸、L-赖氨酸的发酵的连续培养法已经被公开了(参照非专利文献1)。但是，在该例中，在对发酵培养液进行原料的连续供给的同时，要将含有微生物、培养细胞的发酵培养液取出，所以发酵培养液中的微生物、培养细胞被稀释，生产效率的提高有限度。

于是对于连续发酵法提出了以下方法：将微生物、培养细胞用分离膜过滤，在从滤液回收化学产品的同时，将浓缩液中的微生物、培养细胞保持或返回到发酵培养液中，从而将发酵培养液中的微生物、培养细胞浓度保持高浓度。已经提出了例如，在使用由有机高分子形成的平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)。

另一方面，关于分离膜，包括用于上述发酵领域，还被用于饮用水的制造、净水处理、排水处理等的水处理领域、食品工业领域等各个方面。在饮用水制造、净水处理、排水处理等的水处理领域中，分离膜作为以往的砂过滤、凝聚沉淀过程的替代手段，用于除去水中的杂质。在净水处理、排水处理等的水处理领域中，处理水量大，所以要求提高透水性能，已经尝试了，通过用透水性能优异的分离膜减小膜面积，并且使用单位膜面积的设置面积小的中空丝膜组件、螺旋式组件，来实现装置的紧凑化、设备费和膜交换费的降低。

连续发酵装置中、为了更有效地通过连续发酵进行生产，公开了使用单位膜面积的设置面积小、分离膜组件的交换费用小的中空丝膜组件等的技术(参照专利文献2)。该技术中，对微生物、培养细胞使用中空丝膜作为分离膜，从滤液回收化学产品，同时将浓缩液中的微生物、培养细胞保持或返回到发酵培养液中，从而能够保持发酵培养液中的微生物、培养细胞浓度较高。采用了错流过滤即，将发酵培养液送给中空丝膜组件，将一部分过滤，使大部分返回到发酵槽，通过该错流的流动剪切力，能够除去膜表面的污垢，从而能够长期持续有效地进行过滤。

其中，在考虑到工业化中的设备应对时，大的可以想到使用数百m³的发酵槽进行发酵，但为了将含有高浓度的微生物的发酵液进行过滤，所以需要更大的膜面积，因此，要使用多个分离膜组件。例如在要过滤几百m³的发酵液的情形，虽然根据发酵液的过滤性、分离膜组件的性能不同而最佳数目也有变化，但在大多情形，需要几百个、几千个的大量分离膜组件。

关于分离膜组件的运转方法，为了在进行连续发酵的期间、保持良好的过滤性，公开了以下技术：进行间歇性过滤，借助错流流动的剪切力来除去分离膜表面的堆积物的技术(参照专利文献3)，在过滤停止时通过pH调整液进行反压清洗，除去分离膜内部的堆积物的技术(参照专利文献4)。

另一方面，在水处理领域已经公开了以下技术(专利文献5)：在过滤之际，对并联配置的各组件供给原液进行过滤，并且在清洗之间，将组件间用溢流管连接，通过设置在规定位置的开闭阀的开闭操作将组件串联配置，将中空丝膜进行溢流清洗，从而降低清洗液量、废液量、分离膜清洗用的气体量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007-252367号公报

专利文献2:日本特开2008-237101号公报

专利文献3:日本特开2009-65966号公报

专利文献4:日本特开2008-161071号公报

专利文献5:日本特开2009-72708号公报

非专利文献

非专利文献1:Toshihiko Hirao等，Appl.Microbiol.Biotechnol.，32，269-273(1989)

发明内容

发明要解决的课题