JPH0418398Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、酵素固定膜モジユールに関し、詳し
くは、酵素を固定化してなる酵素固定膜に反応基
質を２段階にて透過させ、効率よく酵素反応を行
なうようにした酵素固定膜モジユールに関する。

従来の技術 酵素を水不溶性の担体に固定化してなる固定化
酵素を用いることによつて、酵素反応を連続的に
行なうことができ、生産効率を著しく高めること
ができるので、既に、工業的に一部の生産プロセ
スにおいて実用化されるに至っている。

固定化酵素の形態としては、従来、例えば、ビ
ーズ状や膜状等、種々のものが知られているが、
特に、透水性の膜状の固定化酵素を用いるとき
は、基質溶液を加圧下に強制的に膜透過させて、
酵素と接触させるので、酵素反応を迅速に行なわ
せることができる。

しかしながら、このような酵素固定膜を用いる
酵素反応においては、基質溶液の影響を少なくし
て、基質溶液の膜透過流束を高くするために、膜
厚を薄くすることが望ましいが、反面、酵素の膜
への最大固定化量は、膜厚が減少するにつれて小
さくなるので、高い透過流束を得ることができて
も、反応率が低下する。

考案が解決しようとする問題点 本考案は、酵素固定膜を用いる酵素反応におけ
る上記した問題を解決するためになされたもので
あつて、基質溶液の高い透過流束を確保しつつ、
高い反応率にて酵素反応を行なうことができる酵
素固定膜モジユールを提供することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段 本考案による酵素固定膜モジユールは、基質溶
液の流入口と流出口とを有する外套内に透水性の
管状多孔質体に酵素を固定化してなる管状酵素固
定膜の複数を収容し、この管状酵素固定膜の少な
くとも一本の内側を前記基質溶液の流出口から遮
断し、前記基質溶液の流入口に連通させ、残余の
管状酵素固定膜の内側を前記基質溶液の流入口か
ら遮断し、前記基質溶液の流出口に連通させると
共に、管状酵素固定膜と外套の間の空間及び管状
酵素固定膜相互の間の空間を基質溶液の流入口及
び流出口のいずれからも遮断したことを特徴とす
る。

本考案において、透水性の管状多孔質体は、そ
の素材において特に限定されるものではなく、無
機質素材でも有機質素材でもよい。従つて、通常
は、耐熱性や耐薬品性にすぐれるセラミツクやポ
リスルホン等が好ましく用いられる。また、管状
多孔質体は、その径の大小は任意であり、従つ
て、例えば、中空糸状と呼ばれる多孔質体を含む
ものとする。更に、多孔質体への酵素の固定化方
法の何ら限定されるものではなく、例えば、物理
吸着法、化学吸着法、包括法、共有結合による固
定化法等、いずれによつてもよい。

しかし、本考案においては、多孔質体として、
特に、緻密な表面層とこれを一体に支持する多孔
質層とからなる所謂異方性構造を有する管状膜の
ような多孔質膜が好ましく用いられる。このよう
な多孔質膜の有する多孔質層に酵素を固定化して
なる酵素固定膜は、例えば、特開昭60−225435号
公報に記載されているように既に知られている。

第１図は、本考案による酵素固定膜モジユール
の一実施例を示す。この実施例においては、基質
溶液の流入口１と流出口２とを備えた外套３の内
部に複数の管状酵素固定膜４が配設されている。
これら管状酵素固定膜と外套との間の空間及び管
状酵素固定膜相互の間の空間には、例えばエポキ
シ樹脂のような封止剤５が注入されて、それぞれ
の管状酵素固定膜は外套内に液密的に接着固定さ
れている。

更に、本考案によるモジユールにおいては、上
記管状酵素固定膜の少なくとも一本４ａは、その
内側が一端にて前記基質溶液の流入口１に連通
し、他端においては、封止剤５にて封止されて、
基質溶液の流出口２から遮断されており、他方、
上記管状酵素固定膜の残余４ｂは、その内側が一
端にて前記基質溶液の流出口２に連通し、他端に
おいては、封止剤５にて封止されて、基質溶液の
流入口１から遮断されている。

本考案においては、管状酵素固定膜は、いずれ
も、外套内に収容される前に予め酵素が固定化さ
れていてもよいが、外套内に収容した後に酵素が
固定化されてもよい。

多孔質体を外套内に収容した後に酵素を固定化
するには、多孔質体に応じて、必要に応じて、適
宜の手段によつて多孔質体を活性化した後、酵素
を固定化すればよい。例えば、多孔質体がセラミ
ツクである場合は、基質溶液の流入口１から固定
化処理剤、例えば、シランカツプリング剤のトル
エン溶液を注入し、グルタルアルデヒド水溶液及
び酵素溶液を注入させ、排出させ、酵素を多孔質
体に固定化する。

