JP2010119965A - Agitator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an agitator that can adjust KLa within a predetermined range and keep it at a proper value even under the condition that the rotation speed of agitation and oxygen feed rate cannot be easily increased. <P>SOLUTION: The agitator A includes a nearly cylindrical storage tank 1 for storing a liquid M, a gas-supplying unit 2 for supplying an oxygen-containing gas into the liquid M, an agitation unit 3 installed in the storage tank 1 for agitating the liquid M, and baffle plates 5 attached to the inside of sidewall of the storage tank 1 for converting the flow direction of the liquid M driven by the agitation unit 3 to the other direction. The dimensions of the baffle plates 5 are determined from the oxygen mass-transfer coefficient of the liquid M. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、気体と液体とを共に攪拌する攪拌装置に関する。  The present invention relates to a stirring device that stirs both a gas and a liquid.

従来から、生物・化学工場等の液体を取り扱う製造設備において、複数の液体を均一に混合したり、気体を液体に溶入させるための攪拌装置が用いられている。
ここで、特許文献1には、複数の液体を均一に混合するための攪拌装置が開示されている。
上記攪拌装置は、略円筒形を呈し液体が貯留された攪拌槽と、駆動部に接続され上記液体を攪拌する攪拌部と、攪拌部の作動によって生じる攪拌方向の流れを鉛直方向や径方向に変換し攪拌を促進するための邪魔板とを有している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in manufacturing facilities that handle liquids such as biological / chemical factories, stirring devices for uniformly mixing a plurality of liquids or for injecting gas into the liquid have been used.
Here, Patent Document 1 discloses a stirring device for uniformly mixing a plurality of liquids.
The stirrer has a substantially cylindrical shape and a liquid storage tank, a stirrer connected to a drive unit for stirring the liquid, and a flow in a stirring direction generated by the operation of the stirring unit in a vertical direction and a radial direction. A baffle plate for converting and promoting agitation.

また、上記攪拌装置を、動植物細胞・微生物の培養や、反応に酸素を必要とする化学反応等に用いる場合には、培養・反応を適切に進行させるために、液体中に溶入している酸素の濃度(溶存酸素濃度)を所定の値に維持することが必要となる。その場合には、酸素が含まれる気体を液体内に供給する給気部が上記攪拌装置に設けられる。攪拌部が液体を攪拌しつつ、給気部が気体を液体内に供給することで、気体と液体とが共に攪拌され、気体が液体に溶入する。
上記溶存酸素濃度は、液体の酸素移動容量係数(KLa)に依存することが知られている。KLaは、酸素の液体への溶入しやすさを表す指標であり、KLaの値が大きいと溶存酸素濃度を高く維持することができる。そして、攪拌部による攪拌回転数を上げることや、供給される酸素量を増やすことによって、KLaの値を上昇させることが可能であることから、攪拌回転数又は酸素供給量を所定の値に設定することで、KLaを適切な値に維持することができた。
特開平9−29084号公報(第4頁、第1図)
In addition, when the agitator is used for culturing animal / plant cells / microorganisms, chemical reaction requiring oxygen for reaction, etc., it is dissolved in a liquid in order to proceed appropriately. It is necessary to maintain the oxygen concentration (dissolved oxygen concentration) at a predetermined value. In that case, the stirring device is provided with an air supply unit that supplies a gas containing oxygen into the liquid. While the agitation unit is agitating the liquid, the gas supply unit supplies the gas into the liquid, whereby the gas and the liquid are both agitated, and the gas is dissolved into the liquid.
It is known that the dissolved oxygen concentration depends on the oxygen transfer capacity coefficient (KLa) of the liquid. KLa is an index representing the ease with which oxygen can be dissolved into a liquid. If the value of KLa is large, the dissolved oxygen concentration can be kept high. Since the value of KLa can be increased by increasing the number of stirring revolutions by the stirring unit or increasing the amount of oxygen supplied, the stirring speed or oxygen supply amount is set to a predetermined value. By doing so, KLa was able to be maintained at an appropriate value.
JP-A-9-29084 (page 4, FIG. 1)

