WO2013035851A1 - 充填装置および充填方法 - Google Patents
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- C12M33/04—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles
Definitions
- the present invention relates to a filling apparatus and a filling method for filling a container with a liquid containing microorganism cells stored in a storage tank and / or a processed product thereof.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-196036 for which it applied to Japan on September 8, 2011, and uses the content here.
- biocatalyst animal cells, plant cells, cell organelles, microbial cells, processed products thereof, and the like containing an enzyme that catalyzes the target reaction are used.
- enzymes include nitrile hydratase having nitrile group hydrating ability, nitrilase having nitrile group hydrolytic ability, or amidase having amide group hydrolytic ability.
- the use of these enzymes enables inexpensive production of amides or carboxylic acids that are important in the chemical industry.
- Patent Document 1 As a method for preserving a liquid containing a fungus body or a treated product of a microorganism before being subjected to heat sterilization treatment, for example, a microorganism containing nitrile hydratase, the pH of the liquid is set to 6-8. A method of aeration and agitation while adjusting to the above has been proposed.
- a liquid containing microbial cells and / or a processed product thereof easily foams. Therefore, there is a problem that foaming occurs when the filling container is filled from the storage tank storing the liquid, and the filling rate per container volume is reduced.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a filling apparatus and a filling method capable of efficiently filling a container with a liquid containing microbial cells and / or a processed product thereof. .
- a filling device that fills a container with a liquid containing microbial cells and / or processed products thereof stored in a storage tank, A filling unit that includes a nozzle that enters the container and discharges the liquid transferred from the storage tank into the container, and the liquid discharge unit of the nozzle is in the filling liquid halfway through the filling of the liquid. apparatus.
- a filling device that fills a container with a liquid containing microbial cells and / or processed products thereof stored in a storage tank, A nozzle for discharging the liquid transferred from the storage tank into the container, a detecting means for detecting a filling state of the liquid in the container, and a flow rate of the liquid discharged from the nozzle
- a filling apparatus comprising: a flow rate control unit that controls the filling state of the liquid.
- a filling device for filling a container with a liquid containing microorganism cells and / or processed products thereof stored in a storage tank, A movable nozzle capable of moving up and down to discharge the liquid transferred from the storage tank into the container, a detecting means for detecting a filling state of the liquid in the container, and a position of a tip of the movable nozzle, A filling apparatus comprising nozzle position control means for controlling according to a filling state of the liquid in the container.
- the filling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the storage tank is located above the filling device and is configured to fill the container with the liquid by gravity.
- the filling method, wherein the filling step includes making a flow rate at an initial stage of filling and / or a flow rate at a later stage of filling smaller than a maximum flow rate.
- a filling method in which a container is filled with a liquid containing microbial cells and / or processed products thereof stored in a storage tank, A movable nozzle capable of moving up and down to discharge the liquid transferred from the storage tank into the container, a detecting means for detecting a filling state of the liquid in the container, and a position of a tip of the movable nozzle, A filling step of disposing the tip of the movable nozzle of the filling device comprising a nozzle position control means for controlling according to the filling state of the liquid in the container, and discharging the liquid from the tip; A filling method in which a tip of the movable nozzle is arranged in the vicinity of a bottom surface of the container at an initial stage of filling in the filling step, and then the movable nozzle is raised according to a filling state of the liquid in the container. [10] The filling method according to any one of [6] to [9], wherein the cells of the microorganism and / or the
- the present invention relates to the following.
- a filling device comprising a nozzle for discharging the liquid into the container, wherein the liquid discharge portion of the nozzle is in the filling liquid in the middle of the filling of the liquid
- a nozzle for detecting the filling state of the liquid in the container, and a flow rate control means for controlling the flow rate of the liquid discharged from the nozzle according to the filling state of the liquid in the container.
- a filling device comprising, (3) A filling device that fills a container with a liquid containing at least one of microorganisms stored in a storage tank and a processed product thereof, and discharges the liquid transferred from the storage tank into the container A movable nozzle capable of moving up and down, a detecting means for detecting the filling state of the liquid in the container, and a nozzle position for controlling the position of the tip of the movable nozzle according to the filling state of the liquid in the container A filling device comprising control means, (4) The filling device according to any one of (1) to (3), wherein the storage storage tank is provided at an upper portion of the filling device and configured to fill the container with the liquid by gravity.
- a filling method in which a container is filled with a liquid containing at least one of microorganisms stored in a storage tank and a processed product thereof, and the liquid transferred from the storage tank is discharged into the container.
- a nozzle for detecting the filling state of the liquid in the container, and a flow rate control means for controlling the flow rate of the liquid discharged from the nozzle according to the filling state of the liquid in the container.
- the tip of the nozzle of the filling device is provided in the container and has a filling step of discharging the liquid from the tip, and the filling step has at least one of a flow rate at the initial stage of filling and a flow rate at the late stage of filling at a maximum.
