專利名稱：微生物菌體固定化用粒狀載體及制備粒狀載體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于固定化微生物菌體的粒狀載體及制備粒狀載體的裝置的，更詳細(xì)地講涉及微生物混懸液中加入微生物固定化用載體并在活化后的載體表面能夠容易地附著固定化微生物的微生物菌體固定化用粒狀載體及制備粒狀載體的裝置。
背景技術(shù)：
固定化微生物在生物反應(yīng)器中使用，使高效的連續(xù)發(fā)酵成為可能，所以近年來(lái)倍受注目。
微生物的固定化方法，已知的有包被法及物理性吸附法等多種方法。包被法是需要將事先培養(yǎng)的微生物混懸液包容在凝膠中的煩雜的操作，所以存在價(jià)格非常高的問(wèn)題。
另外，物理性吸附法是只需將載體放入到微生物混懸液中就可固定化，具有不需要象包被法那樣包被微生物的操作的優(yōu)點(diǎn)。作為物理性吸附法中使用的載體已知的有活性炭、多孔性玻璃、鈣鐵石、幾丁質(zhì)、纖維素等載體。
但是，這些載體表面結(jié)構(gòu)不適合微生物附著所以存在微生物附著量少等問(wèn)題，并且有的載體由于比重大，所以存在在發(fā)酵罐或生物反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)困難等缺點(diǎn)。
本發(fā)明將提供表面結(jié)構(gòu)適合于微生物附著，且比重為1.00～1.20范圍內(nèi)的，不影響發(fā)酵罐或生物反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)性的固定化微生物菌體的粒狀載體作為第一目的。
制備上述粒狀載體的裝置有例如特開(kāi)平1-118529號(hào)公報(bào)公開(kāi)的。這個(gè)公報(bào)公開(kāi)的裝置是將滴下的粒狀凝膠用玻璃平皿使之排列成一列，并邊振動(dòng)邊用高壓水銀燈照射紫外線。
這個(gè)裝置可以用一定的光強(qiáng)度照射，但不是連續(xù)生產(chǎn)，留有生產(chǎn)效率極低等問(wèn)題。
另外，本發(fā)明人首先提出，將滴下的粒狀凝膠用透明的螺旋形管使之移動(dòng)，這時(shí)照射活性光線而制備粒狀物的裝置(特開(kāi)昭60-106836號(hào)公報(bào))。
這種，以前提出的裝置參照

圖1加以說(shuō)明。這種裝置具備容納含有可光固化性樹(shù)脂、聚合引發(fā)劑、具凝膠化能力的水溶性多糖類的液體組合物的槽18、將液體組合物從管嘴中滴下的滴下裝置20、以及容納含有多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)的凝膠化容器22。
液體組合物是從槽18中通過(guò)輸送用管道24供應(yīng)到滴下裝置20。滴下裝置保存一定量的液體組合物，下方位置有管嘴30，可以從管嘴前端中將液體組合物滴下。液體組合物的液滴落到凝膠化容器22中的含多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)中凝膠化后通過(guò)與凝膠化容器22底部相連的管道31供應(yīng)到光照射部12。
液狀凝膠與水性介質(zhì)一起經(jīng)過(guò)螺旋狀透明管34而落下時(shí)可以從安放在附近的光源32中照射到活性光線，粒狀物中的光硬性樹(shù)脂發(fā)生光反應(yīng)。通過(guò)光反應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)的粒狀物轉(zhuǎn)移到粒子回收部14，蓄在回收容器中。另一方面，水性介質(zhì)通過(guò)泵48回送到凝膠化容器22中重復(fù)使用。
這種粒狀物制備裝置具有可以連續(xù)生產(chǎn)且可以比較長(zhǎng)時(shí)間光照射等優(yōu)點(diǎn)。
但是也出現(xiàn)如下必須解決的問(wèn)題。
a)一個(gè)管需要至少一個(gè)以上的光源，生產(chǎn)效率低。
b)粒狀凝膠在管內(nèi)幾乎以水平方向流動(dòng)，因此粒狀凝膠與介質(zhì)間存在密度差時(shí)粒子的密集產(chǎn)生遮蔽效果降低照射效率。另外為了消除粒子的密集而增加流速時(shí)管長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，從而裝置空間增大。
