JPH06327460A - 流加培養用エアリフト型リアクタ - Google Patents
流加培養用エアリフト型リアクタInfo
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- JPH06327460A JPH06327460A JP11960193A JP11960193A JPH06327460A JP H06327460 A JPH06327460 A JP H06327460A JP 11960193 A JP11960193 A JP 11960193A JP 11960193 A JP11960193 A JP 11960193A JP H06327460 A JPH06327460 A JP H06327460A
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- JP
- Japan
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- inner cylinder
- tank body
- weir
- culture
- reactor
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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
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/18—Flow directing inserts
- C12M27/22—Perforated plates, discs or walls
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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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
- C12M29/08—Air lift
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- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Biomedical Technology (AREA)
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- Biochemistry (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 撹拌機を用いず、かつ如何なる液位であって
も自然循環による培養を可能とする流加培養用エアリフ
ト型リアクタを提供することを目的とする。 【構成】 培養タンク本体１０と、このタンク本体１０
内に設置される内筒１１とを備え、前記内筒１１はその
下部がタンク本体１０の下部と連通するようタンク本体
１０内に支持され、前記内筒１１の周面には所定の高さ
位置に複数個からなる堰窓１５，１６を周方向に列設す
るとともに上部周縁を上端堰１４とし、前記タンク本体
１０の下部にはエア供給系１７および培地供給系２０を
接続してなり、前記内筒１１の堰窓１５，１６または上
端堰１４から溢水した液がタンク本体１０と内筒１１と
の間を通って下降し、内筒１１内を上昇することにより
内筒内外の比重差を利用して自然循環流を生成するよう
にしたことを特徴とする。
も自然循環による培養を可能とする流加培養用エアリフ
ト型リアクタを提供することを目的とする。 【構成】 培養タンク本体１０と、このタンク本体１０
内に設置される内筒１１とを備え、前記内筒１１はその
下部がタンク本体１０の下部と連通するようタンク本体
１０内に支持され、前記内筒１１の周面には所定の高さ
位置に複数個からなる堰窓１５，１６を周方向に列設す
るとともに上部周縁を上端堰１４とし、前記タンク本体
１０の下部にはエア供給系１７および培地供給系２０を
接続してなり、前記内筒１１の堰窓１５，１６または上
端堰１４から溢水した液がタンク本体１０と内筒１１と
の間を通って下降し、内筒１１内を上昇することにより
内筒内外の比重差を利用して自然循環流を生成するよう
にしたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリアクタに係り、特に流
加培養用エアリフト型リアクタに関する。
加培養用エアリフト型リアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】菌体を高濃度で培養し、その代謝生産物
を得る場合、菌体の増殖に伴って倍地の量を増加させる
方法として流加培養（Ｆｅｄ Ｂａｔｃｈ Ｃｕｌｔｕ
ｒｅ）が知られている。この培養には、一般に攪拌装
置、通気装置、冷却装置を具備するジャーファーメンタ
が用いられる。
を得る場合、菌体の増殖に伴って倍地の量を増加させる
方法として流加培養（Ｆｅｄ Ｂａｔｃｈ Ｃｕｌｔｕ
