JP2016509857A - バイオリアクター - Google Patents

Abstract

バイオリアクター（１）であって、− 容器本体（２）であって、その内壁がバイオマスを受け入れるための内部容積を共に画定する容器本体（２）と、− 冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）であって、その外壁が前記内部容積に配置されたバイオマスと直接接触することを意図されており、且つ長さの少なくとも一部が螺旋体の形態で延在する、冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）と、− 前記冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）を支持するため、且つ前記冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）を容器本体（２）の螺旋体に沿ったいくつかの受け入れ位置において固定するための固定手段（４）と、を含むバイオリアクター（１）。本発明によれば、ダクトは前記受け入れ位置に、コネクタ及び１つ又は複数の支持体によって固定され、各受け入れ位置について、コネクタと支持体との間の第１の溶接部及びコネクタとダクトとの間の第２の溶接部によって固定される。【選択図】図１

Description

本発明は、任意のタイプのバイオリアクターに関し、汚染に敏感な複雑な発酵の実施、又は更には生化学的若しくは生物学的反応の実施のための特定用途を有する。

本発明の分野はバイオリアクターの分野であり、特に、バッチ型として公知の非連続発酵、フェドバッチ型として公知の半連続発酵、又は連続発酵の実施を可能にする発酵槽の分野である。

本発明は、特に、大量の製造を可能にする試験的又は工業的規模のリアクターに関し、その容器は２０ｍ^３〜数百ｍ^３の容量に達しうる。

バイオリアクターは、細胞バイオマス（酵母、細菌、微細菌、微細藻類、並びに動物及び植物細胞）を生産するため及び／又は有用な代謝物（タンパク質、ビタミン、抗生物質、ポリオール等）の生産を確実とするために使用される。

先行技術においては、したがって、この使用のための特定用途を有する、試験的又は工業的規模のリアクターは周知である。

このタイプのリアクターは、従来、大容積の容器本体を含み、この容器本体は、非常に多くの場合、垂直軸線を有する円筒状であり、その内部では、多くの場合、激しい攪拌下で生物学的反応（発酵）又は生化学的反応（酵素）が起こる。

撹拌手段が容器本体内部に設けられ、従来、一般に容器本体の軸線と同軸の軸線を有する、バイオマスを激しく撹拌するように設計されたブレードを支持するロータを含む。このロータは歯車モータによって容器本体に対し回転される。撹拌手段は、容器の中心に向かって突出し、且つロータ周囲の、容器本体に対し固定された位置において一体化されるカウンタブレードも含む。

反応温度を制御できるように、リアクターを容器本体外部又は内部にある１つ又は複数の交換器によって外部及び／又は内部から冷却又は加熱することも周知である。各交換器においては、必要に応じて熱及び／又は低温を伝える流体を循環させる。

発熱発酵反応時、非常に多くの場合、１つ又は複数の低温ユニットが交換器内において低温を伝える流体の循環を可能にし、ゆえに、反応温度が高くなりすぎることを防止する。

容器外部の交換器は、容器本体の２重エンベロープ（ｄｏｕｂｌｅ ｅｎｖｅｌｏｐｅ）によって構成されうる。この内部に熱／低温を伝える流体が循環する。外部交換器には、容器本体内部の容積が空いたままになるという利点がある。その一方で、熱交換性能は内部交換器のものよりも低い。

これが、反応の温度制御に強力な熱交換が必要な場合に容器内部の交換器が必要とされることが多い理由である。内部交換器は、容器本体の内部容積内に延在する１つ又は複数のダクトを含む。内部交換器のダクトの外壁はバイオマスと直接接触している。

したがって、パイプコイルとしても知られる螺旋体の形態で延在し、螺旋体の軸線が容
器本体の軸線と略同軸であるダクト形態の内部交換器は先行技術において周知である。

容器内部における反応時、このダクトは、激しい内部攪拌に起因する圧力応力（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓｅｓ）の作用下並びに温度変化により生じるダクトの収縮及び／又は膨張に起因する応力によって大きく変形されうる。

この変形を制限するため、このダクトを、投入口接続部品及び排出口接続部品においてのみならず、螺旋体に沿った種々の受け入れ箇所において支持することは周知である。

公知の先行技術によれば、パイプコイルは、従来、螺旋体に沿った種々の受け入れ箇所においてダクトをまたぐＵボルトによって支持され、且つ直接又は支持体によって間接的に内壁に固定される。

