(57)【要約】【課題】工業的に非常に重要なアミド化合物の効率的な製造装置を提供する。【解決手段】ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および／またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する装置であって、菌体触媒貯槽と反応槽とを互いに分離可能なユニット化したことを特徴とするアミド化合物の製造装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および／またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する装置であって、菌体触媒貯槽と反応槽を分離可能なユニット化したことを特徴とするアミド化合物の製造装置。
【請求項２】
菌体触媒貯槽および反応槽がそれぞれ地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニットを構成することを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
菌体触媒貯槽および反応槽と分離可能な形態でユニット化された精製処理槽を備えることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項４】
精製処理槽が地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニットを構成することを特徴とする請求項３に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、菌体および／またはその菌体処理物を触媒として用い、ニトリル化合物を水和してアミド化合物を得るアミド化合物の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アミド化合物の主要な製造方法の一つとして、ニトリル化合物を原料とする水和法は多くの場合に用いられており、アクリルアミド等のアミド化合物の工業的製法としては、例えば、ラネー銅等の金属銅を触媒として用い、アクリロニトリル等のニトリル化合物を水和する方法、あるいは近年ではニトリルヒドラターゼを含有する菌体および／またはその菌体処理物等を触媒として用い、ニトリル化合物を水和する方法が知られている。
【０００３】
菌体および／またはその菌体処理物を触媒として用いる方法は、アクリロニトリル等のニトリル化合物の転化率および選択率が高いことから工業的に注目を浴びている。
【０００４】
例えば特許文献１では、ニトリル化合物を高い転化率で水和して高濃度アミド化合物水溶液を連続的に製造する方法として、菌体またはその菌体処理物を水性媒体中でニトリル化合物と接触させた後、得られた反応液をプラグフロー性を有する二重管形式やシェル＆チューブ形式の筒型反応器を用いて製造する方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法においては、効率的なアミド化合物の製造方法としては不十分であり、未だ検討の余地が残されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３４００９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、設備費用の低減を図ることができるアミド化合物の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、下記アミド化合物の製造装置により上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は以下の通りである。
【００１０】
〔１〕ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および／またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する装置であって、菌体触媒貯槽と反応槽を分離可能なユニット化したことを特徴とするアミド化合物の製造装置。
【００１１】
〔２〕菌体触媒貯槽および反応槽がそれぞれ地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニットを構成することを特徴とする前記〔１〕に記載の製造装置。
【００１２】
〔３〕菌体触媒貯槽および反応槽と分離可能な形態でユニット化された精製処理槽を備えることを特徴とする前記〔１〕に記載の製造装置。
【００１３】
〔４〕精製処理槽が地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニットを構成することを特徴とする前記〔３〕に記載の製造装置。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明においては、設備費用の低減を図ることができるアミド化合物の製造装置を提供することができる。さらに、本発明の製造装置は需要があるところへ輸送することができ短期間でアミド化合物の製造を開始することができる。
【００１５】
本発明の製造装置は、フレームに固定された状態にて輸送が可能であるため、アミド化合物の需要がある場所へ適宜移動して製造を行うことができる。さらには、需要が無くなった場合には別の需要がある場所へ輸送し、次の場所にてアミド化合物の製造を開始することができる。
【００１６】
本発明の製造装置は、需要のある場所への工事を簡略化できるため、建設期間を短縮することができ、工事費用を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の製造装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の製造装置の一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のアミド化合物の製造装置について説明する。
【００１９】
本発明のアミド化合物の製造装置は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および／またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する装置であって、菌体触媒貯槽と反応槽を分離可能なユニット化したことを特徴とする。好ましくは、菌体触媒貯槽および反応槽がそれぞれ地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニットを構成する。
【００２０】
＜ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および／またはその菌体処理物＞
本発明では、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および／またはその菌体処理物（以下、これらを単に「菌体触媒」ともいう。）をニトリル化合物のアミド化合物への水和触媒として用いる。
【００２１】
ニトリルヒドラターゼとは、ニトリル化合物を加水分解して対応するアミド化合物を生成する能力（以下、「ニトリルヒドラターゼ活性」ともいう。）を有する酵素（たんぱく質）をいう。
【００２２】
ニトリルヒドラターゼを含有する菌体としては、ニトリルヒドラターゼを産生し、かつニトリル化合物およびアミド化合物の水溶液中でニトリルヒドラターゼ活性を保持している菌体であれば特に限定されない。ニトリルヒドラターゼを産生する菌体としては、ノカルディア(Nocardia)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、バチルス(Bacillus)属、好熱性のバチルス属、シュードモナス(Pseudomonas)属、ミクロコッカス(Micrococcus)属、ロドクロウス(rhodochrous)種に代表されるロドコッカス(Rhodococcus)属、アシネトバクター(Acinetobacter)属、キサントバクター(Xanthobacter)属、ストレプトマイセス(Streptomyces)属、リゾビウム(Rhizobium)属、クレブシエラ(Klebsiella)属、エンテロバクター(Enterobacter)属、エルウィニア(Erwinia)属、エアロモナス(Aeromonas)属、シトロバクター(Citrobacter)属、アクロモバクター(Achromobacter)属、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属またはサーモフィラ(thermophila)種に代表されるシュードノカルディア(Pseudonocardia)属、バクテリジューム（Bacteridium）属、ブレビバクテリウム（Brevibacterium）属に属する菌体等が挙げられる。これらは一種で用いても二種以上を併用しても良い。