第２図は、本考案による酵素固定膜モジユール
の別の実施例を示す。

このモジユールにおいては、多孔質体として、
緻密な表面層と、これを一体に支持する多孔質層
とからなる管状膜が好ましく用いられる。その内
側が基質溶液の流入口１に連通されている第１の
管状膜４ａは、その内側を多孔質層とし、外側を
緻密層とした管状膜であり、その内側が基質溶液
の流出口２に連通されている第２の管状膜４ｂ
は、その外側を多孔質層とし、内側を緻密層とし
た管状膜である。このようにして、第１及び第２
の管状膜をモジユール内に組み込むと共に、特
に、第２の管状膜４ｂに酵素を固定化するため
に、外套３に前記基質溶液の流入口１及び流出口
２に加えて、酵素溶液の注入口６と排出口７とを
配設すれば、第１及び第２の管状膜に別異の酵素
を容易に固定化することができる。

即ち、このようなモジユールにおいては、基質
溶液の流入口１から第１の酵素溶液を第１の管状
膜４ａの内側に注入し、排出口７から排出すれ
ば、酵素は管状膜の多孔質層に吸着保持される
が、緻密層を透過し難いので、酵素は管状膜４ａ
の多孔質層のみに固定化される。他方、第２の酵
素溶液を上記酵素溶液注入口６から外套内に注入
すれば、この酵素は第２の管状膜４ｂの外側の多
孔質層に吸着保持されるが、緻密層は透過し難い
ので、酵素は管状膜４ｂの多孔質層のみに固定化
される。

従つて、特に、この方法によれば、第１と第２
の管状膜とにそれぞれ別異の酵素を固定化するこ
とができる。第２の管状膜４ｂへの酵素の固定化
後は、上記酵素溶液注入口６及び排出口７は密閉
される。

第１図に示した酵素固定膜モジユールにおいて
は、基質溶液は、基質溶液流入口１からモジユー
ル内に加圧下に注入されると、第１の管状酵素固
定膜４ａの内側に送り込まれ、この膜を透過し
て、その間に酵素と第１段階の接触をなす。この
膜透過液は、一部は、更に、第２の管状酵素固定
膜４ｂの外側から内側に透過し、その間に酵素と
第２段階の接触をなし、酵素溶液流出口２からモ
ジユール外に排出される。このようにして、本考
案の酵素固定膜モジユールによれば、流入口１か
らモジユール内に送り込まれた基質溶液は、酵素
と２段階にて接触した後、反応溶液流出口２から
排出される。

第２図に示した酵素固定膜モジユールにおいて
も、基質溶液は、基質溶液流入口１からモジユー
ル内に加圧下に注入され、第１の管状酵素固定膜
４ａの内側に送り込まれ、膜を透過し、その間に
酵素と第１段階の接触をなし、次いで、一部は、
第２の管状酵素固定膜４ｂの外側から内側へ透過
し、その間に酵素と第２段階の接触をなし、この
後、酵素溶液流出口２からモジユール外に排出さ
れる。このようにして、本考案の酵素固定膜モジ
ユールによれば、流入口からモジユール内に送り
込まれた基質溶液は、酵素と２段階にて接触した
後、反応溶液流出口から排出される。

考案の効果 以上のように、本考案の酵素固定膜モジユール
によれば、基質溶液がモジユール内に送りこまれ
ると、２段階にて酵素と強制的に接触されるの
で、それぞれ酵素固定膜の膜厚を薄くし、高い透
過流束を確保して、基質拡散の影響を少なくしつ
つ、高い反応率を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による酵素固定膜モジユール
の一実施例の断面図を示し、第２図は、本考案に
よる酵素固定膜モジユールの別の実施例の断面図
を示す。 １……基質溶液の流入口、２……基質溶液の流
出口、３……外套、４……管状酵素固定膜、５…
…封止剤。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 基質溶液の流入口と流出口とを有する外套内
   に透水性の管状多孔質体に酸素を固定化してな
   る管状酵素固定膜の複数を収容し、この管状酵
   素固定膜の少なくとも一本の内側を前記基質溶
   液の流出口から遮断し、前記基質溶液の流入口
   に連通させ、残余の管状酵素固定膜の内側を前
   記基質溶液の流入口から遮断し、前記基質溶液
   の流出口に連通させると共に、管状酵素固定膜
   と外套の間の空間及び管状酵素固定膜相互の間
   の空間を基質溶液の流入口及び流出口のいずれ
   からも遮断したことを特徴とする酵素固定膜モ
   ジユール。 ２ 管状酵素固定膜が緻密な表面層と、これを一
   体に支持する多孔質層とからなる管状膜の上記
   多孔質層に酵素が固定化されていることを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の酵
   素固定膜モジユール。