JP2017163936A - Device and method of culturing microorganisms - Google Patents

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周知 佐藤
Shuchi Sato
周知 佐藤
智弘 大塚
Toshihiro Otsuka
智弘 大塚
石井 徹哉
Tetsuya Ishii
徹哉 石井
和己 岡田
Kazumi Okada
和己 岡田
典秀 西山
Norihide Nishiyama
典秀 西山
心 濱地
Kokoro HAMACHI
心 濱地
洋治 藤森
Yoji Fujimori
洋治 藤森
真 藤上
Makoto Fujigami
真 藤上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently defoam the foam on the surface of a culture solution in a culture tank.SOLUTION: Microorganisms are cultured in a culture solution 90 in a culture tank 10. Substrate gas is supplied from a substrate gas supply part 14 to the culture solution 90. Ultrasound exposure means 30 exposes the foam 92 on the surface 91 of the culture solution 90 with ultrasound 39.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、微生物を培養液で培養する装置及び方法に関し、特に、培養液上の泡沫を消泡し、ないしは前記泡沫の量を調節するのに適した培養装置及び培養方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for culturing microorganisms in a culture solution, and more particularly, to a culture device and a culture method suitable for eliminating bubbles on a culture solution or adjusting the amount of the foam.

ある種の微生物は、発酵作用によって基質ガスからエタノール等の有価有機物を生成することが知られている(下記特許文献等参照)。この種のガス資化性微生物は、培養液中で培養される。一般に、培養槽としては、撹拌型、エアリフト型、気泡塔型、ループ型、充填型、オープンポンド型、フォトバイオ型等が挙げられる。基質ガスとしては、例えばCO、H、CO等を含む合成ガスが用いられる。合成ガスは、製鉄所、石炭製造所、廃棄物処理施設等で生成される。この合成ガスを培養槽に供給することで、ガス資化性微生物に発酵を行わせる。 Certain microorganisms are known to produce valuable organic substances such as ethanol from a substrate gas by fermentation (see the following patent documents and the like). This type of gas-utilizing microorganism is cultured in a culture solution. In general, examples of the culture tank include a stirring type, an air lift type, a bubble column type, a loop type, a filling type, an open pond type, and a photobio type. As the substrate gas, for example, a synthesis gas containing CO, H 2 , CO 2 or the like is used. Syngas is generated at steelworks, coal plants, waste disposal facilities, and the like. By supplying this synthesis gas to the culture tank, the gas assimilating microorganism is fermented.

米国特許第8,658,415US Pat. No. 8,658,415 米国公開公報US2013/0065282US publication US2013 / 0065282 特開2014−050406号公報JP 2014-050406 A

この種の培養装置では、基質ガスの供給や発酵反応等によって、培養液の液面上に泡沫が出来やすい。泡沫が過度に成長すると、排出ガスラインを介して後段ガス処理部等に泡沫が入り込んで故障させたり、コンタミネーションの原因になったりする等、種々の不具合を引き起こすおそれがある。泡対策は急務である。
消泡方法として、培養液に消泡剤を添加することが考えられるが、培養液の気液界面におけるガス溶存率が下がり、ガス発酵反応の効率が下がるおそれがある。
また、培養槽内の培養液の一部を取り出し、培養槽の上端部へ戻して培養液の液面上に散布することが考えられるが、構造が複雑になる。
また、泡切り羽根を回して泡を掻き取ることが考えられるが、掻き取った泡が消えるわけではない。
In this type of culture apparatus, bubbles are easily formed on the liquid surface of the culture solution due to the supply of a substrate gas, a fermentation reaction, or the like. If the foam grows excessively, it may cause various problems such as foam entering the downstream gas processing section or the like via the exhaust gas line and causing failure or contamination. Bubble countermeasures are urgently needed.
As an antifoaming method, it is conceivable to add an antifoaming agent to the culture solution. However, the gas dissolution rate at the gas-liquid interface of the culture solution may decrease, and the efficiency of the gas fermentation reaction may decrease.
Further, it is conceivable to take out a part of the culture solution in the culture tank, return it to the upper end of the culture tank and spray it on the liquid level of the culture solution, but the structure becomes complicated.
Moreover, although it is possible to scrape a bubble by turning a foam cutting blade, the scraped bubble does not disappear.

