化工产品的制造方法及制造装置的制造方法_4

文档序号:9438193阅读:来源:国知局
,生成化工产品(作为目标的化工产品和作 为副产品的化工产品)。 阳122] 第一发酵槽10内的液体通过W气体供给单元13连续地供给气体而产生的揽拌作 用变得大致均匀。第一发酵槽10内的第一发酵液的原料化合物的浓度设为浓度狂)。刚从 第一发酵槽10排出至第一发酵槽侧管道21后(图中符号A表示的位置,W下称为A点) 的第二发酵液中W与第一发酵槽10内的浓度大致相同的浓度包含生成的化工产品、原料 化合物、菌体和氧。目P,A点的第二发酵液的原料化合物的浓度与第一发酵槽10内的第一 发酵液的原料化合物的浓度狂)相同。因此,可对A点的液体采样来测定该浓度狂)。 阳123] 第一发酵槽10的液体中的菌体(活菌)的量和在第一发酵槽10内的滞留时间一 定的情况下,目标化工产品的收率根据该液体中的氧浓度和原料化合物的浓度而变化。
[0124] 因此,控制氧的供给速度和原料化合物的供给速度的同时,根据需要供给包含菌 体的培养液,从而使第一发酵槽10的液体中的菌体(活菌)的量、氧浓度和原料化合物的 浓度保持在可获得良好的化工产品收率的范围内。
[0125] 本说明书中的收率采用相对于原料化合物的收率。相对于原料化合物的收率是将 所得的化工产品除W所消耗的原料化合物的质量而得的值。例如,消耗Ig葡萄糖而获得 0. 9g乳酸的情况下,收率为90%。
[01%] 本说明书中,在发酵槽内的平均滞留时间是将发酵槽的实效容量除W平均体积流 速而得的值。实效容量采用实际填充液体的容量。此外,平均体积流速采用从发酵槽送出 的单位时间的发酵液容量。第一发酵槽的情况下,连续运转中,W单位时间内供给至发酵槽 的液体(含原料液、培养液和回送液)的总量与从发酵槽送出的发酵液容量相等的条件运 转。 阳127]发酵槽10内的活菌的量通过事先的发酵试验求出优选的范围。目P,通过试验求出 优选的活菌的菌体密度,乘W发酵槽10的实效容量作为活菌量。菌体密度也根据菌体的 种类和培养条件而不同,但为了控制发酵槽10的容量,较好是进行密度高至一定程度的发 酵。
[0128] 发酵槽10内的氧浓度通过事先的发酵试验求出优选的范围。特别是本发明的情 况下,发酵中必须供给氧。但是,一般如果升高氧浓度,则原料化合物的消耗速度加快,但作 为目标的化工产品的生产速度并不加快,而是优先发生菌体的增殖。因此,发酵槽10内的 氧浓度较好是控制在较低的值。
[0129] 在发酵槽10内的平均滞留时间基于发酵速度算出。发酵速度采用单位时间、单位 菌体量的原料化合物的消耗速度。原料化合物的消耗速度通过事先的发酵试验求出优选的 范围。消耗速度受到原料化合物浓度的影响的情况下,求出作为目标的原料化合物浓度区 域内的消耗速度。
[0130]发酵槽10内的原料化合物浓度W低至消耗速度不会极度下降的程度的条件确 定。如果该原料化合物浓度设得过低,则发酵速度容易下降。此外,如果该原料化合物浓度 设得过高,则原料化合物的利用效率下降。 阳131]通过考虑到如上所述的条件设定各个值,可提高作为目标的化工产品的生产速 度。特别好是加快单位时间、发酵槽的单位体积的化工产品的生产速度。但是,各个控制要 素(原料化合物的供给速度、氧的供给速度、溫度、抑和自发酵槽的发酵液的送出速度等) 互相影响,所W最终该发酵槽的最适值应通过实际的运转来适当调整。