【００２３】
また、これら菌体よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体、および組換えＤＮＡ技術を用いて該ニトリルヒドラターゼの構成アミノ酸の一個または二個以上を他のアミノ酸で置換、欠失、削除もしくは挿入することにより、アミド化合物耐性やニトリル化合物耐性、温度耐性を更に向上させた変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体等も挙げられる。尚、ここでいう任意の宿主には、後述の実施例のように大腸菌(Escherichia coli)が代表例として挙げられるが、特に大腸菌に限定されるものではなく枯草菌(Bacillus subtilis)等のバチルス属菌、酵母や放線菌等の他の菌株も含まれる。その様なものの例として、ＭＴ−１０８２２〔本菌株は、１９９６年２月７日に茨城県つくば市東１丁目１番３号の通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所（現  茨城県つくば市東１−１−１  つくばセンター  中央第６  独立行政法人  品評価技術基盤機構  特許生物寄託センター）に受託番号ＦＥＲＭＢＰ−５７８５として、特許手続き上の菌体の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約に基づいて寄託されている。〕が挙げられる。
【００２４】
これら菌体の中でも、高活性、高安定性のニトリルヒドラターゼを有するという点で、シュードノカルディア(Pseudonocardia)属に属する菌体、および該菌体よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体、および変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体が好ましい。なお、上記形質転換体は、ニトリルヒドラターゼの安定性をより高め、菌体当たりの活性がより高い点で好ましい。
【００２５】
また、菌体内にニトリルヒドラターゼを高発現できる、ロドコッカス・ロドクロウス（Rhodococcus rhodochrous）Ｊ−１、該菌体よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体も同様に好ましい。上記ニトリルヒドラターゼを産生する菌体は、分子生物学・生物工学・遺伝子工学の分野において公知の一般的な方法により調製できる。
【００２６】
本発明に係る組換えベクターは、ニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を含有するものであり、ベクターにニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を連結することにより得ることができる。ベクターとしては、特に限定されるものではなく、例えばpET-21a(+)、pKK223-3、pUC19、pBluescriptKS(+)およびpBR322等に代表される市販の発現プラスミドに、ニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を組み込むことにより、該ニトリルヒドラターゼの発現プラスミドを構築することができる。また、形質転換に使用する宿主生物としては、組換えベクターが安定、かつ自己増殖可能で、さらに外来のＤＮＡの形質が発現できるものであれば良く、例えば大腸菌が好例として挙げられるが、大腸菌だけに限らず枯草菌、酵母等に導入することにより、ニトリルヒドラターゼの産生能を有する形質転換体を得ることができる。
【００２７】
上述のようなニトリルヒドラターゼを産生する菌体は、公知の方法により、適宜培養し増殖させ、ニトリルヒドラターゼを産生させても良い。この場合使用される培地としては炭素源、窒素源、無機塩類およびその他の栄養素を適量含有する培地であれば合成培地または天然培地のいずれも使用可能である。例えば、ＬＢ培地、Ｍ９培地等の通常の液体培地に、菌体を植菌した後、適当な培養温度（一般的には２０℃〜５０℃であるが、好熱菌の場合は５０℃以上でも良い。）で培養させることにより調製できる。培養は前記培養成分を含有する液体培地中で振とう培養、通気攪拌培養、連続培養、流加培養等の通常の培養方法を用いて行うことができる。形質転換体の培養温度としては、１５〜３７℃が好ましい。培養条件は、特に限定されるものではなく、培養の種類、培養方法により適宜選択すれば良く、菌株が生育しニトリルヒドラターゼを産生することが出来れば良い。
【００２８】
本発明では上述のニトリルヒドラターゼを産生する菌体を、ニトリル化合物と反応させるために、遠心等による集菌や、破砕し菌体破砕物を作製する等、さまざまな処理を行っても良く、これらのなんらかの処理を施した菌体を菌体処理物と総称する。
【００２９】
破砕される菌体の形態としては、ニトリルヒドラターゼを産生する菌体を含む限り特に限定はされず、例えば、該菌体を含む培養液そのもの、その培養液を遠心分離して分離・回収された集菌体、さらにこの集菌体を生理食塩水等で洗浄したものが挙げられる。
【００３０】
＜ニトリル化合物＞
ニトリル化合物としては、例えば、炭素数２〜２０の脂肪族ニトリル化合物、炭素数６〜２０の芳香族ニトリル化合物が挙げられ、一種で用いても二種以上を併用しても良い。
【００３１】
脂肪族ニトリル化合物としては、例えば、炭素数２〜６の飽和または不飽和ニトリルが挙げられ；具体的には、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、カプロニトリル等の脂肪族飽和モノニトリル；マロノニトリル、サクシノニトリル、アジポニトリル等の脂肪族飽和ジニトリル；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトンニトリル等の脂肪族不飽和ニトリルが挙げられる。
【００３２】
芳香族ニトリル化合物としては、例えば、ベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−またはｐ−クロロベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−またはｐ−フルオロベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−またはｐ−ニトロベンゾニトリル、ｏ−，ｍ−またはｐ−トルニトリル、ｏ−，ｍ−またはｐ−シアノピリジン、ベンジルシアナイドが挙げられる。
【００３３】
ニトリル化合物の中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。
【００３４】
＜水（原料水）＞
原料水は特に限定されず、蒸留水、イオン交換水等の精製水を用いることができる。原料水は、例えば、反応槽に供給される。
【００３５】
＜ｐＨ調節剤＞
ｐＨ調節剤は、反応混合物のｐＨを菌体触媒の活性を良好に保つための好適な範囲に調節するために用いられる。ｐＨ調整剤は、例えば、反応槽に供給される。
【００３６】
反応に好適なｐＨが７よりも小さい場合には、ｐＨ調節剤として酸を用いることができる。
【００３７】
ｐＨ調節剤として用いる酸としては、無機酸、有機酸のいずれも用いることができる。無機酸としては、例えば、塩化水素、臭化水素、沃化水素等のハロゲン化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、次亜臭素酸、亜臭素酸、臭素酸、過臭素酸、次亜沃素酸、亜沃素酸、沃素酸、過沃素酸等のハロゲン化オキソ酸、硫酸、硝酸、燐酸、硼酸が挙げられる。有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、蓚酸、マロン酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸、乳酸、安息香酸等のカルボン酸やメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等のスルホン酸が挙げられる。ｐＨ調節剤として用いる酸は、気体、固体、液体いずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることは好ましく、気体あるいは固体の状態の酸は水溶液として用いることはより好ましい。反応槽のｐＨ調節の制御性を考慮すると、液体の状態の酸も水溶液として用いることはより好ましい。水溶液として用いる場合の酸の濃度は、特に制限はないが、高濃度の水溶液を用いるとｐＨ調節が困難となるため、好ましくは０．１ｗｔ％以上９９ｗｔ％以下、より好ましくは１ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下、さらに好ましくは１ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下である。
