有机化合物或微生物的制造系统及制造方法与流程

本发明涉及一种有机化合物或微生物的制造系统及制造方法。

背景技术：

对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养而制造有机化合物的技术广为人知。例如，关于对具有氨基酸生产能力的细菌进行培养而制造氨基酸的技术，有许多文献(例如专利文献1、2、非专利文献1)，氨基酸的世界流通量的过半已经达到通过所述氨基酸发酵法来制造。除氨基酸之外，已知有通过微生物发酵制造多糖、蛋白质、抗生素、醇、丙烯酰胺或二烯化合物等各种有机化合物的技术，目前也正在进行研究开发。

在微生物发酵中，作为氮源或ph调节剂，一般而言，使用氨及源自氨的含氮化合物(例如铵盐、尿素、硝酸、硝酸盐等)(非专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2006/038695号

专利文献2：日本特开2010-017082号公报

非专利文献

非专利文献1：“氨基酸发酵技术的系统化调查”、国立科学博物馆技术的系统化调查报告第11集、独立行政法人国立科学博物馆、2008年3月19日、55-90页

非专利文献2：“从发酵工程的基础实验室至工厂”、学会出版中心、1988年9月、78-81页

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

微生物发酵引起的有机化合物的生产量世界性地进行扩大，存在作为氮源或ph调节剂被使用的氨量也增大的倾向。

氨主要通过利用哈伯-博施(haber-bosch)法的大规模生产工艺来制造。在哈伯-博施法中，使用在fe3o4中添加有数重量％的al2o3和k2o的双重促进铁(doublypromotediron)催化剂，使含有氢和氮的原料气体在400℃～600℃、20mpa～100mpa的高温高压条件下反应而合成氨。

除微生物发酵，各种化学品的原料、肥料中使用的氨在世界的需求增大，氨合成工厂越来越大型化。在利用这种大规模生产工艺的氨的合成中，是将得到的氨进行液化并贮藏，将作为液体氨运送至氨消费场所作为前提的。除氨合成自身的成本之外，需要随着液体氨的贮藏、运送、安全保障而产生的成本，因此，存在氨价格居高不下的倾向。

在进行微生物发酵工艺的大规模化时，期望廉价地且以充分的量获得氮源或ph调节剂中使用的氨。

本发明的技术问题在于，提供一种在利用微生物发酵进行有机化合物的制造时，不会伴有液体氨的运送(或可以抑制在最小限)的新型的制造系统及制造方法。

需要说明的是，在微生物发酵中，微生物利用碳源、氮源等自己增殖。在这样的意义中，本发明的技术问题在于，提供一种新型的制造系统及制造方法，其在微生物的制造时不会伴有液体氨的运送(或可以抑制在最小限)。

用于解决技术问题的技术方案

本发明包含以下的内容。

[1]一种有机化合物或微生物的制造系统，其包含：

氨合成装置，其在担载有钌的催化剂的存在下，使含有氢和氮的原料气体反应而合成含氨气体；

培养装置，其使用源自由氨合成装置得到的含氨气体的氨，对具有有机化合物生产能力的微生物进行培养。

[2]如[1]所述的制造系统，其中，在氨合成装置中，在530℃以下的反应温度、30mpa以下的反应压力的条件下，使原料气体反应。

[3]如[1]或[2]所述的制造系统，其进一步包含氨浓缩装置，所述氨浓缩装置对由氨合成装置得到的含氨气体中的氨进行浓缩。

[4]如[1]～[3]中任一项所述的制造系统，其在氨合成装置的下游侧进一步包含再循环装置，所述再循环装置回收未反应的氢和氮，并将回收的气体再循环至氨合成装置的上游侧。

[5]如[4]所述的制造系统，其中，再循环装置包含除去回收气体中的水分的脱水装置和/或干燥装置。

[6]如[1]～[5]中任一项所述的制造系统，其中，其使用源自由氨合成装置得到的含氨气体的氨制造氨水，并使用得到的氨水对具有有机化合物生产能力的微生物进行培养。

[7]如[1]～[5]中任一项所述的制造系统，其使用源自由氨合成装置得到的含氨气体的氨制造氨水，并从得到的氨水中回收氨气，使用所回收的氨气对具有有机化合物生产能力的微生物进行培养。

[8]如[1]～[7]中任一项所述的制造系统，其中，在培养装置中，使用氨作为氮源或ph调节剂。

[9]如[1]～[8]中任一项所述的制造系统，其中，微生物具有选自氨基酸、有机酸、多糖类、蛋白质、抗菌素、及醇中的有机化合物的生产能力。

[10]如[1]～[9]中任一项所述的制造系统，其中，微生物为细菌或真菌。

[11]一种有机化合物或微生物的制造方法，其包括如下工序：

(a)在担载有钌的催化剂的存在下，使含有氢和氮的原料气体反应而合成含氨气体的工序；及

(b)使用源自得到的含氨气体的氨，对具有有机化合物生产能力的微生物进行培养的工序。

[12]如[11]所述的方法，其中，工序(a)和工序(b)连续地实施。

[13]如[11]或[12]所述的方法，其中，在工序(a)中，在530℃以下的反应温度、30mpa以下的反应压力的条件下，使原料气体反应。

[14]如[11]～[13]中任一项所述的方法，其进一步包括对工序(a)中得到的含氨气体中的氨进行浓缩的工序。

[15]如[11]～[14]中任一项所述的方法，其进一步包括在工序(a)之后，回收未反应的氢和氮，并将回收的气体再循环至工序(a)的工序。

[16]如[15]所述的方法，其中，在进行再循环的工序中，实施除去回收气体中的水分的脱水处理和/或干燥处理。

[17]如[11]～[16]中任一项所述的方法，其中，使用源自由工序(a)得到的含氨气体的氨制造氨水，在工序(b)中使用得到的氨水，对具有有机化合物生产能力的微生物进行培养。

[18]如[11]～[16]中任一项所述的方法，其中，使用源自工序(a)中得到的含氨气体的氨制造氨水，从得到的氨水中回收氨气，在工序(b)中使用所回收的氨气，对具有有机化合物生产能力的微生物进行培养。

[19]如[11]～[18]中任一项所述的方法，其中，在工序(b)中，使用氨作为氮源或ph调节剂。

[20]如[11]～[19]中任一项所述的方法，其中，微生物具有选自氨基酸、有机酸、多糖类、蛋白质、抗菌素、及醇中的有机化合物的生产能力。

[21]如[11]～[20]中任一项所述的方法，其中，微生物为细菌或真菌。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种不会伴有液体氨的运送(或可以抑制在最小限)的有机化合物或微生物的新型的制造系统及制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式中的制造系统的概略图(1)。

图2是表示本发明的一个实施方式中的制造系统的概略图(2)。

图3是表示本发明的一个实施方式中的制造系统的概略图(3)。

图4是表示本发明的一个实施方式中的制造系统的概略图(4)。

标记说明

1氢气原料

2空气

3含有氢和氮的原料气体

4含氨气体

5、9、15回收的气体

6浓缩氨

7水

8氨水

12用氨汽提装置除去的水

13空气

14有机化合物或微生物

101氢/氮制造装置

102氨合成装置

103氨浓缩装置

104、105气体分离膜

106冷却器

107脱水装置

108干燥装置

201氨水制造装置

203培养装置

204预混合器

205氨汽提装置

1000、1001、1002、1003有机化合物或微生物的制造系统

具体实施方式

以下，对于本发明，根据其优选的实施方式进行详细说明。

[制造系统]

