CN107406819A - 微生物的培养方法及培养装置 - Google Patents

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Abstract

即使基质气体的供给流量发生变动，也能够稳定地培养气体同化性微生物。反应槽10中的气体同化性微生物b在占据可进行发酵的发酵环境区域19的液态的培养基9中，对气体同化性微生物b进行培养。从气体供给部22将基质气体供给至发酵环境区域19。根据基质气体的供给流量，利用体积调节装置30对发酵环境区域19的体积进行调节。

Description

微生物的培养方法及培养装置
技术领域
本发明涉及培养微生物的方法及装置，特别是涉及对由合成气体等基质气体发酵生成乙醇等有价值物质的气体同化性微生物进行培养的培养方法及培养装置。
背景技术
已知有某种厌氧性微生物通过发酵作用由基质气体生成乙醇等有价值物质(参照下述专利文献等)。这种气体同化性微生物在液态的培养基中进行培养。通常，作为培养槽，可举出搅拌型、空气提升型、气泡塔型、循环型、充填型、露天池塘型、光生物型等。作为基质气体，可使用含有例如CO、H2、CO2等的合成气体。合成气体在制铁所、煤制造所、废弃物处理设施等中生成。通过将该合成气体供给至培养槽，在气体同化性微生物中进行发酵。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第8,658,415
专利文献2：美国公开公报US2013/0065282
专利文献3：日本特开2014-050406号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
来自合成气体源(基质气体源)的气体供给流量并不限定为一定。特别是在废弃物处理设施的情况下，多种多样的废弃物成为原料，有时分类不彻底。另外，废弃物的量也不固定。因此，合成气体的生产量不稳定。另外，由于定期或不定期的保养或故障发生等，有时不得不停止例如多个处理栋中的一部分操作。在这种情况下，气体供给流量发生减半等很大变动。
合成气体向培养槽的供给量不足时，气体同化性微生物的大致全部个体同样地衰弱而死亡。如果死亡，则有必要从种菌进行重新培养。
作为其对策，认为预先在罐中储备合成气体，在需要时供出，但在储备量上存在限制，不能应对合成气体长时间的供给不足。提出了通过使培养基冷却而抑制气体同化性微生物的活性(专利文献1)，但停留在暂时的对策。
鉴于上述情况，本发明的目的在于，即使合成气体等基质气体的供给流量变动，气体同化性微生物也会稳定地进行培养。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明方法是对基质气体进行发酵而生成有价值物质的气体同化性微生物的培养方法，所述方法包括：
培养工序，在占据反应槽中可进行所述发酵的发酵环境区域的液态培养基中，对所述气体同化性微生物进行培养；
气体供给工序，将所述基质气体供给至所述发酵环境区域；
调节工序，根据所述基质气体的供给流量，对所述发酵环境区域的体积进行调节。
在此，发酵环境区域是指气体同化性微生物能够由基质气体发酵生成有价值物质的环境(发酵环境)的区域。即，是指可以维持气体同化性微生物的活性的区域，是指存在培养基，且能够供给所需要量的基质气体的区域。
根据该方法，例如基质气体的供给流量减少时，使发酵环境区域的体积减小。如果基质气体的供给流量恢复，则使发酵环境区域的体积增大而恢复到原来的大小。由此，尽管基质气体变动但发酵环境区域的单位体积的基质气体供给流量可以维持在大致一定。因此，可以使发酵环境区域中气体同化性微生物的每个个体的基质气体摄取量稳定。该结果，尽管基质气体发生变动，但可以稳定地培养气体同化性微生物，可以防止因基质气体的供给状况变差引起的气体同化性微生物死亡。
优选所述反应槽为具有主槽部和回流部的循环反应器，
所述培养方法进一步包括使所述培养基在所述主槽部和所述回流部之间进行循环的循环工序，
在所述调节工序中，对所述主槽部及所述回流部中的所述培养基进行循环的循环区域的体积进行调节。
由此，可以稳定地培养气体同化性微生物。