中国実用新案第２０１４７６６２３Ｕ号明細書は、螺旋状ダクトをＵボルトによって固定するためのこの方法の変形形態を開示し且つ図示する。

Ｕボルトによって支持された内部パイプコイルを含むこのタイプのリアクターは、一般に、バッチ型発酵において使用される。したがって、本出願人は、有用な代謝物の生産においてこのタイプのリアクターを使用する。

本出願人は、近時、このタイプのバイオリアクターを新たな用途、すなわち、細胞バイオマスの製造、特に、クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）型の微細藻類の培養に使用している。

特に、本目的は、微細藻類のバイオマスを、従属栄養条件、すなわち暗闇において、前記微細藻類が同化可能な炭酸源（ｃａｒｂｏｎａｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅ）の存在下で製造することであった。

この試験時、これら単細胞生物は汚染に非常に敏感であることが判明した。汚染が発生すると、それは培養生物に対し急激に優位になった。事実、汚染物質、特に細菌汚染物質の成長速度は微細藻類の成長速度よりもかなり速い。

現在のところ、微細藻類のバイオマスをその汚染物質から分離するための経済的に実施可能な解決策はない。したがって、実際には、汚染が発生した場合、バイオリアクターの内容物は完全に空にされ廃棄されている。リアクターは、その後、新たな発酵反応の実施前に清掃及び滅菌される必要がある。

種々の試験後及び本発明者の発見により、本出願人は、先行技術による内部交換器を備えたバイオリアクターの構成は汚染の発生及び拡大にこの上なく好都合であり、したがって、単細胞生物、特に、微細藻類タイプの長時間の培養には不適当であることを確認した。

本発明の目的は、満足な熱性能を有し、且つ汚染に敏感な複雑な発酵の実施を可能にする、容器内部の反応温度の制御を可能にしうるバイオリアクターを提案することによって前述の欠点を排除することである。

より具体的には、本発明の目的は、製造の中断を防止する又は最低限制限するこのタイプのリアクターを提案することである。

本発明の他の目的及び利点は表示によって純粋に提供され、本発明の限定を意図しない以下の説明からより明らかとなろう。

したがって、本発明は、
− 容器本体であって、その容器本体の内壁が互いの間にバイオマスを受け入れるための内部容積を画定する、容器本体と、
− 冷却及び／又は加熱ダクトであって、その冷却及び／又は加熱ダクトの外壁が前記内部容積内に配置されたバイオマスと直接接触するように設計されており、且つ長さの少なくとも一部が螺旋体の形態で延在する、冷却及び／又は加熱ダクトと、
− 前記冷却及び／又は加熱ダクトの支持並びに容器本体上の、螺旋体に沿った複数の受け入れ位置におけるダクトの固定を確実にする固定手段と、
を含む、バイオリアクターに関する。

本発明によれば、前記固定手段は、
− 好ましくは管状又は半管状であり、螺旋体に沿った前記種々の受け入れ位置において前記ダクトを外部から局所的に覆うコネクタと、
− 容器本体の内壁と一体化され、且つ容器本体の中心に向かって突出する１つ又は複数の支持体（プレート、異形材等）であって、前記支持体が、螺旋体に沿った前記種々の受け入れ位置に設けられた、コネクタの外寸に相補的な形態を有する複数のボアを有し、前記ボアが前記コネクタを受け入れる、１つ又は複数の支持体と、
を含み、前記冷却及び／又は加熱ダクトが、
− 対応するコネクタと対応する支持体（プレート、異形材等）とを結合する第１の溶接部であって、前記対応する支持体（プレート、異形材等）の両側にある、対応するボアの縁端に沿って延在する、第１の溶接部と、
− 対応するコネクタと冷却及び／又は加熱ダクトとを結合する第２の溶接部であって、前記コネクタの縁端に沿って延在する、第２の溶接部と、
によって前記受け入れ位置のそれぞれにおいて一体化される。

