(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液を貯溜する溶液貯溜タンクと、
前記溶液貯溜タンク内の溶液に含まれている粒子を超音波を用いて分散させる超音波分散器と、
前記溶液貯溜タンクに貯溜されている溶液を攪拌する攪拌器と、
前記溶液貯溜タンクの外部に配設されて前記貯溜タンクの内部の温度を制御する加熱ジャケットと、
前記溶液貯溜タンク内の溶液を吸引して溶液を加圧しながら次の位置に送出するポンプと、
前記ポンプにより送出された溶液に含まれている微細不純物をろ過するフィルターカートリッジと、
前記フィルターカートリッジが収納される筐体、前記筐体の内部に充填される熱媒体及び前記熱媒体を加熱するヒーターを有する温度調節装置と、
前記フィルターカートリッジを通過したろ過済みの溶液及び反溶媒貯溜タンクに貯溜されている反溶媒が一緒に注入され、注入された溶液及び反溶媒を攪拌して均一な粒子を有する反応物を生成する反応器と、
前記反応器は、内部に前記溶液と前記反溶媒が一緒に収容される反応チャンバーを有し、上部の一方の側に前記反応チャンバーの内部に前記反溶媒を投入するための反溶媒注入ポートが形成され、下部の一方の側に前記溶液を投入するための溶液注入ポートが形成されるシリンダーと、
前記反応チャンバーのー外郭に環状に形成され、内部に前記反応チャンバーに収容されている溶液及び反溶媒の温度を調節するための熱媒体が充填される熱媒体充填チャンバーと、
前記熱媒体充填チャンバーの空間を多数に分割し、各分割された多数の充填チャンバーに充填されている熱媒体間の熱交換を遮断するために断熱材からなる分割板と、
前記分割板に分割された各充填チャンバーに充填されている熱媒体の温度を制御する温度制御部材と、
前記反応器の排出ポートに連結されて排出されるスラリー状の反応物から有機材料及びろ液を分離する有機材料分離器と、
前記有機材料分離器から分離された固体相の有機材料を貯溜する有機材料貯溜タンクと、
前記有機材料分離器から分離された液体を収集した後、収集された液体の状態が正常の状態であるか、あるいは、非正常の状態であるかを分析し、分析されたデータに基づいて最適な工程条件に補正する機能をする分析及び補正モジュールと、
前記各充填チャンバー内の熱媒体温度を感知して前記分析及び補正モジュールに伝送する温度感知センサーと、
を備えることを特徴とする連続式反応器付き精製装置。
【請求項２】
前記フィルターカートリッジは、フィルターケースと、前記フィルターケースの内部に充填される充填物と、により構成されるが、前記充填物は、金属酸化物、活性アルミナ、シリカ、酸化チタン、活性炭、ベントナイト、酸性白土及び硅藻土よりなる群から選ばれるいずれか１種又は１種以上が混合されることを特徴とする請求項１に記載の連続式反応器付き精製装置。
【請求項３】
前記有機材料分離器は、遠心分離器又は脱水器であることを特徴とする請求項１に記載の連続式反応器付き精製装置。
【請求項４】
前記反応チャンバー及び熱媒体充填チャンバーの壁面は、耐腐食性のためにテフロン（登録商標）がコーティングされるか、あるいは、ハステロイ−により製作されることを特徴とする請求項１に記載の連続式反応器付き精製装置。
【請求項５】
溶液を通過させて溶液に含まれている固形物はろ過させて溶液のみを通過させる固形物ろ過フィルターと、
前記固形物ろ過フィルターを通過した溶液が貯溜される溶液貯溜タンクと、
前記溶液貯溜タンク内の溶液に含まれている粒子を超音波を用いて分散させる超音波分散器と、
前記溶液貯溜タンクに貯溜されている溶液を攪拌する攪拌器と、
前記貯溜タンクの外部に配設されて前記貯溜タンクの内部の温度を制御する加熱ジャケットと、
前記貯溜タンク内のトリプトファン溶液を吸引して溶液を加圧しながら次の位置に送出するポンプと、
前記ポンプにより送出された溶液と別途の経路を介して送出された溶媒が一緒に投入され、注入された溶液を攪拌して反応物を連続して生成する反応器と、
前記連続式反応器の排出ポートに連結されて前記連続式反応器から排出されるスラリー状の反応物からろ液を分離する脱水器と、
前記脱水器から分離された固体成分を乾燥する乾燥器と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の連続式反応器付き精製装置。
【請求項６】
請求項１に記載の連続式反応器付き精製装置を用いたトリプトファンの精製方法であって、
前記トリプトファン溶液を貯溜タンクに貯溜するときにろ過フィルターを通過させて所定の大きさ以上の固形分を除去する固形分除去ステップ（Ｓ１０）と、
前記貯溜タンク内にＮａＯＨを投入してトリプトファン溶液の水素イオン指数（ｐＨ）を調節する水素イオン指数調節ステップ（Ｓ２０）と、
