JPH09135680A - 焼結金属エレメントを用いた培養方法並びに培養装置 - Google Patents
焼結金属エレメントを用いた培養方法並びに培養装置Info
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- JPH09135680A JPH09135680A JP29505395A JP29505395A JPH09135680A JP H09135680 A JPH09135680 A JP H09135680A JP 29505395 A JP29505395 A JP 29505395A JP 29505395 A JP29505395 A JP 29505395A JP H09135680 A JPH09135680 A JP H09135680A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、従来の培養装置に比べて飛躍的に
液中への酸素供給効率の向上を図ることができる焼結金
属エレメントを用いる培養方法並びに培養装置を提供す
ることを目的としている。 【解決手段】 本発明は、圧力損失が２０〜２０００ｍ
ｍＨ2 Ｏである焼結金属エレメン２を用いて、酸素含有
気体を微細な気泡として培養槽内に分散供給する好気的
な培養方法を提供しようとするものである。
液中への酸素供給効率の向上を図ることができる焼結金
属エレメントを用いる培養方法並びに培養装置を提供す
ることを目的としている。 【解決手段】 本発明は、圧力損失が２０〜２０００ｍ
ｍＨ2 Ｏである焼結金属エレメン２を用いて、酸素含有
気体を微細な気泡として培養槽内に分散供給する好気的
な培養方法を提供しようとするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、好気性微生物の培
養に適当な培養方法に関するものである。
養に適当な培養方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】微生物の好気的培養生産を行う場合、如
何に効率よく培養液中に酸素供給を行い、酸素供給能力
を高めるかが重要な課題となる。特に、パン酵母や単細
胞蛋白質（Singl Cell Protein）等の微生物の菌体生産
には従来より培養槽の形状に対する工夫、通気ノズルの
改善、多孔性のセラミック（多孔管）の利用、及び通気
速度や攪拌回転数の増加によって酸素供給効率を向上さ
せることが行われている。そして、焼結金属エレメント
を用いる培養方法としては、本出願人が、特開昭６１−
５６０７０号公報、特開平５−２９２９４２号公報にて
既に開示している。
何に効率よく培養液中に酸素供給を行い、酸素供給能力
を高めるかが重要な課題となる。特に、パン酵母や単細
胞蛋白質（Singl Cell Protein）等の微生物の菌体生産
には従来より培養槽の形状に対する工夫、通気ノズルの
改善、多孔性のセラミック（多孔管）の利用、及び通気
速度や攪拌回転数の増加によって酸素供給効率を向上さ
せることが行われている。そして、焼結金属エレメント
を用いる培養方法としては、本出願人が、特開昭６１−
５６０７０号公報、特開平５−２９２９４２号公報にて
既に開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の培養装置に比べて飛躍的に液中への酸素供給効率の向
上を図ることができる焼結金属エレメントを用いる培養
方法並びに培養装置を提供することを目的としている。
の培養装置に比べて飛躍的に液中への酸素供給効率の向
上を図ることができる焼結金属エレメントを用いる培養
方法並びに培養装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、圧力損失が２０〜２０００ｍｍＨ2 Ｏで
ある焼結金属エレメントを用いて、酸素含有気体を微細
な気泡として培養槽内に分散供給する好気的な培養方法
を提供しようとするものである。
め、本発明は、圧力損失が２０〜２０００ｍｍＨ2 Ｏで
