化工产品的制造方法及制造装置的制造方法_3

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高、可稳定供给的角度来看,较好是聚讽、聚酸讽。
[0080] 分离膜的形状无特别限定,可例举例如平板膜、中空丝膜等。
[0081] 从菌体不易透过、具有较高的透过流束(flux)的角度来看,分离膜较好是具有平 均孔径为0. 01~3ym的细孔的多孔膜。分离膜的平均孔径更好是0. 1~0. 65ym。
[0082] 膜分离装置的处理能力(透过流束)也根据装置的规模而不同,例如较好是1~ lOOL/mVh,更好是 3 ~30L/m2A。
[0083] 作为离屯、分离装置,只要具备使菌体离屯、沉降的机构即可,可示例螺旋沉降器等。 离屯、分离装置的处理能力根据第一发酵槽10的容量等适当选定。
[0084] 作为萃取分离装置,只要是可使用萃取剂从发酵液中萃取第=发酵液中的目标化 工产品的装置即可,可示例萃取塔等。作为萃取塔,可示例筛板萃取塔、填充萃取塔等。作 为萃取的形式,可示例逆流萃取、并流萃取。作为萃取剂,可示例醇、醋、酬、酸、胺等,分别较 好是使用碳数为5~40左右的有机化合物。
[0085] 循环路31根据需要设有溫度调节单元(未图示)来保持管内的液溫为规定的发 酵溫度。
[0086] 分离单元30具备排出被分离的分离液的排出管51。该排出管51设有累(图示省 略)。
[0087] 此外,较好是设置监控循环路31内的液体中的氧浓度的单元(图示省略),并根据 需要在循环路31内设置连续或间歇地供给含氧的气体的氧供给单元6。氧供给单元6较好 是设置在循环路31的1处W上的任意位置。例如使用气体供给管道65来向循环路31内 供给气体。作为其细部的结构,可示例与第一发酵槽10的情况同样的结构。
[0088] 气体可使用与供给至第一发酵槽10的记载同样的气体。供给至循环路31的气体 的氧浓度较好是与供给至第二发酵槽20的槽内的气体的氧浓度相同。
[0089][返回送液部]
[0090] 本发明所述的返回送液部将包含菌体的非分离液从分离部向第一发酵部供给。
[0091] 图1中所示的实施方式中,返回送液部4具备管道41 (流路)。管道41连接分离 部3的循环路31与第一发酵槽10。图2中所示的实施方式中,返回送液部4还具备累41曰、 管道42和排出管43。管道42从管道41分支,与第二发酵槽20连接。排出管43将非分 离液的一部分连续或间歇地排出。管道41与循环路31的连接位置设置于循环路31与第 二发酵部2的分离部侧管道22的连接位置同非分离液从分离单元30被排出的出口之间。 在管道41上,较好是于管道41与循环路31的连接位置附近设置流量控制阀。通过该控制 阀,可调整循环路31与管道41的流量平衡。返回送液部4在设有多个分离部3的情况下 可W是汇聚至一处返回第一发酵部的形态,也可W是分别返回第一发酵部的形态。
[0092] 此外,虽然未图示,但较好是设置监控管道41内的液体中的氧浓度的单元,并根 据需要在该管道41内设置连续或间歇地供给含氧的气体的氧供给单元6。氧供给单元6较 好是设置在管道41的1处W上的任意位置。例如使用气体供给管道(图示省略)来向管 道41内供给气体。作为其细部的结构,可示例与第一发酵槽10的情况同样的结构(例如 多孔分散管(喷头)、气体喷射装置、气体透过膜型装置等)。
[0093] 气体可使用与供给至第一发酵槽10的记载同样的气体。供给至管道41的气体的 氧浓度较好是与供给至第二发酵槽20的槽内的气体的氧浓度相同。
[0094] 返回送液部4中,不需要将从分离部3送液的液体全部送回第一发酵部1。可经由 管道42将一部分送回第二发酵部2,也可全部送回第二发酵部。另外,还可经由排出管43 将一部分作为排出液排出。 阳0巧] < 化工产品的制造方法>
[0096] 本发明的化工产品的制造方法是通过使用菌体的发酵由原料化合物制造化工产 品的方法。
[0097][菌体]
[0098] 本发明中的菌体是指具有消耗原料化合物、生产作为目标的化工产品的能力的生 物。作为菌体,可W是天然存在的菌体,也可W是通过突变或基因重组而改变了部分性质的 菌体。发酵中可适当使用公知的菌体。
[0099] 作为菌体的例子,可例举酵母、大肠杆菌、乳酸菌、丝状菌、放线菌等。
[0100] 其中,从化工产品生产性和耐化学品性(醇、酸)良好的角度来看,较好是酵 母。作为酵母,可例举例如酿酒酵母、裂殖酵母等。作为酿酒酵母,可例举乳酸克鲁维斯酵 母化luyveromyceslactis)、戴尔有抱圆酵母(Torulasporade化rueckii)、拜耳接合酵 母狂ygosaccharomycesbailii)、毕赤酵母(Pichiapastoris)等。作为裂殖酵母,可例 举粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomycespombe)、日本裂殖酵母(Schizosaccharomyces japoni州S)、八抱裂殖酵母(Schizosaccharomycesoctosporus)等。上述裂殖酵母中,粟 酒裂殖酵母(W下也记作S.pombe)因可利用它的各种有用的突变株,因而优选。 阳1〇1][原料化合物]