本发明提供一种有机化合物或微生物的新型的制造系统。

如上所述，在利用大规模生产工艺的氨合成中，将对合成的氨进行液化并贮藏，并将作为液体氨运送至氨消费场所作为前提，存在随液体氨的贮藏、运送、安全保障而产生的周边成本增高的倾向。

在本发明中，作为微生物发酵所需要的氮源或ph调节剂被使用的氨，在实施该微生物发酵的场所进行制造(即现场制造)。由此，可以不进行液体氨的贮藏、运送，通过微生物发酵制造有机化合物或微生物。

在一个实施方式中，本发明的有机化合物或微生物的制造系统包含：

在担载有钌的催化剂的存在下，使含有氢和氮的原料气体反应而合成含氨气体的氨合成装置；

使用源自由氨合成装置得到的含氨气体的氨，对具有有机化合物生产能力的微生物进行培养的培养装置。

＜氨合成装置＞

在本发明的制造系统中，氨合成装置在担载有钌的催化剂的存在下，使含有氢和氮的原料气体反应而合成含氨气体。

如上所述，氨目前主要通过哈伯-博施法来制造。在哈伯-博施法中，使用双重促进铁催化剂，使含有氢和氮的原料气体在400℃～600℃、20mpa～100mpa的高温高压条件下反应而合成氨。

在本发明的制造系统中，使用担载有钌的催化剂作为氨合成催化剂。担载有钌的催化剂与哈伯-博施法所使用的双重促进铁催化剂相比，即使在低压条件下也能够呈现高的氨合成活性。

在担载有钌的催化剂中，作为载体，只要可以担载钌且不抑制氨合成中的钌的催化剂能力即可，没有特别限定，可以使用公知的载体。作为载体，可举出例如：氧化硅(二氧化硅)、氧化锌、氧化铝(氧化铝)、氧化镁(氧化镁)、氧化铟、氧化钙、氧化锆(锆氧)、氧化钛(二氧化钛)、氧化硼、氧化铪、氧化钡、氧化铈(氧化铈)、沸石等氧化物；氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化镁等氮化物；活性炭。载体可以单独使用1种，也可以组合2种以上而使用。

担载有钌的催化剂可以含有选自碱金属、碱土金属、稀土元素中的1种以上的元素作为助催化剂成分。

就担载有钌的催化剂中的钌的担载量而言，从氨合成活性的观点出发，在将载体设为100wt％时，优选为0.01wt％以上，更优选为0.02wt％以上，进一步优选为0.03wt％以上，0.05wt％以上，0.1wt％以上，0.3wt％以上，0.5wt％以上，或1wt％以上。从可以抑制氨合成反应时钌粒子的烧结从而维持所期望的氨合成活性的观点出发，钌的担载量的上限优选为30wt％以下，更优选为20wt％以下，进一步优选为15wt％以下，或10wt％以下。

使用助催化剂成分的情况下，担载有钌的催化剂中的助催化剂成分的担载量没有特别限定，从氨合成活性的观点出发，将钌设为100wt％时，优选为0.01wt％～1000wt％，更优选为1wt％～800wt％。

担载有钌的催化剂的比表面积没有特别限定，优选为0.1m²/g～1000m²/g，更优选为0.5m²/g～800m²/g。担载有钌的催化剂的比表面积例如可以利用bet吸附法进行测定。

担载有钌的催化剂的制备方法没有特别限定，可以根据载体的种类等从公知的方法中选择适当的方法。可举出例如：含浸法、溶胶-凝胶法、cvd法、溅射法等。

在本发明的制造系统中，氨合成装置只要能够在上述的担载有钌的催化剂的存在下使含有氢和氮的原料气体反应而合成含氨气体即可，没有特别限定，例如包含：含有氢和氮的原料气体的入口、在上述催化剂的存在下使原料气体反应而合成含氨气体的反应部、和生成的含氨气体的出口。

在氨合成装置的反应部中，原料气体中的氢和氮在催化剂的作用下，按照式：直接进行反应而合成氨。

从容易在氨消费场所进行氨合成的观点出发，反应温度优选为600℃以下，更优选为550℃以下，进一步优选为530℃以下、500℃以下、450℃以下、或400℃以下。从氨合成活性的观点出发，反应温度的下限优选为100℃以上，更优选为150℃以上，进一步优选为200℃以上、250℃以上、或300℃以上。

从容易进行氨消费场所中的氨合成的观点出发，反应压力优选为30mpa以下，更优选为25mpa以下，进一步优选为20mpa以下。在使用担载有钌的催化剂的本发明中，即使在反应压力更低的情况下，也可以实现优异的氨合成活性。例如，反应压力可以调整为15mpa以下、10mpa以下、5mpa以下、4mpa以下、3mpa以下、2mpa以下、或1mpa以下。从在优选的一个实施方式中作为化学平衡控制的氨合成装置出口的氨浓度的观点出发，反应压力的下限优选为10kpa以上，更优选为50kpa以上，进一步优选为100kpa以上。需要说明的是，反应压力为表压(以下同样)。

在氨合成装置的反应部中，反应形式可以为间歇式反应形式、封闭循环系反应形式、流通系反应形式的任一种，但从实用的观点出发，优选流通系反应形式。另外，可采用以通过抑制反应引起的催化剂层的温度上升并提高平衡氨浓度而大大维持氨合成反应速度为目的的内部热交换式；或采用对原料气体在流体流动方向进行分割而供给的骤冷器式等公知的反应器结构。

在氨合成装置的反应部中，担载有钌的催化剂可以单独使用1种，也可以组合2种以上而使用。或者，可以将担载有钌的催化剂和其它氨合成催化剂组合2种以上而使用。使用2种以上的催化剂的情况下，可以根据反应形式混合2种以上的催化剂而使用；也可以叠层催化剂使每个种类形成个别的层而使用；还可以将催化剂充填于分别的反应管使每个种类充填于不同的反应管，然后组合该反应管而使用。

需要说明的是，使用担载有钌的催化剂的情况下，在得到所期望的氨合成活性时，较低地抑制原料气体中的水分含量是重要的。尤其是从催化剂的稳定性的观点出发，原料气体中的水分含量优选为100体积ppm以下，更优选为50体积ppm以下。该水分含量的下限越低越优选，可以为0体积ppm。需要说明的是，在本发明的制造系统包含后述的未反应的氢和氮的再循环装置的情况下，包含利用再循环装置回收的气体中的水分含量，原料气体中的水分含量在上述的范围是重要的。