ある焼結金属エレメントを用いて、酸素含有気体を微細
な気泡として培養槽内に分散供給する好気的な培養方法
を提供しようとするものである。
【０００５】また、圧力損失が２０〜２０００ｍｍＨ2
Ｏである焼結金属エレメントを培養槽内に設けたことを
特徴とする培養装置をも提供しようとするものである。
Ｏである焼結金属エレメントを培養槽内に設けたことを
特徴とする培養装置をも提供しようとするものである。
【０００６】更に、焼結金属エレメント単位面積当たり
の酸素含有気体の流量を１〜１００ｌ／Ｈｒ／ｃｍ2 の
範囲で焼結金属エレメントを通気させることを特徴とす
る酸素含有気体を微細な気泡として培養槽内に分散供給
する好気的な培養方法を提供しようとするものである。
の酸素含有気体の流量を１〜１００ｌ／Ｈｒ／ｃｍ2 の
範囲で焼結金属エレメントを通気させることを特徴とす
る酸素含有気体を微細な気泡として培養槽内に分散供給
する好気的な培養方法を提供しようとするものである。
【０００７】また、酸素含有気体を焼結金属エレメント
を用いて微細な気泡として培養槽内に分散供給し、攪拌
手段によりこの気泡を分散させるようにする方がより好
ましい。
を用いて微細な気泡として培養槽内に分散供給し、攪拌
手段によりこの気泡を分散させるようにする方がより好
ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を更に説明する。こ
こで、焼結金属エレメントに用いる焼結金属は、ブロン
ズ、ステンレス等の金属並びに各種合金の粉体もしくは
メッシュを焼結した無数の毛細管をもつ金属であるが、
耐熱性、耐衝撃性等の機械的強度の大きな多孔性金属で
ある。通常、各種物質のろ過、発泡等に利用されてい
る。特に、焼結金属エレメントは、強度と耐食性の面か
らステンレス製を用いるのが望ましい。また、使用中の
つまりにくさ及び洗浄のしやすさ、孔径の均一性などか
らメッシュを焼結した焼結金属エレメントを用いるのが
好ましい。
こで、焼結金属エレメントに用いる焼結金属は、ブロン
ズ、ステンレス等の金属並びに各種合金の粉体もしくは
メッシュを焼結した無数の毛細管をもつ金属であるが、
耐熱性、耐衝撃性等の機械的強度の大きな多孔性金属で
ある。通常、各種物質のろ過、発泡等に利用されてい
る。特に、焼結金属エレメントは、強度と耐食性の面か
らステンレス製を用いるのが望ましい。また、使用中の
つまりにくさ及び洗浄のしやすさ、孔径の均一性などか
らメッシュを焼結した焼結金属エレメントを用いるのが
好ましい。
【０００９】焼結金属エレメントの圧力損失は、２０〜
２０００ｍｍＨ2 Ｏの範囲で目的に応じて使用可能であ
る。圧力損失が２０ｍｍＨ2 Ｏ以下では、生ずる気泡が
大きくなり、酸素供給効率が低下してしまう。また、一
般に圧力損失が高くなるほど酸素供給効率が高くなる
が、圧力損失が２０００ｍｍＨ2 Ｏ以上では、通気に要
するエネルギーが大きくなってしまうと同時に、気泡が
あまりに微細なためガスホールドアップが非常に高くな
り、培養槽に占める培養液の比率を低く抑えざるを得ず
培養槽当たりの菌体、或いは代謝生成物率が低下してし
まう。通常、１００〜２０００ｍｍＨ2 Ｏの圧力損失を
持つ焼結金属エレメントの使用によって高い酸素供給効
率を得ることができる。尚、ここでいう圧力損失とは、
空気０．６ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2 通気時の圧力損失（ｍｍ
Ｈ2 Ｏ）をいう。
２０００ｍｍＨ2 Ｏの範囲で目的に応じて使用可能であ
る。圧力損失が２０ｍｍＨ2 Ｏ以下では、生ずる気泡が
大きくなり、酸素供給効率が低下してしまう。また、一
般に圧力損失が高くなるほど酸素供給効率が高くなる
が、圧力損失が２０００ｍｍＨ2 Ｏ以上では、通気に要
するエネルギーが大きくなってしまうと同時に、気泡が
あまりに微細なためガスホールドアップが非常に高くな
り、培養槽に占める培養液の比率を低く抑えざるを得ず
培養槽当たりの菌体、或いは代謝生成物率が低下してし
