(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
滅菌対象液体が流通する第１の流路上で加熱処理、保持処理および冷却処理の一連の処理を連続的に施して前記滅菌対象液体の滅菌を行う連続滅菌装置の運転方法であって、
滅菌媒体を一端から導入可能であって、他端が前記第１の流路の下流側に接続される第１配管、一端から滅菌処理が施された滅菌液を導入可能であって、他端が前記第１の流路の上流側に接続される第２配管、および、一端が前記第１配管に接続されるとともに、他端が前記第２配管に接続される第３配管を有する第２の流路と、前記第１の流路とによって形成される環状の流路に前記滅菌媒体を導入して、前記第１および第２の流路を構成する部材を滅菌する滅菌ステップと、
前記第２の流路の前記第２配管を介して前記滅菌液を前記第１の流路に流通させ、該滅菌液に対して前記一連の処理を施すとともに、該一連の処理が施される前記滅菌液の流量、温度および圧力を計測する滅菌液流通ステップと、
前記一連の処理が施される前記滅菌液に対して計測された流量、温度および圧力と、予め設定された条件としての流量、温度および圧力とを比較して、計測された流量、温度および圧力が、前記条件を達成しているか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップにおいて、前記条件を達成していると判断した場合に、前記第１の流路に流通させる液体を前記滅菌液から前記滅菌対象液体に切り替える切替ステップと、
を含むことを特徴とする連続滅菌装置の運転方法。
【請求項２】
前記滅菌媒体は、蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の連続滅菌装置の運転方法。
【請求項３】
前記一連の処理は、前記加熱処理および前記保持処理を施す前後の液体同士での熱交換処理を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の連続滅菌装置の運転方法。
【請求項４】
前記滅菌対象液体は、発酵原料としての培地であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の連続滅菌装置の運転方法。
【請求項５】
前記滅菌液および前記滅菌対象液体を、連続して発酵処理を行う発酵装置に供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の連続滅菌装置の運転方法。
【請求項６】
滅菌対象液体の滅菌を行う連続滅菌装置であって、
前記滅菌対象液体を加熱する加熱部、該加熱部により加熱された前記滅菌対象液体を所定の温度、所定時間で保持する保持部、および該保持部により保持されて加熱滅菌が完了した前記滅菌対象液体を冷却する冷却部を有し、少なくとも前記滅菌対象液体を流通させる第１の流通手段と、
前記滅菌対象液体の流路を形成する部材を滅菌する滅菌媒体を一端から導入可能であって、他端が前記第１の流通手段の下流側に接続される第１配管、一端から滅菌処理が施された滅菌液を導入可能であって、他端が前記第１の流通手段の上流側に接続される第２配管、および、一端が前記第１配管に接続されるとともに、他端が前記第２配管に接続される第３配管を有し、前記第１の流通手段とによって環状の流路を形成する第２の流通手段と、
前記第１の流通手段を流通する液体の流量、温度および圧力を計測する計測手段と、
前記滅菌対象液体の滅菌処理にかかる流量、温度および圧力を条件情報として記憶する記憶部と、
当該連続滅菌装置全体の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２の流通手段を制御することにより、前記第１および第２の流通手段に前記滅菌媒体を流通させて前記第１および第２の流通手段を滅菌した後、前記滅菌液を前記第１の流通手段に流通させ、
該滅菌液に対して前記加熱部、前記保持部および前記冷却部による一連の処理を施すとともに、該一連の処理が施される前記滅菌液の流量、温度および圧力を前記計測手段に計測させ、
前記計測手段が計測した流量、温度および圧力と、前記記憶部に記憶された前記条件情報とを比較して、計測された流量、温度および圧力が、前記条件情報に応じた条件を達成しているか否かを判断するとともに、前記条件を達成していると判断した場合に、前記第１および第２の流通手段を制御することにより前記第１の流通手段を流通する液体を前記滅菌液から前記滅菌対象液体に切り替えることを特徴とする連続滅菌装置。
【請求項７】
前記滅菌媒体は、蒸気であって、
前記第１の流通手段に接続され、前記蒸気により生じたドレインを排出する第４の流通手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の連続滅菌装置。
【請求項８】
前記加熱部の上流側と前記保持部の下流側とをそれぞれ流通する液体同士で熱交換を行わせる熱交換部をさらに備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の連続滅菌装置。
【請求項９】
前記加熱部、前記冷却部および前記熱交換部のいずれか一つ以上が、プレート式熱交換器であることを特徴とする請求項８に記載の連続滅菌装置。
【請求項１０】
培地、食品、医薬品などの原料を保持する原料保持部と、
請求項６〜９のいずれか一つに記載の連続滅菌装置であって、前記原料保持部から供給される前記原料を前記滅菌対象液体として連続して滅菌する連続滅菌装置と、
前記連続滅菌装置によって滅菌処理された前記原料を用いて発酵処理を行う発酵槽と、
を備えたことを特徴とする発酵システム。
【請求項１１】
前記滅菌対象液体の流量は、前記原料保持部の重量変化および前記発酵槽の重量変化の少なくとも一つ、または、前記計測手段による滅菌対象液体の計測結果に応じて決定されることを特徴とする請求項１０に記載の発酵システム。
【請求項１２】
前記発酵槽に滅菌液を導入する配管から分岐された配管を介して前記滅菌液を導入することを特徴とする請求項１０または１１に記載の発酵システム。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の発酵システムと、
前記発酵槽において生成された発酵液を濾過する濾過手段と、
を備えたことを特徴とする連続発酵システム。
【請求項１４】
前記原料保持部は、複数設けられることを特徴とする請求項１３に記載の連続発酵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の培地、食品または医薬品等を微生物的に安全な状態に滅菌するための連続滅菌装置の運転方法、連続滅菌装置、発酵システムおよび連続発酵システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、微生物や培養細胞を培養して連続的に生産物を回収する方法が存在する。具体的には、濾過膜を用いて生産物を微生物等から分離するとともに、未濾過液に含まれる微生物等を再び培養液に戻す連続発酵法が開発されている。【０００３】
連続発酵法では、滅菌された培地を連続的に供給して微生物や培養細胞を連続的に培養する。滅菌された培地を連続して供給するため、連続発酵法では、連続して培地を滅菌することができる連続滅菌装置が用いられている。連続滅菌装置は、短時間の加熱処理により培地の滅菌を行うことができる。【０００４】
