(57)【要約】筐体に中空糸膜が充填され、該中空糸膜と該筐体の間が封止剤で封止された中空糸膜モジュールであって、該中空糸膜は、ポリスルホン系樹脂からなり、膜表面平均孔径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、かつ、５０ｋＰａ、２５℃における純水透過係数が０．０５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以上５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以下であって、前記封止剤がポリウレタン樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも１つであり、該封止剤を１２１℃の飽和水蒸気と２４時間接触させた後の引張り強度の低下率が２５％以内である中空糸膜モジュール。蒸気滅菌に対して十分な耐久性を有し、長時間にわたり安定したろ過性能を維持する中空糸膜モジュールと、それを利用した連続発酵法による化学品の製造方法を提供する。
2012090863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体に中空糸膜が充填され、該中空糸膜と該筐体の間が封止剤で封止された中空糸膜モジュールであって、該中空糸膜は、ポリスルホン系樹脂からなり、膜表面平均孔径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、かつ、５０ｋＰａ、２５℃における純水透過係数が０．０５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以上５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以下であって、前記封止剤がポリウレタン樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも１つであり、該封止剤を１２１℃の飽和水蒸気と２４時間接触させた後の引張り強度の低下率が２５％以内である中空糸膜モジュール。
【請求項２】
筐体に筒状ケースおよび中空糸膜が充填され、中空糸膜と筒状ケースの間が封止剤で封止され、該筒状ケースと筐体の間がガスケットにより液密に固定されている請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
封止剤に使用するポリウレタン樹脂のポリオール成分が、ポリブタジエン系ポリオール、ダイマー酸変性ポリオール、エポキシ樹脂変性ポリオールおよびポリテトラメチレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
封止剤に使用するエポキシ樹脂がビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂およびシクロペンタジエン型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つを含む請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
前記中空糸膜の表面にエチレン−ビニルアルコール共重合体が０．１重量％以上１０．０重量％以下保持されている、請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項６】
発酵原料、化学品、および、微生物もしくは培養細胞を含む培養液を用い、該培養液を分離膜モジュールでろ過し、ろ液から化学品を回収するとともに、未ろ過液を培養液に保持または還流する工程、および発酵原料を培養液に追加する工程を含み、連続発酵によって化学品を製造する方法であって、分離膜モジュールとして請求項１〜５のいずれかに記載の中空糸膜モジュールを使用する化学品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュールおよび連続発酵による化学品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微生物や培養細胞の培養を伴う物質生産方法である発酵法は、大きく（１）回分発酵法（Batch発酵法）および流加発酵法（Fed-Batch or Semi-Batch発酵法）と（２）連続発酵法（Continuous発酵法）に分類することができる。回分および流加発酵法は、設備的には簡素であり、短時間で培養が終了し、かつ、純菌培養による生産物発酵の場合、培養に必要とした培養菌以外の雑菌による汚染が起きる可能性が低いというメリットがある。しかし、時間経過とともに培養液中の生産物濃度が高くなり、生産物阻害や浸透圧の上昇などの影響により生産性および収率が低下してくる。このため、長時間にわたり安定して高収率かつ高生産性を維持するのが困難である。【０００３】
連続発酵法は、発酵槽内で目的物質が蓄積するのを回避することにより、上述の回分および流加発酵法と比べ、長時間にわたって高収率かつ高生産性を維持できる。従来の連続培養は、発酵槽へ新鮮培地を一定速度で供給し、これと同量の培養液を槽外へ排出することによって、発酵槽内の液量を常に一定に保つ培養法であった。回分培養では初発基質が消費されると培養が終了するが、連続培養では理論的には無限に培養を持続できる。すなわち、理論的には無限に発酵できる。【０００４】
しかし、従来の連続培養では、培養液とともに微生物も槽外に排出され、発酵槽内の微生物濃度を高く維持することは難しかった。発酵生産を行う場合、発酵を行う微生物を高濃度に保つことができれば、発酵容積当たりの発酵生産効率を向上させることができる。発酵槽内の微生物濃度を高く維持するためには、微生物を発酵槽内に保持、あるいは還流させる必要がある。【０００５】
そこで、連続発酵法において、微生物や培養細胞を分離膜で分離・ろ過し、濾液から生産物を回収すると同時に、分離された微生物や培養細胞を培養液に保持または還流させることで、培養液中の微生物や細胞濃度を高く維持する方法が提案されている。【０００６】
特許文献１では、分離膜を用いたコハク酸の製造方法が開示されている。この技術では、セラミック膜だけではなく有機膜の使用も採用され、連続発酵技術に適用可能な膜の範囲および種類を広げている。しかし、開示された技術では、膜分離において、高いろ過圧(約２００ｋＰａ)や高速の膜面線速度（２ｍ／ｓ）が採用されている。高いろ過圧および高速の膜面線速度は、コスト的にも不利であるばかりでなく、ろ過処理において微生物や培養細胞が高圧や剪断力によって物理的なダメージをうける。さらに、ろ過圧や膜面線速度が高くなることにより、流体と膜の間に生じる摩擦力がより高く生じ、圧力損失がより高くなる状況になる。これらによって運転条件を維持することが難しくなることにより、微生物や培養細胞を連続的に培養液に戻す連続発酵法においては適切ではない。【０００７】
また、連続発酵で使用する膜モジュールは、予め滅菌してから使用する必要がある。滅菌の方法としては蒸気滅菌、乾熱滅菌、ガンマ線滅菌などの方法が挙げられるが、工業プロセス上、発酵装置と膜モジュールをつなげた状態で滅菌するには蒸気滅菌が最も有効と考えられる。蒸気滅菌を行うには膜モジュールが十分な耐湿熱性を有する必要がある。例えば特許文献２では高温の水蒸気と接触させた後の硬度の低下率が低い集束部材を使用することを提案している。【０００８】
