JPH0539299U - Reactor - Google Patents

Reactor

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JPH0539299U
JPH0539299U JP9025591U JP9025591U JPH0539299U JP H0539299 U JPH0539299 U JP H0539299U JP 9025591 U JP9025591 U JP 9025591U JP 9025591 U JP9025591 U JP 9025591U JP H0539299 U JPH0539299 U JP H0539299U
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博昭 桑原
敦雄 宇山
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東京理化器械株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来からある反応器の欠点であるチャネリン
グや圧密を生じることなく基質と固定化担体との反応を
高効率化せしめ、しかも安価に製作することができる反
応器を提供する。 【構成】 反応槽1の底部に多数の球状体6を充填する
とともに、該反応槽1に反応液を供給する送液管21の
先端部を前記球状体6の充填層中に開口させる。
(57) [Abstract] [Purpose] A reactor that enables highly efficient reaction between a substrate and an immobilized carrier without causing channeling and compaction, which are the drawbacks of conventional reactors, and can be manufactured at low cost. provide. [Structure] A large number of spherical bodies 6 are filled in the bottom of the reaction tank 1, and a tip of a liquid supply pipe 21 for supplying a reaction solution to the reaction tank 1 is opened in a packed layer of the spherical bodies 6.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は反応器に関し、詳しくは、固定化担体を用いた反応を効率よく行わせ る反応器、例えばバイオリアクタに関するものである。 The present invention relates to a reactor, and more particularly, to a reactor for efficiently carrying out a reaction using an immobilized carrier, for example, a bioreactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

特に近年盛んになったバイオ関連分野において、反応槽に固定化担体を入れ、 これに微生物や酵素等を固定化せしめて基質液(反応液)をポンプ等で送り込み 、担体に固定化された微生物又は酵素と反応せしめ、有用物質を得ることが行わ れている。 Particularly in the bio-related field which has become popular in recent years, an immobilized carrier is put in a reaction tank, microorganisms and enzymes are immobilized in this, and a substrate solution (reaction solution) is sent by a pump etc. Alternatively, a useful substance is obtained by reacting with an enzyme.

【0003】 このような反応を行う反応器は、一般的にはガラス等で製作された管、いわゆ るカラム管を反応槽として使用しており、該カラム管に、前記微生物や酵素等を 固定化した担体を入れ、温水ジャケット等によりカラム管を最適温度に保持しつ つ、上又は下から基質液をポンプ等により送り込んで反応を行わせしめ、上又は 下から生成物を取出す構造のものが多く用いられている。A reactor for performing such a reaction generally uses a tube made of glass or the like, a so-called column tube, as a reaction tank, and the column tube is filled with the microorganism, enzyme, or the like. With a structure in which the immobilized carrier is put in and the column tube is kept at the optimum temperature with a hot water jacket etc., the substrate solution is pumped from above or below to cause the reaction, and the product is taken out from above or below Is often used.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、このような構造の反応器では、反応槽内に固定化担体がぎっし りと詰ることが多く、こうした場合、基質液は通過しやすい場所、経路を通り、 固定化担体層中に基質液の通路ができてしまう、いわゆるチャネリングと云われ る現象を生じることがある。 However, in a reactor having such a structure, the immobilization carrier is often clogged in the reaction tank. A phenomenon called so-called channeling may occur in which a liquid passage is formed.

【0005】 このようにチャネリングを生じると、基質液は、この通路付近の微生物や酵素 等としか反応せず、他の大多数の固定化微生物等とは反応しないままに通過して しまうため、その反応効率が著しく低下してしまう。When channeling occurs in this way, the substrate liquid reacts only with the microorganisms and enzymes in the vicinity of this passage, and passes without reacting with the majority of other immobilized microorganisms. The reaction efficiency is significantly reduced.

【0006】 また、固定化担体層の一部分が強固に固まり、基質液を通過せしめない状態、 いわゆる圧密とよばれる現象を生じることもあり、この場合も、同様に反応効率 が著しく低くなる。In addition, a part of the immobilizing carrier layer is solidified so that the substrate liquid cannot pass through, which is a phenomenon called so-called consolidation. In this case as well, the reaction efficiency is significantly reduced.

【0007】 このチャネリングや圧密の現象がある故に、従来よりカラム型式の反応器では その反応効率が上らず、これを克服する為に、この分野では今までに種々の方法 が考案されてきた。Due to the phenomenon of channeling and compaction, the reaction efficiency has not been improved in the conventional column type reactor, and in order to overcome this, various methods have been devised so far in this field. ..

【0008】 即ち、カラムの中に固定化物を配置する棚様のものを多段に取付け、この間に 基質液を流す方式のものや、カラムを横向に倒して回転せしめ、固定化担体をカ ラムの回転に従って回転させ、チャネリングや圧密を防止する方法がとられてき た。[0008] That is, a column-like shelf for arranging an immobilization product in a column is installed in multiple stages, and a system in which a substrate solution is allowed to flow during this, or a column is laid sideways and rotated to fix the immobilization carrier to the column. A method has been taken to prevent channeling and compaction by rotating along with rotation.