好ましくは、前記第１の溶接部及び前記第２の溶接部は金属の付加によって作製される溶接部である。

当業者には一般に公知のように、使用される用語「溶接部（ｗｅｌｄ）」は、１つの溶接ビード又は複数の溶接ビードを含みうることは理解されよう。

単独で又は組み合わせて採用される任意の特徴によれば、
− 前記第１の溶接部及び／又は前記第２の溶接部の金属溶接ビード又は各金属溶接ビードは中空フィレットを形成し、前記溶接部は好ましくは研磨され、
− ボアのそれぞれが、前記支持体（プレート、異形材等）又は前記支持体（プレート、異形材等）の１つの縁端において開口し、
− ボアは容器本体の中心に向かって開口し、
− 前記第１の溶接部が、前記対応する支持体（プレート、異形材等）の両側のボアの縁端と、前記対応する支持体（プレート、異形材等）のかど部と、前記冷却及び／又は加熱ダクトの上部及び下部とに配置されている閉軌道を有する連続的な溶接線によって構成され、
− コネクタは半管状形態を有し、前記第２の溶接部が、コネクタの長手方向の縁端及び前記コネクタのアーチ状縁端に沿ってコネクタの縁端に配置されている閉軌道を有する連続的な溶接線によって構成され、
− バイオリアクターが撹拌手段を有する場合、撹拌手段は、第１に、容器本体内部の
ロータであって、容器本体に対し回転的に可動であり、ブレードを有する、ロータと、第２に、容器の中心に向かって突出し、且つ容器本体に対し固定位置に一体化されるカウンタブレードとを含み、
− 前記撹拌手段のカウンタブレードは、前記固定手段の前記１つ又は複数の支持体（プレート、異形材等）を含むことができ（以下の例において記載されるように）、
− ボアはいわゆる第１のボアであり、前記支持体は、螺旋体を受け入れるための前記種々の位置にある前記第１のボアに加え、前記ダクトの直径に対しより大きい寸法を有する第２のボアを有し、前記ダクトは、前記ダクトの自由変形を許容する遊びを残すなどのために前記第２のボアを通り、
− リアクターが、複数の前記支持体（プレート、異形材等）であって、容器本体の内周に角度的に分配され、それぞれが容器本体の高さに従いそれらの長手方向の軸線に沿って配向され、それぞれが螺旋体の高さに合致するように延在する複数の前記支持体（プレート、異形材等）を有し、
− 前記支持体（プレート、異形材等）又は支持体（プレート、異形材等）のそれぞれが容器の側方内壁に面する外縁部を有し、前記固定手段が、前記支持体（プレート、異形材等）又は前記支持体（プレート、異形材等）のそれぞれが容器本体の側方内壁と一体化され、前記対応する支持体（プレート、異形材等）の外縁部と容器本体の内壁との間に間隙を形成することを確実にするカウンタブレースを含み、
− 各カウンタブレースがそれぞれ、前記対応する支持体（プレート、異形材等）及び容器本体の内壁に溶接され、金属の付加によって、前記溶接部は中空フィレットを形成する金属溶接ビードを有し、前記溶接部は研磨され、
− バイオリアクターに、熱／低温を伝える流体の循環によって外部から容器本体を冷却／加熱するためのデバイスが設けられうる。

本発明は以下の説明を図面とともに読むことによってより良く理解されよう。

本発明による、支持体がプレートの形態の実施形態によるバイオリアクターの透明図である。 図１によるバイオリアクターの下面図である。 本発明の一実施形態による前記固定手段を示す、垂直断面による側面詳細図である。 図２に示される前記固定手段の正面図である。 図２に示される前記固定手段の上面図である。 螺旋体の受け入れ箇所の１つにおける前記第１及び第２の溶接部を示す詳細図である。 図５の螺旋体の受け入れ箇所の正面図である。 図６の断面ＶＩ−ＶＩによる図である。 図７の詳細図である。 図７の断面ＶＩＩ−ＶＩＩによる図である。 半管状コネクタの詳細図である。 ダクトを覆っている管状コネクタの詳細図である。 半管状異形材の形態をとる支持体の斜視図である。 図１１の上面図である。 図１２に示される断面ＸＩＩ−ＸＩＩによる図である。 図１１の正面図である。

本発明は、先行技術による内部交換器／内部交換器を備えたバイオリアクターにおいて、リアクターの容器の本体内に、多くの間隙領域及び／又は空にすることができず、物質
、特に有機物質の堆積に好都合であり、汚染が発生及び拡大する領域が形成されるという本発明者の発見に由来するものである。

本発明者の発見によれば、これら間隙領域は、大半の場合、交換器及び／又はその受け入れ領域に位置している。

特にパイプコイル式内部交換器の場合、これら間隙領域及び／又は清掃できない領域は螺旋ダクトを支持するＵボルトを備えた構造体状に、特に、Ｕボルトの１つとダクトとの間に形成される各隙間に、及び支持体にも位置している。

