JP2020130078A - 超音波消泡手段を備えた微生物培養装置、およびこの微生物培養装置を用いた微生物培養方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1)培養槽20の好気性菌培養液21の液面に発生した泡22は、培養槽20上部に接続された排気管23から排出される。
2)排気管23に付けた泡センサー24が泡を検知し、超音波ホーン25から超音波が発振されると、泡22は音波によってたたかれ破泡する。
3)破泡され液密度の増加した泡は、サイクロン28で気液分離され、液は還流液管26を通じて培養槽20に戻される。
1)培養槽30の上部に、吊り柱34、振動子保持部材35により、複数の超音波振動子36を固定する。
2)培養槽30内の培養液31中でガス資化性微生物を培養し、基質ガス供給部37から培養液31に基質ガスを供給する。
3)培養槽30の培養液31の液面32に発生した泡33に、複数の超音波振動子36から超音波を照射して破泡する。
a)前記培養槽の蓋部または上鏡部に開口部が接続された、隔壁を有する有底筒形ケース、
b)該有底筒形ケースの隔壁の底部側に設けられた超音波振動子、
c)該有底筒形ケースの隔壁の開口部側に設けられた超音波ホーン、および
d)該有底筒形ケースの開口部を、前記微生物培養液の液面側に延長する延長筒
を備える超音波照射手段を用いることにより、前記課題の解決を一層図ることができると共に、超音波振動子が故障したり、寿命が短くなるのを防止できる。
a)前記培養槽の蓋部または上鏡部に開口部が接続された、隔壁を有する有底筒形ケース、
b)該有底筒形ケースの隔壁の底部側に設けられた超音波振動子、
c)該有底筒形ケースの隔壁の開口部側に設けられた超音波ホーン、および
d)該有底筒形ケースの開口部を、前記微生物培養液の液面側に延長する延長筒
を備える超音波照射手段を用いることにより、微生物の培養中に、微生物培養液の液表面に発生する泡が、撹拌機の回転軸と培養槽とのシール部から培養槽外に漏出するのを一層防止できると共に、高温水蒸気を用いた滅菌処理によっても、超音波振動子が故障したり、寿命が短くなるのを防止できる。
まず、従来の好気性菌培養装置および方法について、図1も参照しながら説明する。
1)前のバッチ培養が終了し、培養槽1を洗浄した後、培養槽1に、培地供給管6から、培地を供給する。
2)培養槽1、撹拌機3、培地供給管6、空気供給管7、排気管8、種供給管13の管路等を、高温の水蒸気で滅菌処理する。滅菌処理は、例えば、培養槽1の底部1b側に設けた、バルブ12aおよび12bを開とし、バルブ12cおよび12dを閉として、水蒸気供給管10から送液管9を通じて、培養槽1に高温の水蒸気を供給することにより行われる。
3)冷却後、培養槽1に、種供給管13から、好気性菌等を供給する。
4)培地および好気性菌を含有する好気性菌培養液(以下、「好気性菌培養液」ともいう。)2中に酸素を供給するために、空気供給管7から空気を供給すると共に、撹拌機3の電動機3aにより撹拌翼3dを回転させて撹拌しながら培養を行う。また、培養中に発生する気体は、排気管8から外部に排出する。
5)バッチ生産が完了後、バルブ12aおよび12cを開とし、バルブ12bおよび12dを閉として、培養槽1から、送液管9、次工程への供給管11を通じて、好気性菌培養液2が次の工程に送られる。
このような好気性菌の培養では、好気性菌培養液2中に泡を安定化する物質があると、好気性菌培養液2の液表面に多くの泡4が発生する。この物質としては、培養初期では好気性菌培養液2中の栄養源(サポニン等)に由来するものがあり、また、培養後期では微生物の副生産物(多糖類やポリペプチド等)に由来するものがあるといわれている。
本発明の第2実施態様の培養装置は、図2に示すように、上記第1実施態様の超音波照射手段5として、
1)中央が隔壁5−1cで区切られた有底筒形ケース5−1を用い、
2)有底筒形ケース5−1の底部5−1aと隔壁5−1cで区切られた空間に超音波振動子5−2を収容し、
3)有底筒形ケース5−1の隔壁5−1cと開口部5−1bの間の空間に超音波ホーン5−3を収容し、
4)有底筒形ケース5−1の開口部5−1bを、培養槽1の蓋部または上鏡部1aに接続し、
5)有底筒形ケース5−1の開口部5−1bを、好気性菌培養液2の液面側に延長する延長筒5−4を設ける
ように構成した超音波照射手段5を用いることを特徴とするものである。
本発明の第3実施態様の培養装置は、上記第1実施態様または第2実施態様の超音波照射手段5と共に、泡4を超音波照射手段5の超音波照射部近辺に集める泡掻き寄せ手段を設けたことを特徴とするものである。泡掻き寄せ手段を用いて、泡4を超音波照射手段5の超音波照射部近辺に集めることにより、泡4の層全面にわたって、超音波を用いた消泡を効率的に適用することができる。
