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JPH0634728B2 - 酢酸の製造方法 - Google Patents
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JPH0634728B2 - 酢酸の製造方法 - Google Patents

酢酸の製造方法

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JPH0634728B2
JPH0634728B2 JP62254613A JP25461387A JPH0634728B2 JP H0634728 B2 JPH0634728 B2 JP H0634728B2 JP 62254613 A JP62254613 A JP 62254613A JP 25461387 A JP25461387 A JP 25461387A JP H0634728 B2 JPH0634728 B2 JP H0634728B2
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acetic acid
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hydrogen
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直紀 河田
正紀 田中
要 鈴木
豪 森永
耕一 井上
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、微生物により二酸化炭素と水素とから発酵に
より酢酸を製造する方法で更に、詳しくは酢酸を連続的
に製造する方法に関するものである。
(従来技術及び問題点) 二酸化炭素と水素とから発酵により酢酸を製造する方法
としては、二酸化炭素と水素とを資化し、酢酸生産能を
有する微生物を嫌気条件下で培養し、酢酸を生成させ、
蓄積採取する方法が知られている。
一般に発酵法により有用物質を生産させる場合、培養槽
内の微生物濃度を高く保つことが必要であり、又、生産
速度を高めることも必要である。
回分培養法による製造の場合、微生物の生育の為培養槽
内の水素イオン濃度を一定に保つ必要から微生物濃度が
高くならず、生産速度を高めることに限界があった。
連続的培養法による製造の場合、培養槽から代謝産物の
みを連続的に分離抜き取る為微生物濃度をある程度高く
保つ事が可能である。
培養槽内で生成された代謝物と微生物との分離方法の1
つとして固定化法(昭和60年度 日本発酵工学会講演要
旨集p127)が報告されている。この方法は、微生物をア
ルギニン酸カルシウムで固定化させた2〜3mm径のゲル
ビーズとして用いるもので代謝物と微生物の分離を簡易
な方法(例えば10メッシュ程度の金網等)で行う事が可
能となり分離時間を短く容易にするものである。しか
し、この方法では微生物濃度を高くしたにも拘わらず、
酢酸の生産速度はあまり高くならない。他の方法として
微生物を培養液中に遊離分散させた液をろ過膜により代
謝物を分離抜き取る方法であるが、この方法では、微生
物濃度を高めることが困難であった。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、二酸化炭素と水素を資化し、酢酸生産性
を有する微生物を用い、連続的に微生物と代謝産物とを
分離しながら酢酸を連続的に製造する方法について鋭意
研究を行った結果、本発明を完成することが出来た。す
なわち、二酸化炭素と水素を資化し、酢酸生産性を有す
る微生物を液体培地に遊離分散状態で培養し、連続的に
培養原液に供給し、又ろ過膜を通して連続的に培養生成
物を抜き取る酢酸の製造法において、培養槽の最初に培
地中の水溶性の有機物の濃度を0.1〜10wt/vol%を
炭素源として培養して得られた微生物培養液を用いるこ
とによってなされた。
本発明で用いられる微生物としては、アセトバクテリウ
ム(Acetobacterium)属,クロストリジウム(Clostridiu
m)属,ユーバクテリウム(Eubacterium)属,バクテロイ
デス(Bacteroides)属,スポロミューサー(Sporomusa)
属,アセトゲニウム(Acetogenium)属などに属し、二酸
化炭素と水素を資化し、酢酸生産性を有する微生物であ
る。例えば、アセトバクテリウム・エスピーNO.446(Ace
tobacterium sp.NO.446,FERM P-7017),アセトバクテリ
ウム・エスピー・MA-1(Acetobacterium sp.MA-1,FERM P-
8676),アセトバクテリウム・ウッディ(Acetobacterium
Woodii,ATCC 29683),クロストリジウム・エスピーNO.