- the filling method comprising making the flow rate smaller than the flow rate; (7) The filling method according to (6), wherein the flow rate at the initial stage of the filling step is 1 ⁇ 2 or less of the maximum flow rate, (8) The filling method according to (6) or (7), wherein the flow rate in the latter stage of the filling step is 1 ⁇ 2 or less of the maximum flow rate, (9) A filling method for filling a container with a liquid containing at least one of microorganisms stored in a storage tank and a processed product thereof, and discharging the liquid transferred from the storage tank into the container A movable nozzle capable of moving up and down, a detecting means for detecting the filling state of the liquid in the container, and a nozzle position for controlling the position of the tip of the movable nozzle according to the filling state of the liquid in the container A tip of the movable nozzle of a filling device comprising a control means is disposed in the container, and the liquid nozzle is discharged from the tip, and the tip
- a filling apparatus and a filling method capable of efficiently filling a container with a liquid containing at least one of microbial cells and processed products thereof.
- FIG. 1 It is the schematic which shows the structure of the filling apparatus 10 used in Example 1.
- FIG. 1 It is the schematic which shows the structure of the filling apparatus 10 used in Example 1.
- the filling device and the filling method of the present invention are a filling device and a filling method for filling a container with a liquid containing at least one of microorganisms stored in a storage tank and a processed product thereof.
- the microbial cell of the microorganism used in the present invention may be a live cell or a dead cell.
- treated cells include crushed cells (live cells or dead cells), extracts from cells, immobilized products obtained by immobilizing cells or extracts on a carrier, and the like.
- an enzyme crude enzyme or purified enzyme
- Examples of the method for immobilizing the cells or the extract include a comprehensive method, a crosslinking method, a carrier binding method, and the like.
- the inclusion method is a method in which cells or enzymes are encased in a fine lattice of a polymer gel or covered with a semipermeable membrane of a polymer.
- the crosslinking method is a method in which an enzyme is crosslinked with a reagent having two or more functional groups (polyfunctional crosslinking agent).
- the carrier binding method is a method of binding an enzyme to a water-insoluble carrier. Examples of the carrier used for immobilization include glass beads, silica gel, polyurethane, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, carrageenan, alginic acid, agar, and gelatin.
- the microorganisms and the processed product thereof those having an enzyme activity that can be used as a biocatalyst are preferable.
- the enzyme activity include nitrile hydratase activity, nitrilase activity, or amidase activity. Among these, nitrile hydratase activity is preferable.
- Nitrile hydratase activity means the activity of acting on the nitrile group of a nitrile compound to convert it into the corresponding amide compound.
- the method for measuring the nitrile hydratase activity include a method of measuring a reaction rate per 1 mg of dried cells when reacted at a reaction temperature of 10 ° C. for 10 minutes.
- a filling method for filling a container with a liquid containing at least one of microorganisms stored in the storage tank of the present invention and a processed product thereof includes microorganisms having a nitrile hydratase activity of 50 to 500 U / mg, and It is preferable to use at least one of the processed products.
- At least one of the microbial cells having nitrile hydratase activity and the treated product thereof include microbial cells containing nitrile hydratase, nitrile hydratase extracted from the microbial cells, the microbial cells or nitrile hydratase. Examples include immobilized immobilization products.
- any microorganism can be used as long as it has a catalytic activity (nitrile hydratase activity) for converting nitriles to amides.
- a catalytic activity nitrile hydratase activity
- genus Saccharomyces, Endomyces, Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, terrocac, terrochoc Examples include microorganisms belonging to the genus, Fusarium genus, Agrobacterium genus and the like, and Rhodococcus genus is preferable.
- a transformant obtained by obtaining a target gene such as nitrile hydratase, nitrilase, or amidase derived from the microorganism and introducing the gene into an arbitrary host by modifying the gene as it is or artificially by a conventional method Can also be used (see Molecular Cloning 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). Examples of such transformants include E.
- coli MT10770 transformed with nitrile hydratase from the genus Achromobacter (see JP-A-8-266277), Pseudocardia Nitrile hydratase of Escherichia coli MT10822 (FERM BP-5785) (see JP-A-9-275978) or Rhodococcus rhodochrous species transformed with nitrile hydratase of the genus bacterium (JP-A-4-21379) And the like, and the like. Any one of the microorganisms may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
- the liquid containing at least one of the microbial cells and the processed product thereof is a culture solution obtained by culturing the microorganisms in a liquid medium, a suspension of microbial cells separated from the culture solution and optionally washed, or quiescent cells.
- Examples include a cell disruption solution obtained by crushing a suspension with ultrasonic waves or metal beads at a low temperature.
- the culture conditions liquid medium composition, pH, culture temperature, etc.
- known culture conditions corresponding to the microorganism to be cultured are employed.
- carbon sources sucroses such as glucose or fructose
- nitrogen sources inorganic nitrogen sources such as ammonium sulfate, ammonium chloride, or ammonium nitrate
- organic substances such as yeast extract, peptone, or meat extract Nitrogen source
- the cells are cultured at 20 to 40 ° C. and pH 5 to 9.
- the culture may be shake culture or stirring culture as appropriate.
- the liquid containing at least one of the microorganisms obtained as described above and the processed product thereof is usually stored in a storage tank, and then filled in a container for transporting or storing the liquid.