c)透明螺旋管的材質(zhì)是塑料的話紫外線會(huì)加快其劣化故影響耐久性，如果是玻璃的話大型化時(shí)使用上不容易且費(fèi)用高。
d)回收容器40中粒狀物蓄積后取出的批量方式，故粒狀物的排出操作復(fù)雜。
e)從回收容器40中取出粒狀物時(shí)會(huì)帶出水性介質(zhì)，故另外需要粒狀物與水性介質(zhì)的分離及需往回收容器中補(bǔ)充水性介質(zhì)。
本發(fā)明鑒于這些課題，將提供大量且高效率地生產(chǎn)含有可光固化性樹(shù)脂的固定化用粒狀載體，粒狀物的裝置為第2目的。
發(fā)明公開(kāi)本發(fā)明人為了達(dá)到上述目的，多次認(rèn)真研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微生物的附著與載體與微生物的氫結(jié)合、載體的疏水部分與微生物細(xì)胞壁的疏水部分的疏水結(jié)合等相關(guān)。如果載體的表面是強(qiáng)親水性時(shí)，載體的疏水部分與微生物細(xì)胞壁的疏水部分的疏水結(jié)合力變?nèi)?，而且，如果載體的表面為強(qiáng)疏水性時(shí)載體與微生物氫結(jié)合的力變?nèi)?，故載體的表面附著微生物需要適當(dāng)?shù)挠H水疏水平衡的表面。并且通過(guò)使用合成樹(shù)脂為載體使比重減到與水幾乎相同的程度，而且如果想增加比重時(shí)通過(guò)添加比重重的硅石微粉末等而容易做到，基于這些認(rèn)識(shí)最終完成了微生物菌體固定化用粒狀載體及其制備裝置的發(fā)明。
這樣，本發(fā)明提供，將包含(a)1個(gè)分子中至少含有2個(gè)烯鍵不飽和鍵的親水性可光固化性樹(shù)脂，(b)光聚合引發(fā)劑、及(c)具有與堿金屬離子或多價(jià)金屬離子接觸后可凝膠化的能力的水溶性高分子多糖類物質(zhì)等的液體組合物往含有堿金屬離子或多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)中滴下，從而將該組合物凝膠化成粒狀，并照射活性光線使之固化而得到比重為1.00～1.20，且表面與n-石臘形成2°～30°角度為特征的、具有適合微生物菌體附著的表面的微生物菌體固定化用粒狀載體，及粒狀物制備裝置。該裝置具備，將包含(a)1個(gè)分子中至少含有2個(gè)烯鍵不飽和鍵的親水性可光固化性樹(shù)脂，(b)光聚合引發(fā)劑、及(c)具有與堿金屬離子或多價(jià)金屬離子接觸后可凝膠化能力的水溶性高分子多糖類物質(zhì)的液體組合物往含有堿金屬離子或多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)中滴下，使該組合物凝膠化形成粒狀凝膠的凝膠化裝置和給由該凝膠化裝置形成的粒狀凝膠照射紫外線使粒狀凝膠中的可光固化性樹(shù)脂固化形成粒狀物的光照射裝置。
其中該光照射裝置的特征在于以具備光源和接近該光源安放的略垂直的可將上述粒狀凝膠從內(nèi)部通過(guò)的多個(gè)透明管。
下面，對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明。
(a)可光固化性樹(shù)脂在本發(fā)明中，做為微生物菌體固定化用載體的一個(gè)，使用了一個(gè)分子中至少含有2個(gè)的烯鍵不飽和鍵的可光固化性樹(shù)脂。該可光固化性樹(shù)脂適合選用一般有300～30000，最好是50～20000范圍內(nèi)的多平均分子量，同時(shí)具有能夠均一地分散于水性介質(zhì)中的充分的離子性或非離子性親水性基團(tuán)，例如羥基、氨基、羧基、磷酸基、磺酸基、醚鍵等，且照射波長(zhǎng)為約250～260nm范圍內(nèi)的活性光線時(shí)固化變成不溶于水的樹(shù)脂。那種可光固化性樹(shù)脂可以使用已知的包括固定化用的固定化載體(例如特公昭55-40號(hào)公報(bào)、特公昭55 20676號(hào)公報(bào)、特公昭62-19837號(hào)公報(bào)等參照)。代表性的可以舉以下記載的。