ところが、例えば動植物細胞の培養においては、該細胞が外力に対して非常に弱いという特性を有することから、上記の方法でKLa及び溶存酸素濃度を適切な値に維持することが困難であった。
まず、攪拌部による攪拌回転数を上げた場合は、液体の流動による剪断応力が大きくなり、この応力によって細胞が傷つけられ死滅する虞があった。また、供給される気体は、気泡となって液体内を上昇するが、気泡が液面で破裂する際に、破裂の衝撃によって気泡液膜に付着していた細胞が死滅する虞があった。
したがって、上記細胞の培養等においては攪拌回転数又は酸素供給量を上昇させることが困難であり、攪拌回転数又は酸素供給量を所定の値に設定し、KLa及び溶存酸素濃度を適切な値に維持するという方法が採用できないという問題があった。
However, for example, in the culture of animal and plant cells, since the cells have a characteristic that they are very weak against external forces, it has been difficult to maintain KLa and dissolved oxygen concentration at appropriate values by the above-described method.
First, when the number of stirring rotations by the stirring unit is increased, the shear stress due to the flow of liquid increases, and there is a risk that cells are damaged and killed by this stress. In addition, the supplied gas becomes bubbles and rises in the liquid, but when the bubbles burst on the liquid surface, there is a possibility that the cells attached to the bubble liquid film are killed by the impact of the burst.
Therefore, it is difficult to increase the stirring speed or the oxygen supply amount in the culture of the cells, etc., and the stirring speed or the oxygen supply amount is set to a predetermined value, and the KLa and dissolved oxygen concentration are set to appropriate values. There was a problem that the method of maintaining could not be adopted.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、攪拌回転数や酸素供給量を容易に上昇できない条件下においても、KLaを所定の範囲内で調整でき、適切な値に維持することができる攪拌装置を提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of such circumstances, and KLa can be adjusted within a predetermined range and maintained at an appropriate value even under conditions where the rotation speed of stirring and the amount of oxygen supply cannot be easily increased. It is an object of the present invention to provide a stirring device that can be used.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の攪拌装置は、略円筒形を呈し液体を貯留する貯留槽と、酸素が含まれる気体を液体内に供給する給気部と、貯留槽内に設けられ液体を攪拌する攪拌部と、貯留槽の側壁内側に設けられ液体の流れを攪拌部による攪拌方向から他の方向に変換する邪魔板とを有し、液体の酸素移動容量係数に基づいて、邪魔板の諸元が設定されるという構成を採用する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The stirrer of the present invention has a substantially cylindrical shape and stores a liquid, an air supply unit that supplies a gas containing oxygen into the liquid, a stirring unit that is provided in the storage tank and stirs the liquid, The baffle plate is provided inside the side wall of the storage tank and converts the flow of the liquid from the stirring direction by the stirring unit to another direction, and the specifications of the baffle plate are set based on the oxygen transfer capacity coefficient of the liquid The configuration is adopted.

このような構成を採用する本発明では、攪拌部の作動により液体が攪拌され、液体のKLaが上昇する。また、本発明では、邪魔板が液体の攪拌方向の流れを他の方向に変換することで、液体はさらに攪拌される。よって、KLaはさらに上昇する。また、本発明では、攪拌部の作動と共に給気部は液体内に酸素が含まれる気体を供給するため、気体と液体とが共に攪拌され、気体が液体に溶入する。ここで、溶存酸素濃度はKLaに依存するため、KLaが上昇している状態では、溶存酸素濃度は高い値に維持される。
一方、邪魔板の諸元を変更し、邪魔板による流れの変換を少なくした場合には攪拌は促進されないため、邪魔板の作用によるKLaの上昇は生じない。以上より、本発明では、KLaの値は邪魔板の諸元に応じて変化する。
In the present invention adopting such a configuration, the liquid is stirred by the operation of the stirring unit, and the KLa of the liquid rises. Moreover, in this invention, a liquid is further stirred because a baffle plate converts the flow of the stirring direction of a liquid to another direction. Therefore, KLa further increases. Moreover, in this invention, since the air supply part supplies the gas in which oxygen is contained in a liquid with the action | operation of a stirring part, both gas and a liquid are stirred and gas melt | dissolves in a liquid. Here, since the dissolved oxygen concentration depends on KLa, the dissolved oxygen concentration is maintained at a high value when KLa is increasing.
On the other hand, when the specifications of the baffle plate are changed and the flow conversion by the baffle plate is reduced, stirring is not promoted, and therefore Kla does not increase due to the action of the baffle plate. As described above, in the present invention, the value of KLa changes according to the specifications of the baffle plate.

また、本発明の攪拌装置は、設定された酸素移動容量係数に基づいて、貯留槽の幅に対する邪魔板の幅の比率が設定されるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、KLaの値は、貯留槽の幅に対する邪魔板の幅の比率に応じて変化する。
Moreover, the stirring apparatus of this invention employ | adopts the structure that the ratio of the width of a baffle plate with respect to the width | variety of a storage tank is set based on the set oxygen transfer capacity coefficient.
In the present invention employing such a configuration, the value of KLa changes according to the ratio of the width of the baffle plate to the width of the storage tank.