优选在所述调节工序中，对从所述主槽部至所述回流部的连通位置进行调节。
由此，可以对循环区域的体积进行调节，并且可以对发酵环境区域的体积进行调节。
优选的是，在所述调节工序中，使体积变更体在所述反应槽内进退。
可以使反应槽的容积减小仅为体积变更体在反应槽内进出的量。如果使体积变更体后退，则反应槽的容积就会相应地变大。由此，可以可靠地增减发酵环境区域的体积。
本发明装置是对基质气体进行发酵而生成有价值物质的气体同化性微生物的培养装置，所述装备具备：
反应槽，其具有可进行所述发酵的发酵环境区域，并在占所述发酵环境区域的液态的培养基中，对所述气体同化性微生物进行培养；
气体供给部，其将所述基质气体供给至所述发酵环境区域；
体积调节装置，其使所述发酵环境区域的体积发生变化，
所述装置根据所述基质气体的供给流量，利用所述体积调节装置对所述体积进行调节。
根据该装置，例如在基质气体的供给流量减少时，利用体积调节装置减小发酵环境区域的体积。如果基质气体的供给流量恢复，则利用体积调节装置将发酵环境区域的体积恢复到原来的大小。由此，即使基质气体的供给流量发生变动，也能够稳定地培养气体同化性微生物。
优选所述反应槽是具有主槽部和回流部，并使所述培养基在所述主槽部和所述回流部之间循环的循环反应器，
所述体积调节装置使所述主槽部及所述回流部中的所述培养基进行循环的循环区域的体积发生变化。
由此，可以稳定地培养气体同化性微生物。
优选从所述主槽部至所述回流部的连通位置是可变的。
由此，可以对循环区域的体积进行调节，并且可以对发酵环境区域的体积进行调节。
所述主槽部的中间部和所述回流部的中间部通过可开闭的1个连接管路或沿所述培养基的流通方向相互分离的多个连接管路实现了连接。
通过使1的连接管路开通，或使多个连接管路中的1个选择性地开通，可以变更从主槽部至回流部的连通位置。由此，可以使循环区域的体积改变，并且，可以使发酵环境区域的体积改变。
优选所述体积调节装置包含体积变更体，通过体积变更体在所述反应槽内进退能够使所述发酵环境区域的体积发生变化。
体积变更体能够仅以在反应槽内进出量减小反应槽的容积。如果使体积变更体后退，则反应槽的容积就会相应地变大。由此，能够可靠地增减发酵环境区域的体积。
优选所述体积调节装置包含：在所述反应槽内可扩大减小的袋体，和对所述袋体给排流体压的给排装置。
通过向袋体内导入正的流体压，可以使袋体膨胀(挤入)。能够仅以袋体膨胀的量使反应槽的容积减小，从而能够使发酵环境区域的体积减小。另外，通过排出或吸引袋体内的气体，能够使袋体收缩(后退)。能够仅以袋体收缩的量使反应槽的容积增大，从而能够使发酵环境区域的体积增大。
优选所述体积调节装置包含可在所述反应槽内进退的棒体。
如果使棒体挤入反应槽内，则能够使反应槽的容积相应地减小，从而能够减小发酵环境区域的体积。另外，如果使棒体从反应槽内后退，则能够相应地增大反应槽的容积，从而能够增大发酵环境区域的体积。
优选所述体积调节装置包含间隔件，其可以将所述反应槽内隔离成与所述气体供给部连通的室和与所述气体供给部相阻断的室，并且所述阻断可解除。
在基质气体的供给流量降低时，利用间隔件将反应槽内的一部分(室)从气体供给部阻断。于是，由于不向进行了阻断的室供给基质气体，因此不是气体同化性微生物能够由基质气体发酵生成有价值物质的发酵环境。因此，可以减小发酵环境区域的体积。另外，通过将基质气体供给至与气体供给部连通的室，能够维持该室中的气体同化性微生物的活性。在基质气体的供给流量恢复(增大)时，利用间隔件解除所述阻断。由此，基质气体被供给至解除了阻断的室，通过使该室恢复到发酵环境，能够增大发酵环境区域的体积。
发明的效果
根据本发明，即使基质气体的供给流量发生变动，也能够稳定地培养气体同化性微生物。
附图说明
图1是以通常运转模式表示本发明第1实施方式的培养装置的概略构成的解说图；
图2是以基质气体供给不足模式表示上述培养装置的概略构成的解说图；
图3是表示本发明第2实施方式的培养装置的概略构成的解说图，该图(a)以通常运转模式表示，该图(b)以基质气体供给不足模式表示；
图4是表示本发明第3实施方式的培养装置的概略构成的解说图，同图(a)以通常运转模式表示，同图(b)以基质气体供给不足模式表示；