307(Clostridium sp NO.307 FERM P-7487),クロストリ
ジウム・エスピーNO.484(Clostridium sp NO.484,FERM
P-7488),クロストリジウム・エスピーNO.68-2(Clostri
dium sp NO.68-2 FERM,P-7367),クロストリジウム・エ
スピーNO.670(Clostridium sp NO.670,FERM P-8047),
クロストリジウム・エスピーNO.672(Clostridium sp N
O.672,FERM P-8049),ユーバクテリウム・エスピーNO.4
77(Eubacterium sp NO.477,FERM P-8045),ユーバクテ
リウム・リモサム(Eubacterium limosum,ATCC 8486),
バクテロイデス・エスピーNO.669(Bacteroides sp NO.6
69,FERM P-8046),バクテロイデス・エスピーNO.671(Ba
cteroides sp NO.671,FERM P-8048)スボロミューサー・
スファエロイデス(Sporomusa sphaeroides,DSM 2875),
スポロミューサー・オヴァタ(Sporomusa ovata,DSM-266
2),アセトゲニウム・キヴィ(Acetogenium kivui,ATCC
33488)等が挙げられる。好ましくは、アセトバクテリウ
ム(Acetobacterium)属,クロストリジウム(Clostridiu
m)属である。
最初に用いる培地は、二酸化炭素と水素を用いず水溶性
の有機物を炭素源として培養されたもので、これに用い
られる微生物は二酸化炭素と水素とを資化し、酢酸生産
性を有する物であればよい。水溶性の有機物としては、
ソルボース,フラクトース,グルコース等を挙げること
が出来るがこれらに限定されるものではない。又、必要
に応じて他の物質を加えることが出来る。一例としてビ
タミン,アンモニア塩等を挙げられる。水溶性の有機物
の培地中の濃度は0.1〜10wt/vol%が好ましい。0.1%以下
では微生物の濃度を上げることが難しく又、10%以上で
は微生物の発育が阻害される。本発明の培養に用いる炭
素源は、通常、二酸化炭素ガスとして供給するが、培地
中に溶解二酸化炭素あるいは炭酸塩として加えることも
できる。窒素源は塩化アンモニウムのごときアンモニウ
ム塩や硝酸ソーダーのような硝酸塩のごとく、通常の発
酵に用いうる各種の窒素化合物を用いることができる。
その他必要に応じ、リン酸二水素カリ、硝酸マグネシウ
ム、硝酸マンガン、塩化ナトリウム、塩化コバルト、塩
化カルシウム、硝酸亜鉛、硫酸銅、明ぱん、モリブデン
酸ソーダ、ホウ酸等の無機化合物、あるいはビオチンや
酵母エキスなどのビタミン類を添加することは通常行わ
れている通りである。
培養方法は、原則的には一般の微生物の場合と同様であ
るが、連続システム内への酸素の混入を防ぐことが必要
である。培養器は通常用いられる培養槽がそのまま利用
でき、装置内の酸素は、窒素などの不活性気体あるいは
原料気体などで置換することにより、嫌気的な雰囲気を
作ることが可能である。培養槽の形式は特に問わない
が、通常使用される撹はん混合槽のほか、一般あるいは
多般の気泡塔型、ドラフトチューブ型の培養槽も利用で
きる。液体培地に吹き込まれる二酸化炭素と水素によっ
て微生物は遊離分散され微生物と培地の接触が良好にな
る。培養槽内で、生成した微生物と培養生成液との分離
は微生物と該生成液を分離出来るものであればどの様な
方法でもよいが、好ましい方法としてはろ過性能,濃縮
性能を有するポリスルホン,ポリエーテルスルホン材の
ホローファイバー型限外ろ過膜が好ましい。又、膜性能
としては分画分子量が30,000〜150,000が好ましい。30,
000以下であればろ過速度が遅くなりすぎ又、150,000以
上であれば目詰まりによるろ過速度の低下が激しくな
り、必要なろ過速度が得られなくなる。培養槽から限外
ろ過膜を通して分離された該生成液は公知の技術を用い
て酢酸を回収する事ができる。
本発明に使用される二酸化炭素と水素の割合はモル比で
H2/CO2が4/1〜1/1が好ましい。又、該2種の混合ガスの
培養槽への通気量は0.2〜20ガス量/液量/分が好まし
い。ガス供給量が0.2以下の場合酢酸生産速度が低下
し、逆に20以上になると該槽内のガスによるバブリング
が大きくなり水の蒸発量が大きくなるし、培地の飛散が
生じるため所定の培地成分濃度を保つことが難しくな
る。
培養槽の形状によっては例えば径の大きな槽の場合ガス
のみによる培地の撹はんは不充分となるため撹はん機等
により培地を撹はんをする必要が生じる。培地の撹はん
量は必要な水素の気液物質移動が得られる程度であれば
よい。あまり強く撹はんすると撹はんによる培地の飛
散,水の蒸発又、培地の温度上昇が生じ好ましくない。
培養中の槽の水素イオン濃度は、6.0〜8.0が好ましい。
水素イオン濃度が小さ過ぎても大き過ぎても微生物にダ
メージをあたえることになるのでよくない。培養槽の温
度は25℃〜40℃が好ましい。培養温度が低くなり過ぎる