また、本発明の攪拌装置は、貯留槽の幅に対する邪魔板の幅の比率は、0.12以下であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、上記比率が0.12以下である場合には、KLaの値は上記比率の値に応じて略線形的に変化する。
Moreover, the stirring apparatus of this invention employ | adopts the structure that the ratio of the width of a baffle plate with respect to the width | variety of a storage tank is 0.12 or less.
In the present invention employing such a configuration, when the ratio is 0.12 or less, the value of KLa changes substantially linearly according to the value of the ratio.

また、本発明の攪拌装置は、邪魔板は複数枚で、貯留槽の周方向に関して略等間隔で設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、液体の攪拌は促進され、かつ、貯留槽内の攪拌が略均一に進む。
The stirring device of the present invention employs a configuration in which a plurality of baffle plates are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the storage tank.
In the present invention employing such a configuration, stirring of the liquid is promoted and stirring in the storage tank proceeds substantially uniformly.

また、本発明の攪拌装置は、液体内で動植物細胞又は微生物が培養されるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、攪拌回転数や酸素供給量を容易に上昇できない条件下においても、KLaの値は邪魔板の諸元に応じて変化する。
Moreover, the stirring apparatus of this invention employ | adopts the structure that animal and plant cells or microorganisms are culture | cultivated in a liquid.
In the present invention employing such a configuration, the value of KLa changes according to the specifications of the baffle plate even under conditions where the number of stirring revolutions and the amount of oxygen supply cannot be easily increased.

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、貯留槽内に存在する物の特性により、攪拌回転数や酸素供給量を容易に上昇できない条件下においても、KLaを所定の範囲内で調整でき、適切な値に維持することができるという効果がある。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the present invention, KLa can be adjusted within a predetermined range and maintained at an appropriate value even under conditions in which the number of stirring rotations and the amount of oxygen supply cannot be easily increased due to the characteristics of objects existing in the storage tank. There is an effect that can be.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る攪拌装置Aの構成を、図1を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る攪拌装置Aの全体構成を示す側面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the structure of the stirring apparatus A which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG.
FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of the stirring apparatus A according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係る攪拌装置Aは、動植物細胞を培養するための培養槽として用いられている。
攪拌装置Aは、液体を貯留する貯留槽1と、上記液体内に気体を供給する給気部2と、上記液体を攪拌する攪拌部3と、攪拌部3を回転させる駆動部4と、複数の邪魔板5とを有している。
As shown in FIG. 1, the stirring device A according to the present embodiment is used as a culture tank for cultivating animal and plant cells.
The stirrer A includes a storage tank 1 that stores liquid, an air supply unit 2 that supplies gas into the liquid, a stirring unit 3 that stirs the liquid, a drive unit 4 that rotates the stirring unit 3, and a plurality of units. Baffle plate 5.

貯留槽1は、有底の略円筒状を呈し下端は略球状曲面となっている容器であり、内部に液体Mが貯留されている。液体Mは、培養対象となる動植物細胞を含むと共に、該細胞を培養する上で必要となる各種の栄養素を含む培養液である。  The storage tank 1 is a container having a substantially cylindrical shape with a bottom and a lower end having a substantially spherical curved surface, in which a liquid M is stored. The liquid M is a culture solution containing animal and plant cells to be cultured and various nutrients necessary for culturing the cells.

給気部2は、貯留槽1内の下部に設けられたリングスパージャー21と、リングスパージャー21に気体を供給する気体供給機22とを有している。
リングスパージャー21は、表面に多数の孔部を有している管が略円環状に配置された形状を呈しており、気体供給機22から供給された気体を上記孔部から噴射する。
気体供給機22は、空気をリングスパージャー21に供給するポンプである。
The air supply unit 2 includes a ring sparger 21 provided at a lower portion in the storage tank 1 and a gas supply device 22 that supplies gas to the ring sparger 21.
The ring sparger 21 has a shape in which a tube having a large number of holes on the surface thereof is arranged in a substantially annular shape, and injects the gas supplied from the gas supply device 22 from the holes.
The gas supply machine 22 is a pump that supplies air to the ring sparger 21.