图5是表示本发明第4实施方式的培养装置的概略构成的解说图，同图(a)以通常运转模式表示，同图(b)以基质气体供给不足模式表示；
图6是表示本发明第5实施方式的培养装置的概略构成的解说图，同图(a)以通常运转模式表示，同图(b)以基质气体供给不足模式表示。
标记说明
B 气体同化性微生物
G 基质气体
1、1B、1C、1D、1E 培养装置
9 液态培养基(培养基)
10 循环反应器(反应槽)
11 主槽部
12、12B 回流部
19 发酵环境区域(循环区域)
22 散气管(气体供给部)
30 体积调节装置
31、32、33 连接管路
50 体积调节装置
51 袋体(体积变更体)
52 给排装置
60 体积调节装置
61 棒体(体积变更体)
70 体积调节装置
71 固定间隔件(间隔件、体积变更体)
72 上侧可动间隔件(间隔件、体积变更体)
73 下侧可动间隔件(间隔件、体积变更体)
11a～11d 室
具体实施方式
以下，按照附图说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
图1及图2表示本发明第1实施方式的培养装置1。如图1所示，利用培养装置1对厌氧性的气体同化性微生物b进行了培养。作为气体同化性微生物b，可以使用前面列举的专利文献等中所公开的气体同化性微生物。气体同化性微生物b由基质气体g发酵生成有价值物质(目的物质)。本装置1的目的物质为乙醇(C2H5OH)。
作为基质气体g，使用含有CO、H2、CO2等的合成气体(syngas，シンガス)。基质气体g通过基质气体生产设施2(合成气体生产设施)进行生产。本实施方式中的基质气体生产设施2由废弃物处理设施构成。作为废弃物，可举出城市垃圾、轮胎、生物质、木屑、塑料垃圾等。在废弃物处理设施中设有熔融炉。在熔融炉中，废弃物利用高浓度的氧气进行燃烧而被分解至低分子水平。最终，生成含有CO、H2、CO2等的基质气体g(合成气体)。
需要说明的是，基质气体g的所需要成分可以根据气体同化性微生物b的种类、或目的物质而适当选择。基质气体g可以含有CO及H2中的仅任一者。
培养装置1具备循环反应器10作为反应槽或培养槽。循环反应器10包含主槽部11和回流部12。主槽部11为垂直(上下)地延伸的筒状。在主槽部11内收纳有液态培养基9。液态培养基9的大部分为水(H2O)，其中溶解有维生素或磷酸等营养成分。在液态培养基9中实现了气体同化性微生物b的培养。
在主槽部11的上端部经由培养基供给管路3a连接有新型培养基供给源3。在新型培养基供给源3中蓄积有新型的液态培养基9A。在新型液态培养基9A中不含有气体同化性微生物b。
在主槽部11内部的下端部配置有散气管22(气体供给部)。气体供给管路20从基质气体生产设施2延伸而与散气管22连接。在气体供给管路20上设有流量计21。需要说明的是，在气体供给管路20上，还可以设有脱硫部、脱氧部等前处理部。
排气管路5从主槽部11的上端部延伸。
回流部12为与主槽部11并行而垂直地延伸的管状。回流部12的上端部与主槽部11的上端附近的侧部连接。回流部12的下端部与主槽部11的底部连接。在回流部12中设有循环泵13。
通常运转模式(图1)中，主槽部11的液态培养基9的液位位于主槽部11的上游部。详细而言，位于比回流部12的上端部更靠上。液态培养基9遍布于从主槽部11中的底部至上游部的部分和回流部12。且利用循环泵13，液态培养基9在主槽部11和回流部12之间循环。循环反应器10内的被上述液态培养基9所占的区域、或液态培养基9进行循环的区域(循环区域)为发酵环境区域19。向发酵环境区域19的液态培养基9供给所需要量的基质气体g。在发酵环境区域19中，气体同化性微生物b可以由基质气体g发酵生成乙醇等有价值物质。
并且，在培养装置1上设有用于改变发酵环境区域19的体积的体积调节装置30。体积调节装置30包含多个连接管路31～33和送出管路4。
多个连接管路31～33在主槽部11和回流部12之间上下(培养基9的流动方向)地相互分离而配置。利用各连接管路31～33，主槽部11及回流部12的延伸方向的中间部彼此实现了连接。