一般に、工業的に安価に発酵製品を生産するためには、一度に大量に生産することが望ましい。この場合、連続発酵処理に用いる発酵装置の発酵槽は、数百トン規模となる。この規模の発酵槽に培地を収容した状態で滅菌処理を行うと、発酵槽中央の培地を滅菌に適した温度まで加熱するには長時間を要し、かつ長時間の加熱により培地の変質が生じるおそれがある。このため、培地の滅菌処理として、実質的には発酵槽ごとに滅菌するバッチ滅菌は行われない。このような理由からも、高温短時間滅菌が可能であり、加熱による培地の変質を最小限に抑制することができる連続滅菌装置が、培地の滅菌処理において好適に用いられる。【０００５】
連続滅菌装置は、滅菌対象液体を加熱するための加熱部、加熱した滅菌対象液体の温度を設定時間保持して滅菌するための保持部、および滅菌された滅菌対象液体を常温近くまで冷却できる冷却部を備える（例えば、特許文献１を参照）。【０００６】
連続滅菌装置には、滅菌対象液体の加熱形態として多重管型、プレート型およびスチームインジェクター型などがある。スチームインジェクター型は、滅菌対象液体中に直接蒸気を導入する方式であり、滅菌対象液体を瞬時に高温にすることができ、連続滅菌装置内の滅菌を同時に行うことが可能である（例えば、特許文献２を参照）。しかしながら、通常、工業プロセスにおいて用いられる蒸気には、ボイラー整缶剤（錆止め）が混入されており、培地中にボイラー整缶剤が混入すると発酵性能に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、連続発酵法などの発酵プロセスにおいては、多重管型もしくはプレート型が用いられる。一方で、多重管型およびプレート型は、ボイラー整缶剤を用いずに連続滅菌処理を行うことができるものの、スチームインジェクター型のように滅菌対象液体を瞬時に高温にするほどの加熱処理を施すことはできない。【０００７】
図１０は、従来の多重管型の連続滅菌装置の概略構成の一例を示す模式図である。図１０に示す連続滅菌装置１００は、圧送対象の培地、食品、医薬品（以下、滅菌対象液体という）や、滅菌液を圧送する圧送ポンプ１０１と、圧送ポンプ１０１により送られた滅菌対象液または滅菌液を加熱する加熱部１０２と、加熱部１０２により加熱された滅菌対象液体または滅菌液を所定の温度、所定時間で保持する保持部１０３と、保持部１０３により保持されて加熱滅菌が完了した滅菌対象液体または滅菌液を冷却する冷却部１０４と、冷却部１０４の後段に設けられ、滅菌液を冷却する冷却部１０５と、を有し、それぞれを配管で接続することによって流路が形成されている。また、連続滅菌装置１００は、図示しない制御部により動作が制御されている。【０００８】
連続滅菌装置１００には、圧送ポンプ１０１、加熱部１０２、保持部１０３および冷却部１０４が順に配管１０６により接続され、一つの流路である第１の流路が形成されている。また、連続滅菌装置１００には、配管１０６の上流側の端部および下流側の端部と配管１０７の両端部とをそれぞれ接続することにより第２の流路が形成されている。第２の流路には、冷却部１０５が設けられている。【０００９】
配管１０６は、圧送ポンプ１０１の前段に設けられる弁１１１と、冷却部１０４の後段に設けられる弁１１２，１１３とを有する。ここで、弁１１２は配管１０６と配管１０７との連結部分より前段（上流側）に設けられ、弁１１３は配管１０６と配管１０７との連結部分より後段（下流側）に設けられる。また、配管１０７は、配管１０６との連結部分近傍にそれぞれ設けられる弁１１４，１１５を有する。弁１１４は、配管１０７における第１の流路（配管１０６）の下流側との連結部分に設けられている。弁１１５は、配管１０７における第１の流路の上流側との連結部分に設けられている。【００１０】
加熱部１０２は、配管１０６に沿って設けられる配管１０２ａの内部に蒸気を流通させることによって、配管１０６を加熱する。また、冷却部１０４，１０５は、配管１０６，１０７に沿ってそれぞれ設けられる配管１０４ａ，１０５ａの内部に冷却水を流通させることによって、配管１０６，１０７をそれぞれ冷却する。【００１１】
連続滅菌装置１００では、連続滅菌処理の事前処理として、実際の滅菌対象液体を流通させる前に、滅菌液を配管１０６，１０７の内部で循環させることによって、配管内の滅菌処理を行う。具体的には、弁１１２，１１４，１１５を開状態とし、弁１１１，１１３を閉状態として、圧送ポンプ１０１により滅菌液を配管１０６，１０７内で循環させることで配管１０６，１０７の内部を滅菌する。この際、滅菌液は、加熱部１０２により１３５℃程度に加熱されて配管内を流通するとともに、冷却部１０５により５０℃程度に冷却される。また、連続滅菌装置１００では、制御部により圧送ポンプ１０１の動作や弁１１２の開放状態が調整されることで、流量や配管内部の圧力が制御されている。なお、滅菌処理の際、冷却部１０４は冷却動作を停止した状態となっている。これにより、滅菌液は、１３５℃程度に加熱された状態で配管１０６を流通して配管内の滅菌を行うとともに、冷却部１０５により冷却されて加熱部１０２に再び流れ込む。【００１２】
滅菌液による滅菌処理後、冷却部１０４を稼働させ、冷却部１０４における配管１０６の内部の冷却温度を安定化させる。その後、弁１１３を開状態とし、弁１１４，１１５を閉状態とする制御を行うとともに、弁１１１を開状態とし滅菌液から滅菌対象液体に切替えて、滅菌対象液体の連続滅菌処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２６２５９４号公報
【特許文献２】特開平１−１４８１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述した従来の連続滅菌装置１００では、本来の滅菌経路である第１の流路のほかに、事前処理で使用される第２の流路に冷却部１０５が設けられるため、装置の規模が大きいという問題があった。【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、流路内の滅菌処理を確実に行うことができるとともに、装置の小型化を実現することができる連続滅菌装置の運転方法、連続滅菌装置、発酵システムおよび連続発酵システム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】
【００１６】
本発明者らは、連続滅菌装置の運転方法、連続滅菌装置、発酵システムおよび連続発酵システムについて鋭意研究した結果、以下のいずれかの構成により配管内の滅菌処理を確実に行うことができるとともに、装置の小型化を実現することが可能となり、本発明を完成させた。【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる連続滅菌装置の運転方法は、滅菌対象液体が流通する流路上で加熱処理、保持処理および冷却処理の一連の処理を連続的に施して前記滅菌対象液体の滅菌を行う連続滅菌装置の運転方法であって、前記流路に、該流路を構成する部材を滅菌する滅菌媒体を流通させて、該部材を滅菌する滅菌ステップと、滅菌処理が施された滅菌液を前記部材に流通させ、該滅菌液に対して前記一連の処理を施すとともに、該一連の処理が施される前記滅菌液の流量、温度および圧力を計測する滅菌液流通ステップと、前記一連の処理が施される前記滅菌液に対して計測された流量、温度および圧力と、予め設定された条件としての流量、温度および圧力とを比較して、計測された流量、温度および圧力が、前記条件を達成しているか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記条件を達成していると判断した場合に、前記部材に流通させる液体を前記滅菌液から前記滅菌対象液体に切り替える切替ステップと、を含むことを特徴とする。【００１８】