前記貯溜タンクの外部に加熱ジャケットを設けて貯溜タンク内のトリプトファン溶液温度を一定に維持する温度調節ステップ（Ｓ３０）と、
前記貯溜タンク内のトリプトファン溶液に高分子物質を添加してトリプトファン溶液の粒子密度を向上させる密度向上ステップ（Ｓ４０）と、
前記貯溜タンク内のトリプトファン溶液を連続式反応器に投入する投入ステップ（Ｓ５０）と、
前記連続式反応器に投入されたトリプトファン溶液に酸溶液を投入して水素イオン指数を中和して粒子状結晶を析出する結晶析出ステップ（Ｓ６０）と、
前記析出された粒子状結晶を脱水器により脱水させて固液を分離する固液分離ステップ（Ｓ７０）と、
前記固体成分を熱風乾燥する乾燥ステップ（Ｓ８０）と、
を含む連続式反応器を用いた精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続反応器付き精製装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、溶液貯溜タンクに保管されている溶液を超音波を用いて分散／攪拌してエアーコンプレッシャーを介して反応器に送出し、反応器は、送出された溶液と他の経路を介して投入された溶媒を攪拌して反応物を生成して精製する装置及びこの装置を用いた精製方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、多くの材料は精製を必要とする。このような精製は、有機材料はもとより、飼料添加剤、医薬品、健康食品などに用いられる必須アミノ酸も同様である。例えば、有機発光素子用に用いられる有機材料は、従来の合成された物質から純粋なターゲット成分のみを分離して薄膜蒸着に用いるためのものであり、有機材料の精製技術の向上に伴い有機発光素子の発光効率が改善され、発光寿命も延びる。
【０００４】
有機材料の量産のためには、工程時間の短縮及び精製効率が向上した有機材料の精製技術が必然的である。
【０００５】
トリプトファンは、必須アミノ酸の一つである。従来のトリプトファンの精製技術として、日本国公開特許公報第８９５／１９８３号の方法と、日本国公開特許公報第３９８５７／１９８４号の方法及び日本国公開特許公報第１２６０７０／１９８６号の方法が挙げられる。
【０００６】
しかしながら、日本国公開特許公報第８９５／１９８３号に記載の限外ろ過膜を用いる方法は、単に固定された除去比率にて不純物を除去することができず、このため、樹脂に対する過度な負荷が発生して非極性の高多孔性樹脂の再生サイクルが短くなることが判明された。
【０００７】
また、日本国公開特許公報第３９８５７／１９８４号に記載の方法のみによれば、不純物の除去度は低く、透過率が９５％以上である結晶が得られ難い。
【０００８】
さらに、日本国公開特許公報第１２６０７０／１９８６号に記載の方法の場合には、特に多くの不純物を含有する、発酵法により製造された反応溶液を活性炭の存在下で９５〜１００℃に加熱処理する場合、トリプトファンの構造内に不安定なインドール環を含有するため分解及び着色物質が増大されるという問題を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、超音波を用いて分散／攪拌してエアーコンプレッシャーを介して反応器に送出し、反応器は、送出された溶液と他の経路を介して投入された溶媒を攪拌して反応物を生成するが、有機発光素子に用いられる有機材料を９９．９％以上の超高純度にて量産することのできる連続式反応器付き超高純度の精製装置を提供するところにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、トリプトファンを酸溶液又は塩基性溶液に溶解した後に反対の溶液を入れてｐＨを中和させて析出する方法を取るとともに、連続式反応器を用いて連続して生産可能であり、既存の方法に比べて３倍以上に生産速度が速く、回収率及び純度が向上され、高分子物質を添加剤として混合することにより粒子の密度を向上させて破砕され難い強度を有するトリプトファンの精製装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る連続式反応器付き精製装置は、その一面では、溶液を貯溜する溶液貯溜タンクと、前記溶液貯溜タンク内の溶液に含まれている粒子を超音波を用いて分散させる超音波分散器と、前記溶液貯溜タンクに貯溜されている溶液を攪拌する攪拌器と、前記溶液貯溜タンクの外部に配設されて前記貯溜タンクの内部の温度を制御する加熱ジャケットと、前記溶液貯溜タンク内の溶液を吸引して溶液を加圧しながら次の位置に送出するポンプと、