本発明の第4実施態様の培養装置は、上記第1実施態様または第2実施態様の超音波照射手段5を複数個設けたことを特徴とするものである。
本発明が採用できるその他の好ましい態様としては、超音波照射手段5を、培養槽1の蓋部または上鏡部1aに設けた泡センサーで泡4の発生状態を検知して、これに応じて、
複数個設けた超音波照射手段5の内、泡4の発生の多い箇所の超音波照射手段5を作動させることが挙げられる。これにより、泡4の消泡を経済的・効率的に行うことができる。
本発明に係る超音波照射手段が適用できる微生物培養装置としては、図1に示すような、培養中に培養液を培養槽外部に循環させないタイプの微生物培養装置以外にも、例えば、特許第5985114号公報、特開2017−038589号公報等に示されるような、培養槽から微生物培養液を抜き出してろ過し、ろ過液を回収すると共に、ろ過液を除いた微生物培養液を培養槽に還流するタイプの微生物培養装置、微生物培養液にマイクロナノバブルを含有させるタイプの微生物培養装置等の各種微生物培養装置が挙げられる。
本発明の培養方法は、本発明の培養装置を用いて、微生物の培養を行うことにより、微生物の培養中に、微生物培養液の液表面に発生する泡4が、撹拌機3の回転軸3bと培養槽1とのシール部3cに浸入したり、さらに排気管8、培地供給管6、種供給管13等の接続配管から培養槽外に漏出するのを防止できると共に、高温水蒸気を用いた滅菌処理によっても、超音波振動子が故障したり、寿命が短くなるのを防止できる。
1a 培養槽の蓋部または上鏡部
1b 培養槽の底部
2 好気性菌培養液(培地および好気性菌を含有する好気性菌培養液)
3 撹拌機
3a 電動機
3b 回転軸
3c シール部
3d 撹拌翼
3e (インペラ等の)泡掻き寄せ部材
4 (好気性菌培養液表面に発生する)泡
5 超音波照射手段
5−1 有底筒形ケース
5−1a (有底筒形ケースの)底部
5−1b (有底筒形ケースの)開口部
5−1c (有底筒形ケースの)隔壁
5−2 超音波振動子
5−3 超音波ホーン
5−4 延長筒
6 培地供給管
7 空気供給管
8 排気管
9 送液管
10 水蒸気供給管
11 次工程への供給管
12a〜12d バルブ
13 種供給管
20 培養槽
21 好気性菌培養液
22 泡
23 排気管
24 泡センサー
25 超音波ホーン
26 還流液管
27 撹拌機
28 サイクロン
30 培養槽
31 培養液
32 培養液の液面
33 泡
34 吊り柱
35 振動子保持部材
36 超音波振動子
37 基質ガス供給部
Claims (14)
- 培地および微生物を含有する微生物培養液を培養槽に収容して微生物を培養する微生物培養装置であって、
上記培養槽の蓋部または上鏡部に、上記微生物培養液の液表面に発生する泡に向けて超音波を照射する超音波照射手段を設けたことを特徴とする微生物培養装置。 - 前記超音波照射手段が、
a)前記培養槽の蓋部または上鏡部に開口部が接続された、隔壁を有する有底筒形ケース、
b)該有底筒形ケースの隔壁の底部側に設けられた超音波振動子、
c)該有底筒形ケースの隔壁の開口部側に設けられた超音波ホーン、および
d)該有底筒形ケースの開口部を、前記微生物培養液の液面側に延長する延長筒
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の微生物培養装置。 - 前記微生物培養液の液表面に発生する泡を、前記超音波照射手段の超音波照射部近辺に集める泡掻き寄せ手段を設けたことを特徴とする、請求項1または2に記載の微生物培養装置。
- 前記微生物培養装置が、前記微生物培養液を撹拌する撹拌機を備えないことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の微生物培養装置。
- 前記微生物培養装置が、前記微生物培養液を撹拌する撹拌機を備えることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の微生物培養装置。
- 前記撹拌機の回転軸に、前記微生物培養液の液表面に発生する泡を、前記超音波照射手段の超音波照射部近辺に集める泡掻き寄せ部材を設置したことを特徴とする、請求項5に記載の微生物培養装置。
- 前記超音波照射手段を複数個設けたことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の微生物培養装置。
- 前記複数個の超音波照射手段の少なくとも一部を、前記培養槽の蓋部または上鏡部の中心部を中心として等角度で設けたことを特徴とする、請求項7に記載の微生物培養装置。
- 前記培養槽の蓋部または上鏡部に設けた泡センサーで泡の発生状態を検知し、泡の発生の多い箇所に前記超音波照射手段を作動させることを特徴とする、請求項7または8に記載の微生物培養装置。