上記課題を解決するため、本発明に係る装置は、培養液内で微生物を培養する培養装置であって、
前記培養液を収容する培養槽と、
前記培養槽内の培養液に基質ガスを供給する基質ガス供給部と、
前記培養液の液面上の泡沫に超音波を照射する超音波照射手段と、
を備えたことを特徴とする。
本発明に係る微生物培養方法は、培養槽内における培養液中で微生物を培養する培養工程と、
前記培養液に基質ガスを供給するガス供給工程と、
前記培養液の液面上の泡沫に超音波を照射する超音波照射工程と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an apparatus according to the present invention is a culture apparatus for culturing microorganisms in a culture solution,
A culture vessel containing the culture solution;
A substrate gas supply unit for supplying a substrate gas to the culture solution in the culture tank;
Ultrasonic irradiation means for irradiating the foam on the liquid surface of the culture solution with ultrasonic waves;
It is provided with.
A microorganism culturing method according to the present invention includes a culture step of culturing a microorganism in a culture solution in a culture tank,
A gas supply step of supplying a substrate gas to the culture solution;
An ultrasonic irradiation step of irradiating the foam on the liquid surface of the culture solution with ultrasonic waves;
It is provided with.

前記培養液の上面には、基質ガス供給や発酵反応等によって泡沫が出来やすい。この泡沫が過剰になったときは、超音波照射手段から泡沫に超音波を照射する。泡径や泡成分等に応じて超音波の振動数等を調節する。これによって、効率的に消泡できる。ないしは、泡沫量を調節できる。
前記基質ガスが、合成ガスであり、前記微生物が、前記合成ガスから有機物を発酵生成する嫌気性のガス資化性微生物であることが好ましい。
前記有機物としては、エタノール等のアルコールや酢酸が挙げられる。
Foam is easily formed on the upper surface of the culture solution due to substrate gas supply or fermentation reaction. When this foam becomes excessive, the ultrasonic wave is irradiated to the foam from the ultrasonic wave irradiation means. The ultrasonic frequency and the like are adjusted according to the bubble diameter and the bubble component. Thereby, it is possible to efficiently defoam. Or the amount of foam can be adjusted.
It is preferable that the substrate gas is a synthesis gas, and the microorganism is an anaerobic gas assimilating microorganism that ferments and produces an organic substance from the synthesis gas.
Examples of the organic substance include alcohol such as ethanol and acetic acid.

前記超音波照射手段が、超音波振動子と、前記超音波振動子を前記液面より上方に離して保持する振動子保持部材と、を含むことが好ましい。
これによって、培養液の発泡が促進されるのを防止できる。
超音波振動子は、少なくとも培養液の液面よりも上方へ離れて配置されていればよい。超音波振動子が泡沫の内部に挿し入れられ、超音波が泡沫に直接照射されるようになっていてもよい。超音波振動子が泡沫よりも上方に離れて配置されることで、超音波が空気を伝播媒体として泡沫に照射されるようになっていてもよい。
前記振動子保持部材に通気部が形成されていることが好ましい。
培養液の液面から基質ガス成分や発酵副生成ガス成分等を含むガスが上昇してきたら、通気部を通して振動子保持部材よりも上方へ導くことができ、確実に廃棄処理できる。
It is preferable that the ultrasonic irradiation means includes an ultrasonic vibrator and a vibrator holding member that holds the ultrasonic vibrator above the liquid surface.
This can prevent the foaming of the culture medium from being promoted.
The ultrasonic transducer is only required to be arranged at least above the liquid level of the culture solution. An ultrasonic transducer | vibrator may be inserted in the inside of foam and an ultrasonic wave may be directly irradiated to foam. The ultrasonic transducer may be arranged above the foam so that the ultrasonic wave is applied to the foam using air as a propagation medium.
It is preferable that a ventilation portion is formed in the vibrator holding member.
If the gas containing the substrate gas component, fermentation by-product gas component, etc. rises from the liquid level of the culture solution, it can be guided upward from the vibrator holding member through the aeration portion, and can be reliably discarded.