この課題に対処するため、本出願人はこの内部交換器を単に排除し、これを外部交換器と入れ替えることを選択できたが、この解決策は、外部交換器のより低い伝達係数のみならず、このタイプの設備を衛生的な状態、特に、満足な無菌状態に維持することの複雑さのために選択されなかった。

逆に、本出願人は、バイオリアクターの内部交換器及びその支持体がリアクター内における汚染物質の発生のリスクを防止する、又は最低限大幅に制限する、又は妨げる一方でその洗浄性を促進するバイオリアクターを設計することを決定した。

したがって、本発明は、
− 容器本体２であって、その容器本体２の内壁が互いの間にバイオマスを受け入れるための内部容積を画定する、容器本体２と、
− 冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”であって、その冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”の外壁が前記内部容積内に配置されたバイオマスと直接接触するように設計されており、且つ長さの少なくとも一部が螺旋体の形態で延在する、冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”と、
− 前記冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”の支持及び容器本体２上の、螺旋体に沿った複数の受け入れ位置におけるダクトの固定を確実にする固定手段４と、
を含む、バイオリアクター１に関する。

冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”は、したがって、投入口接続部品及び排出口接続部品においてのみならず、前記複数の受け入れ位置においても支持される。

熱又は低温を伝える流体、特に水を前記ダクト内において循環させることが発明され、低温を伝える流体は低温ユニットによって、又はボイラによって、又はカロリーの除去又は付加を可能にする任意の他の手段によって得ることができる。

容器本体は、好ましくは、円筒状の側壁を有する。バイオリアクターは、示される非限定的な実施形態による冷却及び／もしくは加熱ダクト又は複数のダクト３、３’、３”を含みうる。螺旋体は、好ましくは、円筒状の容器本体の軸線と同軸の軸線を有する。

これらダクト３、３’、３”はそれぞれ異なる高さの３つの階層に、好ましくは覆いなしで延在しうる。これら螺旋ダクトは、好ましくは、同じ直径を有する。任意選択的に、図示されない別の実施形態によれば、同じ直径を有する螺旋ダクトは瓦状に重ねられうる。

図１に示される実施形態によれば、内部交換器の前記ダクト３、３’、３”は、容器本体の下方部分にのみ、例えば、下半分に配置されうる。このバイオリアクターには容器の上部に内部交換器がない。

本発明によれば、前記固定手段は、
− 好ましくは管状又は半管状であり、螺旋体に沿った前記種々の受け入れ位置において前記ダクト３、３’、３”を外部から局所的に覆うコネクタ５と、
− 容器本体２の内壁と一体化され、且つ容器本体の中心に向かって突出する１つ又は複数の支持体６であって、前記支持体が、螺旋体に沿った前記種々の受け入れ位置に設けられた、コネクタ５の外寸に相補的な形態を有する複数のボア７を有し、前記ボア７が前記コネクタ５を受け入れる、１つ又は複数の支持体６と、
を含む。

前記冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”が、
− 対応するコネクタ５と前記対応する支持体６とを結合する第１の溶接部Ｓ１であって、前記対応する支持体６の両側にある、対応するボア７の縁端に延在する、第１の溶接部Ｓ１と、
− 対応するコネクタ５と冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”とを結合する第２の溶接部Ｓ２であって、前記コネクタ５の縁端に延在する、第２の溶接部Ｓ２と、
によって、前記受け入れ位置のそれぞれにおいて一体化される。

前記第１の溶接部Ｓ１及び前記第２の溶接部Ｓ２は金属の付加によって作製される溶接部である。第１及び第２の溶接部Ｓ１、Ｓ２の金属溶接ビードは、有利には、まずダクト３、３’、３”とコネクタ５との間、次にコネクタ５と支持体６との間の任意の間隙領域の排除を可能にする。

本発明によれば、ダクトは、したがって、前記支持体又は支持体６のそれぞれにコネクタ５を介して間接的に溶接され、各コネクタ５の長さはダクト３、３’、３”に沿った、好ましくは対応する支持体６の両側の局所的な範囲である。この配置構成は、ダクトがコネクタなしで前記支持体に直接溶接された場合に必要となるであろうダクトの厚みよりも薄いダクトの厚みの選択を可能とする。

好ましくは、前記第１の溶接部Ｓ１及び／又は前記第２の溶接部Ｓ２の金属溶接ビード又は各金属溶接ビードは中空フィレット１１を形成し、前記溶接部Ｓ１、Ｓ２は好ましくは研磨される。

