JP2716627B2 - 光培養装置 - Google Patents
光培養装置Info
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
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Description
に詳しくは太陽光を利用して効率よく藻類等による光合
成を行うことができる光培養装置に関する。
CO2 ガスの低減方法として、CO2を化学的または物
理的に吸着する方法、藻類の光合成能を利用する生物的
方法等が検討されている。藻類等を用いた生物的CO2
固定化技術開発の大きなテーマのひとつに太陽光を用い
て高効率的に藻類等による光合成を行うことができる大
型の光培養装置の開発がある。
とともに藻類が増殖して菌体濃度が増大し、それにつれ
て光合成反応に必要な光の培養液中への光透過度が減少
するため、藻類の増殖速度が低下するという問題があ
る。この問題を解決する方法として、培養液中の菌体濃
度に応じて培養液の液深を変化させて透過光量を調整す
る方法、すなわち、菌体濃度が低い培養初期には培養槽
の液深を深くし、培養が進むにつれて液深を浅くする方
法が採用されている。しかしながら、従来、各培養槽毎
の液深の設定は、過去の経験に基づいて人為的に行って
いるため、特に太陽光を利用した場合には、日照条件等
の環境変化にきめこまかに対応することができず、高効
率で藻類等の光合成による培養を行うことができないと
いう問題があった。
従来技術の問題を解決し、太陽光を利用して藻類等の光
合成による培養を行った場合でも、効率的に光合成によ
る培養を行うことができる光培養装置を提供することに
ある。
の異なる複数の培養槽を備えた、太陽光を利用して菌体
の光合成を行う光培養装置において、前記各培養槽の培
養液上部と底部に照度計または光量子計、各培養槽内に
培養液の菌体濃度を測定する濃度測定器および培養液の
深さを測定する液深計および各培養槽上部に光強度の調
整可能な人工照明灯を設けるとともに、上記計測器の信
号から培養液の入射光強度に対する透過光強度の比が
0.6以上となる各培養槽の液深および人工照明灯の光
強度を算出する演算装置と、該演算装置の信号により各
培養槽の液深および人工照明灯の光強度を調節する手段
とを設けたことを特徴とする光培養装置に関する。
量、温度等の適性条件の範囲内で充分に存在している場
合には、光量が律速となり、図2に示すように、増殖速
度dx/dtは、入射光量I0 と液深h(すなわち透過
光量I)によって定まるため、入射光量の強度を減衰さ
せない環境を設定することにより高い増殖速度が得られ
る。培養液中の透過光強度の減衰は、Lambert−
beerの式 I/I0 =exp(−axh) (但し、I0 は入射光強度(lx)、Iは透過光強度
(lx)、aは菌濃度と吸光度の関係ら予め求めた吸収
係数、hは液深(cm)およびxは菌濃度(g/l)であ
る。)に従うため、入射光強度I0 、透過光強度Iおよ
び菌濃度xを測定することにより液深hが算出でき、菌
濃度および太陽光が変化した場合でも、I/I0 が一定
となるように液深hを自動的に制御することにより、安
定した高い増殖速度を得ることができる。
成反応による菌体培養の点から、0.6以上、好ましく
は0.8以上に設定され、入射光強度I0 は、太陽光が
日照条件等により変化した場合でも、人工照明灯の光強
度の調整により一定に調節され、また培養槽の液深h
は、Lambert−beerの式から算出された上記
条件を満足する液深に調節される。
培養装置の説明図である。この装置は、それぞれ培養液
の液深の異なる培養槽1、2、3と、各培養槽の培養液
上部と底部にそれぞれ設けられた照度計4、5と、各培
養槽内に設けられた培養液の菌体濃度を測定する濃度測
定器6と、培養液の深さを測定する液深計7と、各培養
槽上部に設けられた光強度の調整可能な人工照明灯8
と、上記計測器4、5、6、7の信号から培養液の入射
光強度に対する透過光強度の比(I/I0 )が0.6以
上となる各培養槽の液深hおよび入射光強度I0 を一定
とするのに必要な人工照明灯の光強度を算出する演算装
置11と、該演算装置11の液深調節信号14により各
培養槽の液深を調節する移送ポンプ9と、培養槽3に設
けられた培養液抜出弁16とから主としてなる。なお、
10は太陽光、15は光強度調節信号、12は記録計で
ある。なお、菌濃度は、例えばオプティカルデンシティ
(OD)を用い、波長600nmの吸収量からあらかじ
め求めた検量線に基づいて換算することにより、または
濁度計により測定することができる。
2、3は、光源として太陽光10と人工照明灯8を併用
する。人工照明灯8は補助または調整用として適性光強
度の10〜80%を担うことができる。また各培養槽間
は、移送ポンプ9およびそれに接続された配管によって
結ばれており、培養液の順方向および逆方向の移送は弁
の開閉により任意に行うことができる。照度計4、5、
濃度測定器6および液深計7により計測された入射光強
度I0、透過光強度I、菌濃度xおよび液深hの信号1
3は演算器11に送られ、演算処理されて培養条件の最