前記超音波照射手段は、前記培養槽に位置固定されていてもよく、前記培養槽に対して昇降可能であってもよい。
前記培養装置が、前記振動子保持部材を前記液面の高さに応じて昇降させる昇降手段を、更に備えていてもよい。
これによって、泡沫の量を確実に調節できる。
The ultrasonic irradiation means may be fixed in position in the culture tank, and may be movable up and down with respect to the culture tank.
The culture apparatus may further include elevating means for elevating and lowering the vibrator holding member according to the height of the liquid level.
Thereby, the amount of foam can be adjusted reliably.

本発明によれば、培養槽内の培養液の液面上の泡沫を効率的に消泡したり、泡沫量を調節したりできる。   According to the present invention, it is possible to efficiently defoam the foam on the liquid surface of the culture solution in the culture tank and adjust the amount of foam.

図1は、本発明の第1実施形態に係る培養装置の概略構成を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the culture apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1のII−II線に沿う平面断面図である。FIG. 2 is a plan sectional view taken along line II-II in FIG. 図3は、前記培養装置において、泡沫の上側部分を消泡する状態を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which the upper part of the foam is defoamed in the culture apparatus. 図4は、本発明の第2実施形態を示し、培養槽の上側部分の縦断面図である。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention and is a longitudinal sectional view of the upper part of the culture tank.

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
<第1実施形態>
図1〜図3は、本発明の第1実施形態に係る培養装置1を示したものである。図1に示すように、培養装置1によって嫌気性のガス資化性微生物を培養している。ガス資化性微生物としては、前掲特許文献等に開示されたものを用いることができる。ガス資化性微生物は、基質ガスgから有価有機物(目的物質)を発酵生成する。本装置1の目的物質は、エタノール(COH)である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
1 to 3 show a culture apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, anaerobic gas assimilating microorganisms are cultured by a culture apparatus 1. As the gas assimilating microorganism, those disclosed in the above-mentioned patent documents and the like can be used. The gas assimilating microorganisms fermentatively produce valuable organic substances (target substances) from the substrate gas g. The target substance of the apparatus 1 is ethanol (C 2 H 5 OH).

基質ガスgとしては、CO、H、CO等を含む合成ガス(シンガス)が用いられている。図示は省略するが、本実施形態における基質ガス生産施設は、廃棄物処理施設にて構成されている。廃棄物としては、都市ゴミ、タイヤ、バイオマス、木質チップ、プラスチックごみ等が挙げられる。廃棄物処理施設には溶融炉(廃棄物焼却炉)が設けられている。溶融炉において、廃棄物が高濃度の酸素ガスによって燃焼されて低分子レベルまで分解される。最終的に、CO、H、CO等を含む基質ガスg(合成ガス)が生成される。
なお、基質ガスgの所要成分は、ガス資化性微生物の種類や、目的物質に応じて適宜選択可能である。基質ガスgが、CO及びHのうち、何れか一方だけを含んでいてもよい。
As the substrate gas g, synthesis gas (syngas) containing CO, H 2 , CO 2 or the like is used. Although illustration is omitted, the substrate gas production facility in the present embodiment is configured as a waste treatment facility. Examples of waste include municipal waste, tires, biomass, wood chips, and plastic waste. The waste treatment facility is equipped with a melting furnace (waste incinerator). In the melting furnace, the waste is burned by high-concentration oxygen gas and decomposed to a low molecular level. Finally, a substrate gas g (synthetic gas) containing CO, H 2 , CO 2 and the like is generated.
In addition, the required component of the substrate gas g can be appropriately selected according to the type of the gas-assimilating microorganism and the target substance. The substrate gas g may contain only one of CO and H 2 .

培養装置1は、培養槽10を備えている。培養槽10は、主槽部11と、還流部12を含むループリアクター構造になっている。主槽部11は、鉛直(上下)に延びる筒状になっている。主槽部11内に培養液90が収容されている。培養液90の大部分は水(HO)であり、これにビタミンやリン酸等の栄養分が溶解されている。培養液90中でガス資化性微生物が培養されている。更に、培養液90には、エタノール等の発酵生成物が含まれている。 The culture apparatus 1 includes a culture tank 10. The culture tank 10 has a loop reactor structure including a main tank part 11 and a reflux part 12. The main tank 11 has a cylindrical shape extending vertically (up and down). A culture solution 90 is accommodated in the main tank portion 11. Most of the culture solution 90 is water (H 2 O), in which nutrients such as vitamins and phosphoric acid are dissolved. Gas-utilizing microorganisms are cultured in the culture solution 90. Furthermore, the culture solution 90 contains a fermentation product such as ethanol.

