JPH0811062B2 - ドラフトチューブ式膜型反応装置 - Google Patents
ドラフトチューブ式膜型反応装置Info
- Publication number
- JPH0811062B2 JPH0811062B2 JP63127625A JP12762588A JPH0811062B2 JP H0811062 B2 JPH0811062 B2 JP H0811062B2 JP 63127625 A JP63127625 A JP 63127625A JP 12762588 A JP12762588 A JP 12762588A JP H0811062 B2 JPH0811062 B2 JP H0811062B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- draft tube
- filtration
- tank
- membrane
- membrane reactor
- 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
-
- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
- C12M29/08—Air lift
Landscapes
- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酵母、菌体、酵素等の生体触媒を利用して好
気性条件下で発酵生成物を得るために使用されるドラフ
トチューブ式膜型反応装置に関するものである。
気性条件下で発酵生成物を得るために使用されるドラフ
トチューブ式膜型反応装置に関するものである。
（従来の技術） 好気性の生体触媒を利用して発酵生成物を生産させる
場合には、液中の酸素溶存濃度を高めるとともに生体触
媒と基質との接触を十分に行わせることが必要であり、
このための手段として第２図に示されるようなドラフト
チューブ式の発酵槽が知られている。このような従来装
置は槽体（20）の内部に円筒状のドラフトチューブ（2
1）を立設するとともにその底部に散気手段（22）を設
け、ブロア（23）によって大量の空気をドラフトチュー
ブ（21）の内部に吹込んでそのエアリフト効果により図
示のような循環流を発生させ、酸素移動容量係数を高い
レベルに維持しつつ発酵を行わせるものである。そして
槽内の発酵液中から生成物を取出すためには、クロスフ
ロー型分離膜モジュール（24）を外部に設けて膜循環ポ
ンプ（25）により槽内の発酵液を循環させ、生成物濃度
の高い濾過液を取り出すとともに、槽内の生体触媒を高
濃度に維持するために生体触媒濃度の高い濃縮液を槽体
（20）へ返送している。
場合には、液中の酸素溶存濃度を高めるとともに生体触
媒と基質との接触を十分に行わせることが必要であり、
このための手段として第２図に示されるようなドラフト
チューブ式の発酵槽が知られている。このような従来装
置は槽体（20）の内部に円筒状のドラフトチューブ（2
1）を立設するとともにその底部に散気手段（22）を設
け、ブロア（23）によって大量の空気をドラフトチュー
ブ（21）の内部に吹込んでそのエアリフト効果により図
示のような循環流を発生させ、酸素移動容量係数を高い
レベルに維持しつつ発酵を行わせるものである。そして
槽内の発酵液中から生成物を取出すためには、クロスフ
ロー型分離膜モジュール（24）を外部に設けて膜循環ポ
ンプ（25）により槽内の発酵液を循環させ、生成物濃度
の高い濾過液を取り出すとともに、槽内の生体触媒を高
濃度に維持するために生体触媒濃度の高い濃縮液を槽体
（20）へ返送している。
ところがこのような従来のものはクロスフロー濾過を
行わせるためにリアクター外循環量を大流量としなけれ
ばならず、リアクター内の発酵条件が制約を受けるうえ
に、大容量循環を行わせるために大型のポンプや配管が
必要となり、装置費、運転費が過大となり、また広い設
置スペースが必要でメンテナンスの手数も嵩む等の問題
があった。
行わせるためにリアクター外循環量を大流量としなけれ
ばならず、リアクター内の発酵条件が制約を受けるうえ
に、大容量循環を行わせるために大型のポンプや配管が
必要となり、装置費、運転費が過大となり、また広い設
置スペースが必要でメンテナンスの手数も嵩む等の問題
があった。
そこでこのような問題を解決するために、特公昭62-5
595号公報に示されるように、槽体内部のドラフトチュ
ーブの上方位置に外圧式円筒型濾過材を設けたものも提
案されている。しかしこの形式の装置は濾過膜表面の剪
断力を十分に確保することができないために単位面積当
たりの濾過速度が低下するという欠点がある。
595号公報に示されるように、槽体内部のドラフトチュ
ーブの上方位置に外圧式円筒型濾過材を設けたものも提
案されている。しかしこの形式の装置は濾過膜表面の剪
断力を十分に確保することができないために単位面積当
たりの濾過速度が低下するという欠点がある。
（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような従来の問題点を解決して、リアク
ター外循環量を減少させて発酵条件の制約を緩和させる
とともに、装置費、運転費等を大幅に削減することがで
き、また濾過膜表面の剪断力を確保して高い濾過速度を
保つことができる膜型反応装置を目的として完成された
ものである。
ター外循環量を減少させて発酵条件の制約を緩和させる