前記ポンプにより送出された溶液に含まれている微細不純物をろ過するフィルターカートリッジと、前記フィルターカートリッジが収納される筐体、前記筐体の内部に充填される熱媒体及び前記熱媒体を加熱するヒーターを有する温度調節装置と、前記フィルターカートリッジを通過したろ過済みの溶液及び反溶媒貯溜タンクに貯溜されている反溶媒が一緒に注入され、注入された溶液及び反溶媒を攪拌して均一な粒子を有する反応物を生成する反応器と、前記反応器は、内部に前記溶液と前記反溶媒が一緒に収容される反応チャンバーを有し、上部の一方の側に前記反応チャンバーの内部に前記反溶媒を投入するための反溶媒注入ポートが形成され、下部の一方の側に前記溶液を投入するための溶液注入ポートが形成されるシリンダーと、前記反応チャンバーのー外郭に環状に形成され、内部に前記反応チャンバーに収容されている溶液及び反溶媒の温度を調節するための熱媒体が充填される熱媒体充填チャンバーと、前記熱媒体充填チャンバーの空間を多数に分割し、各分割された多数の充填チャンバーに充填されている熱媒体間の熱交換を遮断するために断熱材からなる分割板と、前記分割板に分割された各充填チャンバーに充填されている熱媒体の温度を制御する温度制御部材と、前記反応器の排出ポートに連結されて排出されるスラリー状の反応物から有機材料及びろ液を分離する有機材料分離器と、前記有機材料分離器から分離された固体相の有機材料を貯溜する有機材料貯溜タンクと、前記有機材料分離器から分離された液体を収集した後、収集された液体の状態が正常の状態であるか、あるいは、非正常の状態であるかを分析し、分析されたデータに基づいて最適な工程条件に補正する機能をする分析及び補正モジュールと、前記各充填チャンバー内の熱媒体温度を感知して前記分析及び補正モジュールに伝送する温度感知センサーと、を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、有機発光素子に用いられる有機材料を超高純度にて量産することができる。特に、本発明による結晶化方法によれば、９９．９％以上の超高純度を有する有機材料を得ることができる。
【００１３】
このように、有機材料の純度が高くなるに伴い、これを用いて有機電界発光素子を製作したときに黒点発生の減少、素子の電気・光学的な特性の改善及び素子の寿命を延ばす後続効果を期待することができる。
【００１４】
また、本発明は、連続式反応器により従来に比べてトリプトファンの回収率が約１０％向上し、連続して生産可能であるため生産速度が３倍以上向上し、純度もまた９９．９％以上に向上した。
【００１５】
さらに、本発明は、高分子物質を添加することにより粒子の密度が向上して破砕され難い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明による超高純度の精製装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明による精製装置に適用される連続式反応器の詳細構成図である。
【図３】図３は、本発明による精製装置において、連続式反応器のシリンダーの構成図である。
【図４】図４は、本発明の精製装置の他の実施形態であり、トリプトファンを精製する精製装置の構成図である。
【図５】図５は、本発明によるトリプトファンの精製方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、硫酸の注入速度による結晶の変化を示す写真である。
【図７】図７は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、硫酸の注入速度による結晶の変化を示す写真である。
【図８】図８は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、硫酸の注入速度による結晶の変化を示す写真である。
【図９】図９は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、反応時間による粒度分布グラフである。
【図１０】図１０は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、反応時間によるトリプトファンの結晶形状を示す写真（図６は、１時間であり、図７は、６時間であり、図８は、２６時間であり、図９は、５２時間である）である。
【図１１】図１１は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、反応時間によるトリプトファンの結晶形状を示す写真（図６は、１時間であり、図７は、６時間であり、図８は、２６時間であり、図９は、５２時間である）である。
【図１２】図１２は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、反応時間によるトリプトファンの結晶形状を示す写真（図６は、１時間であり、図７は、６時間であり、図８は、２６時間であり、図９は、５２時間である）である。