详细而言，上段的连接管路31将主槽部11中的与回流部12的上端部的连接部的稍微下侧的部位和回流部12连结起来。在连接管路31上设有开闭阀31V。利用开闭阀31V，对连接管路31进行开闭。
中段的连接管路32将主槽部11中的大致中间高度的部位和回流部12连结起来。在连接管路32上设有开闭阀32V。利用开闭阀32V，对连接管路32进行开闭。
下段的连接管路33将比主槽部11中的连接管路32更靠下侧的部位和回流部12连结起来。在连接管路33上设有开闭阀33V。利用开闭阀33V，对连接管路33进行开闭。
需要说明的是，体积调节装置30的连接管路的数量并不限于3个，可以仅为1个，也可以为2个，还可以为4个以上。
送出管路4从回流部12中的循环泵13和主槽部11的底部之间的部分进行分支。在送出管路4上设有送出泵41。比送出泵41更靠下游侧的送出管路4上设置有缓冲罐42。图示省略，但送出管路4的下游端向蒸馏器等后段处理部延伸。送出管路4兼具将液态培养基9送到蒸馏塔等后段处理部的功能和作为体积调节装置30的构成要素的功能。
对利用培养装置1的气体同化性微生物b的培养方法、以及乙醇等有价值物质的生产方法进行说明。
＜通常运转模式＞
如图1所示，目前培养装置1处于通常运转模式。开闭阀31V～33V全部关闭。
＜基质气体供给工序＞
废弃物处理设施2进行通常运转，生产规格量的基质气体g。基质气体g经过气体供给管路20被送到散气管22。该基质气体g从散气管22被供给至循环反应器10中的液态培养基9即发酵环境区域19。基质气体g一边在主槽部11的液态培养基9内上升，一边溶入于液态培养基9。
＜发酵工序＞
并且，液态培养基9内的气体同化性微生物b通过CO或H2混入基质气体g中而进行发酵，生成乙醇(有价值物质)。所生成的乙醇与液态培养基9混合。
＜循环工序＞
同时进行地驱动循环泵13。由此，循环反应器10的液态培养基9在主槽部11和回流部12之间循环。详细而言，液态培养基9在主槽部11内上升。而且，从主槽部11的上游部进入回流部12而在回流部12下降，返回到主槽部11的底部。
＜送出工序＞
循环反应器10的液态培养基9的一部分被送出至送出管路4。
＜精制工序＞
该液态培养基9的一部分经过固液分离处理等，在未图示的蒸馏塔中进行蒸馏，由此对乙醇进行纯化。
＜补充工序＞
向送出管路4的送出量的新型液态培养基9A，由新型培养基供给源3补充至循环反应器10。由此，循环反应器10内的液态培养基9的量被维持在一定。并且，将发酵环境区域19的体积维持在一定。
＜排气工序＞
供给至循环反应器10的基质气体g中，未被利用的气体、或发酵产生的副产气体从主槽部11的上端部的排气管路5被排出。排出气体可以经过杂质除去等进行再利用。
＜流量检测工序＞
由废弃物处理设施形成的基质气体生产设施2中的基质气体生产量的变动大。利用流量计21对该基质气体g的供给流量进行检测。
＜发酵环境区域19的体积调节工序＞
基于检测流量，对发酵环境区域19的体积进行调节。
详细而言，基质气体g的供给流量与通常运转模式相比减少时，减小发酵环境区域19的体积。由此，使基质气体g的供给流量和发酵环境区域19的体积相关。
发酵环境区域19的体积调节可以使用控制器(控制手段)通过自动控制而进行。或者，管理者可以通过手动对发酵环境区域19进行体积调节。
＜基质气体供给不足模式＞
例如，由于基质气体生产设施2的任何麻烦或保养等，基质气体g的供给流量减半。该情况下，如图2所示，将循环反应器10内的液态培养基9的约一半排出到送出管路4。由此，发酵环境区域19的体积成为通常运转模式(图1)的约一半(不会从新型培养基供给源3加注相当于排出量的新型液态培养基9A)。
排出的液态培养基9在缓冲罐42中储存，随时取出而送至蒸馏塔等。
＜循环区域变更工序＞
如图2所示，排出后的液态培养基9的液位位于例如上段连接管路31和中段连接管路32之间。
与其相对应，打开中段的开闭阀32V。上段开闭阀31V及下段开闭阀33V关闭。由此，从主槽部11至回流部12的连通位置由回流部12的上端部的高度变更为中段连接管路32的高度。液态培养基9以主槽部11、中段连接管路32、及回流部12的顺序进行循环。因此，液态培养基9的循环区域的体积减少至一半左右。
