JPH0669358B2 - 発酵装置 - Google Patents
発酵装置Info
- Publication number
- JPH0669358B2 JPH0669358B2 JP60152757A JP15275785A JPH0669358B2 JP H0669358 B2 JPH0669358 B2 JP H0669358B2 JP 60152757 A JP60152757 A JP 60152757A JP 15275785 A JP15275785 A JP 15275785A JP H0669358 B2 JPH0669358 B2 JP H0669358B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- fermenter
- fermentation
- microns
- several
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発酵装置に関し、詳しくは特定の微生物担体を
発酵槽内に配設し、該担体に微生物を付着させて発酵を
行なう、いわゆる付着菌体法に適した発酵装置に関す
る。
発酵槽内に配設し、該担体に微生物を付着させて発酵を
行なう、いわゆる付着菌体法に適した発酵装置に関す
る。
〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点） 固定化菌体を用いる連続発酵法については、既に多くの
研究報告がなされており、中でもアルギン酸塩のゲルや
光硬化性樹脂を使用しての包括固定化によるアルコール
発酵法が広く知られている。また、菌体の自然付着力を
利用して担体に付着させ、発酵を行う方法（付着菌体
法）も注目を浴びている。しかしながら、これらの発酵
法にはそれぞれに一長一短があり、改良すべき余地が残
つていることもまた事実である。具体的には次の様な問
題点が指摘される。
研究報告がなされており、中でもアルギン酸塩のゲルや
光硬化性樹脂を使用しての包括固定化によるアルコール
発酵法が広く知られている。また、菌体の自然付着力を
利用して担体に付着させ、発酵を行う方法（付着菌体
法）も注目を浴びている。しかしながら、これらの発酵
法にはそれぞれに一長一短があり、改良すべき余地が残
つていることもまた事実である。具体的には次の様な問
題点が指摘される。
（１）包括法の問題点 （１−１）光硬化性樹脂による包括法の問題点 固定化菌体を製造するための特殊設備が必要である。
雑菌汚染或いは定期修理によるシヤツトダウン後の運
転再開に当り、固定化酵母の入れ替えや滅菌操作が煩雑
である。
転再開に当り、固定化酵母の入れ替えや滅菌操作が煩雑
である。
（１−２）アルギン酸塩ゲルによる包括法の問題点 ゲル内の菌体増殖および炭酸ガスの発生等の影響によ
つてゲル粒子が破壊されるため、ゲルを定期的に補給す
る必要がある。
つてゲル粒子が破壊されるため、ゲルを定期的に補給す
る必要がある。
（１−３）包括法共通の問題点 培地成分や生成物の菌体表面での拡散に制約がある。
（２）付着菌体法の問題点 凝集性酵母等の付着性を持つた菌体でなければ使用で
きない。
きない。
培地よりも比重が大きい担体粒子を使用する上向流流
動床方式では、発生ガス気泡の付着による粒子の系外流
出の危険性がある。また、液流速を高くとることができ
ないため、液滞留時間を大幅に短縮化することが不可能
である。
動床方式では、発生ガス気泡の付着による粒子の系外流
出の危険性がある。また、液流速を高くとることができ
ないため、液滞留時間を大幅に短縮化することが不可能
である。
外的，内的の様々な要因によつて付着菌体の脱落（剥
離）の危険性がある。
離）の危険性がある。
付着菌体法は包括法に比べて固定化菌体を製造するため
の工程や設備が不要であること、滅菌操作が簡便である
こと、スタートアツプが容易であること等の利点を有し
ているため、本発明者らは付着菌体法に焦点を当て、上
述の問題点を改善する新しい方法について検討した。す
なわち、従来の付着菌体法では担体に菌体が付着するの
を待つたという言わば受身的な固定化法であつたもの
を、浮遊懸濁している菌体を捕捉する能力を持つ担体を
使用するという積極的な固定化法に変えることで、凝集
性や付着性を持たない菌体にも適用可能とし、さらにそ
の担体を板状もしくは中空円筒状に成型することにより
発酵過程において発生する炭酸ガス等によるトラブルを
未然に防ぐことも可能となつた。
の工程や設備が不要であること、滅菌操作が簡便である
こと、スタートアツプが容易であること等の利点を有し
ているため、本発明者らは付着菌体法に焦点を当て、上
述の問題点を改善する新しい方法について検討した。す
なわち、従来の付着菌体法では担体に菌体が付着するの
を待つたという言わば受身的な固定化法であつたもの
