JPH074241B2 - 微生物菌体の固定化法 - Google Patents
微生物菌体の固定化法Info
- Publication number
- JPH074241B2 JPH074241B2 JP62109766A JP10976687A JPH074241B2 JP H074241 B2 JPH074241 B2 JP H074241B2 JP 62109766 A JP62109766 A JP 62109766A JP 10976687 A JP10976687 A JP 10976687A JP H074241 B2 JPH074241 B2 JP H074241B2
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- Japan
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- particles
- microbial cells
- immobilized
- microorganisms
- microbial
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微生物菌体の新規な固定化法に関するもので、
本発明の方法は微生物菌体を固定化して用いる各種発酵
及び廃水処理プロセスその他フアインケミカルや一般化
学品製造用のバイオリアクターに適用できるものであ
る。
本発明の方法は微生物菌体を固定化して用いる各種発酵
及び廃水処理プロセスその他フアインケミカルや一般化
学品製造用のバイオリアクターに適用できるものであ
る。
従来、発酵や廃水処理等に用いる微生物の固定化法とし
て、ポリアクリルアミド、カラギーナン、アルギン酸、
ポリビニルアルコールなどの高分子ゲルによつて微生物
を包括する方法がある。
て、ポリアクリルアミド、カラギーナン、アルギン酸、
ポリビニルアルコールなどの高分子ゲルによつて微生物
を包括する方法がある。
このような従来の固定化法によつてゲル包括された固定
化微生物においては、以下のような問題があつた。
化微生物においては、以下のような問題があつた。
固定化微生物の粒子は数ミリ程度の大きさに製造す
ることが多いのであるが、有機性廃水を処理する場合を
例にとると、廃水中の有機汚濁物質などがこの固定化微
生物の粒子内に浸透、拡散しにくい。
ることが多いのであるが、有機性廃水を処理する場合を
例にとると、廃水中の有機汚濁物質などがこの固定化微
生物の粒子内に浸透、拡散しにくい。
固定化微生物粒子内での反応又は分解生成物、例え
ば老廃物、炭酸ガス、メタンガスなどが該粒子外に放出
されにくい。
ば老廃物、炭酸ガス、メタンガスなどが該粒子外に放出
されにくい。
好気的な条件下で発酵、或いは廃水処理等を行う場
合に、該粒子中への酸素の供給がされにくい。
合に、該粒子中への酸素の供給がされにくい。
上記〜の理由から、該粒子の表面付近の微生物
は有効に働くが、中心部ほど反応に関与せず、中心部は
無駄になることが多く、廃水処理や発酵等での利用上で
のネツクとなつている。
は有効に働くが、中心部ほど反応に関与せず、中心部は
無駄になることが多く、廃水処理や発酵等での利用上で
のネツクとなつている。
本発明は上記のような問題点を解消して固定化微生物が
中心部まで有効に働らき高い処理能力で長期間連続使用
ができ、しかも微生物固定化コスト装置コスト等が低く
コスト面でも有利で工業的利用の可能な微生物菌体の固
定化法を提供せんとするものである。
中心部まで有効に働らき高い処理能力で長期間連続使用
ができ、しかも微生物固定化コスト装置コスト等が低く
コスト面でも有利で工業的利用の可能な微生物菌体の固
定化法を提供せんとするものである。
本発明は固定化剤を含む液に微生物菌体を加えて混合
し、得られた混合液に炭酸塩又は重炭酸塩を加えた後に
この液のpHを下げることにより炭酸ガスの微細な気泡を
発生させる処理を行った後にゲル化させることを特徴と
する微生物菌体の固定化法である。
し、得られた混合液に炭酸塩又は重炭酸塩を加えた後に
この液のpHを下げることにより炭酸ガスの微細な気泡を
発生させる処理を行った後にゲル化させることを特徴と
する微生物菌体の固定化法である。
本発明は微生物菌体を固定化剤に分散混合させてゲル粒
子を形成させる際に、該微生物菌体と固定剤の混合物に
微細な気泡を発生させる処理を行つたのちゲル化させ
る。
子を形成させる際に、該微生物菌体と固定剤の混合物に
微細な気泡を発生させる処理を行つたのちゲル化させ
る。
このようにしてゲル化を行つた固定化微生物の粒子内に
微細な空げきが多数包括されて分散して存在するため部
分的には疎通せしめられた状態となるため廃水その他発
酵原料中の有機物質や酵素などが該粒子内で速やかに浸
透、拡散させる。従つて表面付近のみならず中心部まで
有効に働ける。また、該粒子中の反応生成物も速やかに
放出されるので、前記の問題点が解決できる。
微細な空げきが多数包括されて分散して存在するため部
分的には疎通せしめられた状態となるため廃水その他発
酵原料中の有機物質や酵素などが該粒子内で速やかに浸
透、拡散させる。従つて表面付近のみならず中心部まで
有効に働ける。また、該粒子中の反応生成物も速やかに
放出されるので、前記の問題点が解決できる。
