(57)【要約】  目的物質の生産性およびろ過性を両立することのできる化学品の製造方法を提供する。発酵槽と膜分離モジュールとを連通する配管に固形分を除去する機構をもうけると供に、除去機構において除去された固形分を培養液に添加する。
2019004478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料および前記原料から発酵によりメタンを生成する微生物を含む培養液を収容する発酵槽と、
前記培養液から前記微生物を分離することでろ液と濃縮液とを得る外圧式の膜分離モジュールと、
前記発酵槽内の培養液を、前記膜分離モジュールに供給する供給配管と、
前記濃縮液を前記膜分離モジュールから前記発酵槽内へ還流する還流配管と、
前記供給配管上に設置され、前記培養液中の固形分の一部を捕捉する固形分除去機構と、
を備える化学品の製造装置であって、
前記膜分離モジュールは、容器と、前記容器内に収容された分離膜と、前記容器に設けられ、前記容器内に流入する培養液が通過する第１開口部および前記容器外に流出する濃縮液が通過する第２開口部と、を備え、
前記第１開口部および第２開口部は、前記容器の長手方向において互いに離れるように配置され、
前記第１開口部および第２開口部の少なくとも一方は前記容器の側面に設けられ、
前記固形分除去機構の目開きは、前記容器の側面に設けられている前記第１または第２開口部の長径の小さい方の１／３以下である
化学品の製造装置。
【請求項２】
前記固形分除去機構の目開きが０．１ｍｍ以上である、
請求項１に記載の化学品の製造装置。
【請求項３】
前記固形分除去機構の目開きが１０ｍｍ以下である、
請求項１または２に記載の化学品の製造装置。
【請求項４】
前記固形分除去機構の目開きが２ｍｍ以下である、
請求項３に記載の化学品の製造装置。
【請求項５】
前記固形分除去機構によって捕捉された前記固形分を前記発酵槽内の培養液に添加する固形分添加配管をさらに備えることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学品の製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学品の製造装置を用い、
前記容器の長手方向における前記膜分離モジュール内での培養液の膜面線速度ｖ［ｍ３／ｍ２／ｓ］と、前記容器の側面に設けられ前記第１または第２開口部の長径の小さい方Ａ［ｍ］とが、ｖ＞０．８（２ｇＡ（Ｓ―１））０．５を満たすように、培養液を膜分離モジュール内に流す工程を有する、
化学品の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学品の製造装置を用い、
前記固形分除去機構が捕捉した固形分を発酵槽内の培養液に直接添加する工程を有する、
化学品の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の化学品の製造装置を用い、
前記還流配管を通じて、前記固形分除去機構が捕捉した固形分を前記発酵槽内の培養液に添加する工程を有する、
化学品の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項に記載され、かつ前記発酵槽に接続された原料供給配管をさらに備える化学品の製造装置を用い、
前記発酵槽に前記原料供給配管を通じて発酵原料を添加する工程と、
前記原料供給配管を通じて前記固形分除去機構が捕捉した固形分を前記発酵槽内の培養液に添加する工程とを有する、
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、連続発酵による化学品の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続発酵法は、細胞（以下、「細胞」には「微生物」が含まれる）の培養を伴う物質生産方法の１つである。
連続発酵法は、発酵槽へ新鮮培地で供給し、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ことができる。連続発酵法において、発酵槽内の微生物濃度を維持するために、排出された培養液から微生物を分離膜で分離し、微生物の除去されたろ液を目的物の精製に用い、一方で、分離された微生物を培養液に還流させることが提案されている（特許文献１参照）。
その一方で、連続発酵法においては、ろ過運転中に、培養液中の固形分によって流路および膜の細孔が閉塞し、ろ過能力が低下したり、膜モジュールに培養液を送液することができなくなったりすることがある。
特許文献２には、メタン発酵において、リアクターに絡みつく固形分を除去するため、スクリーンなどの除去機構により、被処理水から大きな固形分を予め除去する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０７／０９７２６０号
【特許文献２】日本特許特開２００６−３２６５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、目的物質の生産性およびろ過性を両立することのできる化学品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下を提供する。
〔１〕
原料および上記原料から発酵によりメタンを生成する微生物を含む培養液を収容する発酵槽と、
上記培養液から上記微生物を分離することでろ液と濃縮液とを得る外圧式の膜分離モジュールと、
上記発酵槽内の培養液を、上記膜分離モジュールに供給する供給配管と、
上記濃縮液を上記膜分離モジュールから上記発酵槽内へ還流する還流配管と、
上記供給配管上に設置され、上記培養液中の固形分の一部を捕捉する固形分除去機構と、
を備える化学品の製造装置であって、
上記膜分離モジュールは、容器と、上記容器内に収容された分離膜と、上記容器に設けられ、上記容器内に流入する培養液が通過する第１開口部および上記容器外に流出する濃縮液が通過する第２開口部と、を備え、
上記第１開口部および第２開口部は、上記容器の長手方向において互いに離れるように配置され、
上記第１開口部および第２開口部の少なくとも一方は上記容器の側面に設けられ、
上記固形分除去機構の目開きは、上記容器の側面に設けられている上記第１または第２開口部の長径の小さい方の１／３以下である、
化学品の製造装置。
〔２〕
上記固形分除去機構の目開きが０．１ｍｍ以上である、
〔１〕に記載の化学品の製造装置。
〔３〕
上記固形分除去機構の目開きが１０ｍｍ以下である、
〔１〕または〔２〕に記載の化学品の製造装置。
〔４〕
上記固形分除去機構の目開きが２ｍｍ以下である、
〔３〕に記載の化学品の製造装置。
〔５〕
上記固形分除去機構によって捕捉された上記固形分を上記発酵槽内の培養液に添加する固形分添加配管をさらに備えることを特徴とする、
〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の化学品の製造装置。
〔６〕
〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の化学品の製造装置を用い、
上記容器の長手方向における上記膜分離モジュール内での培養液の膜面線速度ｖ［ｍ３／ｍ２／ｓ］と、上記容器の側面に設けられ上記第１または第２開口部の長径の小さい方Ａ［ｍ］とが、ｖ＞０．８（２ｇＡ（Ｓ―１））０．５を満たすように、培養液を膜分離モジュール内に流す工程を有する、
化学品の製造方法。
〔７〕
〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の化学品の製造装置を用い、
上記固形分除去機構が捕捉した固形分を発酵槽内の培養液に直接添加する工程を有する、
化学品の製造方法。
〔８〕
〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の化学品の製造装置を用い、
上記還流配管を通じて、上記固形分除去機構が捕捉した固形分を上記発酵槽内の培養液に添加する工程を有する、
化学品の製造方法。
〔９〕
〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載され、かつ上記発酵槽に接続された原料供給配管をさらに備える化学品の製造装置を用い、
上記発酵槽に上記原料供給配管を通じて発酵原料を添加する工程と、
上記原料供給配管を通じて上記固形分除去機構が捕捉した固形分を上記発酵槽内の培養液に添加する工程とを有する、
化学品の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
発酵槽と膜分離モジュールとの間に固形分除去機構をもうけると供に、この機構の目開きの大きさを、膜分離モジュール内の培養液の流路が屈曲するところの開口部の長径に対して設定することで、膜分離モジュールにおいて固形分による閉塞が起きるのを抑制する。