需要说明的是，根据基质气体g的供给流量的降低程度，可以使液态培养基9的液位位于回流部12的上端部和上段连接管路31之间。并且，通过打开上段开闭阀31V，可以使从主槽部11向回流部12的连通位置为上段连接管路31的高度。由此，可以使液态培养基9以主槽部11、上段连接管路31、及回流部12的顺序进行循环。
或者，根据基质气体g的供给流量的降低程度，可以使液态培养基9的液位位于中段连接管路32和下段连接管路33之间。且通过打开下段开闭阀33V，可以使从主槽部11向回流部12的连通位置为下段连接管路33的高度。由此，可以使液态培养基9以主槽部11、下段连接管路33、及回流部12的顺序进行循环。
通过发酵环境区域19的体积调节，尽管基质气体g发生变动，也可以将发酵环境区域19的单位体积的基质气体g的供给流量维持在大致一定。另外，发酵环境区域19中的气体同化性微生物b的浓度在体积调节的前后几乎不变动。因此，可以使发酵环境区域19中的气体同化性微生物b的每个个体的基质气体摄取量稳定。该结果，尽管基质气体g发生变动，也可以稳定地培养气体同化性微生物b，可以防止气体同化性微生物b因基质气体不足而死亡。
即使经过长时间(例如2天以上)基质气体g的供给流量为通常运转模式的一半～其以下，也能够充分地维持气体同化性微生物b的活性。
＜恢复工序＞
来自基质气体生产设施2的基质气体g的供给流量恢复到通常运转模式的水平时，从新型培养基供给源3将新型液态培养基9A加注于循环反应器10。由此，如图1所示，将液态培养基9的液位返回到主槽部11的上游部。另外，以开闭阀32V等为主，使全部的开闭阀31V～33V为关闭状态。由此，液态培养基9在主槽部11和回流部12的总长区域之间循环，从而恢复到通常运转模式。
通过新型液态培养基9A的加注，发酵环境区域19中的气体同化性微生物b的浓度暂时降低。另一方面，通过向增量的液态培养基9中供给充分的基质气体g，气体同化性微生物b旺盛地增殖。由此，可以将气体同化性微生物b的浓度在短期间内恢复到新型液态培养基9A的加注前的大小。
下面，对本发明的其它实施方式进行说明。在以下的实施方式中，关于与已述的实施方式重复的内容，在附图上附加相同符号适当省略说明。
[第2实施方式]
图3表示本发明的第2实施方式的培养装置1B。培养装置1B中，代替连接管路31～33，回流部12B的上端部可以沿主槽部11升降。在回流部12B的上端部和主槽部11的外周部之间，设有密封装置35。密封装置35允许回流部12B的上端部升降，并且使回流部12B和主槽部11之间液密地密封。回流部12B可以与上端部的升降一致而进行伸缩变形。作为可伸缩的回流部12B，可以使用可挠管、伸缩式伸缩管、蛇腹式伸缩管等。
根据培养装置1B，根据基质气体g的供给流量，可以对主槽部11中与回流部12B的上游的连通位置的高度进行无级调节。因此，可以使发酵环境区域19的体积更准确地追随基质气体g的供给流量的变化。该结果，可以使发酵环境区域19中的每个气体同化性微生物b的基质气体摄取量进一步可靠地稳定，能够可靠地稳定培养气体同化性微生物b。
回流部12B的上端部的高度调节可以使用控制器基于流量计21的检测流量通过自动控制而进行，也可以通过手动来进行。
[第3实施方式]
图4表示本发明第3实施方式的培养装置1C。培养装置1C的体积调节装置50包含袋体51(体积变更体)和给排装置52。袋体51由气密性的树脂膜构成。该袋体51在循环反应器10内可扩大减小(能够进退)。在主槽部11的低部附近的侧部上设有袋收纳部53。袋收纳部53的内部通过连通部53a与主槽部11的内部连通。
给排装置52包含压缩机54和真空泵55。通过开闭阀54V、55V的操作，压缩机54及真空泵55中的一者可选择性地与袋体51连通。
＜通常运转模式＞
如图4(a)所示，在通常运转模式下，袋体51的大致整体以收缩状态被收纳于袋收容部53内，通过连通部53a而面对主槽部11内。
＜基质气体供给不足模式＞