ｒｅ）が知られている。この培養には、一般に攪拌装
置、通気装置、冷却装置を具備するジャーファーメンタ
が用いられる。
【０００３】ところで近時、細胞融合やＤＮＡ組替えを
行なった菌体を用い、大量に物質生産が行なわれるよう
になっているが、上記従来の培養手段をそのままスケー
ルアップすると種々の問題が生じる。
行なった菌体を用い、大量に物質生産が行なわれるよう
になっているが、上記従来の培養手段をそのままスケー
ルアップすると種々の問題が生じる。
【０００４】すなわち従来の流加培養では、多くの場合
図３、図４に略示するようなリアクタ１が利用されてい
る。このリアクタ１は、図３のものは小規模用として用
いられ、図４のものは大規模用として用いられるもの
で、内部に撹拌機２が設けられ、図３の場合はこの撹拌
機２の攪拌軸３が槽内に垂設されていてこれに複数枚の
攪拌翼４，４…が段設されており、攪拌軸３をモータ５
により回転して攪拌する構造となっている。図３中６は
冷却ジャケットであり、また７はエア供給系を示す。
図３、図４に略示するようなリアクタ１が利用されてい
る。このリアクタ１は、図３のものは小規模用として用
いられ、図４のものは大規模用として用いられるもの
で、内部に撹拌機２が設けられ、図３の場合はこの撹拌
機２の攪拌軸３が槽内に垂設されていてこれに複数枚の
攪拌翼４，４…が段設されており、攪拌軸３をモータ５
により回転して攪拌する構造となっている。図３中６は
冷却ジャケットであり、また７はエア供給系を示す。
【０００５】図４の場合は、攪拌機２の上部にエア供給
系７が垂設され、その周辺にドラフトチューブ８が設け
られ、さらにその周辺に冷却コイル９が配設されてい
る。
系７が垂設され、その周辺にドラフトチューブ８が設け
られ、さらにその周辺に冷却コイル９が配設されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに従来の撹拌機
を有するものでは、構造的に複雑になるばかりでなく、
翼４が回転するため菌体に対する剪断力が大きくなるこ
とや、槽内での液の流れに乱れが多く、バックミキシン
グが多発し、結果的に性能劣化を招くという問題点があ
る。
を有するものでは、構造的に複雑になるばかりでなく、
翼４が回転するため菌体に対する剪断力が大きくなるこ
とや、槽内での液の流れに乱れが多く、バックミキシン
グが多発し、結果的に性能劣化を招くという問題点があ
る。
【０００７】また５ｍ3 以上の大容量のリアクタの場合
には、図４のように内部に冷却用コイル９を必要とする
場合が多く、そのため内部のコイル９の支持機構が必要
となってこれらの存在により洗浄性が悪くなり、微生物
管理が著しく困難になる。
には、図４のように内部に冷却用コイル９を必要とする
場合が多く、そのため内部のコイル９の支持機構が必要
となってこれらの存在により洗浄性が悪くなり、微生物
管理が著しく困難になる。
【０００８】さらに菌体の沈降防止や気泡剪断の目的か
ら撹拌機２を採用する場合、スケールアップに伴い電動
機の能力も激増し、メカニカルシールなどの軸封が困難
となる等、大掛りな設備が必要となるという問題があ
る。
ら撹拌機２を採用する場合、スケールアップに伴い電動
機の能力も激増し、メカニカルシールなどの軸封が困難
となる等、大掛りな設備が必要となるという問題があ
る。
【０００９】本発明はこれに鑑み、撹拌機を用いず、バ
ックフローの少ない構造とし、バッチ流加および連続流
加とも可能として、菌体に対する剪断力が小さいうえ反
応効率が高く、特に如何なる液位であっても使用可能な
流加培養用エアリフト型リアクタを提供することを目的
とするものである。
ックフローの少ない構造とし、バッチ流加および連続流
加とも可能として、菌体に対する剪断力が小さいうえ反
応効率が高く、特に如何なる液位であっても使用可能な
流加培養用エアリフト型リアクタを提供することを目的
とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記従来の技術が有する
問題点を解決するための手段として、本発明は、培養タ
ンク本体と、このタンク本体内に設置される内筒とを備
え、前記内筒はその下部がタンク本体の下部と連通する
ようタンク本体内に支持され、前記内筒の周面には所定
の高さ位置に複数個からなる堰窓を周方向に列設すると
ともに上部周縁を上端堰とし、前記タンク本体の下部に
はエア供給系および培地供給系を接続してなり、前記内
筒の堰窓または上端堰から溢水した液がタンク本体と内
筒との間を通って下降し、内筒内を上昇することによ
り、内筒内外の液の比重差を利用して自然循環流を生成
するようにしたことを特徴とする。
問題点を解決するための手段として、本発明は、培養タ
ンク本体と、このタンク本体内に設置される内筒とを備
え、前記内筒はその下部がタンク本体の下部と連通する
ようタンク本体内に支持され、前記内筒の周面には所定
の高さ位置に複数個からなる堰窓を周方向に列設すると
ともに上部周縁を上端堰とし、前記タンク本体の下部に
はエア供給系および培地供給系を接続してなり、前記内