還流部12は、主槽部11と並行して鉛直に延びる管状になっている。還流部12の上端部が、主槽部11の上端近く〜中間部の側部に接続されている。還流部12の下端部は、主槽部11の底部に接続されている。還流部12に循環ポンプ13が設けられている。   The reflux part 12 has a tubular shape extending vertically in parallel with the main tank part 11. An upper end portion of the reflux portion 12 is connected to a side portion near the upper end of the main tank portion 11 to an intermediate portion. A lower end portion of the reflux portion 12 is connected to a bottom portion of the main tank portion 11. A circulation pump 13 is provided in the reflux unit 12.

主槽部11の底部には基質ガス供給ノズル14(基質ガス供給部)が設けられている。基質ガス供給ノズル14は、例えば散気管によって構成されている。前記廃棄物処理施設からの基質ガス供給ライン15が、基質ガス供給ノズル14に接続されている。
主槽部11の上端部から排出ガスライン16が延びている。図示は省略するが、排出ガスライン16には、脱硫装置等の後段ガス処理部が設けられている。
A substrate gas supply nozzle 14 (substrate gas supply unit) is provided at the bottom of the main tank unit 11. The substrate gas supply nozzle 14 is constituted by, for example, an air diffuser. A substrate gas supply line 15 from the waste treatment facility is connected to the substrate gas supply nozzle 14.
An exhaust gas line 16 extends from the upper end of the main tank portion 11. Although not shown, the exhaust gas line 16 is provided with a rear gas processing unit such as a desulfurization apparatus.

培養液90は、基質ガス供給や発酵作用等によって泡沫92が出来やすい。泡沫92は、多数の気泡からなり、主槽部11内の培養液90の液面上に1つの集まりになって浮かんでいる。   The culture liquid 90 is likely to form a foam 92 due to substrate gas supply, fermentation action, or the like. The foam 92 is composed of a large number of bubbles and floats as one group on the liquid surface of the culture solution 90 in the main tank 11.

培養槽10には、前記泡沫92に対する消泡手段として、超音波照射手段30が設けられている。超音波照射手段30は、複数の超音波振動子31と、振動子保持部材32を含む。吊り柱33が、主槽部11の天板から主槽部11の内部に垂下されている。吊り柱33の下端部に振動子保持部材32が支持されている。振動子保持部材32は、円盤形状になっており、その中心部が吊り柱33に連結されている。振動子保持部材32は、培養液90の液面91よりも上方に配置されている。図2に示すように、超音波振動子31には複数の通気口32a(通気部)が形成されている。   The culture tank 10 is provided with ultrasonic irradiation means 30 as a defoaming means for the foam 92. The ultrasonic irradiation means 30 includes a plurality of ultrasonic transducers 31 and a transducer holding member 32. A suspension pillar 33 is suspended from the top plate of the main tank portion 11 into the main tank portion 11. The vibrator holding member 32 is supported on the lower end portion of the suspension column 33. The vibrator holding member 32 has a disk shape, and its central portion is connected to the suspension pillar 33. The vibrator holding member 32 is disposed above the liquid level 91 of the culture solution 90. As shown in FIG. 2, the ultrasonic transducer 31 is formed with a plurality of vent holes 32 a (ventilation portions).

図1に示すように、主槽部11内における液面91より上側の空間が、振動子保持部材32によって上下に仕切られている。通気口32aを介して、振動子保持部材32より上側の空間部分と振動子保持部材32より下側の空間部分とが連通されている。   As shown in FIG. 1, the space above the liquid level 91 in the main tank portion 11 is partitioned vertically by the vibrator holding member 32. The space portion above the vibrator holding member 32 and the space portion below the vibrator holding member 32 are communicated with each other through the vent 32a.