まう。通常、１００〜２０００ｍｍＨ2 Ｏの圧力損失を
持つ焼結金属エレメントの使用によって高い酸素供給効
率を得ることができる。尚、ここでいう圧力損失とは、
空気０．６ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2 通気時の圧力損失（ｍｍ
Ｈ2 Ｏ）をいう。
【００１０】従来、好気的な培養装置において培養槽断
面積あたりの通気速度並びに培養液容積あたりの単位時
間通気量（以下ＶＶＭ（×ｍｉｎ-1）と表現する。）と
酸素供給効率の関係、或いは同一通気条件下での通気ノ
ズルの種類と酸素供給効率の関係についての記述は多く
認められる。特開昭６１−５６０７０号公報においても
焼結金属エレメントを用いて通気線速度５００ｍ／ｈｒ
以下で通気するとの記載があるが、焼結金属エレメント
単位面積当たりの通気量と酸素供給効率については何等
述べられていない。本発明において、同一通気条件下で
の焼結金属エレメント単位面積当たりの通気量と酸素供
給効率の関係について研究を重ねた結果、焼結金属エレ
メント単位面積当たり１〜１００ｌ／Ｈｒ／ｃｍ2 とな
る流量で酸素含有気体を通過することにより、同一通気
量においても酸素供給効率を高めることができる事実を
発見し、本発明を完成した。流量が１ｌ／Ｈｒ／ｃｍ2
未満では焼結金属エレメントの全体から均一に微細な気
泡を発生させることができず、一部からのみの発生にな
り気泡の分散および液の攪拌が悪くなる点で不都合であ
り、流量が１００ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2 を越えると焼結金
属エレメントを通過した気体が微細な気泡とならず、大
きな気泡となり気液接触面の面積が減少してしまい酸素
移動速度を減少させる点で不都合である。
面積あたりの通気速度並びに培養液容積あたりの単位時
間通気量（以下ＶＶＭ（×ｍｉｎ-1）と表現する。）と
酸素供給効率の関係、或いは同一通気条件下での通気ノ
ズルの種類と酸素供給効率の関係についての記述は多く
認められる。特開昭６１−５６０７０号公報においても
焼結金属エレメントを用いて通気線速度５００ｍ／ｈｒ
以下で通気するとの記載があるが、焼結金属エレメント
単位面積当たりの通気量と酸素供給効率については何等
述べられていない。本発明において、同一通気条件下で
の焼結金属エレメント単位面積当たりの通気量と酸素供
給効率の関係について研究を重ねた結果、焼結金属エレ
メント単位面積当たり１〜１００ｌ／Ｈｒ／ｃｍ2 とな
る流量で酸素含有気体を通過することにより、同一通気
量においても酸素供給効率を高めることができる事実を
発見し、本発明を完成した。流量が１ｌ／Ｈｒ／ｃｍ2
未満では焼結金属エレメントの全体から均一に微細な気
泡を発生させることができず、一部からのみの発生にな
り気泡の分散および液の攪拌が悪くなる点で不都合であ
り、流量が１００ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2 を越えると焼結金
属エレメントを通過した気体が微細な気泡とならず、大
きな気泡となり気液接触面の面積が減少してしまい酸素
移動速度を減少させる点で不都合である。
【００１１】また、上記方法において攪拌手段によりこ
の気泡を分散させることができる。ここでいう攪拌手段
とは、平バネタービン翼、プロペラ翼、傾斜バネパド
ル、片側円板付タービン翼等を使用することが可能であ
る。
の気泡を分散させることができる。ここでいう攪拌手段
とは、平バネタービン翼、プロペラ翼、傾斜バネパド
ル、片側円板付タービン翼等を使用することが可能であ
る。
【００１２】
【実施例】更に、本発明の詳細を実験結果に基づいて説
明する。
明する。
【００１３】〔実験１〕図１の酸素濃度測定装置Ａを用
いて、圧力損失の異なる焼結金属エレメントの酸素移動
速度を測定し、比較を行った。
いて、圧力損失の異なる焼結金属エレメントの酸素移動
速度を測定し、比較を行った。
【００１４】（測定装置）酸素濃度測定装置Ａは、図１