とともに、装置費、運転費等を大幅に削減することがで
き、また濾過膜表面の剪断力を確保して高い濾過速度を
保つことができる膜型反応装置を目的として完成された
ものである。
（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するためになされた本発明は、好気
性発酵槽の槽内に、少なくとも内周面が濾過膜により構
成されたドラフトチューブを設置するとともに、このド
ラフトチューブの底部に散気手段を設けたことを特徴と
するものである。
性発酵槽の槽内に、少なくとも内周面が濾過膜により構
成されたドラフトチューブを設置するとともに、このド
ラフトチューブの底部に散気手段を設けたことを特徴と
するものである。
（実施例） 次に本発明を第１図により更に詳細に説明すると、
（１）はリアクターとなる好気性発酵槽、（２）はその
槽内底部に設けられた散気手段、（３）は空気吹込用の
ブロアである。（４）は槽内に立設された円筒状のドラ
フトチューブであるが、このドラフトチューブ（４）は
少なくともその内周面が濾過膜（５）により構成された
ものとする。なお本実施例においてはこのドラフトチュ
ーブ（４）は内外両表面が濾過膜（５）、（６）によっ
て構成されている。濾過膜（５）、（６）の材質は何等
限定されるものではないが、セラミック多孔膜を用いれ
ば強度、耐久性、濾過特性等の多くの面で有利である。
また本実施例においては、好気性発酵槽（１）の内周面
にも濾過膜（７）が内張りしてあり、ドラフトチューブ
（４）の内外面の濾過膜（５）、（６）及び好気性発酵
槽（１）の内面の濾過膜（７）によって濾過された濾過
液は流路（８）、（９）を介して槽外へ取出される構造
となっている。なお（10）は基質投入口、（11）は排気
口である。
（１）はリアクターとなる好気性発酵槽、（２）はその
槽内底部に設けられた散気手段、（３）は空気吹込用の
ブロアである。（４）は槽内に立設された円筒状のドラ
フトチューブであるが、このドラフトチューブ（４）は
少なくともその内周面が濾過膜（５）により構成された
ものとする。なお本実施例においてはこのドラフトチュ
ーブ（４）は内外両表面が濾過膜（５）、（６）によっ
て構成されている。濾過膜（５）、（６）の材質は何等
限定されるものではないが、セラミック多孔膜を用いれ
ば強度、耐久性、濾過特性等の多くの面で有利である。
また本実施例においては、好気性発酵槽（１）の内周面
にも濾過膜（７）が内張りしてあり、ドラフトチューブ
（４）の内外面の濾過膜（５）、（６）及び好気性発酵
槽（１）の内面の濾過膜（７）によって濾過された濾過
液は流路（８）、（９）を介して槽外へ取出される構造
となっている。なお（10）は基質投入口、（11）は排気
口である。
（作用） このように構成されたものは、好気性発酵槽（１）の
内部に散気手段（２）により空気を気泡として吹込み、
そのエアリフト効果によってドラフトチューブ（４）の
内側に生ずる強い上昇流を利用して槽内に循環流を発生
させ、槽内の酸素移動容量係数を高いレベルに維持しつ
つ生体触媒により基質を発酵させることは従来のこの種
装置と同様である。しかし本発明においては少なくとも
ドラフトチューブ（４）の内表面を濾過膜（５）により
構成してあるため、槽内の発酵液は散気手段（２）から
の散気噴流によりドラフトチューブ（４）の内表面を高
速で流れつつ濾過膜（５）によって濾過され、生成物濃
度の高い濾過液のみが流路（８）、（９）から外部へ取
出される。ドラフトチューブ内面の濾過膜は、チュウブ
内では強い上方への散気噴流により生じている気液混相
流により高い濾過速度を得ることができる。なお、発酵
槽内面の濾過膜（７）は、下方への循環流がドラフトチ
ューブ内の散気噴流に比べ弱いため、高い濾過速度を期
待できないがその大きな膜面積により十分な濾過量を得
ることができる。このように本発明においては槽体外部
に濾過装置を設置する必要がなく、また膜循環用のポン
プや配管が不要となるので装置費や運転費を大幅に削減
することができる。特にドラフトチューブ（４）の内側
には強い循環流が発生しているために濾過膜（５）の表
面における剪断力を十分に確保することができ、濾過速
度を高めることができる。なお生体触媒は外部に取出さ
れないため、その濃度が減少するおそれもない。
内部に散気手段（２）により空気を気泡として吹込み、
そのエアリフト効果によってドラフトチューブ（４）の
内側に生ずる強い上昇流を利用して槽内に循環流を発生
させ、槽内の酸素移動容量係数を高いレベルに維持しつ
つ生体触媒により基質を発酵させることは従来のこの種
装置と同様である。しかし本発明においては少なくとも
ドラフトチューブ（４）の内表面を濾過膜（５）により
構成してあるため、槽内の発酵液は散気手段（２）から
の散気噴流によりドラフトチューブ（４）の内表面を高
速で流れつつ濾過膜（５）によって濾過され、生成物濃
度の高い濾過液のみが流路（８）、（９）から外部へ取
出される。ドラフトチューブ内面の濾過膜は、チュウブ
内では強い上方への散気噴流により生じている気液混相
流により高い濾過速度を得ることができる。なお、発酵
槽内面の濾過膜（７）は、下方への循環流がドラフトチ
ューブ内の散気噴流に比べ弱いため、高い濾過速度を期
待できないがその大きな膜面積により十分な濾過量を得
ることができる。このように本発明においては槽体外部
に濾過装置を設置する必要がなく、また膜循環用のポン
プや配管が不要となるので装置費や運転費を大幅に削減