- the storage tank is used to store the liquid from the time it is manufactured until it is filled in the container.
- the storage tank is made of metal, and the temperature of the stored liquid is controlled to a temperature suitable for storage (for example, 5 ° C or less). What can be used is preferably used.
- the container is not particularly limited as long as it is suitable for filling with a liquid, and heretofore, a container used for transporting or storing a liquid containing at least one of microbial cells and a processed product thereof is known. Available.
- a drum or tank made of metal or resin is used.
- the drum one having an internal volume of about 200 L is usually used.
- a tank having an internal volume of about 1 to 10 m 3 is usually used.
- the filling device and the filling method of the present invention are used when filling the container from the storage tank.
- the filling device of the present invention includes a nozzle that enters the inside of the container and discharges the liquid transferred from the storage tank into the container, so that the liquid discharge portion of the nozzle is in the filling liquid from the middle of filling the liquid. It is a thing. It is preferable that the filling device includes a control device that controls the liquid discharge unit of the nozzle to be in the filling liquid halfway through the filling of the liquid. In the filling apparatus of the present invention, when the nozzle that discharges the liquid transferred from the storage tank into the container enters the inside of the container, it means that the liquid discharging part of the nozzle is inserted from the upper lid to the inner side of the upper lid. .
- the filling device of the present invention includes a detecting means for detecting the filling state of the liquid in the container, and a flow rate control for controlling the flow rate of the liquid discharged from the nozzle according to the filling state of the liquid in the container.
- the filling state in the container include a filling amount (weight of the filled liquid), a filling rate (a ratio of the volume of the filled liquid to the internal volume of the container), or a filling stage.
- the detecting means for detecting the liquid filling state include a means for detecting the filling state using the weight measurement and the filling rate converted by the liquid level sensor, and sending it to the control device as a signal.
- the said control apparatus is an apparatus which processes the signal sent from the detection means, and sends the processed signal to a flow control means.
- the signal processed by the control device is sent to the flow rate control means, and the flow rate control means is operated as necessary to control the flow rate of the liquid.
- the control device is preferably a device controlled by a computer.
- the flow rate control is to make it possible to control the flow rate of the liquid according to the filling state of the liquid in the container by the opening degree of the flow rate control valve installed in the liquid flow path such as a pipe or a nozzle.
- the flow rate control valve can be provided in a pipe connecting the storage tank and the filling nozzle, in the nozzle, or in the discharge portion of the nozzle.
- Examples of the flow rate control means include a flow rate control valve, a valve, or a flow rate control of a pump.
- the nozzle is a movable nozzle that can move up and down.
- the filling device further includes nozzle position control means for controlling the position of the tip of the movable nozzle in accordance with the state of filling of the liquid in the container.
- the movable nozzle that can move up and down is a nozzle that can move up and down in a direction perpendicular to the bottom of the container.
- the signal processed by the control device is sent to the nozzle position control means, and the nozzle position control means is operated as necessary to control the position of the tip of the nozzle.
- the control device is preferably a device controlled by a computer.
- the nozzle position control means may be any method as long as it can control the position of the nozzle tip (height from the bottom surface to the nozzle tip) according to the liquid filling condition in the container. Absent. Examples of the nozzle position control means include a nozzle lifting / lowering device or a nozzle expansion / contraction device.
- the storage tank is located above the filling device and is configured to fill the container with the liquid by gravity.
- the liquid level of the liquid containing at least one of the microorganisms stored in the storage tank and the processed product thereof is always At the top of the filling device, that is, higher than the top lid of the container placed in the filling device, the liquid in the storage tank is transferred to the container and filled by gravity and the opening of the flow control valve without using a pump. Say to do.
- the filling device includes: A storage tank for storing a liquid containing at least one of microbial cells and processed products thereof; A container for transporting or storing the liquid; A nozzle for discharging the liquid transferred from the storage tank into the container; Detecting means for detecting the filling state of the liquid in the container; It is preferable to include a flow rate control unit that controls the flow rate of the liquid discharged from the nozzle in accordance with the filling state of the liquid in the container.
- a storage tank for storing a liquid containing at least one of microbial cells and processed products thereof;
- a container for transporting or storing the liquid;
- a movable nozzle capable of moving up and down to discharge the liquid transferred from the storage tank into the container;
- Detecting means for detecting the filling state of the liquid in the container; It is preferable to include nozzle position control means for controlling the position of the tip of the movable nozzle according to the filling state of the liquid in the container.
- the filling method of the present invention is a method using the filling device, and is a method of filling the liquid into the container so that the liquid discharge part of the nozzle is in the filling liquid from the middle of the liquid filling. .
- the filling method of the present invention includes a filling step in which a tip of a nozzle is disposed in a container and liquid is discharged from the tip.
- the filling method of the present invention is preferably carried out using a filling apparatus comprising the nozzle, the detection means, and the flow rate control means described above.
- the initial stage of filling indicates a stage where the filling rate of the container is less than 12.5%
- the latter stage of filling indicates a stage where the filling rate is 97.5% or more.
- the stage between the initial stage of filling and the latter stage of filling is called the middle filling stage, and the flow rate in the middle filling stage is the maximum flow rate.
