JP2011200128A - 微生物濃縮装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】凝集性微生物を含む凝集体AG1を形成する微生物濃縮装置1であって、凝集性微生物と、該凝集性微生物を用いた生物反応の原料と、を含む原料溶液SS1を貯留し、凝集性微生物を凝集させる凝集容器100と、凝集容器100内に、原料溶液に含まれる凝集性微生物と原料と糸状体とを供給する供給装置Fと、を備え、凝集容器100は、凝集容器100を貫通する回転軸Lの周りを回転することで原料溶液SS1を撹拌する。
【選択図】図1
Description
この構成によれば、原料溶液中で糸状体を均一に分散させることができるため、凝集体の粗大化を抑制し、所望の微生物の凝集体を良好に形成することが可能となる。
この構成によれば、反応条件を制御して糸状微生物を増殖または減少させることにより、凝集容器内で糸状体の量を制御することができ、良好に凝集体を形成させることができる。
例えば、凝集性微生物を用いた反応系がエタノール発酵を起こす場合、生成物としてエタノールや二酸化炭素を生じるため、原料溶液中にエタノールが混じるとともに、原料溶液に二酸化炭素が溶解することで原料溶液が酸性化する。上述の糸状微生物はエタノールや酸によって死滅してしまうため、エタノール発酵の反応系では用いることができない。このような場合、糸状体として天然繊維や合成繊維など非生物のものを用いることにより、反応系の環境によらず良好に凝集体を形成させることができる。
大容量の凝集容器を用いると、凝集容器の回転に必要とする所要動力が大きくなるため、凝集容器を回転させて凝集体を形成することが困難となる。しかし、この構成によれば、相対的に小型の凝集容器を用いて凝集体を形成し、形成した凝集体を用いて相対的に大型の反応容器で目的とする反応を行うことができる。そのため、凝集容器を大型化することなく大規模の反応を行うことが可能な装置構成とすることが可能となる。
この構成によれば、非凝集性微生物を凝集性微生物の凝集体内に取り込み、共に凝集させる(ヘテロ凝集)ことができるため、非凝集性微生物を含む凝集体を形成し、非凝集性微生物を用いた反応を行うことができる。更には、非凝集性微生物の供給量を制御することで、反応に寄与する凝集性微生物と非凝集性微生物との存在比を制御することもできる。そのため、微生物の選択の自由度が広がり、より反応に適した微生物を高濃度に保持した反応を行うことができる。
凝集体の粒径が大きくなりすぎると、凝集体の表面積が減少するために反応効率が低下し、また、配管等の閉塞を引き起こすおそれが生じる。一方で、凝集容器内の凝集体は、凝集容器の回転が遅い場合には、凝集体が崩壊しないまま凝集容器内を長時間転がるため大きな凝集体となり、逆に回転が速い場合には凝集体の崩壊が頻発するために小さな凝集体となる。このような凝集体の性質を利用して、凝集容器の凝集体の粒径に基づいて回転速度を変更することで、凝集体を良好な連続反応を可能とする粒径に制御することができる。
反応容器内の凝集体は、反応容器の撹拌が遅い場合には、撹拌による剪断力が小さいため凝集体が崩壊しにくく、反応容器内での凝集体同士の衝突により凝集し大きな凝集体となる。また、回転が速い場合には撹拌による剪断力を受け、凝集体の崩壊が頻発するために小さな凝集体となる。そのため、反応容器の凝集体の粒径に基づいて撹拌条件を変更することで、凝集体を良好な連続反応を可能とする粒径に制御することができる。
凝集容器の回転を一時停止させると、凝集体をより多く沈降させることができる。そのため、上澄み液のみ、または、沈降した凝集体のみを選択的に取り出すことができ、装置内の微生物濃度を精度良く管理することができる。
凝集容器の回転を一時停止させると、用いる凝集性微生物の種類や停止時間によっては、沈降した凝集体が一体となって、反応に不適な凝塊物となるおそれがある。この構成においては、連続式の運転制御をされるため、このような凝塊物を生じず、好適な連続反応が可能となる。
この構成によれば、凝集容器が、反応溶液を貯留する機能と、回転して微生物を凝集させる機能とが構成ごとに分かれている。すると、多量の反応溶液を貯留した容器本体自身は回転する必要がなくなるため、凝集容器全体を回転させる構成と比べて必要とする動力が小さくて済み、装置の大型化に適した構成となる。
以下、図1〜図3を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る微生物濃縮装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法の比率は適宜異ならせてある。
