JPH02203780A - 生化学反応方法 - 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） この発明は多孔質構造を持った素材で成る筒状容器を内
面にバッフルを設けた生化学反応を行なう反応槽内で回
転させる生化学反応方法に関し、さらに詳しくは上記筒
状容器を液体相で空のまま又は内部に固定化生体触媒を
収容して回転撹拌させることを特徴とする生化学反応方
法に関する。

（なおここにいう生化学反応とは、酵素反応は勿論のこ
と、微生物や動、植物細胞など総べての培養９発酵９反
応をいう。） （従来の技術） 従来、−殻内な培養９発酵９反応方法として羽根撹拌を
使用せる完全混合型反応器による方法がよく知られてお
り、また固定化生体触媒の培養。

発酵２反応方法としては、完全混合型反応器、エアリフ
ト型反応器、カラム充填型反応器、中空糸膜型反応器１
回転円盤型反応器等による方法がある。そしてエアリフ
ト型など流動層型反応器によるものでは流動による菌体
への酸素・基質の供給が促進され、物質移動は良好にな
るが反応率が低いという欠点がある。また充填率を増す
と流動性が悪くなる。大体流動性が保てるのは充填率０
．３以下とされている。これに対してカラム充填型など
固定層型反応器による場合は充填率が高く、反応率も高
いが、物質移動が悪くなるので増殖速度。

生産速度ともに上がらないもので、いずれも一長一短が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 一般的に従来のジャーファメンターに代表される生化学
反応器では、基質や酸素などの物質移動が、反応の律速
になる場合が多く、また一般的に固定化生体触媒の培養
２発酵２反応において、固定化生体触媒が物理的な剪断
力などで崩壊し、その活性が低下することが知られてい
る。そして粘度が高い溶液中で固定化生体触媒を使用す
る場合には、基質や酸素などの物質移動が困難で、かつ
固定化生体触媒と高粘性溶液との分離２回収が困難であ
るなどの問題があった。

ここに言う固定化生体触媒は、増殖可能な細胞を含むも
のである。

（問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あって、生化学反応容器内の物質移動速度を速くするだ
けでなく、固定化生体触媒を劣化させることなく、高密
度に使用できる固定化生体触媒を使用した培養９発酵１
反応方法をも提供することにある。

所謂この発明は、流体の流通移動良好な多孔質構造を持
った素材で形成した容器またはその容器に固定化生体触
媒を充填包括したものを液体中で回転し、液体を撹拌さ
せて培養２発酵２反応させることを特徴とする生化学反
応方法である。

さらに詳しくはこの発明は、多孔質構造を持った素材で
成る筒状容器または内部に固定化生体触媒が収容された
同筒状容器を回転軸に取付け、内面に軸方向の細長いバ
ッフルを設けた生化学的反応を行なう反応槽内で回転さ
せ、液体を撹拌させて培養４発酵１反応を行なうことを
特徴とする生化学反応方法である。

次にこの発明を図面に示す実施例装置について詳しく説
明する。

先ず１は、内面に軸方向の細長い４枚（数枚）のバッフ
ル７を（放射状に）設けた生化学的反応を行なうガラス
製円筒状の反応槽で、上部に流出。

入口３．２を有する。そして該反応槽１内には外面上部
中央部に設けられたモーター４の軸５が垂設されている
。６は、例えばセラミックス、ウレタンフオーム、ガラ
ス、金属（ステンレス鋼）などの材料でなる多孔質また
は網目（ネット）構造を持った流体移動の良好な第１，
２図（実施例１）及び第３図（実施例２）に示すような
円筒状の筒状容器であるが、ＥＧＳＴＲ（本発明の生化
学反応容器を便宜的にＥＧＳＴＡＲと呼ぶ）の回転軸方
向の流体移動を良くするために第４図に例示したドーナ
ツ形の筒状容器６にするか、あるいは図示してないが回
転軸のまわりにウレタンフオームなどの多孔質構造を持
ったスペーサー　を入れたり固定化生体触媒９をドーナ
ツ状に配置するなどしてもよい。