【００３８】
反応に好適なｐＨが７よりも大きい場合には、ｐＨ調節剤として塩基を用いることができる。
【００３９】
ｐＨ調節剤として用いる塩基としては、無機塩基、有機塩基のいずれも用いることができる。無機塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩、アンモニアが挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、ピリジンが挙げられる。ｐＨ調節剤として用いる塩基は、気体、固体、液体いずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることは好ましく、気体あるいは固体の状態の塩基は水溶液として用いることはより好ましい。反応槽のｐＨ調節の制御性を考慮すると、液体の状態の塩基も水溶液として用いることはより好ましい。水溶液として用いる場合の塩基の濃度は、特に制限はないが、高濃度の水溶液を用いるとｐＨ調節が困難となるため、好ましくは０．１ｗｔ％以上９９ｗｔ％以下、より好ましくは１ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下、さらに好ましくは１ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下である。
【００４０】
＜菌体触媒貯槽＞
菌体触媒貯槽とは、菌体触媒の懸濁液を保有し、菌体触媒の懸濁液を反応槽に供給する触媒供給管を有するものである。菌体触媒貯槽は、温度制御装置を有していても良く、温度制御装置を有していなくても良いが、菌体触媒の懸濁液の液温を制御する観点から、温度制御装置を有することは好ましい。
【００４１】
菌体触媒貯槽が温度制御装置を有する場合の温度制御装置は、菌体触媒貯槽が有しても良い外部循環ライン上に設けても良く、菌体触媒貯槽自体に設けても良い。菌体触媒貯槽における温度制御装置としては、例えば、熱交換器が挙げられる。熱交換器としては、例えば、多管円筒式熱交換器、渦巻管式熱交換器、渦巻板式熱交換器、プレート式熱交換器、二重管式熱交換等の菌体触媒貯槽の外部循環ラインに設置する形態のもの、あるいはジャケット式熱交換器、コイル式熱交換器等の菌体触媒貯槽に直接設置する形態のものが挙げられる。
【００４２】
菌体触媒貯槽は攪拌機を有していても良く、攪拌機を有していなくても良いが、菌体触媒の液温を制御する観点から、攪拌機を有することは好ましい。菌体触媒貯槽が攪拌機を有する場合の攪拌機の攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼が挙げられる。攪拌翼は、一枚であっても良く、複数枚備えていても良い。
【００４３】
菌体触媒貯槽は、反応槽とは分離可能な形態でユニット化されている。反応槽との分離は、例えば、菌体触媒貯槽と反応槽を個別のフレームに搭載されたユニットとし、ユニット間を切り離し可能な連結菅で連結する構成とすることで可能となる。好ましくは、地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニット化されている。フレームは、菌体触媒貯槽を搭載でき、かつ、地面に据え付け可能であれば、その材料や形状等は特に限定されないが、フレームの材料としては、木材、金属、コンクリート等を使用でき、強度や加工の容易性の観点から金属を使用することが好ましい。また、形状としては、例えば、図１に示すように菌体触媒貯槽を覆う枠状の形状とすることができる。フレームの地面への据え付けは、例えば、底のいずれかの部分にアンカーボルトを備え、地面上に設置した基礎とフレームを緊結することで可能となる。
【００４４】
菌体触媒貯槽が有する触媒供給管および菌体触媒貯槽が有しても良い温度制御装置並びに攪拌機は菌体触媒貯槽と共にユニット化される。
【００４５】
＜反応槽＞
反応槽としては、一つの反応器から構成される単段の反応槽を用いても良く、複数の反応器から構成される多段の反応槽を用いても良い。反応器としては、槽型反応器を用いても良く、管型反応器を用いても良い。槽型反応器としては、撹拌機を備える反応器が好ましい。槽型反応器が攪拌機を有する場合の攪拌機の攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼が挙げられる。攪拌翼は、１枚であっても良く、複数枚備えていても良い。
【００４６】
反応槽には、循環ポンプを備えた外部循環ラインが設置されていても良い。循環ポンプを備えた外部循環ラインは、反応槽に一つ設置されていても、複数設置されていても良い。
【００４７】
反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合の、外部循環ラインに備えられたポンプは、特に限定されるものではなく、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプあるいは軸流ポンプ等のターボ式ポンプや、往復ポンプや回転ポンプ等の容積型ポンプが挙げられる。
【００４８】
反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合には、外部循環ラインに備えられたポンプを用いて、反応混合物の一部が反応槽内から取り出され、外部循環ラインを経由して反応槽へ戻される。反応槽に設置された外部循環ラインには、温度制御装置が設置されていることは好ましい。温度制御装置としては、好ましくは熱交換器が挙げられる。熱交換器としては、例えば、多管円筒式、渦巻管式、渦巻板式、プレート式、二重管式等の形態のものが挙げられる。
【００４９】
複数の反応器から構成される多段の反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合には、ポンプを備えた外部循環ラインは各々の反応器に全て設置されていても良く、いずれか一つの反応器にのみ設置されていても良い。複数の反応器から構成される場合において、ポンプを備えた外部循環ラインがいずれか一つの反応器にのみ設置される場合には、一段目の反応器（最も上流に位置する反応器）に設置されることが好ましい。
【００５０】
一段目の槽型反応器と二段目の管型反応器とから構成される反応槽を用い、槽型反応器から取り出される反応液を管型反応器で更に反応させる形態とし、槽型反応器にポンプを備えた外部循環ラインを設置する反応槽は、転化率を向上できるのでより好ましい。
【００５１】
槽型反応器および管型反応器は、酵素触媒の活性が維持される温度に保たれる限り、熱交換器を備えていてもいなくても良いが、後述する反応槽温度を制御するため、前記反応器は熱交換器を備えることが好ましい。熱交換器としては、例えば、多管円筒式、渦巻管式、渦巻板式、プレート式、二重管式等の形態のものを外部循環ライン上に設置することは好ましく、それ以外にも、ジャケット式、コイル式等の反応器に直接設置する形態のものが挙げられる。反応器が管型反応器である場合は、反応器自体を多管円筒式あるいは二重管式の熱交換器で構成することが可能である。
【００５２】
反応槽は、菌体触媒貯槽とは分離可能な形態でユニット化されている。好ましくは、地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニット化されている。反応槽が有しても良い循環ポンプを備えた外部循環ライン並びに熱交換器は反応槽と共にユニット化される。フレームは、反応槽を搭載でき、かつ、地面に据え付け可能であれば、その材料や形状、フレームの地面への据え付け手段等は特に限定されず、上述の菌体触媒貯槽を搭載可能なフレームと同様のものを使用することができる。
【００５３】
複数の反応器から構成される多段の反応槽の場合には、複数の反応器は同一のユニットであってもそれぞれ別のユニットであっても良い。
【００５４】
反応方法としては、例えば、（１）酵素触媒、反応原料（ニトリル化合物および原料水）およびｐＨ調節剤を反応槽に一度に全量仕込んでから反応を行う方法（回分反応）、（２）酵素触媒、反応原料（ニトリル化合物および原料水）およびｐＨ調節剤の一部を反応槽に仕込んだ後、連続的または間欠的に残りの酵素触媒、反応原料（ニトリル化合物および原料水）およびｐＨ調節剤を供給して反応を行う方法（半回分反応）、（３）酵素触媒、反応原料（ニトリル化合物および原料水）およびｐＨ調節剤の連続的または間欠的な供給と、反応液（酵素触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む。）の連続的または間欠的な取り出しを行いながら、反応槽内の反応液を全量取り出すことなく連続的に反応を行う方法（連続反応）が挙げられる。これらの中でも、工業的にアミド化合物を大量かつ効率的に製造しやすい点で、連続反応が好ましい。