筒の堰窓または上端堰から溢水した液がタンク本体と内
筒との間を通って下降し、内筒内を上昇することによ
り、内筒内外の液の比重差を利用して自然循環流を生成
するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】培養液は倍地供給系を通じてタンク本体内に供
給され、エア供給系を通じてタンク本体内に供給される
エアと共に内筒内を上昇する。その培養液の水位により
内筒の堰窓から内筒外に溢出し、タンク本体と内筒との
間に入り、タンク本体の壁面により冷却されて下降流と
なり、その下部から再び内筒内に入って上昇することを
繰返すことによって自然対流が起きる。この場合、タン
ク本体内の液量が多い場合は内筒の上端堰から溢出し、
その液の水位に応じてそれより下位の堰窓から溢出して
循環するので、バッチ流加、連続流加を問わずその液量
に拘ることなく攪拌が行なわれる。タンク本体の周囲に
冷却管群を内蔵することにより培養液の温度制御を冷媒
の供給量またはその温度を制御することによって行なう
ことができる。
給され、エア供給系を通じてタンク本体内に供給される
エアと共に内筒内を上昇する。その培養液の水位により
内筒の堰窓から内筒外に溢出し、タンク本体と内筒との
間に入り、タンク本体の壁面により冷却されて下降流と
なり、その下部から再び内筒内に入って上昇することを
繰返すことによって自然対流が起きる。この場合、タン
ク本体内の液量が多い場合は内筒の上端堰から溢出し、
その液の水位に応じてそれより下位の堰窓から溢出して
循環するので、バッチ流加、連続流加を問わずその液量
に拘ることなく攪拌が行なわれる。タンク本体の周囲に
冷却管群を内蔵することにより培養液の温度制御を冷媒
の供給量またはその温度を制御することによって行なう
ことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を参照して
説明する。図１は本発明による流加培養用エアリフト型
リアクタの一実施例のタンク本体１０を断面とした正面
を示すもので、タンク本体１０は堅型円筒形を有し、こ
のタンク本体１０内には内筒１１が同心円状に立設さ
れ、この内筒１１の下部とタンク本体１０の下部内とは
連通状態として支持部１２に支持されている。
説明する。図１は本発明による流加培養用エアリフト型
リアクタの一実施例のタンク本体１０を断面とした正面
を示すもので、タンク本体１０は堅型円筒形を有し、こ
のタンク本体１０内には内筒１１が同心円状に立設さ
れ、この内筒１１の下部とタンク本体１０の下部内とは
連通状態として支持部１２に支持されている。
【００１３】前記内筒１１は、タンク本体１０の内部上
方に空間１３を残す高さとされ、内筒１１の上部周縁に
は鋸歯状に切欠された上端堰１４が形成されており、上
下方向中間位置には周方向に同一レベルをもって複数個
の堰窓１５，１６が所要段数（図では２段）にわたり開
設されている。上記堰窓１５は前記上端堰１４と同様、
溢出時の攪拌性をよくするため逆三角形状の孔構造とさ
れている。
方に空間１３を残す高さとされ、内筒１１の上部周縁に
は鋸歯状に切欠された上端堰１４が形成されており、上
下方向中間位置には周方向に同一レベルをもって複数個
の堰窓１５，１６が所要段数（図では２段）にわたり開
設されている。上記堰窓１５は前記上端堰１４と同様、
溢出時の攪拌性をよくするため逆三角形状の孔構造とさ
れている。
【００１４】前記タンク本体１０の下部には、圧力エア
源からの配管１７が途中にフイルタ１８、バルブ１９を
介して接続され、タンク本体１０の下部中央には培養液
供給源からの配管２０がポンプ２１、バルブ２２を介し
て接続されている。さらにタンク本体１０の下底部には
製品の取出管２３がバルブ２４を介して接続され、タン
ク本体１０の上部には排気管２５がバルブ２６を介して
接続されている。
源からの配管１７が途中にフイルタ１８、バルブ１９を
介して接続され、タンク本体１０の下部中央には培養液
供給源からの配管２０がポンプ２１、バルブ２２を介し
て接続されている。さらにタンク本体１０の下底部には
製品の取出管２３がバルブ２４を介して接続され、タン
ク本体１０の上部には排気管２５がバルブ２６を介して
接続されている。
【００１５】前記タンク本体１０の前記内筒１１の高さ
範囲内の外周部には冷却ジャケット２７が付設されてお
り、その下部には冷媒（冷却水）入口２８が、同上部に
は冷媒排出口２９が設けられ、冷媒入口２８には冷媒供
給管３０が、同出口２９には冷媒排出管３１がそれぞれ
接続されている。３２は冷媒温度制御機器を示す。
範囲内の外周部には冷却ジャケット２７が付設されてお
り、その下部には冷媒（冷却水）入口２８が、同上部に
は冷媒排出口２９が設けられ、冷媒入口２８には冷媒供
給管３０が、同出口２９には冷媒排出管３１がそれぞれ
接続されている。３２は冷媒温度制御機器を示す。
【００１６】上記冷却ジャケット２７より下位のタンク
本体１０と内筒１１との間には冷却管３３，３３…群が
配設されている。この冷却管３３は、前記冷却ジャケッ
ト２７の下端近傍位置のタンク本体１０と内筒１１との