攪拌部3は、貯留槽1内の略中央に垂下された駆動軸31と、駆動軸31の下端部に一体的に接続された攪拌翼32とを有している。
駆動軸31は、鉛直方向に延びる棒状部材であり、その上端部は後述する駆動部4に軸周りで回転自在に接続されている。
攪拌翼32は、複数の平板状の翼が駆動軸31を中心として放射状に設けられており、全ての翼は駆動軸31の軸方向に平行している。
The stirring unit 3 includes a drive shaft 31 that hangs down substantially in the center of the storage tank 1 and a stirring blade 32 that is integrally connected to the lower end of the drive shaft 31.
The drive shaft 31 is a rod-like member extending in the vertical direction, and an upper end portion thereof is connected to the drive unit 4 described later so as to be rotatable around the shaft.
The stirring blade 32 is provided with a plurality of flat blades radially around the drive shaft 31, and all the blades are parallel to the axial direction of the drive shaft 31.

駆動部4は、貯留槽1の上方に設けられており、駆動軸31の上端部に一体的に接続されている。この駆動部4は、駆動軸31を軸周りで回転させる電動機である。  The drive unit 4 is provided above the storage tank 1 and is integrally connected to the upper end of the drive shaft 31. The drive unit 4 is an electric motor that rotates the drive shaft 31 around the axis.

邪魔板5は、貯留槽1における側壁内側の2箇所に鉛直方向で延在し、貯留槽1の内周面に直交して設けられた帯状平板である。2枚の邪魔板5は、攪拌を均一化するために、貯留槽1の周方向に関して略等間隔で設けられている。  The baffle plate 5 is a belt-like flat plate that extends in two directions inside the side wall of the storage tank 1 in the vertical direction and is orthogonal to the inner peripheral surface of the storage tank 1. The two baffle plates 5 are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the storage tank 1 in order to make stirring uniform.

続いて、本実施形態に係る攪拌装置Aの動作・作用を説明する。
まず、攪拌部3及び邪魔板5による液体Mの攪拌について説明し、次に、給気部2により供給される酸素の液体Mへの溶入について説明する。
Then, operation | movement and an effect | action of the stirring apparatus A which concern on this embodiment are demonstrated.
First, the stirring of the liquid M by the stirring unit 3 and the baffle plate 5 will be described, and then the infusion of oxygen supplied by the air supply unit 2 into the liquid M will be described.

駆動部4が、攪拌部3の駆動軸31及び攪拌翼32を回転させる。攪拌翼32が回転することにより、液体Mは周方向で回転し攪拌される。液体Mが攪拌されることで、液体Mの酸素移動容量係数(KLa)は上昇する。
邪魔板5は、液体Mの攪拌方向の流れに直交して立設しているため、攪拌方向の流れを上下方向や径方向等の他の方向に変換し、液体Mはさらに攪拌される。よって、KLaはさらに上昇する。
The drive unit 4 rotates the drive shaft 31 and the stirring blade 32 of the stirring unit 3. As the stirring blade 32 rotates, the liquid M rotates in the circumferential direction and is stirred. As the liquid M is agitated, the oxygen transfer capacity coefficient (KLa) of the liquid M increases.
Since the baffle plate 5 is erected perpendicularly to the flow in the stirring direction of the liquid M, the flow in the stirring direction is converted into other directions such as the vertical direction and the radial direction, and the liquid M is further stirred. Therefore, KLa further increases.

次に、給気部2により供給される酸素の液体Mへの溶入について説明する。
攪拌部3の作動と共に、給気部2の気体供給機22がリングスパージャー21に酸素が含まれる気体(空気)を供給する。リングスパージャー21は、供給された空気をその表面に設けられた孔部から噴射する。噴射された空気は、液体M内では気泡となり、攪拌部3によって気泡と液体Mとが共に攪拌される。
気泡には酸素が含まれており、気泡と液体Mとが共に攪拌されることで酸素が液体Mに溶入する。ここで、溶存酸素濃度はKLaに依存するため、KLaが上昇している状態では、溶存酸素濃度は高い値に維持される。
以上より、邪魔板の諸元を適切に設定することで、KLaの値を上昇させることができる。
Next, infiltration of oxygen supplied to the liquid M by the air supply unit 2 will be described.
Along with the operation of the stirring unit 3, the gas supply unit 22 of the air supply unit 2 supplies a gas (air) containing oxygen to the ring sparger 21. The ring sparger 21 injects the supplied air from a hole provided on the surface thereof. The jetted air becomes bubbles in the liquid M, and the bubbles and the liquid M are both stirred by the stirring unit 3.
The bubbles contain oxygen, and the bubbles and the liquid M are stirred together, so that the oxygen is dissolved into the liquid M. Here, since the dissolved oxygen concentration depends on KLa, the dissolved oxygen concentration is maintained at a high value when KLa is increasing.
As described above, the value of KLa can be increased by appropriately setting the specifications of the baffle plate.