することができる。特にドラフトチューブ（４）の内側
には強い循環流が発生しているために濾過膜（５）の表
面における剪断力を十分に確保することができ、濾過速
度を高めることができる。なお生体触媒は外部に取出さ
れないため、その濃度が減少するおそれもない。
上記の実施例では発酵槽の内周面とドラフトチューブ
（４）の内外両表面にそれぞれ濾過膜（５）、（６）、
（７）を設けたが、濾過膜（６）、（７）は必須のもの
ではない。
（４）の内外両表面にそれぞれ濾過膜（５）、（６）、
（７）を設けたが、濾過膜（６）、（７）は必須のもの
ではない。
（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、リアクタ
ー外循環をゼロとすることができるのでリアクター内の
発酵条件に制約が加わらず、また外部に濾過装置を設置
する必要もないので設置スペースの削減、設備費、運転
費の削減を図ることができる。しかも本発明においては
ドラフトチューブの内側に生ずる強い循環流によって濾
過膜表面の剪断力を確保することができるので、高い濾
過速度を保つことができる。よって本発明は従来の問題
点を一掃したドラフトチューブ式膜型反応装置として、
産業の発展に寄与するところは極めて大である。
ー外循環をゼロとすることができるのでリアクター内の
発酵条件に制約が加わらず、また外部に濾過装置を設置
する必要もないので設置スペースの削減、設備費、運転
費の削減を図ることができる。しかも本発明においては
ドラフトチューブの内側に生ずる強い循環流によって濾
過膜表面の剪断力を確保することができるので、高い濾
過速度を保つことができる。よって本発明は従来の問題
点を一掃したドラフトチューブ式膜型反応装置として、
産業の発展に寄与するところは極めて大である。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は従来例
を示す断面図である。 （１）：好気性発酵槽、（２）：散気手段、（４）：ド
ラフトチューブ、（５）、（６）、（７）：濾過膜
を示す断面図である。 （１）：好気性発酵槽、（２）：散気手段、（４）：ド
ラフトチューブ、（５）、（６）、（７）：濾過膜
Claims (1)
- 【請求項１】好気性発酵槽（１）の槽内に、少なくとも
内周面が濾過膜（５）により構成されたドラフトチュー
ブ（４）を設置するとともに、このドラフトチューブ
（４）の底部に散気手段（２）を設けたことを特徴とす
るドラフトチューブ式膜型反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127625A JPH0811062B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ドラフトチューブ式膜型反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63127625A JPH0811062B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ドラフトチューブ式膜型反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296973A JPH01296973A (ja) | 1989-11-30 |
| JPH0811062B2 true JPH0811062B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=14964713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63127625A Expired - Lifetime JPH0811062B2 (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ドラフトチューブ式膜型反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0811062B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822075B2 (ja) * | 1990-01-24 | 1998-11-05 | 川崎重工業株式会社 | 培養方法及び装置 |
| US20040124140A1 (en) * | 2002-12-30 | 2004-07-01 | Sawyer Gary A. | In situ filtration draught tube reactor system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0073079B1 (de) * | 1981-08-18 | 1986-03-26 | DrM, Dr. Müller AG | Verfahren und Vorrichtung zur Züchtung von Mikroorganismen |
-
1988
- 1988-05-25 JP JP63127625A patent/JPH0811062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01296973A (ja) | 1989-11-30 |
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