(i)聚亞烷基二醇的兩末端具有可以光聚合的烯屬不飽和基團(tuán)的化合物例如(1)將分子量為400～6000的聚乙二醇1mol的兩末端羥基用(甲基)丙烯酸2mol酯化的聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯類。
(2)將分子量為200～4000的聚丙二醇1mol兩末端羥基用(甲基)丙烯酸2mol酯化的聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯類。
(3)將分子量為400～6000的聚乙二醇1mol兩末端羥基用亞甲苯基異氰酸酯、二甲苯基雙異氰酸酯、異佛爾酮雙異氰酸酯等二異氰酸酯化合物2mol氨基甲酸酯化后接著用(甲基)丙烯酸2-羥乙基等不飽和單羥乙基化合物2mol加成的不飽和聚乙二醇氨基甲酸酯化物。
(4)將分子量為200～4000的聚丙二醇1mol兩末端羥基用亞甲苯基雙異氰酸酯、二甲苯基雙異氰酸酯、異佛爾酮雙異氰酸酯等二異氰酸酯化合物2mol氨基甲酸酯化后接著用(甲基)丙烯酸2-羥乙基等不飽和單羥乙基化合物2mol加成的不飽和聚丙二醇氨基甲酸酯化物，等。
(ii)高酸值不飽和聚酯樹(shù)脂包括不飽和多價(jià)羧酸的多價(jià)羧酸成分和多元醇產(chǎn)生酯化而得到的酸值為40～200的不飽和聚酯的鹽類等。
(iii)高酸值不飽和環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂和(甲基)丙烯酸等不飽和羧基化合物的加成反應(yīng)中殘留的羥基中加成酸酐而得的酸值為40～200的不飽和環(huán)氧樹(shù)脂等。
(iv)陰離子性不飽和丙烯酸樹(shù)脂選自(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯酸酯至少2種(甲基)丙烯酸系單體共聚而得到的含有羧基、磷酸根及/或磺酸基的共聚物中導(dǎo)入可光聚合的烯屬不飽和基團(tuán)的樹(shù)脂等。
(v)不飽和聚酰胺亞甲苯基雙異氰酸酯、二甲苯基雙異氰酸酯等二異氰酸酯與丙烯酸2-羥乙基等不飽和羥基化合物的加成物與明膠等的水溶性聚酰胺產(chǎn)生加成反應(yīng)的不飽和聚酰胺等。
如上所示可光固化性樹(shù)脂可以單獨(dú)使用，或者也可以2種或2種以上組合使用。
這些可光固化性樹(shù)脂中，尤其在本發(fā)明中可以使用的是前述(1)的聚亞烷基二醇的兩末端具有可以光聚合的烯屬不飽和基團(tuán)的化合物、代表性的是可以舉例關(guān)西ペイント有限公司以ENT-1000，ENT-2000、ENT-4000、ENTG-2000、ENTG-3800等商品名銷售的物質(zhì)。
(b)光聚合引發(fā)劑為了促進(jìn)上述(a)中所述的可光固化性樹(shù)脂的光聚合反應(yīng)，本發(fā)明中的液體組合物中包含了光聚合引發(fā)劑?？梢允褂玫墓饩酆弦l(fā)劑是，光照射后分解生成基團(tuán)，且以這物質(zhì)為聚合引發(fā)種子使含有聚合性不飽和基團(tuán)的樹(shù)脂間產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)的物質(zhì)。例如，可以舉例苯偶因等α-羰基類；苯偶因乙醚等偶姻醚類；萘酚等多環(huán)芳香組化合物類；甲基苯偶因等α-取代偶姻類；2-氰基-2-丁基偶氮甲酰胺等偶氨酰胺化合物類等。
(c)水溶性高分子多糖類本發(fā)明中使用的水溶性高分子多糖類是，水溶性的，且具有在水性介質(zhì)中與多價(jià)金屬離子接觸時(shí)變成不溶于水或難溶于水的凝膠，這種能力的高分子多糖類，一般分子量為約3000～約2000000，而且適合使用與金屬離子接觸之前水溶性狀態(tài)為通常至少約10g/l(25℃)溶解度的。
作為具有這樣特性的水溶性高分子多糖類的具體例子包括藻酸的堿金屬鹽，角叉菜膠等。
這些水溶性高分子多糖類在水性介質(zhì)中溶解狀態(tài)時(shí)可與下列多價(jià)金屬離子中的至少1種的多價(jià)金屬離子接觸后可凝膠化。角叉菜膠的時(shí)候是鉀離子或鈉離子等堿金屬離子；藻酸的堿金屬鹽的時(shí)候是鎂離子、鈣離子、鍶離子、鋇離子等堿土金屬離子；或鋁離子、鈰離子、鎳離子等其它多價(jià)金屬離子。
產(chǎn)生凝膠化反應(yīng)的堿金屬離子或多價(jià)金屬離子的濃度根據(jù)水溶性高分子多糖類種類不同而不同，但一般為0.01～5mol/l。