一方、邪魔板による流れの変換が少なくなるように邪魔板の諸元を設定した場合には、攪拌は促進されないためKLaの邪魔板の作用による上昇は生じない。以上より、本実施形態では、邪魔板の諸元を変更することで、KLaを適切な値に維持することができる。  On the other hand, when the specifications of the baffle plate are set so that the flow conversion by the baffle plate is reduced, the stirring is not promoted, so that the rise due to the action of the KLa baffle plate does not occur. As described above, in this embodiment, KLa can be maintained at an appropriate value by changing the specifications of the baffle plate.

続いて、貯留槽1の幅に対する邪魔板5の幅の比率と、KLaの値とが略線形的な関係となる範囲について説明する。
貯留槽1の幅D(図1参照)に対する邪魔板5の幅Wb(図1参照)の比率Wb/Dを変化させ、それぞれの場合における液体MのKLaを実際に計測した。
Next, the range in which the ratio of the width of the baffle plate 5 to the width of the storage tank 1 and the value of KLa have a substantially linear relationship will be described.
The ratio Wb / D of the width Wb (see FIG. 1) of the baffle plate 5 to the width D (see FIG. 1) of the storage tank 1 was changed, and the KLa of the liquid M in each case was actually measured.

まず、計測条件を説明する。
貯留槽1の幅Dは0.5m、深さは0.4mであり、液体Mの深さは0.3mとした。なお、液体Mの量は凡そ60L(リットル)である。邪魔板5の枚数は、2枚又は4枚とし、攪拌翼32は、ディスクタービン翼又はピッチパドル翼とした。攪拌部3の攪拌回転数は、50rpmとし、リングスパージャー21からの空気の供給量は6.0L/minとした。液体MのKLaは、gassing−out法により計測した。なお、攪拌時の動力を、軸トルク値により計測した。
First, measurement conditions will be described.
The width D of the storage tank 1 was 0.5 m, the depth was 0.4 m, and the depth of the liquid M was 0.3 m. The amount of the liquid M is about 60 L (liter). The number of baffle plates 5 was two or four, and the stirring blades 32 were disk turbine blades or pitch paddle blades. The stirring rotation speed of the stirring unit 3 was 50 rpm, and the amount of air supplied from the ring sparger 21 was 6.0 L / min. The KLa of the liquid M was measured by the gassing-out method. In addition, the power at the time of stirring was measured by the shaft torque value.

まず、邪魔板5の枚数を2枚、攪拌翼32をディスクタービン翼としたときの、貯留槽1の幅Dに対する邪魔板5の幅Wbの比率Wb/Dと、液体MのKLa及び攪拌動力との関係を表1に示す。なお、邪魔板5の幅Wbの値も記載する。

Figure 2010119965
また、表1に示した結果を、図2に示した。図2は、邪魔板5の枚数が2枚、攪拌翼32がディスクタービン翼のときの、比率Wb/Dと、KLa及び攪拌動力との関係を示す概略図である。 First, the ratio Wb / D of the width Wb of the baffle plate 5 to the width D of the storage tank 1, the KLa of the liquid M, and the stirring power when the number of the baffle plates 5 is two and the stirring blade 32 is a disk turbine blade. Table 1 shows the relationship. The value of the width Wb of the baffle plate 5 is also described.
Figure 2010119965
The results shown in Table 1 are shown in FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the ratio Wb / D, KLa, and stirring power when the number of baffle plates 5 is two and the stirring blade 32 is a disc turbine blade.

表1及び図2に示すように、Wb/Dの値が0.07から0.12までの範囲にあるときは、KLaの値はほぼ最大値となり、その範囲から外れるに従い、KLaの値は徐々に減少した。よって、Wb/Dの値を適切に設定することで、最大のKLaとして凡そ10[h−1]程度の値を確保することができる。
また、Wb/Dの値を0.15以上としたときは、攪拌動力が急激に増えている。よって、Wb/Dの値を0.05以下に設定することで、攪拌動力を上げることなく低いKLaを確保することができる。
As shown in Table 1 and FIG. 2, when the value of Wb / D is in the range from 0.07 to 0.12, the value of KLa is almost the maximum value, and as the value deviates from the range, the value of KLa is It gradually decreased. Therefore, by appropriately setting the value of Wb / D, a value of about 10 [h −1 ] can be secured as the maximum KLa.
Moreover, when the value of Wb / D is 0.15 or more, the stirring power increases rapidly. Therefore, by setting the value of Wb / D to 0.05 or less, a low KLa can be ensured without increasing the stirring power.