また、本発明にかかる連続滅菌装置の運転方法は、上記の発明において、前記滅菌媒体は、蒸気であることを特徴とする。【００１９】
また、本発明にかかる連続滅菌装置の運転方法は、上記の発明において、前記一連の処理は、前記加熱処理および前記保持処理を施す前後の液体同士で熱交換処理を含むことを特徴とする。【００２０】
また、本発明にかかる連続滅菌装置の運転方法は、上記の発明において、前記滅菌対象液体は、発酵原料としての培地であることを特徴とする。【００２１】
また、本発明にかかる連続滅菌装置の運転方法は、上記の発明において、前記滅菌液および前記滅菌対象液体を、連続して発酵処理を行う発酵装置に供給することを特徴とする。【００２２】
また、本発明にかかる連続滅菌装置は、滅菌対象液体の滅菌を行う連続滅菌装置であって、前記滅菌対象液体を加熱する加熱部、該加熱部により加熱された前記滅菌対象液体を所定の温度、所定時間で保持する保持部、および該保持部により保持されて加熱滅菌が完了した前記滅菌対象液体を冷却する冷却部を有し、少なくとも前記滅菌対象液体を流通させる第１の流通手段と、一端から前記部材を滅菌する滅菌媒体を導入可能であって、他端が前記第１の流通手段に接続される第２の流通手段と、一端から滅菌処理が施された滅菌液を導入可能であって、他端が前記第１の流通手段に接続される第３の流通手段と、前記第１の流通手段を流通する液体の流量、温度および圧力を計測する計測手段と、前記滅菌対象液体の滅菌処理にかかる流量、温度および圧力を条件情報として記憶する記憶部と、当該連続滅菌装置全体の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２および第３の流通手段を制御することにより、前記第１の流通手段に前記滅菌媒体を流通させて前記第１の流通手段を滅菌した後、前記滅菌液を前記第１の流通手段に流通させ、該滅菌液に対して前記加熱部、前記保持部および前記冷却部による一連の処理を施すとともに、該一連の処理が施される前記滅菌液の流量、温度および圧力を前記計測手段に計測させ、前記計測手段が計測した流量、温度および圧力と、前記記憶部に記憶された前記条件情報とを比較して、計測された流量、温度および圧力が、前記条件情報に応じた条件を達成しているか否かを判断するとともに、前記条件を達成していると判断した場合に、前記第１および第３の流通手段を制御することにより前記第１の流通手段を流通する液体を前記滅菌液から前記滅菌対象液体に切り替えることを特徴とする。【００２３】
また、本発明にかかる連続滅菌装置は、上記の発明において、前記滅菌媒体は、蒸気であって、前記第１の流通手段に接続され、前記蒸気により生じたドレインを排出する第４の流通手段を備えたことを特徴とする。【００２４】
また、本発明にかかる連続滅菌装置は、上記の発明において、前記加熱部の上流側と前記保持部の下流側とをそれぞれ流通する液体同士で熱交換を行わせる熱交換部をさらに備えたことを特徴とする。【００２５】
また、本発明にかかる連続滅菌装置は、上記の発明において、前記加熱部、冷却部および熱交換部のいずれか一つ以上が、プレート式熱交換器であることを特徴とする。【００２６】
また、本発明にかかる発酵システムは、培地、食品、医薬品などの原料を保持する原料保持部と、上記の発明にかかる連続滅菌装置であって、前記原料保持部から供給される前記原料を前記滅菌対象液体として連続して滅菌する連続滅菌装置と、前記連続滅菌装置によって滅菌処理された前記原料を用いて発酵処理を行う発酵槽と、を備えたことを特徴とする。【００２７】
また、本発明にかかる発酵システムは、上記の発明において、前記流量は、前記計測手段による計測結果、前記原料保持部の重量変化、および／または前記発酵槽の重量変化に応じて決定されることを特徴とする。【００２８】
また、本発明にかかる発酵システムは、上記の発明において、前記発酵槽に滅菌液を導入する配管から分岐された配管を介して前記流路に前記滅菌液を導入することを特徴とする。【００２９】
また、本発明にかかる連続発酵システムは、上記の発明にかかる発酵システムと、前記発酵槽において生成された発酵液を濾過する濾過手段と、を備えたことを特徴とする。【００３０】
また、本発明にかかる連続発酵システムは、上記の発明において、前記原料保持部は、複数設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、流路内の滅菌処理を確実に行うことができるとともに、装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる発酵システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる発酵システムにおける事前処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる発酵システムにおける事前処理を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる発酵システムにおける事前処理を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる発酵システムにおける事前処理を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかる発酵システムの概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２にかかる発酵システムにおける連続滅菌装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３にかかる連続発酵システムの概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３の変形例にかかる連続発酵システムの概略構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、従来の多重管型の連続滅菌装置の概略構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる発酵システムの概略構成を示す模式図である。発酵システム１は、培養のための微生物や培養細胞を収容し、発酵により発酵液を生成する発酵槽内に連続的に滅菌された培地の供給を行うものである。
【００３５】