を、浮遊懸濁している菌体を捕捉する能力を持つ担体を
使用するという積極的な固定化法に変えることで、凝集
性や付着性を持たない菌体にも適用可能とし、さらにそ
の担体を板状もしくは中空円筒状に成型することにより
発酵過程において発生する炭酸ガス等によるトラブルを
未然に防ぐことも可能となつた。
すなわち本発明は、数十ミクロン〜数ミリメートルの太
さを有する合成樹脂，木綿，レーヨン，アセテートおよ
びガラス繊維のうちから選ばれた少なくとも１種の材質
からなる細い線状体同士を立体的にからみ合わせてな
る、空間間隔が数ミクロン〜数千ミクロンであり、空隙
率が60％以上である板状もしくは中空筒状の微生物担体
の複数個を該担体同士または該担体と発酵槽内壁間の間
隔が３〜200mmとなるように発酵槽内に配設したことを
特徴とする発酵装置である。
さを有する合成樹脂，木綿，レーヨン，アセテートおよ
びガラス繊維のうちから選ばれた少なくとも１種の材質
からなる細い線状体同士を立体的にからみ合わせてな
る、空間間隔が数ミクロン〜数千ミクロンであり、空隙
率が60％以上である板状もしくは中空筒状の微生物担体
の複数個を該担体同士または該担体と発酵槽内壁間の間
隔が３〜200mmとなるように発酵槽内に配設したことを
特徴とする発酵装置である。
本発明に用いる微生物担体は、細い線状体を立体的、す
なわち上下，前後，左右にからみ合わせたものである。
この線状体のからみ合いにより担体中に複雑な空間が発
生し、線の表面と複雑な空間に微生物を担持させるので
ある。この線と線との接触部の一部或いは全部が結合し
ているが、その結合手段としては特に制限はない。例え
ば機械的手段，熱的手段または接着剤などを使用した化
学的手段などにより或いはこれらの手段を組合せること
により行うことができる。この結果、これら線の間に複
雑な空間が形成され、担体粒子表面に極めて複雑な凹凸
を形成したと同等乃至それ以上の微生物付着効果が得ら
れ、且つ空間中をも十分に微生物居住用に供することの
できる大きな特徴を有するものである。
なわち上下，前後，左右にからみ合わせたものである。
この線状体のからみ合いにより担体中に複雑な空間が発
生し、線の表面と複雑な空間に微生物を担持させるので
ある。この線と線との接触部の一部或いは全部が結合し
ているが、その結合手段としては特に制限はない。例え
ば機械的手段，熱的手段または接着剤などを使用した化
学的手段などにより或いはこれらの手段を組合せること
により行うことができる。この結果、これら線の間に複
雑な空間が形成され、担体粒子表面に極めて複雑な凹凸
を形成したと同等乃至それ以上の微生物付着効果が得ら
れ、且つ空間中をも十分に微生物居住用に供することの
できる大きな特徴を有するものである。
ここで線状体の太さは一般に細いものであればよく特に
制限はないが、通常数十ミクロン〜数ミリメートルの間
で適宜選定される。
制限はないが、通常数十ミクロン〜数ミリメートルの間
で適宜選定される。
また、線状体の材質としては様々なものがあり、例えば
ナイロン，ポリエステル，アクリル樹脂，ポリ塩化ビニ
ル，ポリビニルアルコール，ポリプロピレン，ポリウレ
タン，ポリ塩化ビニリデン等の合成樹脂のほか木綿，レ
ーヨン，アセテート，ガラス繊維等を用いることができ
る。これらはフイラメント，ヤーン，繊維，織布，不織
布，マツト等の種々の形態で使用される。
ナイロン，ポリエステル，アクリル樹脂，ポリ塩化ビニ
ル，ポリビニルアルコール，ポリプロピレン，ポリウレ
タン，ポリ塩化ビニリデン等の合成樹脂のほか木綿，レ
ーヨン，アセテート，ガラス繊維等を用いることができ
る。これらはフイラメント，ヤーン，繊維，織布，不織
布，マツト等の種々の形態で使用される。
本発明に用いる担体は上記線状体のからみ合つた状態の
ものを板状または中空筒状に成型することにより得られ
る。ここで板状とは単に平板状のものだけでなく、波板
状，表面に凹凸を有するもの等を含むものである。ま
た、中空筒状としては通常、円筒状のものを使用する
が、多角形筒状のものであつてもよい。さらに、中空筒
状体の表面が凹凸を有していてもよい。成型に際しては
網材などの多孔質材料を補強材乃至支持材として用いる
ことができる。これら成型物の厚さは通常、数ミリメー
トル〜数百ミリメートル、好ましくは３〜50mmの範囲で
ある。また、成型物の大きさについては発酵槽の大きさ
等を考慮して適宜決定すればよい。発酵槽内に配列する
担体同士あるいは担体と発酵槽内壁間の空間は通常、３
〜200mm、好ましくは５〜100mmの範囲である。この空間
には、微生物担体成型物の補強材または支持材等を設置
することができる。
ものを板状または中空筒状に成型することにより得られ
る。ここで板状とは単に平板状のものだけでなく、波板