と微生物の活性が鈍り酢酸生成活性が低下する。逆に高
くなり過ぎると微生物が死滅し、酢酸を生成しなくな
る。培養槽の希釈率は時間当たり0.04〜2がよく好まし
くは0.08〜1である。希釈率が大き過ぎると槽内の酢酸
濃度が低くなり培養生成液から酢酸を回収するのに困難
となる。また、小さ過ぎると槽内の酢酸濃度が高くなる
が、微生物の活性を維持させるために槽内の水素イオン
を一定に保つ必要からアルカリを添加しなければならな
い。アルカリ添加によって該槽内の塩濃度が高くなり、
このことによって微生物の活性が低下し、酢酸生産性が
悪くなる。
(発明の効果) 本発明により、酢酸の生産速度を著しく増大させること
が出来た。
以下実施例を用いて更に具体的に説明する。
(実施例) 実施例1 第1表に示す組成の培地0.8を2.6容培養槽に分注滅
菌後、炭素源として1%ソルボースを添加した第1表の培
地8lにアセトバクテリウム・エスピーNO.446を培養し
た。培養140時間後の菌体濃度はA600nm=3.5
(0.70g dry cell/lであった。この培
養液から得られた菌体を接種した。水素(67%)二酸化炭
素(33%)を含む除菌ガスを2/min通気しながら800rpm
で撹はんし、35℃で培養を行った。第1図に示すシステ
ムにより培養槽内からの菌体流出を防ぎ培養液の供給抜
き取りを連続的に行った。ろ過膜としてホローファイバ
ーUF膜(分画分子量10万,有効ろ過面積600cm2)を使
用した。希釈率1hr-1で運転を行い240時間酢酸生産を安
定に続けることができた。菌体濃度が4.8g dry cell/
のとき酢酸生産速度は、71g/・dayを示し、菌体濃度
が7.0g dry cell/となったとき、生産速度は141g dry
cell/であった。
従来の回分培養法では、菌体濃度を高くすることができ
ないため、酢酸生産速度は4.1g/・dayであり、本発明
により34倍生産速度が向上した。
また、固定化法は高菌体濃度に維持して培養することが
できるが、本発明とほぼ同じ菌体濃度で比較すると第2
表のようになり生産速度,比生産速度とも約15倍本発明
法が優れていた。
実施例2 実施例1と同様にして、培地0.5を1容発酵槽に分
注滅菌後培養した。ホローファイバーUF膜は分画分子
量10万,有効ろ過面積300cm2を使用した。希釈率0.2hr
-1で運転を行い、440時間安定に酢酸生産を続けること
ができた。
比較例 第1表に示す組成の培地8lに、水素(67%)二酸化
炭素(33%)を含む除菌を通気してアセトバクテリウ
ム・エスピーNO.446を培養した。培養140時間後の菌
体濃度はA600nm=0.8(0.16g dry ce
ll/lであった。この菌体濃度では、酢酸を生産する
ことが難しかった
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例で使用した培養装置を示すフローシート
である。 (符号の説明) 1.……培地供給タンク 2.……培地供給ポンプ 3.……培養槽 4.……ホローファイバーUF膜 5.……循環ポンプ 6.……生成物タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−192596(JP,A) 特開 昭60−192595(JP,A) 特開 昭59−179088(JP,A) 特開 昭61−224994(JP,A) 特開 昭61−56085(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二酸化炭素と水素とを資化し、酢酸生産能
    を有する微生物を液体培地に遊離、分散状態で培養し、
    連続的に培養原液を供給し、培養生成液を連続的に濾過
    膜を通して抜き取る酢酸の製造法に於いて、初に炭素源
    として当該微生物が資化し得る水溶性の有機物をもち
    い、その培地中の濃度を0.1〜10wt/vol%で微生物を培養
    させた後、得られた培養液に二酸化炭素と水素とを供給
    すると共に該濾過膜が分画分子量が30,000〜150,000で
    あることを特徴とする酢酸の製造法。
  2. 【請求項2】微生物がアセトバクテリウム(Acetobacter
    ium)属、クロストリジウム(Clostridium)属である特許
    請求の範囲第1項記載の酢酸の製造法。
  3. 【請求項3】水溶液の有機物としてソルボーズ、フラク
    トース、グルコースの少なくとも1種である特許請求の
    範囲第1項記載の酢酸の製造法。
  4. 【請求項4】濾過まくとして限外濾過膜である特許請求
    の範囲第1項記載の酢酸の製造法。
  5. 【請求項5】限外濾過膜として分画分子量が30,000〜15
    0,000のポリスルホンまたはポリエーテルスルホンであ
    る特許請求の範囲第4項記載の濾過膜。
JP62254613A 1987-10-12 1987-10-12 酢酸の製造方法 Expired - Lifetime JPH0634728B2 (ja)

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