ダクトの固定作業時、溶接士は、まず、第１の溶接部Ｓ１用の少なくとも１つの溶接ビード及び第２の溶接部Ｓ２用の少なくとも１つの第２の溶接ビードを作製する。これらビードは、その後、中空フィレット１１を形成するために研磨される。このタイプのフィレットは、同等数の初期破壊を生じる鋭角部を排除することを可能にし、且つより良好な洗浄性を確実にすることを可能とする。この目的のため、フィレット１１は好ましくは５ｍｍを超える半径を有する。溶接部は、その後、粗さを除去するため研磨される。

ダクト３、３’、３”と前記支持体６との間にこのように形成された機械的連結には、有利には、粗さがなく、且つ堆積物、特に有機堆積物を促進するであろう間隙領域がない。

支持体６はプレート６２（非限定的な例である図１〜８を参照）の形態又は管状もしくは半管状異形材６３の形態とされうる。

図１１〜１４の非限定的な例によれば、異形材６３は「Ｖ」字の形態の断面を有する半管状とすることができ、ボア７は「Ｖ」の頂点に開口し、且つ配置されている。

一実施形態（不図示）によれば、ボアのそれぞれは閉じた実質的に円形の断面を有しう
る。コネクタはしたがって管状である。この実施形態においては、各コネクタは、前記支持体（プレート、異形材等）に、前記第１の溶接部Ｓ１の２つの異なる円形溶接ビードによって溶接されている。これら２つの溶接ビードは支持体（プレート、異形材等）の各側Ｃ１、Ｃ２に配置され、コネクタの円筒状の壁と支持体（プレート、異形材等）とを円形ボアに沿って接合する。更に、各コネクタは第２の溶接部の２つの円形溶接ビードによってダクトに溶接され、コネクタの２つの円形縁端を冷却及び／又は加熱ダクトに接合する。

ダクトのその支持体への組み付けを容易にする、図示される別の実施形態によれば、半円形態の各ボア７が支持体６又は支持体６（プレート６２、異形材６３等）の１つの縁端において開口する。

例えば、及び図示される実施形態によれば、ボア７は容器本体２の中心に向かって開口する。

前記第１の溶接部Ｓ１は、したがって、対応する支持体６の両側Ｃ１、Ｃ２の半円形ボア７の縁端に、並びに前記冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”の上部及び下部にある対応する支持体のかど部６０に配置されている閉軌道を有する連続的な溶接線によって構成されうる（支持体がプレート６２の場合は図５〜８を、及び支持体が異形材６３の場合は図１２〜１４を参照）。

コネクタ５は、したがって、図８に示されるような半管状形態を有しうる。この場合、前記第２の溶接部Ｓ２はコネクタ５の長手方向の縁端５２及び前記コネクタのアーチ状縁端５１に沿ってコネクタの縁端に配置されている閉軌道を有する連続的な溶接線によって構成されうる（図５〜８を参照）。

或いは、コネクタ５は図１０に示されるような管状形態を有しうる。各コネクタ５は、その後、コネクタの２つの円形縁端を冷却及び／又は加熱ダクトに結合する第２の溶接部Ｓ２（図１２を参照）とは異なる２つの円形溶接ビードによってダクトに溶接される。

一実施形態によれば、バイオリアクターは、
− 容器本体２内部のロータ８であって、容器本体２に対し回転的に可動であり、ブレード８０を有する、ロータ８と、
− 容器本体の中心に向かって突出し、且つ容器本体２に対し固定位置に一体化されるカウンタブレード８１と、
を特に含む撹拌手段を有しうる。

特に有利な実施形態によれば、前記撹拌手段のカウンタブレード８１は、前記固定手段の前記１つ又は複数の前記支持体６（プレート６２、異形材６３等）を含む。この実施形態によれば、前記支持体６は、したがって、冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”の支持体の機能とバイオマス攪拌用のカウンタブレードの機能とを併せ持つ。

有利な実施形態によれば、カウンタブレードは前記固定手段の前記支持体６によって、例えば、図１〜８の実施形態によるプレート６によって全体が構成されている。

本出願人の認識では、及び先行技術によるバイオリアクターでは、一方では内部交換器の螺旋ダクトの支持体、他方では前記撹拌手段のカウンタブレードは異なる要素によって構成されている。この場合、及び本出願人が認識する先行技術によれば、螺旋ダクトは、カウンタブレードに対し半径方向に、非常に多くの場合、ダクトの中心に向かってオフセットされる。