- the flow rate is a volume per unit time of the liquid discharged from the nozzle, and is measured by a flow meter, a weight measuring device, or the like.
- the liquid flow rate is the maximum flow rate in the initial stage of filling, that is, when there is almost no liquid in the container, the discharge linear velocity is high, and foaming is likely to occur due to contact between the liquid and the inner wall of the container or air entrainment.
- foaming of the liquid can be suppressed, and the filling efficiency per container volume can be increased.
- the filling amount in the later stage of filling smaller than the maximum flow rate, the filling amount can be easily adjusted at the end of filling, and the filling efficiency per container volume can be increased.
- the initial, middle, or late filling rate setting value is not restricted by the above setting value, but should be optimized according to the bottom area and height of the filling container, and the viscosity and ease of foaming of the filled bacterial solution. Is preferred.
- the maximum liquid flow rate (medium flow rate) is preferably set so that the liquid discharge linear velocity at the valve at the tip of the movable nozzle is 0.2 to 3 m / sec, and is 0.2 to 2 m / sec. It is more preferable to set so that.
- the discharge linear velocity is a value obtained by dividing the discharge flow rate by the nozzle discharge port cross-sectional area, and is measured by a flow meter, a weight measuring device, or the like.
- the initial flow rate should be less than the maximum flow rate, but is preferably 1/2 or less of the maximum flow rate from the viewpoint of excellent effect of improving the charging efficiency. In particular, 1/5 or less of the maximum flow rate is more preferable.
- the lower limit is not particularly limited, but considering the time required for filling, 1/100 or more of the maximum flow rate is preferable. That is, the range of the initial flow rate is preferably 1/100 or more and 1/2 or less, more preferably 1/100 or more and 1/5 or less of the maximum flow rate.
- the flow rate at the end of filling should be less than the maximum flow rate, but is preferably 1/2 or less of the maximum flow rate from the viewpoint of excellent foaming suppression effect. In particular, 1/5 or less of the maximum flow rate is more preferable.
- the lower limit is not particularly limited, but considering the time required for filling, 1/100 or more of the maximum flow rate is preferable. That is, the range of the flow rate in the later stage of filling is preferably 1/100 or more and 1/2 or less, more preferably 1/100 or more and 1/5 or less of the maximum flow rate.
- the filling method of the present invention includes a movable nozzle that can move up and down as a nozzle, and further includes a nozzle position control unit that controls the position of the tip of the movable nozzle in accordance with the state of filling of the liquid in the container. It is preferable that the tip of the movable nozzle is disposed in the vicinity of the bottom surface of the container at the initial stage of filling in the filling step using a filling device, and then the movable nozzle is raised according to the filling state of the liquid in the container.
- the vicinity of the bottom surface of the container means a height of the container height of 20% from the bottom surface.
- Raising the movable nozzle according to the state of liquid filling means that the movable nozzle is submerged in the liquid so that the liquid discharge part of the movable nozzle is in the liquid filling after the filling liquid is accumulated in the container. It means to be in a state where it is plugged in.
- the liquid discharge portion of the movable nozzle By causing the liquid discharge portion of the movable nozzle to be present in the filling liquid, air entrainment during the discharge of the liquid from the movable nozzle is suppressed. This suppresses foaming and improves the filling efficiency per container volume.
- the length from the filling liquid surface to the discharge section is preferably 1 to 50 cm.
- the volume of the nozzle immersed in the filling liquid is preferably 0.00002 to 0.005 m 3 .
- foaming at the time of filling is performed by controlling at least one of the flow rate and the position of the tip of the nozzle according to the filling state of the liquid in the container. And the filling efficiency per container volume can be improved.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a filling apparatus 10 used in this example.
- the filling device 10 A pipe 1 having an upstream end connected to a storage tank 20 for storing a liquid L (bacterial cell suspension) containing at least one of the microorganisms and the processed product thereof; A vertically movable movable nozzle 3 provided at the downstream end of the pipe 1; A valve 2 provided at the tip of the movable nozzle; A nozzle lifting and lowering device 4 for moving the movable nozzle 3 up and down; A weight measuring device 5 for measuring the weight of the container 30; A control device 6 electrically connected to the valve 2, the nozzle lifting device 4, the weight measuring device 5; Is provided.
- a liquid L bacterial cell suspension
- a container 30 is placed on the weight measuring device 5, and a storage tank 20 is installed above it.
- a nozzle having a lid at the tip of the nozzle and adjusting the flow rate by opening and closing the lid slightly is used.
- the container 2 can be filled with the liquid L in the storage tank 20 by the valve 2 and gravity.
- a followable long nozzle type was used as the movable nozzle 3.
- a hydraulic lifting device was used.
- a load cell type scale was used as the weight measuring device 5.
- the cell suspension could be filled into the container 30 while suppressing foaming.
- foaming when filling the cell suspension was suppressed, and the volume of the movable nozzle 3 immersed in the filled cell suspension could be minimized. , Filling efficiency improved.
- the present invention it is possible to provide a filling apparatus and a filling method capable of efficiently filling a container with a liquid containing at least one of microbial cells and processed products thereof. Therefore, the present invention is useful in the use of biocatalysts in the industrial process field.