振動子保持部材32に超音波振動子31が保持されている。超音波振動子31は、例えば鉛直な棒状になっている。超音波振動子31の両端部が、振動子保持部材32よりも上下に突出されている。超音波振動子31の下端部は、液面91よりも上方に離れて位置されている。
図2に示すように、複数の超音波振動子31が、振動子保持部材32の面内に分散して配置されている。
The ultrasonic vibrator 31 is held by the vibrator holding member 32. The ultrasonic transducer 31 has, for example, a vertical bar shape. Both end portions of the ultrasonic transducer 31 protrude above and below the transducer holding member 32. The lower end portion of the ultrasonic transducer 31 is located away from the liquid level 91.
As shown in FIG. 2, a plurality of ultrasonic transducers 31 are arranged in a distributed manner in the plane of the transducer holding member 32.

図1に示すように、超音波振動子31に振動子駆動源34が接続されている。振動子駆動源34からの供給エネルギーによって、図3に示すように、超音波振動子31から超音波39が放射される。超音波39は、例えば超音波振動子31から周囲360°方向へ水平に放射される。好ましくは、超音波39は、超音波振動子31における振動子保持部材32よりも下側の部分からも上側の部分からも放射され、より好ましくは、超音波振動子31のほぼ全長域から放射される。
なお、超音波39が超音波振動子31から局所的な方向へ放射されるようになっていてもよい。
超音波39は、超音波振動子31から下方すなわち培養液90へは放射されないようにすることが好ましい。
超音波振動子31の振動数や振幅などは、泡沫92の泡径や泡成分等に応じて適宜設定できる。
As shown in FIG. 1, a transducer drive source 34 is connected to the ultrasonic transducer 31. As shown in FIG. 3, an ultrasonic wave 39 is radiated from the ultrasonic vibrator 31 by the energy supplied from the vibrator driving source 34. For example, the ultrasonic wave 39 is radiated horizontally from the ultrasonic vibrator 31 in the direction of the surrounding 360 °. Preferably, the ultrasonic wave 39 is radiated from both the lower part and the upper part of the ultrasonic vibrator 31 than the vibrator holding member 32, and more preferably from the almost full length region of the ultrasonic vibrator 31. Is done.
Note that the ultrasonic wave 39 may be emitted from the ultrasonic transducer 31 in a local direction.
It is preferable that the ultrasonic wave 39 is not emitted downward from the ultrasonic vibrator 31, that is, to the culture solution 90.
The frequency, amplitude, and the like of the ultrasonic transducer 31 can be appropriately set according to the bubble diameter, the bubble component, and the like of the foam 92.

前記培養装置1による培養方法を説明する。
<培養工程>
培養槽10内における培養液90中でガス資化性微生物を培養する。
<循環工程>
循環ポンプ13によって培養液90を主槽部11と還流部12との間で循環させる。
<ガス供給工程>
前記廃棄物処理施設からの基質ガスgを、基質ガス供給ノズル14から主槽部11内の培養液90に供給する。
<発酵工程>
ガス資化性微生物は、基質ガスgからエタノール等の有価有機物を発酵生成する。
<ガス排出工程>
主槽部11の液面91から基質ガス成分や発酵副生成ガス成分等を含むガスが放出される。このガスは、通気口32aを通って、振動子保持部材32より上側の空間部分に入る。更に排出ガスライン16から後段ガス処理部へ送ることができる。
<精製工程>
培養槽10から培養液90の一部を取り出し、蒸留器(図示省略)へ送って蒸留する。これによって、エタノール等の有価有機物を抽出できる。
A culture method using the culture apparatus 1 will be described.
<Culture process>
The gas-utilizing microorganism is cultured in the culture solution 90 in the culture tank 10.
<Circulation process>
The culture solution 90 is circulated between the main tank unit 11 and the reflux unit 12 by the circulation pump 13.
<Gas supply process>
The substrate gas g from the waste treatment facility is supplied from the substrate gas supply nozzle 14 to the culture solution 90 in the main tank 11.
<Fermentation process>
The gas assimilating microorganisms fermentatively produce valuable organic substances such as ethanol from the substrate gas g.
<Gas discharge process>
A gas containing a substrate gas component, a fermentation byproduct gas component and the like is released from the liquid surface 91 of the main tank portion 11. This gas enters the space above the vibrator holding member 32 through the vent 32a. Further, it can be sent from the exhaust gas line 16 to the subsequent gas processing section.
<Purification process>
A part of the culture solution 90 is taken out from the culture tank 10, sent to a distiller (not shown), and distilled. Thereby, valuable organic substances such as ethanol can be extracted.