以上より、Wb/Dの値が0.12以下の範囲にあるときは、Wb/Dの値に応じてKLaはほぼ増加するため、KLaを凡そ6.0[h−1]から11[h−1]までの範囲で調整でき、適切な値に維持することができる。
なお、攪拌回転数を、10、20、100、150及び200rpmに設定した場合でも、上記結果と同様の結果が得られた。
From the above, when the value of Wb / D is in the range of 0.12 or less, KLa increases substantially according to the value of Wb / D, and therefore KLa is changed from approximately 6.0 [h −1 ] to 11 [h. −1 ] and can be maintained at an appropriate value.
In addition, even when the stirring rotation speed was set to 10, 20, 100, 150, and 200 rpm, the same result as the above result was obtained.

次に、邪魔板5の枚数を2枚、攪拌翼32をピッチパドル翼としたときの、貯留槽1の幅Dに対する邪魔板5の幅Wbの比率Wb/Dと、液体MのKLa及び攪拌動力との関係を表2に示す。なお、邪魔板5の幅Wbの値も記載する。

Figure 2010119965
また、表2に示した結果を、図3に示した。図3は、邪魔板5の枚数が2枚、攪拌翼32がピッチパドル翼のときの、比率Wb/Dと、KLa及び攪拌動力との関係を示す概略図である。 Next, when the number of baffle plates 5 is two and the stirring blade 32 is a pitch paddle blade, the ratio Wb / D of the width Wb of the baffle plate 5 to the width D of the storage tank 1, the KLa of the liquid M, and the stirring Table 2 shows the relationship with power. The value of the width Wb of the baffle plate 5 is also described.
Figure 2010119965
The results shown in Table 2 are shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the ratio Wb / D, KLa, and stirring power when the number of baffle plates 5 is two and the stirring blade 32 is a pitch paddle blade.

表2及び図3に示すように、Wb/Dの値が0.07から0.12までの範囲にあるときは、KLaの値はほぼ最大値となり、その範囲から外れるに従い、KLaの値は徐々に減少した。よって、Wb/Dの値を適切に設定することで、最大のKLaとして凡そ10[h−1]程度の値を確保することができる。
また、Wb/Dの値を0.15以上としたときは、攪拌動力が急激に増えている。よって、Wb/Dの値を0.05以下に設定することで、攪拌動力を上げることなく低いKLaを確保することができる。
As shown in Table 2 and FIG. 3, when the value of Wb / D is in the range from 0.07 to 0.12, the value of KLa is almost the maximum value, and as the value deviates from the range, the value of KLa is It gradually decreased. Therefore, by appropriately setting the value of Wb / D, a value of about 10 [h −1 ] can be secured as the maximum KLa.
Moreover, when the value of Wb / D is 0.15 or more, the stirring power increases rapidly. Therefore, by setting the value of Wb / D to 0.05 or less, a low KLa can be ensured without increasing the stirring power.

以上より、Wb/Dの値が0.12以下の範囲にあるときは、Wb/Dの値に応じてKLaはほぼ増加するため、KLaを凡そ4.5[h−1]から11[h−1]までの範囲で調整でき、適切な値に維持することができる。
なお、攪拌回転数を、10、20、100、150及び200rpmに設定した場合でも、上記結果と同様の結果が得られた。
From the above, when the value of Wb / D is in the range of 0.12 or less, KLa increases substantially according to the value of Wb / D. Therefore, KLa is changed from approximately 4.5 [h −1 ] to 11 [h −1 ] and can be maintained at an appropriate value.
In addition, even when the stirring rotation speed was set to 10, 20, 100, 150, and 200 rpm, the same result as the above result was obtained.

さらに、邪魔板5の枚数を4枚、攪拌翼32をディスクタービン翼としたときの、貯留槽1の幅Dに対する邪魔板5の幅Wbの比率Wb/Dと、液体MのKLa及び攪拌動力との関係を表3に示す。なお、邪魔板5の幅Wbの値も記載する。

Figure 2010119965
また、表3に示した結果を、図4に示した。図4は、邪魔板5の枚数が4枚、攪拌翼32がディスクタービン翼のときの、比率Wb/Dと、KLa及び攪拌動力との関係を示す概略図である。 Further, the ratio Wb / D of the width Wb of the baffle plate 5 to the width D of the storage tank 1, the KLa of the liquid M, and the stirring power when the number of the baffle plates 5 is 4 and the stirring blade 32 is a disk turbine blade. Table 3 shows the relationship. The value of the width Wb of the baffle plate 5 is also described.
Figure 2010119965
The results shown in Table 3 are shown in FIG. FIG. 4 is a schematic view showing the relationship between the ratio Wb / D, KLa, and stirring power when the number of baffle plates 5 is four and the stirring blade 32 is a disc turbine blade.