原料气体中的氢和氮的摩尔比(氢/氮)优选为1/2～5/1，更优选为1/2～3/1，进一步优选为1/2～2/1，进一步更优选为4/5～6/5。

氨合成中使用的原料气体中的氢可以通过众所周知的方法来制备，例如：1)通过水蒸气改性反应、部分氧化反应、或它们的组合将烃(例如煤、石油、天然气体、生物质)转化为含有co、h2的气体，然后，实施co转化反应、脱co2处理的方法；2)对水进行电分解的方法；3)使用光催化剂对水进行分解的方法。或者，氢可以由氢气瓶(bombe)(包含氢气瓶主干部，以下相同)、氢罐(包含氢自动加载器等移动式罐，以下相同)供给。氨合成中使用的原料气体中的氮可以使用氮分离膜或深冷分离法从空气中分离出氮而制备。或者，在利用烃的部分氧化反应来制备氢的情况下，可以利用空气中的氮作为氧源进行使用。或者，氮可以由氮气瓶(包含氮气瓶主干部，以下相同)、氮罐(包含氮自动加载器等移动式罐，以下相同)供给。

在本发明中，可以使用能够在氨消费场所中有利地实施的工艺来制备含有氢和氮的原料气体。

在本发明的制造系统中，在氨合成装置中所合成的含氨气体中的氨浓度优选为0.5体积％以上，更优选为2体积％以上，进一步优选为4体积％以上、6体积％以上、8体积％以上、或10体积％以上。在氨合成装置所合成的含氨气体中，除氨之外，主要含有未反应的氢、未反应的氮。

在本发明的制造系统中，氨合成装置的氨合成能力(氨-吨/天)由于培养装置中氨使用量的不同而不同，优选为300吨/天以下，更优选为200吨/天以下，进一步优选为100吨/天以下、80吨/天以下、60吨/天以下、或50吨/天以下。氨合成能力的下限没有特别限定，通常可设为0.1吨/天以上、1吨/天以上、2吨/天以上等。

在本发明的制造系统中，使用源自氨合成装置中得到的含氨气体的氨，对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养。在培养时，氨作为氮源或ph调节剂被使用。

氨合成装置中得到的含氨气体根据培养装置的具体的规格，1)可以在冷却之后立即供给至培养装置；2)可以进行浓缩从而作为浓缩氨气或液体氨(或根据需要为氨水)供给至培养装置；3)或可以从得到的氨水中回收氨气，将所回收的氨气供给至培养装置。为了包含上述2)及3)的实施方式，在本发明中，采用了使用由氨合成装置得到的含氨气体“来源的”氨的表达。氨另外可以转化为硫酸铵等铵盐、硝酸、硝酸盐等源自氨的含氮化合物，然后，供给至培养装置。在所述的实施方式中，氨作为氮源或ph调节剂的原料被使用。这种实施方式也包含于本发明中的“使用氨作为氮源或ph调节剂”。

因此，在一个实施方式中，本发明的制造系统进一步包含对由氨合成装置得到的含氨气体进行冷却的冷却器。作为冷却器，只要可将含氨气体冷却至指定的温度即可，没有特别限定，可以使用公知的冷却器(例如线圈型热交换器、壳管式热交换器等)。经冷却的含氨气体可以直接供给至培养装置，也可以在贮藏罐中贮藏之后供给至培养装置。

在其它实施方式中，本发明的制造系统进一步包含对由氨合成装置得到的含氨气体中的氨进行浓缩的氨浓缩装置。作为氨浓缩装置，只要能够对含氨气体中的氨进行浓缩即可，没有特别限定，可以使用公知的浓缩装置。作为氨浓缩装置，可举出例如：加压冷却装置、气体分离膜装置、压力摆动吸附(psa)装置。

使用加压冷却装置作为氨浓缩装置的情况下，优选对加压冷却的条件进行设定，使含氨气体中的氨进行液化。加压冷却时的压力也由于氨合成装置的反应部中的反应压力或加压冷却时的温度不同而不同，优选为10kpa以上，更优选为50kpa以上、，进一步优选为100kpa以上、0.2mpa以上、0.3mpa以上、0.4mpa以上、或0.5mpa以上。另外，加压冷却时的温度也由于加压冷却时的压力不同而不同，优选为50℃以下，更优选为40℃以下，进一步优选为30℃以下、20℃以下、10℃以下、5℃以下、0℃以下、-5℃以下、或-10℃以下。该温度的下限没有特别限定，通常可设为-35℃以上、-30℃以上等。需要说明的是，作为加压冷却装置，只要能够对由氨合成装置得到的含氨气体在上述的条件下进行加压冷却即可，没有特别限定，可以使用公知的加压冷却装置。对含氨气体进行加压冷却而得到的液体氨可以直接供给至培养装置，也可以在贮藏罐中贮藏之后供给至培养装置。

使用气体分离膜装置作为氨浓缩装置的情况下，优选使用氢气分离膜、氮气分离膜、或它们的组合。在氨合成装置中得到的含氨气体中主要含有氨、未反应的氢、未反应的氮，通过使未反应的氢和未反应的氮中的至少一者利用气体分离膜分离，可以使氨浓缩。作为氢气分离膜、氮气分离膜，只要能够使由氨合成装置得到的含氨气体中未反应的氢、氮分离即可，没有特别限定，可以使用公知的氢气分离膜、氮气分离膜。或者，可以使用能够使含氨气体中的氨选择性地分离的氨气分离膜。在使用有气体分离膜装置进行氨的浓缩时，可以根据气体分离膜的种类确定温度及压力等条件。例如，气体分离时的压力(粗气体侧)优选为10kpa以上，更优选为50kpa以上，进一步优选为100kpa以上、0.2mpa以上、0.3mpa以上、0.4mpa以上、或0.5mpa以上。该气体压(粗气体侧)的上限没有特别限定，通常为氨合成装置的反应部中的反应压力以下。由气体分离膜装置得到的浓缩氨气可以直接供给至培养装置，也可以在贮藏罐中贮藏之后供给至培养装置。

作为氨浓缩装置，可以使用压力摆动吸附(psa)装置。在psa装置中，使用对于含氨气体中的氨呈现选择性吸附能力的吸附剂，根据压力变动控制氨的吸附和脱附，使氨和其它气体分离(对氨进行浓缩)。作为psa装置，只要能够对含氨气体中的氨进行浓缩即可，没有特别限定，可以使用公知的psa装置。例如，可以使用日本专利第2634015号公报所记载的psa装置，对含氨气体中的氨进行浓缩。

在psa装置中，使氨吸附于吸附剂时的压力(pad)和使氨从吸附剂脱附时的压力(pde)优选满足pad＞pde。从使含氨气体中的氨有效地浓缩的观点出发，上述pad及pde优选满足pad－pde≥10kpa，更优选满足pad－pde≥50kpa，进一步优选满足pad－pde≥100kpa，进一步更优选满足pad－pde≥0.2mpa，特别优选满足pad－pde≥0.3mpa、pad－pde≥0.4mpa、或pad－pde≥0.5mpa。上述pad和pde的差值(pad－pde)的上限通常为氨合成装置的反应部中的反应压力以下。另外，pad只要满足上述pad＞pde即可，没有特别限定，可以根据使用的吸附剂的吸附能力而确定，但通常为氨合成装置的反应部中的反应压力以下。pde只要满足上述pad＞pde结块，没有特别限定，可以根据使用的吸附剂的脱附能力而确定，但通常为1mpa以下，优选为0.5mpa以下、0.2mpa以下、100kpa以下、50kpa以下、10kpa以下、或0kpa以下。气体分离时的温度可以根据psa装置的具体规格而确定。

