JP2573952Y2 - Reactor - Google Patents

Reactor

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JP2573952Y2
JP2573952Y2 JP1991090255U JP9025591U JP2573952Y2 JP 2573952 Y2 JP2573952 Y2 JP 2573952Y2 JP 1991090255 U JP1991090255 U JP 1991090255U JP 9025591 U JP9025591 U JP 9025591U JP 2573952 Y2 JP2573952 Y2 JP 2573952Y2
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JP
Japan
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substrate
reaction
reaction tank
flow
reactor
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博昭 桑原
敦雄 宇山
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東京理化器械株式会社
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は反応器に関し、詳しく
は、固定化担体を用いた反応を効率よく行わせる反応
器、例えばバイオリアクタに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactor, and more particularly, to a reactor for efficiently performing a reaction using an immobilized carrier, for example, a bioreactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】特に近年盛んになったバイオ関連分野に
おいて、反応槽に固定化担体を入れ、これに微生物や酵
素等を固定化せしめて基質液(反応液)をポンプ等で送
り込み、担体に固定化された微生物又は酵素と反応せし
め、有用物質を得ることが行われている。
2. Description of the Related Art In the biotechnology-related field, which has recently become popular, an immobilized carrier is put in a reaction vessel, microorganisms and enzymes are immobilized in the immobilized carrier, and a substrate solution (reaction solution) is pumped out by a pump or the like. It has been practiced to react with immobilized microorganisms or enzymes to obtain useful substances.

【0003】このような反応を行う反応器は、一般的に
はガラス等で製作された管、いわゆるカラム管を反応槽
として使用しており、該カラム管に、前記微生物や酵素
等を固定化した担体を入れ、温水ジャケット等によりカ
ラム管を最適温度に保持しつつ、上又は下から基質液を
ポンプ等により送り込んで反応を行わせしめ、上又は下
から生成物を取出す構造のものが多く用いられている。
[0003] A reactor for performing such a reaction generally uses a tube made of glass or the like, a so-called column tube as a reaction tank, and immobilizes the microorganisms, enzymes and the like on the column tube. The carrier is put into the reactor, the column tube is kept at the optimum temperature by a warm water jacket, etc., the substrate solution is pumped from above or below by a pump or the like, and the reaction is carried out. Have been.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造の反応器では、反応槽内に固定化担体がぎっし
りと詰ることが多く、こうした場合、基質液は通過しや
すい場所、経路を通り、固定化担体層中に基質液の通路
ができてしまう、いわゆるチャネリングと云われる現象
を生じることがある。
However, in a reactor having such a structure, the immobilized carrier often becomes tightly packed in the reaction tank. In such a case, the substrate solution passes through a place and a path which are easy to pass through. In some cases, a phenomenon called channeling, in which a passage of the substrate liquid is formed in the immobilized carrier layer, may occur.

【0005】このようにチャネリングを生じると、基質
液は、この通路付近の微生物や酵素等としか反応せず、
他の大多数の固定化微生物等とは反応しないままに通過
してしまうため、その反応効率が著しく低下してしま
う。
[0005] When such channeling occurs, the substrate solution reacts only with microorganisms and enzymes near the passage,
Since it passes without reacting with the majority of other immobilized microorganisms and the like, the reaction efficiency is significantly reduced.

【0006】また、固定化担体層の一部分が強固に固ま
り、基質液を通過せしめない状態、いわゆる圧密とよば
れる現象を生じることもあり、この場合も、同様に反応
効率が著しく低くなる。
[0006] Further, a part of the immobilized carrier layer is firmly solidified, and a state in which the substrate solution cannot pass through, that is, a phenomenon called so-called consolidation may occur. In this case, the reaction efficiency also becomes extremely low.

【0007】このチャネリングや圧密の現象がある故
に、従来よりカラム型式の反応器ではその反応効率が上
らず、これを克服する為に、この分野では今までに種々
の方法が考案されてきた。
[0007] Because of the phenomenon of channeling and consolidation, the reaction efficiency of column type reactors has not been increased conventionally, and various methods have been devised in this field to overcome this. .

【0008】即ち、カラムの中に固定化物を配置する棚
様のものを多段に取付け、この間に基質液を流す方式の
ものや、カラムを横向に倒して回転せしめ、固定化担体
をカラムの回転に従って回転させ、チャネリングや圧密
を防止する方法がとられてきた。
[0008] That is, a shelf-like thing in which the immobilized substance is placed in the column is attached in multiple stages, and a method in which the substrate solution is flowed during this time, or the column is turned sideways and rotated, and the immobilized carrier is rotated by rotating the column. To prevent channeling and consolidation.

【0009】しかしながら、これらの方法は、その構造
がこの方法を採るがために複雑となり、回転部分の摺動
性や液漏れ防止等に要する配慮等により、いきおい高価
とならざるを得ず、また、小型化するには可成りの困難
さを伴うのが現状である。
[0009] However, these methods are complicated due to the use of this method, and must be very expensive due to considerations required for slidability of rotating parts and prevention of liquid leakage. At present, downsizing involves considerable difficulty.

