JP7070416B2 - 連続発酵による化学品の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
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。
〔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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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1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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (9)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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