【0009】 しかしながら、これらの方法は、その構造がこの方法を採るがために複雑とな り、回転部分の摺動性や液漏れ防止等に要する配慮等により、いきおい高価とな らざるを得ず、また、小型化するには可成りの困難さを伴うのが現状である。However, these methods are complicated in structure because of adopting this method, and are inevitably expensive due to considerations such as slidability of rotating parts and liquid leakage prevention. In addition, the current situation is that there is considerable difficulty in downsizing.

【0010】 そこで、本考案は、従来からある反応器の欠点であるチャネリングや圧密を生 じることなく基質と固定化担体との反応を高効率化せしめ、しかも安価に製作す ることができる反応器を提供することを目的とする。Therefore, the present invention makes it possible to make the reaction between the substrate and the immobilized carrier highly efficient without producing channeling and compaction, which are the drawbacks of conventional reactors, and can be manufactured at low cost. The purpose is to provide a reactor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案の反応器は、上記の点に鑑みなされたもので、反応槽の底部に多数の球 状体を充填するとともに、該反応槽に反応液を供給する送液管の先端部を前記球 状体の充填層中に開口させたことを特徴としている。 The reactor of the present invention has been made in view of the above points. The bottom of the reaction tank is filled with a large number of spherical bodies, and the tip of the liquid feed pipe for supplying the reaction liquid to the reaction tank is provided with the above-mentioned bulb. It is characterized in that it is opened in the filling layer of the sheet.

【0012】[0012]

【作 用】[Work]

上記構成によれば、送液管により供給される基質液は、送液管先端から反応槽 底部の球状体の充填層中に流出し、球状体の間を通過する時に、その流れのエネ ルギーが分散して全面性を持つ流れに変えられつつ球状体層から上昇する。この とき、基質液の比重及び固定化担体の比重に応じて基質液の流量を適当に設定す ることにより、固定化担体を均一な流動状態とすることができ、該担体と基質液 とを効率よく接触させることができる。 According to the above configuration, the substrate liquid supplied by the liquid feed pipe flows out from the tip of the liquid feed pipe into the packed bed of spherical bodies at the bottom of the reaction tank, and when passing between the spherical bodies, the energy of the flow is generated. Rises from the spherical layer while being dispersed and converted into a flow with fullness. At this time, by appropriately setting the flow rate of the substrate solution according to the specific gravity of the substrate solution and the specific gravity of the immobilization carrier, the immobilization carrier can be brought into a uniform flow state, and the carrier and the substrate solution can be separated from each other. The contact can be made efficiently.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

以下、本考案を、図面に示す実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings.

【0014】 まず、図1は、本考案の反応器の一実施例を示すものである。この反応器は、 反応器本体(反応槽)1と、該反応槽1内の基質液に流動を与えるための流動用 ポンプ2と、該反応槽1内に新鮮な基質液を供給するための基質タンク3及び基 質ポンプ4と、該反応槽1内で生成した生成物を受けるための生成物タンク5と 、それぞれを接続する管路等により構成されている。First, FIG. 1 shows an embodiment of the reactor of the present invention. This reactor comprises a reactor body (reaction tank) 1, a flow pump 2 for giving a flow to the substrate solution in the reaction tank 1, and a fresh substrate solution in the reaction tank 1. The substrate tank 3 and the substrate pump 4 are constituted by a product tank 5 for receiving the product generated in the reaction tank 1, and a pipe line connecting them.

【0015】 上記反応槽1は、外周にジャケット11を有するとともに、上部が拡径した本 体部12と、該本体部12の下部に取り付けられる球形底面の底部材13と、本 体部12の上部に装着される蓋部材14とからなるもので、本体部12の上部側 壁には、前記生成物タンク5に連通するオーバーフロー口51が設けられ、底部 材13内には、多数の球状体6が充填されている。なお、底部材13及び蓋部材 14は、それぞれクランプ15により本体部12に装着されている。The reaction tank 1 has a jacket 11 on the outer circumference and a main body portion 12 having an enlarged upper portion, a spherical bottom member 13 attached to a lower portion of the main body portion 12, and a main body portion 12. The upper side wall of the main body 12 is provided with an overflow port 51 communicating with the product tank 5, and the bottom member 13 has a large number of spherical bodies. 6 is filled. The bottom member 13 and the lid member 14 are attached to the main body 12 by clamps 15, respectively.

【0016】 この反応槽1は、ガラス,ステンレス,プラスチックス等により形成すること ができるが、滅菌操作を必要とする場合があり、また、内部の流動状態を確認で きることなどから、ガラス製であることが望ましい。The reaction tank 1 can be formed of glass, stainless steel, plastics, or the like, but it may require sterilization operation, and since it is possible to check the internal flow state, it is made of glass. Is desirable.