固形分除去機構において、目開きを過剰に小さくすると、固形分を除去する機構自体の閉塞が頻発する。一方で、目開きを大きくすると、膜分離モジュール内に固形分が流入し流路の閉塞が生じる。本発明では、目開きの大きさを適切に設定することで、固形分を除去する機構、及び膜分離モジュール、どちらの閉塞も抑えながら、安定的な運転を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の一形態である膜分離連続発酵装置を示す概略図である。
【図２】外圧式膜分離モジュールの一例を示す断面図である。
【図３】外圧式膜分離モジュールの他の例を示す断面図である。
【図４】参考例における膜分離連続発酵装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．連続発酵装置
連続発酵装置の一例について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の連続発酵装置の概略側面図である。
図１に示すように、連続発酵装置１００は、発酵槽１、膜分離モジュール２、および発酵槽１と膜分離モジュール２とを接続する配管を備えている。発酵槽１と膜分離モジュール２とは、接続されることで循環系を形成している。
【０００９】
１−１．発酵槽
発酵槽１は、その内部に培養液を収容するよう構成されている。培養液については後述する。
具体的には、発酵槽１は、耐圧性および耐汚れ性に優れる材質で作られる。発酵槽１には、円筒形、多角筒形など様々な形状が適用可能である。発酵槽１が円筒形であると、培養液の撹拌効率が良くなる。
発酵槽１は、必要に応じて滅菌および密閉できるように構成される。発酵槽１内に収容された発酵原料等の物質は、後述する撹拌装置６によって撹拌される。培養液の撹拌効率の観点からは、発酵槽１は円筒型であることが好ましい。
【００１０】
１−２．膜分離モジュール
膜分離モジュール２は、培養液から微生物を分離可能であり、培養液をろ過することで濃縮液とろ液とを得ることができればよく、具体的な構成に限定されるものではない。図２に示すように、膜分離モジュール２は、容器１０３と、その容器内に収容された多数の分離膜１０４を備える。
本実施形態では、分離膜１０４は中空糸膜である。中空糸膜を有するモジュールは、平膜を有するモジュールよりも、モジュール体積当たりの膜面積を大きくすることができる。
また、分離膜モジュール２は、複数の分離膜束１０４Ａを備える。分離膜束１０４Ａは、複数の分離膜１０４を含む。
分離膜は、有機膜、無機膜のいずれであってもよい。分離膜は、培養液からの微生物、または微生物除去に使用できる膜であればよい。例えば、分離膜として、ポリフッ化ビニリデン製、ポリスルホン製、ポリエーテルスルホン製、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、セラミックス製の膜が挙げられる。特に、発酵液による汚れが発生しにくく、かつ洗浄がしやすく、さらに気体による洗浄に対する耐久性に優れているポリフッ化ビニリデン製の分離膜が好ましい。
分離膜は、発酵液の中の微生物を効果的に分離するために、平均細孔径が０．００１μｍ以上１０μｍ未満の細孔を有する多孔性膜であることが好ましい。
【００１１】
膜の平均孔径は、ＡＳＴＭ：Ｆ３１６−８６記載の方法（別称：ハーフドライ法）にしたがって決定される。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。
なお、ハーフドライ法による平均孔径の測定の標準測定条件は、以下のとおりである。
使用液体：エタノール
測定温度：２５℃、
昇圧速度：１ｋＰａ／秒
【００１２】
平均孔径［μｍ］は、下記式より求まる。
平均孔径［μｍ］＝（２８６０×表面張力［ｍＮ／ｍ］）／ハーフドライ空気圧力［Ｐａ］
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、本発明における標準測定条件の場合は、下記式：
平均孔径［μｍ］＝６２８３４．２／（ハーフドライ空気圧力［Ｐａ］）
にて求めることができる。
【００１３】
膜分離モジュール２は、外圧式であることが好ましい。外圧式膜分離モジュールでは、培養液は中空糸膜の外側を流れ、ろ液は中空糸膜の内側（つまり中空部）を流れる。つまり、ろ過時には、液体は中空糸膜の外側から内側に向かって流れる。ろ過されなかった物質を含む濃縮液は、中空糸膜の外側を流れる。内圧式ではろ過時の液の流れが逆になる。
外圧式中空糸膜の外径は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが望ましい。外径が０．５ｍｍ以上であることで、中空糸膜中に流れるろ過液の抵抗を比較的小さく抑えられる。また、外径が３ｍｍ以下であることで、発酵液または気体による外圧により中空糸膜がつぶれることを抑制できる。
内圧式中空糸膜の内径は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が望ましい。内径が０．５ｍｍ以上であることで、中空糸膜中に流れる発酵液の抵抗を比較的小さく抑えることができる。また、内径が３ｍｍ以下であることで、膜表面積を確保することができるので、膜分離モジュールの増大を抑制することができる。
【００１４】
膜分離モジュールの容器１０３は、耐圧性に優れる材質で作られており、円筒型、多角筒型など、発酵液を膜の１次側へ供給することができる形状であれば良い。発酵液の流れやハンドリング性を考慮すると、容器は円筒型であることが好ましい。また、膜分離モジュールは、分離膜を水槽内に浸漬した浸漬型の膜分離装置であっても良い。
図２において、膜分離モジュールの容器１０３は円筒形であり、中空糸膜は、その長手方向が容器１０３の高さ方向（容器の長手方向）に沿うように配置される。
本実施形態では、容器１０３は、容器本体１０３Ａ、上部キャップ１０３Ｂ、下部キャップ１０３Ｃを備える。
本実施形態では、下部キャップ１０３Ｃの底部に底部開口部１０５が設けられ、容器本体１０３Ａの側面に側部開口部１０６が設けられる。
【００１５】
培養液は底部開口部１０５から容器１０３内に流入し、分離膜１０４の間に供給される。培養液は分離膜１０４により濃縮液とろ液とに分離される。濃縮液は分離膜１０４の間（分離膜１０４の間）を通って、側部開口部１０６から容器１０３外に排出される。濃縮液は、後述するように発酵槽１に戻される。ろ液は分離膜１０４内を通って、上部キャップ１０３Ｂに設けられた上部開口１０７から容器１０３外に排出される。
【００１６】
分離膜モジュールの容器は、第１開口部と第２開口部とを備える。第１開口部と第２開口部とは、容器の長手方向において互いに離れるように配置される。また、第１開口部および第２開口部の少なくとも一方は、容器の長手方向（つまり中空糸膜の長手方向）に平行に設けられる。つまり、容器内に流入する培養液は第１開口部を通過し、容器外に流出する濃縮液が第２開口部を通過する。さらに、第１開口部から容器内に流入する培養液の流れる方向、および第２開口部から容器外に流出する濃縮液の流れる方向のうち、少なくとも一方は、容器の長手方向（つまり中空糸膜の長手方向）に垂直である。
ここで、容器１０３において、底部開口部１０５が第１開口部に相当し、側部開口部１０６が第２開口部に相当する。つまり、本実施形態では、第２開口部が容器側面に設けられている。本発明はこれに限定されず、第１開口部のみまたは第１および第２開口部の両方を容器側面に設けてもよい。例えば、底部開口部１０５に代えて、容器本体１０３Ａまたは下部キャップ１０３Ｃの側面に第１開口部を設けてもよい。
【００１７】
第１開口部と第２開口部とが容器の長手方向に互い離れて設置され、さらに中空糸膜が容器の長手方向に平行に収容されることで、培養液および濃縮液は、第１開口部から第２開口部に向かって、容器の長手方向に沿って、すなわち中空糸膜の長手方向に沿って流れる。
さらに、第１開口部または第２開口部の少なくとも一方が、容器の長手方向の側面に設けられることで、膜分離モジュールに流入する培養液または濃縮液の流れる経路に屈曲部が生じる。ここで屈曲部とは、培養液の流れが直角またはそれに近い角度で変化する部分を意味する。第１開口部または第２開口部の一方が容器の長手方向の側面に設けられる場合には、屈曲部は一箇所であり、両方の開口部が容器の長手方向の側面に設けられる場合には、屈曲部は二箇所である。
屈曲部を有することで、短手方向、すなわち容器内に収容された中空糸膜の径方向に、中空糸膜の中空部を通過したろ過液の回収のための開口部を設置することや、容器内部に溜まった濃縮物を排出するためのドレン用開口部を設置することができる。後述するように、この屈曲部に培養液または濃縮液中の固形分が滞留または堆積しやすいので、開口部の長径と固形分の大きさとの関係が、膜分離モジュール中の固形分による閉塞のしやすさに影響を与える。
また、図３に示す実施形態では、膜分離モジュール２は、図２の構成に加えて整流部材１１１を備える。整流部材１１１は、膜分離モジュール内の液体を整流化する部材である。本実施形態において、整流部材１１１は、筒状の部材であり、容器１０３内で容器本体１０３Ａの上端近傍に配置される。整流部材１１１は側面（容器本体１０３Ａの側面に並行な面）に複数の整流孔１１２を有する。整流部材１１１は、側部開口部１０６と整流孔１１２とが重なるように配置される。