に示すように、透明ＰＶＣ製円筒からなる気泡塔１に直
径４０ｍｍ、長さ６００ｍｍの焼結金属エレメント２を
最下部に垂直に取り付けができる構造をもち、焼結金属
エレメント２に通気できる設備を備えている。図中３は
流量計、４は圧力計、５は酸素濃度測定器である。
に示すように、透明ＰＶＣ製円筒からなる気泡塔１に直
径４０ｍｍ、長さ６００ｍｍの焼結金属エレメント２を
最下部に垂直に取り付けができる構造をもち、焼結金属
エレメント２に通気できる設備を備えている。図中３は
流量計、４は圧力計、５は酸素濃度測定器である。
【００１５】具体的には、気泡塔１の寸法は、高さが４
０００ｍｍ、直径が３００ｍｍ、厚さが１０ｍｍであ
る。
０００ｍｍ、直径が３００ｍｍ、厚さが１０ｍｍであ
る。
【００１６】焼結金属エレメント２の寸法は、外径が４
０ｍｍ、内径が３８ｍｍ、長さが６００ｍｍである。
尚、焼結金属エレメント２の形状は、これらのものに限
定されず、円環状のものでもよく、四角形を形どる環状
としたり、多角形を形どる環状としたり、またこれらの
途中で切断し、切断端部を閉止したものであってもよ
く、更にこれらのものを管体のもので形成することも可
能であり、さまざまな形状のものを用いることができ
る。
０ｍｍ、内径が３８ｍｍ、長さが６００ｍｍである。
尚、焼結金属エレメント２の形状は、これらのものに限
定されず、円環状のものでもよく、四角形を形どる環状
としたり、多角形を形どる環状としたり、またこれらの
途中で切断し、切断端部を閉止したものであってもよ
く、更にこれらのものを管体のもので形成することも可
能であり、さまざまな形状のものを用いることができ
る。
【００１７】また、測定装置Ａは、図１に示すように、
焼結金属エレメント２の軸心は、気泡塔１の底面の中心
に位置し、焼結金属エレメント２は気泡塔１の底面と垂
直に設置される。
焼結金属エレメント２の軸心は、気泡塔１の底面の中心
に位置し、焼結金属エレメント２は気泡塔１の底面と垂
直に設置される。
【００１８】（方法）無水亜硫酸ソーダ４４５０ｇを７
０．５ｌの水に溶解し、気泡塔１内に入れ、所定量の通
気量の空気を焼結金属エレメント２より供給する。充分
に気液混合を行ったところへ、硫酸銅を１７．６ｇを加
えて反応を開始する。排ガス中に酸素濃度を測定し、酸
素移動速度を式（１）によって計算した。
０．５ｌの水に溶解し、気泡塔１内に入れ、所定量の通
気量の空気を焼結金属エレメント２より供給する。充分
に気液混合を行ったところへ、硫酸銅を１７．６ｇを加
えて反応を開始する。排ガス中に酸素濃度を測定し、酸
素移動速度を式（１）によって計算した。
【００１９】式（１）： Ｋｄ・Ｐｇ＝〔（Ｑ×（Ｐ1 −Ｐ2 ））／（２２．４×
Ｖ）〕×１０-3 Ｑ ：通気量（Ｎｌ／ｍｉｎ） Ｐ1 ：通気入口酸素分圧（ａｔｍ） Ｐ2 ：排ガス中酸素分圧（ａｔｍ） Ｖ ：液量（ｌ） Ｋｄ・Ｐｇ：酸素移動速度（ｇ−ｍｏｌＯ2 ／ｍｌ．ｍ
ｉｎ） Ｋｄ：酸素移動速度係数（ｇ−ｍｏｌＯ2 ／ｍｌ．ｍｉ
ｎ．ａｔｍ） Ｐｇ：気相の酸素分圧（ａｔｍ）
Ｖ）〕×１０-3 Ｑ ：通気量（Ｎｌ／ｍｉｎ） Ｐ1 ：通気入口酸素分圧（ａｔｍ） Ｐ2 ：排ガス中酸素分圧（ａｔｍ） Ｖ ：液量（ｌ） Ｋｄ・Ｐｇ：酸素移動速度（ｇ−ｍｏｌＯ2 ／ｍｌ．ｍ
ｉｎ） Ｋｄ：酸素移動速度係数（ｇ−ｍｏｌＯ2 ／ｍｌ．ｍｉ
ｎ．ａｔｍ） Ｐｇ：気相の酸素分圧（ａｔｍ）
【００２０】（結果）種々の圧力損失を持つ焼結金属エ
レメントを用いて、通気量１２５ｌ／ｍｉｎ（１．７５
ＶＶＭ）で酸素移動速度を測定した結果を図２に示す。
即ち、酸素供給効率は圧力損失が高い焼結金属エレメン
トほど高く、圧力損失２０００ｍｍＨ2 Ｏの焼結金属エ
レメントは圧力損失１００ｍｍＨ2 Ｏの焼結金属エレメ
ントの約３倍の酸素移動速度が得られた。
レメントを用いて、通気量１２５ｌ／ｍｉｎ（１．７５
ＶＶＭ）で酸素移動速度を測定した結果を図２に示す。
即ち、酸素供給効率は圧力損失が高い焼結金属エレメン
トほど高く、圧力損失２０００ｍｍＨ2 Ｏの焼結金属エ