【0017】 上記蓋部材14には、前記流動用ポンプ2に連通する流動用送液管21及び引 抜き管22と、基質ポンプ4に連通する基質送入管23と、センサー24と、薬 液注入口25と、温度計26とが設けられている。なお、センサー24としては 、例えば基質液のpHを測定するpHセンサー、溶存酸素濃度を測定するDOセ ンサー、温度を計測する温度センサー等を目的に応じて用いる。The lid member 14 has a flow liquid supply pipe 21 and a withdrawal pipe 22 communicating with the flow pump 2, a substrate supply pipe 23 communicating with the substrate pump 4, a sensor 24, and a chemical liquid. An inlet 25 and a thermometer 26 are provided. As the sensor 24, for example, a pH sensor for measuring the pH of the substrate solution, a DO sensor for measuring the dissolved oxygen concentration, a temperature sensor for measuring the temperature, or the like is used according to the purpose.

【0018】 前記球状体6は、基質液との比重差がかなりある材質で、しかも化学的,物理 的にも安定で、前記流動用送液管21の先端から流出される基質液の流れに動か されることのない物質であることが必要で、微生物を用いる場合にはオートクレ ーブ等の滅菌操作にも耐えられるものであることが必要である。The spherical body 6 is made of a material having a large difference in specific gravity from the substrate liquid, and is chemically and physically stable, so that the flow of the substrate liquid flowing out from the tip of the flow liquid feeding pipe 21 can be prevented. It must be a substance that does not move, and must be able to withstand sterilization operations such as autoclaving when using microorganisms.

【0019】 このため、上記球状体6としては、ガラス球,ステンレス球,テフロンコーテ ィングステンレス球,金球等が考えられるが、価格等を考慮して、ガラス球,ス テンレス球が最適である。また、球状体6の形状は、球型が望ましいが、必ずし も球型である必要はなく、全てが同一の形状,大きさである必要もない。この球 状体6の大きさは、反応器の規模や、反応液(基質液)の流速にもよるが、2リ ットル程度の反応器では、概ね5mm程の直径のものが適当である。Therefore, the spherical body 6 may be a glass ball, a stainless ball, a Teflon-coated stainless steel ball, a gold ball, or the like, but a glass ball or a stainless ball is most suitable in consideration of the price and the like. .. Further, the spherical body 6 preferably has a spherical shape, but the spherical body 6 does not necessarily have to have a spherical shape, and does not have to have the same shape and size. The size of the spherical body 6 depends on the scale of the reactor and the flow rate of the reaction liquid (substrate liquid), but for a reactor of about 2 liters, a diameter of about 5 mm is suitable.

【0020】 前記流動用送液管21は、反応槽1の中心部を通って底部材13の底付近まで 、その先端が到達するように設けられており、基質液を底部材13内に充填され た球状体6の層の下部に流出させるように設定されている。The flow liquid supply pipe 21 is provided so that its tip reaches through the central portion of the reaction tank 1 to near the bottom of the bottom member 13, and the substrate liquid is filled in the bottom member 13. It is set so as to flow out to the lower part of the layer of the spherical body 6 formed.

【0021】 また、前記引抜き管22は、その先端が反応槽1内の基質レベル面より下にな るように、即ち、前記オーバーフロー口51より僅かに下方に位置するように設 けられている。The withdrawal pipe 22 is provided so that its tip is located below the substrate level surface in the reaction tank 1, that is, located slightly below the overflow port 51. ..

【0022】 ここで、上記構成の反応器に用いられる固定化用の担体は、基質液中で浮上し てはならず、沈降するものでなくてはならない。これは、基質と担体との相互の 比重の差がある程度あることが前提となり、また、オートクレーブ等による滅菌 操作にも充分耐えられるものでなくてはならない。このため、固定化用の担体と しては、直径0.4〜1mmの多孔質ガラスビーズのようなものが最適であるが 、上記条件を満たせば他の材質のものを用いることもできる。Here, the carrier for immobilization used in the reactor having the above-described structure must not float in the substrate solution and must settle. This is premised on the fact that there is some difference in specific gravity between the substrate and the carrier, and it must also be able to withstand sterilization operations such as autoclaving. Therefore, as the carrier for immobilization, those such as porous glass beads having a diameter of 0.4 to 1 mm are optimal, but other materials can also be used if the above conditions are satisfied.

【0023】 このように構成された反応器を使用するにあたっては、まず、反応槽1底部に 充填した球状体6の上に、微生物,酵素等を固定化するための担体を入れ、必要 に応じてセンサー等を設置し、さらに、微生物を固定化する場合は、オートクレ ーブ等により滅菌する。In using the reactor configured as described above, first, a carrier for immobilizing microorganisms, enzymes and the like is put on the spherical body 6 filled in the bottom of the reaction tank 1 and, if necessary, Install a sensor, etc., and when immobilizing microorganisms, sterilize with an autoclave or the like.