【００１８】
本実施形態では、濃縮液は分離膜１０４の間（分離膜１０４の間）を通った後、整流部材１１１の整流孔１１２を抜け、さらに側部開口部１０６から容器１０３外に排出される。
【００１９】
つまり、本実施形態のように、膜分離モジュールが容器内に配置された整流部材１１１を有する場合には、濃縮液は、整流孔１１２と側部開口部１０６の両方を通過する。よって、整流孔１１２の径と側部開口部１０６の径のうち、小さい方が実質的に第２開口部の径を規定する。つまり、整流孔１１２の長径と側部開口部１０６の長径のうち、小さい方が第２開口部の長径である。膜分離モジュールが整流部材を含む場合には、多くの場合は整流部材の整流孔の方が、その外側の容器の開口よりも小さいので、整流孔の長径が第２開口の長径と見なされる。つまり、本実施形態では、整流孔１１２の長径が第２開口部の長径とみなされる。
【００２０】
１−３．循環系
連続発酵装置１００は、発酵槽１と膜分離モジュール２との間で培養液を循環させる循環系を備える。具体的には、連続発酵装置１００は、発酵槽１と膜分離モジュール２の一次側とを連通する供給配管２３、および膜分離モジュール２の分離膜を透過しなかった濃縮液を発酵槽１に戻す還流配管２５を備える。なお、配管２３は膜分離モジュール２の下部と上部のいずれに接続されてもよい。また、発酵槽１から膜分離モジュール２に培養液を供給する配管２３上には、循環ポンプ２４が配置される。循環ポンプ２４は、発酵槽１から膜分離モジュール２に向かって培養液を送るように稼働する。
【００２１】
１−４．固形分除去機構
連続発酵装置１００は、発酵槽１と膜分離モジュール２を連通し、発酵槽１から膜分離モジュール２に培養液を供給する配管２３の途中に、固形分除去機構１０２を有する。
固形分除去機構１０２は、膜分離モジュール２が分離できる微生物よりも大きな固形分を捕捉することで、一部の固形分を培養液から除くことができる。
固形分除去機構は、具体的には濾材を有する。濾材とは、網状、スリット状、または多孔質のいわゆる濾し器である。濾材としては、例えば、ストレーナ、焼結濾材、スクリーンフィルタ、ドラムフィルタ、ディスクフィルタ、メッシュフィルタ、バースクリーンなど、水流中の粗大固形物を分離できるものであれば良く、好ましくは密閉系で使用できるものである。
【００２２】
固形物除去機構によって分離される固形分の大きさは、濾材の目開きによって決まる。目開きとは、濾材の有する開口部の短径である。濾材が交差する繊維で形成された網であれば、繊維間の間隙が開口である。スリットを有する濾材では、スリットが開口である。濾材が多孔質であれば、その孔が開口である。
固形分除去機構の目開きは、膜分離モジュールの容器の側面に設けられている第１開口部の長径または第２開口部の長径のうち、小さい方の長さの１／３以下であることが好ましい。目開きは、前記開口部の長径の小さい方の１／４以下または１／５以下であることがより好ましい。目開きは、第１開口部または第２開口部の長径の１／３という条件を満たしつつ、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、目開きは１０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましい。
上述したように、膜分離モジュールに流入する培養液または濃縮液の流れる経路に屈曲部が生じる。屈曲部およびその近傍では液体の流束が小さくなるので、固形分が滞留しやすくなる。目開きが第１または第２開口の長径の小さい方の１／３以下であることによって、膜分離モジュール２の流路への固形分の堆積を抑制できる。第１または第２開口の短径ではなく、長径が基準となるのは、補足されないが仮に短径よりも大きくても、長径の１／３以下の大きさであれば、固形分は、回転することによって第１および第２開口を通り抜けることができるからだと考えられる。
また、目開きが０．１ｍｍ以上であることによって、固形分除去機構そのものの閉塞を抑制し、捕捉固形分の排出頻度を下げることができる。
【００２３】
図２に示す実施形態では、容器の側面に設けられているのは側部開口部１０６のみであるので、目開きは、側部開口部１０６の長径の１／３以下であればよい。底部開口部１０５に代えて、容器本体１０３Ａまたは下部キャップ１０３Ｃの側面に第１開口部が存在する場合は、目開きは、第１開口部の長径と、第２開口部である側部開口部１０６の長径のうち、小さい方の１／３以下であればよい。
また、図３に示す実施形態では、容器の側面に設けられているのは側部開口部１０６のみであり、容器内部に整流部材１１１が配置されていて、濃縮液が整流部材の整流孔１１２および側部開口部１０６を通るので、目開きは、整流孔１１２の長径の１／３以下であればよい。
側部開口部１０６および整流部材１１１の配置は図３と同様で、底部開口部１０５に代えて、容器本体１０３Ａまたは下部キャップ１０３Ｃの側面に第１開口部が存在する場合は、整流孔１１２の長径と第１開口部の長径の小さい方が、固形分除去機構の目開きの大きさを設定する基準となる。
【００２４】
膜分離モジュールが筒状で側面の整流孔を有する整流部材を備える場合は、通常、第２開口部は、容器の側面に設けられる。なお、この場合、整流孔と第２開口部とは、重なることが好ましいが、ずれていてもよい。一方で、膜分離モジュールが整流部材を備えない場合は、第２開口部は、容器の端部（側面以外の部分）に設けられてもよい。第２開口部が容器の端部に設けられていて、第１開口部が容器側面に設けられていれば、第１開口部の長径が固形分除去機構の目開きの基準となる。
固形分除去機構は１つだけ設けても良いし、固形分排出処理中のバックアップとして予備系列を設けても良い。
【００２５】
１−５．固形分添加機構
図１の例では、連続発酵装置１００は、固形分除去機構１０２と発酵槽１とを直接接続する固形分添加配管１２０を備える。
固形分添加配管１２０は、固形分除去機構１０２で捕捉された固形分を発酵槽１内の培養液に添加する固形分添加機構の一例である。固形分添加機構は、図示しないポンプ等の装置を備えてもよい。一旦除いた固形分を培養液に添加することで、固形分に吸着した溶解性物質も培養液に戻すことができるので、発酵の基質となる物質の濃度の低下を抑制し、目的物質の生産性を高く維持することができる。
【００２６】
固形分添加機構は、最終的に発酵槽内の培養液に固形分を添加できればよく、発酵槽に直接添加する以外に、図１の構成に適用するのであれば、還流配管２５を通じて発酵槽１内の培養液に添加するように構成されていてもよいし、原料槽１０１から発酵槽１に原料を供給する配管を通じて発酵槽１に固形分を添加するようになっていてもよい。
【００２７】
１−６．その他の機構
連続発酵装置１００は、制御装置２８を備える。制御装置２８は、各種の演算を行うことができる。また制御装置２８は、各種センサの検知結果や、使用者の入力、各種設定に基づいて、連続発酵装置１００内の各部の動作を制御する。
本実施形態では、上述の構成以外に、連続発酵装置１００はさらに、温度制御部５、撹拌装置６、ｐＨ制御部７、レベル制御部８、ガスタンク９１等を備える。
【００２８】
温度制御部５は、温度センサおよび温度調整部を備える。温度センサは発酵槽１内の培養液の温度を検知する。温度センサによる検知結果が一定の範囲を示すように、制御装置２８による制御を受けて、温度調整部が動作する。こうして、発酵槽１内の温度が一定に維持されることで、発酵または微生物の増殖に適した温度環境が維持される。温度調整部は、加熱および冷却の一方又は両方の機能を有することができる。
撹拌装置６は、発酵槽１内の培養液を撹拌することで、適切な発酵環境を維持する。
ｐＨ制御部７は、ｐＨセンサ７１および中和剤供給ポンプ１３を備える。ｐＨセンサ７１は発酵槽１内の培養液のｐＨを検知する。中和剤供給ポンプ１３は中和剤槽と発酵槽１とを接続する配管上に設置されており、中和剤を発酵槽１内に添加する。中和剤供給ポンプ１３は、制御装置２８の制御に基づいて、ｐＨセンサ７１の検知結果が所定の範囲を示すように動作する。なお、中和剤としては酸およびアルカリが用いられる。
【００２９】
レベル制御部８は、レベルセンサ８１および原料供給ポンプ１２を備える。原料供給ポンプ１２は、原料槽１０１と発酵槽１とを接続する配管上に配置される。制御装置２８の制御に基づいて、発酵槽１内の培養液の液面が所定の下限を下回ったことをレベルセンサ８１の検知結果が示すと、発酵槽１へ培地を供給するように原料供給ポンプ１２が稼働し、液面が上限に達したことを示すと、原料供給ポンプ１２の動作を停止させる。こうして、発酵槽１内の培養液量が適切に保たれる。
ガスタンク９１は発酵槽１に排出ライン９０を介して接続される。発酵槽１内で生成したガスは、排出ライン９０を通って排出され、ガスタンク９１に貯留される。
また、連続発酵装置１００は、膜分離モジュール２に接続され、ろ液（つまり透過液）を装置外に排出する配管２６を備える。この配管２６上には、ろ過ポンプ１４が設けられると共に、ろ過ポンプと膜分離モジュール２との間にはろ過バルブ１５が設けられる。