如图4(b)所示，基质气体g的供给流量降低时，从压缩机54将气压(流体压)导入于袋体51内。由此，袋体51一边进行膨胀，一边挤入于主槽部11内。优选基质气体g的供给流量的降低程度越大，使袋体51的膨胀程度越大。从循环反应器10内仅将袋体51的膨胀量的液态培养基9向排出管路4排出并送至缓冲罐42。由此，发酵环境区域19的体积减少。主槽部11内的液态培养基9的液位保持在大致一定。该结果，尽管基质气体g的供给流量发生变动，也可以使发酵环境区域19中的每个个气体同化性微生物b的基质气体摄取量稳定，可以稳定地培养气体同化性微生物b。
如图4(a)所示，基质气体g的供给流量恢复时，驱动真空泵55，对袋体51内的空气进行吸引排气。由此，袋体51由于发生收缩而贮藏于袋收容部53，从而从主槽部11内推出。另外，从新型培养基供给源3中将新型液态培养基9A向循环反应器10加注袋体51的收缩量。由此，可以使发酵环境区域19的体积增加而恢复到通常运转模式的水平。由于在增量的液态培养基9内，气体同化性微生物b旺盛地增殖，因此可以将气体同化性微生物b的浓度在短期间内恢复至新型液态培养基9A加注前的大小。
基于压缩机54及真空泵55进行的袋体51的扩大减小操作可以使用控制器基于流量计21的检测流量通过自动控制而进行，也可以通过手动来进行。
[第4实施方式]
图5表示本发明第4实施方式的培养装置1D。如图5(a)所示，培养装置1D的体积调节装置60包含棒体61(体积变更体)和升降驱动装置62。棒体61以垂直地直线状延伸。该棒体61通过沿主槽部11的轴线进行升降，可以在主槽部11内进退。在棒体61上连接有升降驱动装置62。详细的图示省略，升降驱动装置62包含电动机、或滑动导向等。利用升降驱动装置62，可以将棒体61调节到任意的升降高度。
＜通常运转模式＞
如图5(a)所示，通常运转模式下的棒体61处于上升位置。此时，棒体61的下端部位于比回流部12的上端部更高处，位于比循环反应器10内的液态培养基9的液面更上部。
＜基质气体供给不足模式＞
如图5(b)所示，基质气体g的供给流量降低时(基质气体供给不足模式)，利用升降驱动装置62使棒体61下降。由此，棒体61挤入至主槽部11内而进入于液态培养基9内。优选基质气体g的供给流量的降低程度越大，使棒体61越深深地进入于主槽部11内。以棒体61进入的量使液态培养基9向送出管路4排出而送至缓冲罐42。由此，发酵环境区域19的体积减少。主槽部11内的液态培养基9的液位保持在大致一定。该结果，尽管基质气体g的供给流量发生变动，可以使发酵环境区域19中的每个气体同化性微生物b的基质气体摄取量稳定，可以稳定地培养气体同化性微生物b。
如图5(a)所示，基质气体g的供给流量恢复时，通过升降驱动装置62使棒体61上升。由此，棒体61从主槽部11内的液态培养基9退出到上部。从新型培养基供给源3将新型液态培养基9A向循环反应器10加注棒体61退出的量。由此，可以使发酵环境区域19的体积增加而恢复到通常运转水平。由于在增量的液态培养基9内气体同化性微生物b旺盛地增殖，从而可以将气体同化性微生物b的浓度在短期间内恢复到新型液态培养基9A加注前的大小。
基于升降驱动装置62进行的棒体61的升降操作可以使用控制器基于流量计21的检测流量通过自动控制而进行，也可以通过手动来进行。
通过手动调节棒体61的高度之后，可以利用螺丝等固定装置将棒体61固定于主槽部11。
[第5实施方式]
图6表示本发明第5实施方式的培养装置1E。培养装置1E的体积调节装置70包含多个固定间隔件71和2个可动间隔件72、73(体积变更体)。利用这些间隔件71～73，循环反应器10内可以隔成与散气管22(气体供给部)连通的室11c、11d等、和与散气管22(气体供给部)相阻断的室11a、11b等，所述阻断可以被解除。
详细而言，如图6(a)所示，固定间隔件71垂直地配置于主槽部11的内部。各固定间隔件71的上端部配置于回流部12的上端部的稍微下部。各固定间隔件71的下端部配置于散气管22的稍微上部。利用多个固定间隔件71，将主槽部11内隔成多个室11a～11d。各室11a～11d沿上下延伸。主槽部11内的液态培养基9的液位时常位于比固定间隔件71的上端部以及室11a～11d的上端部更靠上部。
需要说明的是，固定间隔件71、固定间隔件71…可以为平行板，也可以在俯视时为格子状，也可以在俯视时为放射状。可以在俯视时为同心圆状，也可以为这些几个形状组合在一起的形状。