[0132]例如,使用酵母W葡萄糖为原料化合物将乳酸作为目标化工产品的情况下,第一 发酵槽10的液体中的活菌的量(菌体密度)W干燥重量换算较好是12~72g/l,更好是 24~48g/L。如果该活菌的量在上述范围的下限值W上,则可提高发酵槽的单位体积的化 工产品的生产速度。此外,如果在上限值W下,则可将菌体承受的压力抑制得较低,同时容 易使氧和原料化合物充分且平均地到达菌体,所W优选。
[0133]后述的实施例等中示出的菌体浓度(W下记作"菌体浓度0D660")是由通过日 本分光株式会社(日本分光社)制可见紫外分光器V550测定的波长660nm的光的吸光度 (0D660)换算的值。660皿的0D= 1相当于酵母干燥重量的0. 2g/L、湿重的0. 8g/L。
[0134] 第一发酵槽10的液体中的氧浓度、即溶存氧浓度较好是10~3(K)ppb,更好是 20~15化pb。如果该溶存氧浓度在上述范围内的下限值W上,则可抑制化工产品的生产速 度的下降,如果在上述范围的上限值W下,则可抑制收率的下降,所W优选。
[0135]第一发酵槽10的液体中的原料化合物的浓度狂)较好是5~500g/l,更好是10~ 200g/L。如果该原料化合物的浓度在上述范围的下限值W上,则容易抑制化工产品的生产 效率的下降(菌体的原料化合物消耗速度的下降),同时容易提高所得的化工产品的浓度, 所W优选。如果该原料化合物的浓度在上限值W下,则容易维持较高的活菌的菌体密度,同 时容易将发酵槽内揽拌均匀,所W优选。 阳136]在第一发酵槽10内的平均滞留时间较好是0.1~120小时,更好是1~60小时。[0137]第一发酵槽10的液体中的目标化工产品的浓度较好是5~200g/l,更好是10~ 150g/L。如果该目标化工产品的浓度在上述范围内的下限值W上,则容易抑制化工产品的 纯化成本,如果在上限值W下,则容易抑制化工产品的生产效率的下降,所W优选。
[0138]第一发酵槽10中的压力(气相部的压力,与大气压的压力差)无特别限定,较好 是常压(大气压)W上、lOOkPaW下。
[0139][第二发酵工序]
[0140]本发明所述的化工产品的制造方法中,在第二发酵工序中,取出第一发酵液作为 第二发酵液,在不供给原料化合物的情况下向第二发酵液中供给氧进行发酵,使该第二发 酵液中的原料化合物的浓度达到比所述第一发酵液中的原料化合物的浓度狂)低的浓度 灯)。 阳141]本实施方式中,从第一发酵槽10排出的第二发酵液经第一发酵部侧管道21连续 或间歇地供给至第二发酵槽20,在第二发酵槽20滞留一定时间后,经分离部侧管道22汇流 至在分离部3的循环路31中流动的液体。
[0142]将第二发酵槽20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,从而在该液体中进行发酵,消耗原料化合物和氧,生成化工产品 (作为目标的化工产品和作为副产物的化工产品)。第二发酵槽20内的液体通过W氧供给 单元6连续地供给气体而产生的揽拌作用变得大致均匀。 阳143]第二发酵液通过第一发酵部侧管道21期间,为了维持液体中的菌体的存活,根据 需要对第一发酵部侧管道21内的液体供给含氧的气体。此外,本实施方式中,第一发酵部 侧管道21内的液溫被保持为规定的发酵溫度。因此,在第一发酵部侧管道21内也继续发 酵,消耗原料化合物和氧,生成化工产品。
[0144] 从第二发酵槽20排出的发酵液通过分离部侧管道22期间,为了维持液体中的菌 体的存活,根据需要对分离部侧管道22内的液体供给含氧的气体。此外,本实施方式中,分 离部侧管道22内的液溫被保持为规定的发酵溫度。因此,从第二发酵槽20排出的发酵液 中残存原料化合物的情况下,在分离部侧管道22内也继续发酵,消耗发酵液中所含的原料 化合物和氧,生成化工产品。