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Abstract
Description
本願は2011年9月8日に日本に出願された、特願2011-196036号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、工業プロセス分野における生体触媒利用の広まりから、酵素反応の反応様式だけでなく、生体触媒の保存方法や充填手法等の周辺技術に関しても改良又は提案がなされている。例えば特許文献1には、加熱殺菌処理に供する前の微生物、たとえばニトリルヒドラターゼを含有する微生物、の菌体又は菌体処理物を含有する液体の保存方法として、前記液体のpHを6~8に調整しながら通気、及び撹拌する方法が提案されている。
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、微生物の菌体及び/又はその処理物を含有する液体を容器に効率よく充填できる充填装置及び充填方法を提供することを目的とする。
[1]保存貯槽に貯留された微生物の菌体及び/又はその処理物を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、
前記容器の内部に入り、前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルを備え、前記ノズルの液吐出部が、前記液体の充填途中より充填液中となるようにした充填装置。
[2]保存貯槽に貯留された微生物の菌体及び/又はその処理物を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記ノズルから吐出される液体の流量を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御する流量制御手段とを備える充填装置。
[3]保存貯槽に貯留された微生物の菌体及び/又はその処理物を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出する上下動可能な可動ノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記可動ノズルの先端の位置を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御するノズル位置制御手段とを備える充填装置。
[4]前記保存貯槽が当該充填装置の上方にあり、重力により前記液体を前記容器に充填するように構成されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の充填装置。
[5]前記微生物の菌体及び/又はその処理物が、ニトリルヒドラターゼ活性を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の充填装置。
[6]保存貯槽に貯留された微生物の菌体及び/又はその処理物を含有する液体を容器に充填する充填方法であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記ノズルから吐出される液体の流量を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御する流量制御手段とを備える充填装置の前記ノズルの先端を前記容器内に配置し、前記先端から前記液体を吐出させる充填工程を有し、
前記充填工程は、充填初期の流量及び/又は充填後期の流量を、最大流量よりも小さくすることを含む、前記充填方法。
[7]前記充填工程の充填初期における流量が、最大流量の1/2以下である、請求項6に記載の充填方法。
[8]前記充填工程の充填後期における流量が、最大流量の1/2以下である、請求項6又は7に記載の充填方法。
[9]保存貯槽に貯留された微生物の菌体及び/又はその処理物を含有する液体を容器に充填する充填方法であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出する上下動可能な可動ノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記可動ノズルの先端の位置を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御するノズル位置制御手段とを備える充填装置の前記可動ノズルの先端を前記容器内に配置し、前記先端から前記液体を吐出させる充填工程を有し、
前記充填工程の充填初期に前記可動ノズルの先端を前記容器の底面近傍に配置し、その後、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて前記可動ノズルを上昇させる充填方法。
[10]前記微生物の菌体及び/又はその処理物が、ニトリルヒドラターゼ活性を有する、請求項6~9のいずれか一項に記載の充填方法。
(1)保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、前記容器の内部に入り、前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルを備え、前記ノズルの液吐出部が、前記液体の充填途中より充填液中となるようにした充填装置、
(2)保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記ノズルから吐出される液体の流量を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御する流量制御手段とを備える充填装置、
(3)保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出する上下動可能な可動ノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記可動ノズルの先端の位置を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御するノズル位置制御手段とを備える充填装置、
(4)前記保存貯槽が当該充填装置の上部にあり、重力により前記液体を前記容器に充填するように構成されている、(1)~(3)のいずれか一項に記載の充填装置、
(5)前記微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方が、ニトリルヒドラターゼ活性を有する、(1)~(4)のいずれか一項に記載の充填装置、
(6)保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填方法であって、前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記ノズルから吐出される液体の流量を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御する流量制御手段とを備える充填装置の前記ノズルの先端を前記容器内に配置し、前記先端から前記液体を吐出させる充填工程を有し、前記充填工程は、充填初期の流量及び充填後期の流量の少なくとも一方を、最大流量よりも小さくすることを含む、前記充填方法、