【００５５】
反応は、酵素触媒の存在下で行われる。酵素触媒の使用形態として、好ましくは懸濁床であり、例えば連続反応の場合、酵素触媒の懸濁液を調製し、懸濁液を反応槽に供給すれば良い。
【００５６】
なお、反応槽として複数の反応器から構成される多段の反応槽を用いる場合、その構成としては、（ａ）酵素触媒、反応原料（ニトリル化合物および原料水）およびｐＨ調節剤を上段の反応器に供給し、上段の反応器から取り出された反応液（酵素触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む。）を、下段の反応器に供給する直列式態様、（ｂ）酵素触媒、反応原料（ニトリル化合物および原料水）およびｐＨ調節剤を二以上の反応器に（他の反応器を経由せずに）直接供給する並列式態様が挙げられる。
【００５７】
例えば、多段の反応槽を用いて連続反応を行う場合において、酵素触媒、反応原料（ニトリル化合物および原料水）およびｐＨ調節剤の供給先は、一段目の反応器（最も上流に位置する反応器）のみに限定されず、二段目以降の反応器（下流に位置する反応器）であっても良い。
【００５８】
反応槽内の液温である反応槽温度は、酵素触媒の耐熱性にもよるが、通常０〜５０℃に設定され、好ましくは１０〜４０℃に設定される。反応槽温度が前記範囲にあると、酵素触媒の活性を良好に維持できる点で好ましい。
【００５９】
反応槽温度とは、反応槽が一つの反応器のみから構成される場合は、当該反応器内の液温を指し、反応槽が複数の反応器から構成される場合は、各々の反応器内の液温を指す。反応槽温度は、例えば、熱電対法（例：Ｋタイプ）により測定することができる。反応槽温度は、反応槽内の任意の場所で測定可能であり、具体的には反応槽出口（反応液取り出し口）で測定可能である。
【００６０】
反応槽の容積は、特に限定するものではないが、工業的な生産を考慮すると、通常０．１ｍ3以上、好ましくは１〜１００ｍ3、より好ましくは５〜５０ｍ3である。反応槽が複数の反応器から構成される場合、前記容積は各々の反応器の容積を指す。
【００６１】
反応は、一般的には常圧下で行われるが、ニトリル化合物の溶解度を高めるために加圧下で行うこともできる。反応槽内のｐＨは、酵素触媒の活性を良好に保つための好適な範囲であれば特に限定されないが、好ましくはｐＨ５〜ｐＨ１０の範囲にある。ｐＨが前記範囲にあると、酵素触媒の活性を良好に維持できる点で好ましい。
【００６２】
反応槽のｐＨとは、反応槽が一つの反応器のみから構成される場合は、当該反応器内のｐＨを指し、反応槽が複数の反応器から構成される場合は、各々の反応器内のｐＨを指す。反応槽のｐＨは、例えば、指示薬法、水素電極法、キンヒドロン電極法、アンチモン電極法、ガラス電極法により測定することができる。反応槽のｐＨは、反応槽内の任意の場所で測定可能であり、具体的には反応槽出口（反応液取り出し口）で測定可能である。
【００６３】
＜反応原料の供給＞
反応槽へ供給される原料水は、単独で反応槽へ供給されても良く、ニトリル化合物と混合した後に反応槽へと供給されても良い。原料水は、一段目の撹拌槽型反応器（最も上流に位置する撹拌槽型反応器）のみへの供給に限定されず、一段目の撹拌槽型反応器に加えて二段目以降の撹拌槽型反応器（下流に位置する撹拌槽型反応器）に供給しても良い。すなわち、二段目以降の撹拌槽型反応器には、上段の撹拌槽型反応器から取り出された反応液（菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む。）の供給に加えて、原料水を供給しても良い。原料水を単独で反応槽へ供給する場合、原料水供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。
【００６４】
原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。原料水を反応槽へ供給する方法としては、液体輸送機能を有する機器を使用することができ、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプあるいは軸流ポンプ等のターボ式ポンプや、往復ポンプや回転ポンプ等の容積型ポンプ等のポンプ類、スクリューコンベア等のコンベア類を用いることができる。原料水を反応槽へ供給する方法として、上記の液体輸送機能を有する機器を使用しないで供給することもできる。液体輸送機能を有する機器を使用しない場合には、例えば、原料水を貯蔵する原料水貯槽を反応槽の上部へ設置し、原料水貯槽と反応槽を原料水供給管により接続し、重力を用いた落下により供給する方法が挙げられる。あるいは、原料水貯槽を加圧することにより生じる原料水貯槽と反応槽との圧力差を用いて供給する方法が挙げられる。
【００６５】
原料水を反応槽へ供給する原料水供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本であっても良い。原料水供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。原料水供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。
【００６６】
原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の原料水とニトリル化合物を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、攪拌槽を用いて攪拌混合する方法、原料水とニトリル化合物を配管中で混合する方法等が挙げられる。攪拌槽を用いる場合には、撹拌槽の形状は特に限定されるものではないが、一般的に円筒形の撹拌槽が用いられ、縦型円筒形、横型円筒形、いずれの場合も用いることができる。撹拌槽には邪魔板を供えていても良く、邪魔板を供えていなくても良い。
【００６７】
攪拌槽を用いる場合の、攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼が挙げられる。攪拌翼は、一枚であっても良く、複数枚備えていても良い。
【００６８】
原料水とニトリル化合物を配管中で混合させるには、原料水供給管とニトリル化合物供給管を結合することにより原料水とニトリル化合物を直接混合させることができ、さらには配管中にスタティックミキサー等のラインミキサーを設置することにより積極的に混合する方法等が挙げられる。
【００６９】
原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合に、ニトリル化合物は水との混合後、完全に水に溶解していても良いが、必ずしも水に完全に溶解している必要はなく、任意の比率で混合させれば良い。好ましくは水：ニトリル化合物の比率が、体積比で１００：１〜１：１００、より好ましくは５０：１〜１：５０、さらに好ましくは１０：１〜１：１０である。
【００７０】
原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の、原料水とニトリル化合物の混合物の供給方法は、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法で例示した方法を用いることができる。
【００７１】
原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の、原料水とニトリル化合物の混合物を反応槽へ供給する供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本あっても良い。供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。
【００７２】
反応槽へ供給されるニトリル化合物は、原料水と混合した後に反応槽へと供給されても良く、単独で反応槽へ供給されても良い。ニトリル化合物は、一段目の撹拌槽型反応器（最も上流に位置する撹拌槽型反応器）のみへの供給に限定されず、一段目の撹拌槽型反応器に加えて二段目以降の撹拌槽型反応器（下流に位置する撹拌槽型反応器）に供給しても良い。すなわち、二段目以降の撹拌槽型反応器には、上段の撹拌槽型反応器から取り出された反応液（菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む。）の供給に加えて、ニトリル化合物を供給しても良い。ニトリル化合物を単独で反応槽へ供給する場合、ニトリル化合物供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。
【００７３】