【図１３】図１３は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、反応時間によるトリプトファンの結晶形状を示す写真（図６は、１時間であり、図７は、６時間であり、図８は、２６時間であり、図９は、５２時間である）である。
【図１４】図１４は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、トリプトファンの溶解濃度による粒子径の変化を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、トリプトファンの溶解濃度による回収率の変化を示すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、トリプトファンの溶解濃度による回収率の変化を示すグラフである。
【図１７】図１７は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、攪拌速度による粒子形状の変化を示す写真（図１３は、１００ｒｐｍであり、図１４は、３００ｒｐｍである）である。
【図１８】図１８は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、攪拌速度による粒子形状の変化を示す写真（図１３は、１００ｒｐｍであり、図１４は、３００ｒｐｍである）である。
【図１９】図１９は、本発明によるトリプトファンの精製方法において、攪拌速度による粒子径の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、反応器付き精製装置であり、溶液貯溜タンクと、超音波分散器と、攪拌器と、加熱ジャケットと、エアーコンプレッシャー及び反応器を備え、精製される材料に応じて、フィルター、分離器又は脱水器、乾燥器などが選択的に取り付けられる。
【００１８】
実施形態１
【００１９】
図１から図３による精製装置は、反応器付き精製装置である。この装置は、溶液貯溜タンク１００と、超音波分散器２００と、エアーコンプレッシャー３００と、フィルターカートリッジ４００と、温度調節装置５００と、連続式反応器６００と、有機材料分離器７００と、有機材料貯溜タンク８００と、分析及び補正モジュール９００と、を備える。
【００２０】
溶液貯溜タンク１００は、有機溶媒に有機材料（ＯＬＥＤ）を溶解した溶液を貯溜する役割を果たす。前記有機材料が溶解された溶液の濃度は、１００ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、この濃度範囲を超える場合には、結晶化反応が遅延されるか、あるいは、所望の純度が得られ難い。ここで、有機材料は、有機電界発光素子の正極及び負極の間に置かれるあらゆる物質を意味する。例えば、有機電界発光素子に用いられる有機材料又は有機金属材料は、発光ホスト材料及びドーパント材料、正孔注入・伝達材料、電子注入・伝達材料及び正孔・電子阻止層材料などを含む。
【００２１】
前記溶液貯溜タンク１００は、その外部に熱媒体が充填されている加熱ジャケット１１０を設けて溶液貯溜タンク１００内の溶液を最高３５０℃まで昇温させて有機溶媒に有機材料が溶解されるようにする。
【００２２】
また、前記溶液貯溜タンク１００には、有機溶媒及び有機材料を均一に混合するために攪拌器１２０がさらに配設されてもよい。
【００２３】
超音波分散器（ｓｏｎｉｃａｔｅ）２００は、前記溶液貯溜タンク１００の内部に配設されて前記有機材料に超音波を照射して有機材料をナノ単位に粉砕及び分解する装置である。有機材料は加熱だけでは容易に溶解されないため強制的に粉砕して溶解効率を高める必要がある。
【００２４】
参考までに、超音波分散器は、ジェネレーターと呼ばれる発振機において５０〜６０Ｈｚ帯の周波数電圧を２０ｋＨｚ以上帯の高周波電気エネルギーに切り換え、コンバーターの内部の圧電セラミックスにより高周波電気エネルギーが機械的な振動に切り換えられるが、これを逆圧電効果と呼び、これにより発生した上下垂直振動が液体試料に伝わる。液体試料に超音波垂直振動が最終的に伝わるプローブ（又は、チップ）の１秒当たりに最小２００００回以上の振動と一定の振幅により試料の内部には膨張（負圧）と収縮（正圧）が起こり、この過程で発生した微細な気泡は正圧が振幅される過程で激しく破壊される。これを空洞化現象、すなわち、キャビテーションと呼び、このとき、約１０００ｂａｒの圧力、約５０００ｋの瞬間温度を有する高温高圧の瞬間的な衝撃波が発生するためそれが非常に高いエネルギー源として働いて有機材料粒子を粉砕する作用をする。
【００２５】