図１に示す発酵システム１は、培地、食品、医薬品などの原料を保持する原料保持部１０と、原料保持部１０から供給される原料を連続して滅菌する連続滅菌装置２０と、連続滅菌装置２０によって滅菌処理された原料を用いて発酵処理を行う発酵装置３０と、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成され、発酵システム１全体の動作を制御する制御部４０と、発酵システム１を動作させるための各種プログラム、および発酵システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含む情報を記憶する記憶部５０と、を備える。
【００３６】
連続滅菌装置２０は、圧送対象の培地、食品、医薬品（以下、滅菌対象液体という）や、滅菌処理が施された滅菌液を圧送する圧送ポンプ２１と、圧送ポンプ２１により送られた滅菌対象液体または滅菌液を加熱する加熱部２２と、加熱部２２により加熱された滅菌対象液体または滅菌液を所定の温度、所定時間で保持する保持部２３と、保持部２３により保持されて加熱滅菌が完了した滅菌対象液体または滅菌液を冷却する冷却部２４と、滅菌処理を施す滅菌フィルター２５と、蒸気雰囲気中のドレインのみを排出するスチームトラップ２６と、を有する。また、連続滅菌装置２０は、制御部４０により動作が制御されている。滅菌液としては、例えば、実際の滅菌対象液体と粘度等が類似するように調整した滅菌水が用いられる。なお、実際の滅菌対象液体と粘度等が類似するように調整されていれば、滅菌処理が施された水溶液を滅菌液として用いてもよい。滅菌処理が施された滅菌液としては、例えばピュアスチーム（整缶剤を含まない蒸気）の凝縮水であってもよいし、滅菌フィルターによって滅菌した水であってもよい。滅菌液は、好ましくは滅菌フィルターにより滅菌した水である。
【００３７】
連続滅菌装置２０には、圧送ポンプ２１、加熱部２２、保持部２３および冷却部２４が配管により順に接続され、これらの部材によって一つの流路である第１流路２７（第１の流通手段）が形成されている。また、連続滅菌装置２０には、両端が第１流路２７の上流側と下流側とにそれぞれ接続する第２流路２８が形成されている。なお、第１流路２７では、原料保持部１０に接続する側を上流側、発酵装置３０に接続する側を下流側とする。
【００３８】
第１流路２７は、一端で原料保持部１０と接続するとともに、他端で圧送ポンプ２１に接続する第１配管２７１と、圧送ポンプ２１と加熱部２２との間を接続する第２配管２７２と、加熱部２２と保持部２３との間を接続する第３配管２７３と、保持部２３と冷却部２４との間を接続する第４配管２７４と、一端が冷却部２４と接続するとともに、他端が発酵装置３０に接続する第５配管２７５と、を有する。
【００３９】
第１配管２７１は、開閉により配管内の気体または液体の流通を規制する第１弁２０１を有する。また、第５配管２７５は、開閉により配管内の気体または液体の流通を規制する第２弁２０２を有する。第１弁２０１は、制御部４０の制御のもと、開閉が自動的に行われる。また、第２弁２０２は、制御部４０の制御のもと、開度調整が自動的に行われる。
【００４０】
また、連続滅菌装置２０は、第３配管２７３に設けられ、該第３配管２７３内を流通する液体の温度を計測する温度計２１１と、第５配管２７５に設けられ、該第５配管２７５内を流通する液体の流量を計測する流量計２１２と、第５配管２７５に設けられ、該第５配管２７５内の圧力を計測する圧力計２１３と、を有する。
【００４１】
第２流路２８は、一端から蒸気または液体を導入可能であって、他端で第５配管２７５の第２弁２０２より上流側に接続する第１配管２８１と、一端から蒸気を導入可能であって、他端が第１配管２７１の第１弁２０１および圧送ポンプ２１の間に接続する第２配管２８２と、一端が第１配管２８１に接続するとともに、他端が第２配管２８２に接続する第３配管２８３と、一端が第１配管２７１の第１弁２０１および圧送ポンプ２１の間に接続する第４配管２８４と、を有する。なお、上述した各配管は、それぞれが図示しない接続具によって接続されている。
第１配管２８１はあくまで連続滅菌装置２０の最も高い位置から導入することが好ましい。蒸気は、連続滅菌装置２０の上部（高い位置）から導入することが技術常識であるため、例えば、第５配管２７５が第１配管２７１より高い場合であれば、第１配管２８１は他端で第５配管２７５の第２弁２０２より上流側に接続する。
【００４２】
また、第２配管２８２には、第３配管２８３との接続部分よりも上流側（液体の導入側）に、滅菌フィルター２５が設けられている。これにより、第２配管２８２の一端から導入される液体が、滅菌フィルター２５によって滅菌される。
【００４３】
また、第４配管２８４には、スチームトラップ２６が設けられている。第４配管２８４は、蒸気によるドレイン（復水）排出のため、連続滅菌装置２０の底部に設けられることが好ましい。例えば、連続滅菌装置２０に複数箇所の底部を有している場合には、それぞれの底部に第４配管２８４およびスチームトラップ２６が設けられる。
【００４４】
第１配管２８１は、第５配管２７５との接続部分近傍に設けられ、開閉により配管内の気体または液体の流通を規制する第３弁２０３を有する。
第３配管２８３は、開閉により配管内の気体または液体の流通を規制する第４弁２０４を有する。
第２配管２８２は、第１配管２７１との接続部分および第３配管２８３との接続部分の間に設けられ、開閉により配管内の気体または液体の流通を規制する第５弁２０５を有する。
第４配管２８４は、第１配管２７１との接続部分およびスチームトラップ２６の間に設けられ、開閉により配管内の気体または液体の流通を規制する第６弁２０６と、を有する。
第３弁２０３〜第６弁２０６は、制御部４０の制御のもと、開閉動作が自動的に行われる。
【００４５】
ここで、加熱部２２は、一端で第２配管２７２と接続するとともに、他端で第３配管２７３と接続する配管２２ａと、配管２２ａに近接または外表面同士を接触させて設けられる配管２２１と、を有する。加熱部２２では、配管２２１の内部に蒸気を流通させることによって、配管２２ａを加熱する。
【００４６】
保持部２３は、一端で第３配管２７３と接続するとともに、他端で第４配管２７４と接続する配管２３ａを有し、この配管２３ａを所定の温度下で保持する。なお、配管２３ａの長さは、保持時間と流量とに応じて定められることが好ましい。
【００４７】
冷却部２４は、一端で第４配管２７４と接続するとともに、他端で第５配管２７５と接続する配管２４ａと、配管２４ａに近接または外表面同士を接触させて設けられる配管２４１と、を有する。冷却部２４では、配管２４１の内部に冷却水を流通させることによって、配管２４ａを冷却する。
【００４８】
なお、加熱部２２および冷却部２４には、熱交換壁を介して熱交換を行うプレート式熱交換器が好適に用いられる。例えば、加熱部２２は、配管２２ａと配管２２１との間に熱交換壁を設けて、熱交換を促進させるものであってもよいし、一つの配管を熱交換壁で分割して、分割された一方の領域に滅菌対象液などを流通させ、他方の領域に蒸気や熱水などの熱媒体を流通させるものであってもよい。
【００４９】
滅菌フィルター２５は、液体中の微生物を除去できる機能を有する。
スチームトラップ２６は、自身に溜まった水位や内部の温度などの情報をもとに、溜まったドレインを自動的に排出する機能を有する。
【００５０】
発酵装置３０は、連続滅菌装置２０に連結し、連続滅菌装置２０によって滅菌された培地、食品、医薬品および微生物や培養細胞などを収容して発酵させる発酵槽３１と、蒸気雰囲気中のドレインのみを排出するスチームトラップ３２と、を有する。