液體組合物上述(a)、(b)、及(c)的各成分在水性介質(zhì)中相互充分混合而組成液體組合物?？梢允褂玫乃越橘|(zhì)，適合的是水或緩沖水溶液，但也可用水溶性醇類、水溶性酮類等。
上述(a)、(b)、及(c)的各成分的使用比例沒(méi)有嚴(yán)格的限制，但通常優(yōu)選以100重量單位可光固化性樹(shù)脂對(duì)0.01～5重量單位光聚合引發(fā)劑、0.1～15重量單位水溶性高分子多糖類的比例混合使用。
按上述方法得到的液體組合物利用下述粒狀載體制備裝置形成粒狀物。
這樣得到的微生物菌體固定化用粒狀載體如果想使微生物輕易地附著的話，載體表面應(yīng)保持適當(dāng)?shù)挠H水-疏水平衡。這個(gè)特性可以用載體表面與n-石臘構(gòu)成的接觸角來(lái)表現(xiàn)，并在2°～30°范圍內(nèi)調(diào)整。載體表面與n-石臘構(gòu)成的接觸角可以先往載體表面滴一滴n-石臘后用接觸角測(cè)定器簡(jiǎn)便地測(cè)定而得。而且粒狀載體的比重在1.00～1.20范圍之內(nèi)，且可在發(fā)酵罐或生物反應(yīng)器中順利地流動(dòng)。
同時(shí)，該微生物菌體固定化用粒狀載體，其表面與n-石臘構(gòu)成的接觸角在2°～30°范圍之內(nèi)，故適合微生物附著不利于剝落。
該載體對(duì)微生物菌體的固定化可簡(jiǎn)單地進(jìn)行，如將該載體投放到微生物懸浮的發(fā)酵罐中或生物反應(yīng)器中附著即可。而且也可以將載體先放到培養(yǎng)基中，然后再植入微生物進(jìn)行后培養(yǎng)。或者也可以先將載體投放到培養(yǎng)罐中附著微生物后再投放到生物反應(yīng)器中。培養(yǎng)罐、發(fā)酵罐、生物反應(yīng)器中投放該載體的量沒(méi)有特別的規(guī)定，通常最好是培養(yǎng)基1容量％到60容量％范圍內(nèi)。
另外，通過(guò)包括法進(jìn)行微生物菌體固定化時(shí)，將微生物菌體包含到前述(a)、(b)、及(c)組成的液體組合物中就可輕易地得到固定化的粒狀載體。
該載體最適合用在流動(dòng)層型生物反應(yīng)器或攪拌型發(fā)酵罐等中，但也可應(yīng)用在固定床型生物反應(yīng)器、發(fā)酵罐等中。
本發(fā)明中的微生物菌體固定化用載體其表面構(gòu)造適合微生物附著，可以大量地附著微生物。該載體附著的微生物沒(méi)有特定限制，厭氧微生物、需氧微生物均可。微生物的種類可以舉出曲霉屬、青霉屬、鐮刀菌屬等霉菌類；糖酵母屬、畢赤酵母屬、假絲酵母屬等酵母類；發(fā)酵單孢菌屬、亞硝化單孢菌屬、硝化桿菌屬、副球菌屬、弧菌屬、甲烷袋狀菌屬(ソタノサルシナ)屬、芽孢桿菌屬等細(xì)菌類。
其次，本發(fā)明中的粒狀載體制備裝置使用了多個(gè)略垂直的透明管，故生產(chǎn)效率高，比起螺旋形的管在管內(nèi)的粒子的分配狀態(tài)好，照射效率高。
本發(fā)明的粒狀物制備裝置又是流程為直線簡(jiǎn)單，所以透明管的材質(zhì)可以使用耐久性高的石英玻璃，Pyrex玻璃等，故裝置的大型化也可能。
圖紙的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1為，以前的粒狀物制備裝置的一個(gè)例子的簡(jiǎn)略正面圖。
圖2為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置的簡(jiǎn)略正面圖。
圖3為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的光照射裝置一種方案的平面圖(A)及切掉一部分的正面圖(B)。
圖4為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的光照射裝置的其它方案的平面圖。
圖5為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的光照射裝置的其它方案的平面圖。
圖6為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的光照射裝置的其它方案的平面圖(A)及正面圖(B)。