<泡沫形成工程>
主槽部11の培養液90においては、基質ガス供給や発酵反応等によって液面91上に泡沫92が出来やすい。
この泡沫92が過剰に成長すると、やがて、図3に示すように、超音波振動子31の振動子保持部材32より下側部分が泡沫92の上側部分92a内に埋まる。
<超音波照射工程>
泡沫92が過剰になったときは、振動子駆動源34によって超音波振動子31を超音波振動させ、超音波振動子31から超音波39を放射する。この超音波39が、泡沫上側部分92aに照射される。図3において二点鎖線にて示すように、この超音波39の作用によって、泡沫上側部分92a(過剰部分)を消滅(消泡)させることができる。この結果、泡沫92の量を制御することができる。
図3において三点鎖線にて示すように、泡沫92は、通気口32aを通して振動子保持部材32よりも上側へ進展する場合もある。この泡沫上側部分92a’は、振動子保持部材32よりも上側の超音波振動子31からの超音波によって消泡できる。
これによって、泡沫92が排出ガスライン16を介して後段ガス処理部等に入り込んで故障させたり、コンタミネーションの原因になったりするのを回避できる。
超音波振動子31を培養液90の液面91から上方に離して配置することで、培養液90中に超音波が照射されて発泡が逆に促進されるのを回避できる。
<Foam formation process>
In the culture solution 90 of the main tank part 11, the foam 92 is easily formed on the liquid surface 91 by substrate gas supply, fermentation reaction, or the like.
When the foam 92 grows excessively, the lower portion of the ultrasonic transducer 31 from the transducer holding member 32 is eventually buried in the upper portion 92a of the foam 92 as shown in FIG.
<Ultrasonic irradiation process>
When the foam 92 becomes excessive, the ultrasonic vibrator 31 is ultrasonically vibrated by the vibrator driving source 34 and the ultrasonic wave 39 is emitted from the ultrasonic vibrator 31. This ultrasonic wave 39 is irradiated to the foam upper part 92a. As indicated by a two-dot chain line in FIG. 3, the foam upper portion 92 a (excess portion) can be extinguished (defoamed) by the action of the ultrasonic wave 39. As a result, the amount of foam 92 can be controlled.
As shown by a three-dot chain line in FIG. 3, the foam 92 may propagate upward from the vibrator holding member 32 through the vent 32a. The foam upper portion 92 a ′ can be defoamed by the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer 31 above the transducer holding member 32.
As a result, it is possible to avoid the foam 92 from entering the rear gas processing section or the like via the exhaust gas line 16 and causing a failure or causing contamination.
By disposing the ultrasonic transducer 31 upward from the liquid surface 91 of the culture liquid 90, it is possible to avoid the ultrasonic wave being irradiated into the culture liquid 90 and the foaming being accelerated.

本実施形態の消泡方法によれば、消泡剤を用いる必要が無く、発酵反応効率を確保できる。
超音波発生手段30は、培養槽内の培養液の一部を取り出して培養槽の上端部から散布するものや、泡切り羽根を使うもの等と比べ、構造を簡素化できる。
更に、培養装置1によれば、付帯効果として、超音波照射手段30を培養槽10内の洗浄や脱気等に利用でき、培養準備工程を短縮できる。
According to the defoaming method of this embodiment, it is not necessary to use an antifoaming agent, and fermentation reaction efficiency can be ensured.
The ultrasonic generation means 30 can simplify the structure as compared with the one that takes out a part of the culture solution in the culture tank and sprays it from the upper end of the culture tank, or the one that uses foam cutting blades.
Furthermore, according to the culture apparatus 1, as an incidental effect, the ultrasonic irradiation means 30 can be used for cleaning, degassing, etc. in the culture tank 10, and the culture preparation process can be shortened.