ニトリル化合物を単独で反応槽へ供給する場合のニトリル化合物の供給方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を反応槽へ供給する方法で例示した方法を用いることができる。
【００７４】
ニトリル化合物を反応槽へ供給するニトリル化合物供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本であっても良い。ニトリル化合物供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。ニトリル化合物供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。
【００７５】
＜ｐＨ調節剤の供給＞
反応槽へ供給されるｐＨ調節剤は、単独で反応槽へ供給されても良く、反応槽へ供給される水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物に混合された後に反応槽へ供給されても良い。ｐＨ調節剤は、一段目の撹拌槽型反応器（最も上流に位置する撹拌槽型反応器）のみへの供給に限定されず、一段目の撹拌槽型反応器に加えて二段目以降の撹拌槽型反応器（下流に位置する撹拌槽型反応器）に供給しても良い。すなわち、二段目以降の撹拌槽型反応器には、上段の撹拌槽型反応器から取り出された反応液（菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む。）の供給に加えて、ｐＨ調節剤を供給しても良い。ｐＨ調節剤を単独で反応槽へ供給する場合、ｐＨ調節剤の供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。
【００７６】
ｐＨ調節剤を単独で反応槽へ供給する場合のｐＨ調節剤の供給方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を反応槽へ供給する方法で例示した方法を用いることができる。
【００７７】
ｐＨ調節剤を反応槽へ供給するｐＨ調節剤の供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本であっても良い。ｐＨ調節剤の供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。ｐＨ調節剤の供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。
【００７８】
ｐＨ調節剤と水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物を混合した後に反応槽へ供給する場合のｐＨ調節剤が混合される水系媒体とは、好ましくは原料水である。ｐＨ調節剤が混合される水系媒体を含有する混合物とは、例えば、原料水とニトリル化合物の混合物や菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応液が挙げられる。
【００７９】
ｐＨ調節剤が原料水と混合された後に反応槽へ供給される場合の、ｐＨ調節剤と原料水を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水とニトリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。
【００８０】
ｐＨ調節剤が原料水と混合された後に反応槽へ供給する場合の、ｐＨ調節剤と原料水の混合物を供給方法は、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法で例示した方法を用いることができる。
【００８１】
反応槽へ供給されるｐＨ調節剤と水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物は任意の比率で混合されれば良く、好ましくは、ｐＨ調節剤：水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物の比率が、体積比で１：１〜１：１００，０００，０００、より好ましくは、１：１０〜１：１０，０００，０００である。
【００８２】
ｐＨ調節剤が原料水とニトリル化合物と混合された後に反応槽へ供給する場合の、ｐＨ調節剤と原料水とニトリル化合物の混合物を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水とニトリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。
【００８３】
ｐＨ調節剤が菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応液と混合された後に反応槽へ供給する場合の、ｐＨ調節剤と菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応液と混合する方法としては、例えば以下の方法を用いることができる。反応槽に反応混合物の一部を反応槽に戻すためのポンプを備えた外部循環ラインを設置し、当該外部循環ラインとｐＨ調節剤供給管を結合させることにより、水系媒体を含有する混合物として反応槽内から取り出された反応混合物の一部を用い、反応混合物の一部とｐＨ調節剤を外部循環ライン中で直接混合する方法等が挙げられる。外部循環ラインにて直接混合された反応混合物の一部とｐＨ調節剤は、そのまま外部循環ラインを用いて反応槽へ供給される。
【００８４】
＜菌体触媒の供給＞
反応槽へ供給される菌体触媒は、単独で反応槽へ供給されても良く、反応槽へ供給される水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物に混合された後に反応槽へ供給されても良い。菌体触媒は、一段目の撹拌槽型反応器（最も上流に位置する撹拌槽型反応器）のみへの供給に限定されず、一段目の撹拌槽型反応器に加えて二段目以降の撹拌槽型反応器（下流に位置する撹拌槽型反応器）に供給しても良い。すなわち、二段目以降の撹拌槽型反応器には、上段の撹拌槽型反応器から取り出された反応液（菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む。）の供給に加えて、菌体触媒を供給しても良い。菌体触媒を単独で反応槽へ供給する場合、菌体触媒の供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。
【００８５】
菌体触媒を単独で反応槽へ供給する場合の菌体触媒の供給方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を反応槽へ供給する方法で例示した方法を用いることができる。
【００８６】
菌体触媒を反応槽へ供給する菌体触媒の供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本であっても良い。菌体触媒の供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。菌体触媒の供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。
【００８７】
菌体触媒と水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の菌体触媒が混合される水系媒体とは、好ましくは原料水である。菌体触媒が混合される水系媒体を含有する混合物とは、例えば、原料水とニトリル化合物の混合物や菌体触媒、未反応原料、菌体触媒および生成したアミド化合物等を含む反応混合物が挙げられる。
【００８８】
菌体触媒が原料水と混合された後に反応槽へ供給される場合の、菌体触媒と原料水を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水とニトリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。
【００８９】
菌体触媒が原料水と混合された後に反応槽へ供給する場合の、菌体触媒と原料水の混合物を供給方法は、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法で例示した方法を用いることができる。
【００９０】
反応槽へ供給される菌体触媒と水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物は任意の比率で混合されれば良く、好ましくは、ｐＨ調節剤：水系媒体および／または水系媒体を含有する混合物の比率が、体積比で１：１〜１：１００，０００，０００、より好ましくは、１：１０〜１：１０，０００，０００である。
【００９１】
菌体触媒が原料水とニトリル化合物と混合された後に反応槽へ供給する場合の、菌体触媒と原料水とニトリル化合物の混合物を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水とニトリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。