特許文献３では、微生物の培養を伴う物質生産方法である発酵法に分離膜を適用して連続発酵を行い、微生物や培養細胞を集積することで、生産速度を増加させる方法を提案している。この技術では、まず発酵槽を設け、平膜および中空糸膜を入れた膜分離槽を設け、ポンプを用いて前記発酵槽から前記膜分離槽に発酵液を入れ、前記膜分離槽の膜ユニットからさらに別途設けた水頭差制御装置を用いてろ過を制御している。しかし、二つの槽および制御装置を設けることで広い設置面積が必要となる。また、分離膜交換のためには膜分離槽を発酵槽から遮断して止める必要があるため生産速度が低下するなど、設備の設置および維持管理に問題があった。また、特許文献３で開示された分離膜を用いて連続発酵運転を行った場合、長期にわたって安定して連続運転できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３３３８８６号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１１−０５８９８３号
【特許文献３】特開２００８−２３７２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、蒸気滅菌に対して十分な耐久性を有し、長時間にわたり安定したろ過性能を維持する中空糸膜モジュールと、それを利用した連続発酵法による化学品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は次の構成をとる。
（１）筐体に中空糸膜が充填され、該中空糸膜と該筐体の間が封止剤で封止された中空糸膜モジュールであって、該中空糸膜は、ポリスルホン系樹脂からなり、膜表面平均孔径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、かつ、５０ｋＰａ、２５℃における純水透過係数が０．０５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以上５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以下であって、前記封止剤がポリウレタン樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも１つであり、該封止剤を１２１℃の飽和水蒸気と２４時間接触させた後の引張り強度の低下率が２５％以内である中空糸膜モジュール。
（２）発酵原料、化学品、および、微生物もしくは培養細胞を含む培養液を用い、該培養液を分離膜モジュールでろ過し、ろ液から化学品を回収するとともに、未ろ過液を培養液に保持または還流する工程、および発酵原料を培養液に追加する工程を含み、連続発酵によって化学品を製造する方法であって、分離膜モジュールとして（１）の中空糸膜モジュールを使用する化学品の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の中空糸膜モジュールは、蒸気滅菌に対して十分な耐久性を有する。また、本発明の中空糸膜モジュールによって、長時間にわたり安定して高生産性を維持する連続発酵による化学品の製造が可能となり、広く発酵工業において、発酵生産物である化学品を低コストで安定に生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の中空糸膜モジュールの一例の概略縦断面図である。
【図２】本発明の中空糸膜モジュールの一例の概略縦断面図である。
【図３】本発明の中空糸膜モジュールの一例の概略縦断面図である。
【図４】本発明で用いられる連続発酵用膜分離装置の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の中空糸膜モジュールは、筐体に中空糸膜が充填され、該中空糸膜と該筐体の間が封止剤で封止された中空糸膜モジュールである。ここで、「中空糸膜と筐体の間が封止剤で封止された」とは、中空糸膜と筐体が封止剤を介して、液密に固定されていることを言う。中空糸膜と筐体が封止剤によって直接接着されていても良いし、後で詳しく説明するように、中空糸膜は封止剤によって筒状ケースに接着され、該筒状ケースが筐体とガスケットにより液密に固定されている態様でも良い。なお、蒸気滅菌を行うためには、中空糸膜と筐体が封止剤を介して液密かつ気密に固定されていることが好ましい。
【００１５】
本発明の中空糸膜モジュールは、分離膜として、中空糸膜を用いる。中空糸膜は、実際にろ過に使用する形態（モジュール）にする場合、平膜やシート状膜に比べて単位体積当たりの充填膜面積を多くでき、体積当たりのろ過処理能力を高くできる点で有利である。
【００１６】
中空糸膜は、ポリマー、添加剤および溶剤を主成分とする溶液を製膜原液として用い、紡糸する際に中空部形成液体を注入しながら、口金より凝固浴へ原液を吐出することによって製造できる。本発明においては、ポリマーとして、ポリスルホン系樹脂を用いる。ポリスルホン系樹脂は、封止剤として用いられるポリウレタン樹脂およびエポキシ樹脂のいずれとも優れた接着性を示すため、蒸気滅菌に対する耐久性が向上する。ポリスルホン系樹脂の具体例としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホンおよびポリアリレート−ポリエーテルスルホンが挙げられ、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンが好ましく用いられる。芳香族ポリスルホンを使用すると、中空糸膜の強度や耐熱性が向上することから、より好ましい。
【００１７】
好ましい添加剤としては、テトラエチレングリコール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ニトロベンゼン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルカーボネート、ジエチルホステート、ポリビニルピロリドン、セルロース誘導体などが挙げられる。
【００１８】
溶剤はポリマーおよび添加剤を共に溶解するものであればよい。好ましい例としては、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
【００１９】
製膜原液におけるポリマー濃度は、製膜可能で、かつ、得られた膜が、膜としての性能を有する範囲であればよい。通常は１０〜３０重量％が好ましい。また高い透水性の膜を得るためには、ポリマー濃度を下げることが好ましく、１０〜２０重量％とすることがより好ましい。
【００２０】
ポリマー溶液中の添加剤の濃度は、添加剤の種類および分子量に左右されるが、一般的に１〜３０重量％とすることが好ましく、１〜２５重量％とすることがより好ましい。また、製膜原液の粘度および溶解状態を制御する目的で水、塩等の成分を添加することも可能である。その種類および添加量は、組み合わせにより適宜選択すれば良い。
【００２１】