【0024】 次いで、固定化対象物に対し、個々に定められた周知の方法により、反応槽1 中の固定化用の担体に微生物,酵素等を固定化する。なお、あらかじめ微生物, 酵素等を固定化した担体を、後から入れるようにしてもよい。次いで必要ならば 、新鮮な基質液を基質タンク3から基質ポンプ4により基質送入管23を介して 送入し、オーバーフロー口51の下端に基質レベル面がくるようにする。Next, microorganisms, enzymes and the like are immobilized on the immobilization carrier in the reaction vessel 1 by a well-known method that is individually determined for the object to be immobilized. A carrier on which microorganisms, enzymes, etc. have been immobilized in advance may be inserted later. Then, if necessary, fresh substrate liquid is fed from the substrate tank 3 by the substrate pump 4 through the substrate feed pipe 23 so that the substrate level surface comes to the lower end of the overflow port 51.

【0025】 同時に、適当な恒温水循環装置を用いてジャケット11に最適温度に調温した 恒温水を循環せしめ、反応槽1内を最適温度とする。At the same time, the temperature of the constant temperature water adjusted to the optimum temperature is circulated in the jacket 11 using an appropriate constant temperature water circulating device to bring the inside of the reaction tank 1 to the optimum temperature.

【0026】 そして、流動用ポンプ2を稼動させて基質を引抜き管22から吸い上げるとと もに、流動用送液管21先端から球状体6中に流出させる。流出した基質液は、 充填されている球状体6の間を通りつつ、その流れが分散され、方向性のある流 れでなく、全面性を持つ流れに整えられ、概ね半球形底面の球面に沿って上昇し 、固定化担体を上方に押し上げる流れとなる。Then, the flow pump 2 is operated to suck up the substrate from the drawing pipe 22, and at the same time, the substrate is caused to flow out into the spherical body 6 from the tip of the liquid feed pipe 21 for flow. The flow-out of the substrate liquid is distributed between the filled spherical bodies 6, and the flow is dispersed, and the flow is not a directional flow, but a flow having a complete surface, and is formed into a spherical surface having a substantially hemispherical bottom surface. The flow rises along the above and pushes the immobilization carrier upward.

【0027】 以後、概ね反応槽1の内壁に沿って上昇し、その流速と、基質液と固定化担体 との比重差との関係から、ある一定の上昇限界Hまで固定化担体を上方に押し上 げる。このとき、反応槽1上部の構造を前述のように上に向って末広がりの拡径 構造としておくことにより、この部分で基質液の流速を急速に弱めることができ 、固定化担体の上昇を効果的に抑えることができる。なお、この場合、概ね、水 平面と60度の角度で末広がり構造とすることが最適である。Thereafter, the immobilization carrier is generally raised along the inner wall of the reaction tank 1, and the immobilization carrier is pushed upward to a certain limit H due to the relationship between the flow velocity and the specific gravity difference between the substrate liquid and the immobilization carrier. Go up. At this time, by setting the structure of the upper part of the reaction tank 1 to have a diameter-expanding structure that widens toward the top as described above, the flow rate of the substrate solution can be rapidly weakened at this part, and the rise of the immobilized carrier is effective. Can be suppressed. In this case, generally, it is optimal to have a divergent structure at an angle of 60 degrees with the horizontal plane.

【0028】 反応槽1の上部に上昇した基質液は、一部が前記引抜き管22から吸い上げら れ、他は、送液管21に沿うようにして下降する。したがって、固定化担体は、 前記反応槽1の内壁に沿う上昇流により、図の矢印Rで示すように、ある一定の 上昇限界まで押し上げられた後、この下降流により槽下部に下降し、再び上昇流 により上昇する流動状態となる。A part of the substrate liquid that has risen to the upper part of the reaction tank 1 is sucked up from the drawing pipe 22, and the other part descends along the liquid sending pipe 21. Therefore, the immobilizing carrier is pushed up to a certain limit by the upward flow along the inner wall of the reaction tank 1 as shown by an arrow R in the figure, and then is lowered to the lower part of the tank by this downward flow, and again. As a result of the ascending current, it will be in a rising fluid state.

【0029】 この流動により、基質と固定化担体とが一体化し、固液流動体となって流動す るので、前述した圧密やチャネリングは全く生ぜず、基質と固定化された微生物 、酵素等との間の反応が均一に効率的に進み、高反応効率が得られる。また、固 定化担体は、前述のように一定の上昇限界を保つため、引抜き管22より吸引さ れることは全くない。By this flow, the substrate and the immobilization carrier are integrated and flow as a solid-liquid fluid, so that the above-mentioned compaction and channeling do not occur at all, and the substrate and the immobilized microorganisms, enzymes and the like do not occur. The reaction during the process proceeds uniformly and efficiently, and high reaction efficiency is obtained. Further, since the solidified carrier maintains a constant rising limit as described above, it is never sucked from the drawing tube 22.

