JPH0514799Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は培養タンクの滅菌行程の自動化に関す
るものである。

＜従来技術＞ 培養タンクによる菌体培養は通常次のような行
程からなる。

水張り→原料仕込み（培地）→原料滅菌（培
地）→冷却→接種（菌体注入、小容量培養タンク
からの移送）→培養工程→移送（他工程あるいは
大容量培養タンクへ）→タンク滅菌 菌体培養において最も注意することは、異種菌
体が培養タンクに入ることにより本来目的とした
菌の培養が妨げられ、培養タンクの全製品を廃棄
しなければならなくなることである。このことか
ら、菌体培養における培養タンクの滅菌は最も重
要な工程となる。

しかしながら、容量の大きい培養タンクになる
と原料仕込みライン、溶剤注入ラインなどが多数
あり、培養タンクはもちろんのこと、仕込みライ
ン、バルブ、PHセンサー、DOセンサーの滅菌
まで行う必要がある。

滅菌方法は、スチームを断続的に供給する方法
であり、仕込みラインなどに取り付けられたブリ
ード弁をオンオフ的に開閉することにより実行さ
れる。

第６図は、培養タンク１の滅菌に関係する部分
のみを示す構成図である。２は仕込みラインであ
り、開閉弁３，４を介して培養タンク１に導かれ
ている。

５はスチームＳの供給ラインであり、開閉弁６
を介して開閉弁３，４間の仕込みライン２に供給
される。７はこの供給スチームのブリード弁であ
り、第１シーケンサー８によりオンオフ駆動され
る。

９は培養タンクの底部排出弁、１０は排出ライ
ン、１１はこのラインに設けられた開閉弁、１２
はスチームの供給ラインであり、開閉弁１３を介
して排出弁９と開閉弁１１の間の排出ラインに供
給される。１４はこの供給スチームのブリード弁
であり、第２シーケンサー１５によりオンオフ駆
動される。

１６は培養タンク内の温度センサーでPVはそ
の測定値である。１７は培養タンクへの空気Ａの
供給ライン、１８はその途中に挿入された開閉弁
である。１９はスチームＳで空気Ａの供給ライン
を滅菌させるスチーム供給ラインであり、２０は
その途中に挿入されたスチーム流量制御弁であ
る。

２１は温度調節計であり、測定値PVと滅菌温
度設定値SVの偏差を制御演算した操作出力MV
を流量制御弁２０に供給することによりスチーム
量を制御して培養タンク内の温度を滅菌温度設定
値に制御する。２２は温度を監視する第３シーケ
ンサーである。

＜考案が解決しようとする問題点＞ この様な構成において、滅菌開始時点より開閉
弁３，１１，１８を閉に、４，６，１３を開に、
排出弁９を開にすると共にブリード弁７及び１４
をシーケンサー８及び１５により周期的にオンオ
フして供給スチームをブリードする。

滅菌工程は、大容量の培養タンクでは数時間に
及ぶ場合があり、シーケンサーによる周期的なブ
リードのオンオフ制御では必要以上のスチームが
消費される問題がある。

また、シーケンサーを用いないでオペレータの
判断でスチームの供給を操作する方法も取られて
いるが、熟練したオペレータが必要であり、省エ
ネ化、省力化の妨げとなつている。

本考案は、従来技術のこの様な問題点を解消で
きる滅菌制御装置の提供を目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このような目的を達成する本考案は、培養タン
クの温度測定値と滅菌温度設定値の偏差を制御演
算した操作出力により培養タンクに供給するスチ
ーム及び空気の混合気体の流量を制御する温度制
御手段と、培養タンクの頂部より一定量のスチー
ムを定期的にオンオフ供給する第１ブリード弁手
段と、培養タンクの底部より一定量のスチームを
定期的にオンオフ供給する弁開度制御可能な第２
ブリード弁手段と、滅菌開始時t₁より上記培養タ
ンクの温度が滅菌温度に達する時t₂まで、スチー
ム温度測定値の上昇に伴つて上記第２ブリード弁
の開度を減少させるための関数発生手段と、上記
培養タンク内温度が滅菌温度に達した後必要滅菌
時間経過後t₃に、上記第１、第２ブリード弁にお
けるオン時間のオフ時間に対する比をその経過時
間と共に低下させて、滅菌状態を維持する所定値
まで変更させるシーケンス手段とを具備してい
る。