两个可动间隔件72、可动间隔件73沿上下分离而配置于主槽部11的侧部。这些可动间隔件72、可动间隔件73为水平的板状。各可动间隔件72、可动间隔件73可以在主槽部11内进退。如图6(b)所示，上游可动间隔件72进入于主槽部11内时，根据其进入度而堵塞1个或多个室11a～11c的上端开口。下侧可动间隔件73进入于主槽部11内时，根据其进入度而堵塞1个或多个室11a～11c的下端开口。优选可动间隔件72、可动间隔件73相互同步地进退(滑动)。
需要说明的是，只要设置上下的可动间隔件72、73中的至少下侧可动间隔件73即可，上游可动间隔件72可以省略。
＜通常运转模式＞
如图6(a)所示，在通常运转模式下，使可动间隔件72、可动间隔件73退出到主槽部11的外侧。由此，主槽部11的全部的室11a～11d的上下两端开放。各室11a～11d的下端部面对于散气管22。由此，通过基质气体g遍布于各室11a～11d的液态培养基9，各室11a～11d成为发酵环境。液态培养基9在主槽部11的底部中按照每个室11a～11d被分隔，并在各室11a～11d内上升，从室11a～11d的上端部出来而汇合。其后，通过回流部12返回到主槽部11的底部。
＜基质气体供给不足模式＞
如图6(b)所示，基质气体g的供给流量降低时，根据其降低程度，使可动间隔件72、可动间隔件73进入于主槽部11内。优选使上下的可动间隔件72、可动间隔件73仅以相互相同的量进入于主槽部11内。由此，一部分室11a、室11b的上下两端被堵塞。因此，这些室11a、室11b与散气管22(气体供给部)被阻断，基质气体g不会供给至室11a、室11b内。另外，室11a、室11b内的液态培养基9被密闭于该室11a、11b。因此，室11a、11b不是发酵环境，室11a、室11b内的气体同化性微生物b可死亡。来自散气管22的基质气体g被供给至室11a～11d中的残留的室11c、11d。另外，室11a、11b以外的液态培养基9在室11c、室11d和回流部12之间进行循环。因此，室11c、室11d作为发酵环境被维持。即，可以缩小发酵环境区域19(循环区域)的体积。该结果，尽管基质气体g的供给流量发生变动，也可以使发酵环境区域19中的每个气体同化性微生物b的基质气体摄取量稳定，可以稳定地培养气体同化性微生物b。
需要说明的是，根据基质气体g的供给流量的降低程度，可以阻断与图6(b)相比数量较少的室11a，也可以阻断与图6(b)相比数量较多的室11a、室11b、室11c。
第5实施方式的培养装置1E中，循环反应器10整体的液态培养基9的量保持在一定而不被基质气体g的供给流量限制。因此，送出管路4并非体积调节装置70的构成要素。培养装置1E中的送出管路4仅起到将液态培养基9送出至蒸馏塔等后段处理部的作用。在第5实施方式中，可以省略缓冲罐42。
如图6(a)所示，基质气体g的供给流量恢复时，使可动间隔件72、可动间隔件73退出到主槽部11的外侧。由此，室11a、室11b与散气管22(气体供给部)的阻断被解除，来自散气管22的基质气体g进入于室11a、室11b。另外，液态培养基9在室11a、室11b和回流部12之间也进行循环。因此，由于室11a、11b返回到发酵环境，发酵环境区域19的体积增大。在室11a、11b中，气体同化性微生物b旺盛地增殖。由此，可以将气体同化性微生物b的浓度迅速地恢复至指定的大小。
可动间隔件72、可动间隔件73的进退操作可以使用控制器基于流量计21的检测流量通过自动控制而进行，也可以通过手动来进行。
本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种改变。
例如，基质气体生产设施2不限于废弃物处理设施，可以为制铁所或煤制造所。
有价值物质不限于乙醇，可以为乙酸等。
在第1～第4实施方式的培养装置1、培养装置1B～培养装置1D(图1～图5)中，在发酵环境区域19的体积减少操作时用于从循环反应器10排出液态培养基9的一部分的排出管路可以与向蒸馏塔等后段处理部的送出管路4不同地设置。
也可以将多个实施方式组合。循环反应器10可以具有连接管路31～连接管路33(图1)和袋体51(图4)。循环反应器10可以具有连接管路31～连接管路33(图1)和棒体61(图5)。