中空糸膜の孔径としては、膜表面平均孔径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好適である。より好ましくは膜表面平均孔径が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。膜表面平均孔径が５ｎｍより小さい場合は、ろ過流量が小さくなり好ましくない。また膜表面平均孔径が５００ｎｍより大きくなると、濁質の有効なろ過分別ができなくなり、また、濁質が膜内部に詰まり易く、ろ過量の経時低下が大きくなるため好ましくない。
【００２２】
膜表面平均孔径は、ＡＳＴＭ：Ｆ３１６−８６記載の方法（別称：ハーフドライ法）にしたがって決定することができる。なお、このハーフドライ法によって決定されるのは、膜の最小孔径層の平均孔径である。本発明においては、ハーフドライ法による膜表面平均孔径の測定は、使用液体にエタノールを用い、２５℃、昇圧速度０．００１ＭＰａ／秒での測定を標準測定条件とする。膜表面平均孔径［μｍ］は、下記式より求まる。
【００２３】
膜表面平均孔径［μｍ］＝（２８６０×表面張力[ｍＮ／ｍ]）／ハーフドライ空気圧力[Ｐａ]
ここで、表面張力は、使用液体、すなわちエタノールの表面張力である。エタノールの２５℃における表面張力は２１．９７ｍＮ／ｍである（日本化学会編、化学便覧基礎編改訂３版、ＩＩ-８２頁、丸善（株）、１９８４年）ので、
膜表面平均孔径［μｍ］＝６２８３４．２／（ハーフドライ空気圧力[Ｐａ]）
によって膜表面平均孔径を求めることができる。
【００２４】
中空糸膜は、引っ張り、破裂または圧縮に対する耐性および透過性能の観点から、５０ｋＰａ、２５℃における純水透過係数が０．０５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以上５ｍ３／ｍ２／ｈｒ以下とすることが好ましい。純水透過係数は、以下の方法によって測定できる。
【００２５】
中空糸膜モジュール作製後、エタノールに浸漬して中空糸膜の細孔内をエタノールで満たし、その後数回純水への浸漬を繰り返して、エタノールを水に置換した。その後５０ｋＰａの圧力で２５℃の純水をモジュール内に供給し、膜を透過した純水の透水量を測定し、以下の式より純水透過係数を求めた。
【００２６】
純水透過係数［ｍ３／ｍ２／ｈｒ］＝透過水量［ｍ３］／（π×膜外径［ｍ］×膜有効長［ｍ／本］×膜本数［本］×測定時間［ｈｒ］）
ここで、膜有効長とは、封止剤で接着された部分を除いた、正味の膜長を指す。
【００２７】
必要に応じて、ポリスルホン系樹脂中空糸膜表面にエチレン−ビニルアルコール共重合体が０．１重量％以上１０重量％以下保持された親水化膜を用いることも好ましい。ここで、ポリスルホン系樹脂中空糸膜表面にエチレン−ビニルアルコール共重合体が保持されているとは、ポリスルホン系樹脂中空糸膜の表面の少なくとも一部が、エチレン−ビニルアルコール共重合体によって被覆されていることを意味する。
【００２８】
エチレン−ビニルアルコール共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体など何れのタイプの共重合体であっても良い。共重合体中のエチレン含量は２０モル％以上６０モル％以下の範囲が好ましい。エチレン含量が２０モル％未満であると、ポリスルホン樹脂への接着性が悪く、６０モル％を超えると親水性が失われて好ましくない。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、例えば、エチレンと酢酸ビニルとを共重合させた後、酢酸ビニル由来の側鎖の酢酸エステル部分を鹸化（加水分解）し、側鎖を水酸基に転化させることにより合成される結晶性の熱可塑性樹脂である。
【００２９】
中空糸膜におけるエチレン−ビニルアルコール共重合体の保持量は、有機物等に対する耐汚染性の効果の観点から０．１重量％以上が好ましく、透水量の観点から１０重量％以下が好ましい。より好ましい保持量は０．５重量％以上７重量％以下であり、さらに好ましくは１重量％以上５重量％以下である。保持量が０．１重量％未満では親水性の効果が少なく、１０重量％を超えると膜の透水量が低下する恐れがある。
【００３０】
エチレン−ビニルアルコール共重合体の保持量は以下の式により求めた。
保持量（重量％）＝１００×｛（エチレン−ビニルアルコール共重合体被覆ポリスルホン系樹脂膜の乾燥膜重量［ｇ］）−（ポリスルホン系樹脂膜の乾燥膜重量［ｇ］）｝／（エチレン−ビニルアルコール共重合体被覆ポリスルホン系樹脂膜の乾燥膜重量［ｇ］）
ここで、乾燥膜は、オーブン中で６０℃で乾燥させて得た。
【００３１】
エチレン−ビニルアルコール共重合体をポリスルホン系樹脂中空糸膜表面に保持させる方法としては、例えばエチレン−ビニルアルコール共重合体をメタノール、エタノール、２−プロパノールなどのアルコール類と水との混合溶液に溶解させておいて、前記溶液中にポリスルホン系樹脂中空糸膜を浸漬してから乾燥する方法が挙げられる。
【００３２】
次に、本発明の中空糸膜モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す概略縦断面図である。図１に示す中空糸膜モジュール１は、両端が開口した筐体３内に多数本の中空糸膜２が収納され、中空糸膜２の端面の少なくとも一方が開口された状態で、中空糸膜束の両方の端部が封止剤によって筐体３に液密かつ気密に固定されている（中空糸膜封止部４）。筐体３の上部には、ろ過液出口９を有する上部キャップ６を、筐体３の下部には、ろ過液出口９を有する下部キャップ７を液密かつ気密に接続している。培養液は培養液流入口８よりモジュール内に流入し、中空糸膜２を透過しなかった培養液は、培養液出口１０より中空糸膜モジュール１の外部に排出される。中空糸膜２を透過したろ過液は、上下のろ過液出口９より中空糸膜モジュール１の外部に排出される。ろ過液は上下のろ過液出口９のいずれか一方から排出させることもできる。
【００３３】
また図２は、本発明の中空糸膜モジュールの他の一例を示す概略縦断面図である。図２に示す中空糸膜モジュール１は、両端が開口した筐体３内に多数本の中空糸膜２が収納され、中空糸膜２の上部側の端面が開口された状態で封止剤によって筐体３に液密かつ気密に固定されている。中空糸膜２の下部側の端面は複数の中空糸膜が集束され、中空糸膜の中空部が封止剤で封止された小束封止部５を形成している。筐体３の上部にはろ過液出口９を有する上部キャップ６を、筐体３の下部には培養液流入口８を有する下部キャップ７を液密かつ気密に接続している。中空糸膜２を透過しなかった培養液は、培養液出口１０より中空糸膜モジュール１の外部に排出される。中空糸膜２を透過したろ過液は、ろ過液出口９より中空糸膜モジュール１の外部に排出される。
【００３４】
図３は、本発明の中空糸膜モジュールの他の一例を示す概略縦断面図である。図３の中空糸膜モジュールは、図２の中空糸膜モジュールと似ているが、中空糸膜２は、筐体３に直接固定されておらず、中空糸膜２が筒状ケース１１に充填されたカートリッジとなっている点が異なる。中空糸膜２と筒状ケース１１との間は封止剤で液密かつ気密に固定されている。筒状ケース１１と筐体３との間はＯリング１２で液密かつ気密に固定されている。このようなカートリッジ式の中空糸膜モジュールも好ましく用いることができる。