レメントは圧力損失１００ｍｍＨ2 Ｏの焼結金属エレメ
ントの約３倍の酸素移動速度が得られた。
【００２１】〔実験２〕実験１で用いた測定装置Ａを用
いて、焼結金属エレメント単位表面積当たりの通気量を
変化させ、酸素移動速度を測定し、同一ＶＶＭにおける
酸素移動速度と焼結金属エレメント単位表面積当たりの
通気速度の関係を得た。 （測定装置、方法）実験１と同じ測定装置、方法で酸素
移動速度を測定した。焼結金属エレメント２は、圧力損
失１２００ｍｍＨ2 Ｏのものを使用した。
いて、焼結金属エレメント単位表面積当たりの通気量を
変化させ、酸素移動速度を測定し、同一ＶＶＭにおける
酸素移動速度と焼結金属エレメント単位表面積当たりの
通気速度の関係を得た。 （測定装置、方法）実験１と同じ測定装置、方法で酸素
移動速度を測定した。焼結金属エレメント２は、圧力損
失１２００ｍｍＨ2 Ｏのものを使用した。
【００２２】（結果）ＶＶＭが２．７、１．８、０．９
の場合のそれぞれの焼結金属エレメント単位表面積当た
りの通気速度と酸素移動速度の関係を図３に示す。
の場合のそれぞれの焼結金属エレメント単位表面積当た
りの通気速度と酸素移動速度の関係を図３に示す。
【００２３】焼結金属エレメント単位表面積当たりの通
気速度をＶ＊として以下表現する。 Ｖ＊ ： ｌ／Ｈｒ／cm2 同一ＶＶＭ（容積当たりの通気量）においても、Ｖ＊の
値によって酸素移動速度に違いが生じる。即ち、図３か
ら明らかなように、Ｖ＊が、１〜１００ｌ／Ｈｒ／ｃｍ
2 の範囲で、酸素移動速度が顕著であることが確認する
ことができた。
気速度をＶ＊として以下表現する。 Ｖ＊ ： ｌ／Ｈｒ／cm2 同一ＶＶＭ（容積当たりの通気量）においても、Ｖ＊の
値によって酸素移動速度に違いが生じる。即ち、図３か
ら明らかなように、Ｖ＊が、１〜１００ｌ／Ｈｒ／ｃｍ
2 の範囲で、酸素移動速度が顕著であることが確認する
ことができた。
【００２４】また、酸素含有気体を焼結金属エレメント
を用いて微細な気泡として培養槽内に分散供給し攪拌手
段によりこの気泡を分散させる培養装置における実施例
を以下に示す。
を用いて微細な気泡として培養槽内に分散供給し攪拌手
段によりこの気泡を分散させる培養装置における実施例
を以下に示す。
【００２５】本発明に係る代表的実施例である培養装置
Ｂは、図４乃至図６に示すように、培養槽６、焼結金属
エレメント２、攪拌手段７で構成されている。培養装置
Ｂは、培養槽６内の下方に円環状の焼結金属エレメント
２を位置させ、焼結金属エレメント２の側面に通気管８
を挿通し、この通気管８を培養槽６の上方まで配管して
いる。また、攪拌手段７は、図４に示すように攪拌軸９
を培養槽６の底面より円環状の焼結金属エレメント２の
中心を通って貫通し、図５の如く基部10の端部に等間隔
に羽根11を取り付けた平バネタービン翼12を攪拌軸９の
基端部を特に図示しない駆動手段に連結することによ
り、図４中矢印方向に回転させて培養槽６内の培養液の
攪拌を行うことができる。
Ｂは、図４乃至図６に示すように、培養槽６、焼結金属
エレメント２、攪拌手段７で構成されている。培養装置
Ｂは、培養槽６内の下方に円環状の焼結金属エレメント
２を位置させ、焼結金属エレメント２の側面に通気管８
を挿通し、この通気管８を培養槽６の上方まで配管して
いる。また、攪拌手段７は、図４に示すように攪拌軸９
を培養槽６の底面より円環状の焼結金属エレメント２の
中心を通って貫通し、図５の如く基部10の端部に等間隔
に羽根11を取り付けた平バネタービン翼12を攪拌軸９の
基端部を特に図示しない駆動手段に連結することによ
り、図４中矢印方向に回転させて培養槽６内の培養液の
攪拌を行うことができる。
【００２６】焼結金属エレメント２は、図５に示すよう
に円環状に形成された中空のものであり、縦断面の形状
を四角形としている。図５に示した焼結金属エレメント
２は、上面のみを焼結金属２ａで成形しているが、全て
に焼結金属を用いることもできる。また、焼結金属エレ
メント２は、上述した酸素濃度測定装置Ａと同様に様々
な形状のものを用いることができる。焼結金属エレメン