使用psa装置作为氨浓缩装置的情况下，优选具备2个以上的吸附塔的psa装置。例如，在具备2个吸附塔(第1吸附塔及第2吸附塔)的psa装置中进行操作，使在第1吸附塔中实施氨的吸附工序时在第2吸附塔中实施氨的脱附工序，在第1吸附塔中实施氨的脱附工序时在第2吸附塔中实施氨的吸附工序，由此可以连续地对含氨气体中的氨进行浓缩。psa装置中得到的浓缩氨气可以直接供给至培养装置，也可以在贮藏罐中贮藏之后供给至培养装置。

使用psa装置作为氨浓缩装置的情况下，在氨浓缩装置中得到的浓缩氨气中的氨浓度优选为10体积％以上，更优选为30体积％以上，进一步优选为50体积％以上。该氨浓度的上限越高越优选，可以为100体积％。因此，在本发明中，氨的“浓缩”包括从含氨气体中分离氨的概念。

在本发明中，由氨合成装置得到的含氨气体利用上述的氨浓缩装置对氨进行浓缩，然后，可以进一步使用氨精制装置进行精制。

如上所述，在氨合成装置中得到的含氨气体中包含未反应的氢、未反应的氮。通过将这些未反应的氢和氮作为氨合成的原料进行再循环，可以谋求系统效率的提高。因此，在一个实施方式中，本发明的制造系统进一步包含在氨合成装置的下游侧回收未反应的氢和氮，并将回收的气体再循环至氨合成装置的上游侧的再循环装置。

在使氨合成装置中得到的含氨气体冷却之后直接供给至培养装置的实施方式中，只要在培养装置中设置再循环装置即可。再循环装置的详细情况参照附图进行后述。

另外，在对由氨合成装置得到的含氨气体进行浓缩而作为浓缩氨气或液体氨(或根据需要为氨水)供给至培养装置的实施方式中，可以在氨浓缩装置中选择性地回收未反应的氢和氮，在氨浓缩装置中设置再循环装置即可。

作为再循环装置，只要可以对未反应的氢和氮进行回收，并使回收的含有氢及氮的气体再循环至氨合成装置的上游侧即可，没有特别限定，可以使用公知的再循环装置。例如，再循环装置可以包含回收的气体的导管和用于转移回收的气体的泵。

需要说明的是，在回收的气体中含有水分的情况下，将该气体直接进行再循环时，有时对氨合成装置中使用的担载有钌的催化剂的催化剂能力产生不良影响。因此，在一个实施方式中，再循环装置包含除去回收气体中的水分的脱水装置。作为脱水装置，只要可使回收气体中的水分含量降低至对本发明中使用的担载有钌的催化剂的催化剂能力不产生不良影响的值即可，没有特别限定，可以使用公知的脱水装置。可举出例如对回收的气体进行冷却而使水分冷凝除去的装置。另外，从进一步减少回收气体中的水分含量的观点出发，再循环装置可以使用干燥装置，也可以除脱水装置之外或代替脱水装置而含有干燥装置。作为干燥装置，只要具有进一步减少回收气体中的水分含量的功能即可，没有特别限定，可以使用公知的干燥装置。可举出例如使回收的气体与吸湿剂接触并进行脱水的装置，在该装置中，作为吸湿剂，没有特别限定，可举出例如：氯化钙、五氧化二磷及硫酸铜无水盐等化学的吸湿剂；二氧化硅凝胶、氧化铝凝胶及沸石等物理的吸湿剂。

＜培养装置＞

在本发明的制造系统中，培养装置中，使用源自由氨合成装置得到的含氨气体的氨对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养。

对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养而制造有机化合物的技术广为人知。本发明可以广泛适用于这种微生物发酵技术。作为在微生物发酵中制造的有机化合物，可举出例如：氨基酸、有机酸、多糖、蛋白质、抗生素、醇。作为氨基酸，可举出例如：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天门冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸。作为有机酸，可举出例如：乙酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸、苹果酸、衣康酸、柠檬酸、丙烯酸、丙酸、富马酸。作为多糖，可举出例如：黄原胶、葡聚糖、海藻酸盐、透明质酸、凝胶多糖、胶凝糖、硬葡聚糖、普鲁兰。作为蛋白质，可举出例如：荷尔蒙、淋巴因子、干扰素、酶(淀粉酶、葡糖淀粉酶、转化酶、乳糖酶、蛋白酶、脂肪酶等)。作为抗生素，可举出例如：抗菌剂(β-内酰胺、大环内酯、袢霉素、四环素、氯霉素、肽性抗生素、氨基甙等)、抗霉剂(多氧菌素b、灰黄霉素、多烯大环内酯等)、抗癌剂(道诺霉素、阿霉素、放线菌素、光辉霉素、博来霉素等)、蛋白酶/肽酶抑制剂(亮肽素、抗痛素、胃酶抑素等)、胆固醇生合成抑制剂(康帕丁、洛弗斯塔特因、普伐他汀等)。作为醇，可举出例如：乙醇、异丙醇、甘油、丙二醇、三亚甲基二醇、1-丁醇、山梨糖醇。作为在微生物发酵中制造的有机化合物，另外也可举出丙烯酰胺、二烯化合物(异戊二烯等)、戊二胺等。

作为具有有机化合物的生产能力的微生物，包含1)本来具有有机化合物的生产能力的微生物、和2)本来不具有有机化合物的生产能力或实质上不具有但通过基因重组导入有机化合物生成基因而达到后天具有有机化合物的生产能力的微生物这两者。关于具有有机化合物的生产能力的微生物，根据有机化合物的种类已知有各种微生物，在本发明中，可以广泛使用这些已知的微生物。另外，只要在培养时可以使用氨氮源或ph调节剂，则关于今后所开发的微生物，也可以广泛使用本发明。

作为微生物，只要具有有机化合物的生产能力即可，没有特别限定，优选细菌或真菌。作为细菌，可举出例如：埃希氏菌(escherichia)属细菌、泛菌(pantoea)属细菌、棒状杆菌(corynebacterium)属细菌、肠杆菌属(enterobacter)属细菌、梭菌(clostridium)属细菌、杆菌(bacillus)属细菌、乳杆菌(lactobacillus)属细菌、链霉菌(streptomyces)属细菌、链球菌(streptococcus)属细菌、假单胞菌(pseudomonas)属细菌。作为真菌，可举出例如：酵母(saccharomyces)属菌、裂殖酵母(schizosaccharomyces)属菌、耶氏酵母(yarrowia)属菌、木霉属(trichoderma)属菌、曲霉(aspergillus)属菌、镰刀霉(fusarium)属菌、毛霉菌(mucor)属菌。

