JPH0421469B2 - - Google Patents
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- JPH0421469B2 JPH0421469B2 JP31064787A JP31064787A JPH0421469B2 JP H0421469 B2 JPH0421469 B2 JP H0421469B2 JP 31064787 A JP31064787 A JP 31064787A JP 31064787 A JP31064787 A JP 31064787A JP H0421469 B2 JPH0421469 B2 JP H0421469B2
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- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 15
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/34—Internal compartments or partitions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/18—Flow directing inserts
- C12M27/22—Perforated plates, discs or walls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
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、組織細
胞を培養するための装置に関する。
胞を培養するための装置に関する。
（従来の技術及びその問題点）
従来、上記のような培養装置は培養タンク内に
撹拌羽根と通気管とを設置し、撹拌羽根を外部モ
ータに通気管を外部ボンベ又はコンプレツサーに
それぞれ連結して、各動力により液の撹拌と通気
を行ない培養する方法や、タンク内部にマグネツ
ト回転子を入れて外部よりマグネツトスターラー
により撹拌し培養する方法が知られている。
撹拌羽根と通気管とを設置し、撹拌羽根を外部モ
ータに通気管を外部ボンベ又はコンプレツサーに
それぞれ連結して、各動力により液の撹拌と通気
を行ない培養する方法や、タンク内部にマグネツ
ト回転子を入れて外部よりマグネツトスターラー
により撹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、撹拌効率が低いた
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、撹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
撹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つた。
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、撹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
撹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つた。
上記以外にもエアリフト方式の増養装置に多孔
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
つた。
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
つた。
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。
ることができる培養装置を提供することを目的と
する。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するためこの発明は、下部に部
に給気口が、上部に排気口が設けられたケーシン
グの該給気口と該排気口との間にケーシングの横
断面全面にわたつて、導入気体が鉛直方向に対し
て傾斜して通過する多数のスリツトを有する仕切
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。
に給気口が、上部に排気口が設けられたケーシン
グの該給気口と該排気口との間にケーシングの横
断面全面にわたつて、導入気体が鉛直方向に対し
て傾斜して通過する多数のスリツトを有する仕切
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
つて、上方部分１ａと下方部分１ｂの２つの部分
からなり、両部分１ａ，１ｂとも恒温水が循環す
る二重壁構造すなわちウオータージヤケツト構造
となつている。両部分１ａ，１ｂ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によつて結合されている。以
上の構成により翼列２によつてケーシング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は後述する導入気体の多数の通
過スリツト２ａが各翼間に設けられている。
つて、上方部分１ａと下方部分１ｂの２つの部分
からなり、両部分１ａ，１ｂとも恒温水が循環す
る二重壁構造すなわちウオータージヤケツト構造
となつている。両部分１ａ，１ｂ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によつて結合されている。以
上の構成により翼列２によつてケーシング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は後述する導入気体の多数の通
過スリツト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に向つて
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によつて連
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
か植菌口（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によつて接続され、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。
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に向つて
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によつて連
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
か植菌口（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によつて接続され、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との間はフアン２３、
流量計２４、HEPAフイルター２５を備えた循
環管路２２によつて接続され、この管路２２に空
気、O2、CO2、N2及びその他の気体源を一端に
備えた供給管路２６と、HEPAフイルター２７
と排気フアン２８及びバルブ２９ａを備えた排気
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フイルター３２は付いて風量
調整が行えるようになつている。
流量計２４、HEPAフイルター２５を備えた循
環管路２２によつて接続され、この管路２２に空
気、O2、CO2、N2及びその他の気体源を一端に
備えた供給管路２６と、HEPAフイルター２７
と排気フアン２８及びバルブ２９ａを備えた排気
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フイルター３２は付いて風量
調整が行えるようになつている。
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１７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／m2・ｈ程度とする。この状態では、液
は翼と翼との間のスリツトから、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
プによつ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。
ポンプ１７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／m2・ｈ程度とする。この状態では、液
は翼と翼との間のスリツトから、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
プによつ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ツチＰ、翼の長さｌ、スリ
ツトの傾斜角θおよび供給液量によつて最適速度
が決定され、それとともに培養層の高さもこれら
の値によつて変化する。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。作動時において
は、翼列上に液が保持されることになるが、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つた状態で一定量
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分離板８によ
り、その気体中に随伴する液滴が分離され、ガス
排気口１０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。
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ツチＰ、翼の長さｌ、スリ
ツトの傾斜角θおよび供給液量によつて最適速度
が決定され、それとともに培養層の高さもこれら
の値によつて変化する。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。作動時において
は、翼列上に液が保持されることになるが、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つた状態で一定量
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分離板８によ
り、その気体中に随伴する液滴が分離され、ガス
排気口１０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
翼列によつて仕切部を構成したが、一枚の仕切板
によつて仕切部を構成し、この板にスリツト設け
てもよい。
翼列によつて仕切部を構成したが、一枚の仕切板
によつて仕切部を構成し、この板にスリツト設け
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。
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ツトを通過し
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つて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、高い撹拌効率が得られる。したがつて均質化
された培養液を短時間に得ることができる。
部に設けた仕切部上でその傾斜スリツトを通過し
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つて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、高い撹拌効率が得られる。したがつて均質化
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。
うである。
(1) 気液が１：１で直接接触するため、微生物、
組織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。
組織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、そのピツチ
Ｐ、長さｌ、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用意に変化
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。
Ｐ、長さｌ、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用意に変化
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。
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。
め、気液の接触面積が大きい。
(5) 気体が培養層の通過するとき、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。
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。
量の培養が可能である。
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……スリツト、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。
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……スリツト、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。
Claims (1)
- １ 下部に給気口が、上部に排気口が設けられた
ケーシングの該給気口と該排気口との間にケーシ
ングの横断面全面にわたつて、導入気体が鉛直方
向に対して傾斜して通過する多数のスリツトを有
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31064787A JPH01153077A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | 培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31064787A JPH01153077A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | 培養装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153077A JPH01153077A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0421469B2 true JPH0421469B2 (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=18007765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31064787A Granted JPH01153077A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | 培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01153077A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100347284C (zh) * | 2005-05-20 | 2007-11-07 | 清华大学 | 一种无需外源气的气升式环流反应器 |
| JP2009169755A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Nippon Spindle Mfg Co Ltd | 精密温度調節設備及び分散供給装置 |
-
1987
- 1987-12-07 JP JP31064787A patent/JPH01153077A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01153077A (ja) | 1989-06-15 |
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