【００３５】
本発明において中空糸膜モジュールの封止剤としては、ポリウレタン樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる少なくとも１つを使用することができる。封止剤は、１２１℃の飽和水蒸気と２４時間接触させた後の引張り強度の低下率が２５％以内であることが、蒸気滅菌に対して十分な耐久性を有するために必要である。引張り強度の低下率が２０％以内であることがさらに好ましい。引張り強度の低下率は、封止剤に用いる樹脂を用いて試験片を作成し、該試験片を１２１℃の水蒸気で２４時間処理し、当該処理前後の試験片の引張り強度をＪＩＳ  Ｋ  ６２５１（２００４）に従って測定することにより求める。詳細は後述する。
【００３６】
連続発酵法による化学品の製造では、予め中空糸膜モジュールを蒸気滅菌してから使用する。１２１℃の飽和水蒸気と２４時間接触させた後の引張り強度の低下率が２５％より大きい封止剤を使用すると、蒸気滅菌時に封止剤が劣化して接着強度が弱まり、封止剤と筐体が剥離しやすく、剥離箇所から雑菌汚染が発生する可能性がある。
【００３７】
また蒸気滅菌時に封止剤と中空糸膜が剥離すると、剥離箇所から雑菌汚染が発生する可能性がある。本発明で使用するポリスルホン系樹脂からなる中空糸膜は、ポリウレタン樹脂およびエポキシ樹脂のいずれとも優れた接着性を示し、蒸気滅菌を長時間行っても剥離しにくい。
【００３８】
ポリウレタン樹脂は、イソシアネートとポリオールを反応させて得ることができる。イソシアネートの種類は、その反応物が十分な耐湿熱性を持つものであれば特に限定されないが、例えばトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）などが挙げられる。これらは単独で用いても良く、２種類以上併用しても良い。
【００３９】
ポリオールの種類は、その反応物が十分な耐湿熱性を持つものであれば特に限定されないが、例えばポリブタジエン系ポリオール、ダイマー酸変性ポリオール、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。これらは単独で用いても良く、２種類以上併用しても良い。また反応物の耐湿熱性を損なわない範囲であれば、例えば、ひまし油系ポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルポリオールなど、その他の種類のポリオールを併用することもできる。
【００４０】
エポキシ樹脂は、主剤と硬化剤を反応させることで得ることができる。主剤の種類は、その反応物が十分な耐湿熱性を持つものであれば特に限定されないが、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂などが挙げられる。硬化剤の種類は、その反応物が十分な耐湿熱性を持つものであれば特に限定されないが、例えば脂肪族アミン、芳香族アミン、有機酸無水物系又は変性アミン等を使用できる。これらの中でも脂肪族ポリアミンを好ましく使用できる。
【００４１】
また封止剤にフィラーを添加することで反応による発熱を抑えて収縮応力を小さくし、反応物の亀裂発生や筐体からの剥離を発生しにくくし、さらに強度を向上させることもできる。
【００４２】
フィラーとしては、シリカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維等が使用でき、シリカが好ましく用いられる。封止剤樹脂中のフィラーの添加量は、封止剤樹脂の１重量％〜６０重量％が好ましい。
【００４３】
本発明の中空糸膜モジュールで使用する筐体および筒状ケースの素材は、蒸気滅菌可能なものであれば特に限定されないが、例えばポリスルホン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂などのフッ素系樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ステンレスなどを挙げることができる。
【００４４】
カートリッジ式の中空糸膜モジュールの場合、筒状ケースと筐体をガスケットにより液密に固定する。蒸気滅菌を行うためには、筒状ケースと筐体は、液密かつ気密に固定されていることが好ましい。ガスケットとしては、例えば、Ｏリング等を用いることができる。ガスケットの材料は、繰り返しの蒸気滅菌で劣化しにくい材料であればよく、酸、アルカリ、塩素などへの耐性も強い材料であればより好ましく用いられる。材料の例としては、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などを挙げることができる。
【００４５】
次に、本発明の化学品の製造方法について説明する。本発明の化学品の製造方法は、発酵原料、化学品、および、微生物もしくは培養細胞を含む培養液を用い、該培養液を分離膜モジュールでろ過し、ろ液から化学品を回収するとともに、未ろ過液を培養液に保持または還流する工程、および発酵原料を培養液に追加する工程を含み、連続発酵によって化学品を製造する方法である。分離膜モジュールとして、前記の本発明の中空糸膜モジュールを使用する。
【００４６】
図４は、本発明で用いられる連続発酵用膜分離装置の一例の概略図である。図４において、連続発酵装置は、発酵槽１３、分離膜モジュール１４、ろ過液貯留槽２５および発酵原料タンク２６と中和剤タンク２７で基本的に構成されている。
【００４７】
図４において、発酵槽１３では、レベルセンサー・制御装置１８によって発酵原料供給ポンプ２１を制御し、発酵原料を発酵槽１３に投入する。必要に応じて、撹拌装置１６で発酵槽１３の中の培養液を撹拌する。必要に応じて、温度制御装置１５によって培養液の温度を制御する。必要に応じて、発酵槽気体供給装置１９によって、必要とする気体を培養液に供給することができる。供給された気体を回収リサイクルして再び発酵槽気体供給装置１９で供給することもできる。また、必要に応じて、ｐＨセンサー・制御装置１７によって、中和剤供給ポンプ２２を制御し、培養液のｐＨを調節することにより、生産性の高い発酵生産を行うこともできる。
【００４８】
発酵槽１３内の培養液は、発酵原料、発酵によって得られる化学品、および、発酵を行うための微生物または培養細胞を含んでいる。この培養液は、循環ポンプ２０によって発酵槽１３から分離膜モジュール１４に供給される。培養液は、分離膜モジュール１４によって、微生物または培養細胞と、化学品を含むろ過液とに、ろ過・分離される。化学品を含むろ過液は、装置から取り出され、ろ液貯留槽２５に送られる。ここで、分離膜モジュール１４には、本発明の中空糸膜モジュールが用いられている。また、ろ過・分離された微生物または培養細胞は、発酵槽１３に還流される。これにより発酵槽１３内の微生物濃度を高く維持することができ、生産速度の高い発酵生産を可能としている。また、ここで、分離膜モジュール１４によるろ過工程は、循環ポンプ２０による圧力によって、特別な動力を使用することなく実施可能であるが、必要に応じてろ過ポンプ２４を設け、培養液量を適当に調整することができる。さらに、必要に応じて、循環戻り制御バルブ２３を設け、分離膜モジュール１４に掛かる圧力を上げることで培養液量を調整することもできる。