図4は、本発明の第2実施形態に係る微生物濃縮装置2を示す概略構成図である。本実施形態の微生物濃縮装置2は、第1実施形態の微生物濃縮装置1と一部共通している。異なるのは、配管170の下流側に別途生物反応を行う場としての反応容器200を備えることである。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態の微生物濃縮装置2は、以上のような構成となっている。
図5は、本発明の第3実施形態に係る微生物濃縮装置3を示す概略構成図である。本実施形態の微生物濃縮装置3は、第1実施形態の微生物濃縮装置1と一部共通している。異なるのは、凝集容器100内の原料溶液に非凝集性微生物を供給する構成を備えていることである。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図7は、本発明の第4実施形態に係る微生物濃縮装置4を示す概略構成図である。本実施形態の微生物濃縮装置4は、第2実施形態の微生物濃縮装置2と一部共通しており、反応容器200内の反応液に非凝集性微生物を供給する構成を備えている点が異なっている。
図8,9は、本発明の第5実施形態に係る微生物濃縮装置5を示す説明図であり、図8は、本実施形態に係る微生物濃縮装置5の概略構成図、図9は、本実施形態に係る微生物濃縮装置5の凝集容器を示す概略斜視図である。図8は、第1実施形態の微生物濃縮装置1に対応する図である。
Claims (12)
- 凝集性微生物を含む凝集体を形成する微生物濃縮装置であって、
前記凝集性微生物と、該凝集性微生物を用いた生物反応の原料と、を含む原料溶液を貯留し、前記凝集性微生物を凝集させる凝集容器と、
前記凝集容器内に、前記原料溶液に含まれる前記凝集性微生物と前記原料と糸状体とを供給する供給装置と、を備え、
前記凝集容器の少なくとも一部が、該凝集容器を貫通する所定の回転軸の周りを回転することで前記原料溶液を撹拌することを特徴とする微生物濃縮装置。 - 前記供給装置は、前記凝集容器内に前記糸状体を供給する糸状体供給装置を有し、
前記糸状体供給装置は、前記糸状体を分散媒に分散させた分散液として前記糸状体を供給することを特徴とする請求項1に記載の微生物濃縮装置。 - 前記糸状体は、糸状微生物であることを特徴とする請求項2に記載の微生物濃縮装置。
- 前記糸状体は、天然繊維または合成繊維であることを特徴とする請求項2に記載の微生物濃縮装置。
- 前記供給装置は、前記原料溶液に非凝集性微生物を供給する第1供給装置を有し、
前記凝集容器では、前記凝集容器の回転に基づいて、前記凝集性微生物及び前記非凝集性微生物を含む前記凝集体を形成することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の微生物濃縮装置。 - 前記凝集体の粒径を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づいて前記凝集容器の回転速度を制御する制御装置と、を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の微生物濃縮装置。
- 前記凝集容器から前記凝集体を含む前記原料溶液が供給される反応容器を有し、
前記反応容器は、前記凝集体と前記原料溶液とを含む反応液を撹拌し、前記凝集体に含まれる微生物を培養することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の微生物濃縮装置。 - 前記反応液に非凝集性微生物を供給する第2供給装置を有し、
前記反応容器では、前記反応容器の撹拌に基づいて、前記凝集性微生物及び前記非凝集性微生物を含む前記凝集体を形成することを特徴とする請求項7に記載の微生物濃縮装置。 - 前記凝集体の粒径を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に基づいて前記反応容器の撹拌条件を制御する制御装置と、を有することを特徴とする請求項7または8に記載の微生物濃縮装置。
- 回分式の運転制御がなされることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の微生物濃縮装置。
- 連続式の運転制御がなされることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の微生物濃縮装置。
- 前記凝集容器は、前記原料溶液を貯留する容器本体と、
前記容器本体内に設けられ、該容器本体を貫通する所定の回転軸の周りを回転する凝集器と、を有し、
前記凝集器は、前記回転軸を対称軸とする筒状部材であり、
前記凝集性微生物が、前記凝集器の回転に基づいて該凝集器の内壁を転がり、前記糸状体と共に凝集することで、前記凝集体を形成することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の微生物濃縮装置。
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