[0102] 本发明中,原料化合物是指菌体可直接同化、能通过发酵获得目标化工产品的化 合物。发酵中可适当使用公知的原料化合物。
[0103] 作为原料化合物的例子,可例举糖类(单糖类(五碳糖、六碳糖)、双糖类、多糖 类)、醇类(甘油等)、氨基酸(丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸等)等。
[0104]其中,从作为碳源菌体容易同化的角度来看,较好是糖类。作为糖类的优选例子, 可例举核糖、阿拉伯糖、木糖等五碳糖,葡萄糖、果糖、半乳糖等六碳糖,薦糖、海藻糖、纤维 二糖、麦芽糖等双糖类,纤维素、淀粉等多糖类等。其中,更好是六碳糖,特别好是葡萄糖。
[0105] 菌体仅可同化作为原料化合物的单糖类的情况下,可将双糖类或多糖类进行预处 理后使用。例如,可使用在原料槽中向包含双糖类或多糖类的原料混合糖化酶而分解得到 的单糖类。此外,还可直接使用含大量葡萄糖等糖类的原料(甘薦或甜菜的压棒残渣(废 蜜)等)。
[0106][含原料液] 阳107]含原料液是含有原料化合物的液体(通常为水溶液)。除了原料化合物之外,还可 含有例如K、化、Mg、Ca、化等金属元素,矿物质成分和维生素类。后述的实施方式中,含原 料液不含菌体。
[0108][化工产品]
[0109] 本发明中,化工产品是指在发酵液中通过菌体生成的化合物。除了作为目标的化 工产品之外,还包括作为副产物的化工产品。
[0110] 作为化工产品,可例举例如醇、有机酸等。
[0111] 作为醇的例子,可例举乙醇、2-丙醇、1,3-下二醇、1,4-下二醇、丙二醇、甘油等。
[0112] 作为有机酸的例子,可例举乙酸、丙二酸、班巧酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、 巧樣酸、3-径基丙酸、丙酬酸等。在此,径基簇酸视作有机酸。
[0113] 其中,从通用性高、市场的发展性(合成纤维用途和车载用途、替代塑料用途等) 值得期待的角度来看,优选有机酸,特别好的是乳酸、苹果酸、班巧酸、3-径基丙酸等。
[0114] 本发明的化工产品的制造方法也可适用于通过形成中和盐等沉淀来获得化工产 品的方法。但是,本发明的制造方法特别适合于在不形成沉淀的情况下作为水溶液获得化 工产品的方法。
[0115] 此外,本发明的制造方法特别适合作为沸点比水(loor)高的化工产品的制造方 法。本发明的制造方法中,分离菌体而得的分离液为包含化工产品的水溶液(化工产品粗 制液)的情况下,作为分离所得的化工产品和水的手段,可考虑采用蒸馈。但是,原料化合 物通常在蒸馈中作为高沸点成分或残渣被分离。运时,作为目标的化工产品的沸点比水低 的情况下,通过蒸馈容易分离。另一方面,作为目标的化工产品的沸点比水高的情况下,作 为目标的化工产品与原料化合物的分离容易变得困难。因此,通过降低分离液(化工产品 粗制液)中所含的原料化合物的浓度,可降低化工产品的纯化(特别是蒸馈纯化)的负荷。
[0116]W下,对使用具有图1的构成的装置通过本发明的制造方法连续地制造化工产品 的一种实施方式进行说明。
[0117][第一发酵工序]
[0118] 本发明所述的化工产品的制造方法中,在第一发酵工序中,向含有菌体的液体中 供给原料化合物和氧进行发酵,获得包含通过发酵生成的化工产品的第一发酵液。
[0119] 本实施方式中,通过预先向培养槽80供给液状的培养基和菌体,在连续地供给含 氧的气体的同时,保持于规定的培养溫度,从而获得培养液。培养槽80内的液体(培养液) 中的氧浓度和培养溫度受到控制,从而维持在适合于菌体增殖的培养条件。通常,在适合于 菌体增殖的培养条件和适合于采用发酵的化工产品制造的发酵条件中,优选的氧浓度条件 不同。发酵液中的优选的氧浓度一般比适合于培养的氧浓度条件低。
[0120]向第一发酵槽10内通过原料供给单元7供给规定量的含原料液。自原料供给单 元7的供给可连续进行,也可间歇进行。此外,向第一发酵槽10内通过菌体供给单元8供 给规定量的包含菌体的培养液。自菌体供给单元8的供给可连续进行,也可间歇进行。此 夕F,如后所述,自返回送液部4的管道41连续或间歇地供给包含菌体的液体(分离单元中 未被分离的非分离液)。自原料供给单元7的含原料液供给量、自菌体供给单元8的包含菌 体的培养液的供给量和自返回送液部4的管道41的包含菌体的液体的供给量的总和(总 供给量)呈一定速度,自管道21送出的发酵液的送液量(送出量)呈一定速度,且运两者 的速度相等的情况下,第一发酵槽10内的液面水平恒定。另一方面,总供给量和送出量并 不需要一直为恒定值,运些值可断续地(间歇地)反复升高降低。例如,在一定时间内使总 供给量为某一值并使送出量为零,使第一发酵槽内部的液量增加。使总供给量和送出量同 时为零,根据需要经过一定时间。然后,在总供给量保持为零的情况下,使送出量为某一值。 再使总供给量和送出量同时为零,根据需要经过一定时间。通过反复进行运样的操作,液面 水平升高降低。也可采用运样的准分批运转方法。 阳121] 将第一发酵槽10内的液溫控制为规定的发酵溫度,通过氧供给单元6连续地向该 液体中供给含氧的气体的同时,通过原料供给单元7连续或间歇地供给原料化合物。由此, 在该液体中进行发酵,氧和原料化合物被消耗
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