JPS6018389B2 - 微生物培養制御方法 - Google Patents

微生物培養制御方法

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JPS6018389B2
JPS6018389B2 JP16524080A JP16524080A JPS6018389B2 JP S6018389 B2 JPS6018389 B2 JP S6018389B2 JP 16524080 A JP16524080 A JP 16524080A JP 16524080 A JP16524080 A JP 16524080A JP S6018389 B2 JPS6018389 B2 JP S6018389B2
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carbon dioxide
oxygen
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gas
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JP16524080A
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範夫 清水
哲男 山口
節男 斉藤
正雄 上野
蓉二 緒田原
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微生物培養制御方法に関し、詳しくは炭酸ガス
分圧及び溶存酸素濃度を適正に制御して生産物の収率を
向上しうる微生物培養制御方法に関する。
従来、微生物を好気的に培養する際に、空気を培養槽に
吹き込む方法が行なわれていたが、最近、培養の効率を
上げるために酸素富化ガス(21〜100%)が好気さ
れるようになった。
これにより、培養の効率は向上したが、空気の場合にも
観察されたように、微生物が生成する炭酸ガスにより増
殖阻害が生ずる。この炭酸ガスによる増殖阻害は、ィノ
シン発酵等に顕著に見られており、排ガスの炭酸ガス分
圧を低下させる必要がある。炭酸ガス分圧を下げる方法
として、炭酸ガス除去装置を排ガス経路に設けて酸素の
みを培養槽に戻す方法あるいは炭酸ガス分圧が上らない
ように通気量を多くして培養する方法等が研究されてい
る。しかしながら、前者の方法は、培養以外に炭酸ガス
除去装置を別に設ける必要があり装置コーストが高くな
り、又、後者の方法は、通気量を上げるのみであるため
培養中の溶存酸素レベルが高くなり、溶存酸素レベルの
制御が難しいという欠点がある。本発明はこのような現
状に鑑みてなされたものであり、その目的は、炭酸ガス
分圧及び溶存酸素濃度を適正に制御して生産物の収率の
向上を可能とする微生物培養制御方法を提供することで
ある。
本発明につき概説すれば、本発明の微生物培養制御方法
は、微生物を酸素富化ガスを使用して培養する方法にお
いて、収率と炭酸ガス分圧との関係における炭酸ガス分
圧の臨界値と溶存酸素量との相対関係を、酸素富化ガス
の通気量「その酸素濃度ならびに縄梓機回転数の組合わ
せにより制御することを特徴とするものである。
本発明者等は、微生物の好気的培養において、炭酸ガス
分圧をどの程度に制御すれば良いか、すなわち炭酸ガス
分圧の臨界値につき検討するため、一例としてパン酵母
を用いて酸素富化ガス培養を行なった。
その結果を第1図に示す。すなわち、第1図は排ガスの
炭酸ガス分圧と菌体収率との関係を示したグラフである
。第1図から明らかなように、排ガスの炭酸ガス分圧を
0.2気圧以下に制御することにより、菌体収率の低下
を防ぐことができる。本発明においては、この制御を行
なうために、酸素富化ガスの通気量、酸素濃度ならびに
櫨梓機回転数の調整を行なうが、この際重要なことは、
微生物の好気的培養においては、排ガスの炭酸ガス分圧
のほかに、培養液中の溶存酸素量を適正に維持すること
である。
すなわち、パン酵母を例にとれば、溶存酸素量が0.勿
伽以上であればパン酵母は好気的代謝を行ない、菌体は
順調に増加するが、これが0.2肌以下になると嫌気的
代謝になりエタノールを生成し、それにより菌体の収率
が低下する。なお、溶存酸素量が高過ぎる(5脚を超え
る)と、逆に高溶存酸素による増殖阻害が生じて望まし
くない。したがって、溶存酸素量を適正(0.2〜5胸
)に維持することが、好気的培養において特に重要とな
る。以上の観点に立ち、本発明においては、生産物の収
率と炭酸ガス分圧との関係における炭酸ガス分圧の臨界
値(例えばパン酵母の場合上記0.2気圧)と溶存酸素
量(例えば0.2〜5脚)との相対関係を、酸素富化ガ
スの通気量、その酸素濃度ならびに蝿梓機回転数の組合
わせにより制御する。
すなわち、排ガスの炭酸ガス分圧が上昇した場合には、
酸素富化ガスの通気量を上げて炭酸ガス分圧を下げるが
、それにより溶存酸素量が上がるので、縄梓機回転数を
下げるか又は通気ガス中の酸素濃度を下げ、あるいは又
、濃伴機回転数と通気ガス中の酸素濃度を同時に変化さ
せることが必要である。又、一方、通気量を上げて炭酸
ガス分圧を下げる代わりに、糟内圧力を下げて炭酸ガス
分圧を下げることもできるが、この場合には、逆に溶存
酸素量が低下するために、蝿洋機回転数を上げるか、通
気ガス中の酸素濃度を上げる必要がある。次に、微生物
によっては、排ガスの炭酸ガス分圧をある程度要求する
場合がある。
この場合には、上記した炭酸ガス分圧を下げる時と逆に
行なえばよい。つまり、通気量を下げると溶存酸素量が
低下するため、蝿梓機回転数を上げるか、通気ガス中の