【００３０】
連続発酵装置１００は、膜分離モジュール２を逆圧洗浄する構成を備える。逆圧洗浄とは、分離膜の二次側から一次側に洗浄用液体（以下、「洗浄液」と称することがある。）を通すことによって、分離膜を洗浄することである。連続発酵装置１００は、洗浄液を収容する洗浄液槽、洗浄液槽と膜分離モジュール２との二次側とを接続する洗浄用配管２７、洗浄用配管２７上に設けられた洗浄ポンプ１６、洗浄ポンプ１６と膜分離モジュール２との間に設けられた洗浄バルブ１７を備える。洗浄ポンプ１６により、洗浄液が膜分離モジュール２に向けて送られる。洗浄液は分離膜を透過したろ液であっても、系外から供給される水であってもよい。また、水には任意の薬液を含んでもよい。
洗浄用配管２７には、圧力計、流量計などを設置されていてもよい。
【００３１】
差圧制御部９は、膜分離モジュール２の膜間差圧（ＴＰＤ：Ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を検知することができる。つまり、膜分離モジュール２の一次側（培養液が供給される側）と二次側（ろ液が排出される側）との間での差圧を検知する。膜間差圧は、ろ過の推進力となる。
さらに、連続発酵装置１００は、スクラビング（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ）に関与する構成を備える。スクラビングとは、膜分離モジュール２の１次側に気体を供給することで、その気体が膜分離モジュール２内を通過する際に発生する液体及び気体の揺れによって、分離膜の表面に付着している物質を分離膜の表面から除去する洗浄方法である。
【００３２】
連続発酵装置１００では、特に、膜分離モジュール２に対して、膜分離モジュール２の下部、および発酵槽１と膜分離モジュール２とを連通する配管２３の少なくとも一方から気体が供給される。特に、スクラビングに関与する構成として、膜分離モジュール気体供給装置、気体供給口、および気体供給源からの気体の供給速度を調整することのできる機構が設けられる。供給された気体や微生物の代謝により生じた気体は、回収され、再び膜分離モジュール２内に供給されてもよい。
具体的には、連続発酵装置１００は、気体供給制御バルブ１８、気体供給装置１９を備える。
気体供給装置１９は、膜分離モジュール２に対して、膜分離モジュール２の一次側、つまり培養液が供給される側に、配管を介して接続される。
【００３３】
気体供給口とは、気体を培養液内に放出する部分である。気体供給口は、膜表面を洗浄できるような気泡を発生させるように形成されていることが好ましい。発生される気泡は微細気泡でもよいし粗大気泡でもよい。気泡の大きさは、分離膜の種類および散気量等の条件によって、気体供給口の形状を変えることで変更される。気体供給口は、塩化ビニル製またはステンレス製の配管に、空気吐出孔を設けることで形成されていてもよいし、多孔性のゴム、セラミック、メンブレンを用いた散気管なども使用することができる。気体供給口の大きさは、規定した量の気体が供給可能で、かつ、発酵液による詰まりが発生しない大きさであればよい。
このように、図１では、気体供給口は、膜分離モジュール２の下部に設けられてもよいし、ポンプを用いて発酵槽から膜分離モジュール２へ培養液を供給する構成では、発酵槽とポンプの間、またはポンプと膜分離モジュール２の間のいずれに設けられてもよい。
【００３４】
２．化学品の製造方法
本実施形態の製造方法は、連続発酵により化学品を製造する方法であって、その化学品はメタンであり、以下の工程（ａ）〜（ｅ）：
（ａ）発酵槽内の培養液中で微生物による発酵によって、原料からメタンを生成する発酵工程
（ｂ）前記発酵ステップを経た培養液を、前記膜分離モジュールでろ過することで、ろ液と濃縮液を得るろ過工程
（ｃ）前記ろ過ステップで得られた前記濃縮液を膜分離モジュールから前記発酵槽内へ、還流配管を通して還流する還流工程
（ｄ）前記供給配管上に設置された固形分除去機構によって、前記培養液中の固形分を捕捉する固形分捕捉工程
（ｅ）捕捉された前記固形分を、前記発酵槽内の培養液に添加する固形分添加工程
を備える。
各工程について、以下に説明する。
【００３５】
２−１．化学品の生成工程（ａ）
［微生物］
本実施形態において、微生物はメタンを生成するメタン生成菌を含めばよく、複数の種の混合物であってもよい。メタン生成菌以外には、酸生成菌などを含んでもよい。複数の種がそれぞれ働くことによって、有機物がメタンや二酸化炭素へと分解される。なお、メタン以外の化学品を生成する場合は、目的とする化学品を生成する微生物を用いればよい。
【００３６】
［原料］
発酵原料（以下、単に「原料」と称する。）とは、発酵によって目的の化学品を生じる物質である。原料は、微生物、培養条件、および目的とする化学品等に応じて、変更可能である。化学品がメタンである場合には、原料は屎尿、家畜糞尿、生ゴミ、食品廃棄物、活性汚泥等の高濃度有機性廃棄物、またはそれらの処理により発生する汚泥や、それらを粉砕、加水分解、固形物の事前除去、などといった前処理を施した汚泥等、有機物を含有する液状物や固形物である。
培養に用いられる原料は、微生物の生育を促し、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成分を含む。
また、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添加することもできる。
【００３７】
［培養液］
培養液は、化学品の原料およびその中で培養されている微生物を含み、培養の結果として生成された化学品を含み得る。
【００３８】
［培養］
連続発酵装置１００では、発酵槽１内へ原料を導入しつつ、発酵槽１内から培養液を引き抜くことで、連続培養が行われる。
原料の導入について説明する。図１では、培養実行中に原料供給ポンプ１２が稼働することで、原料槽１０１から発酵槽１内に原料が導入される。
培養実行中、原料の導入は停止されずに常に行われていてもよいし、状況に応じて原料の導入と停止とが切り替えられてもよい。例えば、上述したように、原料の導入の開始および停止が、レベルセンサ８１の検出結果に基づいて行われてもよいし、図示しないタイマの計測結果に基づいて一定の時間毎に行われてもよい。なお、原料の導入が自動で行われる形態だけでなく、手動で行われる形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
次に、培養液の引き抜きについて説明する。培養液中の微生物の濃度は、培養液の環境が微生物の増殖にとって不適切とならない範囲で高く維持することが、効率よい生産性を得るのに好ましい。
【００３９】
連続発酵装置１００は、循環系によって培養液を引き抜くことで、化学品の回収を行いつつ、微生物濃度が高く維持しながら、連続培養を行うことができる。循環系を用いた培養液の引き抜きの詳細については、後述する。
発酵槽１には、膜分離モジュール２につながる配管２３の他に、引き抜き用の流路が接続されていてもよく、培養液の引き抜きが、この引き抜き用の流路を通じて行われてもよい。このとき、培養液の液体部分だけでなく、微生物も引き抜かれてもよい。
培養中に、発酵槽１に新たな微生物を含む懸濁液が導入されてもよい。微生物の導入は、手動で行われてもよいし、自動的に行われてもよい。
発酵槽においては、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、原料の供給および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。
【００４０】
連続培養操作は、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、微生物を増殖させ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、高い生産性が得られる。
【００４１】
図１の連続発酵装置１００においては、発酵槽１内の培養液は、撹拌装置６によって撹拌され、さらに、温度制御部５、ｐＨ制御部７、レベル制御部８、等によって、発酵に適した条件が維持される。
微生物の培養は、通常、ｐＨが３以上１０以下で、温度は培養するメタン生成菌の種類により異なり、高温メタン発酵では５０℃以上６０℃以下、中温メタン発酵では３０℃以上４０℃以下、低温メタン発酵では１０℃以上２０℃以下の範囲で行うことができる。培養液のｐＨは、無機の酸あるいは有機の酸、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、上記範囲内のあらかじめ定められた範囲内に調整されてもよい。連続発酵装置１００においては、制御装置２８の制御の下、ｐＨ制御部７によってｐＨが自動制御され、温度制御部５によって温度が自動制御される。
【００４２】
２−２．培養液のろ過工程（ｂ）
ろ過工程により、培養液から連続的に化学品を回収することができ、かつ培養を継続することができる。