(7)前記充填工程の充填初期における流量が、最大流量の1/2以下である、(6)に記載の充填方法、
(8)前記充填工程の充填後期における流量が、最大流量の1/2以下である、(6)又は(7)に記載の充填方法、
(9)保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填方法であって、前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出する上下動可能な可動ノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記可動ノズルの先端の位置を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御するノズル位置制御手段とを備える充填装置の前記可動ノズルの先端を前記容器内に配置し、前記先端から前記液体を吐出させる充填工程を有し、前記充填工程の充填初期に前記可動ノズルの先端を前記容器の底面近傍に配置し、その後、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて前記可動ノズルを上昇させる充填方法、及び、
(10)前記微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方が、ニトリルヒドラターゼ活性を有する、(6)~(9)のいずれか一項に記載の充填方法。
ここで、本発明に用いられる微生物の菌体は、生菌体でも死滅体でもよい。
菌体の処理物としては、菌体(生菌体又は死滅体)の破砕物、菌体からの抽出物、菌体又は抽出物を担体に固定化した固定化物等が挙げられる。前記抽出物としては、酵素(粗酵素又は精製酵素)が好ましい。
菌体又は抽出物を固定する方法としては、包括法、架橋法、又は担体結合法等が挙げられる。包括法とは、菌体又は酵素を高分子ゲルの微細な格子の中に包み込むか、半透膜性の高分子の皮膜によって被覆する方法である。架橋法とは、酵素を2個又はそれ以上の官能基を持った試薬(多官能性架橋剤)で架橋する方法である。担体結合法とは、水不溶性の担体に酵素を結合させる方法である。
固定化に用いられる担体としては、例えば、ガラスビーズ、シリカゲル、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、カラギーナン、アルギン酸、寒天、又はゼラチン等が挙げられる。
ニトリルヒドラターゼ活性とは、ニトリル化合物のニトリル基に作用して対応するアミド化合物に変換させる活性を意味する。ニトリルヒドラターゼ活性の測定方法としては、例えば、反応温度10℃で10分間反応させたときの乾燥菌体1mgあたりの反応速度を測定する方法等が挙げられる。
本発明の保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填方法は、50~500U/mgのニトリルヒドラターゼ活性を有する微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を用いることが好ましい。
ニトリルヒドラターゼ活性を有する微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方としては、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物の菌体、前記菌体から抽出されたニトリルヒドラターゼ、前記菌体又はニトリルヒドラターゼを固定化した固定化物等が挙げられる。
また、前記微生物由来のニトリルヒドラターゼ、ニトリラーゼ、又はアミダーゼ等の目的遺伝子を取得し、常法により、前記遺伝子をそのまま、又は人為的に改良して任意の宿主に前記遺伝子を導入した形質転換体を用いることもできる(Molecular Cloning 2nd Edition,Cold Spring Habor Laboratory Press,1989参照)。このような形質転換体としては、例えば、アクロモパクター(Achromobacter)属細菌のニトリルヒドラターゼで形質転換した大腸菌MT10770(FERM P-14756)(特開平8-266277号公報参照)、シュードノカルディア(Pseudonocardia)属細菌のニトリルヒドラターゼで形質転換した大腸菌MT10822(FERM BP-5785)(特開平9-275978号公報参照)、又はロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)種のニトリルヒドラターゼ(特開平4-211379号公報参照)で形質転換した微生物等を挙げることができる。
前記微生物は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
培養条件(液体培地の組成、pH、又は培養温度等)は、培養する微生物に応じた公知の培養条件が採用される。例えばニトリルヒドラターゼ活性を有する微生物の場合、炭素源(グルコース、又はフルクトース等の糖類)、窒素源(硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、若しくは硝酸アンモニウム等の無機窒素源、酵母エキス、ペプトン、若しくは肉エキス等の有機窒素源)及び所望により無機塩類、金属塩、又はビタミン等を添加した液体培地中で、20~40℃、pH5~9で培養する。培養は、適宜、振盪培養又は攪拌培養としてもよい。
保存貯槽は、前記液体を製造後から容器に充填するまでの間保存するもので、工業的には、金属製で、貯留する液体の温度を保存に適した温度(例えば5℃以下)に制御できるものが好適に用いられる。
容器は、液体を充填するのに相応しい容器であれば特に限定されず、これまで、微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を運搬又は貯蔵するために用いられている容器が利用できる。一般的には、金属製又は樹脂製の、ドラム又はタンク等が用いられる。ドラムとしては通常、内容積が200L程度のものが用いられる。タンクとしては通常、内容積が1~10m3程度のものが用いられる。
本発明の充填装置及び充填方法は、この保存貯槽から前記容器への充填の際に用いられる。
前記充填装置は、前記ノズルの液吐出部が、前記液体の充填途中より充填液中となるように制御する、制御装置を備えていることが好ましい。
本発明の充填装置において、保存貯槽から移送された液体を容器内に吐出するノズルが容器内部に入るとは、容器の上蓋から上蓋より内側にノズルの液吐出部が挿入されている事を言う。