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
<第2実施形態>
図4は、本発明の第2実施形態を示したものである。第2実施形態の培養装置1Bの超音波照射手段30Bにおいては、吊り柱33(図1)が省略されている。これに代えて、複数の浮き子35(昇降手段)が設けられている。これら浮き子35が、液面91上に浮かべられるとともに、連結柱36を介して振動子保持部材32ひいては超音波振動子31を下から支持している。連結柱36は、振動子保持部材32から垂下されている。連結柱36の下端部が超音波振動子31よりも下方へ延び出ている。連結柱36の下端部に前記浮き子35が設けられている。浮き子35は、超音波振動子31よりも下方に位置されている。
振動子保持部材32ひいては超音波振動子31は、主槽部11内において昇降可能になっている。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the drawings for the same configurations as those already described, and the description thereof is omitted.
Second Embodiment
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the ultrasonic irradiation means 30B of the culture apparatus 1B of the second embodiment, the suspension pillar 33 (FIG. 1) is omitted. Instead of this, a plurality of floats 35 (lifting means) are provided. These floats 35 are floated on the liquid surface 91 and support the vibrator holding member 32 and the ultrasonic vibrator 31 from below through the connecting pillar 36. The connecting column 36 is suspended from the vibrator holding member 32. A lower end portion of the connecting column 36 extends downward from the ultrasonic transducer 31. The float 35 is provided at the lower end of the connecting column 36. The float 35 is located below the ultrasonic transducer 31.
The vibrator holding member 32 and the ultrasonic vibrator 31 can be moved up and down in the main tank portion 11.

液面91の高さが変わると、これに追従して、浮き子35が昇降される。これによって、振動子保持部材32ひいては超音波振動子31を液面91の高さに応じて昇降させることができる。したがって、液面91の高さ変動に拘わらず、液面91から超音波振動子31までの距離をほぼ一定にできる。この結果、図4において二点鎖線にて示すように、超音波振動子31の下端部よりも上側に進展して来た泡沫部分92aを超音波39にて消泡することで、液面91上の泡沫92の厚みを液面91の高さに依らずほぼ一定に維持できる。   When the height of the liquid level 91 changes, the float 35 is moved up and down following this. As a result, the vibrator holding member 32 and thus the ultrasonic vibrator 31 can be raised and lowered according to the height of the liquid level 91. Therefore, the distance from the liquid level 91 to the ultrasonic transducer 31 can be made substantially constant regardless of the height fluctuation of the liquid level 91. As a result, as shown by the two-dot chain line in FIG. The thickness of the upper foam 92 can be maintained substantially constant regardless of the height of the liquid surface 91.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、超音波振動子31が泡沫92に埋まった状態で超音波39を泡沫92に直接的に照射するのに限られず、超音波振動子31が泡沫92の上方に離れた位置から泡沫92に超音波39を照射するようにしてもよい。すなわち、超音波39は、超音波振動子31から液面91へ垂直下方、または培養槽10の頂部へ垂直上方に照射されるようにしても良い。超音波39は、超音波振動子31から水平、垂直を含む全方向へ照射されるようにしてもよい。
培養槽10は、ループリアクター型に限られず、撹拌型、エアリフト型、気泡塔型、充填型、オープンポンド型、フォトバイオ型等であってもよい。
反応槽が、複数段設けられていてもよい。
基質ガス生産施設は、廃棄物処理施設に限られず、製鉄所や石炭製造所であってもよい。
第2実施形態の変形例として、振動子保持部材32ひいては超音波振動子31が、昇降スライダ(昇降手段)によって昇降可能になっていてもよい。液面91の高さをセンサで検知し、検知結果に基づいて昇降スライダによって振動子保持部材32ひいては超音波振動子31を高さ調節してもよい。
有価有機物は、エタノールに限られず、ブタノールや酢酸等であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the ultrasonic transducer 31 is not limited to directly irradiating the foam 92 with the ultrasonic transducer 31 in the state where the ultrasonic transducer 31 is embedded in the foam 92. The ultrasonic wave 39 may be irradiated. That is, the ultrasonic wave 39 may be irradiated vertically downward from the ultrasonic transducer 31 to the liquid surface 91 or vertically upward to the top of the culture tank 10. The ultrasonic wave 39 may be emitted from the ultrasonic transducer 31 in all directions including horizontal and vertical directions.
The culture tank 10 is not limited to the loop reactor type, and may be a stirring type, an air lift type, a bubble column type, a filling type, an open pond type, a photobio type, or the like.
A plurality of reaction vessels may be provided.
The substrate gas production facility is not limited to a waste treatment facility, and may be an iron mill or a coal plant.
As a modification of the second embodiment, the vibrator holding member 32 and thus the ultrasonic vibrator 31 may be moved up and down by a lift slider (lifting means). The height of the liquid level 91 may be detected by a sensor, and the height of the vibrator holding member 32 and thus the ultrasonic vibrator 31 may be adjusted by a lift slider based on the detection result.
The valuable organic material is not limited to ethanol, but may be butanol or acetic acid.