【００４９】
以上の膜分離ろ過工程を行うことにより、長時間にわたり安定して高生産性を維持する連続発酵法による化学品の製造方法を提供することができる。
【００５０】
本発明において、膜ろ過方法は、全量ろ過でも、クロスフローろ過でも良い。しかし、連続発酵運転の場合、微生物および膜詰まり物質などの膜汚れ物質が膜に付着するため、クロスフローにより培養液流れの剪断力で前記膜汚れ物質を除去しながらろ過を行うことが好ましい。またクロスフローろ過と同時にエアスクラビング洗浄を行うと、膜汚れ物質の除去に効果的である。
【００５１】
発酵槽は、耐圧性、耐熱性および耐汚れ性に優れる材質で作られることが好ましい。発酵槽の形状は、円筒型、多角筒型など、発酵原料、微生物、その他発酵に必要な固体・液体・気体を注入して撹拌することができ、必要に応じて滅菌でき、密閉することが可能な形状であれば良い。発酵原料と培養液や微生物の撹拌効率などを考慮すると、形状は円筒型が好ましい。発酵槽は、発酵槽の外部から発酵槽内部に雑菌が入り増殖することを防ぐため、発酵槽に圧力計を設け、常に発酵槽中の圧力を加圧状態に維持することが好ましい。
【００５２】
本発明で使用される発酵原料は、発酵培養する微生物や培養細胞の生育を促し、目的とする発酵生産物である化学品を良好に生産させ得るものであればよい。発酵原料としては、例えば、炭素源、窒素源、無機塩類、および必要に応じてアミノ酸、およびビタミンなどの有機微量栄養素を適宜含有する液体培地等が好ましく用いられる。
【００５３】
発酵培養する微生物や培養細胞の生育を促し、目的とする発酵生産物である化学品を良好に生産させ得るものを一部含む液体であれば、例えば廃水または下水も、そのまま、または滅菌処理などを行い、または発酵原料を添加して使用してもよい。
【００５４】
上記の炭素源としては、例えば、グルコース、シュークロース、フラクトース、ガラクトースおよびラクトース等の糖類、これら糖類を含有する澱粉、澱粉加水分解物、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜、ケーンジュース、甜菜糖蜜またはケーンジュースからの抽出物もしくは濃縮液、甜菜糖蜜またはケーンジュースのろ過液、シラップ（ハイテストモラセス）、甜菜糖蜜またはケーンジュースからの精製もしくは結晶化された原料糖、菜糖蜜またはケーンジュースからの精製もしくは結晶化された精製糖、さらには酢酸やフマル酸等の有機酸、エタノールなどのアルコール類、およびグリセリンなどが使用される。ここで糖類とは、多価アルコールの最初の酸化生成物であり、アルデヒド基またはケトン基をひとつ持ち、アルデヒド基を持つ糖をアルドース、ケトン基を持つ糖をケトースと分類される炭水化物のことを指す。
【００５５】
また、上記の窒素源としては、例えば、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム塩類、尿素、硝酸塩類、その他補助的に使用される有機窒素源、例えば、油粕類、大豆加水分解液、カゼイン分解物、その他のアミノ酸、ビタミン類、コーンスティープリカー、酵母または酵母エキス、肉エキス、ペプトン等のペプチド類、各種発酵菌体およびその加水分解物などが使用される。
【００５６】
また、上記の無機塩類としては、例えば、リン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩およびマンガン塩等を適宜使用することができる。
【００５７】
発酵原料には菌体増殖に必要な栄養素を添加し、菌体増殖が連続的に行われるようにすることが好ましい。培養液中の微生物または培養細胞の濃度は、培養液の環境が微生物または培養細胞の増殖にとって不適切となって死滅する比率が高くならない範囲で、高い状態で維持することが、高い生産性を得るために好ましい。培養液中の微生物または培養細胞の詳細については、本発明の製造方法で得られる化学品とともに後述する。
【００５８】
発酵生産能力のあるフレッシュな菌体を増殖させつつ行う連続培養操作は、培養管理上、通常、単一の発酵槽で行うことが好ましい。しかしながら、菌体を増殖しつつ生産物を生成する連続発酵培養法であれば、発酵槽の数は問わない。発酵槽の容量が小さい等の理由から、複数の発酵槽を用いることもあり得る。その場合、複数の発酵槽を配管で並列または直列に接続して連続培養を行っても、発酵生産物の高生産性は得られる。
【００５９】
発酵培養条件は、微生物または培養細胞の種類や目的生産物などに応じて適宜設定を行うが、一般的にｐＨが３以上１０以下で、温度が１５℃以上６５℃以下の範囲で行うことが多い。培養液のｐＨは、無機酸あるいは有機酸、アルカリ性物質、さらには尿素、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムおよびアンモニアガスなどによって、定められた値に調節される。
【００６０】
本発明の化学品の製造方法では、培養初期にBatch培養またはFed-Batch培養を行って、微生物または培養細胞の濃度を高くした後に、連続培養を開始しても良い。また、微生物濃度を高くした後に、高濃度の菌体をシードし、培養開始とともに連続培養を行っても良い。また、適当な時期から発酵原料の供給および培養液の引き抜きを行うことが可能である。発酵原料の供給と培養液の引き抜きの開始時期は必ずしも同じである必要はない。また、発酵原料の供給と培養液の引き抜きは連続的であってもよいし、間欠的であってもよい。
【００６１】
本発明の製造方法で得られる化学品は、上記の微生物や培養細胞が培養液中に生産する物質である。化学品としては、例えば、アルコール、有機酸、アミノ酸および核酸など発酵工業において大量生産されている物質を挙げることができる。また、本発明は、酵素、抗生物質および組換えタンパク質のような物質の生産に適用することも可能である。例えば、アルコールとしては、エタノール、１，３−ブタンジオール、１,４−ブタンジオールおよびグリセロール等が挙げられる。また、有機酸としては、酢酸、乳酸、ピルビン酸、コハク酸、リンゴ酸、イタコン酸、アミノ酸およびクエン酸等を挙げることができる。核酸としてはイノシン、グアノシンおよびシチジン等を挙げることができる。
【００６２】
アミノ酸としては、Ｌ−スレオニン、Ｌ−リジン、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−トリプトファン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−グルタミン、Ｌ−アルギニン、Ｌ−アラニン、Ｌ−ヒスチジン、Ｌ−プロリン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−アスパラギン酸、Ｌ−チロシン、Ｌ−メチオニン、Ｌ−セリン、Ｌ−バリンおよびＬ−ロイシン等が挙げられ、特に、Ｌ−スレオニン、Ｌ−リジンおよびＬ−グルタミン酸が好適である。
【００６３】