本発明において微細気泡を発生させる手段としては、ア
微生物菌体と固定化剤の混合液を強力に撹拌して気泡を
とりこませる、イ該混合液を気相に接触させた状態で加
圧した後減圧して気泡を発生させる、ウ薬剤を用い液中
に気泡を発生させる、などの手段を取り得るが、ア、イ
は撹拌機、圧縮機、圧力容器などの設備を要するためコ
スト高となる。そして、ウの薬剤については重炭酸塩、
炭酸塩を用いるのが最も安価であり、広範囲の微生物に
対して害を及ぼさないため、最も有利であり好ましい。
固定化剤と微生物菌体の混合液に炭酸塩、又は重炭酸塩
の添加を行い、この液のpHを硫酸等を加えることにより
下げると、 炭酸イオン重炭酸イオン炭酸ガス ……（１） の上記（１）式の平衡が右に移り、きわめて微細な気泡
が発生するので、この操作を行つた後にゲル化させるこ
とにより容易に微細気泡を含む固定化微生物が調製され
る。また混合液自体が弱酸性の場合はpHを下げずにゲル
化して微細な炭酸ガスが発生してゲル化の進行とともに
やはり上記（１）式が右へすすむ。
微生物菌体と固定化剤の混合液を強力に撹拌して気泡を
とりこませる、イ該混合液を気相に接触させた状態で加
圧した後減圧して気泡を発生させる、ウ薬剤を用い液中
に気泡を発生させる、などの手段を取り得るが、ア、イ
は撹拌機、圧縮機、圧力容器などの設備を要するためコ
スト高となる。そして、ウの薬剤については重炭酸塩、
炭酸塩を用いるのが最も安価であり、広範囲の微生物に
対して害を及ぼさないため、最も有利であり好ましい。
固定化剤と微生物菌体の混合液に炭酸塩、又は重炭酸塩
の添加を行い、この液のpHを硫酸等を加えることにより
下げると、 炭酸イオン重炭酸イオン炭酸ガス ……（１） の上記（１）式の平衡が右に移り、きわめて微細な気泡
が発生するので、この操作を行つた後にゲル化させるこ
とにより容易に微細気泡を含む固定化微生物が調製され
る。また混合液自体が弱酸性の場合はpHを下げずにゲル
化して微細な炭酸ガスが発生してゲル化の進行とともに
やはり上記（１）式が右へすすむ。
本発明における固定化剤としては、例えばポリアクリル
アミド、カラギーナン、アルギン酸、ポリビニルアルコ
ール等のゲル化として微生物を包括できるような高分子
物質を用いることができる。
アミド、カラギーナン、アルギン酸、ポリビニルアルコ
ール等のゲル化として微生物を包括できるような高分子
物質を用いることができる。
本発明における微生物菌体としては特に限定されるとこ
ろはなく、その利用目的、分野において最適なものを適
宜選択すればよい。
ろはなく、その利用目的、分野において最適なものを適
宜選択すればよい。
次に本発明を実施するための具体的な装置、操作を説明
する。
する。
実施例１ 固定化剤としてポリビニルアルコールを用い廃水処理微
生物菌体を本発明により固定化した例を第１図に示す。
第１図において１は固定化剤タンクで、ポリビニルアル
コール（以下PVAと略す）（完全ケン化、重合度1700）
の10〜20重量％水溶液を保持しており、２は微生物菌体
タンクで有機性廃水の好気性処理汚泥（４〜８重量％‐
SS）を保持しており、３は炭酸塩／重炭酸塩タンクであ
る。３者から供給したPVA溶液7kg、菌体3kg、炭酸塩又
は重炭酸塩0.05〜0.1kgを混合手段４の中で均一に混合
した。このように混合後のPVA濃度は５〜15重量％程度
となるよう液量比を調整し、炭酸塩又は重炭酸塩は粉末
状、或いは濃厚溶液状いずれによつても利用できるが混
合後において、CO2として0.05〜１重量％の範囲となる
よう添加することが好ましい。これにより通常混合液の
pHは中性〜弱アルカリ性となる。更に、混合液はpH調整
手段５に導かれ、酸溶液タンク６から少しづつ添加され
る5N-硫酸溶液と混合され、そのpHが中性〜弱酸性（pH
6.0〜6.5）に調整された。5N-硫酸溶液所用量は0.1kg以
下だつた。この際に微細な炭酸ガスが発生した。微細ガ
スを含む混合液は滴下手段７の針状先端出口より、数mm
径の液滴９として瞬時凍結手段８に落下させた。瞬時凍
結手段８として、本発明者らが特願昭62-060102号明細
書にて提案しているポリビニルアルコールを固定化剤と
して凍結、解凍させるドライアイス添加アセトン添加
（−70゜〜80℃）を用いて行つた。液滴９は瞬時に凍結
して固定化微生物粒子10となり、これを所定時間、本実
施例では30分間後にとり出して解凍させることにより、
PVAがゲル状となつた固定化微生物の粒子が得られた。
ここで得られた粒子は数mm径のややいびつな球状をな
し、瞬時凍結の際に該粒子の表面にヒビ割れが生じてい
るほか、粒子全体微細空げきが散在した状態となつてい
た。
生物菌体を本発明により固定化した例を第１図に示す。
第１図において１は固定化剤タンクで、ポリビニルアル
コール（以下PVAと略す）（完全ケン化、重合度1700）
の10〜20重量％水溶液を保持しており、２は微生物菌体
タンクで有機性廃水の好気性処理汚泥（４〜８重量％‐
SS）を保持しており、３は炭酸塩／重炭酸塩タンクであ
る。３者から供給したPVA溶液7kg、菌体3kg、炭酸塩又
は重炭酸塩0.05〜0.1kgを混合手段４の中で均一に混合
した。このように混合後のPVA濃度は５〜15重量％程度
となるよう液量比を調整し、炭酸塩又は重炭酸塩は粉末