圖7為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的光照射裝置的其它方案的正面圖。
圖8為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的固液分離器的一個(gè)方案的正面圖。
圖9為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的固液分離器的其它方案的正面圖。
圖10為，本發(fā)明的粒狀物制備裝置中使用的固液分離器的其它方案的正面圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方案下面，參照?qǐng)D2說(shuō)明本發(fā)明的最合適的實(shí)施例的粒狀載體的制備裝置。
這個(gè)粒狀載體制備裝置具備，容納液體組合物的槽118，滴下裝置120及包含凝膠化容器122的凝膠化裝置123，給粒狀凝膠照射紫外線使之固化形成粒狀物的光照射裝置112，收集形成的粒狀物的收集槽138，從收集槽138中將粒狀物和水性介質(zhì)送出去的循環(huán)泵148、從循環(huán)泵148接受粒狀物及水性介質(zhì)并將其分離的固液分離器150和從固液分離器150接受粒狀物的回收容器152。上述液體組合物，可以根據(jù)需要使之事先含有酶或微生物菌體。
槽118，為了能夠使液體組合物保持均一的狀態(tài)優(yōu)選具備攪拌翼(圖未示)。液體組合物從槽1 8通過(guò)輸送用管道124及泵126供應(yīng)到滴下裝置120。滴下裝置120只保存一定量的液體組合物，過(guò)剩的液狀組成通過(guò)管道128送回到槽118中。
滴下裝置120，其下方有多個(gè)如5個(gè)細(xì)的管嘴，從這些管嘴前端滴下液體組合物。滴下裝置不局限在這樣的形式，可以使用利用離心力將液體組合物從管嘴前端中飛散的裝置，將液體組合物從噴霧嘴前端中霧化以粒狀滴下的裝置等。
凝膠化容器122，如圖所示安置在滴下裝置120下邊，容納凝膠化液體組合物的、前述的含有堿金屬離子或多價(jià)金屬的水性介質(zhì)。即通過(guò)滴下裝置120形成的，含有酶或微生物菌體的液體組合物液滴落到凝膠容器122中的含有多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)中后凝膠化。凝膠化容器122的底面有對(duì)應(yīng)于光照射裝置112設(shè)置的透明管數(shù)的凹部，所形成的凝膠化粒子通過(guò)重力及循環(huán)泵148的吸引力集中到這些凹部的中央位置。凝膠化容器122的各個(gè)凹部的中央部分下邊連接著管道131，上述形成的凝膠化粒子運(yùn)送到光照射裝置112。
光照射裝置112具備光源和設(shè)置成略垂直的透明管。這個(gè)光照射裝置112，在后面詳述。粒狀凝膠通過(guò)透明管內(nèi)時(shí)被照射安放在附近的光源中發(fā)出的紫外線，粒狀凝膠中的可光固化性樹(shù)脂起光聚合反應(yīng)，從而制備出強(qiáng)度大的粒狀物。
通過(guò)透明管的粒狀物，集中到收集槽138中，再通過(guò)循環(huán)泵148，與水性介質(zhì)一起送到固液分離器150。
這個(gè)循環(huán)泵最好是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不破壞粒狀物的如Snake泵，hose泵等。另外，比如，通過(guò)抑制循環(huán)泵148的流量來(lái)控制粒狀凝膠在透明管內(nèi)的通過(guò)時(shí)間。
粒狀物和水性介質(zhì)在固液分離器150中被分離，粒狀物連續(xù)收集到脫離循環(huán)路徑的回收容器152中，而水性介質(zhì)返回到凝膠化容器122中。
從而，本粒狀物制備裝置中可以將粒狀物自動(dòng)地連續(xù)地排出系統(tǒng)之外，故粒子物的排出操作非常容易。進(jìn)一步，水性介質(zhì)大部分與粒狀物分離，返送到凝膠化容器中，所以只需補(bǔ)充附著在粒狀物表面帶到系統(tǒng)之外的部分，故補(bǔ)充操作簡(jiǎn)單。
下面，參照?qǐng)D3～圖7詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明粒狀物制備裝置中可使用的光照裝置的情況。