【００５１】
また、発酵装置３０は、一端で発酵槽３１と接続する第１配管３０１を有する。第１配管３０１には、上述したスチームトラップ３２が設けられている。また、第１配管３０１は、発酵槽３１との接続部分およびスチームトラップ３２の間に設けられ、制御部４０のもとで開閉動作して配管内の液体の流通を規制する弁３１１を有する。
【００５２】
発酵槽３１は、攪拌部３１ａを有する。攪拌部３１ａは、棒状の部材の先端に攪拌羽を有する。発酵槽３１では、攪拌部３１ａの攪拌羽が回転することによって、収容されている液体を攪拌する。また、発酵槽３１には、通常発酵において制御する温度やｐＨを計測するセンサーを取り付けることができる。また、発酵槽３１は、気体を通気することができる等、発酵槽として当然備えるべき機能を有する。
【００５３】
記憶部５０は、滅菌対象液体の滅菌処理にかかる滅菌条件情報５１を記憶する。滅菌条件情報５１には、加熱部２２における加熱温度、保持部２３における保持時間、冷却部２４における冷却温度、第１流路２７における流量、および第１流路２７における配管内の圧力などの情報が含まれる。記憶部５０は、例えばフラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。
【００５４】
上述した発酵システム１では、原料保持部１０から供給される原料を、第１配管２７１を介して、圧送ポンプ２１により加熱部２２に送り込む。その後、加熱部２２により加熱（例えば１３５℃に加熱）された原料は、保持部２３に送り込まれ、所定時間（例えば１分）、所定温度（例えば１３５℃）で保持される。これにより、原料に対して加熱滅菌処理が施される。加熱滅菌処理が施された原料は、冷却部２４に送られ、冷却（例えば３２℃程度に冷却）される。冷却部２４により冷却された原料は、第５配管２７５を介して発酵槽３１に送り込まれる。発酵槽３１では、連続滅菌装置２０から送り込まれた原料と、微生物や培養細胞とをもとに、発酵処理が行われる。上述した一連の処理を行うことにより、連続滅菌装置２０において滅菌された原料が連続的に発酵槽３１に供給されて発酵処理が行われ、発酵液を回収することができる。なお、上述した一連の処理では、制御部４０により、第１弁２０１および第２弁２０２のみが開状態、第３弁２０３〜第６弁２０６および弁３１１が閉状態に制御されている。
【００５５】
次に、発酵システム１の連続滅菌装置２０による滅菌処理（連続滅菌装置２０の運転方法）について説明する。連続滅菌装置２０では、培地、食品、医薬品などの滅菌対象液体の滅菌処理の事前処理として、実際の滅菌対象液体を滅菌する前に、連続滅菌装置２０を滅菌する。連続滅菌装置２０を滅菌した後、第１流路２７に滅菌水を流通させることによって、連続滅菌装置２０の滅菌温度、圧力、流量などを安定化させる。
【００５６】
図２は、本実施の形態１にかかる発酵システムにおける事前処理を示すフローチャートである。図３〜図５は、本実施の形態１にかかる発酵システムにおける事前処理を説明する図である。なお、以下の説明では、滅菌媒体として蒸気を用いるものとして説明するが、滅菌媒体として酸性またはアルカリ性の水溶液を用いるものであってもよい。また、蒸気には、整缶剤が含まれていてもよい。
【００５７】
事前処理では、まず蒸気による配管内（部材）の滅菌を行う（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１にかかる蒸気滅菌処理では、第１配管２８１から蒸気（滅菌媒体）を導入し、連続滅菌装置２０における配管内の滅菌を行う。
【００５８】
蒸気滅菌処理時、制御部４０により、第１弁２０１、第２弁２０２は閉状態となり、第３弁２０３、第４弁２０４、第５弁２０５および第６弁２０６は開状態となるように制御されている。すなわち、第１流路２７および第２流路２８によって、略環状をなす流路が形成されている。これにより、第１配管２８１に導入された蒸気は、第５配管２７５から第１流路２７に充填されるとともに、第１配管２８１から第３配管２８３に分岐され、第２配管２８２に送られて、第２流路２８に充填される。このとき、導入された蒸気が流通する第１配管２８１、第２配管２８２、第３配管２８３、第３弁２０３、第４弁２０４および第５弁２０５が第２の流通手段をなす。
【００５９】
また、蒸気の流通により生じたドレインは、スチームトラップ２６を介して第４配管２８４から外部に排出される（図３参照）。このとき、スチームトラップ２６、第４配管２８４および第６弁２０６が第４の流通手段をなす。なお、発酵槽３１の滅菌を同時に行う場合、例えば第２弁２０２および弁３１１を開状態とし、発酵槽３１に流れ込んだ蒸気により生じたドレインを、スチームトラップ３２を介して排出するものであってもよい。また、発酵槽には図示されていない専用の蒸気供給ラインから蒸気を導入し滅菌してもよい。
【００６０】
装置滅菌が十分に行えた後、蒸気の導入を停止し、第１配管２８１から滅菌空気を導入することによって、第１流路２７および第２流路２８の配管内の圧力を陽圧に保持する（ステップＳ１０２）。滅菌空気の導入により、蒸気の導入の停止によって配管内が冷えた際の配管内部の陰圧化を防止する。これは装置滅菌を行う場合に技術的に常識である。
【００６１】
続いて、制御部４０の制御により第２弁２０２を閉状態から開状態とし、第３弁２０３、第４弁２０４および第６弁２０６を開状態から閉状態として、第２配管２８２から滅菌液を導入する（ステップＳ１０３、図４参照）。ここで使用する滅菌液は、上述したように、実際の滅菌対象液体と粘度等が類似するように調整された滅菌水などである。また、滅菌液は、滅菌フィルター２５を通過することにより、滅菌処理が施される。このとき、導入された滅菌液が流通する第２配管２８２および第５弁２０５が第３の流通手段をなす。
【００６２】
第２配管２８２から滅菌液を導入すると、滅菌液は、第１配管２７１に流れ込み、第１流路２７を下流側へ向けて流通した後、発酵槽３１に流れ込む。このとき、加熱部２２、保持部２３および冷却部２４は、制御部４０の制御により動作する。滅菌液は、第１流路２７を流通することで、加熱部２２により所定の温度となるように加熱され、保持部２３において所定時間、所定温度で保持された後、冷却部２４により冷却される。具体的には、滅菌液は、例えば、加熱部２２により１３５℃程度に加熱され、保持部２３において１３５℃で１分間保持され、冷却部２４により３２℃に冷却される。また、第５配管２７５に送り込まれた滅菌液は、その後発酵槽３１に流れ込む。
【００６３】
ここで、制御部４０は、第１流路２７において滅菌液を流通させている間、温度計２１１、流量計２１２および圧力計２１３から計測情報として、第１流路２７を流通している滅菌液に応じた温度、流量および配管内の圧力をそれぞれ取得する。制御部４０は、取得した計測情報をもとに、記憶部５０に記憶されている滅菌条件情報５１を参照して、配管を流通する滅菌液の温度、流量および配管内の圧力が設定されている滅菌条件を達成しているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００６４】
具体的には、制御部４０は、温度計２１１からの温度情報に基づき、第３配管２７３を通過する液体の温度が、所定の温度となっているか否かを判断する。制御部４０は、判断結果に応じて、配管２２１に流通させる蒸気の温度や流量を制御する。