作为埃希氏菌属细菌，可举出例如大肠杆菌(escherichiacoli)等。作为泛菌(pantoea)属细菌，可举出例如菠萝多源菌(pantoeaananatis)等。作为棒状杆菌(corynebacterium)属细菌，可举出例如谷氨酸棒状杆菌(corynebacteriumglutamicum)、产氨短杆菌(corynebacteriumammoniagenes)等。作为肠杆菌属(enterobacter)属细菌，可举出例如产气肠杆菌(enterobacteraerogenes)等。作为梭菌(clostridium)属细菌，可举出例如丙酮丁醇梭菌(clostridiumacetobutylicum)等。作为杆菌(bacillus)属细菌，可举出例如枯草芽胞杆菌(bacillussubtilis)、解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciens)等。作为乳酸菌(lactobacillus)属细菌，可举出例如：果汁乳杆菌(lactobacillusyamanashiensis)、动物乳杆菌(lactobacillusanimalis)、希氏乳杆菌(lactobacillushilgardii)、短乳杆菌(lactobacillusbrevis)等。作为链霉菌(streptomyces)属细菌，可举出例如：带小棒链霉菌(streptomycesclavuligerus)、委内瑞拉链球菌(streptomycesvenezuelae)、波赛链霉菌(streptomycespeucetius)等。作为链球菌(streptococcus)属细菌，可举出例如马链球菌(streptococcusequi)、变异链球菌(streptococcusmutans)等。作为假单胞菌(pseudomonas)属细菌，可举出例如荧光假单胞菌(pseudomonasfluorescens)、铜绿假单胞菌(pseudomonasaeruginosa)、伊乐假单胞菌(pseudomonaselodea)、恶臭假单胞菌(pseudomonasputida)等。作为酵母(saccharomyces)属菌，可举出例如酿酒酵母(saccharomycescerevisiae)等。作为裂殖酵母(schizosaccharomyces)属菌，可举出例如：粟酒裂殖酵母(schizosaccharomycespombe)等。作为耶氏酵母(yarrowia)属菌，可举出例如：解脂耶氏酵母(yarrowialipolytica)等。作为木霉属(trichoderma)属菌，可举出例如里氏木霉(trichodermareesei)等。作为曲霉(aspergillus)属菌，可举出例如土曲霉(aspergullusterreus)、米曲霉(aspergillusoryzae)等。作为镰刀霉(fusarium)属菌，可举出例如异孢镰刀菌(fusariumhetereosporum)等。作为毛霉菌(mucor)属菌，可举出例如爪哇毛霉菌(mucorjavanicus)等。

在本发明的制造系统中制造氨基酸的情况下，作为可优选使用的微生物的实例，可举出以下。例如在目的物质为l-赖氨酸的情况下，为大肠杆菌aj11442(nrrlb-12185，fermbp-1543)(参照美国专利第4,346,170号)、乳糖发酵短杆菌aj3990(atcc31269)(参照美国专利第4,066,501号)、lys生产菌wc196lc/pcabd2(国际公开2010/061890号)等。wc196δcadaδldc为通过从wc196株、破坏编码赖氨酸脱羧酶的cada及ldcc基因而构建的菌株。wc196δcadaδldc/pcabd2为通过在wc196δcadaδldc中导入含有赖氨酸生合成系基因的质粒pcabd2(美国专利第6,040,160号)而构建的菌株。wc196δcadaδldc被命名为aj110692，在2008年10月7日、在国立研究开发法人产业技术综合研究所专利生物保藏中心(目前，独立行政法人制品评价技术基础机构专利生物寄托中心、邮政编码：292-0818、住所：日本国千叶县木更津市上总镰足2-5-8120号室)中作为保藏编号fermbp-11027被保藏。其为l-苏氨酸的情况下，为大肠杆菌vkpmb-3996(ria1867、vkpmb-3996)(参照美国专利第5,175,107号)、嗜乙酰乙酸棒杆菌aj12318(fermbp-1172)(参照美国专利第5,188,949号)等，其为l-苯基丙氨酸的情况下，为大肠杆菌aj12604(fermbp-3579)(参照欧州专利申请公开第488，424号)、乳糖发酵短杆菌aj12637(fermbp-4160)(参照法国专利申请公开第2,686,898号)等，其为l-谷氨酸的情况下，为将大肠杆菌aj12624(fermbp-3853)(参照法国专利申请公开第2,680,178号)、乳糖发酵短杆菌aj12475(fermbp-2922)(参照美国专利第5,272,067号)、谷氨酸棒状杆菌atcc13869作为亲株而制作的2256δldhaδsucayggb＊(国际公开2014/185430)等，其为l-亮氨酸的情况下，为大肠杆菌aj11478(fermp-5274)(参照日本特公昭62-34397号)、乳糖发酵短杆菌aj3718(fermp-2516)(参照美国专利第3,970,519号)等，其为l-异亮氨酸的情况下，为大肠杆菌kx141(vkpmb-4781)(参照欧州专利申请公开第519,l13号)、黄色短杆菌aj12149(fermbp-759)(参照美国专利第4,656,135号)等，其为l-缬氨酸的情况下，为大肠杆菌vl1970(vkpmb-4411)(参照欧州专利申请公开第519,l13号)、乳糖发酵短杆菌aj12341(fermbp-1763)(参照美国专利第5,188,948号)等。

在本发明的制造系统中制造有机酸时，作为可优选使用的微生物的实例，可举出以下。例如目的物质为l-乳酸的情况下，为果汁乳杆菌、动物乳杆菌、酿酒酵母等，目的物质为丙酮酸的情况下，为大肠杆菌、荧光假单胞菌等，目的物质为琥珀酸的情况下，为大肠杆菌、菠萝多源菌等，目的物质为衣康酸的情况下，为土曲霉等，目的物质为柠檬酸的情况下，为大肠杆菌等(例如参照国际公开2007/097260号、日本特开2010-187542号公报)。

在本发明的制造系统中制造多糖时，作为可优选使用的微生物的实例，可举出以下。例如目的物质为葡聚糖的情况下，为希氏乳杆菌、变异链球菌等，目的物质为海藻酸盐的情况下，为铜绿假单胞杆菌等，目的物质为透明质酸的情况下，为马链球菌、变异链球菌等，目的物质为胶凝糖的情况下，为伊乐假单胞菌等(例如参照日本特开2011-116825号公报、日本特开2007-9092号公报)。

在本发明的制造系统中制造蛋白质时，作为可优选使用的微生物的实例，可举出以下。例如目的物质为各种荷尔蒙、干扰素的情况下，为酿酒酵母等，目的物质为淀粉酶、葡糖淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶的情况下，为枯草芽胞杆菌、米曲霉等，目的物质为转化酶、乳糖酶的情况下，为酿酒酵母、米曲霉等(例如参照国际公开第2006/67511号、日本特开2003-153696号公报)。

在本发明的制造系统中制造抗生素时，作为可优选使用的微生物的实例，可举出以下。例如目的物质为青霉素等β-内酰胺的情况下，为恶臭假单胞菌、棒状链霉菌等，目的物质为红霉素、阿奇霉素等大环内酯的情况下，为委内瑞拉链球菌等，目的物质为道诺霉素的情况下，为波赛链霉菌等，目的物质为普伐他汀的情况下，为棒状链霉菌等(参照例如国际公开第96/10084号、日本特开2002-53589号公报、国际公开第2005/54265号、国际公开第2007/147827号)。

在本发明的制造系统中制造醇时，作为可优选使用的微生物的实例，可举出以下。例如目的物质为乙醇的情况下，为酿酒酵母、粟酒裂殖酵母、短乳杆菌等，其为三亚甲基二醇的情况下，为大肠杆菌等(例如参照国际公开第2007/97260号)。