圖3表示第一種方案的光照射裝置112a。圖3A是這個(gè)光照射裝置的平面圖，B為將反射板166從中央切開(kāi)的正面圖。此光照射裝置112a具備光源162和圍繞光源162等距離放置的12根透明管164，以及位于透明管164外側(cè)的圓筒狀反射板166。反射板166可使光源162中發(fā)出的光能量有效地充分利用。透明管164的上端各自連接在圖2所示的管道131。此光照射裝置112a的光源162及透明管164的布局可以極有效地將光源162發(fā)出的光能量傳到通過(guò)透明管內(nèi)的粒狀凝膠。透明管164的粗細(xì)以粒狀凝膠充分通過(guò)為宜。另外，增大透明管164對(duì)光源162及反射板166的相對(duì)尺寸，縮小間隙，以達(dá)到有效利用光。
圖4以平面圖表示第二種方案的光照射裝置112b。此光照射裝置112b，具備光源172和光源172前以等間隔放置成一列的5根透明管174、置于光源172后方的半圓筒狀反射板176以及置于透明管174后方的平板狀反射板178。光源172后方的反射板176調(diào)整光強(qiáng)度分布，使光源172中發(fā)出到各透明管的光能量大致相等。透明管174后方的反射板178，反射透過(guò)的光線，是為了有效、充分地利用光能量而設(shè)。此光照射裝置112b在光源172的光強(qiáng)度隨時(shí)間變化等情況下可以通過(guò)調(diào)整光源172和透明管174之間距離而輕易地維持所定的光強(qiáng)度。
圖5以平面圖表示第3種方案的光照射裝置112c。這個(gè)裝置不象圖4表示的那樣，將n個(gè)透明管獨(dú)立地排列成一列，而是將透明管用隔段隔開(kāi)多個(gè)管道而形成透明管184。這個(gè)光照射裝置112c的其它結(jié)構(gòu)與圖4表示的光照射裝置112b相同。如圖4所示，將透明管174獨(dú)立排列時(shí)需要連續(xù)的一定空間，所以透明管174之間出現(xiàn)縫隙，浪費(fèi)空間，但圖5所示的光照射裝置沒(méi)有這樣的浪費(fèi)。
圖6表示第四種方案的光照射裝置112d。圖6A是此光照射裝置的平面圖，B為正面圖。圖6所示光照射裝置112d是，在排成一列的透明管194的縫隙中，即從光照192直接照射到紫外線的位置上再排一列透明管195而不浪費(fèi)空間，從而可提高生產(chǎn)量的提高。
如圖6，將透明管194、195排成2列時(shí)，由于離光源192遠(yuǎn)的位置上排列的透明管195與排在近的位置上的透明管194相比光強(qiáng)度稍弱，所以光固化反應(yīng)有可能差些。這種情況下，可以象圖7那樣將光源202和203多個(gè)以垂直方向排列，各光源位置對(duì)于透明管204、205相互交替，而達(dá)到光能量的均一化。這種情況下透過(guò)右面的透明管204的粒狀物在上游時(shí)離光源近，但在下游時(shí)離光源遠(yuǎn)。
下面，參照?qǐng)D8、圖9及圖10說(shuō)明本發(fā)明的粒狀物制備裝置中可使用的固液分離器的形式。圖8表示第一種形式的固液分離器150a。此固液分離器150a具有2個(gè)齒輪212，214支持的傳輸帶216。此傳輸帶為網(wǎng)狀的，故可以支持粒狀物而液體部分的水性介質(zhì)是通過(guò)掉的。傳輸帶216是如圖8一樣，凝膠化容器122側(cè)低，回收容器152側(cè)高，傳輸帶216的上面從凝膠化容器122向回收容器152的方向驅(qū)動(dòng)。粒狀物和水性介質(zhì)供應(yīng)到此固液分離器150a的傳輸帶216上面時(shí)，粒狀物從這個(gè)裝置的頂部落到回收容器152中，而水性介質(zhì)通過(guò)傳輸帶216返送到凝膠化容器122中，被重復(fù)使用。
圖9表示第二種方案的固液分離裝置150b。這個(gè)固液分離裝置150b由傾斜的長(zhǎng)方形構(gòu)成，其上面開(kāi)口，底面為網(wǎng)狀，下方的一個(gè)側(cè)面上設(shè)計(jì)一個(gè)出口222，其他3個(gè)側(cè)面由平板構(gòu)成。這個(gè)固液分離器是，當(dāng)粒狀物和水性介質(zhì)從上面的開(kāi)口供應(yīng)到網(wǎng)狀的底面220之上時(shí)，粒狀物由于自身重量而滑落，并從出口222中落到回收容器152中收集到，而水性介質(zhì)通過(guò)網(wǎng)返送到凝膠化容器122中。