循环反应器10也可以具有连接管路31～连接管路33(图1)和可动间隔件72、可动间隔件73(图6)。在第1实施方式(图1、图2)中，可以在连接管路31～连接管路33的稍微上部的高度分别设置可动间隔件。基质气体g的供给流量降低时，根据其降低程度使连接管路31～33的1个开通，并且用其连接管路的正上部的可动间隔件将主槽部11隔成上下，由此，可以使比该可动间隔件更靠上游的液态培养基9残留地从发酵环境区域19除去。该情况下，不需要将送出管路4设为体积调节装置30的构成要素。
在第5实施方式的培养装置1E(图6)中，取代滑动式的可动间隔件72、可动间隔件73，可以将推拉门式的可动间隔件可旋转地设置于主槽部11的内壁或固定间隔件71的上下端部。
循环反应器10也可以具有袋体51(图4)和棒体61(图5)。
反应槽不限于循环反应器10，可以为搅拌型、气提型、气泡塔型、充填型、露天池塘型、光生物型等、循环型以外的反应槽。
反应槽也可以设置多段。
代替供给至反应槽的供给气体整体的流量，可以根据该供给气体中的CO、H2等基质成分(基质气体)的流量来调节发酵环境区域19的体积。
工业实用性
本发明可以适用于例如由工业废弃物的烧却处理产生的一氧化碳来合成乙醇的乙醇生成系统。

Claims (12)

1.一种培养方法，其是对基质气体进行发酵而生成有价值物质的气体同化性微生物的培养方法，
所述方法包括：
培养工序，在占据反应槽中可进行所述发酵的发酵环境区域的液态培养基中，对所述气体同化性微生物进行培养；
气体供给工序，将所述基质气体供给至所述发酵环境区域；
调节工序，根据所述基质气体的供给流量，对所述发酵环境区域的体积进行调节。
2.如权利要求1所述的培养方法，其中，
所述反应槽为具有主槽部和回流部的循环反应器，
所述培养方法进一步包括使所述培养基在所述主槽部和所述回流部之间进行循环的循环工序，
在所述调节工序中，对所述主槽部及所述回流部中的所述培养基进行循环的循环区域的体积进行调节。
3.如权利要求2所述的培养方法，其中，
在所述调节工序中，对从所述主槽部至所述回流部的连通位置进行调节。
4.如权利要求1～3中任一项所述的培养方法，其中，
在所述调节工序中，使体积变更体在所述反应槽内进退。
5.一种培养装置，其是对基质气体进行发酵而生成有价值物质的气体同化性微生物的培养装置，
所述装置具备：
反应槽，其具有可进行所述发酵的发酵环境区域，并在占据所述发酵环境区域的液态培养基中，对所述气体同化性微生物进行培养；
气体供给部，其将所述基质气体供给至所述发酵环境区域；
体积调节装置，其使所述发酵环境区域的体积发生变化，
所述装置根据所述基质气体的供给流量，利用所述体积调节装置对所述体积进行调节。
6.如权利要求5所述的培养装置，其中，
所述反应槽是具有主槽部和回流部，并使所述培养基在所述主槽部和所述回流部之间循环的循环反应器，
所述体积调节装置使所述主槽部及所述回流部中的所述培养基进行循环的循环区域的体积发生变化。
7.如权利要求6所述的培养装置，其中，
从所述主槽部至所述回流部的连通位置是可调节的。
8.如权利要求6或7所述的培养装置，其中，
所述主槽部的中间部和所述回流部的中间部通过可开闭的1个连接管路或在所述培养基的流通方向上相互分离的多个连接管路实现了连接。
9.如权利要求5～8中任一项所述的培养装置，其中，
所述体积调节装置包含体积变更体，通过体积变更体在所述反应槽内进退能够使所述发酵环境区域的体积发生变化。
10.如权利要求5～9中任一项所述的培养装置，其中，
所述体积调节装置包含：
可在所述反应槽内扩大减小的袋体，和
对所述袋体给排流体压的给排装置。
11.如权利要求5～10中任一项所述的培养装置，其中，
所述体积调节装置包含可在所述反应槽内进退的棒体。
12.如权利要求5～11中任一项所述的培养装置，其中，
所述体积调节装置包含间隔件，其可以将所述反应槽内隔离成与所述气体供给部连通的室和与所述气体供给部相阻断的室，并且所述阻断可解除。
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