【0010】そこで、本考案は、従来からある反応器の
欠点であるチャネリングや圧密を生じることなく基質と
固定化担体との反応を高効率化せしめ、しかも安価に製
作することができる反応器を提供することを目的とす
る。
Accordingly, the present invention provides a reactor which can increase the efficiency of the reaction between a substrate and an immobilized carrier without causing channeling and consolidation which are disadvantages of a conventional reactor, and which can be manufactured at low cost. The purpose is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本考案の反応器は、上記
の点に鑑みなされたもので、反応槽の底部に多数の球状
体を充填するとともに、該反応槽に反応液を供給する送
液管の先端部を前記球状体の充填層中に開口させたこと
を特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The reactor of the present invention has been made in view of the above points, and has a structure in which a plurality of spherical bodies are filled in a bottom portion of a reaction tank and a reaction solution is supplied to the reaction tank. The distal end of the liquid tube is opened in the packed layer of the spherical body.

【0012】[0012]

【作 用】上記構成によれば、送液管により供給される
基質液は、送液管先端から反応槽底部の球状体の充填層
中に流出し、球状体の間を通過する時に、その流れのエ
ネルギーが分散して全面性を持つ流れに変えられつつ球
状体層から上昇する。このとき、基質液の比重及び固定
化担体の比重に応じて基質液の流量を適当に設定するこ
とにより、固定化担体を均一な流動状態とすることがで
き、該担体と基質液とを効率よく接触させることができ
る。
According to the above configuration, the substrate liquid supplied by the liquid sending pipe flows out of the tip of the liquid sending pipe into the packed bed of spheres at the bottom of the reaction tank, and when passing between the spheres, The energy of the flow rises from the spherical body layer while being dispersed and changed into a flow having a generality. At this time, by appropriately setting the flow rate of the substrate solution according to the specific gravity of the substrate solution and the specific gravity of the immobilized carrier, the immobilized carrier can be brought into a uniform flow state, and the carrier and the substrate solution can be efficiently used. You can make good contact.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本考案を、図面に示す実施例に基づい
て、さらに詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0014】まず、図1は、本考案の反応器の一実施例
を示すものである。この反応器は、反応器本体(反応
槽)1と、該反応槽1内の基質液に流動を与えるための
流動用ポンプ2と、該反応槽1内に新鮮な基質液を供給
するための基質タンク3及び基質ポンプ4と、該反応槽
1内で生成した生成物を受けるための生成物タンク5
と、それぞれを接続する管路等により構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the reactor of the present invention. This reactor comprises a reactor body (reaction tank) 1, a flow pump 2 for giving a flow to the substrate liquid in the reaction tank 1, and a supply pump for supplying a fresh substrate liquid into the reaction tank 1. A substrate tank 3 and a substrate pump 4; and a product tank 5 for receiving a product generated in the reaction tank 1.
And a pipeline connecting them.

【0015】上記反応槽1は、外周にジャケット11を
有するとともに、上部が拡径した本体部12と、該本体
部12の下部に取り付けられる球形底面の底部材13
と、本体部12の上部に装着される蓋部材14とからな
るもので、本体部12の上部側壁には、前記生成物タン
ク5に連通するオーバーフロー口51が設けられ、底部
材13内には、多数の球状体6が充填されている。な
お、底部材13及び蓋部材14は、それぞれクランプ1
5により本体部12に装着されている。
The reaction vessel 1 has a jacket 11 on the outer circumference, an upper portion having an enlarged diameter, and a bottom member 13 having a spherical bottom attached to a lower portion of the body portion 12.
And a lid member 14 attached to the upper part of the main body 12. An overflow port 51 communicating with the product tank 5 is provided on the upper side wall of the main body 12, and the bottom member 13 has , Many spherical bodies 6 are filled. The bottom member 13 and the lid member 14 are respectively connected to the clamp 1
5 is attached to the main body 12.

【0016】この反応槽1は、ガラス,ステンレス,プ
ラスチックス等により形成することができるが、滅菌操
作を必要とする場合があり、また、内部の流動状態を確
認できることなどから、ガラス製であることが望まし
い。
The reaction tank 1 can be made of glass, stainless steel, plastics, or the like, but is sometimes made of glass because it may require a sterilization operation and can check the internal flow state. It is desirable.

【0017】上記蓋部材14には、前記流動用ポンプ2
に連通する流動用送液管21及び引抜き管22と、基質
ポンプ4に連通する基質送入管23と、センサー24
と、薬液注入口25と、温度計26とが設けられてい
る。なお、センサー24としては、例えば基質液のpH
を測定するpHセンサー、溶存酸素濃度を測定するDO
センサー、温度を計測する温度センサー等を目的に応じ
て用いる。
The flow pump 2 is attached to the lid member 14.
A liquid feed pipe 21 and a withdrawal pipe 22 communicating with the substrate pump; a substrate feed pipe 23 communicating with the substrate pump 4;
, A chemical liquid inlet 25 and a thermometer 26 are provided. In addition, as the sensor 24, for example, the pH of the substrate solution is used.
Sensor for measuring pH, DO for measuring dissolved oxygen concentration
A sensor, a temperature sensor for measuring temperature, or the like is used according to the purpose.