ト２に用いる焼結金属は、圧力損失２〜２０００ｍｍＨ
2 Ｏの範囲で目的に応じて使用可能である。一般には、
圧力損失が大きいほど酸素移動速度は高くなるが、通気
に要するエネルギーが大きくなるとともに、ガスホール
ドアップが非常に高くなり、培養槽６内の液量を少なく
する必要があり、培養生産性が低下する。通常、１００
〜２０００ｍｍＨ2 Ｏの圧力損失の焼結金属エレメント
２の使用によって高い通気効率を得ることができる。
に円環状に形成された中空のものであり、縦断面の形状
を四角形としている。図５に示した焼結金属エレメント
２は、上面のみを焼結金属２ａで成形しているが、全て
に焼結金属を用いることもできる。また、焼結金属エレ
メント２は、上述した酸素濃度測定装置Ａと同様に様々
な形状のものを用いることができる。焼結金属エレメン
ト２に用いる焼結金属は、圧力損失２〜２０００ｍｍＨ
2 Ｏの範囲で目的に応じて使用可能である。一般には、
圧力損失が大きいほど酸素移動速度は高くなるが、通気
に要するエネルギーが大きくなるとともに、ガスホール
ドアップが非常に高くなり、培養槽６内の液量を少なく
する必要があり、培養生産性が低下する。通常、１００
〜２０００ｍｍＨ2 Ｏの圧力損失の焼結金属エレメント
２の使用によって高い通気効率を得ることができる。
【００２７】〔実験３〕図４の培養装置Ｂを用いて、図
５の焼結金属エレメント２を使用し、Ｖ＊を変化させ酸
素移動速度の比較検討をおこなった。
５の焼結金属エレメント２を使用し、Ｖ＊を変化させ酸
素移動速度の比較検討をおこなった。
【００２８】（条件） 攪拌：４００〜８００ｒｐｍ 通気：２０Ｎｌ／ｍｉｎ 温度：３０℃ 培養槽６：３０ｌ容ジャーファーメンター（丸菱バイオ
エンジ製式型式ＭＳＪ−Ｕ３０４） 焼結金属エレメント２の寸法：外径１９０ｍｍ、内径１
４０ｍｍ、縦断面２５ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（厚み） 焼結金属エレメント２の圧力損失：１２００ｍｍＨ2 Ｏ 攪拌手段の寸法：基部の外径７６ｍｍ、羽根の大きさ２
２ｍｍ×２８ｍｍ×２ｍｍ（厚み） 他の寸法関係：焼結金属エレメント２より上方３０ｍｍ
の位置に一段目の平バネタービン翼12を取り付け、更に
その上方に１１５ｍｍの位置に二段目の平バネタービン
翼12を取り付けている。
エンジ製式型式ＭＳＪ−Ｕ３０４） 焼結金属エレメント２の寸法：外径１９０ｍｍ、内径１
４０ｍｍ、縦断面２５ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（厚み） 焼結金属エレメント２の圧力損失：１２００ｍｍＨ2 Ｏ 攪拌手段の寸法：基部の外径７６ｍｍ、羽根の大きさ２
２ｍｍ×２８ｍｍ×２ｍｍ（厚み） 他の寸法関係：焼結金属エレメント２より上方３０ｍｍ
の位置に一段目の平バネタービン翼12を取り付け、更に
その上方に１１５ｍｍの位置に二段目の平バネタービン
翼12を取り付けている。
【００２９】（方法）無水亜硫酸ソーダ９４５ｇを１５
ｌの水に溶解し、培養槽６内に入れ、任意の攪拌数（ｒ
ｐｍ）を合わせ、２０Ｎｌ／ｍｉｎの空気を焼結金属エ
レメント２より通過するとともに、攪拌手段７の平バネ
タービン翼12の回転により攪拌を行う。液温を、３０℃
に保ち、充分に気液混合を行ったところへ、硫酸銅溶液
（３．７３ｇ／１００ｍｌ）を１００ｍｌ加えて反応を
開始する。排ガス中の酸素濃度を測定し、酸素移動速度
を式（１）によって計算した。
ｌの水に溶解し、培養槽６内に入れ、任意の攪拌数（ｒ
ｐｍ）を合わせ、２０Ｎｌ／ｍｉｎの空気を焼結金属エ
レメント２より通過するとともに、攪拌手段７の平バネ
タービン翼12の回転により攪拌を行う。液温を、３０℃
に保ち、充分に気液混合を行ったところへ、硫酸銅溶液
（３．７３ｇ／１００ｍｌ）を１００ｍｌ加えて反応を
開始する。排ガス中の酸素濃度を測定し、酸素移動速度
を式（１）によって計算した。
【００３０】（結果）Ｖ＊を１０〜２０（ｌ／Ｈｒ／ｃ
ｍ2 ）に変化させ攪拌数を４００〜８００ｒｐｍまで変