状、或いは濃厚溶液状いずれによつても利用できるが混
合後において、CO2として0.05〜１重量％の範囲となる
よう添加することが好ましい。これにより通常混合液の
pHは中性〜弱アルカリ性となる。更に、混合液はpH調整
手段５に導かれ、酸溶液タンク６から少しづつ添加され
る5N-硫酸溶液と混合され、そのpHが中性〜弱酸性（pH
6.0〜6.5）に調整された。5N-硫酸溶液所用量は0.1kg以
下だつた。この際に微細な炭酸ガスが発生した。微細ガ
スを含む混合液は滴下手段７の針状先端出口より、数mm
径の液滴９として瞬時凍結手段８に落下させた。瞬時凍
結手段８として、本発明者らが特願昭62-060102号明細
書にて提案しているポリビニルアルコールを固定化剤と
して凍結、解凍させるドライアイス添加アセトン添加
（−70゜〜80℃）を用いて行つた。液滴９は瞬時に凍結
して固定化微生物粒子10となり、これを所定時間、本実
施例では30分間後にとり出して解凍させることにより、
PVAがゲル状となつた固定化微生物の粒子が得られた。
ここで得られた粒子は数mm径のややいびつな球状をな
し、瞬時凍結の際に該粒子の表面にヒビ割れが生じてい
るほか、粒子全体微細空げきが散在した状態となつてい
た。
実施例２ 固定化剤としてPVAを用い、微生物菌体との混合液をほ
う酸の飽和液に加えて、PVA-H3BO3のモノデイオール型
格子をつくり、ゲル包括固定化することが可能であるこ
とは公知であるが、やはり先に示した問題が残されてい
た。
う酸の飽和液に加えて、PVA-H3BO3のモノデイオール型
格子をつくり、ゲル包括固定化することが可能であるこ
とは公知であるが、やはり先に示した問題が残されてい
た。
そこで、本発明による方法を実施例２として第２図に示
す。第２図の１、２、３、４及びその操作は実施例１と
同一であり、同じ原料について同様に処理したが、5N-
硫酸添加によるpH調整を行わず、混合液の滴下手段７に
より、５〜６重量％のほう酸飽和液（pH4〜５）を十分
量、ここでは100以上保持した保持手段11に液滴12の
形で滴下し、PVA-H3BO3モノデイオール型格子によるゲ
ル包括粒子13を形成させた。この際、ほう酸飽和液が弱
酸性のため、ゲル化の進行と平行して微細な炭酸ガスの
発生がすすみ、ゲル内に微細な空げきを多数含む固定化
微生物粒子13が得られた。
す。第２図の１、２、３、４及びその操作は実施例１と
同一であり、同じ原料について同様に処理したが、5N-
硫酸添加によるpH調整を行わず、混合液の滴下手段７に
より、５〜６重量％のほう酸飽和液（pH4〜５）を十分
量、ここでは100以上保持した保持手段11に液滴12の
形で滴下し、PVA-H3BO3モノデイオール型格子によるゲ
ル包括粒子13を形成させた。この際、ほう酸飽和液が弱
酸性のため、ゲル化の進行と平行して微細な炭酸ガスの
発生がすすみ、ゲル内に微細な空げきを多数含む固定化
微生物粒子13が得られた。
上記のPVAを固定化剤として用いた例に限らず、ポリア
クリルアミド、アルギン酸、カラギーナンなどのゲル包
括剤を用いる場合においても、ゲル化操作前に炭酸ガス
発生を行わせることにより、同様の微細な空げきを多数
含む固定化微生物粒子が得られることはいうまでもな
い。
クリルアミド、アルギン酸、カラギーナンなどのゲル包
括剤を用いる場合においても、ゲル化操作前に炭酸ガス
発生を行わせることにより、同様の微細な空げきを多数
含む固定化微生物粒子が得られることはいうまでもな
い。
本発明により効果は以下の通りである。
１） 本発明による固定化微生物を有機性廃水の微生物
処理に適用した場合廃水中の有機汚濁物質などの浸透、
拡散が容易で固定化微生物粒子の表面付近のみならず、
中心部まで有効に働く。この結果同一量の固定化微生物
当りの処理能力は従来の固定化法に比べて1.5〜２倍程
度となり、処理装置、敷地面積の大巾な縮小が可能とな
る。
処理に適用した場合廃水中の有機汚濁物質などの浸透、
拡散が容易で固定化微生物粒子の表面付近のみならず、
中心部まで有効に働く。この結果同一量の固定化微生物
当りの処理能力は従来の固定化法に比べて1.5〜２倍程
度となり、処理装置、敷地面積の大巾な縮小が可能とな
る。
２） 固定化微生物粒子内での反応生成物が微細な空げ
きによつて粒子外に放出されやすくなるため、微生物の
活性低下が少なく、また、メタンなどのガスの蓄積など
によるゲル粒子の破壊の恐れも少なくなり長期の連続使
用において、固定化のコストが低減される。
きによつて粒子外に放出されやすくなるため、微生物の
活性低下が少なく、また、メタンなどのガスの蓄積など
によるゲル粒子の破壊の恐れも少なくなり長期の連続使
用において、固定化のコストが低減される。
３） 好気条件下での発酵や配水処理等において、該粒
子内の微細な空げきにより酸素の供給が容易となるた
め、粒子中心部の腐敗による微生物の活性低下がなく、
１）と同様、固定化微生物当りの処理能力が大巾に向上
する。
子内の微細な空げきにより酸素の供給が容易となるた
め、粒子中心部の腐敗による微生物の活性低下がなく、
１）と同様、固定化微生物当りの処理能力が大巾に向上
する。
好気性微生物の呼吸速度γＲ（mgO2/・hr）は通常、
固定化微生物での値がこれを破砕分散させて求めた値の
50％程度に低下していることが多いが、本発明方法の固