【００９２】
菌体触媒と菌体触媒、未反応原料、ｐＨ調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応混合物と混合する方法としては、例えば以下の方法を用いることができる。反応槽に反応混合物の一部を反応槽に戻すためのポンプを備えた外部循環ラインを設置し、当該外部循環ラインと菌体触媒の供給管を結合させることにより、水系媒体を含有する混合物として反応槽内から取り出された反応混合物の一部を用い、反応混合物の一部と菌体触媒を外部循環ライン中で直接混合する方法等が挙げられる。外部循環ラインにて直接混合された反応混合物の一部と菌体触媒は、そのまま外部循環ラインを用いて反応槽へ供給される。
【００９３】
菌体触媒の使用量は、反応条件や触媒の種類およびその形態により変化するが、上記菌体の乾燥菌体重量換算で、反応液に対して、通常１０〜５０，０００重量ｐｐｍ、好ましくは５０〜３０，０００重量ｐｐｍである。
【００９４】
反応時間（反応液の滞留時間）は、通常０．５〜５０時間、好ましくは２〜２５時間である。反応時間とは、全反応器における合計の反応時間（反応液の滞留時間）を指す。
【００９５】
本発明の製造装置には、必要に応じて反応液に含まれる高分子物質や着色物質、溶出物又は他の不純物を除去するために反応槽の後段に精製処理槽を有していても良い。本発明の製造装置が精製処理槽を有する場合には、詳細は後述するが、精製処理槽は菌体触媒貯槽および反応槽と分離可能な形態でユニット化されていることが好ましい。精製処理槽は地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニットを構成することがより好ましい。
【００９６】
本発明の製造装置が精製処理槽を有する場合の精製処理とは、特に限定されるものではないが、アミド化合物含有液を活性炭と接触させる方法が好ましい。より好ましくは、アミド化合物含有液を酸性条件下で活性炭と接触させる方法が挙げられる。
【００９７】
＜活性炭＞
本発明の製造装置が精製処理槽を有する場合の精製処理として、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体触媒を用いて製造されたアミド化合物を活性炭と接触させることにより精製を行う場合の活性炭は、一般的には、原料として石炭、木、およびヤシ殻等を用いたもの等があるが、吸着能を有するものであれば特段の限定はなく、いずれのものであっても使用することが可能である。しかしながら、処理の対象とするアミド化合物が特に不飽和結合を有するものである場合は、該アミド化合物の保存安定性や重合し易さ等を考慮すると、活性炭としては金属分含有量の少ないものを使用することが好ましく、原料が木質のもの、またはヤシ殻のものを使用することがより好ましい。
【００９８】
本発明において、アミド化合物を精製処理する際に使用する活性炭量は、あまり少ない場合は十分な精製効果を得ることが困難であり、またあまり多く使用しても不経済となることから、その使用量としてはアミド化合物含有液に対して、通常０．０１〜２０重量％の範囲、より好ましくは０．０５〜１０重量％の範囲である。また、活性炭として特に粉状のものを用いる場合、該活性炭はアミド化合物含有液中にそのまま直接添加しても良く、または一旦、活性炭を水等の媒体中に分散させ、スラリー状としたものをアミド化合物含有液に添加、あるいは供給するようにしても良い。  
【００９９】
次いで、本発明では上記接触処理したアミド化合物含有液から活性炭を分離し、該アミド化合物含有液の精製液を得る。活性炭を分離する方法としては、一般に用いられる固液分離装置を用いる方法であれば特に限定はなく、例えば加圧濾過器、減圧濾過器、または遠心分離器が挙げられ、更には回分式および連続式のいずれであっても構わない。また、本発明においては上記活性炭を分離した後のアミド化合物含有液を冷却し、液中より目的のアミド化合物を晶析させるという方法を採用することにより、更なる精製されたアミド化合物を得ることも可能である。
【０１００】
＜精製処理槽＞
本発明の製造装置が精製処理槽を有する場合の精製処理槽としては、一つの精製処理器から構成される単段の精製処理槽を用いても良く、複数の精製処理器から構成される多段の精製処理槽を用いても良い。精製処理器としては、槽型精製処理器を用いても良く、管型精製処理器を用いても良い。槽型精製処理器としては、撹拌機を備える精製処理器が好ましい。槽型精製処理器が攪拌機を有する場合の攪拌機の攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼が挙げられる。攪拌翼は、１枚であっても良く、複数枚備えていても良い。
【０１０１】
精製処理槽には、循環ポンプを備えた外部循環ラインが設置されていても良い。循環ポンプを備えた外部循環ラインは、精製処理槽に一つ設置されていても、複数設置されていても良い。循環ポンプを備えた外部循環ラインが設置される場合には、複数の精製処理器の全てに設置されていても良く、いずれか一つの精製処理器にのみ設置されていても良い。
【０１０２】
精製処理槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合の、外部循環ラインに備えられたポンプは、特に限定されるものではなく、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプあるいは軸流ポンプ等のターボ式ポンプや、往復ポンプや回転ポンプ等の容積型ポンプが挙げられる。
【０１０３】
精製処理槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合には、外部循環ラインに備えられたポンプを用いて、精製処理液の一部が精製処理槽内から取り出され、外部循環ラインを経由して精製処理槽へ戻される。
【０１０４】
精製処理槽は、温度制御装置を有していても良く、温度制御装置を有していなくても良いが、精製処理液の温度を制御する観点から、温度制御装置を有することは望ましい。
【０１０５】
精製処理槽が温度制御装置を有する場合の温度制御装置は、精製処理槽自体に設けても良く、精製処理槽に設置される外部循環ラインに設けても良い。精製処理槽における温度制御装置としては、例えば、熱交換器が挙げられる。熱交換器としては、例えば、ジャケット式熱交換器、コイル式熱交換器等の精製処理槽に直接設置する形態のもの、あるいは多管円筒式交換器、渦巻管式交換器、渦巻板式交換器、プレート式交換器、二重管式交換器等の精製処理槽の外部循環ラインに設置する形態のものが挙げられる。
【０１０６】
精製処理槽は、菌体触媒貯槽および反応槽とは分離可能な形態でユニット化されていることが好ましい。菌体触媒貯槽および反応槽との分離は、例えば、菌体触媒貯槽と反応槽を個別のフレームに搭載されたユニットとし、ユニット間を切り離し可能な連結菅で連結する構成とすることで可能となる。好ましくは、精製処理槽は地面に据え付け可能なフレームに搭載されてユニット化されている。精製処理槽が有しても良い循環ポンプを備えた外部循環ライン並びに熱交換器は精製処理槽と共にユニット化される。フレームは、精製処理槽を搭載でき、かつ、地面に据え付け可能であれば、その材料や形状、フレームの地面への据え付け手段等は特に限定されず、上述の菌体触媒貯槽を搭載可能なフレームと同様のものを使用することができる。
【０１０７】
複数の精製処理器から構成される多段の精製処理槽の場合には、複数の精製処理器は同一のユニットであってもそれぞれ別のユニットであっても良い。
【０１０８】
精製処理方法としては、例えば、（１）アミド化合物含有液と活性炭を精製処理槽に一度に全量仕込んでから精製処理を行う方法（回分方法）、（２）アミド化合物含有液と活性炭の一部を精製処理槽に仕込んだ後、連続的または間欠的に残りのアミド化合物含有液と活性炭を供給して精製処理を行う方法（半回分方法）、（３）アミド化合物含有液と活性炭の連続的または間欠的な供給と、アミド化合物含有液および活性炭などを含む精製処理液の連続的または間欠的な取り出しを行いながら、精製処理槽内の精製処理液を全量取り出すことなく連続的に精製処理を行う方法（連続方法）が挙げられる。これらの中でも、工業的にアミド化合物を大量かつ効率的に製造しやすい点で、連続方法が好ましい。
【０１０９】