エアーコンプレッシャー３００は、前記溶液貯溜タンク１００内の溶液を吸入して次の位置であるフィルターカートリッジ４００に送出する役割を果たすものであり、このとき、高温の溶液が送出される過程で温度が下がると結晶として析出されるため、このような現象を防ぐためには溶液を加圧しながら送出しなければならないが、このような作用のためにはエアーコンプレッシャーが適切である。エアーコンプレッシャーの代わりにポンプも適用可能であるが、上述したように、結晶が析出される虞があるため、これに対する対策が別途に講じられない限り、エアーコンプレッシャーを適用することが好ましい。
【００２６】
フィルターカートリッジ４００は、前記エアーコンプレッシャー（以下、「エアーコンプ」と略称する。）３００により送出された溶液に含まれている微細な不純物をろ過する役割及び合成反応中に生成された塩又はイオン性物質及び脱色の役割を果たすものである。
【００２７】
前記フィルターカートリッジ４００は、フィルターケース４１０と、前記フィルターケース４１０の内部に充填される充填物４２０と、により構成されるが、前記充填物は、金属酸化物、活性アルミナ、シリカ及び酸化チタンなどの金属酸化物及び活性炭、ベントナイト、酸性白土及び硅藻土などの天然石よりなる群から選ばれるいずれか１種又は１種以上を混合してなる。
【００２８】
温度調節装置５００は、前記フィルターカートリッジ４００の温度を昇温させて溶液から結晶が析出されることを防ぐためのものであり、前記フィルターカートリッジ４００が内蔵される筐体５１０と、前記筐体５１０の内部に充填される熱媒体５２０及び前記熱媒体５２０を加熱するためのヒーター５３０を備える。
【００２９】
連続式反応器６００は、前記フィルターカートリッジ４００を通過したろ過済の溶液及び反溶媒貯溜タンク１０に貯溜されていた反溶媒がポンプｐにより一緒に注入され、注入された溶媒及び反溶媒を撹拌して均一な粒子を有する反応物を生成するためのものである。前記連続式反応器６００は、シリンダー６１０と、熱媒体充填チェンバー６２０と、分割板６３０と、温度制御部材６４０と、撹拌体６５０と、撹拌モーター６６０と、ベルトプーリー６７０及びベルト６７１を備える。
【００３０】
前記連続式反応器６００のシリンダー６１０は、内部に前記ろ過済みの溶液及び反溶媒が一緒に収容される反応チャンバー６１１を有し、前記反応チャンバー６１１の内部に反溶媒を投入するために前記シリンダー６１０の上部の一方の側には反溶媒注入ポート６１１ａが形成され、前記シリンダー６１０の下部の一方の側には前記有機材料溶液を投入するための溶液注入ポート６１１ｂが形成されている。未説明符号６１１ｃは、反応済み反応物が排出される排出ポートである。
【００３１】
前記熱媒体充填チャンバー６２０は、前記反応チャンバー６１１の外郭に環状に形成され、内部には、前記反応チャンバー６１１に収容された溶液及び反溶媒の温度を調節するための熱媒体が充填される。
【００３２】
ここで、前記熱媒体充填チャンバー６２０は、前記多数の分割板６３０により多数に分割されており、前記分割板６３０は、多数の熱媒体充填チャンバー６２０に充填されている熱媒体間の熱交換を遮断するために断熱材により構成される。
【００３３】
このため、前記分割板６３０により分割された熱媒体充填チャンバー６２０内の各熱媒体を異なる温度に加熱すると、前記反応チャンバー６１１を通過する溶液に温度勾配を付けることができる。温度勾配は、熱媒体の温度帯に応じて異なる。
【００３４】
また、前記各熱媒体充填チャンバー６２０は、各チャンバー内の熱媒体温度を感知して前記分析及び補正モジュール９００に伝送する温度感知センサー６２１をさらに備えていてもよい。
【００３５】
前記温度制御部材６４０は、前記熱媒体の温度を制御する役割を果たすものであり、例えば、サキュレーター又はヒーターが適用可能である。
【００３６】
前記攪拌体６５０は棒状を有し、前記シリンダー６１０内に回転自在に配設されてシリンダー６１０内の溶液及び反溶媒を攪拌する役割を果たす。この攪拌体６５０は、その回転に伴い、攪拌体６５０の方向への混合は小さくなり、半径方向への混合が大きくなるが、攪拌体６５０の方向の流れが存在すると、セル間の混合が発生するが、攪拌体６５０の近くにある流体は遠心力により固定されてシリンダー１００の内壁方向に進もうとする傾向にある。不安定な流体は、攪拌体６５０の方向に応じて互いに反対方向に回転する環対状のいわゆるテイラー渦流れを形成し、このようなテイラー渦流れは攪拌体６５０の回転速度を変化させることにより乱流を容易に発生させるので、流体安定性を活用することができる。
【００３７】