作为培养微生物的培养基，优选包含用于转换为有机化合物的碳源、氮源。作为碳源，可举出例如：单糖类、二糖类、低聚糖类、多糖等碳水化合物；对蔗糖进行水解得到的转化糖；甘油；甲醇、甲醛、甲酸盐、一氧化碳、二氧化碳等碳原子数为1的化合物；玉米油、棕榈油、大豆油等油；乙酸酯；动物油脂；动物油；饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸等脂肪酸；脂质；磷脂质；甘油脂质；甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯等甘油脂肪酸酯；微生物性蛋白质、植物性蛋白质等多肽；被水解的生物质碳源等可再生的碳源；酵母提取物；及它们的组合。作为氮源，可举出例如：氨、铵盐、硝酸、硝酸盐等无机氮源；尿素、氨基酸、蛋白质等有机氮源；及它们的组合。培养基除碳源、氮源之外，优选含有无机离子及根据需要的其它有机微量成分。作为所述的无机离子及其它有机微量成分，可以使用以往公知的任意的成分。培养基可以为天然培养基，也可以为合成培养基。

作为培养条件，只要是可生产目标有机化合物的条件即可，没有特别限定，可以使用标准的微生物培养条件。作为培养温度，优选为20℃～37℃。另外，优选根据微生物的性质，在需氧性的、无氧性的、或厌氧性的条件下进行培养。

作为培养方法，可以使用间歇培养法、流加培养法、连续培养法等公知的方法。

培养装置中的液体深度(培养基深度)可以根据微生物的特性适当确定。例如，在需要性的培养中，在为了微生物的生长而必需将培养基设为静置状态的情况下，只要使用液体深度小的培养装置(培养槽)即可。在氧要求量大的情况下，只要使用在搅拌槽或气泡塔中直接通气空气而将氧供给至培养基的深部培养装置即可。

对培养装置的氨的供给方法没有特别限定，根据氨的形态(氨气、液体氨、氨水)，可以供给至培养装置的气相，也可以供给至培养基中。在将氨转化为源自氨的含氮化合物(铵盐、尿素、硝酸、硝酸盐)之后供给至培养装置的情况下，供给至培养基中即可。氨或氨源自含氮化合物的供给可以按照公知的方法实施。氨或氨源自含氮化合物向培养装置的供给量可以根据以具有有机化合物的生产能力的微生物的种类为主的培养装置的具体设计而确定。

以下，对本发明的制造系统的实施方式，一边参照附图，一边进行说明。

图1表示包含原料气体制造装置101、氨合成装置102、选自加压冷却装置及psa装置中的氨浓缩装置103、及培养装置203的制造系统1000。

在制造系统1000中，最初，氢气原料1和空气2被供给至原料气体制造装置101。作为氢气原料1，可以根据原料气体制造装置101中的氢的制造工艺使用烃(例如煤、石油、天然气体、生物质)、水。作为氢的制造工艺，如上所述，可举出：1)对烃进行水蒸气转化反应、部分氧化反应、或它们的组合反应，由此转化为含有co、h2的气体之后，实施co变换反应、脱co2处理的方法；2)对水进行电分解的方法；3)使用光催化剂对水进行分解的方法。在原料气体制造装置101中，另外制造氮。氮可以使用氮分离膜或深冷分离法从空气中分离出氮而制备。或者，在利用烃的部分氧化反应制备氢的情况下，可以利用所使用的空气中的氮作为氧源。

由原料气体制造装置101所制造的含有氢和氮的原料气体3被供给至氨合成装置102。在氨合成装置102中，在担载有钌的催化剂的存在下使含有氢和氮的原料气体反应而合成含氨气体。

所合成的含氨气体4被供给至选自加压冷却装置及psa装置中的氨浓缩装置103。在氨浓缩装置103为加压冷却装置时，可得到液体氨6。在氨浓缩装置103为psa装置时，可得到浓缩氨气6。需要说明的是，得到的液体氨或浓缩氨气可以贮藏在贮藏罐(未图示)中。

得到的液体氨或浓缩氨气6被供给至培养装置203。在培养装置203中，根据具有有机化合物的生产能力的微生物的种类而导入适当的培养基，根据需要供给空气13。在培养装置203中，使用氨6作为氮源或ph调节剂。通过对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养，可以制造有机化合物或微生物14。

需要说明的是，图1所示的制造系统1000具备回收由氨浓缩装置103中分离的未反应的氢和氮，将回收的气体5再循环至氨合成装置102的上游侧的再循环装置(未图示)。

图2表示包含原料气体制造装置101、氨合成装置102、气体分离膜装置(氨浓缩装置)104及105、及培养装置203的制造系统1001。在制造系统1001中，原料气体制造装置101、氨合成装置102、培养装置203如上所述。

制造系统1001具备气体分离膜装置104及105作为氨浓缩装置。例如，可以将氢气分离膜104和氮气分离膜105组合而使用。在具备气体分离膜装置104及105的制造系统1001中，可得到浓缩氨气6。得到的浓缩氨气可以贮藏于贮藏罐(未图示)中。

需要说明的是，图2所示的制造系统1001具备对由在气体分离膜装置104及105分离的未反应的氢和氮进行回收，并将回收的气体5再循环至氨合成装置102的上游侧的再循环装置。

图3表示包含原料气体制造装置101、氨合成装置102、冷却器106、及培养装置203的制造系统1002。在制造系统1002中，原料气体制造装置101、氨合成装置102如上所述。

在制造系统1002中，由氨合成装置102得到的含氨气体4通过冷却器106进行冷却。接着，经冷却的含氨气体6被供给至安装于培养装置203的预混合器204。

在制造系统1002中，培养装置203具备预混合器204。在预混合器204和培养装置203的培养槽之间，培养基进行循环。在预混合器204中，在进行循环的培养基中对氨进行预混合。由此，混合有氨的培养基被供给至培养装置203的培养槽。

在经冷却的含氨气体6中包含未反应的氢和氮。在制造系统1002中，具备在预混合器204中对未反应的氢和氮进行回收，并将回收的气体15再循环至氨合成装置102的上游侧的再循环装置。另外，在回收的气体15中含有源自培养基的水分。在制造系统1002中，再循环装置具备除去回收气体15中的水分的脱水装置107。制造系统1002另外具备使回收的气体15进一步干燥的干燥装置108。

图4表示包含原料气体制造装置101、氨合成装置102、冷却器106、氨水制造装置201、氨汽提装置205、及培养装置203的制造系统1003。在制造系统1003中，原料气体制造装置101、氨合成装置102、冷却器106、培养装置203如上所述。

在制造系统1003中，由氨合成装置102得到的含氨气体4在冷却器106中被冷却。接着，经冷却的含氨气体6被供给至氨水制造装置201。另外，水7被供给至氨水制造装置201。在氨水制造装置中，可以使经冷却的含氨气体6中的氨溶解于水7而制造氨水8。就溶解的方法或条件而言，只要可制造所期望的浓度的氨水即可，没有特别限定，可以使用公知的方法、条件。

在经冷却的含氨气体6中含有未反应的氢和氮。在制造系统1003中，具备在氨水制造装置201中回收未反应的氢和氮，并将回收的气体9再循环至氨合成装置102的上游侧的再循环装置。另外，在回收的气体9中含有源自氨水制造装置201中使用的水7的水分。在制造系统1003中，再循环装置具备除去回收气体9中的水分的脱水装置107。制造系统1003另外具备使回收的气体9进一步干燥的干燥装置108。