本発明において、活性炭によりアミド化合物含有液を精製処理する際の温度である精製処理槽温度は、アミド化合物の結晶が析出せずに、かつその安定性に影響のない範囲であれば特に制限はないが、通常は０〜８０℃の範囲である。特にアクリルアミドやメタクリルアミド含有液のような、不飽和結合を有するアミド化合物含有液を精製処理する場合の精製処理槽温度は、重合反応の発生を防止するために６０℃以下、更には１０〜５０℃の範囲が好ましい。精製処理槽温度とは、複数の精製処理器の各々の精製処理器内の温度を指す。精製処理器内の温度は、例えば、熱電対法（例：Ｋタイプ）により測定することができる。精製処理器内の温度は、精製処理器内の任意の場所で測定可能であり、具体的には精製処理器出口（精製処理液取り出し口）で測定可能である。
【０１１０】
活性炭との接触処理に要する時間は、処理形式や活性炭の量にもよるが、通常は０．５〜１０時間の範囲である。活性炭との接触処理に要する時間とは、複数の精製処理器の各々での接触処理時間を指す。  
【０１１１】
精製処理槽の容積は、特に限定するものではないが、工業的な生産を考慮すると、通常０．１ｍ3以上、好ましくは１〜１００ｍ3、より好ましくは５〜５０ｍ3である。前記容積は複数の精製処理器の各々の容積を指す。
【０１１２】
精製処理槽内のｐＨは、精製効率を良好に保つための好適な範囲であれば特に限定されないが、好ましくはｐＨ４〜ｐＨ１０の範囲にある。ｐＨが前記範囲にあると、活性炭による精製効率を良好に維持できる点で好ましい。
【０１１３】
精製処理槽のｐＨとは、複数の精製処理器の各々の精製処理器内のｐＨを指す。精製処理器内のｐＨは、例えば、指示薬法、水素電極法、キンヒドロン電極法、アンチモン電極法、ガラス電極法により測定することができる。精製処理器内のｐＨは、精製処理器内の任意の場所で測定可能であり、具体的には精製処理器出口（精製処理液取り出し口）で測定可能である。
【０１１４】
本発明の製造装置には、必要に応じて精製処理槽の後段に精製処理液から活性炭を分離する固液分離装置を有していても良い。固液分離装置としては特に限定はなく、例えば加圧濾過器、減圧濾過器、または遠心分離器が挙げられ、更には回分式および連続式のいずれであっても構わない。
【０１１５】
固液分離装置は、精製処理槽と同一のフレームに搭載されてユニット化されていても良く、精製処理槽とは別のユニットであっても良い。
【０１１６】
以下、本発明のアミド化合物の製造装置の具体例を、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１７】
図１の製造装置は、菌体触媒貯槽ユニット１と反応槽ユニット２から構成されている。
【０１１８】
菌体触媒貯槽ユニットでは攪拌機を備える菌体触媒貯槽５および菌体触媒貯槽に接続された菌体触媒供給管１１が菌体触媒槽搭載フレーム４に固定されている。
【０１１９】
反応槽ユニットでは二基の撹拌槽型反応器６が反応槽搭載フレーム４’に固定されている。一段目の撹拌槽型反応器には原料水供給管９、ニトリル化合物供給管１０および菌体触媒供給管１１がそれぞれ接続されている。一段目の撹拌槽型反応器は反応液供給管１３と反応液供給ポンプ１４を備え、反応液供給管は二段目の撹拌槽型反応器に接続されている。二段目の撹拌槽型反応器は反応液抜出管１５と反応液供給ポンプ１４を備える。
【０１２０】
それぞれの撹拌槽型反応器に接続している原料水供給管、ニトリル化合物供給管、菌体触媒供給管、反応液供給管および反応液抜出管、並びに反応液供給ポンプは反応槽搭載フレームに固定されている。
【０１２１】
菌体触媒ユニットの菌体原料供給管と反応槽ユニットの菌体原料供給管は連結管１２を介して接続されている。また、反応槽ユニットの原料水供給管およびニトリル化合物供給管は連結管を介してユニット外の原料水供給管およびニトリル化合物供給管と接続されている。
【０１２２】
図２の製造装置は、菌体触媒貯槽ユニット１、反応槽ユニット２および精製処理槽ユニット３から構成されている。菌体触媒貯槽ユニットおよび反応槽ユニットは図１に記載の製造装置と同様の構成となっている。
【０１２３】
精製処理槽ユニットでは攪拌機を備える精製処理槽７および加圧濾過機８が精製処理槽搭載フレーム４”に固定されている。精製処理槽には反応液供給管１３が接続されている。精製処理槽は精製処理液供給管１６と精製処理液供給ポンプ１７を備え、精製処理液供給管は加圧濾過機に接続されている。加圧濾過機は精製処理液抜出管１８を備える。
【０１２４】
精製処理槽および加圧濾過機に接続している反応液供給管、精製処理液供給管および精製処理液抜出管、並びに精製処理液供給ポンプは精製処理槽搭載フレームに固定されている。
【０１２５】
精製処理槽ユニットの反応液供給管と反応槽ユニットの反応液抜出管は連結管１２を介して接続されている。
【実施例】
【０１２６】
次に本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１２７】
［実施例１］
〔ニトリルヒドラターゼを含有する菌体の調製〕
特開２００１−３４００９１号公報の実施例１に記載の方法に従いＮｏ．３クローン菌体を取得し、同じく、同実施例１の方法で培養してニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
【０１２８】
〔アクリルアミドの製造〕
最終製品として、水溶液中のアクリルアミド濃度が５０重量％の製品を得るため、以下の条件で反応を行った。
【０１２９】
菌体触媒貯槽として攪拌機を備えた槽内径０．６ｍ、直胴部長さ０．９ｍのＳＵＳ製ジャケット式熱交換器付槽型攪拌槽（容積０．２５ｍ３）を準備した。菌体触媒貯槽には菌体触媒供給管が接続されており、菌体触媒貯槽および菌体触媒供給管は菌体触媒貯槽搭載フレームに固定され菌体触媒貯槽ユニットを構成している。菌体触媒貯槽ユニットを地面に固定した。
【０１３０】
第１撹拌反応器および第２撹拌反応器としてそれぞれ攪拌機を備えた、槽内径１ｍ、直胴部長さ１．３６ｍの２基のＳＵＳ製ジャケット式熱交換器付槽型反応器（容積：１ｍ３）を準備した。原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管、アクリロニトリル供給管および菌体触媒供給管はそれぞれ第１撹拌反応器へ直接接続している。第１撹拌反応器には反応液供給ポンプを備えた反応液供給管が設置され、反応液供給管は第２撹拌反応器へ接続している。第２撹拌反応器には反応液供給ポンプを備えた反応液抜出管が設置されている。第１撹拌反応器、第２撹拌反応器、および原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管、アクリロニトリル供給管、菌体触媒供給管、反応液抜出管の配管、並びに反応液供給ポンプは反応槽搭載フレームに固定され反応槽ユニットを構成している。反応槽ユニットを地面に固定した。菌体触媒貯槽ユニットの菌体触媒供給管を反応槽ユニットの菌体触媒供給管に連結管を用いて接続した。反応槽ユニットの原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管およびアクリロニトリル供給管をユニット外の原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管およびアクリロニトリル供給管と連結管を介して接続した。
【０１３１】
ニトリルヒドラターゼを含有する菌体の調製に記載の方法で得られた湿菌体を菌体触媒貯槽中に純水に懸濁して０．２ｍ３の菌体触媒の懸濁液を調整した。菌体触媒貯槽のジャケットに５℃の冷却水を流通して温度制御を行った。
【０１３２】
第１撹拌反応器には、予め４００ｋｇの水を仕込んだ。第１撹拌反応器内を撹拌しながら、菌体触媒貯槽より菌体触媒の懸濁液を１ｋｇ／ｈの速度で連続的に供給した。また、純度９９．８％のアクリロニトリルを３２ｋｇ／ｈの速度でアクリロニトリルの供給管を介し、第１撹拌反応器へ連続的に供給した。純水を４７ｋｇ／ｈの速度で純水の供給管を介し、第１撹拌反応器へ連続的に供給した。反応中の反応液の温度は２０℃となるように、第１撹拌反応器および第２撹拌反応器のジャケット式熱交換器に５℃の冷却水を流通して温度制御を行った。ｐＨ調節剤として０．１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を用い、反応液のｐＨが７．５〜８．５となるように供給量を調節し、ｐＨ調節剤の供給管を介し、第１撹拌反応器へ連続的に供給した。反応液のｐＨは第１撹拌反応器出口においてガラス電極法を用いて測定した。
【０１３３】
反応中の反応液の液面を槽底面から１ｍの高さとなるように、反応液を第１撹拌反応器から８０ｋｇ／ｈの速度で反応液供給ポンプを用いて連続的に抜き出し、第２撹拌反応器に連続的に供給して、第２撹拌反応器内でさらに反応を進行させた。反応中の反応液の液面を槽底面から１ｍの高さとなるように、反応液を第２反応器から８０ｋｇ／ｈの速度で連続的に抜き出した。
【０１３４】
反応開始から２００時間後に以下のＨＰＬＣ条件にて分析を行ったところ、第１撹拌反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が９５％、かつ第２撹拌反応器出口でのアクリロニトリル濃度が検出限界以下（１０重量ｐｐｍ以下）となった。また、第２撹拌反応器出口でのアクリルアミド濃度は５３．１重量％であった。