【0018】前記球状体6は、基質液との比重差がかな
りある材質で、しかも化学的,物理的にも安定で、前記
流動用送液管21の先端から流出される基質液の流れに
動かされることのない物質であることが必要で、微生物
を用いる場合にはオートクレーブ等の滅菌操作にも耐え
られるものであることが必要である。
The spherical body 6 is made of a material having a considerable difference in specific gravity from the substrate liquid, and is chemically and physically stable. It must be a substance that does not move, and when using microorganisms, it must be able to withstand sterilization operations such as autoclaves.

【0019】このため、上記球状体6としては、ガラス
球,ステンレス球,テフロンコーティングステンレス
球,金球等が考えられるが、価格等を考慮して、ガラス
球,ステンレス球が最適である。また、球状体6の形状
は、球型が望ましいが、必ずしも球型である必要はな
く、全てが同一の形状,大きさである必要もない。この
球状体6の大きさは、反応器の規模や、反応液(基質
液)の流速にもよるが、2リットル程度の反応器では、
概ね5mm程の直径のものが適当である。
For this reason, the spherical body 6 may be a glass sphere, a stainless sphere, a Teflon-coated stainless sphere, a gold sphere, or the like, but the glass sphere or the stainless sphere is optimal in consideration of the price and the like. The shape of the spherical body 6 is desirably spherical, but it is not necessarily required to be spherical, and it is not necessary that all of them have the same shape and size. The size of the spherical body 6 depends on the scale of the reactor and the flow rate of the reaction solution (substrate solution).
A diameter of about 5 mm is suitable.

【0020】前記流動用送液管21は、反応槽1の中心
部を通って底部材13の底付近まで、その先端が到達す
るように設けられており、基質液を底部材13内に充填
された球状体6の層の下部に流出させるように設定され
ている。
The liquid feed pipe 21 for flow is provided so that the tip thereof reaches the bottom of the bottom member 13 through the center of the reaction tank 1 so that the substrate liquid is filled in the bottom member 13. It is set so as to flow out to the lower part of the layer of the formed spherical body 6.

【0021】また、前記引抜き管22は、その先端が反
応槽1内の基質レベル面より下になるように、即ち、前
記オーバーフロー口51より僅かに下方に位置するよう
に設けられている。
The drawing tube 22 is provided so that its tip is located below the substrate level surface in the reaction tank 1, that is, is located slightly below the overflow port 51.

【0022】ここで、上記構成の反応器に用いられる固
定化用の担体は、基質液中で浮上してはならず、沈降す
るものでなくてはならない。これは、基質と担体との相
互の比重の差がある程度あることが前提となり、また、
オートクレーブ等による滅菌操作にも充分耐えられるも
のでなくてはならない。このため、固定化用の担体とし
ては、直径0.4〜1mmの多孔質ガラスビーズのよう
なものが最適であるが、上記条件を満たせば他の材質の
ものを用いることもできる。
Here, the carrier for immobilization used in the reactor having the above-mentioned structure must not float in the substrate solution and must sediment. This is based on the premise that there is some difference in the specific gravity between the substrate and the carrier,
It must be able to withstand sterilization operations such as autoclaves. For this reason, as a carrier for immobilization, a porous glass bead having a diameter of 0.4 to 1 mm is optimal, but other materials can be used as long as the above conditions are satisfied.

【0023】このように構成された反応器を使用するに
あたっては、まず、反応槽1底部に充填した球状体6の
上に、微生物,酵素等を固定化するための担体を入れ、
必要に応じてセンサー等を設置し、さらに、微生物を固
定化する場合は、オートクレーブ等により滅菌する。
In using the reactor constructed as described above, first, a carrier for immobilizing microorganisms, enzymes, and the like is put on the spherical body 6 filled in the bottom of the reaction tank 1.
If necessary, a sensor or the like is installed, and when immobilizing microorganisms, sterilization is performed using an autoclave or the like.

【0024】次いで、固定化対象物に対し、個々に定め
られた周知の方法により、反応槽1中の固定化用の担体
に微生物,酵素等を固定化する。なお、あらかじめ微生
物,酵素等を固定化した担体を、後から入れるようにし
てもよい。次いで必要ならば、新鮮な基質液を基質タン
ク3から基質ポンプ4により基質送入管23を介して送
入し、オーバーフロー口51の下端に基質レベル面がく
るようにする。
Next, microorganisms, enzymes, and the like are immobilized on the immobilization carrier in the reaction tank 1 by a well-known method individually specified for the immobilization target. Note that a carrier on which microorganisms, enzymes, and the like are immobilized may be added later. Next, if necessary, a fresh substrate liquid is fed from the substrate tank 3 by the substrate pump 4 through the substrate feed pipe 23 so that the substrate level surface comes to the lower end of the overflow port 51.