ろ過工程では、膜分離モジュールに培養液を供給する。具体的には、図１においては、循環ポンプ２４によって、培養液が発酵槽１から引き抜かれ、配管２３（供給配管）を通って膜分離モジュール２に供給される。培養液は、膜分離モジュール２によって、濃縮液とろ液とに分離される。図１のポンプ２４は循環ポンプに該当する。
ろ過方法としてクロスフローろ過、全量ろ過のいずれが採用されてもよい。ただし、連続発酵運転では膜に付着する微生物等の汚れの量が多いので、この汚れを効果的に除去するためには、クロスフローろ過を行うことが好ましい。クロスフローろ過によって、培養液の剪断力で汚れを除去することができるからである。
【００４３】
クロスフローろ過を行う際の培養液の循環流速は、循環ポンプ動力コストを抑えるためには低流速であるほど望ましい。しかし、低流速であると、膜分離モジュールに流入した固形分が膜分離モジュール内に堆積する速度が優位となり、循環経路の閉塞が進行する。そこで、可能な限りポンプ動力を抑えながらも、安定して運転可能な循環流速を設定することが望ましい。
【００４４】
ここで本発明者らは、鋭意検討した結果、循環経路の閉塞を抑え、安定して運転可能な循環流速の設定方法を見出した。すなわち、膜分離モジュールの長手方向に平行な膜面線速度ｖ［ｍ３／ｍ２／ｓ］と、膜分離モジュールにおいて容器の側面に設けられている前記第１または第２開口部の長径の小さい方をＡ［ｍ］とが、
ｖ＞０．８（２ｇＡ（Ｓ−１））０．５（式１）
を満たすことで、安定した運転が可能である。さらに、膜面線速度ｖが、
ｖ＞０．８（２．５ｇＡ（Ｓ−１））０．５（式２）
を満たすことで、より安定した運転が可能である。
【００４５】
上記を導出した経緯を以下に述べる。堆積速度に関する式については、下記に示すＤｕｒａｎｄの式が知られている。
ｖｄ＝Ｆｄ（２ｇＤ（Ｓ−１））０．５
堆積速度：ｖｄ［ｍ／ｓ］、
重力加速度：ｇ［ｍ／ｓ２］
管径：Ｄ［ｍ］
固形分の比重：Ｓ
Ｆｄ：実験的に求められる係数
【００４６】
Ｄｕｒａｎｄの式を参考とし、膜分離モジュール内の循環経路の閉塞が生じることのない循環流速を実験的に求めた。実験を行う前は、膜分離モジュール内で固形分の堆積が最も起きやすいのは、固形分を含む液（つまり培養液および濃縮液）が通過する流路のうち、幅が小さいところ、すなわち膜間であると予想された。よって、Ｄｕｒａｎｄの式における管径Ｄには、膜間の距離を代入すればよいと考えられた。ここで膜間の距離は、具体的には、膜束間の距離（膜束間の間隙の幅）である。
しかし、驚くべきことに、管径Ｄに相当するのは膜束間の間隙の幅ではなく、膜分離モジュールにおいて容器の側面に設けられている前記第１または第２開口部の長径の小さい方Ａであることを、本発明者らは見出した。
【００４７】
これは、膜分離モジュールの容器の側面に設けられている開口部の付近では、容器内を通過する培養液または濃縮液の流れに屈曲が生じるからであると考えられる。膜分離モジュール内の堆積を抑制するためには、培養液または濃縮液の流れが変化する屈曲部における開口部の長径に応じて循環流速を設定し、さらには屈曲部における開口部の長径に対して固形分除去機構の目開きを設定し、事前に固形分の一部を除去しておくことが有効である。
特にメタンを生成するメタン発酵においては、膜分離モジュール内を流れる培養液または濃縮液の平均粒子径から、Ｄｕｒａｎｄの式におけるＦｄが、活性汚泥処理排水や他の発酵液とは差を持って特徴的に決まり、実験的に０．８と求められた。
以上から、数々の実験を実施した結果、メタン発酵において安定して運転可能な循環流速は、式（１）を満たす範囲であることを見出した。
【００４８】
クロスフローにさらにスクラビングを組み合わせることによって、より高い洗浄効率を実現することができる。スクラビングに用いられる気体としては、ガスボンベ、ブロアー、コンプレッサー、あるいは配管によって供給される圧縮ガスなどを使用することができる。また、発酵槽にて微生物の代謝により発生したガスを捕集して供給しても良い。
スクラビングの実行条件、すなわちスクラビング実行のタイミング、頻度、１回のスクラビング当たりの時間等は、具体的に限定されるものではない。スクラビングの実行条件は、膜間差圧、膜間差圧の変化、発酵槽内の圧力、供給する気体の種類、培養される微生物の種類、製造される化学品の種類、および原料の種類等の様々な条件に応じて変更可能である。例えば、スクラビングは、連続して行っても良いし、前回のスクラビング終了から所定時間が経過する毎に行われてもよいし、膜分離モジュール２への培養液の供給量、つまりろ過量または膜間差圧が所定の値に達する毎に行われてもよい。スクラビング開始時および終了時を決定するために、連続発酵装置１００は、図示しないタイマ等の計測器が設けられていてもよい。
【００４９】
ろ過の駆動力は、発酵槽１と膜分離モジュール２との液位差（水頭差）を利用するサイホンによって得られてもよいし、循環ポンプにより発生する膜間差圧によって得られてもよい。また、ろ過の駆動力として、膜分離モジュール２のろ液側に吸引ポンプが設置されてもよい。図１の形態では、ろ過ポンプ１４が吸引ポンプに該当する。吸引ポンプの圧力により膜間差圧を制御することができる。さらに、膜分離モジュール２の一次側に導入する気体または液体の圧力によっても膜間差圧を制御することができる。膜分離モジュール２の一次側の圧力とろ液側の圧力との差を膜間差圧として検出し、この膜間差圧に基づいて、ポンプの制御等を行うことができる。
図１の構成では、循環ポンプ２４によって、発酵槽１から膜分離モジュール２へ培養液が供給される。また、差圧制御部９によって検知された膜間差圧に応じて、循環ポンプ２４およびろ過ポンプ１４の動作が制御されることで、膜分離モジュール２に供給される培養液の量が適切に調整される。
【００５０】
ろ過は連続的に行うこともできるし、間欠的に行うこともできる。間欠的にろ過を行う場合、例えばろ過を５〜１２０分間継続して実行する毎に、所定の時間（例えば０．１〜１０分間）ろ過を停止することができる。より好ましくは、ろ過を５〜６０分間継続するごとに、０．２５〜３分間ろ過を停止する。スクラビングは、ろ過停止中に行っても良いし、ろ過中に行っても良い。
【００５１】
２−３．還流工程（ｃ）
培養液中の微生物は分離膜を透過しないので、膜分離モジュール２を通過した濃縮液（膜を透過しなかった液体）では、微生物濃度が高められている。濃縮液が還流配管２５を通って発酵槽１に還流されることで、発酵槽１内に微生物が返送される。一方、膜分離モジュール２の分離膜を透過したろ液は、配管２６を通って装置外に排出される。
こうして、発酵槽１内の微生物濃度は高く保たれ、また代謝物を含む水分が除去された分、新たな原料が供給され、発酵生産が継続される。
【００５２】
２−４．固形分捕捉工程（固形分除去工程）（ｄ）
発酵槽１から膜分離モジュール２へ循環された培養液は、固形分除去機構を通じることによって、その目開きよりも大きな固形分が除去機構に捕捉され、膜分離モジュールに供給される培養液は、膜分離モジュール内への堆積物が低減される。固形分除去機構は、発酵槽１と膜分離モジュール２を連通する配管の間に設けられれば良く、循環ポンプの上流にあっても下流にあっても良い。
【００５３】
２−５．排出固形分を培養液に添加する工程（ｅ）
上記２−４で固形分除去機構に捕捉された固形分は、そのまままたは懸濁液として、発酵槽内へ直接添加されてもよいし、膜分離モジュールから発酵槽に濃縮液を還流させる配管または原料槽と発酵槽をつなぐ配管の少なくとも１つのルートを通して発酵槽内の培養液に添加されてもよい。これらのいずれの方法で固形分を添加しても、結果的には固形分は発酵槽内の培養液に添加されるので、「発酵槽内の培養液に添加する」とは、これらのいずれの方法も含む。なお、添加は装置の動きによって自動的に行われてもよいし、手動で行われてもよい。
これにより、固形分は膜分離モジュール２に入ることなく、培養液に添加されるので、微生物によって代謝され、発酵原料として有効活用される。
「発酵槽内へ直接添加される」とは、配管、原料槽等の設備を通ることなく発酵槽内に添加されることを意味する。
【００５４】
培養液に添加される前に、固形分は固形分除去機構から排出される。固形分除去機構を洗浄液で洗浄することで、洗浄液と供に固形分を排出してもよいし、固形分除去機構から掻き出すことで排出してもよい。固形分除去機構は、固形分を排出するために、洗浄機構またはかき取り機構を備えていてもよい。培養液が透過する方向とは逆に目開きを逆圧洗浄すると、除去機構の目詰まりを解消できるとともに、逆圧洗浄に用いた洗浄液が固形分の懸濁液となるので、培養液への添加が容易である。また、これらの排出操作は、手動で行ってもよいが、自動で行われることが好ましい。
排出のタイミングは、除去機構の前後における圧力差を検知し、所定の差圧に到達したときに排出が行われても良いし、タイマによって所定の時間間隔で行われるように制御されても良い。
【００５５】
２−６．その他
化学品の製造方法は、膜分離モジュールの分離膜を逆圧洗浄する工程をさらに備えてもよい。図１の構成では、膜分離モジュール２の２次側に洗浄用配管２７が接続されているので、洗浄ポンプ１６を用いて膜分離モジュール２に洗浄液を投入することができる。