【0030】 さらに、反応が進んだ段階で、新鮮な基質液を基質タンク3から基質ポンプ4 により基質送入管23を介して反応槽1中に適量送りこみ、連続的に反応を進め ることができる。このとき、基質送入管23とオーバーフロー口51との位置関 係を適当に設定しておけば、反応槽1中の基質液の流動により、新鮮基質が直ち に混合するため、新鮮基質がそのままオーバーフロー口51より生成物タンク5 に流出することはほとんどない。Further, when the reaction has proceeded, an appropriate amount of fresh substrate solution is fed from the substrate tank 3 to the reaction tank 1 by the substrate pump 4 via the substrate feed pipe 23 to continuously advance the reaction. You can At this time, if the positional relationship between the substrate inlet pipe 23 and the overflow port 51 is set appropriately, the fresh substrate is immediately mixed due to the flow of the substrate solution in the reaction tank 1, so that the fresh substrate is The product will almost never flow out of the overflow port 51 into the product tank 5 as it is.

【0031】 そして、上記新鮮基質の導入により、反応生成物は、オーバーフロー口51よ り接続管路を経て生成物タンク5に溢出される。Then, by introducing the above-mentioned fresh substrate, the reaction product is overflowed into the product tank 5 from the overflow port 51 through the connecting pipe.

【0032】 この間、前記センサー24により、基質液の状態を監視し、状態を一定に保持 するため、又は変化させるための薬液を前記薬液注入口25より投入することが できる。例えば、センサー24にpHセンサーを用いて基質液のpHを測定し、 この結果により、酸又はアルカリ液を投入して基質液のpHを所望の値に保持す ることができる。また、pHセンサーの代りにDOセンサーを用いて基質液の溶 存酸素濃度を測定したり、温度センサーを用いて恒温循環装置を制御し、基質液 の温度をコントロールすることも可能である。During this period, the sensor 24 can monitor the state of the substrate liquid, and a chemical liquid for keeping the state constant or changing the state can be injected from the chemical liquid inlet 25. For example, the pH of the substrate solution can be measured using a pH sensor as the sensor 24, and the pH of the substrate solution can be maintained at a desired value by adding an acid or alkali solution based on the result. Further, it is possible to control the temperature of the substrate liquid by using a DO sensor instead of the pH sensor to measure the dissolved oxygen concentration of the substrate liquid, and by using a temperature sensor to control the thermostatic circulation device.

【0033】 ここで、本実施例装置の効果を確認するために行った実験結果を説明する。Here, the result of an experiment conducted to confirm the effect of the apparatus of this embodiment will be described.

【0034】 反応器の全容量が2リットルである反応槽1の半球形底部に、直径概略5mm のガラス球200mlを入れ、さらに、直径が0.4〜1mmの多孔質ガラス固 定化担体を700ml入れ、次いで基質液としてGPY培地(比重1.02)を オーバーフロー口51の下端まで入れた。次に各配管を接続し、流動用ポンプ2 を稼動させて基質液を循環し、上記担体を流動させた。200 ml of glass spheres having a diameter of approximately 5 mm were placed in the hemispherical bottom of the reaction vessel 1 having a total volume of 2 liters, and a porous glass-solidified carrier having a diameter of 0.4 to 1 mm was placed. 700 ml was put, and then GPY medium (specific gravity 1.02) was put as the substrate liquid to the lower end of the overflow port 51. Next, each pipe was connected, the flow pump 2 was operated to circulate the substrate solution, and the above carrier was made to flow.

【0035】 以後、流速を整え、その時の流動している体積を測定し、その状態を観察した 。その結果、流速1.3リットル/分で流動している体積は780ml、同1. 5リットル/分で870ml、同2.3リットル/分で900ml、同3.1リ ットル/分で960mlとなった。また、流動の状態を観察した結果は、流速が 2.3リットル/分の時の状態が一番良好であった。After that, the flow velocity was adjusted, the flowing volume at that time was measured, and the state was observed. As a result, the volume flowing at a flow rate of 1.3 liters / minute was 780 ml. It was 870 ml at 5 liters / minute, 900 ml at 2.3 liters / minute, and 960 ml at 3.1 liters / minute. As a result of observing the flow state, the state when the flow rate was 2.3 liters / minute was the best.

【0036】 次にガラス球を入れずに同様の実験を行ったところ、流速が1.5リットル/ 分以下では、底部の部分がほとんど流動せず、1.8リットル/分でわずかに流 動してその流動体積が790mlとなり、2.4リットル/分では流動体積は9 00mlとなったものの、底部付近の流動状態は激しすぎ、とうてい担体が正常 な形態を保持できるものとは思われなかった。Next, a similar experiment was conducted without inserting glass spheres. As a result, when the flow rate was 1.5 liters / minute or less, the bottom part hardly flowed and the flow rate was slightly increased at 1.8 liters / minute. The flow volume was 790 ml, and at 2.4 liters / min, the flow volume was 900 ml, but the flow condition near the bottom was too violent, and it is thought that the carrier could maintain a normal shape. There wasn't.