また、充填途中よりノズルの液吐出部が充填液中となるようにしたとは、充填初期には充填液がないので不可能だが、充填液が容器内にたまった状態になった時より、ノズルの液吐出部が液中となるように、ノズルを液中に差し込んだ状態となるようにした事をいう。すなわち、ノズルの液吐出部が前記容器内の充填液中に位置することをいう。
このような状態で容器への液体の充填を行うことで、ノズルからの液体の吐出時における空気の巻き込みが抑制される。これにより発泡が抑制され、容器容積当たりの充填効率が向上する。
容器内の充填状況としては、充填量(充填された液体の重量)、充填率(容器の内容積に対する充填された液体の容積の割合)、又は充填段階等が挙げられる。
液体の充填状況を検知する検知手段としては、重量測定及び液面センサーにより換算された充填率を用いて充填状況を検知し、信号として制御装置に送る手段が挙げられる。具体的には、重量測定装置、液面センサー、又は流量センサー等が挙げられる。
前記制御装置は、検知手段から送られた信号を処理し、処理した信号を流量制御手段へ送る装置である。前記制御装置により処理された信号は流量制御手段へ送られ、必要に応じて流量制御手段を作動させ、液体の流量を制御する。前記制御装置は、コンピューターにより制御される装置であることが好ましい。
流量制御とは、配管又はノズル等の前記液体の流路に設置した流量制御バルブの開度により、容器内の液体の充填状況に応じて、液体の流量を制御できるようにすることである。流量制御バルブは、保存貯槽と充填用ノズルとを接続している配管や、ノズル内部あるいはノズルの吐出部に設けることができる。
流量制御手段としては、流量制御バルブ、弁、又はポンプの流量制御等が挙げられる。
上下動可能な可動ノズルとは容器底面に対して直角方向に上下に動く事ができるノズルである。
上述のように前記検知手段により制御装置に送られた信号は、制御装置により処理される。前記ノズルが上下動可能な可動ノズルである場合、前記制御装置により処理された信号はノズル位置制御手段へ送られ、必要に応じてノズル位置制御手段を作動させ、ノズルの先端の位置を制御する。前記制御装置は、コンピューターにより制御される装置であることが好ましい。
ノズル位置制御手段とは容器内の液体の充填状況に応じて、ノズルの先端の位置(底面からノズルの先端までの高さ)を制御できるようになっているものであれば、如何なる方式でもかまわない。
ノズル位置制御手段としては、ノズル昇降装置、又はノズル伸縮装置等が挙げられる。
保存貯槽が当該充填装置の上部にあり、重力により液体を容器に充填するとは、保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体の液面が、常に、当該充填装置の上部、つまり充填装置内に置かれた容器の上蓋よりも高い位置にあり、ポンプを使用せずに重力と流量調節バルブの開度で、保存貯槽中の液体を容器に移送し充填することを言う。
微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を貯留する保存貯槽と、
前記液体を運搬又は貯蔵するための容器と、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルと、
前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、
前記ノズルから吐出される液体の流量を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御する流量制御手段とを備えることが好ましい。
微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を貯留する保存貯槽と、
前記液体を運搬又は貯蔵するための容器と、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出する上下動可能な可動ノズルと、
前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、
前記可動ノズルの先端の位置を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御するノズル位置制御手段とを備えることが好ましい。
本発明の充填方法は、好適には、前述したノズルと、検知手段と、流量制御手段とを備える充填装置を用いて行われる。
充填初期とは容器への充填率が12.5%未満の段階を示し、充填後期とは充填率が97.5%以上の段階を示す。充填初期と充填後期との間の段階を充填中期といい、充填中期の流量が最大流量である。
前記流量とは、ノズルから吐出される液体の単位時間あたりの体積であり、流量計、又は重量測定装置等により測定される。
充填初期、つまり容器内に液体が殆どない状態における液体の流量が最大流量であると、吐出線速度が速く、液体と容器の内壁との接触、又は空気の巻き込み等により泡立ちが生じやすい。充填初期の液体の流量を、最大流量よりも小さくすることで、液体の泡立ちを抑制でき、容器容積当たりの充填効率を高めることができる。
また、充填後期の量を、最大流量よりも小さくすることで、充填終了時で充填量の調整がしやすくなり、容器容積当たりの充填効率を高めることができる。
初期、中期、又は後期の充填率の設定値は上記設定値に拘束されることはなく、充填容器の底面積及び高さ、並びに充填される菌液の粘度や泡立ちやすさにより最適化することが好ましい。
前記吐出線速度とは、吐出流量をノズル吐出口断面積で除した値であり、流量計、又は重量測定装置等により測定される。
充填初期の流量は、最大流量よりも少なければよいが、充填効率の向上効果に優れる点から、最大流量の1/2以下が好ましい。特には最大流量の1/5以下がより好ましい。
下限は特に限定されないが、充填に要する時間を考慮すると、最大流量の1/100以上が好ましい。
すなわち、充填初期の流量の範囲は、最大流量の1/100以上1/2以下が好ましく、1/100以上1/5以下がより好ましい。
充填後期の流量は、最大流量よりも少なければよいが、泡立ち抑制効果に優れる点から、最大流量の1/2以下が好ましい。特には最大流量の1/5以下がより好ましい。下限は特に限定されないが、充填に要する時間を考慮すると、最大流量の1/100以上が好ましい。
すなわち、充填後期の流量の範囲は、最大流量の1/100以上1/2以下が好ましく、1/100以上1/5以下がより好ましい。
容器の底面近傍とは、容器高さの、底面から20%の高さを示す。
液体の充填状況に応じて可動ノズルを上昇させるとは、充填液が容器内にたまった状態になった時から、可動ノズルの液吐出部が充填液中となるように、可動ノズルを液中に差し込んだ状態となるようにする事をいう。可動ノズルの液吐出部を充填液中に存在させることで、可動ノズルからの液体の吐出時における空気の巻き込みが抑制される。これにより発泡が抑制され、容器容積当たりの充填効率が向上する。
前記充填液に前記稼働ノズルを差し込んだ際の、充填液の液面から前記吐出部までの長さは、1~50cmが好ましい。