本発明で使用される微生物や培養細胞としては、真核細胞または原核細胞が用いられる。例えば、発酵工業においてよく使用される大腸菌、乳酸菌、コリネ型細菌、放線菌などのバクテリア、酵母、糸状菌、動物細胞および昆虫細胞などが挙げられる。使用する微生物や培養細胞は、自然環境から単離されたものでもよく、また、突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変されたものであってもよい。
【００６４】
本発明で使用される微生物は、本発明の本質が発酵培養の効率化にあることから、例えば、Ｌ−アミノ酸を効率よく生産することが可能な微生物を好適に利用することができる。このような微生物としては、例えば、発酵工業においてよく使用される大腸菌やコリネ型細菌などの細菌が挙げられる。Ｌ−アミノ酸を生産する菌の例は、以下の通りである。
【００６５】
Ｌ−スレオニン生産菌としては、エシェリシア属（Ｇｅｎｕｓ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、プロビデンシア属（Ｇｅｎｕｓ  Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ）、コリネバクテリウム属（Ｇｅｎｕｓ  Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｇｅｎｕｓ  Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）またはセラチア属（Ｇｅｎｕｓ  Ｓｅｒｒａｔｉａ）に属する細菌等が挙げられる。この中でも特に好ましい種は、エシェリシア・コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）、プロビデンシア・レトゲリ（Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ  ｒｅｔｔｇｅｒｉ）、コリネバクテリウム・グルタミカム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ）、ブレビバクテリウム・フラバム（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｆｌａｖｕｍ）、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｌａｃｔｏｆｅｒｍｅｎｔｕｍ）およびセラチア・マルセセンス（Ｓｅｒｒａｔｉａ  ｍａｒｃｅｓｃｅｎｓ）である。
【００６６】
また、Ｌ−リジン生産菌としては、エシェリシア属、コリネバクテリウム属またはブレビバクテリウム属に属する細菌等が挙げられる。この中でも特に好ましい細菌は、エシェリシア・コリ、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバムおよびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムである。
【００６７】
Ｌ−グルタミン酸生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバムおよびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムが好ましい。
【００６８】
Ｌ−トリプトファン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム、バチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルス・アミロリケファシエンス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ）およびエシェリシア・コリ等が挙げられる。
【００６９】
Ｌ−イソロイシン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびセラチア・マルセセンス等が挙げられる。
【００７０】
Ｌ−グルタミン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびフラボバクテリウム・リゲンス（Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｒｉｇｅｎｓｅ）等が挙げられる。
【００７１】
Ｌ−アルギニン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、セラチア・マルセセンス、エシェリシア・コリおよびバチルス・サブチリス等が挙げられる。
【００７２】
Ｌ−アラニン生産菌としては、ブレビバクテリウム・フラバムおよびアルスロバクター・オキシダンス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ  ｏｘｙｄａｎｓ）等が挙げられる。
【００７３】
Ｌ−ヒスチジン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・アモニアジェネス（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｍｍｏｎｉａｇｅｎｅｓ）、セラチア・マルセセンス、エシェリシア・コリ、バチルス・サブチリスおよびストレプトマイセス・コエリコラー（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ  ｃｏｅｌｉｃｏｌｏｒ）等が挙げられる。
【００７４】
Ｌ−プロリン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、カルチア・カテナフォルマ（Ｋｕｒｔｈｉａ  ｃａｔｅｎａｆｏｒｍａ）、セラチア・マルセセンスおよびエシェリシア・コリ等が挙げられる。
【００７５】
Ｌ−フェニルアラニン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムまたはエシェリシア・コリ等が挙げられる。
【００７６】
Ｌ−アスパラギン酸生産菌としては、ブレビバクテリウム・フラバム、バチルス・メガテリウム（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｍｅｇａｔｈｅｒｉｕｍ）、エシェリシア・コリおよびシュードモナス・フルオレッセンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）等が挙げられる。
【００７７】
Ｌ−チロシン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびエシェリシア・コリ等が挙げられる。
【００７８】
Ｌ−メチオニン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカムが好ましい。
【００７９】
セリン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびアルスロバクター・オキシダンス等が挙げられる。
【００８０】
