JPH0355102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はバイオリアクタにかゝり、特に担体を
改良したバイオリアクタに関する。

（従来技術） 細胞あるいは細胞に含まれる酸素、その他細胞
内物質、菌体等（以下これを総称して生体触媒と
いう）を触媒として予定の生成物を得る反応器と
しての、バイオリアクタは、リアクタ槽内に生体
触媒を付着させるための担体が内装されるのが一
般的である。

従来のこの種のリアクタに用いられる担体とし
ては、(1)アルギン酸カルシウム、カラギーナン等
の包括法担体、(2)セラミツク、プラスチツク、金
属等からなる多孔質ビーズ状担体、(3)焼成セラミ
ツク製またはプラスチツク製のハニカム式貫通孔
型担体などが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかして上記各担体においては、特に好気性あ
るいは気性発生を伴なうリアクタに用いた場合、
下記のような問題点がある。

すなわち前記(1)の包括法担体によるものでは、
これが有機物であるため、培地により安定性およ
び溶出の問題があり、特に長期運転の場合、膨潤
により劣化するという問題があるとともに、担体
自体が一般に球形であるから、リアクタ槽の容積
のπ／６を占めてしまい、したがつて空間利用率
が低く、かつ積重なつて充填されるためその重な
り部分が挟窄状態となつて気体の流動性が悪くか
つ生体触媒などによる目詰りを起しやすいという
欠点がある。さらに球状内部が嫌気性の条件とな
りやすい点も問題がある。

また前記(2)の多孔質ビーズによるものでは、前
記(1)の場合と同様に積重ねによる挟窄部分が多く
なると欠点に併せ、多孔質ビーズの小泡内に気体
や液が溜つて嫌気性条件となりやすく、かつ気体
を保有するための比重が小さくなつてビーズが浮
上する傾向を生じるという問題がある。

さらに前記(3)の貫通孔型担体によると、孔がス
トレートにあいているため、散水方式の場合には
液の滞溜が少ないと同時に生体触媒と液との衝突
が少なく、かつ液の落下および気体の上昇がいず
れも速いので、生体触媒への接触時間が極めて短
いという問題がある。また貫流式の場合にはクロ
スフロー型と同様に生体触媒の剥離が起きやすい
欠点がある。加えてこの貫通孔型担体はそれ自体
高価である。

本発明は上記従来の各種担体の問題点に着目
し、これを改善した、バイオリアクタを提供する
ことを目的としてなされたもので、大きい空孔率
を有しながら挟窄部や鋭角部がなくて空間利用効
率が高く、かつ液溜りや気体溜りがないとともに
気液の接触機会を多くでき、しかも生体触媒の付
着面積が多く、その付着性を高め得る連続多孔セ
ラミツク担体を有する、バイオリアクタとしたも
のである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記従来技術が有する課題を解決するため、本
発明は、セラミツクを素材とし発泡材の発泡によ
り多数の細孔を連通して連続的に形成する孔部形
成骨格部分を備え、これら各孔部形成骨格部分が
鞍型面の連続により形成されてなる柱状の連続多
孔セラミツク担体を設け、この担体をリアクタ槽
内に可及的密に嵌装したことを特徴とするもので
ある。

（作用） リアクタ槽内に設められる担体は、互いに連通
する多数の細孔を有し、これら細孔を形成してい
る孔部形成骨格部分は鞍型面の連続により形成さ
れているので、この担体内を流れる流体または気
体が滞溜せずして指向性を持つことなく各細孔を
均等に通つて流れ、各孔部形成骨格部分に生体触
媒が付着する機会が多く与えられるとともに流体
が細孔から細孔へ流れる間に生体触媒に良好な接
触がなされ、担体としての機能が十分に果されて
リアクタによる生成物の生成効率が著しく高めら
れる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実写例を参照して説
明する。

リアクタ槽１内に装填される連続多孔セラミツ
ク担体２は、第１図に外観例を、第２図に一部の
拡大図を示すように、セラミツクを素材として発
泡材の発方により数多の細孔３，３……互いに連
通するように連続的に形成され、これら細孔３，
３…を形成する孔部形成骨格部分４，４……はい
ずれの部位においても第３図に第２図のＡ，Ｂ，
Ｃ部を例として拡大示するように鞍型面
（Hyperbolic Paraboloid類似曲面）５を有して
いる。

このセラミツク素材としては、例えばコージラ
イト（2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂）＋アルミナ
（Al₂O₃）等が用いられ、細孔３は、取扱う生体
触媒の種類にもよるが、25mm当りの２〜40個程度
の存在し得る数および大きさとし、空孔率が70〜
90％に形成されたものを選択使用する。