また、液面の上昇にあわせて可動ノズルの液吐出部を上昇させることで、充填液中に浸漬しているノズルの体積を最小限に抑える事ができ、充填効率の向上へとつながる。
前記充填液中に浸漬しているノズルの体積は、0.00002~0.005m3が好ましい。
(1)実施形態について
図1は、本実施例で用いた充填装置10の構成を示す概略図である。
充填装置10は、
微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体L(菌体懸濁液)を貯留する保存貯槽20に上流側末端が接続した配管1と;
配管1の下流側末端部に設けられた上下動可能な可動ノズル3と;
可動ノズル先端に設けられた弁2と;
可動ノズル3を上下に移動させるノズル昇降装置4と;
容器30の重量を測定する重量測定装置5と;
弁2、ノズル昇降装置4、重量測定装置5に電気的に接続する制御装置6と;
を備える。
重量測定装置5の上に容器30が置かれ、その上方に保存貯槽20が設置されている。
具体的に、弁2としては、ノズル先端に蓋があり、蓋を小開、全開することで流量調節を行うようになっているものを使用した。この弁2と重力により、保存貯槽20内の液体Lを容器30に充填できるようになっている。
可動ノズル3としては、追随式ロングノズル型を使用した。
ノズル昇降装置4としては、油圧式の昇降装置を使用した。
重量測定装置5としては、ロードセル式台秤を用いた。
ニトリルヒドラターゼ活性を有するロドコンカス・ロドクロス(Rhodococcus rhodochrous)J-1株(FERM BP-1478)を、グルコース2質量%、尿素1質量%、ペプトン0.5質量%、酵母エキス0.3質量%、塩化コパルト0.05質量%を含む培地(20℃におけるpH7.0)により好気的に培養した。培養終了後、培養菌体を遠心分離により回収し、これを50mMリン酸緩衝液(20℃におけるpH7.0)で洗浄した。洗浄した菌体に上記緩衝液を添加し菌体懸濁液(乾燥菌体換算10質量%)を得た。
9m3容量のステンレス製の保存貯槽20に前記の菌体懸濁液(乾燥菌体換算10質量%)3000Lを添加し、容器30への充填を開始した。充填の際に、充填率が12.5%以下の充填前期及び充填率が97.5%以上の後期には弁2を少開とし0.5L/分で充填し、充填中期には弁2を全開とし20L/分で充填した。
充填時には、重量測定装置5での重量測定値に応じて、制御装置6により、可動ノズル3先端の弁2が菌体懸濁液に常に一定深さで浸漬する様に可動ノズル3の位置を制御した。
その結果、菌体懸濁液を、発泡を抑制しつつ容器30内に充填できた。
このように、菌体懸濁液を充填する際の発泡が抑制され、また、充填された菌体懸濁液中に浸漬している可動ノズル3の体積を最小限に抑える事ができたので、充填効率が向上した。
2:弁
3:可動ノズル
4:ノズル昇降装置
5:重量測定装置
6:制御装置
10:充填装置
20:保存貯槽
30:容器
L:液体
Claims (10)
- 保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、
前記容器の内部に入り、前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルを備え、前記ノズルの液吐出部が、前記液体の充填途中より充填液中となるようにした充填装置。 - 保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記ノズルから吐出される液体の流量を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御する流量制御手段とを備える充填装置。 - 保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填装置であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出する上下動可能な可動ノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記可動ノズルの先端の位置を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御するノズル位置制御手段とを備える充填装置。 - 前記保存貯槽が当該充填装置の上部にあり、重力により前記液体を前記容器に充填するように構成されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の充填装置。
- 前記微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方が、ニトリルヒドラターゼ活性を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の充填装置。
- 保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填方法であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出するノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記ノズルから吐出される液体の流量を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御する流量制御手段とを備える充填装置の前記ノズルの先端を前記容器内に配置し、前記先端から前記液体を吐出させる充填工程を有し、
前記充填工程は、充填初期の流量及び充填後期の流量の少なくとも一方を、最大流量よりも小さくすることを含む、前記充填方法。 - 前記充填工程の充填初期における流量が、最大流量の1/2以下である、請求項6に記載の充填方法。
- 前記充填工程の充填後期における流量が、最大流量の1/2以下である、請求項6又は7に記載の充填方法。
- 保存貯槽に貯留された微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方を含有する液体を容器に充填する充填方法であって、
前記保存貯槽から移送された前記液体を前記容器内に吐出する上下動可能な可動ノズルと、前記容器内の前記液体の充填状況を検知する検知手段と、前記可動ノズルの先端の位置を、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて制御するノズル位置制御手段とを備える充填装置の前記可動ノズルの先端を前記容器内に配置し、前記先端から前記液体を吐出させる充填工程を有し、
前記充填工程の充填初期に前記可動ノズルの先端を前記容器の底面近傍に配置し、その後、前記容器内の前記液体の充填状況に応じて前記可動ノズルを上昇させる充填方法。 - 前記微生物の菌体及びその処理物の少なくとも一方が、ニトリルヒドラターゼ活性を有する、請求項6~9のいずれか一項に記載の充填方法。
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