【0025】同時に、適当な恒温水循環装置を用いてジ
ャケット11に最適温度に調温した恒温水を循環せし
め、反応槽1内を最適温度とする。
At the same time, constant temperature water adjusted to the optimum temperature is circulated through the jacket 11 using an appropriate constant temperature water circulating device, and the inside of the reaction tank 1 is set to the optimum temperature.

【0026】そして、流動用ポンプ2を稼動させて基質
を引抜き管22から吸い上げるとともに、流動用送液管
21先端から球状体6中に流出させる。流出した基質液
は、充填されている球状体6の間を通りつつ、その流れ
が分散され、方向性のある流れでなく、全面性を持つ流
れに整えられ、概ね半球形底面の球面に沿って上昇し、
固定化担体を上方に押し上げる流れとなる。
Then, the flow pump 2 is operated to suck up the substrate from the drawing tube 22 and to flow out into the spherical body 6 from the tip of the flow liquid transfer tube 21. The flowing out substrate liquid passes through the space between the filled spherical bodies 6, and its flow is dispersed, and the flow is adjusted not to a directional flow but to a generalized flow, and generally along the spherical surface of the hemispherical bottom surface. Rise and
This is a flow that pushes the immobilized carrier upward.

【0027】以後、概ね反応槽1の内壁に沿って上昇
し、その流速と、基質液と固定化担体との比重差との関
係から、ある一定の上昇限界Hまで固定化担体を上方に
押し上げる。このとき、反応槽1上部の構造を前述のよ
うに上に向って末広がりの拡径構造としておくことによ
り、この部分で基質液の流速を急速に弱めることがで
き、固定化担体の上昇を効果的に抑えることができる。
なお、この場合、概ね、水平面と60度の角度で末広が
り構造とすることが最適である。
Thereafter, the carrier rises substantially along the inner wall of the reaction vessel 1 and is pushed upward to a certain ascending limit H from the relationship between the flow rate and the specific gravity difference between the substrate solution and the carrier. . At this time, the flow rate of the substrate solution can be rapidly reduced in this portion by forming the upper structure of the reaction tank 1 as the above-mentioned diverging structure that widens upward as described above. Can be suppressed.
Note that, in this case, it is most preferable to have a divergent structure at an angle of 60 degrees with the horizontal plane.

【0028】反応槽1の上部に上昇した基質液は、一部
が前記引抜き管22から吸い上げられ、他は、送液管2
1に沿うようにして下降する。したがって、固定化担体
は、前記反応槽1の内壁に沿う上昇流により、図の矢印
Rで示すように、ある一定の上昇限界まで押し上げられ
た後、この下降流により槽下部に下降し、再び上昇流に
より上昇する流動状態となる。
Part of the substrate liquid that has risen to the upper part of the reaction tank 1 is sucked up from the drawing pipe 22, and the other part is fed to the liquid sending pipe 2.
It descends along 1. Accordingly, the immobilized carrier is pushed up to a certain ascending limit as shown by the arrow R in the figure by the ascending flow along the inner wall of the reaction vessel 1, and then descends to the lower part of the vessel by this descending flow, and again. It becomes a flowing state that rises due to the upward flow.

【0029】この流動により、基質と固定化担体とが一
体化し、固液流動体となって流動するので、前述した圧
密やチャネリングは全く生ぜず、基質と固定化された微
生物、酵素等との間の反応が均一に効率的に進み、高反
応効率が得られる。また、固定化担体は、前述のように
一定の上昇限界を保つため、引抜き管22より吸引され
ることは全くない。
By this flow, the substrate and the immobilized carrier are integrated and flow as a solid-liquid fluid, so that the above-described compaction and channeling do not occur at all, and the substrate and the immobilized microorganisms, enzymes, etc. The reaction between them proceeds uniformly and efficiently, and high reaction efficiency is obtained. In addition, since the fixed carrier maintains a certain ascent limit as described above, it is not sucked at all through the drawing tube 22.

【0030】さらに、反応が進んだ段階で、新鮮な基質
液を基質タンク3から基質ポンプ4により基質送入管2
3を介して反応槽1中に適量送りこみ、連続的に反応を
進めることができる。このとき、基質送入管23とオー
バーフロー口51との位置関係を適当に設定しておけ
ば、反応槽1中の基質液の流動により、新鮮基質が直ち
に混合するため、新鮮基質がそのままオーバーフロー口
51より生成物タンク5に流出することはほとんどな
い。
Further, at the stage when the reaction has progressed, fresh substrate liquid is supplied from the substrate tank 3 to the substrate inlet pipe 2 by the substrate pump 4.
An appropriate amount is fed into the reaction tank 1 via 3 to allow the reaction to proceed continuously. At this time, if the positional relationship between the substrate inlet pipe 23 and the overflow port 51 is appropriately set, the flow of the substrate liquid in the reaction tank 1 causes the fresh substrate to mix immediately, so that the fresh substrate is directly There is almost no outflow from 51 to the product tank 5.