状，表面に凹凸を有するもの等を含むものである。ま
た、中空筒状としては通常、円筒状のものを使用する
が、多角形筒状のものであつてもよい。さらに、中空筒
状体の表面が凹凸を有していてもよい。成型に際しては
網材などの多孔質材料を補強材乃至支持材として用いる
ことができる。これら成型物の厚さは通常、数ミリメー
トル〜数百ミリメートル、好ましくは３〜50mmの範囲で
ある。また、成型物の大きさについては発酵槽の大きさ
等を考慮して適宜決定すればよい。発酵槽内に配列する
担体同士あるいは担体と発酵槽内壁間の空間は通常、３
〜200mm、好ましくは５〜100mmの範囲である。この空間
には、微生物担体成型物の補強材または支持材等を設置
することができる。
上記の如く、本発明に用いる担体は線と線のからみ合い
によつて形成される複雑な空間を有しており、この空間
は通常、数ミクロン〜数千ミクロンの範囲にあるが、最
も望ましい空間は数十ミクロン〜数百ミクロンである。
また、空隙率は60％以上、好ましくは80〜99％である。
によつて形成される複雑な空間を有しており、この空間
は通常、数ミクロン〜数千ミクロンの範囲にあるが、最
も望ましい空間は数十ミクロン〜数百ミクロンである。
また、空隙率は60％以上、好ましくは80〜99％である。
なお、本発明に用いる担体の比重を調整するために、上
記素材に炭酸カルシウム，タルク，クレーなどの無機あ
るいは有機の充填材を適量混入して比重を増加させた
り、或いは発泡剤を用いて合成樹脂を発泡させて比重を
低下させる等の手段を適宜採用することができる。ま
た、上記充填材や砂，研摩材等の粒子を上記線状体に接
着させることも有効である。しかも、このような無機粒
子の接着は担持体の親水性を増大させ、微生物の付着性
を高めることとなる。
記素材に炭酸カルシウム，タルク，クレーなどの無機あ
るいは有機の充填材を適量混入して比重を増加させた
り、或いは発泡剤を用いて合成樹脂を発泡させて比重を
低下させる等の手段を適宜採用することができる。ま
た、上記充填材や砂，研摩材等の粒子を上記線状体に接
着させることも有効である。しかも、このような無機粒
子の接着は担持体の親水性を増大させ、微生物の付着性
を高めることとなる。
本発明の装置は発酵槽内に上記形状の担体の複数個を該
担体同士または担体と発酵槽内壁間の間隔が３〜200mm
となるように設置したものである。ここで、発酵槽とし
ては既存のものを用いればよく、また発酵の種類等によ
つて撹拌手段，通気管等の付属設備を任意に取付けるこ
とができる。
担体同士または担体と発酵槽内壁間の間隔が３〜200mm
となるように設置したものである。ここで、発酵槽とし
ては既存のものを用いればよく、また発酵の種類等によ
つて撹拌手段，通気管等の付属設備を任意に取付けるこ
とができる。
アルコール発酵の場合の如く、多量の炭酸ガスを発生す
るときは、この発生ガスを連続的かつ容易に抜き出すこ
とが出来る構造であることが必要であるが、本発明によ
れば、発生ガスは空間を容易に上昇し、系外へ排出する
ことができる。また、担体に対し過剰に付着した微生物
菌体は発生ガスにより剥離され、気泡の上昇による撹拌
効果を受けて懸濁し、発酵液と共に抜き出すことができ
る。したがつて、本発明の装置を用いて発酵を行う場
合、培地の供給と発酵液の抜き出しは発酵槽の上下いず
れから行つてもよい。但し、余剰微生物の沈降性が良い
場合は、槽下部から発酵液を抜き出す方が好ましい。
るときは、この発生ガスを連続的かつ容易に抜き出すこ
とが出来る構造であることが必要であるが、本発明によ
れば、発生ガスは空間を容易に上昇し、系外へ排出する
ことができる。また、担体に対し過剰に付着した微生物
菌体は発生ガスにより剥離され、気泡の上昇による撹拌
効果を受けて懸濁し、発酵液と共に抜き出すことができ
る。したがつて、本発明の装置を用いて発酵を行う場
合、培地の供給と発酵液の抜き出しは発酵槽の上下いず
れから行つてもよい。但し、余剰微生物の沈降性が良い
場合は、槽下部から発酵液を抜き出す方が好ましい。
また、担体の配設方法は一般的には垂直とするが、発生
ガスの上昇抜き出し、余剰微生物の沈降が容易となるよ
うに、配設角度，担体間等の間隔および担体の形状，厚
さ等を培養条件に応じ適宜選択する。
ガスの上昇抜き出し、余剰微生物の沈降が容易となるよ
うに、配設角度，担体間等の間隔および担体の形状，厚
さ等を培養条件に応じ適宜選択する。
本発明の微生物担体に担持させる微生物としては各種の
ものがあり、例えば細菌，酵母，カビ，放線菌，担子
菌，藻類等を挙げることができる。また、本発明の発酵
装置を用いたときの培養条件としては特に制限はなく、
好気的，嫌気的条件下のいずれも適用でき、有用生産物
を得たり、水処理を行うことができる。さらに、二種以
上の微生物を用いる混合微生物系のものとすることもで