在制造系统1003中，将制造的氨水8进一步用于有机化合物或微生物的制造。详细而言，将所制造的氨水8供给至氨汽提装置205，从氨水中回收氨气。作为氨汽提装置205，只要可以从氨水中回收氨气即可，没有特别限定，可以使用公知的汽提装置。通过将在氨汽提装置205中被回收的氨作为氮源或ph调节剂使用，在培养装置203中对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养，可以制造有机化合物或微生物14。在氨汽提装置205中除去的水12如图4所示可以与水7汇合，也可以排出。

在制造系统1003，可以运送氨水制造装置201中制造的氨水8，从而在地理上分离的场所制造有机化合物或微生物。

以上，参照图1～图4，对本发明的有机化合物或微生物的制造系统进行说明。图1～图4所示的实施方式中，将作为氮源或ph调节剂的氨供给至培养装置203，但将氨转化为其它含氮化合物(铵盐、尿素、硝酸、硝酸盐)之后，可以将该含氮化合物供给至培养装置203。这种变更形态也包含在本发明的范围。在图1～图4所示的制造系统中，可以使用氢气瓶、氢罐等氢供给装置和氮气瓶、氮罐等氮供给装置代替原料气体制造装置101。另外，在图1～图3所示的制造系统中，液体氨或浓缩氨气等浓缩氨6优选在制成氨水之后供给至培养装置203。

[制造方法]

本发明还提供一种有机化合物或微生物的新型的制造方法。本发明的制造方法的特征在于，伴随液体氨的运送(或抑制在最小限)。

在一个实施方式中，本发明的有机化合物或微生物的制造方法包括如下工序：

(a)在担载有钌的催化剂的存在下，使含有氢和氮的原料气体反应而合成含氨气体的工序；及

(b)使用源自得到的含氨气体的氨对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养的工序。

工序(a)中使用的担载有钌的催化剂、原料气体、含氨气体、及合成含氨气体的时的条件(温度、压力等)如[制造系统]中所记载的那样。另外，在工序(b)中制造的有机化合物或微生物，其制造方法如[制造系统]中所记载的那样。对本发明的制造系统进行了说明的有利的效果在本发明的制造方法中也同样地适用。

本发明的制造方法的特征在于，工序(a)和工序(b)连续地实施。本发明中“工序(a)和工序(b)连续地实施”意指：不将在工序(a)中合成的含氨气体作为液体氨运送，实施工序(b)。需要说明的是，“作为液体氨运送”意指利用管线、航空、船舶、汽车等的地理上分离的两个地点间的转移，不包含有机化合物或微生物的制造据点内部的转移。

本发明的制造方法可以进一步包含由氢气原料和空气制造含有氢和氮的原料气体的工序。关于氢气原料、原料气体的制造方法，如[制造系统]中所记载的那样。

本发明的制造方法可以进一步包含对由工序(a)得到的含氨气体中的氨进行浓缩的工序。关于将含氨气体中的氨进行浓缩的方法，如[制造系统]中所记载的那样。

本发明的制造方法可以进一步包含对未反应的氢和氮进行回收，并将回收的气体在工序(a)中进行再循环的工序(以下，称为“工序(c)”。)。在一实施方式中，工序(c)可以包含除去回收气体中的水分的脱水处理和/或干燥处理。关于脱水处理、干燥处理的方法，如[制造系统]中所记载的那样。

在本发明的制造方法的优选的一个实施方式中，使用源自工序(a)中得到的含氨气体的氨制造氨水，在工序(b)中使用得到的氨水，对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养。

在本发明的制造方法的其它优选的一个实施方式中，使用源自工序(a)中得到的含氨气体的氨制造氨水，从得到的氨水中回收氨气，在工序(b)中使用所回收的氨气对具有有机化合物的生产能力的微生物进行培养。

本发明的制造方法可以进一步包含从培养结束后的培养基液中收集代谢产物。在本发明中，收集代谢产物的方法没有特别限定，可以通过组合目前公知的离子交换树脂法、沉淀法其它方法来收集代谢产物。

实施例

[参考例1]

＜担载有ru的cs-mgo的合成＞

将mgo(宇部materials株式会社制造、产品编号uc95)(1g)，在500℃下真空排气加热5小时，在ar气氛下浸渍于溶解有ru3(co)12的四氢呋喃溶液中。搅拌3小时后，利用旋转式蒸发器除去溶剂，在350℃下进行2小时真空排气加热。由此得到担载有2wt％的ru金属粒子的mgo催化剂。进一步将得到的催化剂在ar气氛下浸渍于溶解有cs2co3的乙醇溶液中。此时，调节cs2co3的量使cs和ru的元素比为1:1。搅拌3小时后，利用旋转式蒸发器除去溶剂，在室温下进行12小时真空排气处理，由此得到担载有2wt％的ru金属粒子的cs-mgo催化剂(粉末powder)。得到的催化剂的bet比表面积为12m²/g，用co吸附法测定的ru分散度(％)为25。

＜氨合成反应＞

进行使氮气(n2)和氢气(h2)反应而生成氨气(nh3)的合成反应。将上述的方法中得到的催化剂0.1g装入于玻璃管，在固定床流通式反应装置中进行合成反应。气体的流量设定为n2：15ml/min、h2：45ml/min、总计60ml/min，在反应温度：340℃、压力：大气压下进行反应。使从流通系的反应器出来的气体在0.005m硫酸水溶液中鼓泡，使生成的氨溶解于溶液中，将产生的铵离子利用离子色谱进行定量。

2wt％ru/cs-mgo催化剂(cs/ru元素比＝1)在340℃显示2367μmolg^-1h^-1。tof(×10^-3s^-1)为13.3。

[参考例2]

＜ru-cs/mgo催化剂(与ru同时将cs担载于mgo的催化剂)的合成＞

将mgo(宇部materials株式会社制造、产品编号uc95)粉末放入石英玻璃容器中，在500℃下进行真空排气6小时的脱水处理。将1.00g经过脱水的mgo放入超脱水thf溶剂(和光纯药工业株式会社制造、产品编号207-17765)60ml中。在溶剂中放入ru3(co)12(纯度99％、aldrich公司制作、产品编号245011)0.02g，使ru担载量相对于ru-cs/mgo催化剂为6wt％，在室温下搅拌4小时，将ru金属含浸担载于mgo。使用蒸发器，在40℃、16.0kpa下用7小时使其干燥固化(1.01g)。将经干燥固化的试样0.81g放入脱水乙醇100ml中。加入cs2co3(关东化学株式会社制造、产品编号07184-33)0.078g使得ru和cs的摩尔比为1:1，在室温下搅拌4小时，将cs金属含浸担载于ru/mgo。使用蒸发器，在室温、9.0kpa下使其干燥固化7小时。得到6wt％ru-cs/mgo催化剂0.087g。

＜氨水的制造＞

进行使氮气(n2)和氢气(h2)反应而生成氨气(nh3)的反应。将得到的催化剂0.2g装入于耐压管，在固定床流通式反应装置中进行反应。气体的流量设定为n2：15ml/min、h2：45ml/min、总计60ml/min，在压力：0.9mpa、反应温度400℃下进行反应。使从流通系的反应器出来的气体在冷却至约3℃的水中通气，氨的生成速度为3734μmolg^-1h^-1，将生成的nh3溶解于水中，使生成的nh3溶解于水中，用约109小时得到氨水溶液1(液量200g、nh4⁺量1.60g)。