間に液密に固定された上板３４と、同じくタンク本体１
０の下部近傍に固定された下板３５とに上下端が挿通支
持されて上板３４の上面側と下板３５の下面側とを冷却
管３３，３３…により連通するようになっており、上板
３４と下板３５との間の空間部が冷却ジャケット３６と
されていて、これに前記冷媒供給管３０の分岐管３０ａ
及び冷媒排出管３１の分岐管３１ａが接続されている。
本体１０と内筒１１との間には冷却管３３，３３…群が
配設されている。この冷却管３３は、前記冷却ジャケッ
ト２７の下端近傍位置のタンク本体１０と内筒１１との
間に液密に固定された上板３４と、同じくタンク本体１
０の下部近傍に固定された下板３５とに上下端が挿通支
持されて上板３４の上面側と下板３５の下面側とを冷却
管３３，３３…により連通するようになっており、上板
３４と下板３５との間の空間部が冷却ジャケット３６と
されていて、これに前記冷媒供給管３０の分岐管３０ａ
及び冷媒排出管３１の分岐管３１ａが接続されている。
【００１７】したがってタンク本体１０の下部の培養液
供給系の配管２０を通じポンプ２１により培養液を供給
するとともにエア供給系の配管１７を通じてエア（無菌
エア）供給すると、エアは培養液中を気泡となって上昇
し、タンク本体１０内の内筒１１の内部にそって上昇流
が起こる。このとき培養液の水位により内筒１１の堰窓
１６または１５から内筒１１外に溢出し、内筒１１とタ
ンク本体１０との間に入る。
供給系の配管２０を通じポンプ２１により培養液を供給
するとともにエア供給系の配管１７を通じてエア（無菌
エア）供給すると、エアは培養液中を気泡となって上昇
し、タンク本体１０内の内筒１１の内部にそって上昇流
が起こる。このとき培養液の水位により内筒１１の堰窓
１６または１５から内筒１１外に溢出し、内筒１１とタ
ンク本体１０との間に入る。
【００１８】このタンク本体１０の内周は、冷却ジャケ
ット２７へ供給される冷媒により冷却されているのでタ
ンク本体１０の内周面にそって下降流が生じ、さらに冷
却管３３，３３…内を通って下降する間に冷却ジャケッ
ト３６により冷却されてタンク本体１０の下部に至り、
ついで再び内筒１１の下部から上昇流となって内筒１１
内を上昇するように矢印で示す自然対流が生じて循環
し、攪拌が起こる。
ット２７へ供給される冷媒により冷却されているのでタ
ンク本体１０の内周面にそって下降流が生じ、さらに冷
却管３３，３３…内を通って下降する間に冷却ジャケッ
ト３６により冷却されてタンク本体１０の下部に至り、
ついで再び内筒１１の下部から上昇流となって内筒１１
内を上昇するように矢印で示す自然対流が生じて循環
し、攪拌が起こる。
【００１９】タンク本体１０内の培養液の水位が高いと
きは、内筒１１の上端堰１４から溢出し、同様に循環す
る。したがってタンク本体１０内の水位にかかわらず、
特に最低水位であっても循環流を起こさせることができ
る。
きは、内筒１１の上端堰１４から溢出し、同様に循環す
る。したがってタンク本体１０内の水位にかかわらず、
特に最低水位であっても循環流を起こさせることができ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撹
拌機を用いることなくリアクタ内での自然循環を起こさ
せることができるので、菌体に対する剪断力が少なく、
菌体を損傷させることがない。また内筒内を上昇流路と
し、その内筒の周面に形成された堰窓から溢出させて循
環するようにしたことによりバックフローの少ない構造
とすることができるとともに液位の如何にかかわらず循
環させることができ、仮に堰窓が浸漬状態となっても内
筒の内外の液位差によりその堰窓を通じて循環が行なわ
れ、反応効率の高いリアクタとすることができる。
拌機を用いることなくリアクタ内での自然循環を起こさ
せることができるので、菌体に対する剪断力が少なく、
菌体を損傷させることがない。また内筒内を上昇流路と
し、その内筒の周面に形成された堰窓から溢出させて循
環するようにしたことによりバックフローの少ない構造
とすることができるとともに液位の如何にかかわらず循
環させることができ、仮に堰窓が浸漬状態となっても内
筒の内外の液位差によりその堰窓を通じて循環が行なわ
れ、反応効率の高いリアクタとすることができる。
【図１】本発明によるリアクタの一実施例を示す縦断正
面図。
面図。
【図２】図１の冷却管部分の詳細を示す部分を断面とし
た斜視図。
た斜視図。
【図３】従来のリアクタを示す略示断面図。
【図４】従来の大型のリアクタを示す略示縦断面図。
１０ タンク本体 １１ 内筒 １４ 上端堰 １５，１６ 堰窓 ２１ ポンプ ２３ 取出管 ２５ 排気管 ２７ 冷却ジャケット ３３ 冷却管 ３６ 冷却ジャケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹 原 繁 昌 東京都渋谷区神宮前六丁目26番１号 麒麟 麦酒株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】培養タンク本体と、このタンク本体内に設
置される内筒とを備え、前記内筒はその下部がタンク本