[0145]本实施方式中,从第一发酵槽10排出的第二发酵液通过第一发酵部侧管道21、第 二发酵槽20和分离部侧管道22期间,第二发酵液中所含的原料化合物被消耗。因此,第二 发酵部2中得到的第二发酵液、即临导入分离部3的循环路31之前(图中符号B所示的位 置,W下称为B点)的第二发酵液中的原料化合物的浓度与从第一发酵槽10排出的第二发 酵液相比减少。 阳146]本发明中,浓度灯)是从第二发酵部2取出并作为第=发酵液供给至分离部3的 液体中的原料化合物的浓度。 阳147] 本实施方式中,第二发酵槽20内的液体通过W氧供给单元6连续地供给气体而产 生的揽拌作用变得大致均匀。此外,B点的第二发酵液中W与第二发酵槽20内的浓度大致 相同的浓度包含生成的化工产品和原料化合物。目P,本实施方式中,第二发酵槽20内的第 二发酵液的原料化合物的浓度与B点的第二发酵液的原料化合物的浓度相同,为浓度灯)。
[0148]另外,通过控制第二发酵部2中的平均滞留时间、即自刚从第一发酵槽10排出后 至临导入分离部3的循环路31之前为止的平均滞留时间,可将第二发酵液的原料化合物的 浓度灯)降低至所期望的程度。
[0149] 该第二发酵部2中的平均滞留时间是第一发酵部侧管道21中的通过时间、第二发 酵槽20中的平均滞留时间、分离部侧管道22中的通过时间的总和。 阳150]从操作不易复杂化的角度来看,较好是通过分别W规定值使第一发酵部侧管道21和分离部侧管道22中的流量一定并调整第二发酵槽20中的平均滞留时间来控制第二发酵 液的原料化合物的浓度灯)的方法。 阳151]本实施方式中,B点的第二发酵液中的原料化合物的浓度(即浓度Y)相对于第一 发酵液中的所述原料化合物的浓度狂)、即刚从第一发酵槽10排出至第一发酵槽侧管道21 后的A点的第一发酵液中的原料化合物的浓度(即浓度讶较好是在80% W下,更好是在 50% W下。 阳152] B点的原料化合物的浓度灯)较好是在lOg/L W下,更好是在8g/L W下,进一步更 好是在5g/L W下,特别好是在2g/L W下,从化工产品的纯化负荷的观点来看,理想的是零。 阳153]如果B点的第二发酵液中的原料化合物的浓度在上述范围的上限值W下,则可充 分降低临导入分离部3的分离单元30之前(图中符号C所示的位置,W下称为C点)的第 =发酵液中的原料化合物的浓度。由此,可良好地减少分离部3的分离液中所含的原料化 合物的量。
[0154]本实施方式中,进行好氧性发酵(需要氧的发酵)的情况下,存在消耗第一发酵液 中的浓度的氧的时间比消耗第一发酵液的浓度的原料化合物的时间短的倾向。因此,设置 第二发酵部,在不供给原料化合物的情况下供给氧,从而进行发酵而消耗原料化合物。通过 运样的方法,原料化合物的利用效率提高,作为目标的化工产品的收率也提高。此外,同时 可降低所得的化工产品的粗制液(分离液)中的原料化合物的浓度,减小化工产品的纯化 负荷。
[0K5]第二发酵槽20内的液体中的氧浓度、即溶存氧浓度通过事先的发酵试验求出优 选的范围。第二发酵槽20内的液体中的溶存氧浓度的下限W不会使第二发酵槽20内的发 酵速度变得极慢的条件设定。另一方面,上限基本上可设为饱和氧浓度。运是为了消耗原 料化合物,降低分离部3中的原料化合物的浓度。但是,如果还考虑到作
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