【0037】 前記の様にガラス球を入れ、流速を2.3リットル/分とし、7日間流動を継 続した後、担体を顕微鏡で観察した結果、担体の破壊磨耗はほとんど見られなか った。一方、ガラス球を入れずに同様に実験した後、顕微鏡で観察してみると多 数の担体が破壊され、磨耗しているのがみられた。As described above, the glass spheres were put in, the flow rate was set to 2.3 liters / minute, the flow was continued for 7 days, and the carrier was observed with a microscope. As a result, almost no fracture wear of the carrier was observed. .. On the other hand, after carrying out the same experiment without inserting glass spheres and observing with a microscope, it was found that many carriers were broken and worn.

【0038】 また、ガラス球を入れない場合、流動用送液管21の先端開口が反応槽1の中 心から僅かでもずれると、偏流を生じて槽全体に不均一な流れが生じるのに対し 、ガラス球を入れた場合は、多少軸線がずれても均一な流動状態が得られた。Further, in the case where the glass bulb is not put in, if the tip opening of the liquid-feeding pipe for flow 21 is slightly deviated from the center of the reaction tank 1, a nonuniform flow is generated and a non-uniform flow is generated in the whole tank. When glass spheres were put in, a uniform flow state was obtained even if the axis line was slightly shifted.

【0039】 図2乃至図4は、それぞれ本考案の他の実施例を示すものである。なお、前記 図1に示したものと同一要素のものには同一符号を付して、その詳細な説明は省 略する。2 to 4 show another embodiment of the present invention. The same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0040】 図2は、反応槽1を底部を含めた一体構造のものとし、蓋部材もシリコン栓1 6等を反応槽1の上部に嵌合せしめる構造としたものである。これにより、反応 槽1部分を簡素化,小型化でき、図1に示すものに比べて安価に提供することが 可能になる。なお、反応槽1は、上記同様、内容を観察できるようにガラスで製 作することが望ましい。In FIG. 2, the reaction tank 1 has an integrated structure including the bottom portion, and the lid member also has a structure in which the silicon stopper 16 and the like are fitted to the upper portion of the reaction tank 1. As a result, the reactor 1 part can be simplified and downsized, and it can be provided at a lower cost than that shown in FIG. It is desirable that the reaction tank 1 is made of glass so that the contents can be observed as in the above.

【0041】 また、本実施例に示す反応器は、前記同様に、固定化担体を流動させて基質と の反応効率を向上させるものであるが、基質液は、基質タンク3から基質ポンプ 4により基質送入管23を介して反応槽1内に供給され、固定化担体を上昇させ る流れを形成した後、オーバーフロー口51から基質タンク3に戻る経路を循環 する。In addition, the reactor shown in the present example is for moving the immobilized carrier to improve the reaction efficiency with the substrate in the same manner as described above, but the substrate liquid is supplied from the substrate tank 3 to the substrate pump 4 by the substrate pump 3. It is supplied into the reaction tank 1 through the substrate inlet pipe 23, forms a flow for raising the immobilized carrier, and then circulates through the path returning from the overflow port 51 to the substrate tank 3.

【0042】 したがって、回分式としての構成を有しているが、この反応器は、連続反応器 として働き、反応槽1中の基質に加えて基質タンク3中の基質も反応に寄与させ ることができるため、反応生成物を多量に得ることができる。Therefore, although it has a batch type structure, this reactor functions as a continuous reactor, and in addition to the substrate in the reaction tank 1, the substrate in the substrate tank 3 also contributes to the reaction. Therefore, a large amount of reaction product can be obtained.

【0043】 また、図3は、反応槽を2台用い、反応槽1と反応槽1′とを連設し、反応槽 1のオーバーフロー口51と反応槽1′の基質送入管23′とを管路52で連結 したものである。なお、反応槽1′側の各構成部品は、前記反応槽1に対応する 各構成部品の符号にダッシュを付して示してある。Further, in FIG. 3, two reaction tanks are used, the reaction tank 1 and the reaction tank 1 ′ are connected in series, and an overflow port 51 of the reaction tank 1 and a substrate feed pipe 23 ′ of the reaction tank 1 ′ are provided. Are connected by a pipe line 52. The components of the reaction tank 1'side are indicated by adding a dash to the reference numerals of the components corresponding to the reaction tank 1.

【0044】 即ち、本実施例装置は、反応器1及び反応器1′に、各々異なった微生物又は 酵素等を固定化しておき、各々恒温水循環装置61,61′より、それぞれのジ ャケット11,11′に所定の温度の恒温水を循環せしめることにより、異なる 反応を連続的に行わせしめることができ、全く新規な生成物を短時間に迅速に効 率よく生成せしむることが可能となる。That is, in the apparatus of this embodiment, different microorganisms or enzymes are immobilized in the reactor 1 and the reactor 1 ′, respectively, and the constant temperature water circulating devices 61, 61 ′ are used to control the jackets 11, By circulating constant temperature water at a predetermined temperature in 11 ', different reactions can be continuously carried out, and a completely new product can be rapidly and efficiently produced in a short time. ..