[参考例3]

＜硫酸铵溶液的制造＞

在参考例2的氨水的制造中，在反应温度400℃下将反应压力从0.9mpa变更为0.1mpa，进一步变更为使从流通系的反应器出来的气体在冷却至约3℃的水中通气，使从流通系的反应器出来的气体在室温下在0.220m硫酸水溶液中通气。以上的事项以外，与参考例2同样地操作，进行硫酸铵的制造。氨的生成速度为3531μmolh^-1g^-1，用约56小时得到硫酸铵溶液1(液量100g、nh4⁺量0.81g)。

[实施例1]

将由参考例1合成的氨气溶解于水，得到氨水。

从得到的氨水中，使用氨汽提装置回收氨气，使用该氨气培养e.colimg1655。

由生长曲线显示：本发明中得到的氨气可以用于发酵、培养生产。

[实施例2]

使用参考例2中制造的氨水溶液1、e.coli进行l-赖氨酸生产培养。培养中使用以下的培养基。

[lb琼脂培养基]

胰蛋白胨：10g/l、酵母提取物：5g/l、nacl：10g/l、琼脂：15g/l

[lys氨水培养基]

葡萄糖：20g/l、nh3：3.09g/l(使用参考例2中制造的氨水溶液1)、mgso4·7h2o：1g/l、kh2po4：1g/l、酵母提取物：2g/l、feso4·7h2o：0.01g/l、mnso4·5h2o：0.008g/l、使用h2so4调整为ph7.0。

将lys生产菌wc196δcadaδldc/pcabd2添加至添加有链霉素的lb琼脂培养基中，并使终浓度为80mg/l，在37℃下培养一昼夜。从培养后的琼脂培养基挠取直径90mm的培养皿上的全部的菌体，悬浮于3ml的生理食盐水，由此制备菌液。

添加链霉素，使终浓度为80mg/l，且充满lys氨水培养基5ml的粗试管中，所述lys氨水培养基中添加有预先进行了干热灭菌的碳酸钙并使碳酸钙终浓度为30g/l，对菌液进行移植并使菌液相对于波长620nm的吸光度(o.d.620nm)为0.126，然后，在37℃下以120rpm振荡培养24小时。

[实施例3]

在实施例2中，将lys氨水培养基变更为以下的lys硫酸铵培养基。以上的事项以外与实施例2同样地操作，进行l-赖氨酸的生产培养。

[lys硫酸铵培养基]

葡萄糖：20g/l、(nh4)2so4：12g/l(使用参考例3中制造的硫酸铵溶液1)、mgso4·7h2o：1g/l、kh2po4：1g/l、酵母提取物：2g/l、feso4·7h2o：0.01g/l、mnso4·5h2o：0.008g/l、使用koh调整为ph7.0。

[比较例1]

在实施例2中，将lys氨水培养基中的氨水溶液1变更为市售品的氨水溶液(纯正化学株式会社制造、产品编号13370-0301)。以上的事项以外，与实施例2同样地操作，进行l-赖氨酸的生产培养。

[比较例2]

在实施例3中，将lys硫酸铵培养基中的硫酸铵溶液1变更为市售品的硫酸铵溶液(纯正化学株式会社制造、产品编号83110-0367)。以上的事项以外，与实施例3同样地操作，进行l-赖氨酸的生产培养。

将培养结果示于上述表。即使在使用参考例2中制造的氨水溶液1、或参考例3中制造的硫酸铵溶液1的情况下，确认与使用市售品的氨水溶液(比较例1)或市售品的硫酸铵溶液(比较例2)培养的物质几乎相同水平的菌体生长和l-赖氨酸的生产，显示可以将本发明中得到的氨气用于发酵、培养生产。

[实施例4]

使用参考例2中制造的氨水溶液、谷氨酸棒状杆菌(corynebacteriumglutamicum)进行l-谷氨酸的生产培养。培养中使用以下的培养基。

[cm-ace琼脂培养基]

葡萄糖：2.5g/l、果糖：2.5g/l、葡糖酸钠：4g/l、琥珀酸钠·6h2o：2g/l、胨：10g/l、酵母提取物(yeastextract)：10g/l、kh2po4：1g/l、mgso4·7h2o：0.4g/l、feso4·7h2o：0.01g/l、mnso4·5h2o：0.01g/l、urea：4g/l、豆滤液(大豆水解物)：1.2g/l(t-n)、生物素：1mg/l、维生素b1：5mg/l、使用koh调整为ph7.5。

[glu氨水培养基]

葡萄糖：40g/l、nh3(使用参考例2中制造的氨水溶液1)3.86g/l、kh2po4：1g/l、mgso4·7h2o：0.4g/l、feso4·7h2o：0.01g/l、mnso4·5h2o：0.01g/l、维生素b1：200μg/l、生物素：300μg/l、豆滤液：0.48g/l(t-n)、k2so4：19.78g/l、使用h2so4调整为ph8.0。

将谷氨酸棒状杆菌(corynebacteriumglutamicum)的glu生产菌2256δldhaδsucayggb＊在cm-ace琼脂培养基中，在31.5℃下培养一昼夜。从培养后的琼脂培养基挠取1/24板量的菌体，植菌于添加了glu氨水培养基5ml的粗试管，在31.5℃下以120rpm振荡培养24小时，所述glu氨水培养基添加有预先进行了干热灭菌的碳酸钙，并使碳酸钙终浓度为30g/l。

[实施例5]

在实施例4中，将glu氨水培养基变更为以下的glu硫酸铵培养基。以上的事项以外，与实施例4同样地操作，进行l-谷氨酸的生产培养。

[glu硫酸铵培养基]

葡萄糖：40g/l、(nh4)2so4：15g/l(使用参考例3中制造的硫酸铵溶液1)、kh2po4：1g/l、mgso4·7h2o：0.4g/l、feso4·7h2o：0.01g/l、mnso4·5h2o：0.01g/l、维生素b1：200μg/l、生物素：300μg/l、豆滤液：0.48g/l(t-n)、使用koh调整为ph8.0。

[比较例3]

在实施例4中，将glu氨水培养基中的氨水溶液1变更为市售品的氨水溶液(纯正化学株式会社制造、产品编号13370-0301)。除以上的事项以外与实施例4同样地操作，进行l-谷氨酸的生产培养。

[比较例4]

在实施例5中，将glu硫酸铵培养基中的硫酸铵溶液1变更为市售品的硫酸铵溶液(纯正化学株式会社制造、产品编号83110-0367)。以上的事项以外与实施例5同样地操作，进行l-谷氨酸的生产培养。

将培养结果示于上述表中。即使在使用参考例2中制造的氨水溶液1、或参考例3中制造的硫酸铵溶液1的情况下，确认与使用市售品的氨水溶液(比较例3)或市售品的硫酸铵溶液(比较例4)进行培养的物质几乎相同水平的菌体生长和l-谷氨酸的生产，显示可以将本发明中得到的氨气用于发酵、培养生产。