（実施例１） 第１図に示すように多孔質構造をもった流通移動の良好
な素材で成る円筒状の筒状容器６を反応槽１内の液体相
で空のまま強制的に回転させることによって例えば酸素
移動容量係数を高くすることが可能となり、液体を撹拌
させて培養１発酵２反応が有効に行える。

（実施例２） 第３図に示すように筒状容器６内に固定化生体触媒９を
収容して反応槽１内の液体相で強制的に回転させると、
液体流を矢印のように万遍なく円滑に流動させて撹拌し
、筒状容器６内の固定化生体触媒９を培養９発酵２反応
させる。

そして筒状容器６内の固定化生体触媒９は物理的な剪断
力などで崩壊劣化することなく５その他の原因がなけれ
ば長時間の連続運転に供することができる。当然、酸素
移動容量係数も高い。

（実施例３） 実施例１の筒状容器６を市販のジャーファメンターにセ
ットし、亜硫酸ソーダ法で酸素移動容量係数を他の方法
と比較測定したところ、ｌｖｖｍの通気量で次のような
結果を得た６ ＥＧＳＴＡＲ（７００ｒｐｍ）　　１．２００ｈプロペ
ラ撹拌型（同　上）　　　　　２００ｈエアーリフト型
　　　　　　　　　　４０ｈ（実施例４） 市販アルギン酸２　ｇ　＋水１００ｇ、市販パン酵母２
０ｇの割合で混合し、通常通り塩化カルシウム溶液中に
滴下してパン酵母を包括固定化したアルギン酸カルシウ
ムゲルを作る。

また市販のスポンジ（１〜３ｍｍ径）で実施例１のよう
な筒状容器を作り、その中にパン酵母を包括固定化した
アルギン酸カルシウムゲル（４〜５Ｉ径）を−杯充填し
た。

そしてこのアルギン酸カルシウムゲルを包括固定した筒
状容器を第３図のように市販のミニジャーファメンター
にセットし、撹拌及び回転によるゲルの崩壊とパン酵母
の漏洩を、分光光度計で測定した。なお同時に完全混合
型（ＣＳ　Ｔ　Ｒ）とエアリフト型（ＡＡＣＲ）の装置
に、同じ割合で上記ゲルを入れ、実験に供した。その結
果、第５図の図表からも明らかなように本発明のもの（
便宜的にＥＧＳＴＡＲと呼ぶ反応器）は非常に有利であ
ることがわかった。

なおまた実施例２の場合において、第３図に示すように
回転軸５にプロペラ８を取付けると、矢印の液体流の流
動作用が助勢される。

（発明の効果） この発明は、例えば酸素移動容量係数を高くすることが
可能となり、液体相の物質移動を従来法より極端に良く
することができる卓抜した効果がある。さらにこの発明
では反応槽内面に軸方向の細長いバッフルを設けたから
、これにより凝集防止と共に軸方向の液体流動混合を促
進させることができ反応処理を助勢できる優れた効果が
ある。

かつ固定化生体触媒をさらに包括固定化し、液体中で強
制的に回転撹拌操作できるようにしたため、従来からの
問題であった固定化生体触媒の強度の悪さと培養２発酢
９反応槽内での物質移動の悪さとを解消することができ
る。また従来から使用されている装置が若干の改良でそ
のままこの発明方法に使用でき産業的にも有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例１装置の縦断面図。 第２図は同横断面図、第３図は同実施例２装置の縦断面
図、第４図は筒状容器の別の実施例の一部欠截した斜視
図、第５図はこの発明と従来法とを比較した光学的透過
度の図表である。 １・・・反応層、２・・・気体等の流入口、（通気は通
常のスパージャ−を使用可能）３・・・流出口、４・・
・モーター　５・・・軸、６・・・筒状容器、７・・・
バッフル、８・・・プロペラ、９・・・固定化生体触媒
、籐 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔質構造を持った素材で成る筒状容器を回転軸に
   取付け、内面に軸方向の細長い バッフルを設けた生化学的反応を行なう反 応槽内で回転させ、液体を撹拌させて培養、発酵、反応
   を行なうことを特徴とする生化 学反応方法。 ２、筒状容器内に固定化生体触媒が収容されている請求
   項１記載の生化学反応方法。 ３、筒状容器がドーナツ形容器である請求項２記載の生
   化学反応方法。