化させた場合の酸素移動速度の値を図７に示す。同一攪
拌数で、Ｖ＊が１０の場合は、２０の場合に比べて約２
倍の酸素移動速度であった。攪拌速度を変えても、この
効果は変わらない。
ｍ2 ）に変化させ攪拌数を４００〜８００ｒｐｍまで変
化させた場合の酸素移動速度の値を図７に示す。同一攪
拌数で、Ｖ＊が１０の場合は、２０の場合に比べて約２
倍の酸素移動速度であった。攪拌速度を変えても、この
効果は変わらない。
【００３１】〔実験４〕実験３で使用したものと同様の
培養装置Ｂを用い、以下の条件で焼結金属エレメント２
を使用してＶ＊を変化させパン酵母の培養を行った場合
のパン酵母出来高（ｇ Ｄｒｙ ｃｅｌｌ）の比較検討
を行った。
培養装置Ｂを用い、以下の条件で焼結金属エレメント２
を使用してＶ＊を変化させパン酵母の培養を行った場合
のパン酵母出来高（ｇ Ｄｒｙ ｃｅｌｌ）の比較検討
を行った。
【００３２】（条件） 菌体：市販パン酵母 攪拌：４００ｒｐｍ 空気の供給量：２０Ｎｌ／ｍｉｎ（培養始発液量 １１
ｌ） Ｖ＊：１０〜２０（ｌ／Ｈｒ／cm2 ） 温度：３０℃ ｐＨ：４．７ 栄養源：尿素、硫安、リン酸を含む基礎培地に殺菌、清
澄処理した糖蜜を液中エタノール濃度５００〜１０００
ｐｐｍとなるように流加した。 培養時間：１６時間
ｌ） Ｖ＊：１０〜２０（ｌ／Ｈｒ／cm2 ） 温度：３０℃ ｐＨ：４．７ 栄養源：尿素、硫安、リン酸を含む基礎培地に殺菌、清
澄処理した糖蜜を液中エタノール濃度５００〜１０００
ｐｐｍとなるように流加した。 培養時間：１６時間
【００３３】（結果）焼結金属エレメント２でのそれぞ
れのＶ＊におけるパン酵母出来高を図８に示す。Ｖ＊＝
１０（ｌ／Ｈｒ／cm2 ）ではＶ＊＝２０（ｌ／Ｈｒ／cm
2 ）と比較して約１．４倍の酵母菌体を得ることができ
た。亜硫酸ソーダによるＶ＊と酸素移動速度の関係を培
養液中においても発揮することが判明し、本発明の有効
性が実証された。
れのＶ＊におけるパン酵母出来高を図８に示す。Ｖ＊＝
１０（ｌ／Ｈｒ／cm2 ）ではＶ＊＝２０（ｌ／Ｈｒ／cm
2 ）と比較して約１．４倍の酵母菌体を得ることができ
た。亜硫酸ソーダによるＶ＊と酸素移動速度の関係を培
養液中においても発揮することが判明し、本発明の有効
性が実証された。
【００３４】
【発明の効果】本発明に係る焼結金属エレメントを用い
た培養方法並びに培養装置によれば、培養槽内の液中へ
の酸素供給効率を高めることができるので、微生物の好
気培養を行う場合、菌体、及び代謝生成物の生産性を向
上することができる。従って、同じ生産性を維持するの
に必要な攪拌数又は通気量を削減することができ、設備
費や運転量の削減が期待できる。
た培養方法並びに培養装置によれば、培養槽内の液中へ
の酸素供給効率を高めることができるので、微生物の好
気培養を行う場合、菌体、及び代謝生成物の生産性を向
上することができる。従って、同じ生産性を維持するの
に必要な攪拌数又は通気量を削減することができ、設備
費や運転量の削減が期待できる。
【図１】酸素濃度測定装置の原理図
【図２】圧力損失とＫｄ・Ｐｇの関係を示すグラフ
【図３】Ｖ＊とＫｄ・Ｐｇの関係を示すグラフ
【図４】本発明に係る代表的実施例の培養装置の説明断
面図
面図
【図５】焼結金属エレメントの一例の斜視図
【図６】平バネタービン翼の斜視図
【図７】Ｖ＊とＫｄ・Ｐｇの関係を示すグラフ
【図８】Ｖ＊と菌体生産量の関係を示すグラフ
Ａ 酸素濃度測定装置 Ｂ 培養
装置 １ 気泡塔 ２ 焼結
金属エレメント ３ 流量計 ４ 圧力
計 ５ 酸素濃度測定器 ６ 培養
槽 ７ 攪拌手段 ８ 通気
管 ９ 攪拌軸 10 基部 11 羽根 12 平バ
ネタービン翼
装置 １ 気泡塔 ２ 焼結
金属エレメント ３ 流量計 ４ 圧力
計 ５ 酸素濃度測定器 ６ 培養
槽 ７ 攪拌手段 ８ 通気
管 ９ 攪拌軸 10 基部 11 羽根 12 平バ
ネタービン翼
Claims (5)
- 【請求項１】 圧力損失が２０〜２０００ｍｍＨ2 Ｏで
ある焼結金属エレメントを用いて、酸素含有気体を微細