【0031】そして、上記新鮮基質の導入により、反応
生成物は、オーバーフロー口51より接続管路を経て生
成物タンク5に溢出される。
Then, by the introduction of the fresh substrate, the reaction product overflows from the overflow port 51 to the product tank 5 through the connecting pipe.

【0032】この間、前記センサー24により、基質液
の状態を監視し、状態を一定に保持するため、又は変化
させるための薬液を前記薬液注入口25より投入するこ
とができる。例えば、センサー24にpHセンサーを用
いて基質液のpHを測定し、この結果により、酸又はア
ルカリ液を投入して基質液のpHを所望の値に保持する
ことができる。また、pHセンサーの代りにDOセンサ
ーを用いて基質液の溶存酸素濃度を測定したり、温度セ
ンサーを用いて恒温循環装置を制御し、基質液の温度を
コントロールすることも可能である。
During this time, the state of the substrate solution can be monitored by the sensor 24, and a chemical solution for maintaining or changing the state of the substrate solution can be supplied from the chemical solution inlet 25. For example, the pH of the substrate solution is measured using a pH sensor as the sensor 24, and based on the result, the pH of the substrate solution can be maintained at a desired value by introducing an acid or an alkali solution. It is also possible to measure the dissolved oxygen concentration of the substrate solution using a DO sensor instead of a pH sensor, or to control the temperature of the substrate solution by controlling a constant temperature circulating device using a temperature sensor.

【0033】ここで、本実施例装置の効果を確認するた
めに行った実験結果を説明する。
Here, the results of experiments performed to confirm the effects of the present embodiment will be described.

【0034】反応器の全容量が2リットルである反応槽
1の半球形底部に、直径概略5mmのガラス球200m
lを入れ、さらに、直径が0.4〜1mmの多孔質ガラ
ス固定化担体を700ml入れ、次いで基質液としてG
PY培地(比重1.02)をオーバーフロー口51の下
端まで入れた。次に各配管を接続し、流動用ポンプ2を
稼動させて基質液を循環し、上記担体を流動させた。
On a hemispherical bottom of a reaction vessel 1 having a total volume of 2 liters, 200 m glass spheres having a diameter of about 5 mm
, and 700 ml of a porous glass-immobilized carrier having a diameter of 0.4 to 1 mm.
The PY medium (specific gravity 1.02) was put into the lower end of the overflow port 51. Next, each pipe was connected, the flow pump 2 was operated to circulate the substrate liquid, and the carrier was caused to flow.

【0035】以後、流速を整え、その時の流動している
体積を測定し、その状態を観察した。その結果、流速
1.3リットル/分で流動している体積は780ml、
同1.5リットル/分で870ml、同2.3リットル
/分で900ml、同3.1リットル/分で960ml
となった。また、流動の状態を観察した結果は、流速が
2.3リットル/分の時の状態が一番良好であった。
Thereafter, the flow rate was adjusted, the flowing volume at that time was measured, and the state was observed. As a result, the volume flowing at a flow rate of 1.3 liter / min is 780 ml,
870 ml at 1.5 liter / min, 900 ml at 2.3 liter / min, 960 ml at 3.1 liter / min
It became. As a result of observing the state of the flow, the state at the time when the flow rate was 2.3 liters / minute was the best.

【0036】次にガラス球を入れずに同様の実験を行っ
たところ、流速が1.5リットル/分以下では、底部の
部分がほとんど流動せず、1.8リットル/分でわずか
に流動してその流動体積が790mlとなり、2.4リ
ットル/分では流動体積は900mlとなったものの、
底部付近の流動状態は激しすぎ、とうてい担体が正常な
形態を保持できるものとは思われなかった。
Next, when a similar experiment was performed without inserting a glass bulb, when the flow rate was 1.5 liters / min or less, the bottom portion hardly flowed, and slightly flowed at 1.8 liters / minute. The flow volume was 790 ml and the flow volume was 900 ml at 2.4 l / min.
The flow near the bottom was too vigorous, and the carrier did not seem to be able to retain its normal form.

【0037】前記の様にガラス球を入れ、流速を2.3
リットル/分とし、7日間流動を継続した後、担体を顕
微鏡で観察した結果、担体の破壊磨耗はほとんど見られ
なかった。一方、ガラス球を入れずに同様に実験した
後、顕微鏡で観察してみると多数の担体が破壊され、磨
耗しているのがみられた。
As described above, glass spheres were charged, and the flow rate was 2.3.
After continuing the flow for 7 days at a rate of 1 liter / min, the carrier was observed with a microscope. As a result, almost no destructive wear of the carrier was observed. On the other hand, when the same experiment was conducted without glass balls, observation under a microscope revealed that many carriers were broken and worn.