前記攪拌モーター６６０は、前記シリンダー６１０の下部に配置されて前記攪拌体６５０に回転動力を提供する。前記攪拌モーター６６０としては、直流電圧調節器（図示せず）により１０〜２０００ｒｐｍの範囲内において回転速度を調節する変速型攪拌モーターが適用される。このため、これにより回転される攪拌体６５０の回転速度も上記の範囲（１０〜２０００ｒｐｍ）内において変化させることができるので、溶液に乱流を引きお起こすことが可能になる。
【００３８】
前記攪拌モーター６６０及び攪拌体６５０は、ベルトプーリー ６７０及びベルト６７１により間接的に連結される。攪拌体６５０は、シリンダー６１０の高い内部温度が伝導されて高い温度を維持しているので、高熱の温度が前記攪拌モーター６６０に直接的に伝わる場合に攪拌モーター６６０の寿命を短縮させることができ、その結果、上述したようにベルト６７１により間接的に連結することにより熱伝達を遮断することが可能になる。上記においては、ベルトによる連結を例にとって説明しているが、これに何ら限定されるものではなく、チェーンによる連結、ギアによる連結も適用可能であるということはいうまでもない。
【００３９】
一方、前記反応チャンバー６１１及び熱媒体充填チャンバー６２０の壁面には、耐腐食性のためにテフロン（登録商標）６２２がコーティングされてもよく、これとは異なり、ハステロイ（ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）−Ｃにより製作されてもよい。ハステロイ−Ｃは、耐塩酸合金であり、耐腐食性に非常に優れているため、本発明のシリンダー６１０のように化学的な溶液との接触が頻繁に起こる部位に適用すれば、耐食性の問題を解消することが可能になる。
【００４０】
有機材料分離器７００は、前記連続式反応器６００の排出ポート６１１ｃに連結されて前記連続式反応器６００から排出されるスラリー状の反応物から固体状態の有機材料及びろ液を分離する役割を果たす。
【００４１】
有機材料貯溜タンク８００は、前記有機材料分離器７００から分離された固体相の有機材料を貯溜する役割を果たす。
【００４２】
分析及び補正モジュール９００は、前記有機材料分離器７００から分離された液体を収集した後、収集された液体の状態が正常の状態であるか、あるいは、非正常の状態であるかを分析し、分析されたデータに基づいて最適な工程条件に補正する機能をする。補正機能は、コンピュータにより制御可能である。
【００４３】
実施形態２
【００４４】
以下、上述した連続式反応器と、貯溜タンクと、攪拌器及び分散器と、加熱ジャケットと、を備え、これらに加えて、トリプトファンの精製のための脱水器及び乾燥器をさらに備える装置について説明する。
【００４５】
トリプトファンを精製するための精製装置としては、図４に示すように、固形物ろ過フィルター１０と、貯溜タンク２０と、加熱ジャケット３０と、エアーコンプレッシャー４０と、連続式反応器５０と、脱水器６０及び乾燥器７０を備える。
【００４６】
固形物ろ過フィルター１０は、トリプトファン溶液を通過させてトリプトファン溶液に含まれている固形物はろ過して溶液のみを通過させる機能をする。ここで、固形物ろ過フィルター１０は、網目の大きさ（又は、気孔）を０．１μｍ以上、好ましくは、０．１〜０．５μｍにして、ここトリプトファン溶液を通過させることにより、トリプトファン溶液に含まれている０．５μｍ以上の固形物は全てろ過されて除去され、それ以下の微細な固形物のみが通過されて結果的に１次精製ステップを経ることになる。貯溜タンク２０は、固形物ろ過フィルターを通過したトリプトファン溶液を貯溜する機能をする。このとき、前記貯溜タンク２０には温度センサー２１が配設されて貯溜タンクの内部に貯溜されているトリプトファン溶液の温度をリアルタイムにて感知することができる。
【００４７】
加熱ジャケット３０は、前記貯溜タンク２０の外部に配設されて前記貯溜タンクの内部の温度を制御する役割を果たす。前記加熱ジャケット３０は、熱媒体が充填された状態で前記貯溜タンク２０の一部が浸されるように配設されて、前記熱媒体を熱源により加熱することにより、貯溜タンク２０の内部のトリプトファン溶液を適正な温度に制御することが可能になる。
【００４８】
エアーコンプレッシャー４０は、前記貯溜タンク２０内のトリプトファン溶液を吸引して次の位置に送出する機能をするものであり、エアーコンプレッシャーの代わりにポンプが配設されてもよい。
【００４９】
連続式反応器５０は、前記エアーコンプレッシャー４０により送出されたトリプトファン溶液と別途の経路を介して送出された硫酸が一緒に投入され、注入された溶液を攪拌して反応物を連続して生産する役割を果たす。
【００５０】
前記連続式反応器は、上述した通りであり、別途の構成の説明は省略する。
【００５１】
脱水器６０は、前記連続式反応器の排出ポートに連結されて前記連続式反応器から排出されるスラリー状の反応物からろ液を分離する機能をするものであり、遠心分離型のものが適用可能である。