＜作用＞ 培養タンクの頂部より第１ブリード弁手段から
一定量のスチームが周期的にオンオフ供給される
と共に、培養タンクの底部より弁開度制御可能な
第２ブリード弁手段から一定量のスチームが周期
的にオンオフ供給される構成となつている装置に
おいて滅菌制御は次の手順で行われる。まず、滅
菌開始より培養タンクの温度が滅菌温度に達する
までは、スチーム温度測定値の上昇に伴つて第２
ブリード弁の開度が関数発生手段による減少制御
されて省エネ化と省力化が達成される。次に、培
養タンク内温度が滅菌温度に達した後必要滅菌時
間経過後に、シーケンス手段によつて第１、第２
ブリード弁におけるオン時間のオフ時間に対する
比をその経過時間と共に低下させて、滅菌状態を
維持する所定値まで変更させることで、不必要な
スチームの放出を最小限化している。

＜実施例＞ 第１図に基いて本考案の一実施例を説明する。
第６図で説明した要素と同一な構成要素について
は、同一符号を付してその説明は省略する。

ブリード弁１４′は第６図の１４に対応する要
素であるが、弁開度の操作が可能な流量制御弁で
構成され、操作器２３よりの電流信号によりその
弁開度が操作される。

２４は関数発生器であり、温度センサー１６の
測定値PVを入力しこのPVの関数fPVを出力す
る。

２５は常数設定器であり、流量制御弁１４′の
弁開度を０％とする信号を発生する。２６は第２
シーケンサー１５により周期的に駆動される切換
スイツチ手段であり、関数発生器２４の出力又は
定数設定器２５の出力を交互に選択しその選択出
力を操作器２３に供給する。

次に動作を説明する。第２図は、関数発生器２
４の特性図であり、流量制御弁１４′の弁開度を
決定する出力fPVは、滅菌開始時刻t₁までは弁開
度全開（100％）を出力し、時刻t₁よりタンク内
温度の測定値PVが滅菌温度設定値SVに達する時
刻t₂までの期間は温度上昇にほぼ反比例的に開度
を暫時低下させる関数演算を実行し、t₂以降は一
定値を出力する。

ここで、時刻t₁〜t₂及びt₂移行後必要滅菌時間
経過の時刻t₃までの期間の制御モードを制御１と
する。第３図は、第１シーレンサ８と第２シーケ
ンサ１５のブリード弁のオンオフ制御信号の説明
図で、培養タンク内温度が滅菌温度に達した後必
要滅菌時間経過後の制御を表している。各シーケ
ンサは第１ブリード弁７と第２ブリード弁１４′
のオン立ち上がり周期τ₂を、滅菌必要時間の経過
時刻t₃以降一定値τ₀より時間と共に長くして、エ
ネルギ収支上で滅菌温度を維持する最小スチーム
供給となるτ₃まで直線的に変更するシーケンスを
実行する。ここでの制御では、ブリード弁のオン
時間τ₁を一定としているので、実質的にブリード
弁におけるオン時間のオフ時間に対する比［τ₁／
（τ₂−τ₁）］をその経過時間と共に低下させている
ことになる。

ここで、時刻t₃以降の制御モードを制御２とす
る。

第４図は、動作手順説明のためのタイムチヤー
トであり、Ａはタンク内温度の測定値PVと滅菌
温度設定値SVの関係を示す波形図であり、PVは
滅菌開始時刻t₁より上昇し、時刻t₂で設定値SVに
達した後SVを保持する。