【００６５】
また、制御部４０は、流量計２１２からの流量にかかる情報に基づき、第５配管２７５を流通する液体の流量が所定の流量であるか否かを判断する。制御部４０は、判断結果に応じて、圧送ポンプ２１の動作を制御する。
【００６６】
また、制御部４０は、圧力計２１３からの圧力情報に基づき、第５配管２７５の配管内の圧力が所定の圧力であるか否かを判断する。制御部４０は、判断結果に応じて、第１流路２７の配管内の液体が沸騰しないように第２弁２０２の開度を調整し、内部の圧力制御を行う。
【００６７】
制御部４０は、温度計２１１、流量計２１２および圧力計２１３からそれぞれ取得した計測情報と、滅菌条件情報５１とを比較して滅菌条件が達成されていないと判断した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、上述した温度、流量および／または圧力の制御を行うとともに、ステップＳ１０４にかかる比較処理を繰り返す。
【００６８】
一方、制御部４０は、温度計２１１、流量計２１２および圧力計２１３からそれぞれ取得した計測情報と、滅菌条件情報５１とを比較して滅菌条件が達成されていると判断した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行する。
【００６９】
なお、制御部４０が、滅菌条件が達成されていると判断した場合、滅菌条件が達成された旨を報知するようにしてもよい。報知する手段としては、ブザー、ＬＥＤ、モニタ表示などの音、光、画像表示のいずれか、またはその組み合わせにより実現することができる。
【００７０】
制御部４０は、滅菌条件が達成されていると判断すると、第５弁２０５を開状態から閉状態とし、第１弁２０１を閉状態から開状態とする制御を行い、第１流路に供給される液体を滅菌液から滅菌対象液体に切り替える（ステップＳ１０５）。これにより、連続滅菌装置２０には、原料保持部１０から培地、食品、医薬品などの滅菌対象液体が供給される（図５参照）。
【００７１】
上述した事前処理を行うことによって、第１流路２７の配管内に滅菌対象液を流通させる前に、配管内を滅菌し、連続滅菌装置２０において加熱温度、保持温度、冷却温度、流量、圧力が安定した状態とすることができ、その後、滅菌液から滅菌対象液体に切り替えることで、滅菌環境下で所定の流通条件を満たした状態で滅菌対象液体の滅菌処理を連続的に行うことができる。
【００７２】
事前処理後、連続滅菌装置２０において滅菌された滅菌対象液体（培地など）が発酵槽３１に送られることによって、発酵装置３０において発酵処理を行うことができる。発酵槽３１には、図示しない前培養装置により調整された微生物や培養細胞が植菌され、連続滅菌装置２０からの培地の供給により発酵処理が行われる。発酵装置３０では、発酵条件に応じて、発酵槽３１内の温度調整や気体の供給などが行われる。
【００７３】
発酵処理では、制御部４０が、温度計２１１、流量計２１２および圧力計２１３から計測情報を適宜取得し、該取得した計測情報をもとに、滅菌条件情報５１を参照して、配管を流通する滅菌対象液体の温度、流量および配管内の圧力が設定されている滅菌条件を達成しているか否かを判断して、温度、流量および配管内の圧力を制御される。この際、流量は、上述した流量計２１２により計測値を取得する以外に、原料保持部１０における重量変化または発酵槽３１の重量変化に応じて計測値を取得するものであってもよいし、これらの組み合わせにより計測値を取得するものであってもよい。
【００７４】
上述した実施の形態１によれば、滅菌対象液体を流通させる第１流路２７の上流側と下流側とにそれぞれ接続する第２流路２８を介して滅菌媒体による滅菌、および滅菌液による滅菌条件の調整を行うようにしたので、第２流路において従来必要であった冷却部を不要とし、流路内の滅菌処理を確実に行うことができるとともに、装置の小型化を実現することができる。
【００７５】
また、上述した実施の形態１によれば、事前処理として、蒸気による滅菌と、滅菌水を用いた滅菌条件の調整とによって、滅菌性を損なうことなく、配管の滅菌処理から滅菌対象液の滅菌処理に移行することができる。
【００７６】
なお、上述した実施の形態１では、各配管に設けられた弁を制御部４０の制御により開閉動作を行うものとして説明したが、先に説明した各弁開閉を使用者によって手動で行うものであってもよい。
【００７７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２にかかる発酵システムの概略構成を示す模式図である。図７は、本実施の形態２にかかる連続滅菌装置の概略構成を示す模式図である。なお、上述した実施の形態１の構成と同一の構成には、同一の符号を付している。図６に示すように、本実施の形態２にかかる発酵システム１ａには、上述した発酵システム１の連続滅菌装置２０に代えて、連続滅菌装置２０ａが設けられている。連続滅菌装置２０ａは、上述した実施の形態１にかかる連続滅菌装置２０の構成に加え、加熱部２２および保持部２３による加熱処理前後の液体に対して補助的に熱交換を行わせる熱交換部２９を有する。
【００７８】
滅菌装置２０ａには、圧送ポンプ２１、加熱部２２、保持部２３、冷却部２４および熱交換部２９が配管により接続され、一つの流路である第１流路２７ａが形成されている。また、連続滅菌装置２０ａには、両端が第１流路２７ａの上流と下流とにそれぞれ接続する第２流路２８が形成されている。
【００７９】
熱交換部２９は、第１の流路２７ａにおいて加熱部２２の前段（上流側）に設けられる第１熱交換部２９ａと、第１の流路２７ａにおいて保持部２３の後段（下流側）に設けられる第２熱交換部２９ｂと、を有する。
【００８０】
第１流路２７ａは、上述した第１配管２７１、第３配管２７３および第５配管２７５と、圧送ポンプ２１および熱交換部２９（第１熱交換部２９ａ）を接続する第６配管２７６と、熱交換部２９（第１熱交換部２９ａ）および加熱部２２の上流側を接続する第７配管２７７と、保持部２３の下流側および熱交換部２９（第２熱交換部２９ｂ）を接続する第８配管２７８と、熱交換部２９（第２熱交換部２９ｂ）および冷却部２４を接続する第９配管２７９と、を有する。
【００８１】
第１熱交換部２９ａは、一端で第６配管２７６と接続するとともに、他端で第７配管２７７と接続する配管２９１からなる。また、第２熱交換部２９ｂは、一端で第８配管２７８と接続するとともに、他端で第９配管２７９と接続する配管２９２からなる。熱交換部２９は、配管２９１および配管２９２が近接、または配管２９１および配管２９２の外表面同士が接触するように配設されている。これにより、熱交換部２９では、第６配管２７６を介して原料保持部１０や第２配管２８２から送り込まれた略常温の液体と、保持部２３を通過して所定温度（例えば、１３５℃）に維持された液体との間で、配管２９１，２９２を介した熱交換が行われる。なお、熱交換部２９は、第１熱交換部２９ａと第２熱交換部２９ｂとが熱交換壁によって分割されてなるプレート式熱交換器を用いて構成されるものであってもよい。
【００８２】