【００５２】
実施形態３
【００５３】
本発明において開示しようとするトリプトファンの精製方法は、次の手順に従って行われる（図５参照）。
【００５４】
ステップ１、固形分除去ステップである（Ｓ１０）。
【００５５】
固形分除去ステップは、トリプトファン溶液を貯溜タンクに貯溜する前にろ過フィルターを通過させて所定の大きさ以上の固形分をろ過する過程である。
【００５６】
ここで、前記固形分除去ステップにおいて、ろ過フィルターの網目の大きさ（又は、気孔の大きさ）は、０．１〜０．５μｍを有することが好ましい。このため、トリプトファン溶液に含まれている０．５μｍ以上の溶存固形物はろ過されてトリプトファン溶液は０．５μｍ以下の微細な固形物のみを含むことになる。
【００５７】
ステップ２、水素イオン指数調節ステップである（Ｓ２０）。
【００５８】
水素イオン指数調節ステップは、前記貯溜タンク内にＮａＯＨ（苛性ソーダ）を投入してトリプトファン溶液の水素イオン指数（ｐＨ）を調節する過程であり、ここで、水素イオン指数（ｐＨ）は１１以上又は３以下となることが好ましい。
【００５９】
ステップ３、温度調節ステップである（Ｓ３０）。
【００６０】
温度調節ステップは、前記貯溜タンクの外部に加熱ジャケットを設けて貯溜タンク内のトリプトファン溶液の温度を定温に保つステップである。
【００６１】
ステップ４、密度向上ステップである（Ｓ４０）。
【００６２】
密度向上ステップは、貯溜タンク内のトリプトファン溶液に高分子物質を添加してトリプトファン溶液の粒子密度を向上させるステップである。このステップは、連続式反応器を用いて行う。
【００６３】
ここで、高分子物質としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、カラギーナン（Ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ）、アルギン酸（ａｌｇｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、ＨＰＣ及びゼラチン（ｇｅｌｌａｔｉｎ）よりなる群から選ばれるいずれか一種が使用可能である。これは、図４に示すように、例えば、ＰＶＡとゼラチンを適用した場合の両方ともに、時間が経過するに伴い巨大結晶に成長することを確認することができ、高分子を添加しなかったトリプトファンの結晶と比較したときに高い成長速度が確認され、次のステップ６において説明する酸溶液（特に、硫酸）の含量が増大されるにつれて比較的に大きな結晶に成長することになる。
【００６４】
また、前記高分子物質の添加により、トリプトファン溶液の粒子は約３００μｍ以上の大きさに成長することになる。この場合、ソニケーション（ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ）を用いた結果、粒子の強度が弱くて破砕され易いが、高分子物質の分子量を調節した結果、分子量が少なかったときに粒子の強度が向上した。
【００６５】
ステップ５、投入ステップである（Ｓ５０）。
【００６６】
投入ステップは、前記貯溜タンク内のトリプトファン溶液を連続式反応器に投入する過程であり、投入過程は、エアーコンプレッシャーなどにより自動的に行われる。
連続式反応器の構成については、後述する。
【００６７】
ステップ６、結晶析出ステップである（Ｓ６０）。
【００６８】
結晶析出ステップは、前記連続式反応器に投入されたトリプトファン溶液に酸溶液（特に、硫酸）を投入して水素イオン指数を中和させて粒子状結晶を析出する過程である。
【００６９】
すなわち、前記トリプトファン溶液は両性物質であり、酸、塩基溶液に溶解され易いが、このようなトリプトファン溶液を酸溶液又は塩基性溶液に溶解した後、反対の溶液を入れて（例えば、水酸化ナトリウム溶液に溶解させた後に溶液を注入する）ｐＨを中和させて結晶を析出する。
【００７０】
ステップ７、固液分離ステップである（Ｓ７０）。
【００７１】
固液分離ステップは、前記連続式反応器において析出された粒子状結晶を脱水器により脱水させて固液を分離する過程である。
【００７２】
すなわち、含水率が高い状態で得られたトリプトファンを遠心分離式脱水器に投入し、脱水器を起動させて含水率を６０％以下に下げるステップであり、適正な脱水時間を算出するためには、任意の時間をかけて脱水を行った後、脱水されたスラリー状態のトリプトファンを回収して含水率測定器を用いて含水率を測定して、この測定結果に基づいて脱水時間を加減する過程が必要である。
【００７３】