【0038】また、ガラス球を入れない場合、流動用送
液管21の先端開口が反応槽1の中心から僅かでもずれ
ると、偏流を生じて槽全体に不均一な流れが生じるのに
対し、ガラス球を入れた場合は、多少軸線がずれても均
一な流動状態が得られた。
In the case where no glass bulb is inserted, if the opening of the tip of the flow liquid transfer pipe 21 is slightly deviated from the center of the reaction tank 1, a non-uniform flow is generated due to the uneven flow, whereas When a glass ball was inserted, a uniform flow state was obtained even if the axis was slightly shifted.

【0039】図2乃至図4は、それぞれ本考案の他の実
施例を示すものである。なお、前記図1に示したものと
同一要素のものには同一符号を付して、その詳細な説明
は省略する。
FIGS. 2 to 4 show another embodiment of the present invention. The same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0040】図2は、反応槽1を底部を含めた一体構造
のものとし、蓋部材もシリコン栓16等を反応槽1の上
部に嵌合せしめる構造としたものである。これにより、
反応槽1部分を簡素化,小型化でき、図1に示すものに
比べて安価に提供することが可能になる。なお、反応槽
1は、上記同様、内容を観察できるようにガラスで製作
することが望ましい。
FIG. 2 shows a structure in which the reaction tank 1 has an integral structure including a bottom portion, and a lid member has a structure in which a silicon stopper 16 or the like is fitted to the upper part of the reaction tank 1. This allows
The reaction tank 1 can be simplified and reduced in size, and can be provided at a lower cost than that shown in FIG. It is desirable that the reaction tank 1 be made of glass so that the contents can be observed, as in the case described above.

【0041】また、本実施例に示す反応器は、前記同様
に、固定化担体を流動させて基質との反応効率を向上さ
せるものであるが、基質液は、基質タンク3から基質ポ
ンプ4により基質送入管23を介して反応槽1内に供給
され、固定化担体を上昇させる流れを形成した後、オー
バーフロー口51から基質タンク3に戻る経路を循環す
る。
Further, the reactor shown in this example is for improving the reaction efficiency with the substrate by flowing the immobilized carrier in the same manner as described above, but the substrate solution is supplied from the substrate tank 3 by the substrate pump 4. After being supplied into the reaction tank 1 through the substrate feed pipe 23 to form a flow for raising the immobilized carrier, the flow is circulated through the path from the overflow port 51 to the substrate tank 3.

【0042】したがって、回分式としての構成を有して
いるが、この反応器は、連続反応器として働き、反応槽
1中の基質に加えて基質タンク3中の基質も反応に寄与
させることができるため、反応生成物を多量に得ること
ができる。
Therefore, the reactor has a configuration of a batch type. However, this reactor functions as a continuous reactor, and the substrate in the substrate tank 3 in addition to the substrate in the reaction tank 1 can contribute to the reaction. Therefore, a large amount of reaction products can be obtained.

【0043】また、図3は、反応槽を2台用い、反応槽
1と反応槽1′とを連設し、反応槽1のオーバーフロー
口51と反応槽1′の基質送入管23′とを管路52で
連結したものである。なお、反応槽1′側の各構成部品
は、前記反応槽1に対応する各構成部品の符号にダッシ
ュを付して示してある。
FIG. 3 shows that two reaction tanks are used, the reaction tank 1 and the reaction tank 1 'are connected, and the overflow port 51 of the reaction tank 1 and the substrate inlet pipe 23' of the reaction tank 1 'are connected to each other. Are connected by a conduit 52. Each component on the side of the reaction tank 1 ′ is indicated by adding a dash to the reference numeral of each component corresponding to the reaction tank 1.

【0044】即ち、本実施例装置は、反応器1及び反応
器1′に、各々異なった微生物又は酵素等を固定化して
おき、各々恒温水循環装置61,61′より、それぞれ
のジャケット11,11′に所定の温度の恒温水を循環
せしめることにより、異なる反応を連続的に行わせしめ
ることができ、全く新規な生成物を短時間に迅速に効率
よく生成せしむることが可能となる。
That is, in the apparatus of this embodiment, different microorganisms or enzymes are immobilized in the reactor 1 and the reactor 1 ', respectively, and the jackets 11 and 11 are respectively supplied from the constant temperature water circulation devices 61 and 61'. By circulating constant-temperature water at a predetermined temperature through the ′, different reactions can be continuously performed, and a completely new product can be produced quickly and efficiently.

【0045】この場合、2台連設でなく、条件さえ合わ
せれば、さらに複数台を連設して連続的に反応させるこ
とも可能である。
In this case, two or more units can be connected and reacted continuously if conditions are satisfied, instead of two units.