圖10表示第三種方案的固液分離器150c。這個(gè)固液分離器150c是由粒狀物和水性介質(zhì)的混合物的傳輸途徑中一部分中設(shè)置的圓筒狀網(wǎng)224和，包圍其網(wǎng)的，下面有開(kāi)口部的箱226構(gòu)成。在這個(gè)固液分離器150中是從下方供應(yīng)粒狀物和水性介質(zhì)，水性介質(zhì)通過(guò)網(wǎng)而從箱226的下方開(kāi)口返送到凝膠化容器中，而粒狀物從上方推出從開(kāi)口228落下到回收容器152中而收集到。
用本發(fā)明制備的粒狀物固定微生物或酶等的方法可以采用，將含微生物或酶的溶液與制備的粒狀物混合使之附著在粒狀物表面的方法或先在液體組合物內(nèi)混合微生物或酶后再制備粒狀物而包括在內(nèi)部的方法等。
粒狀載體的實(shí)施例實(shí)施例1可光固化性樹(shù)脂ENT-2000(關(guān)西油漆公司制)150g與水100g充分混合后再加聚合引發(fā)劑苯甲酰乙醚10g及2％海藻酸鈉50g后充分?jǐn)嚢瓒玫揭后w組合物。接著利用本發(fā)明的制備裝置而得到比重為1.01及與n-石臘形成的接觸角為24°的粒狀的微生物菌體固定化用載體。
含金屬離子的水性介質(zhì)使用了3％氯化鈣溶液。
接著，500ml三角燒瓶中加100ml GY-10培養(yǎng)基(由酵母提取物1g/l，葡萄糖100g/l組成)，再加上述得到的微生物菌體固定化用粒狀載體10g后再加酵運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單孢菌IFO 13756，在30℃下靜置培養(yǎng)24小時(shí)活化培養(yǎng)。
另一方面，為了做比較，用鈣鐵石(和光純藥工業(yè)公司制)及甲殼質(zhì)(和光純工業(yè)社制)做載體進(jìn)行了同樣的活性培養(yǎng)。
活化后，將各載體的表面用蒸餾水洗凈，將活化發(fā)酵液用新的培養(yǎng)基交換，靜置培養(yǎng)24小時(shí)后比較乙醇的濃度。結(jié)果，實(shí)施例1中制備的粒狀載體的乙醇濃度量高。
載體 乙醇濃度實(shí)施例1 7.5％鈣鐵石 4.8％甲殼質(zhì) 4.1％實(shí)施例2將可光固化性樹(shù)脂ENT-3800 (關(guān)西油漆公司制) 150g和水60g充分混合后再加聚合引發(fā)劑ダロキェァ1173(チバガィギ-公司制)6g及2％海藻酸鈉溶液50g充分?jǐn)嚢瓒{(diào)制成液體組合物。接著利用本發(fā)明的制備裝置制備得到比重為1.01及與n-石臘形成的接觸角為10°的微生物菌體固定化用載體。
做為含金屬離子的水性介質(zhì)使用了3％氯化鈣溶液。
接著，在流動(dòng)層型生物反應(yīng)器(容量10l)中加上述制成的粒狀載體11和啤酒糖酵母IFO 0203的懸濁液500ml后通51GY-10培養(yǎng)基(由酵母提取物1g/l，葡萄糖100g/l組成)中加葡萄糖到200g/l的培養(yǎng)基，培養(yǎng)液滯留時(shí)間為15小時(shí)，通氣速度為1vvm，活化運(yùn)轉(zhuǎn)24小時(shí)。活化運(yùn)轉(zhuǎn)后，滯留時(shí)間5小時(shí)，30℃下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。穩(wěn)定地生產(chǎn)了70g/l以上濃度的乙醇。
實(shí)施例3實(shí)施例1中調(diào)制的液體組合物中再加運(yùn)動(dòng)發(fā)酵酵母IFO 13756 15重量單位，以此為液體組合物，以除此之外與實(shí)施例1同樣的方法制得比重為1.01的微生物菌體包括固定化粒狀載體。
發(fā)明的效果從本發(fā)明中提供的微生物菌體固定化用載體其比重輕1.00～1.20，且載體的表面與n-石臘形成的接觸角特定在2°～30°范圍內(nèi)，故附著微生物容易且不易脫落。因此使用用此固定化微生物的載體后可進(jìn)行如上述實(shí)施例那樣的穩(wěn)定的生物反應(yīng)。另外由于載體的比重小，很容易適用在流動(dòng)床型反應(yīng)器。