- シーケンス制御により、前記超音波照射手段を、前記泡の発生しやすい時期および箇所に応じて作動させることを特徴とする、請求項7または8に記載の微生物培養装置。
- 前記培養槽の蓋部または上鏡部に設けた泡センサーで泡の発生状態を検知し、泡の発生の多い箇所に前記超音波照射手段の超音波照射方向を向けることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の微生物培養装置。
- 好気性菌の培養に用いられることを特徴とする、上記請求項1〜11のいずれかに記載の微生物培養装置。
- 嫌気性菌の培養に用いられることを特徴とする、上記請求項1〜11のいずれかに記載の微生物培養装置。
- 上記請求項1〜13のいずれかに記載された微生物培養装置を用いて、微生物の培養を行うことを特徴とする、微生物培養方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112226347A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-15 | 中南大学 | 一种微生物连续培养装置 |
CN112375653A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-19 | 王凤霞 | 一种微生物培养盒 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0796103A (ja) * | 1993-09-28 | 1995-04-11 | Kawasaki Steel Corp | 超音波破泡装置 |
JP2000288593A (ja) * | 1999-04-08 | 2000-10-17 | Shinto Eco Techno:Kk | 糞尿発酵処理装置の気泡処理機構 |
JP2002051763A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-19 | Ajinomoto Co Inc | 好気性培養における培養装置及び消泡制御方法 |
WO2013027614A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 超音波発生装置の製造方法、超音波処置装置の製造方法、超音波発生装置及び超音波処置装置 |
JP2017163936A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 積水化学工業株式会社 | 微生物の培養装置及び培養方法 |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0796103A (ja) * | 1993-09-28 | 1995-04-11 | Kawasaki Steel Corp | 超音波破泡装置 |
JP2000288593A (ja) * | 1999-04-08 | 2000-10-17 | Shinto Eco Techno:Kk | 糞尿発酵処理装置の気泡処理機構 |
JP2002051763A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-19 | Ajinomoto Co Inc | 好気性培養における培養装置及び消泡制御方法 |
WO2013027614A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 超音波発生装置の製造方法、超音波処置装置の製造方法、超音波発生装置及び超音波処置装置 |
JP2017163936A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 積水化学工業株式会社 | 微生物の培養装置及び培養方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112226347A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-15 | 中南大学 | 一种微生物连续培养装置 |
CN112226347B (zh) * | 2020-10-20 | 2022-04-19 | 中南大学 | 一种微生物连续培养装置 |
CN112375653A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-19 | 王凤霞 | 一种微生物培养盒 |
CN112375653B (zh) * | 2020-11-17 | 2024-01-30 | 湖南微是生物科技有限公司 | 一种微生物培养盒 |
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