本発明のこの有利な実施形態によれば、螺旋ダクト及び支持体（プレート、異形材等）は同じ階層に半径方向に配置されており、固定手段の前記１つ又は複数の支持体（プレート、異形材等）は堆積物を促進する余分な面を容器内に形成しない。

好ましくは、固定手段は、複数の前記支持体６（プレート６２、異形材６３等）であって、容器本体の内周に角度的に分配され、それぞれが容器本体の高さに従いそれらの長手方向の軸線に沿って配向され、それぞれが螺旋体の高さに少なくとも合致するように延在する複数の前記支持体６（プレート６２、異形材６３等）を含む。

好適な実施形態によれば、固定手段は容器本体の内周に規則的に分配される。

螺旋体の受け入れ箇所の数及び分布は、好ましくは、ダクト／受け入れ支持体６連結部への応力と、冷却及び／又は加熱ダクト３、３’、３”の変形との間の妥協として選択される。過渡的な段階においてダクトの膨張／収縮を阻害しないことを確実とする一方で、応力が最も低い解決策を優先することが望ましい。

螺旋体の受け入れ箇所は、好ましくは、ダクトに沿って螺旋体のＸ巻き毎に規則的に分配される。Ｘは１／４〜３／４、例えば、一巻きの１／３又は一巻きの２／３などを含みうる。この値によれば、特定の場合においては、ダクトは支持体６（プレート、異形材等）の近傍を通過する度に意図的に支持されない場合がある。

この場合、前記支持体６（プレート、異形材等）は、第１のボア７として周知のボア７に加え、螺旋体を受け入れるための前記種々の位置に、前記ダクトの直径よりも大きい寸法を有する第２のボア９を有しうる。前記ダクトは、ダクトが支持体６、特にプレート６２のかど部６０に接触して破損するリスクなしに前記ダクトの自由変形を許容する遊びを残すなどのために第２のボア９を通る。このタイプの遊びは１ｃｍ超、例えば、１．５ｃｍなどとすることができる。

図２の非限定的な例に示される実施形態によれば、各支持体６はその高さに交互に第１のボア７及び第２のボア９を有しうる。

カウンタブレード８１の１つ又は複数が前記支持体（プレート６２、異形材６３等）と異なる場合、カウンタブレード又は各カウンタブレードは、前記支持体と同じ半径で容器本体内に配置するためにこのような第２のボア９を有しうる。

好ましくは、支持体６（プレート６２、異形材６３等）及び／又は前記撹拌手段のカウンタブレード８１は容器本体の側壁から直接延出せず、逆に、容器本体の側壁からオフセットされる。

したがって、及び図２に示される一実施形態によれば、支持体６（プレート６２、異形材６３等）のそれぞれは、したがって、容器本体の側方内壁２０に面する外縁部６１を有し、前記固定手段４は、支持体６又は前記支持体６のそれぞれが容器本体の内壁と一体化され、対応する支持体６の外縁部６１と容器本体の内壁２０との間に間隙Ｉｔを形成することを確実にするカウンタブレース１０を含む。

このタイプの支持体６及び／又はカウンタブレード８１のオフセットにより、攪拌時、リアクター内においてバイオマスが停滞する領域の形成を防止することと、ゆえに、容器内におけるバイオマスの均一な攪拌を確実にすることとが可能となる。

各カウンタブレース１０は、好ましくは、対応する支持体６及び本体２の内壁２０にそれぞれ溶接される。金属の付加によって、前記溶接部は、好ましくは、５ｍｍを超える半径を有する中空フィレットを形成する金属溶接ビードを有し、前記溶接部は好ましくは研磨される。

前記冷却及び／又は加熱ダクトに加え、バイオリアクターは、容器本体内部に、熱／低温を伝える流体の循環によって外部から容器本体を冷却／加熱するためのデバイスを含みうる。

この外部デバイスは、容器本体の２重エンベロープ又は当業者に周知の任意の他の外部交換器を含みうる。

本発明によるバイオリアクターは、バッチ、フェドバッチ又は連続タイプの発酵法の実施、特に、汚染に敏感な生物学的又は生化学的反応の実施に適用される。

このタイプのリアクターは、特に、細胞バイオマスの製造用、特にクロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）型の微細藻類の培養用に設計されている。

発酵サイクルはバイオリアクターの化学的及び／又は物理的（滅菌）洗浄から開始することができ、続いて、容器本体に栄養物質（同様にその導入前又は後に滅菌されうる）を充填し、その導入後に、生物学的触媒、特に、細胞バイオマスを充填し、その後、発酵時に栄養物質、特に炭酸物質を供給し、好ましくは連続的に撹拌する。