表3及び図4に示すように、Wb/Dの値が0.07から0.12までの範囲にあるときは、KLaの値はほぼ最大値となり、その範囲から外れるに従い、KLaの値は徐々に減少した。よって、Wb/Dの値を適切に設定することで、最大のKLaとして凡そ10[h−1]程度の値を確保することができる。
また、Wb/Dの値を0.12以上としたときは、攪拌動力が急激に増えている。よって、Wb/Dの値を0.05以下に設定することで、攪拌動力を上げることなく低いKLaを確保することができる。
As shown in Table 3 and FIG. 4, when the value of Wb / D is in the range from 0.07 to 0.12, the value of KLa is almost the maximum value, and as the value deviates from the range, the value of KLa is It gradually decreased. Therefore, by appropriately setting the value of Wb / D, a value of about 10 [h −1 ] can be secured as the maximum KLa.
Moreover, when the value of Wb / D is 0.12 or more, the stirring power increases rapidly. Therefore, by setting the value of Wb / D to 0.05 or less, a low KLa can be ensured without increasing the stirring power.

以上より、Wb/Dの値が0.12以下の範囲にあるときは、Wb/Dの値に応じてKLaはほぼ増加するため、KLaを凡そ7.5[h−1]から11[h−1]までの範囲で調整でき、適切な値に維持することができる。
なお、攪拌回転数を、10、20、100、150及び200rpmに設定した場合でも、上記結果と同様の結果が得られた。
From the above, when the value of Wb / D is in the range of 0.12 or less, KLa increases substantially according to the value of Wb / D, and therefore KLa is changed from approximately 7.5 [h −1 ] to 11 [h −1 ] and can be maintained at an appropriate value.
In addition, even when the stirring rotation speed was set to 10, 20, 100, 150, and 200 rpm, the same result as the above result was obtained.

なお、上記の実測テストにおいて、空気の供給量は6.0L/minであるが、細胞の死滅を発生させない範囲で供給量を増減してもよい。なお、KLaは酸素供給量の0.4〜0.7乗に比例するのみであるため、空気の供給量が変更されてもKLaの最高値を導出するWb/Dの値は変化しない。以上の結果は、供給する気体を空気ではなく、酸素とした場合も同様である。
また、上記の実測テストにおいて、邪魔板5の枚数は2枚又は4枚であったが、他の複数の枚数でもよい。例えば、邪魔板5を6枚としても上記テストと同様の傾向が得られる。
さらに、上記の実測テストにおいて、使用した攪拌翼32はディスクタービン翼及びピッチパドル翼であったが、他の種類の攪拌翼、例えばプロペラ翼やエレファント翼でも上記テストと同様の傾向が得られる。
In the above measurement test, the supply amount of air is 6.0 L / min. However, the supply amount may be increased or decreased within a range in which cell death does not occur. Since KLa is only proportional to the 0.4 to 0.7th power of the oxygen supply amount, the value of Wb / D for deriving the maximum value of KLa does not change even if the air supply amount is changed. The above results are the same when the gas to be supplied is not air but oxygen.
Further, in the above actual measurement test, the number of baffle plates 5 is two or four, but other plural numbers may be used. For example, even when six baffle plates 5 are used, the same tendency as in the above test can be obtained.
Furthermore, in the above-described actual measurement test, the stirring blade 32 used was a disk turbine blade and a pitch paddle blade, but other types of stirring blades, such as propeller blades and elephant blades, can obtain the same tendency as in the above test.

したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、貯留槽1内に存在する物の特性により、攪拌回転数や酸素供給量を容易に上昇できない条件下においても、KLaを所定の範囲内で調整でき、適切な値に維持することができるという効果がある。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
According to the present embodiment, KLa can be adjusted within a predetermined range even under conditions in which the number of stirring rotations and the amount of oxygen supply cannot be easily increased due to the characteristics of objects existing in the storage tank 1, and to an appropriate value. There is an effect that can be maintained.

なお、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。  Note that the operation procedures shown in the above-described embodiment, or the shapes and combinations of the components are examples, and can be variously changed based on process conditions, design requirements, and the like without departing from the gist of the present invention. is there.