低条件が設定される。設定された信号14、15はそれ
ぞれ移送ポンプ9および人工照明灯8に送られる。
場合、培養槽2のI2 /I0 2 の値が0.5であれば、
まず人工照明灯8の光強度が光強度調節信号15により
調節される。それでもI2 /I0 2 が0.7にならない
場合には、移送ポンプ9を駆動して培養槽2の培養液を
培養槽1に逆送し、培養槽2の液深h2 を下げてI2/
I0 2 値を0.7に維持させる。この操作によって培養
槽1のI1 /I0 1 値が0.7を維持できなくなる場合
は、培養槽2の培養液を培養槽3に移送し、この操作と
同時に培養槽3の培養液抜出弁16を開いて培養液の一
部を系外に排出する。以上の操作を各培養槽毎に行うこ
とにより、各槽のI/I0 を容易に設定値以上に維持す
ることができ、光エネルギーを効率よく利用して増殖速
度を向上させることができる。
る。 実施例1 図1の3段池式培養装置を用い、各培養槽のI/I0 が
0.7以上となるように人工照射灯の光強度および液深
を自動的に調節して菌体(Anabaenacylin
drica)の培養を改変デトマー培地を培養液として
行った。各段の光強度範囲および滞留時間は、それぞれ
培養槽1で1〜3万lx、5日、培養槽2で2〜6万l
x、5日および培養槽3で2〜3万lx、4日とし、人
工照明灯8を補助光として調整して14日間培養し、該
培養液を培養液抜出弁16から抜き出した。培養温度は
25〜35℃とし、10%のCO2 濃度ガスを0.2v
vmで通気させた。14日後に抜き出した菌体濃度は2
g/lであった。このときの培養時間と菌体濃度の関係
を図3に実線で示した。
3の液深をそれぞれ30cm、20cm、10cmに固定した
以外は実施例1と同様の条件で菌体の培養を行った。1
4日後に抜き出した菌体濃度は1.5g/lであった。
このときの培養時間と菌体濃度の関係を図3に破線で示
した。
利用して藻類等の光合成による培養を行った場合でも、
人工照明灯の光強度および培養液の液深を自動的に調節
してI/I0 を一定値以上に維持できるため、菌体の光
合成による培養を効率よく行うことができる。
明図。
速度の関係を示す図。
の関係を示す図。
器、7…液深計、8…人工照明灯、9…ポンプ、10…
太陽光、11…演算器、12…記録計、13…測定値信
号、14…液深調節信号、15…光強度調節信号。
Claims (1)
- 【請求項1】 培養液の液深の異なる複数の培養槽を備
えた、太陽光を利用して菌体の光合成を行う光培養装置
において、前記各培養槽の培養液上部と底部に照度計ま
たは光量子計、各培養槽内に培養液の菌体濃度を測定す
る濃度測定器および培養液の深さを測定する液深計およ
び各培養槽上部に光強度の調整可能な人工照明灯を設け
るとともに、上記計測器の信号から培養液の入射光強度
に対する透過光強度の比が0.6以上となる各培養槽の
液深および人工照明灯の光強度を算出する演算装置と、
該演算装置の信号により各培養槽の液深および人工照明
灯の光強度を調節する手段とを設けたことを特徴とする
光培養装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4149693A JP2716627B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 光培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4149693A JP2716627B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 光培養装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05336948A JPH05336948A (ja) | 1993-12-21 |
JP2716627B2 true JP2716627B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=15480751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4149693A Expired - Fee Related JP2716627B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 光培養装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2716627B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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-
1992
- 1992-06-09 JP JP4149693A patent/JP2716627B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH05336948A (ja) | 1993-12-21 |
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