熱交換部２９によって液体間で熱交換が行われることにより、加熱部２２の配管２２ａには、原料保持部１０から供給された滅菌対象液の温度よりも高い温度の滅菌対象液体が送り込まれ、冷却部２４の配管２４ａには、保持部２３から供給される滅菌対象液体の温度よりも低い温度の滅菌対象液体が送り込まれることとなる。これにより、加熱部２２および冷却部２４がそれぞれ行う調整温度の調整幅を小さくすることができ、かつ熱エネルギー回収を行うことができる。なお、事前処理における滅菌液の流通においても同様の熱交換が行われる。
【００８３】
上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、滅菌対象液体を流通させる第１流路２７ａの上流側と下流側とにそれぞれ接続する第２流路２８を介して蒸気による滅菌、および滅菌水による滅菌条件の調整を行うようにしたので、第２流路２８において従来必要であった冷却部を不要とし、流路内の滅菌処理を確実に行うことができるとともに、装置の小型化を実現することができる。
【００８４】
ここで、図１０に示したような従来の連続滅菌装置１００に熱交換部を設けた場合、連続滅菌装置１００では加熱部１０２において加熱された液体（実際の滅菌対象液体と同様の粘度等を有する液体）を循環させることによって滅菌を行うこととなるが、保持部１０３から送られる加熱後の液体が熱交換部で冷却されてしまう。これにより、熱交換部の下流側に接続する冷却部１０４以降の配管においては、加熱部によって加熱された液体の温度よりも低い温度の液体が循環することとなり、滅菌が不十分となるおそれがあった。
【００８５】
連続滅菌装置１００の滅菌が十分でなければ、滅菌対象液体を加熱器において所定の高温まで加熱され、所定の滅菌処理を行ったとしても、連続滅菌装置１００の滅菌が不十分な区間（冷却部１０４以降）に接触することで滅菌対象液体の雑菌汚染などの問題が発生してしまう。特に、発酵工業における連続発酵プロセスにおいて、培地を連続して供給する場合、連続滅菌装置１００のほんのわずかの滅菌不良が雑菌汚染の原因となり、連続発酵処理を長時間実施できなくなるといった大きな問題につながることになる。
【００８６】
これに対し、上述した実施の形態２によれば、加熱部２２および保持部２３による加熱処理前後において、流通する液体の熱交換を行う熱交換部２９を設けることよって、一段と効率よく熱エネルギー回収を行って液体の加熱および冷却を実現することができる。さらに、第２流路２８を介して第１流路２７ａの下流側から上流側に蒸気を流通させて滅菌処理を行うため、確実な滅菌処理を行うことが可能となる。
【００８７】
また、上述した実施の形態２によれば、事前処理として、蒸気による滅菌と、滅菌水を用いた滅菌条件の調整とによって、滅菌性を損なうことなく、配管の滅菌処理から滅菌対象液の滅菌処理に移行することができる。
【００８８】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３にかかる連続発酵システムの概略構成を示す模式図である。本実施の形態３にかかる連続発酵システム２は、培養のための微生物や培養細胞を収容し、発酵により発酵液を生成する発酵槽内に連続的に培地を供給しつつ、発酵槽から外部に排出された微生物や培養細胞と発酵液とを分離膜によって分離し、未濾過液（微生物や培養細胞を含む）を発酵槽に戻す循環を行い、長時間にわたって連続的に高生産性を維持して発酵液の回収を行うものである。
【００８９】
図８に示す連続発酵システム２は、上述した原料保持部１０、連続滅菌装置２０および記憶部５０と、連続滅菌装置２０によって滅菌処理された原料を用いて発酵処理を行う発酵装置３０ａと、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成され、連続発酵システム２全体の動作を制御する制御部４０ａと、を備える。なお、記憶部５０は、連続発酵システム２を動作させるための各種プログラム、および連続発酵システム２の動作に必要な各種パラメータ等を含む情報を記憶する。
【００９０】
発酵装置３０ａは、連続滅菌装置２０に連結し、連続滅菌装置２０によって滅菌された培地、食品、医薬品および微生物や培養細胞などを収容して発酵させる発酵槽３１と、蒸気雰囲気中のドレインのみを排出するスチームトラップ３２と、発酵槽３１からの発酵液を圧送する圧送ポンプ３３と、圧送ポンプ３３により送られる発酵液を濾過する分離膜モジュール３４（濾過手段）と、を有する。
【００９１】
また、発酵装置３０ａは、一端で発酵槽３１と接続し、上述したスチームトラップが設けられる第１配管３０１と、一端で発酵槽３１と接続するとともに、他端で分離膜モジュール３４に接続し、上述した圧送ポンプ３３が設けられる第２配管３０２と、一端で分離膜モジュール３４と接続する第３配管３０３と、一端で分離膜モジュール３４と接続するとともに、他端で発酵槽３１に接続する第４配管３０４と、を有する。
【００９２】
第２配管３０２は、滅菌された培地、食品、医薬品、もしくはそれらが微生物または培養細胞により発酵された発酵液などを、発酵槽３１から圧送ポンプ３３を介して分離膜モジュール３４に送るための流路を形成する。
【００９３】
分離膜モジュール３４は略箱状をなし、例えば平均径が０．０１μｍ以上１．００μｍ未満の細孔が複数形成された多孔質膜３４１を内部に有する。多孔質膜３４１は、例えば、分離膜モジュール３４の内部空間を分割して二つの領域Ｒ１，Ｒ２を形成するように設けられている。すなわち、分離膜モジュール３４は、多孔質膜３４１によって内部空間が分割された状態となっており、等分された空間同士は、細孔によってのみ連通している。
【００９４】
多孔質膜３４１は、有機材料からなる有機膜および／または無機材料からなる無機膜などからなり、有機膜としてはポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、セルロース系樹脂およびセルローストリアセテート系樹脂などに例示されるような有機高分子化合物を含んだ有機膜からなるものが好ましい。とりわけ、溶液による製膜が容易で物理的耐久性や耐薬品性にも優れているポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂およびポリアクリロニトリル系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデン系樹脂またはそれを主成分とする樹脂が最も好ましく用いられる。無機膜としてはセラミックスからなるものが好ましい。
【００９５】
ここで、分離膜モジュール３４において、第２配管３０２および第４配管３０４は領域Ｒ１と連通するように接続され、第３配管３０３は領域Ｒ２に連通するように接続されている。
【００９６】
分離膜モジュール３４では、発酵槽３１から送り込まれた発酵液を多孔質膜３４１により濾過する。具体的には、多孔質膜３４１の細孔を通過した発酵液が領域Ｒ２に導入され、第３配管３０３を介して外部に送られる。また、多孔質膜３４１の細孔を通過できなかった発酵液（未濾過液、例えば、微生物や培養細胞など細孔の径より大きい物質）は領域Ｒ１に留まり、第４配管３０４を介して発酵槽３１に戻る。
【００９７】