【0045】 この場合、2台連設でなく、条件さえ合わせれば、さらに複数台を連設して連 続的に反応させることも可能である。In this case, it is possible not to install two units in series, but to install a plurality of units in series and to make them react continuously as long as the conditions are met.

【0046】 図4は、さらに簡素化をすすめ、反応槽1からジャケットを取り去ったもので 、図のように恒温水槽62に浸漬して用いるようにしたものである。このため、 反応槽1を、さらに小型化,低価格化することができ、中学,高校等の学校教材 として最適なものである。FIG. 4 is a view in which the jacket is removed from the reaction tank 1 for further simplification, and is used by immersing it in the constant temperature water tank 62 as shown in the figure. Therefore, the reaction tank 1 can be further downsized and the price can be reduced, and it is most suitable as a teaching material for school such as middle school and high school.

【0047】 上記図2乃至図4に示したものは、いずれも前述のように、反応槽1の底部に 充填した球状体6中に流動用送液管21又は基質送入管23から基質液を流出さ せることにより、固定化担体に前述のような流動を生じせしめることができ、圧 密やチャネリングを防止して基質液と固定化担体とを十分に接触させ、反応を高 効率化せしめることができる。As shown in FIGS. 2 to 4, as described above, all of the materials shown in FIGS. 2 to 4 are introduced into the spherical body 6 filled in the bottom portion of the reaction tank 1 from the flow liquid feed pipe 21 or the substrate feed pipe 23. The above-mentioned flow can be generated in the immobilization carrier by allowing the substrate to flow out and the compaction and channeling are prevented so that the substrate solution and the immobilization carrier are sufficiently contacted with each other to enhance the reaction efficiency. be able to.

【0048】 また、球状体6中に反応液を流出させる流動用送液管21あるいは基質送入管 23を中心軸に一致させなくても均一な流動状態が得られるため、装置のセッテ ィングも容易になり、セッティングミスによる失敗も大幅に少なくすることがで きるので、反応効率の向上と合わせて全体としての効率を大幅に向上させること ができる。Further, since a uniform flow state can be obtained even if the flow-feeding liquid pipe 21 or the substrate feed-in pipe 23 for letting out the reaction liquid into the spherical body 6 does not coincide with the central axis, the apparatus can be set up. Since it becomes easier and the mistakes caused by setting mistakes can be greatly reduced, it is possible to greatly improve the overall efficiency as well as the reaction efficiency.

【0049】 図5は、図1に示した反応槽1下部の底部材13を充填層用底部材16に交換 し、該底部材16と反応槽1本体部12との間に目皿17を挟み込み、反応槽1 中に充填用固定化担体18を充填したものである。なお、この場合、送液管21 は目皿の直上まで引き上げておく。In FIG. 5, the bottom member 13 at the bottom of the reaction tank 1 shown in FIG. 1 is replaced with a bottom member 16 for a packed bed, and a perforated plate 17 is provided between the bottom member 16 and the reaction tank 1 main body 12. It is sandwiched and filled with the immobilized carrier 18 for filling in the reaction tank 1. In this case, the liquid sending pipe 21 is pulled up to just above the plate.

【0050】 充填する固定化担体18は、圧力損失ができるだけ低いものを選ぶことが望ま しく、例えば図に示す円筒型の多孔質ガラス担体のように圧力損失の極めて少い ものを用いることが好ましいが、これに限定するものでなく、圧力損失の少いも のであれば良い。The immobilization carrier 18 to be filled is preferably selected to have a pressure loss as low as possible, and for example, a cylindrical porous glass carrier shown in the figure having an extremely low pressure loss is preferably used. However, the pressure loss is not limited to this, and may be any pressure loss.

【0051】 本実施例において、新鮮基質は、基質タンク3より基質ポンプ4により送液管 21から反応槽1の底部に送り込まれ、底部より上方に向かって固定化微生物又 は酵素等と反応しながら進み、オーバーフロー口51より生成物タンク5に取り 出される。この間、充填層用底部材16の下方に取付けられたガス送入口19よ り、空気,窒素,炭酸ガス等のガスを必要に応じて送入することができる。In this embodiment, the fresh substrate is sent from the substrate tank 3 by the substrate pump 4 to the bottom of the reaction tank 1 from the liquid feed pipe 21, and reacts with the immobilized microorganisms or enzymes upward from the bottom. While proceeding, the product is taken out to the product tank 5 through the overflow port 51. During this time, a gas such as air, nitrogen, carbon dioxide, etc. can be fed in as needed through the gas inlet 19 attached below the bottom member 16 for packed bed.

【0052】 このように、前記図1に示した反応槽1は、底部材を交換するだけで、前述の 流動層型としても、また充填層型としても用いることができ、このように底部材 を着脱交換可能としておくことにより、目的に応じた反応形式を選定することが でき、反応器を効率よく使用することができる。As described above, the reaction tank 1 shown in FIG. 1 can be used as the above-mentioned fluidized bed type or packed bed type by simply replacing the bottom member. By making the reactor removable and replaceable, the reaction type can be selected according to the purpose, and the reactor can be used efficiently.