【0046】図4は、さらに簡素化をすすめ、反応槽1
からジャケットを取り去ったもので、図のように恒温水
槽62に浸漬して用いるようにしたものである。このた
め、反応槽1を、さらに小型化,低価格化することがで
き、中学,高校等の学校教材として最適なものである。
FIG. 4 shows the reaction vessel 1 for further simplification.
From which the jacket is removed, and is immersed in a constant temperature water tank 62 as shown in the figure. For this reason, the reaction tank 1 can be further reduced in size and cost, and is most suitable as school teaching materials for junior high schools, high schools and the like.

【0047】上記図2乃至図4に示したものは、いずれ
も前述のように、反応槽1の底部に充填した球状体6中
に流動用送液管21又は基質送入管23から基質液を流
出させることにより、固定化担体に前述のような流動を
生じせしめることができ、圧密やチャネリングを防止し
て基質液と固定化担体とを十分に接触させ、反応を高効
率化せしめることができる。
As shown in FIGS. 2 to 4, as described above, the spherical liquid 6 filled in the bottom of the reaction tank 1 is supplied from the liquid feed pipe 21 for flow or the substrate feed pipe 23 to the substrate liquid. By causing the immobilized carrier to flow out, the above-mentioned flow can be caused in the immobilized carrier, consolidation and channeling can be prevented, and the substrate solution and the immobilized carrier can be sufficiently contacted to increase the reaction efficiency. it can.

【0048】また、球状体6中に反応液を流出させる流
動用送液管21あるいは基質送入管23を中心軸に一致
させなくても均一な流動状態が得られるため、装置のセ
ッティングも容易になり、セッティングミスによる失敗
も大幅に少なくすることができるので、反応効率の向上
と合わせて全体としての効率を大幅に向上させることが
できる。
Furthermore, a uniform flow state can be obtained even if the flow liquid supply pipe 21 for flowing out the reaction liquid into the spherical body 6 or the substrate supply pipe 23 does not coincide with the central axis, so that setting of the apparatus is easy. Therefore, failures due to setting mistakes can be greatly reduced, so that the overall efficiency can be greatly improved together with the improvement of the reaction efficiency.

【0049】図5は、図1に示した反応槽1下部の底部
材13を充填層用底部材16に交換し、該底部材16と
反応槽1本体部12との間に目皿17を挟み込み、反応
槽1中に充填用固定化担体18を充填したものである。
なお、この場合、送液管21は目皿の直上まで引き上げ
ておく。
FIG. 5 shows that the bottom member 13 at the bottom of the reaction tank 1 shown in FIG. 1 is replaced with a bottom member 16 for a packed bed, and a perforated plate 17 is provided between the bottom member 16 and the reaction tank 1 main body 12. The reaction vessel 1 is sandwiched and filled with the immobilizing carrier 18 for filling.
In this case, the liquid supply pipe 21 is pulled up to just above the eye plate.

【0050】充填する固定化担体18は、圧力損失がで
きるだけ低いものを選ぶことが望ましく、例えば図に示
す円筒型の多孔質ガラス担体のように圧力損失の極めて
少いものを用いることが好ましいが、これに限定するも
のでなく、圧力損失の少いものであれば良い。
It is desirable to select an immobilization carrier 18 to be filled with a pressure loss as low as possible. For example, it is preferable to use a carrier having an extremely small pressure loss such as a cylindrical porous glass carrier shown in the figure. However, the pressure is not limited to this, and any pressure loss can be used.

【0051】本実施例において、新鮮基質は、基質タン
ク3より基質ポンプ4により送液管21から反応槽1の
底部に送り込まれ、底部より上方に向かって固定化微生
物又は酵素等と反応しながら進み、オーバーフロー口5
1より生成物タンク5に取り出される。この間、充填層
用底部材16の下方に取付けられたガス送入口19よ
り、空気,窒素,炭酸ガス等のガスを必要に応じて送入
することができる。
In this embodiment, fresh substrate is sent from the substrate tank 3 by the substrate pump 4 to the bottom of the reaction tank 1 from the liquid feed pipe 21 and reacts with the immobilized microorganisms or enzymes upward from the bottom. Proceed to overflow port 5
1 to the product tank 5. During this time, a gas such as air, nitrogen, or carbon dioxide can be supplied as needed from a gas supply port 19 attached below the bottom member 16 for the packed bed.

【0052】このように、前記図1に示した反応槽1
は、底部材を交換するだけで、前述の流動層型として
も、また充填層型としても用いることができ、このよう
に底部材を着脱交換可能としておくことにより、目的に
応じた反応形式を選定することができ、反応器を効率よ
く使用することができる。
Thus, the reaction tank 1 shown in FIG.
By simply changing the bottom member, it can be used as the above-mentioned fluidized bed type or as a packed bed type. By making the bottom member detachable and replaceable in this way, a reaction type according to the purpose can be achieved. The reactor can be selected, and the reactor can be used efficiently.