このタイプの生物学的反応は数日間継続しうる。プロセスの終了時、バイオマス及び／又は有用な化合物が容器を空にすることにより回収される。

本発明によるバイオリアクターは、有利には、汚染の発生に適したあらゆる領域、特に、容器本体内の間隙領域を可能な限り有さない。このリアクターは、したがって、特に、内部攪拌の作用によって発酵反応時における物質、特に、有機物質の堆積を防止するように設計されている。このリアクターは、有利には、容器の保守及び清掃による製造中断を防止する又は大幅に制限することを可能とする。

本質的に周知の手法においては、バイオリアクターは、製品及び補助物質（栄養物、ｐＨ調整用酸／塩基、消泡剤の添加等）用の供給開口部と、製品排出用の排出口と、ｐＨ、温度、ガス（Ｏ_２）等用センサなどの種々のセンサと、制御／命令システム、又は下部にある空気拡散器（「バブラーシステム」として公知である）と、ハッチと、を含むことができ、照明又はこのタイプのリアクターにおいて通常見られる任意の他の付属品を有する又は有さないことも可能である。

本発明は、いわゆる「野生」型又はランダム変異導入型の技術若しくは遺伝子工学によって突然変異させた細胞からなる群から選択される細胞バイオマスの製造に適用される。

本発明は、人間又は動物食品産業、バイオテクノロジー産業、製薬及び化粧品産業の分野並びにバイオ燃料及び化学の分野において適用される。

以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨から逸脱することなく他の実施形態も想定されうることは理解されよう。

１ バイオリアクター
２ 容器本体
３、３’、３” 冷却及び／又は加熱ダクト
４ 固定手段
５ コネクタ
６ 支持体
７ ボア（第１のボア）
８ ロータ
９ ボア（第２のボア）
１０ カウンタブレース
１１ フィレット（溶接部）
２０ 内壁
５１ アーチ状縁端
５２ 長手方向の縁端
６０ かど部（支持体６）
６１ 外縁部（支持体６）
６２ プレート（支持体６）
６３ 異形材（支持体６）
８０ ブレード（ロータ８）
８１ カウンタブレード
Ｃ１、Ｃ２ 支持体両側
Ｉｔ 間隙
Ｓ１ 第１の溶接部
Ｓ２ 第２の溶接部

Claims (19)