なお、分離膜モジュール３４は、上述した多孔質膜３４１により内部空間を分割するものであってもよいし、複数の中空糸膜によりなる中空糸分離膜モジュールを用いるものであってもよい。中空糸分離膜モジュールを用いる場合、例えば、外圧式の中空糸膜モジュールでは第２配管３０２および第４配管３０４は、中空糸膜の外表面がなす空間（領域Ｒ１に相当）に連通するようにそれぞれ接続され、第３配管３０３は、中空糸膜の内表面がなす空間（領域Ｒ２に相当）に連通するように接続される。また、内圧式の中空糸膜モジュールでは、第２配管３０２および第４配管３０４は、中空糸膜の内表面がなす空間に連通するように接続され、第３配管３０３は、中空糸膜の外表面がなす空間に連通するように接続される。
【００９８】
上述した連続発酵システム２では、上述したような連続滅菌装置２０による滅菌処理が施された原料が発酵槽３１に供給される。具体的には、原料保持部１０から供給される原料は、連続滅菌装置２０において加熱滅菌処理が施され、第５配管２７５を介して発酵槽３１に送り込まれる。発酵槽３１では、連続滅菌装置２０から送り込まれた原料と、微生物や培養細胞とをもとに、発酵処理が行われるとともに、発酵処理により生成された発酵液が分離膜モジュール３４に送られる。分離膜モジュール３４により濾過された液体は、第３配管３０３を介して回収され、濾過により残った微生物や培養細胞を含む発酵液（未濾過液）は、第４配管３０４を介して発酵槽３１に戻る。上述した一連の処理を行うことにより、連続的に発酵処理が行われ、発酵液を回収することができる。なお、上述した一連の処理では、制御部４０ａにより、第１弁２０１および第２弁２０２のみが開状態、第３弁２０３〜第６弁２０６および弁３１１が閉状態に制御されている。
【００９９】
ここで、発酵槽３１には、図示しない前培養装置により調整された微生物や培養細胞が植菌され、連続滅菌装置２０からの培地の供給と、分離膜モジュール３４による濾過（分離膜モジュール３４内の微生物や培養細胞の発酵槽３１への再供給、および微生物や培養細胞を分離除去した発酵液の採取）とを繰り返し行うことで連続的な発酵処理が行われる。発酵装置３０ａでは、発酵条件に応じて、発酵槽３１内の温度調整や気体の供給などが行われる。
【０１００】
上述した実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様に、滅菌対象液体を流通させる第１流路２７の上流側と下流側とにそれぞれ接続する第２流路２８を介して滅菌媒体による滅菌、および滅菌液による滅菌条件の調整を行うようにしたので、第２流路において従来必要であった冷却部を不要とし、流路内の滅菌処理を確実に行うことができるとともに、装置の小型化を実現することができる。
【０１０１】
また、上述した実施の形態３によれば、事前処理として、蒸気による滅菌と、滅菌水を用いた滅菌条件の調整とによって、滅菌性を損なうことなく、配管の滅菌処理から滅菌対象液の滅菌処理に移行することができる。
【０１０２】
さらに、上述した実施の形態３によれば、発酵装置３０ａに分離膜モジュール３４を設けることによって、滅菌性を維持した状態で連続的に発酵処理を行うことができる。
【０１０３】
（実施の形態３の変形例）
図９は、本発明の実施の形態３の変形例にかかる連続発酵システムの概略構成を示す模式図である。図９に示すように、本実施の形態３の変形例にかかる連続発酵システム２ａには、上述した連続発酵システム２の連続滅菌装置２０に代えて、熱交換部２９を有する連続滅菌装置２０ａが設けられている。これにより、連続的に発酵処理を行う連続発酵システム２ａにおいても、加熱部２２および冷却部２４がそれぞれ行う調整温度の調整幅を小さくすることができ、かつ熱エネルギー回収を行うことができる。
【０１０４】
本実施の形態３の変形例のように、発酵装置３０ａに分離膜モジュール３４を設けるとともに、連続滅菌装置２０ａに熱交換部２９を設けることによって、滅菌処理において一段と効率のよい熱エネルギー回収による液体の加熱および冷却を行い、滅菌性を維持した状態で連続的に発酵処理を行うことができる。
【０１０５】
なお、上述した実施の形態１〜３および変形例では、原料保持部１０が一つであるものとして説明したが、二つ以上有するものであってもよいし、交換可能に設けられるものであってもよい。この場合、各原料保持部が第１配管２７１にそれぞれ接続するとともに、該第１配管２７１への流通を制御する弁がそれぞれ設けられる。
【０１０６】
また、上述した実施の形態１〜３および変形例において、滅菌液を導入する流路である第２配管２８２が、発酵槽３１に滅菌水などの液体を導入するための流路である配管（図示せず）から分岐されたものであってもよい。この場合も、第２配管２８２および発酵槽３１には、滅菌フィルター２５を通過した液体が流通することが好ましい。
【０１０７】
また、上述した実施の形態１〜３および変形例では、滅菌媒体を導入する配管が第１配管２８１であって、第１流路２７，２７ａの下流側、および第２配管２８２にそれぞれ接続するものとして説明したが、第２配管２８２が滅菌状態を独立して維持できるものであれば、第３配管２８３を有しないものであってもよい。すなわち、滅菌媒体は、第１配管２８１を介して第１流路２７，２７ａの下流側のみに導入される構成であっても適用可能である。このとき、第１配管２８１および第３弁２０３が第２の流通手段をなす。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の連続滅菌装置の運転方法、連続滅菌装置、発酵システムおよび連続発酵システムは、配管内の滅菌処理を確実に行うとともに、装置の小型化することに好適に採用できる。すなわち、本発明によれば、連続滅菌装置の滅菌性を損なうことなく熱回収が可能となる連続滅菌装置を提供することができるので、発酵関連分野のほか、医療や製薬や創薬や生物学研究や食品製造や有機化合物製造などの様々な分野において極めて有用である。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１ａ  発酵システム
２，２ａ  連続発酵システム
１０  原料保持部
２０，２０ａ，１００  連続滅菌装置
２１，３３，１０１  圧送ポンプ
２２，１０２  加熱部
２２ａ，２３ａ，２４ａ，２２１，２４１，２９１，２９２  配管
２３，１０３  保持部
２４，１０４  冷却部
２５  滅菌フィルター
２６，３２  スチームトラップ
２７，２７ａ  第１流路
２８  第２流路
２９  熱交換部
２９ａ  第１熱交換部
２９ｂ  第２熱交換部
３０，３０ａ  発酵装置
３１  発酵槽
３１ａ  攪拌部
３４  分離膜モジュール
４０，４０ａ  制御部
５０  記憶部
５１  滅菌条件情報
２０１  第１弁
２０２  第２弁
２０３  第３弁
２０４  第４弁
２０５  第５弁
２０６  第６弁
２１１  温度計
２１２  流量計
２１３  圧力計
２７１，２８１，３０１  第１配管
２７２，２８２，３０２  第２配管
２７３，２８３，３０３  第３配管
２７４，２８４，３０４  第４配管
２７５  第５配管
２７６  第６配管
２７７  第７配管
２７８  第８配管
２７９  第９配管
３１１  弁
３４１  多孔質膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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