例えば、上記実施形態における邪魔板5を、貯留槽1に対して着脱自在としてもよい。さらに、培養する動植物細胞の種類に応じて設定された液体MのKLaに基づいて、適切な幅の邪魔板5を選択して装着できる構成としてもよい。
このような構成を採用することで、異なる種類の細胞培養においても適切なKLaを確保することができる。
For example, the baffle plate 5 in the above embodiment may be detachable from the storage tank 1. Furthermore, it is good also as a structure which can select and install the baffle plate 5 of suitable width | variety based on KLa of the liquid M set according to the kind of animal and plant cell to culture | cultivate.
By adopting such a configuration, appropriate KLa can be ensured even in different types of cell culture.

また、上記実施形態における給気部2はリングスパージャー21を有しているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、スパイラルスパージャ、エアストーン又は微細気泡放出用の高分子体等であってもよい。  Moreover, although the air supply part 2 in the said embodiment has the ring sparger 21, this invention is not limited to such a structure, The polymer for spiral sparger, an air stone, or a microbubble discharge | release It may be a body or the like.

また、上記実施形態では、攪拌装置Aは動植物細胞の培養に用いられているが、本発明はこのような用途に限定されるものではなく、微生物の培養に用いてもよい。
また、攪拌装置Aを培養槽として用いるだけでなく、反応時に酸素を必要とするような化学反応等を行う反応槽として用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the stirring apparatus A is used for culture | cultivation of animal and plant cells, this invention is not limited to such a use, You may use for culture | cultivation of microorganisms.
Moreover, you may use not only the stirring apparatus A as a culture tank but as a reaction tank which performs the chemical reaction etc. which require oxygen at the time of reaction.

本実施形態に係る攪拌装置Aの全体構成を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of the stirring apparatus A which concerns on this embodiment. 邪魔板5の枚数が2枚、攪拌翼32がディスクタービン翼のときの、比率Wb/Dと、KLa及び攪拌動力との関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between ratio Wb / D, KLa, and stirring power when the number of the baffle plates 5 is 2 and the stirring blade 32 is a disk turbine blade. 邪魔板5の枚数が2枚、攪拌翼32がピッチパドル翼のときの、比率Wb/Dと、KLa及び攪拌動力との関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between ratio Wb / D, KLa, and stirring power when the number of the baffle plates 5 is 2 and the stirring blade 32 is a pitch paddle blade. 邪魔板5の枚数が4枚、攪拌翼32がディスクタービン翼のときの、比率Wb/Dと、KLa及び攪拌動力との関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between ratio Wb / D, KLa, and stirring power when the number of the baffle plates 5 is 4 and the stirring blade 32 is a disk turbine blade.

符号の説明Explanation of symbols

A…攪拌装置、1…貯留槽、2…給気部、3…攪拌部、5…邪魔板
A ... Stirrer, 1 ... Storage tank, 2 ... Air supply unit, 3 ... Stirrer unit, 5 ... Baffle plate

Claims (5)

略円筒形を呈し液体を貯留する貯留槽と、
酸素が含まれる気体を前記液体内に供給する給気部と、
前記貯留槽内に設けられ前記液体を攪拌する攪拌部と、
前記貯留槽の側壁内側に設けられ前記液体の流れを前記攪拌部による攪拌方向から他の方向に変換する邪魔板と、を有し、
前記液体の酸素移動容量係数に基づいて、前記邪魔板の諸元が設定されることを特徴とする攪拌装置。
A storage tank that has a substantially cylindrical shape and stores liquid;
An air supply unit for supplying a gas containing oxygen into the liquid;
A stirring unit provided in the storage tank and stirring the liquid;
A baffle plate provided inside the side wall of the storage tank and converting the flow of the liquid from the stirring direction by the stirring unit to another direction,
Based on the oxygen transfer capacity coefficient of the liquid, the specification of the baffle plate is set.
設定された前記酸素移動容量係数に基づいて、前記貯留槽の幅に対する前記邪魔板の幅の比率が設定されることを特徴とする請求項1に記載の攪拌装置。  The stirring device according to claim 1, wherein a ratio of the width of the baffle plate to the width of the storage tank is set based on the set oxygen transfer capacity coefficient. 前記貯留槽の幅に対する前記邪魔板の幅の比率は、0.12以下であることを特徴とする請求項2に記載の攪拌装置。  The stirring device according to claim 2, wherein a ratio of the width of the baffle plate to the width of the storage tank is 0.12 or less. 前記邪魔板は複数枚で、前記貯留槽の周方向に関して略等間隔で設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の攪拌装置。  The stirrer according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the baffle plates are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the storage tank. 前記液体内で動植物細胞又は微生物が培養されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の攪拌装置。
The stirrer according to any one of claims 1 to 4, wherein animal and plant cells or microorganisms are cultured in the liquid.
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