Ｂ，Ｃはブリード弁１４′，７のオンオフ状態
を示す波形図であり、ブリード弁７は100％〜０
％の単純オンオフ制御である。ブリード弁１４′
は、第２図で説明したような関数関係の開度制御
によるオンオフ制御が実行され、時刻t₃まではＤ
のごとく制御１のモードが実行されてオンオフ周
期はτ₀、オン時間はτ₁一定である。

時刻t₃以降は、制御２のモードが実行され、第
３図で説明したように、各ブリード弁のオン時間
τ₁は変化しないが、オン周期τ₂がτ₀より時間と共
に増加してτ₃まで直線的に変化する。ブリード弁
７，１４′のオンオフは簡単のため同期して示し
ているが、非同期であつてもよい。

第５図は、以上説明した動作をフローチヤート
化したものであり、滅菌開始後、温度が設定値
SVの±αの範囲に達するまでは制御１のモード
が実行され、この範囲に達した以降は必要滅菌時
間を規制するタイマTM₁が起動され、このタイ
マのタイムアツプでタイマTM₂が起動されて制
御２のモードに移行し、滅菌終了時刻までこのモ
ードを実行する。

＜考案の効果＞ 以上説明したように、本考案によれば培養タン
ク下部に供給するスチームの量を制御するブリー
ド弁１４′の開度を温度の関数で決定することに
より、滅菌開始から滅菌温度に達するまでは滅菌
効果を高めるためにブリード弁から放出されるス
チーム量を低い温度ほど多くしている。これは、
滅菌効果と共にジレイン抜き効果があり、マニユ
アルで実行すると必要以上のスチームを消費して
しまうので省エネ化が困難であり、シーケンサー
によるオンオフ制御では温度の関数による開度制
御は出来ないので省力化ができても省エネ化が困
難であるが、本考案では省力化、省エネ化と共に
実現することが容易である。

また、必要滅菌時間経過後は次の培養開始まで
この滅菌状態を維持する必要があるが、本考案で
は滅菌状態を維持するのに最小限必要な滅菌動作
を行うためにブリード弁をオンオフ周期を時間の
関数（１次式）として決定しており、不必要なス
チームの放出を最小限として省エネ化を実現して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す構成図、第２図
乃至第４図はその動作説明図、第５図は動作の手
順を示すフローチヤート図、第６図は従来技術の
一例を示す構成図である。 １……培養タンク、２……仕込みライン、５，
１２，１９……スチーム供給ライン、７，１４′
……ブリード弁、８……第１シーケンサー、９…
…排出弁、１０……排出ライン、１５……第２シ
ーケンサー、１６……温度センサー、２０……流
量制御弁、２１……温度調節計、２２……第３シ
ーケンサー、２３……操作器、２４……関数発生
器、２５……常数設定器、２６……切換スイツチ
手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 培養タンクの温度測定値と滅菌温度設定値の偏
   差を制御演算した操作出力により培養タンクに供
   給するスチーム及び空気の混合気体の流量を制御
   する温度制御手段と、 培養タンクの頂部より一定量のスチームを定期
   的にオンオフ供給する第１ブリード弁手段と、 培養タンクの底部より一定量のスチームを定期
   的にオンオフ供給する弁開度制御可能な第２ブリ
   ード弁手段と、 滅菌開始時t₁より上記培養タンクの温度が滅菌
   温度に達する時t₂まで、スチーム温度測定値の上
   昇に伴つて上記第２ブリード弁の開度を減少させ
   るための関数発生手段と、 上記培養タンク内温度が滅菌温度に達した後必
   要滅菌時間経過後t₃に、上記第１、第２ブリード
   弁におけるオン時間のオフ時間に対する比をその
   経過時間と共に低下させて、滅菌状態を維持する
   所定値まで変更させるシーケンス手段と、 を具備した培養タンク滅菌制御装置。