Ｌ−セリン生産菌としては、コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｅｔｏａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｍ）およびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム等が挙げられる。
【００８１】
Ｌ−バリン生産菌としては、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム、セラチア・マルセセンスおよびクレブシェラ・ニューモニア（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）等が挙げられる。
【００８２】
Ｌ−ロイシン生産菌としては、コリネバクテリウム・グルタミカム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムおよびセラチア・マルセセンス等が挙げられる。
【００８３】
上記のＬ−アミノ酸の生産能力を持つ微生物は、自然環境から単離されたものでもよく、また、突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変されたものであってもよい。一例として、特開平２−２１９５８２号公報に記載されているＬ−スレオニン生産性の向上したプロビデンシア・レトゲリや、特表平３−５００４８６号公報に記載されているＬ−アラニン生産性の向上したコリネバクテリウム・グルタミカム等が挙げられる。
【００８４】
本発明の連続発酵による化学品の製造方法によってＬ−アミノ酸を製造する場合、製造された培養液に含まれるＬ−アミノ酸の分離および精製は、従来知られている濃縮、蒸留および晶析などの方法を組み合わせて行うことができる。
【実施例】
【００８５】
以下、本発明の中空糸膜モジュールおよび連続発酵による化学品の製造方法をさらに詳細に説明するために、実施例および比較例を挙げて説明する。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００８６】
（参考例１）水蒸気処理前後の封止剤の引張り強度の評価
封止剤の引張り強度の評価は、以下の方法で行った。評価はＪＩＳ  Ｋ  ６２５１（２００４）に基づき、テンシロン（東洋ボールドウィン  ＴＭＩＲＴＭ−１００）を用いて実施した。封止剤の試験片の形状は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１（２００４）に記載のダンベル状３号型試験片とし、試験片厚さのみ２ｍｍから１ｍｍに変更したものを使用した。【００８７】
封止剤で作製した試験片について、未処理の試験片と１２１℃の水蒸気で２４時間処理した後の試験片について引張り強度の評価を行い（ｎ＝５）、未処理の試験片と水蒸気処理後の試験片の評価結果から水蒸気処理による引張り強度の低下率を算出した。【００８８】
引張り強度の低下率［％］＝（未処理の試験片の引張り強度［ＭＰａ］−水蒸気処理後の試験片の引張り強度［ＭＰａ］）／未処理の試験片の引張り強度［ＭＰａ］×１００
（参考例２）中空糸膜モジュールの封止部の耐湿熱性評価
中空糸膜モジュールの封止部の耐湿熱性評価は、以下の方法で行った。中空糸膜モジュールを１２１℃の水蒸気で２４時間処理し、封止剤と膜の接着部と、封止剤と筐体の接着部に剥離が生じていないか目視で確認した。【００８９】
（参考例３）連続発酵によるＬ−スレオニンの製造
図４に示す連続発酵装置を用いてＬ−スレオニンの連続発酵を実施した。Ｌ−スレオニン連続発酵における運転条件は下記のとおりである。
・微生物：プロビデンシア・レトゲリ（Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｉａ  ｒｅｔｔｇｅｒｉ）ＳＧＲ５８８−７７株（ＦＥＲＭ  Ｐ−１０５２８）
・発酵原料：Ｌ−スレオニン発酵培地（表１）
・培養液容量：４０Ｌ
・中空糸膜モジュール容量：０．２１Ｌ  （内径３５ｍｍ、長さ２２０ｍｍ）
・温度：３７（℃）
・発酵槽攪拌速度：２００ｒｐｍ
・滅菌：中空糸膜モジュールを含む発酵槽、および使用発酵原料は総て１２１℃、２０ｍｉｎのオートクレーブにより高圧（２気圧）蒸気滅菌。
・ｐＨ調整：２８％アンモニア水溶液によりｐＨ７に調整
・循環ポンプ流量：４０Ｌ／ｍｉｎ
・ろ過速度：２Ｌ／ｈ（一定）
・発酵槽気体供給量：１Ｌ／ｍｉｎ【００９０】
【表１】
2012090863.tif 000003
【００９１】
まず、５ｍＬのグルコースブイヨン培地（１％グルコース、３％ブイヨン（ニッスイ社製））を入れた試験管に寒天培地から掻き取ったプロビデンシア・レトゲリ  ＳＧＲ５８８−７７株を植菌した。これを温度３７℃、回転数１４０ｒｐｍで撹拌しながら培養を行った（前々培養）。次に２００ｍＬのグルコースブイヨン培地を入れた１０００ｍＬ容の三角フラスコに、前々培養で得られた前々培養液を植菌し、温度３７℃、回転数１４０ｒｐｍで撹拌しながら培養を行った（前培養）。得られた前培養液を、４０ＬのＬ−スレオニン発酵培地（表１）を投入した図４に示す連続発酵装置に植菌し、２４時間培養を行った。その後、直ちに中空糸膜モジュールによる培養液のろ過とＬ−スレオニン発酵培地の連続供給を行い、連続発酵装置の培養液量が一定となるように培地供給制御を行いながら連続培養し、連続発酵によるＬ−スレオニンの製造を行った。連続発酵は５００時間実施した。連続発酵の間、膜の供給側と透過側の差圧を測定し、ろ過開始から５０時間経過後の差圧と５００時間経過後の差圧から差圧上昇速度を求めた。
差圧上昇速度［ｋＰａ／ｈ］＝（５００時間経過後の差圧［ｋＰａ］−５０時間経過後の差圧［ｋＰａ］）／（５００［ｈ］−５０［ｈ］）。【００９２】
（実施例１）
ポリエーテルスルホン（Ｖｉｃｔｒｅｘ  ２００）２０重量部、ポリビニルピロリドン（重量平均分子量３６万）１０重量部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン６５重量部およびイソプロパノール５重量部を混合溶解し、静置脱泡して製膜原液とした。この製膜原液および中空部形成液体としてＮ−メチル−２−ピロリドン／Ｈ２Ｏ＝８０／２０（ｗｔ／ｗｔ）の混合溶液を二重管の口金から吐出し、口金の３０ｍｍ下方に設置した２０℃の水溶中を通過させて凝固させた後、水洗を行い、中空糸膜を得た。水洗された膜をカセに巻き取った。【００９３】
次いで、作成した中空糸膜をエタノールに浸漬し、さらにヘキサンに浸漬して中空糸膜を脱水した。その後、１５０℃の雰囲気下で２〜３０時間熱処理を行い、ポリビニルピロリドンを架橋させた。得られた中空糸膜は、外径１３００μｍ、内径８１０μｍで、膜表面平均孔径は１００ｎｍであった。【００９４】
前述の中空糸膜を使用して中空糸膜モジュールを作製した。モジュール筐体としては、ポリスルホン樹脂の成型品を用いた。作製した膜ろ過モジュールの容量は０．２１Ｌで、膜ろ過モジュールの有効ろ過面積は２５００ｃｍ２であった。モジュールの封止剤としては、エポキシ樹脂（主剤：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、硬化剤：脂肪族ポリアミン）を使用した。封止剤の充填は遠心ポッティング法により実施し、図１に示す態様の中空糸膜モジュールを作製した。【００９５】
