JPH01153077A - 培養装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、固定化菌等を含む微生物、組繊細胞を培養
するための装置に関する。

培養装置は培養タンク内に攪拌羽根と通気管とを設置し
、攪拌羽根を外部モータに通気管番外部ボンベ又はコン
プレッサーにそれぞれ連結して、各動力により液の攪拌
と通気を行ない培養する方法や、タンク内部にマグネッ
ト回転子を入れて外部よりマグネットスターラーにより
攪拌し培養する方法が知られている。

しかしながら従来の方法は、攪拌効率が低いため培養液
の均質化が図れず、また効率を上げるために強力な動力
により、攪拌翼を回転させると、機械的な摩耗、液洩れ
、タンク内の挿入物による攪拌効率の低下を引起し、ま
たタンク外においても附帯機器が複雑でしかも大きなス
ペースを要するという問題点があった。

上記以外にもエアリフト方式の培養装置に多孔板塔を装
備したものがあるが、この場合でも気液接触が充分でな
く、培養効率が高いものではなかった。

この発明は上記のような従来の問題点を解決することが
できる培養装置を提供することを目的とする８ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためのこの発明は、下部に気体の流
入口が、上部に気体の排出口が設けられたケーシングの
内部に、導入気体が傾斜流となって通過する多数のスリ
ットを有する仕切部を設け、この仕切部の上方のケーシ
ングに培養液の給液口およびオーバーフロー口をそれぞ
れ設け、さらに仕切部の下方に区画される液溜部と前記
オーバーフロー口とを管路を介して連通させたことを特
徴とするものである。

（実施例） 以下図面に示す一実施例について説明する。

第１〜３図に示すように、１はケーシングであって、上
方部分１ａと下方部分１ｂの２つの部分からなり、両部
会１ａ、ｌｂとも恒温水が循環する二重壁構造すなわち
ウォータージャケット構造となっている６両部分１ａ、
ｌｂはそれらのフランジ３間に多数の翼を水平に配列し
てなる翼列２を挟み、クランプ５によって結合されてい
る０以上の構成により翼列２によってケーシング１が上
下に区分され、翼列２の上方に培養層６が形成される。

この翼列２には後述する導入気体の多数の通過スリット
２ａが各翼間に設けられている。

培養層６の上方にオーバーフロー管７及び気液分離用の
分離板８が設けられている。また翼列２の上方のケーシ
ング１ａには、培養層６に向って開口する給液口９およ
び上端部に開口する排気口１０が設けられている。翼列
２の下方には液溜部１１が形成され、この液溜部１１と
培養層６の上部オーバーフロー管７とはパイプ１２によ
って連通している。また翼列２の下方のケーシング１ｂ
には翼列近くに開口する給気口１３および下端部に開口
する排液口（循環口も兼ねる）　１４が設けられている
。

開口１５はＰＨ，Ｄｏ、温度、消泡などの調節・測定用
センサーを挿入するためのもので、その他循環培養液の
バイパス管路の出口とか植苗口（接種口）にすることも
できる、排液口１４と給液口９との間はポンプ１７およ
び流量計１８を備えた循環管路１６によって接続され、
この管路１６には培養液容器１９を一端に備えた供給管
路２０と引抜管路（又は排液管路）２１とが接続されて
いる。

排気口１０と給気口１３との間はファン２３、流量計２
４、ＨＥＰＡフィルター２５を備えた循環管路２２によ
って接続され、この管路２２に空気、○、、ＣＯよ、Ｎ
２及びその他の気体源を一端に備えた供給管路２６と、
ＨＥＰＡフィルター２７と排気ファン２８及びバルブ２
９ａを備えた排出管路２９が接続されている。又、排気
管路３１が別に設けられており、これらには排気調整用
バルブ３１ａとＨＥＰＡフィルター３２が付いて風量調
整が行えるようになっている。

次に上記実施例のものの作用を説明する。

まず、運転当初培養液を管路２０，１６を経てポンプ１
７により給液口９から翼列２上面に流入させる。給液量
はケーシング断面積当り２０００〜２００００ｋｇ／ｒ
ｒｒ・ｈ程度とする。この状態では、液は翼と翼との間
のスリットから、ただちに液溜部１１へ落下するが、そ
の後下部気体給気口１３から気体を送入（または気体排
出口から吸引）し、翼列２の下部に気体が一様に配分さ
れると、ポンプによって供給されている液は翼列２上全
部に広がり、気液が激しく接触した培養層（混合層）６
が形成される。