な気泡として培養槽内に分散供給する好気的な培養方
法。 - 【請求項２】 焼結金属エレメント単位面積当たりの酸
素含有気体の流量を１〜１００ｌ／Ｈｒ／ｃｍ2 の範囲
で焼結金属エレメントを通気させ、酸素含有気体を微細
な気泡として培養槽内に分散供給する好気的な培養方
法。 - 【請求項３】 酸素含有気体を焼結金属エレメントを用
いて微細な気泡として培養槽内に分散供給し、攪拌手段
によりこの気泡を分散させるようにした請求項１又は２
記載の好気的な培養方法。 - 【請求項４】 圧力損失が２０〜２０００ｍｍＨ2 Ｏで
ある焼結金属エレメントを培養槽内に設けたことを特徴
とする培養装置。 - 【請求項５】 培養槽内に攪拌手段を設けた請求項４記
載の培養装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29505395A JPH09135680A (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 焼結金属エレメントを用いた培養方法並びに培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29505395A JPH09135680A (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 焼結金属エレメントを用いた培養方法並びに培養装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09135680A true JPH09135680A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17815716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29505395A Pending JPH09135680A (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 焼結金属エレメントを用いた培養方法並びに培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09135680A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818659A1 (fr) * | 2000-12-26 | 2002-06-28 | Ajinomoto Kk | Procede et appareil de culture aerobie utilisant une membrane en metal fritte |
| WO2017115855A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 味の素株式会社 | ガス攪拌式発酵装置 |
-
1995
- 1995-11-14 JP JP29505395A patent/JPH09135680A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818659A1 (fr) * | 2000-12-26 | 2002-06-28 | Ajinomoto Kk | Procede et appareil de culture aerobie utilisant une membrane en metal fritte |
| WO2017115855A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 味の素株式会社 | ガス攪拌式発酵装置 |
| JPWO2017115855A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2018-10-18 | 味の素株式会社 | ガス攪拌式発酵装置 |
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