【0053】[0053]

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
微生物や酵素等を固定化した担体を均一に流動させるこ
とができ、チャネリングや圧密といった従来から問題と
されてきた現象を起こすことなく反応を均一に効率よく
進めることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention,
The carrier on which microorganisms, enzymes, and the like are immobilized can be made to flow uniformly, and the reaction can proceed uniformly and efficiently without causing phenomena, such as channeling and consolidation, which have been problematic in the past.

【0054】また、底部材を着脱交換可能としておくこ
とにより、反応槽の底部を変換するだけで、従来から用
いられてきた充填層型の反応器としても用いることがで
き、流動層型と充填層型の両方に使用できるため、非常
に経済的で便利に利用することができる。
Further, by making the bottom member detachable and replaceable, it can be used as a conventional packed bed type reactor simply by changing the bottom of the reaction tank. Because it can be used for both layer type, it can be used very economically and conveniently.

【0055】また構造が比較的簡単なため、製作を簡素
化でき、簡素化したものは多数購入することができるの
で、実験を同時に並行して多種類行うことができ、実験
期間を大巾に短縮することが可能にある。即ち、このよ
うに反応槽を小型化することにより、異なる条件で、異
なる微生物又は酵素を用いて同時に並行して複数の実験
を行うことができ、実験期間の短縮と同時に、貴重な資
料を大量に消費することを防ぐ優れた効果をもたらすも
のである。
Further, since the structure is relatively simple, the production can be simplified, and a large number of simplified ones can be purchased, so that many kinds of experiments can be performed simultaneously in parallel, and the experiment period is greatly extended. It is possible to shorten it. That is, by miniaturizing the reaction vessel in this way, a plurality of experiments can be performed simultaneously and in parallel using different microorganisms or enzymes under different conditions. It has an excellent effect of preventing consumption.

【0056】また簡素化したものは取扱いも簡単なた
め、学校教育用として巾広く用いることもできる。
Since the simplified one is easy to handle, it can be widely used for school education.

【0057】なお、本考案は、主として微生物,酵素を
固定化対象としているが、基質液の性状と固定化担体を
選択することにより、アフィニティクロマトグラフとし
て利用することも可能である。
Although the present invention mainly targets microorganisms and enzymes to be immobilized, it can be used as an affinity chromatograph by selecting the properties of the substrate solution and the immobilized carrier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本考案の反応器の一実施例を示す系統図FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the reactor of the present invention.

【図2】 簡素化した反応器の実施例を示す系統図FIG. 2 is a system diagram showing an embodiment of a simplified reactor.

【図3】 反応器を2台連設した場合の実施例を示す系
統図
FIG. 3 is a system diagram showing an example in which two reactors are connected in series.

【図4】 図2のものをさらに簡素化した反応器の実施
例を示す系統図
FIG. 4 is a system diagram showing an embodiment of a reactor obtained by further simplifying the reactor shown in FIG. 2;

【図5】 図1に示す反応器を充填層型にした場合の実
施例を示す系統図
FIG. 5 is a system diagram showing an example when the reactor shown in FIG. 1 is a packed bed type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反応槽 2…流動用ポンプ 3…基質タンク
4…基質ポンプ 5…生成物タンク 6…球状体 11…ジャケット
12…本体部 13…底部材 14…蓋部材 15…クランプ
21…流動用送液管 22…引抜き管 23…基質送入管 51…オーバ
ーフロー口
1. Reaction tank 2. Flow pump 3. Substrate tank
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Substrate pump 5 ... Product tank 6 ... Spherical body 11 ... Jacket 12 ... Body part 13 ... Bottom member 14 ... Lid member 15 ... Clamp
Reference numeral 21: liquid supply pipe for flow 22: extraction pipe 23: substrate supply pipe 51: overflow port

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 反応槽の底部に多数の球状体を充填する
とともに、該反応槽に反応液を供給する送液管の先端部
を前記球状体の充填層中に開口させたことを特徴とする
反応器。
1. The method according to claim 1, wherein a plurality of spheres are filled in the bottom of the reaction tank, and a tip of a liquid feed pipe for supplying a reaction solution to the reaction tank is opened in the packed layer of the spheres. Reactor.
【請求項2】 前記反応槽は、前記球状体を充填する底
部が反応槽本体部と着脱可能に形成されていることを特
徴とする請求項1記載の反応器。
2. The reactor according to claim 1, wherein the reaction tank has a bottom portion for filling the spherical body detachably formed with the reaction tank body.
【請求項3】 前記反応槽は、上部に反応液を導出する
引抜き管又はオーバーフロー口を有するとともに、該引
抜き管又はオーバーフロー口近傍が拡径されていること
を特徴とする請求項1記載の反応器。
3. The reaction according to claim 1, wherein the reaction tank has a drawing pipe or an overflow port for drawing out a reaction solution at an upper part, and a diameter near the drawing pipe or the overflow port is enlarged. vessel.
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