これにより培養液（培養液に微生物、細胞が含まれてい
る）と気体とが１：１の割合で接触・混合を繰返す。又
、ビーズ状、その他に加工された固定化菌４等は翼列２
上部の培養層６に入れることにより接触・混合等が効果
的に行われる。

給気口１３における気体の供給速度は一般に０．７ｍ＋
／ｓ〜２．５ｍ／ｓ程度とするが、第２，３図に示すよ
うに翼列のピッチＰ、翼の長さＱ、スリットの傾斜角θ
および供給液量によって最適速度が決定され、それとと
もに培養層の高さもこれらの値によって変化する。なお
これらの諸元決定によりその培養用微生物、細胞の種類
、固定化菌の形状等の変化に対応できる。翼の傾きθは
一般に７°〜４５°の範囲で変化させることにより培養
層の動きに水平方向の速度成分を積極的に加えることに
なり、気液接触の経路が長くなるとともに、気液の混合
状態も一層激しくなる０作動時においては、翼列上に液
が保持さ九ることになるが、この液に働く重力と、気体
が気液混合層を通過する時の圧力損失による力とがつり
合った状態で一定量の液が保持される。しかしポンプに
よる液の供給は常に継続しているので、増えた量のほと
んどの液はオーバーフローパイプ１２より液溜部１１へ
落下する。気液接触が行われた気体は、その後ケーシン
グ内上部に設置されている液滴分離器８により、その気
体中に随伴する液滴が分離され、ガス排出口ｌＯから排
出される。培養された後の液はオーバーフローにより液
溜部１１へ落下し溜められ、これを採取して連続培養と
するか（第４図）、又はポンプにより再循環（第５図）
し培養をより促進させることができる。又第６図の如く
この装置を数台並列して気体の種類を変えるとかその他
のものを加えて培養してもよく。

第７図のように反応塔として上部からオーバーフローし
た培養液を何重にも同じ方法で落下させて、培養時間を
短縮させることができる。このように固定化菌等を利用
する連続培養式バイオリアクターとしても極めて有効な
装置である。

上記実施例では複数の翼を水平に配列してなる翼列によ
って仕切部を構成したが、−枚の仕切板によって仕切部
を構成し、この板にスリットを設けてもよい。

ケーシングの断面形状は、方形に限らず円形、多角形等
の種々の形状とすることができる。

（発明の効果） 以上のようにこの発明によれば、ケーシング内部に設け
た仕切部上でその傾斜スリットを通過した気体と培養液
との激しい接触、動作（慣性、衝突、さえぎり、拡散、
吸収）が行われるので、気液の混合が培養層全体にわた
って１：１の割合で行われ、しかも気液の　・培養層で
の滞溜時間が長く、高い攪拌効率が得られる。したがっ
て均質化された培養液を短時間に得ることができる。

その効果をさらに具体的に表現すると以下のようである
。

（１）気液が１：１で直接接触するため、微生物、組繊
細胞との接触が均等に効果的に行なわれるので、培養が
促進される。

（２）仕切部を翼列で構成した場合、そのピッチＰ、長
さＱ、傾斜角θを変化させることにより気液の接触状態
および圧力損失等を容易に変化させ得るので、培養用菌
細胞の種類に応じて最適な環境を作ることができる。

（３）気液混合層（培養層）における気体の含有率が従
来の多孔板塔等に比べて大きく、短時間に培養すること
ができる。

（４）気液混合層内で液滴の微細化が行なわれるため、
気液の接触面積が大きい。

（５）気体が培養層を通過するとき、慣性、衝突、さえ
ぎり、拡散、吸収等の効果により通過経路が長くなり、
気液の接触時間が長く培養効率が高い。

（６）連続培養が可能であるため小さい装置で大容量の
培養が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体図。 第２図は翼列の縦断面図、第３図は翼列の平面図、第４
〜７図は各種使用態様を示す概略図。 １・・・ケーシング　　　　２・・・翼列（仕切部）２
ａ・・・スリット　　　　　６・・・培養層７・・・オ
ーバーフロー口　９・・・給液口１０・・・排気口　　
　　　　１１・・・液溜部１２・・・連通管　　　　　
　１３・・・給気口１４・・・排液口 帛２劃 篤３図 怖４面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、下部に給気口が、上部に排気口が設けられたケーシ
   ングの内部に、導入気体が傾斜流となって通過する多数
   のスリットを有する仕切部を設け、この仕切部の上方の
   ケーシングに培養液の給液口およびオーバーフロー口を
   それぞれ設け、さらに仕切部の下方に区画される液溜部
   と前記オーバーフロー口とを管路を介して連通させたこ
   とを特徴とする培養装置。