逆圧洗浄実行時には、ろ液を溜めるろ液槽に洗浄液が流入しないように、ろ過が停止される。すなわち、ろ過バルブ１５が閉じ、かつろ過ポンプ１４が停止する。この状態で、洗浄バルブ１７が開き、洗浄ポンプ１６が稼働することで、逆圧洗浄が行われる。
逆圧洗浄を停止するときには、洗浄バルブ１７が閉じ、洗浄ポンプ１６が停止する。この状態でろ過バルブ１５が開き、ろ過ポンプ１４が稼働することで、ろ過が実行される。
【００５６】
これらの制御は、制御装置２８により実行可能である。逆圧洗浄の開始時および終了時を決定するために、連続発酵装置１００は、図示しないタイマ等の計測器を備えてもよい。
逆圧洗浄に使用される洗浄液としては、発酵に悪影響がなく、かつ、分離膜の洗浄ができる液体、例えば、水、ろ過液、発酵培地または発酵培地に添加する成分の一部、または、塩酸、硫酸、硝酸、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、次亜塩素酸ナトリウムの水溶液またはそれらの混合液体などが挙げられる。
【００５７】
３．化学品
本書に述べる製造方法によって得られる化学品は、微生物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、ジアミン、アミノ酸、メタン、水素、および核酸など微生物の代謝反応によって生産される物質を挙げることができる。また、上記製造方法は、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。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例を示して本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されない。以下の実施例で用いた連続発酵装置の概略構成は、固形分除去機構と除去機構から排出された固形分の添加に関する構成以外は、図１に示すとおりである。また、以下の例では、化学品として、乳酸またはメタンを連続発酵により製造した。【００５９】
［Ａ．Ｄ−乳酸濃度の測定方法］
培養液中に含まれるＤ−乳酸濃度の測定は、次の方法で行った。Ｄ−乳酸を含む培養液を１００μＬ取り、下記に示す条件でＨＰＬＣ法により乳酸量を測定することで確認した。
カラム：Ｓｈｉｍ−Ｐａｃｋ  ＳＰＲ−Ｈ（島津社製）
移動相：５ｍＭ  ｐ−トルエンスルホン酸（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）
反応液：５ｍＭ  ｐ−トルエンスルホン酸、２０ｍＭ  ビストリス、０．１ｍＭ  ＥＤＴＡ・２Ｎａ（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）
検出方法：電気伝導度
温度：４５℃
検量線は、濃度既知のＤ−乳酸を標品として分析を行い、横軸にＤ−乳酸濃度、縦軸に検出ピーク面積をプロットして作成した。【００６０】
［Ｂ．バイオガス生成速度の測定方法］
発酵槽と生成されたバイオガスを貯留するガスタンクとを接続する流路配管において、ガス流量センサ（ＳＩＣＫ  ＡＧ社製、ＦＬＯＷＳＩＣ６００）を設置し、時間あたりのバイオガス生成量をモニタリングした。バイオガス発生速度は、発酵槽中に存在する汚泥の単位体積当たりかつ１日当たりのガス発生量（Ｌ／ｄ／Ｌ）として算出した。【００６１】
［Ｃ．膜分離モジュールの製作］
東レ（株）製加圧式ポリフッ化ビニリデン中空糸膜モジュール“ＨＦＳ１０２０”を解体して、接着固定されていない部分のみを切り出した。こうして切り出されたポリフッ化ビニリデン中空糸膜をケース内に収容することで、図２に示す膜分離モジュールを作製した。
ポリカーボネート樹脂を成型して容器を作製し、第２開口部である側部開口部の長径を各例で変更した。
作製した膜分離モジュールの容量はいずれも０．０２Ｌであり、有効ろ過面積は２００平方ｃｍとした。【００６２】
［Ｄ．発酵液からの固形分除去］
発酵槽から膜分離モジュールの間に各実施例・比較例に記載の目開きを有するメッシュを設置し、タイマ制御により、１０分間通液したのち、滅菌水による逆流洗浄を１分間行う操作を繰り返した。逆流洗浄中は、予備系列のメッシュを通じて膜分離モジュールに発酵液を送液した。逆流洗浄液は、発酵槽、膜分離モジュールから発酵槽への還流流路、または発酵槽に原料を供給する流路のいずれかに接続するラインを通じて発酵液に添加した。【００６３】
［Ｅ．発酵原料の調製］
乳酸発酵を行う場合には、発酵原料は、次の手順に従って得た。まず、蒸留水９９０ｇあたり稲藁約２５ｇ、濃硫酸１０ｇを添加して懸濁し、オートクレーブ（日東高圧（株）製）を用いて１５０℃で３０分オートクレーブ処理した。処理後、水酸化ナトリウムによってｐＨを５付近に調整した混合液を得た。続いて、トリコデルマセルラーゼ（シグマアルドリッチジャパン社製）およびノボザイム１８８（アスペルギルスニガー由来βグルコシダーゼ製剤、シグマアルドリッチジャパン社製）を併せて懸濁液１Ｌあたり、１．６ｇ含む酵素水溶液１６ｇを調製して添加し、前述の混合液に添加して５０℃で３日間攪拌混合して発酵原料として供した。
メタン発酵を行う場合には、発酵原料には模擬生ごみを用いた。模擬生ごみの構成は、キャベツ２５０ｇ／ｋｇ、ジャガイモ１５０ｇ／ｋｇ、リンゴ１５０ｇ／ｋｇ、ニンジン２００ｇ／ｋｇ、豚肉３０ｇ／ｋｇ、白飯５０ｇ／ｋｇ、茶殻５０ｇ／ｋｇとし、ミキサーで粉砕してから発酵原料とした。【００６４】
［Ｆ．連続発酵によるＤ−乳酸の製造に用いられる遺伝子組換え株の作製］  
Ｄ−乳酸生産能力をもつ微生物として、ＰＤＣ１遺伝子、ＳＥＤ１遺伝子、およびＴＤＨ３遺伝子座にアメリカカブトガニ由来のｌｄｈ遺伝子が導入された酵母サッカロマイセス・セレビセを作製した。具体的には、ＷＯ２０１０／１４０６０２に記載の方法により、遺伝子改変を行った。得られた菌株を、ＳＵ０４２株と称する。ＳＵ０４２株を用いて、後述するようにＤ−乳酸の連続発酵を行った。【００６５】
［Ｇ．連続発酵によるメタン発酵汚泥の調製］
都市下水処理場の消化汚泥を種汚泥として、破砕済みの模擬生ごみを添加しながら、３５℃で馴化した。汚泥濃度は１％、ｐＨは７．５〜８．０、ＳＲＴは１５日で馴化した。３０日間馴化した汚泥を用いて、連続発酵を行った。【００６６】
［Ｈ．連続発酵によるＤ−乳酸の製造］
連続発酵の運転条件は、特に断らない限り、以下のとおりである。
図４に示す連続発酵装置２００を用いて、Ｄ−乳酸の連続発酵を実施した。連続発酵装置２００は、ガスタンク９１を備えず、発酵槽１に空気を供給する空気供給ポンプ９３およびバルブ９４を備える以外は、図１の連続発酵装置１００と同一の構成を有する。乳酸発酵は好気発酵であるため、このように発酵槽に空気を供給する機構を設けた。
各分離膜ユニットには、［Ｃ］で作製した中空糸膜モジュールを１本使用した。Ｄ−乳酸連続発酵における運転条件として共通の条件は下記のとおりである。
・発酵液容量：１．０（Ｌ）
・温度：３２（℃）
・発酵槽撹拌速度：４００（ｒｐｍ）
・ｐＨ調整：５Ｎ水酸化カルシウム懸濁液によりｐＨ４．５に調整
・循環ポンプ流量：１．７Ｌ／ｍｉｎ
・膜分離モジュールのろ過速度：０．１ｍ３／ｍ２／ｄａｙ（一定）
・発酵槽にろ過量と同量の発酵原料を供給【００６７】
［Ｉ．連続発酵によるメタンの製造］
連続発酵の運転条件は、特に断らない限り、以下のとおりである。
図１に示す連続発酵装置１００を用いて、連続メタン発酵を実施した。各分離膜ユニットには、［Ｃ］で作製した中空糸膜モジュールを１本使用した。メタン発酵における運転条件として共通の条件は下記のとおりである。
・発酵液容量：１．０（Ｌ）
・温度：３５（℃）
・発酵槽攪拌速度：１００（ｒｐｍ）
・ｐＨ調整：なし
・膜分離モジュールのろ過速度：０．１ｍ３／ｍ２／ｄａｙ（一定）
・発酵槽にろ過量と同量の発酵原料を供給
・循環ポンプ流量：目的の膜面線速度になるよう、適宜変更した。なお、膜面線速度は、培養液または濃縮液の循環流速［ｍ３／ｓ］を、循環する流路断面に存在する中空糸膜の断面積［ｍ２］で除することで算出される。【００６８】
［Ｊ．平均粒子径の測定］
膜分離モジュール内を流れる培養液または濃縮液の平均粒子径は、レーザー回折方式粒度分布測定法（ＬＡ−９２０、堀場製作所）を用いて測定した。分散媒に蒸留水を用いた。粒子径の表示は体積基準分布とした。【００６９】
［Ｋ．比重の測定］
膜分離モジュール内を流れる培養液または濃縮液の比重は、「下水試験方法」に準じ、一般汚泥試験方法の汚泥比重測定標準方法で測定した。ａ［ｇ］の比重瓶に水を満たし、得られた重量をｂ［ｇ］とする。同様に培養液または濃縮液を比重瓶に満たし、得られた重量をｃ［ｇ］とする。このとき、培養液または濃縮液の比重は、（ｃ−ａ）／（ｂ−ａ）により算出される。【００７０】
（比較例１）
除去機構の目開き２ｍｍ、開口部長径５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。結果を表２に示す。膜分離モジュールへの循環開始から２ｈで膜分離モジュールの流路が固形物で閉塞し、ろ過を継続できなくなった。【００７１】
（比較例２）