上記の過程で取得された好適な実現例によれば、脱水器の回転速度は５，０００〜１２，０００ｒｐｍであり、脱水時間は５０〜６０分である。５００ｒｐｍよりも低速にて回転させると、脱水時間が長過ぎ、１２，０００ｒｐｍよりも高速にて回転させると、より低いｒｐｍにて回転させるときと比較して脱水率に顕著な違いが発生しないため脱水効率性が低下してしまう。
【００７４】
ステップ８は、乾燥ステップである（Ｓ８０）。
【００７５】
乾燥ステップは、脱水済みのトリプトファンスラリーケーキは依然として含水率が高いため、熱風乾燥により含水率を１０％以下に下げて粉末化させなければならない。ここで、スラリーケーキを熱風乾燥する前にスラリーケーキを洗浄し、遠心分離器により洗浄水を分離する過程が追加されてもよい。このような粉末化過程を通じて高純度のトリプトファンが得られる。
【００７６】
実験１
【００７７】
硫酸注入速度の変化実験
【００７８】
（実験条件）
【００７９】
−トリプトファンの濃度：２００ｇ／Ｌ
【００８０】
−ＮａＯＨの濃度：５ｍｏｌ／Ｌ
【００８１】
−初期ｐＨ：１４
【００８２】
−硫酸の濃度：３０％
【００８３】
−攪拌速度：３００ｒｐｍ
【００８４】
−反応温度：２５
【００８５】
−硫酸の注入速度：０．５ｍＬ／ｍｉｎ、２ｍＬ／ｍｉｎ、一括して注入
【００８６】
（実験結果）
【００８７】
硫酸の注入速度が遅いほど結晶が小さくなる傾向を示し、反応時間が延びるにつれて粒子径が小さくなるため反応時間を短くしなければならない。
【００８８】
【表１】
0006352919.tif 000002
【００８９】
参考までに、図６から図８は、前記［表１］の１、２、３の場合に対する顕微鏡写真である。
【００９０】
（実験２）
【００９１】
反応時間の確認実験
【００９２】
（実験条件）
【００９３】
−トリプトファンの濃度：１００ｇ／Ｌ
【００９４】
−ＮａＯＨの濃度：５ｍｏｌ／Ｌ
【００９５】
−初期ｐＨ：１４
【００９６】
−硫酸の濃度：３０％
【００９７】
−攪拌速度：３００ｒｐｍ
【００９８】
−反応温度：２５
【００９９】
−硫酸の注入量及び速度：１００ｍＬ＆１６．７ｍＬ／ｍｉｎ
【０１００】
−その他の条件：ｐＨ７まで中和させた後に長時間攪拌する
【０１０１】
（実験結果）
【０１０２】
上記の実験結果においては、短時間内に反応をしなければ、大粒子のトリプトファンを生産することができなかったが、この実験の結果は、短時間の攪拌時に小さな結晶が弱い結合をしているため破砕され易い傾向を示している。図９及び図１０から図１３に示すように、反応時間が延びるにつれて中間サイズの結晶が減少され、これに伴い、大きな結晶が増大される傾向を示している。しかしながら、約１８時間以内の反応時間で均一な粒子分布を示している。
【０１０３】
回収率は、反応時間に伴い大きな変化なしに約９５％以上を示しており、早い時間内にトリプトファンが析出されることを確認した。
【０１０４】
（実験３）
【０１０５】
トリプトファンの濃度変化実験
【０１０６】
（実験条件）
【０１０７】
−ＮａＯＨの濃度：５ｍｏｌ／Ｌ
【０１０８】
−トリプトファンの濃度：１０、１００、２００ｇ／Ｌ
【０１０９】
−硫酸の濃度：３０％
【０１１０】
−攪拌速度：１００、３００ｒｐｍ
【０１１１】
−反応温度：２５
【０１１２】
−ｐＨ：７
【０１１３】
−反応時間：６ｈ
【０１１４】
（実験結果）
【０１１５】
図１４に示すように、トリプトファンの濃度が低いほど粒子径が増大されることが分かる。図１５に示すように、純度は、全ての条件下で約９９％以上であり、図１６に示すように、回収率も全ての条件下で約７５％が得られることを確認することができた。トリプトファンの溶解濃度を下げることは、核の生成を抑える方法の一つであり、この方法が好適に適用可能であるということが分かる。核があまり生成されない結果、溶解されているトリプトファンが核に付着して結晶の成長が行われたのではないかと推測される。
【０１１６】
（実験４）
【０１１７】
攪拌速度の変化実験
【０１１８】
実験条件
【０１１９】
−ＮａＯＨの濃度：５ｍｏｌ／Ｌ
【０１２０】
−トリプトファンの濃度：１０ｇ／Ｌ
【０１２１】
−硫酸の濃度：３０％
【０１２２】
−攪拌速度：１００、３００ｒｐｍ
【０１２３】
−反応温度：２５
【０１２４】
−ｐＨ：７
【０１２５】
−反応時間：６ｈ
【０１２６】
（実験結果）
【０１２７】
図１７から図１９に示すように、攪拌速度が下がることに伴い、粒子径が増大されることが分かる。この物質は、粒子の結合強度が弱い板状の物質である。分析の結果、板の高さが１μｍ以下となっており、破砕され易いように結晶が生成されることが分かる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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