定化微生物では20〜40％程度の低下となり有効率が高い
ことがわかる。
固定化微生物での値がこれを破砕分散させて求めた値の
50％程度に低下していることが多いが、本発明方法の固
定化微生物では20〜40％程度の低下となり有効率が高い
ことがわかる。
４） 本発明では粒子内の空げき部分が50容積％前後を
占めるため、同一ボリュームの固定化微生物を作成する
ための固定化剤量は結果的に半減する。したがつてコス
トを低減しながら性能向上がはかれるという非常に大き
な経済的効果が得られる。
占めるため、同一ボリュームの固定化微生物を作成する
ための固定化剤量は結果的に半減する。したがつてコス
トを低減しながら性能向上がはかれるという非常に大き
な経済的効果が得られる。
第１図および第２図は、それぞれ本発明の微生物菌体固
定化法の実施態様を示す工程図である。
定化法の実施態様を示す工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−227679（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−25118（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】固定化剤を含む液に微生物菌体を加えて混
合し、得られた混合液に炭酸塩又は重炭酸塩を加えた後
にこの液のpHを下げることにより炭酸ガスの微細な気泡
を発生させる処理を行った後にゲル化させることを特徴
とする微生物菌体の固定化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109766A JPH074241B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 微生物菌体の固定化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109766A JPH074241B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 微生物菌体の固定化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63276488A JPS63276488A (ja) | 1988-11-14 |
| JPH074241B2 true JPH074241B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=14518687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62109766A Expired - Lifetime JPH074241B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 微生物菌体の固定化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074241B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013164885A1 (ja) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼製壁 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6139963A (en) * | 1996-11-28 | 2000-10-31 | Kuraray Co., Ltd. | Polyvinyl alcohol hydrogel and process for producing the same |
| KR100977094B1 (ko) * | 2009-07-13 | 2010-08-19 | 주식회사 코리아본뱅크 | 조공제를 이용한 다공성 ｐｖａ 지지체의 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5625118A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-10 | Asahi Glass Co Ltd | Stabilized methylchloroform |
| JPS60227679A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-12 | Kanebo Ltd | 固定化酵素の製造法 |
-
1987
- 1987-05-07 JP JP62109766A patent/JPH074241B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013164885A1 (ja) | 2012-05-01 | 2013-11-07 | 新日鐵住金株式会社 | 鋼製壁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63276488A (ja) | 1988-11-14 |
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