而且，本發(fā)明的制備裝置中，對(duì)液體中的連續(xù)移動(dòng)的粒狀凝膠可高效率地照射紫外線，所以做為工業(yè)性的粒狀物大量制備方法廣泛利用。
權(quán)利要求
1.具有適合微生物附著的表面的微生物菌體固定化用載體，其特征在于，將含有(a)一個(gè)分子中至少含2個(gè)烯屬不飽和鍵的親水性可光固化性樹(shù)脂，(b)光聚合引發(fā)劑，及(c)具有接觸堿金屬離子或多價(jià)金屬離子而凝膠化的能力的水溶性高分子多糖類的液體組合物下滴到含堿金屬或多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)中，將該液體組合物凝膠化成粒狀，并照射活性光線使之固化而成，其比重為1.00～1.20，且其表面與n-石蠟形成的接觸角為2°～30°。
2.權(quán)利要求1的粒狀載體，其中親水性可光固化性樹(shù)脂(a)為聚亞烷基二醇兩末端結(jié)合可光聚合的烯屬不飽和基團(tuán)的化合物而形成的。
3.權(quán)利要求1的粒狀載體，其中光聚合引發(fā)劑(b)為α-羰基類，偶姻醚類，多環(huán)芳香族化合物類，α-取代偶姻類以及偶氮酰胺化合物類。
4.權(quán)利要求1的粒狀載體，其中水溶性多糖類(c)為海藻酸的堿金屬鹽及角叉菜膠。
5.權(quán)利要求1的粒狀載體，其中多價(jià)金屬離子為堿土金屬離子。
6.權(quán)利要求1的微生物菌體固定化用粒狀載體，其中液體組合物含有微生物菌體。
7.粒狀載體制備裝置，其特征在于該裝置具有，將含有(a)一個(gè)分子中至少含2個(gè)烯不飽和鍵的親水性可光固化性樹(shù)脂，(b)光聚合引發(fā)劑，及(c)具有接觸堿金屬離子或多價(jià)金屬離子而凝膠化的能力的水溶性高分子多糖類的液體組合物下滴到含堿金屬或多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)中，而將該液體組合物凝膠化形成粒狀凝膠的凝膠化裝置，以及給利用該凝膠化裝置制備的粒狀凝膠照射紫外線，使粒狀凝膠中的可光固化性樹(shù)脂固化形成粒狀物的光照射裝置，該照射裝置具備光源和在光源附近設(shè)置的略垂直的，其內(nèi)部可使上述粒狀凝膠移動(dòng)的多個(gè)透明管。
8.權(quán)利要求7的粒狀載體制備裝置，其中將該透明管以該光源為中心等距離地圍一圈排列。
9.權(quán)利要求7的粒狀載體制備裝置，其中將該透明管設(shè)置成一排。
10.權(quán)利要求7的粒狀載體制備裝置，其中在可直接從排成一列的透明管的空隙中照射到紫外線的位置上再排一列透明管。
11.權(quán)利要求9或10的粒狀載體制備裝置，其中該光源在垂直方向排列多個(gè)，其位置對(duì)該透明管呈交互狀態(tài)。
12.權(quán)利要求7的粒狀載體制備裝置，其中該光照裝置中連接著輸送該粒狀物及該水性介質(zhì)的泵。
13.權(quán)利要求7的粒狀載體制備裝置，其中具備固液分離器，固液分離器分離已通過(guò)該光照射裝置的該粒狀物和該水性介質(zhì)，并將該粒狀物送到回收裝置，將該水性介質(zhì)送到凝膠化裝置中。
14.權(quán)利要求7的粒狀載體制備裝置，其中該液體組合物包含酶及微生物菌體。
全文摘要
微生物菌體固定化用粒狀載體及其制備裝置。微生物菌體固定化用粒狀載體的制備如下:將包含(a)1個(gè)分子中至少含有2個(gè)烯屬不飽和鍵的親水性可光固化性樹(shù)脂,(b)光聚合引發(fā)劑,及(c)具有與堿金屬離子或多價(jià)金屬離子接觸后可凝膠化的能力的水溶性高分子多糖類組成的液體組合物往含有堿金屬離子或多價(jià)金屬離子的水性介質(zhì)中滴下,從而將該組合物凝膠化成粒狀,并照射光化性射線使之固化而得,其比重為1.00～1.20,表面與n－石蠟形成的接觸角為2～30°,具有適合微生物附著的表面。
文檔編號(hào)C08F251/00GK1202916SQ96198593
公開(kāi)日1998年12月23日 申請(qǐng)日期1996年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月28日
發(fā)明者菊田真人, 泉田仁, 名西靖, 平間敏郎 申請(qǐng)人:關(guān)西油漆株式會(huì)社