【０１３５】
ここで分析条件は以下のとおりであった。
・アクリルアミド分析条件：
高速液体クロマトグラフ装置：ＬＣ−１０Ａシステム
（株式会社島津製作所製）
（ＵＶ検出器波長２５０ｎｍ、カラム温度４０℃）
分離カラム                       ：ＳＣＲ-１０１Ｈ  （株式会社島津製作所製）
溶離液                           ：０．０５％（容積基準）−リン酸水溶液
・アクリロニトリル分析条件：
高速液体クロマトグラフ装置：ＬＣ−１０Ａシステム
（株式会社島津製作所製）
（ＵＶ検出器波長２００ｎｍ、カラム温度４０℃）
分離カラム：Ｗａｋｏｓｉｌ-ＩＩ  ５Ｃ１８ＨＧ  （和光純薬製）
溶離液：７％（容積基準）−アセトニトリル、０．１ｍＭ−酢酸、
０．２ｍＭ−酢酸ナトリウムを各濃度で含有する水溶液。
【０１３６】
［実施例２］
〔ニトリルヒドラターゼを含有する菌体の調製〕
特開２００１−３４００９１号公報の実施例１に記載の方法に従いＮｏ．３クローン菌体を取得し、同じく、同実施例１の方法で培養してニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
【０１３７】
〔アクリルアミドの製造〕
最終製品として、水溶液中のアクリルアミド濃度が５０重量％の製品を得るため、以下の条件で反応を行った。
【０１３８】
菌体触媒貯槽として攪拌機を備えた槽内径０．６ｍ、直胴部長さ０．９ｍのＳＵＳ製ジャケット式熱交換器付槽型攪拌槽（容積０．２５ｍ３）を準備した。菌体触媒貯槽には菌体触媒供給管が接続されており、菌体触媒貯槽および菌体触媒供給管は菌体触媒貯槽搭載フレームに固定され菌体触媒貯槽ユニットを構成している。菌体触媒貯槽ユニットを地面に固定した。
【０１３９】
第１撹拌反応器および第２撹拌反応器としてそれぞれ攪拌機を備えた、槽内径１ｍ、直胴部長さ１．３６ｍの２基のＳＵＳ製ジャケット式熱交換器付槽型反応器（容積：１ｍ３）を準備した。原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管、アクリロニトリル供給管および菌体触媒供給管はそれぞれ第１撹拌反応器へ直接接続している。第１撹拌反応器には反応液供給ポンプを備えた反応液供給管が設置され、反応液供給管は第２撹拌反応器へ接続している。第２撹拌反応器には反応液供給ポンプを備えた反応液抜出管が設置されている。第１撹拌反応器、第２撹拌反応器、および原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管、アクリロニトリル供給管、菌体触媒供給管、反応液抜出管の配管、並びに反応液供給ポンプは反応槽搭載フレームに固定され反応槽ユニットを構成している。反応槽ユニットを地面に固定した。菌体触媒貯槽ユニットの菌体触媒供給管を反応槽ユニットの菌体触媒供給管に連結管を用いて接続した。反応槽ユニットの原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管およびアクリロニトリル供給管をユニット外の原料水供給管、ｐＨ調節剤供給管およびアクリロニトリル供給管と連結管を介して接続した。
【０１４０】
精製処理槽として攪拌機を備えた、槽内径１ｍ、直胴部長さ１．３６ｍのＳＵＳ製ジャケット式熱交換器付精製処理槽（容積：１ｍ３）を準備した。反応液供給管が精製処理槽へ接続している。精製処理槽には精製処理液供給ポンプを備えた精製処理液供給管が設置されている。精製処理液供給管は加圧濾過機へ接続し、加圧濾過機には精製処理液抜出管が接続している。精製処理槽、加圧濾過機、および反応液供給管、精製処理液供給管、精製処理液抜出管の配管、並びに精製処理液供給ポンプは精製処理槽搭載フレームに固定され精製処理槽ユニットを構成している。精製処理槽ユニットを地面に固定した。反応槽ユニットの反応液抜出管を精製処理槽ユニットの反応液供給管に連結管を用いて接続した。
【０１４１】
ニトリルヒドラターゼを含有する菌体の調製に記載の方法で得られた湿菌体を菌体触媒貯槽中に純水に懸濁して０．２ｍ３の菌体触媒の懸濁液を調整した。菌体触媒貯槽のジャケットに５℃の冷却水を流通して温度制御を行った。
【０１４２】
第１撹拌反応器には、予め４００ｋｇの水を仕込んだ。第１撹拌反応器内を撹拌しながら、菌体触媒貯槽より菌体触媒の懸濁液を１ｋｇ／ｈの速度で連続的に供給した。また、純度９９．８％のアクリロニトリルを３２ｋｇ／ｈの速度でアクリロニトリルの供給管を介し、第１撹拌反応器へ連続的に供給した。純水を４７ｋｇ／ｈの速度で純水の供給管を介し、第１撹拌反応器へ連続的に供給した。反応中の反応液の温度は２０℃となるように、第１撹拌反応器および第２撹拌反応器のジャケット式熱交換器に５℃の冷却水を流通して温度制御を行った。ｐＨ調節剤として０．１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を用い、反応液のｐＨが７．５〜８．５となるように供給量を調節し、ｐＨ調節剤の供給管を介し、第１撹拌反応器へ連続的に供給した。反応液のｐＨは第１撹拌反応器出口においてガラス電極法を用いて測定した。
【０１４３】
反応中の反応液の液面を槽底面から１ｍの高さとなるように、反応液を第１撹拌反応器から８０ｋｇ／ｈの速度で反応液供給ポンプを用いて連続的に抜き出し、第２撹拌反応器に連続的に供給して、第２撹拌反応器内でさらに反応を進行させた。反応中の反応液の液面を槽底面から１ｍの高さとなるように、反応液を第２反応器から８０ｋｇ／ｈの速度で連続的に抜き出し、精製処理槽に連続的に供給した。ｐＨ調節剤として０．５重量％−アクリル酸水溶液を使用し、精製処理液のｐＨが４．９〜５．１となるように供給量を調節し、精製処理槽へ供給した。精製処理液のｐＨは精製処理槽出口においてガラス電極法を用いて測定した。クラレケミカル株式会社製  粉末活性炭ＰＭ−ＳＸを０．３ｋｇ／ｈの速度で精製処理槽へ連続的に供給した。精製処理中の精製処理液の液面を槽底面から１ｍの高さとなるように、精製処理液を精製処理槽から８０ｋｇ／ｈの速度で精製処理液供給ポンプを用いて連続的に抜き出し、加圧濾過機へ供給し、濾過を行った。精製処理液の温度は２０℃となるように、精製処理槽のジャケット式熱交換器に１５℃の冷却水を流通して温度制御を行った。
【０１４４】
反応開始から２００時間後に以下のＨＰＬＣ条件にて分析を行ったところ、第１撹拌反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が９５％、かつ第２撹拌反応器出口でのアクリロニトリル濃度が検出限界以下（１０重量ｐｐｍ以下）となった。また、第２撹拌反応器出口でのアクリルアミド濃度は５３．１重量％であった。
【０１４５】
ここで分析条件は以下のとおりであった。
・アクリルアミド分析条件：
高速液体クロマトグラフ装置：ＬＣ−１０Ａシステム
（株式会社島津製作所製）
（ＵＶ検出器波長２５０ｎｍ、カラム温度４０℃）
分離カラム                       ：ＳＣＲ-１０１Ｈ  （株式会社島津製作所製）
溶離液                           ：０．０５％（容積基準）−リン酸水溶液
・アクリロニトリル分析条件：
高速液体クロマトグラフ装置：ＬＣ−１０Ａシステム
（株式会社島津製作所製）
（ＵＶ検出器波長２００ｎｍ、カラム温度４０℃）
分離カラム：Ｗａｋｏｓｉｌ-ＩＩ  ５Ｃ１８ＨＧ  （和光純薬製）
溶離液：７％（容積基準）−アセトニトリル、０．１ｍＭ−酢酸、
０．２ｍＭ−酢酸ナトリウムを各濃度で含有する水溶液。
【０１４６】
精製処理開始から１００時間後に濾液を採取した。第２反応器出口から得られた精製処理前の反応液および精製処理後の濾液のそれぞれに含まれるタンパク質の量を比較することによりタンパク質除去率を求めた。
【０１４７】
タンパク質濃度は、反応液および濾液それぞれの液に含まれるアミド化合物を半透膜により透析除去した後、バイオラット社製タンパク質分析キットを用いて定量した。精製処理後のタンパク質除去率は９９．５％以上であった。
【符号の説明】
【０１４８】
１：菌体触媒貯槽ユニット
２：反応槽ユニット
３：精製処理槽ユニット
４：菌体触媒貯槽搭載フレーム
４’：反応槽搭載フレーム
４”：精製処理槽搭載フレーム
５：菌体触媒貯槽
６：撹拌槽型反応器
７：精製処理槽
８：加圧濾過機
９：原料水供給管
１０：ニトリル化合物供給管
１１：菌体触媒供給管
１２：連結管
１３：反応液供給管
１４：反応液供給ポンプ
１５：反応液抜出管
１６：精製処理液供給管
１７：精製処理液供給ポンプ
１８：精製処理液抜出管
【図１】
2019118312.tif 000002
【図２】
2019118312.tif 000003