除去機構の目開き５ｍｍ、開口部長径１０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。膜分離モジュールへの循環開始から０．５ｈで膜分離モジュールの流路が固形物で閉塞し、ろ過を継続できなくなった。【００７２】
（比較例３）
除去機構の目開き４ｍｍ、開口部長径１０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。膜分離モジュールへの循環開始から０．５ｈで膜分離モジュールの流路が固形物で閉塞し、ろ過を継続できなくなった。【００７３】
（比較例４）
除去機構の目開き１０ｍｍ、開口部長径１５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。膜分離モジュールへの循環開始から１０分で膜分離モジュールの流路が固形物で閉塞し、ろ過を継続できなくなった。【００７４】
（比較例５）
除去機構の目開き２０ｍｍ、開口部長径５０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。膜分離モジュールへの循環開始から１０分で膜分離モジュールの流路が固形物で閉塞し、ろ過を継続できなくなった。【００７５】
（比較例６）
除去機構の目開き３０ｍｍ、開口部長径７２ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。膜分離モジュールへの循環開始から１０分で膜分離モジュールの流路が固形物で閉塞し、ろ過を継続できなくなった。【００７６】
（参考例１）
除去機構の目開き１ｍｍ、開口部長径１０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液は還流せず、発酵槽には添加しないで乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過できたが、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は３．７ｇ／Ｌであった。【００７７】
（参考例２）
除去機構の目開き０．１ｍｍ、開口部長径５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。結果を表１に示す。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．２ｇ／Ｌであった。また、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００７８】
（参考例３）
除去機構の目開き１ｍｍ、開口部長径５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．０ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００７９】
（参考例４）
除去機構の目開き１ｍｍ、開口部長径１０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．１ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００８０】
（参考例５）
除去機構の目開き３ｍｍ、開口部長径１５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．１ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００８１】
（参考例６）
除去機構の目開き１０ｍｍ、開口部長径３０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．０ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００８２】
（参考例７）
除去機構の目開き１０ｍｍ、開口部長径５０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．１ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００８３】
（参考例８）
除去機構の目開き１ｍｍ、開口部長径１０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は膜分離モジュールから発酵槽への還流配管として、乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．１ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００８４】
（参考例９）
除去機構の目開き１ｍｍ、開口部長径１０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は原料供給配管として、乳酸発酵を行った。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．２ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００８５】
（参考例１０）
除去機構の目開き１５ｍｍ、開口部長径７２ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は原料供給配管として、乳酸発酵を行った。２５０時間ろ過は継続できたが、膜間差圧は最終的に１００ｋＰａに到達した。
ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均乳酸蓄積濃度は４．０ｇ／Ｌであり、乳酸蓄積濃度は参考例１に比較して高く維持できた。【００８６】
（実施例１）
使用した膜分離モジュールは、培養液が通過する第１開口部が容器の短手方向に設けられ、濃縮液が通過する第２開口部が容器の側面に設けられた構造である。
除去機構の目開き１ｍｍ、第２開口部の長径５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜分離モジュール内の培養液及び濃縮液の循環流速は、膜分離モジュールに内包される中空糸膜表面での膜面線速度として０．０５ｍ３／ｍ２／ｓとした。ろ過開始から１００ｈにおいて、発酵槽内の汚泥をサンプリングしたところ、平均粒子径は０．４ｍｍ、比重は１．０３であった。
２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの汚泥の単位体積当たりの平均バイオガス生成速度は０．８Ｌ／ｄ／Ｌ−汚泥であった。【００８７】
（実施例２）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き１ｍｍ、第２開口部の長径４ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０５ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．６５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００８８】
（実施例３）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き０．５ｍｍ、第２開口部の長径４ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０５ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．７Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００８９】
（実施例４）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き２ｍｍ、第２開口部の長径８ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０８ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．９Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９０】
（実施例５）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き１０ｍｍ、第２開口部の長径５０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．１ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。１５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過できたが、その後２５０時間までには膜間差圧が５０ｋＰａに到達した。ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．７Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９１】