きる。
ものがあり、例えば細菌，酵母，カビ，放線菌，担子
菌，藻類等を挙げることができる。また、本発明の発酵
装置を用いたときの培養条件としては特に制限はなく、
好気的，嫌気的条件下のいずれも適用でき、有用生産物
を得たり、水処理を行うことができる。さらに、二種以
上の微生物を用いる混合微生物系のものとすることもで
きる。
また、発酵の形式も制限はなく、連続法，半回分法，回
分法など任意であるが、特に連続法が適している。
分法など任意であるが、特に連続法が適している。
本発明の装置を運転するには、まず上記担体を配設した
発酵槽を滅菌処理後、所定量の培地を入れ、次いで種菌
を加えることにより開始される。運転開始当初浮遊懸濁
している菌体は担体内の空間に容易に捕捉、固定化さ
れ、培地の栄養物を資化して目的とする物質の生産等を
行う。
発酵槽を滅菌処理後、所定量の培地を入れ、次いで種菌
を加えることにより開始される。運転開始当初浮遊懸濁
している菌体は担体内の空間に容易に捕捉、固定化さ
れ、培地の栄養物を資化して目的とする物質の生産等を
行う。
本発明に用いる担体は担体を構成する細い線状体のから
み合いにより生ずる複雑な空間を利用し微生物を三次元
状に付着せしめるものであり、且つ同一担体のどの表面
からも内部の複雑な三次元空間を通して連続していると
いう特徴を有するものである。しかも、担体の空隙率が
大きいため、高濃度の微生物菌体を保持でき、かつ担体
の外表面においては発生するガス気泡の上昇やそれに伴
う撹拌効果によつて菌体の過付着が防止されるため、空
隙の閉塞等のトラブルも生じない。
み合いにより生ずる複雑な空間を利用し微生物を三次元
状に付着せしめるものであり、且つ同一担体のどの表面
からも内部の複雑な三次元空間を通して連続していると
いう特徴を有するものである。しかも、担体の空隙率が
大きいため、高濃度の微生物菌体を保持でき、かつ担体
の外表面においては発生するガス気泡の上昇やそれに伴
う撹拌効果によつて菌体の過付着が防止されるため、空
隙の閉塞等のトラブルも生じない。
次に、本発明の装置の使用例を示す。
使用例 ガラス製容器（「パイレツクス」ガラス，内径35mm,高
さ290mm,有効容積240ml）２基を第２図の如く直列に連
結した。この反応器内に担体（ナイロン繊維（平均径40
μ）を素材として成型した板状体、幅25mm、高さ225mm,
厚さ5mm）を各２枚づつ配設した。
さ290mm,有効容積240ml）２基を第２図の如く直列に連
結した。この反応器内に担体（ナイロン繊維（平均径40
μ）を素材として成型した板状体、幅25mm、高さ225mm,
厚さ5mm）を各２枚づつ配設した。
反応器に培地（グルコース142g／l,ペプトン10g／ｌお
よびイーストエキス10g／ｌを含む）を入れ、種菌とし
てザイモモナス・モビリスZymomonas mobilis）ATCC109
88を第１基目の反応器に接種した。また、上記培地を16
0〜480ml／hrの割合で連続的に供給し、第２基目の反応
器から発酵液を供給量と同様に160〜480ml／hrの割合で
抜出すことにより３ケ月間連続してアルコール発酵を行
なつた。実験結果を第１表に示す。また、各反応器にお
ける担体への菌体付着濃度は第１基目が槽基準で114000
mg（乾燥重量）／ｌ、第２基目が槽基準で48000mg（乾
燥重量）／ｌであつた。
よびイーストエキス10g／ｌを含む）を入れ、種菌とし
てザイモモナス・モビリスZymomonas mobilis）ATCC109
88を第１基目の反応器に接種した。また、上記培地を16
0〜480ml／hrの割合で連続的に供給し、第２基目の反応
器から発酵液を供給量と同様に160〜480ml／hrの割合で
抜出すことにより３ケ月間連続してアルコール発酵を行
なつた。実験結果を第１表に示す。また、各反応器にお
ける担体への菌体付着濃度は第１基目が槽基準で114000
mg（乾燥重量）／ｌ、第２基目が槽基準で48000mg（乾
燥重量）／ｌであつた。
第１図a,bは本発明に用いる微生物担体の見取図、第２
図は微生物担体を発酵槽に配設し、並行流方式で発酵を
行うときの説明図、第３図は発酵装置２基を連結して発
酵を行うときのフローシートである。 １…発酵装置,2…微生物担体
図は微生物担体を発酵槽に配設し、並行流方式で発酵を
行うときの説明図、第３図は発酵装置２基を連結して発
酵を行うときのフローシートである。 １…発酵装置,2…微生物担体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−98981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−62387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−14679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−179061（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】数十ミクロン〜数ミリメートルの太さを有