【0053】[0053]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上説明したように、本考案によれば、微生物や酵素等を固定化した担体を均 一に流動させることができ、チャネリングや圧密といった従来から問題とされて きた現象を起こすことなく反応を均一に効率よく進めることができる。 As described above, according to the present invention, a carrier on which microorganisms, enzymes, etc. are immobilized can be evenly flowed, and the reaction can be performed uniformly without causing the conventionally problematic phenomena such as channeling and compaction. Can proceed efficiently.

【0054】 また、底部材を着脱交換可能としておくことにより、反応槽の底部を変換する だけで、従来から用いられてきた充填層型の反応器としても用いることができ、 流動層型と充填層型の両方に使用できるため、非常に経済的で便利に利用するこ とができる。Further, by making the bottom member removable and replaceable, it can be used as a packed bed type reactor which has been conventionally used by simply converting the bottom part of the reaction tank. Since it can be used for both layers, it is very economical and convenient to use.

【0055】 また構造が比較的簡単なため、製作を簡素化でき、簡素化したものは多数購入 することができるので、実験を同時に並行して多種類行うことができ、実験期間 を大巾に短縮することが可能にある。即ち、このように反応槽を小型化すること により、異なる条件で、異なる微生物又は酵素を用いて同時に並行して複数の実 験を行うことができ、実験期間の短縮と同時に、貴重な資料を大量に消費するこ とを防ぐ優れた効果をもたらすものである。Since the structure is relatively simple, the manufacture can be simplified, and a large number of simplified products can be purchased. Therefore, many kinds of experiments can be conducted in parallel, and the experiment period can be greatly extended. It can be shortened. In other words, by miniaturizing the reaction tank in this way, it is possible to perform multiple experiments in parallel using different microorganisms or enzymes under different conditions, shortening the experiment period and providing valuable data. It has the excellent effect of preventing large consumption.

【0056】 また簡素化したものは取扱いも簡単なため、学校教育用として巾広く用いるこ ともできる。Since the simplified one is easy to handle, it can be widely used for school education.

【0057】 なお、本考案は、主として微生物,酵素を固定化対象としているが、基質液の 性状と固定化担体を選択することにより、アフィニティクロマトグラフとして利 用することも可能である。Although the present invention mainly targets microorganisms and enzymes, it can also be used as an affinity chromatograph by selecting the properties of the substrate solution and the immobilized carrier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本考案の反応器の一実施例を示す系統図FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the reactor of the present invention.

【図2】 簡素化した反応器の実施例を示す系統図FIG. 2 is a system diagram showing an example of a simplified reactor.

【図3】 反応器を2台連設した場合の実施例を示す系
統図
FIG. 3 is a system diagram showing an example in which two reactors are connected in series.

【図4】 図2のものをさらに簡素化した反応器の実施
例を示す系統図
FIG. 4 is a system diagram showing an embodiment of a reactor in which the reactor of FIG. 2 is further simplified.

【図5】 図1に示す反応器を充填層型にした場合の実
施例を示す系統図
FIG. 5 is a system diagram showing an example in which the reactor shown in FIG. 1 is of a packed bed type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反応槽 2…流動用ポンプ 3…基質タンク
4…基質ポンプ 5…生成物タンク 6…球状体 11…ジャケット
12…本体部 13…底部材 14…蓋部材 15…クランプ
21…流動用送液管 22…引抜き管 23…基質送入管 51…オーバ
ーフロー口
1 ... Reactor 2 ... Flow pump 3 ... Substrate tank
4 ... Substrate pump 5 ... Product tank 6 ... Spherical body 11 ... Jacket 12 ... Main body 13 ... Bottom member 14 ... Lid member 15 ... Clamp
21 ... Liquid-feeding pipe 22 ... Drawing pipe 23 ... Substrate inlet pipe 51 ... Overflow port

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 反応槽の底部に多数の球状体を充填する
とともに、該反応槽に反応液を供給する送液管の先端部
を前記球状体の充填層中に開口させたことを特徴とする
反応器。
1. The bottom of the reaction tank is filled with a large number of spherical bodies, and the tip of a liquid feed pipe for supplying the reaction solution to the reaction tank is opened in a packed layer of the spherical bodies. Reactor to do.
【請求項2】 前記反応槽は、前記球状体を充填する底
部が反応槽本体部と着脱可能に形成されていることを特
徴とする請求項1記載の反応器。
2. The reactor according to claim 1, wherein the reaction tank has a bottom portion that is filled with the spherical body and is detachable from the reaction tank main body portion.
【請求項3】 前記反応槽は、上部に反応液を導出する
引抜き管又はオーバーフロー口を有するとともに、該引
抜き管又はオーバーフロー口近傍が拡径されていること
を特徴とする請求項1記載の反応器。
3. The reaction according to claim 1, wherein the reaction tank has an extraction pipe or an overflow port through which a reaction solution is led out, and the vicinity of the extraction pipe or the overflow port is expanded. vessel.
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