体の下部と連通するようタンク本体内に支持され、前記
内筒の周面には所定の高さ位置に複数個からなる堰窓を
周方向に列設するとともに上部周縁を上端堰とし、前記
タンク本体の下部にはエア供給系および培地供給系を接
続してなり、前記内筒の堰窓または上端堰から溢水した
液がタンク本体と内筒との間を通って下降し、内筒内を
上昇することにより内筒内外の液の比重差を利用して自
然循環流を生成するようにしたことを特徴とする流加培
養用エアリフト型リアクタ。 - 【請求項２】前記タンク本体と内筒間の外周部に冷却管
群を有する請求項１記載の流加培養用エアリフト型リア
クタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5119601A JPH088856B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 流加培養用エアリフト型リアクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5119601A JPH088856B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 流加培養用エアリフト型リアクタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06327460A true JPH06327460A (ja) | 1994-11-29 |
| JPH088856B2 JPH088856B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=14765437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5119601A Expired - Fee Related JPH088856B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 流加培養用エアリフト型リアクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088856B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106635758A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-10 | 深圳市能源环保有限公司 | 一种无动力搅拌的有机垃圾厌氧发酵装置 |
| KR101970135B1 (ko) * | 2018-10-18 | 2019-04-18 | 한국해양과학기술원 | 로즈 맥스 연속 순환 생물 반응기 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106409354B (zh) * | 2016-09-28 | 2018-01-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种适用于长期运行工况下的开式非能动热量导出系统 |
| CN108485917A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-09-04 | 湖州南浔优恒工程咨询有限公司 | 一种生物工程发酵罐 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63251077A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | Ebara Res Co Ltd | 軸流羽根車を用いた培養装置 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP5119601A patent/JPH088856B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63251077A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | Ebara Res Co Ltd | 軸流羽根車を用いた培養装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106635758A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-05-10 | 深圳市能源环保有限公司 | 一种无动力搅拌的有机垃圾厌氧发酵装置 |
| KR101970135B1 (ko) * | 2018-10-18 | 2019-04-18 | 한국해양과학기술원 | 로즈 맥스 연속 순환 생물 반응기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088856B2 (ja) | 1996-01-31 |
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