上記連続多孔セラミツク担体２の形成について
は、例えばセル膜が存在しない骨格のみからなる
ポリウレタンフオームを加水分解剤の溶液に浸漬
して骨格の表面を加水分解し、ついでその溶液を
水洗除去したのちセラミツク原料微粒子泥漿を前
記骨格に付着させ、これを乾燥してセラミツクを
固化し、さらに高温によりセラミツク体として焼
結するとともにポリウレタンフオーム骨格を炭化
除去をすることにより得ることができる。こうし
て得たものを、リアクタ槽１の内部形状および容
積に対応する大きさに成形し、リアクタ槽１に装
填される。

第４図は上記連続多孔セラミツク担体２を用い
たリアクタを食酢用とした場合の一例を示すもの
で、リカクタ槽１の内部下方に多孔性の支持板６
を固定支持し、この支持板６の上面にリアクタ槽
１の内径にほゞ一致する柱状と連続多孔セラミツ
ク担体２が支持されている。

このリアクタ槽１の上部にはエタノール供給系
７および菌供給系８がリアクタ槽１内に連通する
ように接続され、リアクタ槽１の支持板６より下
部にエアコンプレツサからの圧縮空気供給系９が
フローメータ１０、フイルタ１１を介して接続さ
れ、下端には食酢取出系１２が接続され、上端に
は回収系１３がクーラー１４、フイルタ１５を介
して接続されている。

このリアクタは常法の食酢製造工程にしたがつ
て運転されるが、リアクタ槽１内に供給される菌
体は連続多孔セラミツク担体の細孔３，３……を
通つて下方に移行する間にその孔部形成骨格部分
４，４……の表面に付着する一方、エタノールは
細孔３，３……を指向性なく流下し、その間両者
の接触が多く現出して反応が良好に行なわれる。
また上記流動時に、連続多孔セラミツク担体２を
挟窄部分や気孔部分が存在しないので、液溜り、
気溜りが生じず、好気性リアクタであつても支障
なく作用する。

このほか付着性の動物細胞等の培養において、
細胞の生成物質（目的物質）が血清中の成分と分
画することが現在の技術では難しいため、初期に
おいては付着性を得るのに初期のみ血清を用いた
培地で培養し、付着成長したのちこれをリン酸バ
ツフアー液等で洗浄し、ついで無血清培地で培養
する場合がある。この洗浄の際に、従来のマイク
ロキヤリア、多孔質ガラスビーズ等の多孔質担体
では培地の数倍から数十倍の量の洗浄液をもつて
しても小泡内まで完全な洗浄は不可能であつた
が、前記連続多孔セラミツク担体を用いたリアク
タによれば、洗浄液量も培地の1/5〜１倍程度の
量で完全な洗浄が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、リアクタ
槽内に装填される担体の構造がセラミツクを素材
として孔部形成骨格部分により数多の細孔を無作
為の配置をもつてすべての細孔が連通するように
形成したものであるから、 空間利用率がきわ
めて高くなる。 液や気体の流れる方向が軸方
向となるのて、三次元網目構造の孔と相俟つて経
路長がきわめて長くでき、生体触媒の付着率を高
めるうえで有利である。 経路長が長くなつて
も、孔部形成骨格部分が鞍型面の連続で形成され
ているので液や気体と滞溜がなく、目詰りが生じ
ない。 孔部形成骨格部分が鞍型面をなしてい
るので、生体触媒の付着面積が大きく、付着性が
高められる。 担体が注状をなし、リアクタ槽
内に可及的密に嵌装されているので、液が略100
％担体内を通ることになり、反応効率が高い。
流動経路が長いことにより気液の接触機会が多
く、反応効率が高い。 洗浄時にも孔部形成骨
格部分が鞍型面をなしているため少ない水量で完
全洗浄が可能となる。などの、バイオリアクタと
しての理想的な作用効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部を示す縦断斜視図、第２
図は第１図における連続多孔セラミツク担体の一
部の拡大斜視図、第３図は第２図のＡ，Ｂ，Ｃ部
の斜視図、第４図は本発明を食酢製造用とする場
合の一例を示す構成図である。 １……、リアクタ槽、２……連続多孔セラミツ
ク担体、３……細孔、４……孔部形成骨格部分、
５……鞍型面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクを素材とし発泡材の発泡により多
   数の細孔を連通して連続的に形成する孔部形成骨
   格部分を備え、これら各孔部形成骨格部分が鞍型
   面の連続により形成されてなる柱状の連続多孔セ
   ラミツク担体を設け、この担体をリアクタ槽内に
   可及的密に嵌装したことを特徴とする連続多孔セ
   ラミツク担体を用いたバイオリアクタ。 ２ 連続多孔セラミツク担体の有する空孔率が70
   〜90％であり、その細孔数が25mm当り２〜40個で
   ある請求項１記載の連続多孔セラミツク担体を用
   いたバイオリアクタ。