本発明は、例えば産業廃棄物の焼却処理で生じるシンガス中の一酸化炭素からエタノールを合成するエタノール生成システムに適用できる。   The present invention can be applied to an ethanol generation system that synthesizes ethanol from carbon monoxide in syngas generated by, for example, incineration of industrial waste.

g 基質ガス
1,1B 培養装置
10 培養槽
11 主槽部
12 還流部
13 循環ポンプ
14 基質ガス供給ノズル(基質ガス供給部)
15 基質ガス供給ライン
16 排出ガスライン
30,30B 超音波照射手段
31 超音波振動子
32 振動子保持部材
32a 通気口(通気部)
33 吊り柱
34 振動子駆動源
35 浮き子(昇降手段)
36 連結柱
90 培養液
91 液面
92 泡沫
92a,92a’ 泡沫上側部分
g Substrate gas 1, 1B Incubator 10 Culture tank 11 Main tank part 12 Reflux part 13 Circulation pump 14 Substrate gas supply nozzle (Substrate gas supply part)
15 Substrate gas supply line 16 Exhaust gas line 30, 30B Ultrasonic irradiation means 31 Ultrasonic vibrator 32 Vibrator holding member 32a Vent (vent)
33 Suspended pillar 34 Vibrator drive source 35 Float (lifting means)
36 connecting column 90 culture liquid 91 liquid surface 92 foam 92a, 92a 'foam upper part

Claims (5)

培養液内で微生物を培養する培養装置であって、
前記培養液を収容する培養槽と、
前記培養槽内の培養液に基質ガスを供給する基質ガス供給部と、
前記培養液の液面上の泡沫に超音波を照射する超音波照射手段と、
を備えたことを特徴とする培養装置。
A culture apparatus for culturing microorganisms in a culture solution,
A culture vessel containing the culture solution;
A substrate gas supply unit for supplying a substrate gas to the culture solution in the culture tank;
Ultrasonic irradiation means for irradiating the foam on the liquid surface of the culture solution with ultrasonic waves;
A culture apparatus comprising:
前記超音波照射手段が、超音波振動子と、前記超音波振動子を前記液面より上方に離して保持する振動子保持部材と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の培養装置。   The culture apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic wave irradiation means includes an ultrasonic vibrator and a vibrator holding member that holds the ultrasonic vibrator apart from the liquid surface. . 前記振動子保持部材を前記液面の高さに応じて昇降させる昇降手段を、更に備えたことを特徴とする請求項2に記載の培養装置。   The culture apparatus according to claim 2, further comprising elevating means for elevating and lowering the vibrator holding member according to the height of the liquid level. 培養槽内における培養液中で微生物を培養する培養工程と、
前記培養液に基質ガスを供給するガス供給工程と、
前記培養液の液面上の泡沫に超音波を照射する超音波照射工程と、
を備えたことを特徴とする微生物培養方法。
A culture process for culturing microorganisms in a culture solution in a culture tank;
A gas supply step of supplying a substrate gas to the culture solution;
An ultrasonic irradiation step of irradiating the foam on the liquid surface of the culture solution with ultrasonic waves;
A microorganism culturing method comprising:
前記基質ガスが、合成ガスであり、
前記微生物が、前記合成ガスから有機物を発酵生成する嫌気性のガス資化性微生物であることを特徴とする請求項4に記載の微生物培養方法。
The substrate gas is a synthesis gas;
5. The microorganism culturing method according to claim 4, wherein the microorganism is an anaerobic gas assimilating microorganism that ferments and produces an organic substance from the synthesis gas.
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JP7278097B2 (en) 2019-02-21 2023-05-19 三菱ケミカルエンジニアリング株式会社 Microorganism culture device equipped with ultrasonic defoaming means, and microorganism culture method using this microorganism culture device

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