する合成樹脂，木綿，レーヨン，アセテートおよびガラ
ス繊維のうちから選ばれた少なくとも１種の材質からな
る細い線状体同士を立体的にからみ合わせてなる、空間
間隔が数ミクロン〜数千ミクロンであり、空隙率が60％
以上である板状もしくは中空筒状の微生物担体の複数個
を該担体同士または該担体と発酵槽内壁間の間隔が３〜
200mmとなるように発酵槽内に配設したことを特徴とす
る発酵装置。 - 【請求項２】微生物担体の厚さが１〜200mmである特許
請求の範囲第１項記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60152757A JPH0669358B2 (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 発酵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60152757A JPH0669358B2 (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 発酵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6214779A JPS6214779A (ja) | 1987-01-23 |
| JPH0669358B2 true JPH0669358B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=15547489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60152757A Expired - Lifetime JPH0669358B2 (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 発酵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669358B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0937766A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Kansai Paint Co Ltd | 界面バイオリアクターシステム |
| GB9524334D0 (en) * | 1995-11-28 | 1996-01-31 | Philips Electronics Nv | Mos transistor |
| JP5162476B2 (ja) * | 2006-02-13 | 2013-03-13 | ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド | ファインファイバーおよび生物活性微粒子を含有するウェブならびにその使用 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536313B2 (ja) * | 1972-06-03 | 1980-09-19 | ||
| IT1087106B (it) * | 1977-10-13 | 1985-05-31 | Snam Progetti | Reattore radiale per catalisi enzimatica |
| JPS59179061A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-11 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 発酵槽 |
| JPS6098981A (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-01 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 回転円板式バイオリアクタ− |
-
1985
- 1985-07-11 JP JP60152757A patent/JPH0669358B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6214779A (ja) | 1987-01-23 |
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