（実施例６）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き１０ｍｍ、第２開口部の長径５０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．２ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．８５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９２】
（実施例７）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き０．１ｍｍ、第２開口部の長径１ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０３ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．８Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９３】
（実施例８）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き１２ｍｍ、第２開口部の長径５０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．１４ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．６５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９４】
（実施例９）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き１ｍｍ、第２開口部の長径４ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０３ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。１５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過できたが、その後２５０時間までには膜間差圧が４０ｋＰａに到達した。ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９５】
（実施例１０）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き２ｍｍ、第２開口部の長径８ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０４ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。１５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過できたが、その後２５０時間までには膜間差圧が５０ｋＰａに到達した。ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．５５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９６】
（実施例１１）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き２ｍｍ、第２開口部の長径１０ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０８ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．８Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９７】
（実施例１２）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き２．５ｍｍ、第２開口部の長径１２ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０６ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。１５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過できたが、その後２５０時間までには膜間差圧が４５ｋＰａに到達した。ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９８】
（実施例１３）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き２．５ｍｍ、第２開口部の長径１５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液の添加先は発酵槽として、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０９ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．７Ｌ／ｄ／Ｌであった。【００９９】
（実施例１４）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き１ｍｍ、第２開口部の長径５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液はいずれにも添加せず排出することとし、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０５ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．４５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【０１００】
（実施例１５）
実施例１と同様の構造の膜分離モジュールを使用した。除去機構の目開き１ｍｍ、第２開口部の長径５ｍｍの膜分離モジュールを用い、除去機構排出液は原料共有配管に接続されたラインを通じて添加することとし、メタン発酵を行った。膜面線速度は０．０５ｍ３／ｍ２／ｓで運転した。ろ過開始後１００ｈにおける汚泥の平均粒子径、比重は実施例１と同様であった。２５０時間、膜間差圧３０ｋＰａ以下で安定ろ過でき、ろ過開始から１００ｈ以降１５０ｈまでの平均バイオガス生成速度は０．７５Ｌ／ｄ／Ｌであった。【０１０１】
【表１】
2019004478.tif 000003
【０１０２】
【表２】
2019004478.tif 000004
【０１０３】
【表３】
2019004478.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、分離膜運転の長期安定性と発酵成績の向上を同時に実現させることができるため、広く微生物発酵用途において利用され、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。【０１０５】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１７年６月３０日出願の日本特許出願（特願２０１７−１２８６０６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  発酵槽
２  膜分離モジュール
３１  下部ポッティング
３１１  ポッティングの孔
３２  上部ポッティング
５  温度制御部
６  撹拌装置
７  ｐＨ制御部
８  レベル制御部
９  差圧制御部
１２  原料供給ポンプ
１３  中和剤供給ポンプ
１４  ろ過ポンプ
１５  ろ過バルブ
１６  洗浄ポンプ
１７  洗浄バルブ
１８  気体供給制御バルブ
１９  気体供給装置
２３  発酵槽１と膜分離モジュール２の一次側とを連通する供給配管
２４  循環ポンプ
２５  膜分離モジュール２の分離膜を透過しなかった濃縮液を発酵槽１に戻す還流配管
２６  ろ液を装置外に排出するための膜分離モジュール２に接続された配管
２７  洗浄液槽と膜分離モジュール２との二次側とを接続する管
２８  制御装置
２９  原料供給配管
７１  ｐＨセンサ
８１  レベルセンサ
９０  ガスの排出ライン
９１  ガスタンク
１００  連続発酵装置
１０１  原料槽
１０２  固形分除去機構
１２０  固形分添加配管
１０３  容器
１０４  分離膜
１０５  底部開口部（第１開口部）
１０６  側部開口部（第２開口部）
１１１  整流部材
１１２  整流孔
【図１】
2019004478.tif 000006
【図２】
2019004478.tif 000007
【図３】
2019004478.tif 000008
【図４】
2019004478.tif 000009
【国際調査報告】
2019004478.tif 000010
2019004478.tif 000011
2019004478.tif 000012