前述の封止剤について、参考例１に示した方法で評価した結果、水蒸気処理後の引張り強度の低下率は２．０％だった。また、前述の中空糸膜モジュールについて参考例２に示した方法で評価した結果、封止部に剥離は認められなかった。【００９６】
前述の中空糸膜モジュールを使用して、参考例３に示した連続発酵を実施した結果、差圧の上昇速度は０．２１×１０−３ｋＰａ／ｈだった。【００９７】
（実施例２）
モジュールの封止剤としてエポキシ樹脂（主剤：ビスフェノールＡ、硬化剤：脂肪族ポリアミン）を使用した以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュールを作製した。【００９８】
封止剤について参考例１に示した方法で評価した結果、水蒸気処理後の引張り強度の低下率は４．０％だった。また、前述の中空糸膜モジュールについて参考例２に示した方法で評価した結果、封止部に剥離は認められなかった。【００９９】
前述の中空糸膜モジュールを使用して、参考例３に示した連続発酵を実施した結果、差圧の上昇速度は０．２１×１０−３ｋＰａ／ｈだった。【０１００】
（実施例３）
モジュールの封止剤としてウレタン樹脂（イソシアネート：ポリメリックＭＤＩ、ポリオール：ポリブタジエン系ポリオール）を使用した以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュールを作製した。【０１０１】
封止剤について参考例１に示した方法で評価した結果、水蒸気処理後の引張り強度の低下率は１９．４％だった。また、前述の中空糸膜モジュールについて参考例２に示した方法で評価した結果、封止部に剥離は認められなかった。【０１０２】
前述の中空糸膜モジュールを使用して、参考例３に示した連続発酵を実施した結果、差圧の上昇速度は０．２３×１０−３ｋＰａ／ｈだった。【０１０３】
（実施例４）
ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）１０２重量部にポリビニルピロリドン３０重量部（ナカライテスク社  Ｋ−３０）、ポリスルホン樹脂（ソルベイ  アドバンスト  ポリマーズ社  ユーデル（登録商標）Ｐ−３５００：ＰＳ）２７重量部を加え、６０℃で５時間溶解し、静置脱泡して製膜原液とした。【０１０４】
この製膜原液および中空部形成液体としてＤＭＡｃ／Ｈ２Ｏ＝９５／５（ｗｔ／ｗｔ）の混合溶液を、二重管口金から吐出し、口金の３０ｍｍ下方に設置した６０℃の水溶中を通過させて凝固させた後、水洗を行い、中空糸膜を得た。水洗された膜をカセに巻き取った。【０１０５】
その後、日本合成化学（株）製のエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂ソアノール（登録商標）Ｄ２９０８（エチレン含量２９モル％）を５０重量％のイソプロピルアルコール水溶液に溶かし、エチレン−ビニルアルコール共重合体溶液濃度が０．５重量％の溶液を作製した。前述の中空糸膜を、６０℃で恒温した前記エチレン−ビニルアルコール共重合体溶液に１０分間浸漬し、乾燥することによって、エチレン−ビニルアルコール共重合体の被覆重量が１．３重量％の中空糸膜を得た。得られた中空糸膜は、外径１３９０μｍ、内径８１０μｍで膜表面平均孔径は５０ｎｍであった。【０１０６】
前述の中空糸膜を使用してモジュールの封止剤としてウレタン樹脂（イソシアネート：ポリメリックＭＤＩ、ポリオール：ダイマー酸変性ポリオール＋ポリブタジエン系ポリオール（ＯＨ価１：１の割合で２種類のポリオールを混合したもの））を使用した以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュールを作製した。【０１０７】
前述の封止剤について参考例１に示した方法で評価した結果、水蒸気処理後の引張り強度の低下率は１．０％だった。また、前述の中空糸膜モジュールについて参考例２に示した方法で評価した結果、封止部に剥離は認められなかった。【０１０８】
前述の中空糸膜モジュールを使用して、参考例３に示した連続発酵を実施した結果、差圧の上昇速度は０．１５×１０−３ｋＰａ／ｈだった。【０１０９】
（比較例１）
モジュールの封止剤としてウレタン樹脂（イソシアネート：カルボジイミド変性イソシアネート、ポリオール：ひまし油系ポリオール）を使用した以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュールを作製した。【０１１０】
封止剤について参考例１に示した方法で評価した結果、水蒸気処理後の引張り強度の低下率は３９．５％だった。また、前述の中空糸膜モジュールについて参考例２に示した方法で評価した結果、筐体と封止剤の間に剥離が認められた。前述の中空糸膜モジュールは剥離箇所から雑菌汚染する可能性があるため、連続発酵には使用しなかった。【０１１１】
（比較例２）
重量平均分子量４１．７万のポリフッ化ビニリデン１８重量部と、Ｎ−メチル−２−ピロリドン８２重量部を混合し、１４０℃の温度で溶解した。この高分子溶液および中空部形成液体としてＮ−メチル−２−ピロリドン４０重量％水溶液二重管口金から吐出し、温度２０℃の水浴中で固化して中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜は、外径１２６０μｍ、内径７８０μｍ、膜表面平均孔径は１２０ｎｍであった。【０１１２】
この中空糸膜を使用して実施例３と同様の方法で中空糸膜モジュールを作製した。中空糸膜モジュールについて参考例２に示した方法で評価した結果、全体の３％の中空糸膜で封止剤との間に剥離が認められた。前述の中空糸膜モジュールは剥離箇所から雑菌汚染する可能性があるため、連続発酵には使用しなかった。【０１１３】
【表２】
2012090863.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の中空糸膜モジュールは、蒸気滅菌に対して十分な耐久性を有し、長時間にわたり安定したろ過性能を維持できるため、連続発酵など広く発酵工業において利用され、発酵生産物である化学品を低コストで安定に生産することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  中空糸膜モジュール
２  中空糸膜
３  筐体
４  中空糸膜封止部
５  小束封止部
６  上部キャップ
７  下部キャップ
８  培養液流入口
９  ろ過液出口
１０  培養液出口
１１  筒状ケース
１２  Ｏリング
１３  発酵槽
１４  分離膜モジュール
１５  温度制御装置
１６  攪拌装置
１７  ｐＨセンサー・制御装置
１８  レベルセンサー・制御装置
１９  発酵槽気体供給装置
２０  循環ポンプ
２１  発酵原料供給ポンプ
２２  中和剤供給ポンプ
２３  循環戻り制御バルブ
２４  ろ過ポンプ
２５  ろ過液貯留槽
２６  発酵原料タンク
２７  中和剤タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2012090863.tif 000010
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