1. − 容器本体（２）であって、前記容器本体（２）の内壁が互いの間にバイオマスを受け入れるための内部容積を画定する、容器本体（２）と、
   − 冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）であって、前記冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）の外壁が前記内部容積内に配置された前記バイオマスと直接接触するように設計されており、且つ長さの少なくとも一部が螺旋体の形態で延在する、冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）と、
   − 前記冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）の支持並びに前記容器本体（２）上の、前記螺旋体に沿った複数の受け入れ位置における前記ダクトの固定を確実にする固定手段（４）と、
   を含む、バイオリアクター（１）において、前記固定手段が、
   − 管状又は半管状であり、前記螺旋体に沿った前記種々の受け入れ位置において前記ダクト（３、３’、３”）を外部から局所的に覆うコネクタ（５）と、
   − 前記容器本体（２）の前記内壁と一体化され、且つ前記容器本体の中心に向かって突出する１つ又は複数の支持体（６）であって、前記支持体（６）が、前記螺旋体に沿った前記種々の受け入れ位置に設けられた、前記コネクタ（５）の外寸に相補的な形態を有する複数のボア（７）を有し、前記ボア（７）が前記コネクタ（５）を受け入れる、１つ又は複数の支持体（６）と、
   を含み、前記冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）が、
   − 前記対応するコネクタ（５）と前記対応する支持体（６）とを結合する第１の溶接部（Ｓ１）であって、前記対応する支持体（６）の両側にある、前記対応するボア（７）の縁端に沿って延在する、第１の溶接部（Ｓ１）と、
   − 前記対応するコネクタ（５）と前記冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）とを結合する第２の溶接部（Ｓ２）であって、前記コネクタ（５）の縁端に沿って延在する、第２の溶接部（Ｓ２）と、
   によって前記受け入れ位置のそれぞれにおいて一体化され、
   前記第１の溶接部（Ｓ１）及び前記第２の溶接部（Ｓ２）が金属の付加によって作製される溶接部であることを特徴とする、バイオリアクター（１）。
2. 前記第１の溶接部（Ｓ１）及び／又は前記第２の溶接部（Ｓ２）の金属溶接ビード又は各金属溶接ビードがそれぞれ中空フィレット（１１）を形成し、前記溶接部が研磨される、請求項１に記載のバイオリアクター。
3. 前記ボア（７）のそれぞれが、前記支持体（６）又は前記支持体（６）の１つの縁端において開口する、請求項１又は２に記載のバイオリアクター。
4. 前記ボア（７）が前記容器本体（２）の前記中心に向かって開口する、請求項３に記載のバイオリアクター。
5. 前記第１の溶接部（Ｓ１）が、前記対応する支持体（６）の前記両側（Ｃ１、Ｃ２）の前記ボア（７）の前記縁端と、前記対応する支持体（６）のかど部（６０）と、前記冷却及び／又は加熱ダクト（３、３’、３”）の上部及び下部とに配置されている閉軌道を有する連続的な溶接線によって構成されている、請求項３又は４に記載のバイオリアクター。
6. 前記コネクタ（５）が半管状形態を有し、前記第２の溶接部（Ｓ２）が、前記コネクタ（５）の長手方向の縁端（５２）及び前記コネクタのアーチ状縁端（５１）に沿って前記コネクタの前記縁端に配置されている閉軌道を有する連続的な溶接線によって構成されている、請求項３〜５のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
7. − 前記容器本体（２）内部のロータ（８）であって、前記容器本体（２）に対し回転的に可動であり、ブレード（８０）を有する、ロータ（８）と、
   − 前記容器本体の中心に向かって突出し、且つ前記容器本体（２）に対し固定位置に一体化されるカウンタブレード（８１）と、
   を含む撹拌手段を備えた、請求項１〜６のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
8. 前記撹拌手段の前記カウンタブレード（８１）が、前記固定手段の前記１つ又は複数の支持体（６）を含む、請求項７に記載のバイオリアクター。
9. 前記ボア（７）がいわゆる第１のボアであり、前記支持体（６）が、前記螺旋体を受け入れるための前記種々の位置にある前記第１のボア（７）に加え、前記ダクトの直径よりも大きい寸法を有する第２のボア（９）を有し、前記ダクトが、前記ダクトの自由変形を許容する遊びを残すなどのために前記第２のボア（９）を通る、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
10. 複数の前記支持体（６）であって、前記容器本体の内周に角度的に分配され、それぞれが前記容器本体の高さに従いそれらの長手方向の軸線に沿って配向され、それぞれが前記螺旋体の高さに合致するように延在する複数の前記支持体（６）を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
11. 前記支持体（６）又は前記支持体（６）のそれぞれが前記容器（２）の側方内壁（２０）に面する外縁部を有し、前記固定手段（４）が、前記支持体（６）又は前記支持体のそれぞれが前記容器本体の前記内壁と一体化され、対応する前記支持体の外縁部（６１）と前記容器本体の前記内壁（２０）との間に間隙（Ｉｔ）を形成することを確実にするカウンタブレース（１０）を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
12. 各カウンタブレース（１０）がそれぞれ、前記対応する支持体（６）及び前記容器本体（２）の前記内壁（２０）に溶接され、金属の付加によって、前記溶接部が中空フィレットを形成する金属溶接ビードを有し、前記溶接部が研磨される、請求項１１に記載のバイオリアクター。
13. 熱／低温を伝える流体の循環によって前記外部から前記容器本体を冷却／加熱するためのデバイスが設けられた、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
14. 前記支持体（６）又は前記支持体（６）のそれぞれがプレート（６２）又は異形材（６３）の中から選択される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のバイオリアクター。
15. 生物学的又は生化学的反応の生成、特に、細胞バイオマスの製造、更に特には、微細藻類の培養のための請求項１〜１４のいずれか一項に記載のバイオリアクターの使用。
16. いわゆる「野生」型又はランダム変異導入型の技術若しくは遺伝子工学によって突然変異させた細胞からなる群から選択される細胞バイオマスの製造のための請求項１５に記載の使用。
17. クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）型の微細藻類の製造のための請求項１５又は１６に記載の使用。
18. 人間又は動物食品産業、バイオテクノロジー産業、製薬及び化粧品産業の分野並びにバ
    イオ燃料及び化学の分野における請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の使用。
19. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のバイオリアクターでの培養により得られる細胞、特に微細藻類のバイオマス。

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