酸素濃度を上げるか、又は、これらの操作を同時に行な
えばよい。又、一方、糟内圧力を上げて炭酸ガス分圧を
上げる場合には、溶存酸素量が上昇するために、凝投機
回転数又は通気ガス中の酸素濃度を下げる必要がある。
以上の操作により、排ガス中の炭酸ガス分圧と共に溶存
酸素量を同時に制御することが可能になる。
なお、培養槽が蝿梓機を備えていない気泡塔である場合
には、上記した制御方法から蝿梓機回転数を変える操作
を除いた他の操作を同時に行なうことにより、有効な培
養制御を行なうことが可能である。
又、本発明における通気ガス中の酸素濃度を変化させる
には、酸素ボンベとエアーコンブレッサーを用いて行な
うか、あるいは吸着式酸素分離機又は深冷式酸素分離機
を用いて行なうことが可能である。
次に、本発明を図面を参照して説明する。
すなわち、第2図は本発明に使用する培養制御装置の一
具体例を示した模式図であり、1は培養槽、2は鷹粋機
、3は酸素分離機、4は電子計算機、5は基質タンク、
6は基質供給ポンプ、7は酸素ガス測定器、8は通気量
測定器、9は炭酸ガス分圧測定器、10‘ま圧力調節器
、11‘ま溶存酸素センサ、13〜16は導管を示す。
第2図を参照して、培養槽1内に種菌を入れ、基質タン
ク5から基質を基質供給ポンプ6により培養槽1に供給
する。この時、溶存酸素センサ11、炭酸ガス分圧測定
器7及び通気量測定器8からの信号を電子計算機4で処
理し、制御プログラムにしたがって酸素分離器3、鷹梓
機2及び圧力調節器101こ信号を送り、通気量、槽内
圧力、櫨梓機回転数又は通気ガス中の酸素濃度を制御す
ることができる。次に、本発明を実施例により詳細に説
明するが、本発明はこれらによりなんら限定されるもの
ではない。実施例 1 菌体としてSaccharomycescerevis
iae(パン酵母)を用い、培地は、グルコース300
夕、尿素32.25夕、NaHP04・2LO15夕、
MgS04・740を5.7夕、KC13.3夕、クエ
ン酸ナトリウム37.5夕、酵母エキス7.5夕、ビタ
ミン液15泌及びミネラル液15舷を水道水1そに加え
て溶解し、pH5.0に調整した。
但し、ビタミン液は、ビオチン10.04夕、ビタミン
BO.08夕、ビタミン&2.0夕、パントテン酸カル
シウム1.0夕及びイノシトール20夕を蒸留水IZ‘
こ溶解して作成し、ミネラル液は、CuS04・QLO
を0.05夕、ZnS04・7日20を0.8夕及びF
eS04(NH4)2・細20を0,3夕用い、これら
を蒸留水1のこ溶解して作成した。菌体の培養は次の条
件で行なった。
すなわち、15そ客ジャーファーメンタ(培養槽)を用
い、温度30oo、pH5.0で上記塔地を流加し、排
ガスの炭酸ガス分圧を0.2気圧、溶存酸素量を5脚に
維持するために、吸着酸素分離機を用いて、通気ガスの
通気量、通気ガス中の酸素濃度及び蝿梓機回転数を第3
図に示すように変化させた。すなわち、第3図aは培養
時間と通気ガスの通気量との関係を示したグラフ、bは
培養時間と通気ガス中の酸素濃度との関係を示したグラ
フ、cは培養時間と縄投機回転数との関係を示したグラ
フである。なお、初発培養液量は5.0〆、初発菌体濃
度は50夕/夕にした。その結果、培養1刻時間を通じ
て、排ガスの炭酸ガス分圧を0.2±0.02気圧、溶
存酸素量を5±1脚に維持することができた。
又、この場合の菌体濃度は94夕/その高濃度に達し、
菌体収率は0.44夕/そであった。実施例 2 菌体、培地は実施例1と全く同じとし、培養条件のうち
排ガスの炭酸ガス分圧を0.03気圧、溶存酸素量を5
跡に維持するために、吸着式酸素分離材を用いて、通気
量、通気ガス中の酸素濃度及び蝿梓機回転数をそれぞれ
10〜15夕/分、50〜80%、150〜80仇pm
の範囲に変化させた。
初発培養液量を5.0そとし、初発菌体濃度を50夕/
夕にした。その結果、培養1幼時間を通じて、排ガスの
炭酸ガス分圧を0.03±0.0勿tm、熔存酸素濃度
を5±1胸に維持することができた。
この場合の菌体濃度は95夕/その高濃度に達し、菌体
収率は0.46夕/夕であった。菌体、堵地は実施例1
と全く同じとし、培養、条件のうち排ガスの炭酸ガス分
圧を0.35気圧、溶存酸素量を5脚に維持するために
、吸着式酸素分離材を用いて、通気量、通気ガス中の酸
素濃度及び損投機回転数をそれぞれ1〜2そ/分、50
〜80%、400〜80仇pmの範囲に変化させた。
初発液量を5.0そとし、初発菌体濃度を50夕/夕に
した。その結果、培養1初時間を通じて、排ガスの炭酸
ガス分圧を0.35±0.0$肌、溶存残素濃度を5土
1跡に維持することができた。この場合の菌体濃度は8
2多/そ、菌体収率は0.38夕/夕であり、排ガスの
炭酸ガス分圧が高いと菌体収率が低下するため最終菌体
濃度は低くなった。以上説明したように、本発明によれ
ば、酸素富化ガスの通気量、その酸素濃度ならびに擁群
機回転数を組合わせて変化させることにより、排ガスの
炭酸ガス分圧及び溶存酸素量を適正に制御することがで
きるので、生産物(例えばパン酵母における菌体及びィ
ノシン発酵における発酵生産物等)収率が高くかつ高生
産物濃度で微生物を培養することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はパン酵母培養における排ガスの炭酸ガス分圧と
菌体収率の関係を示したグラフ、第2図は本発明に使用
する培養制御装置の一具体例を示した模式図、第3図の
aは実施例1における培養時間と通気ガスの通気量との
関係を示したグラフ、bは培養時間と通気ガス中の酸素
温度との関係を示したグラフ、cは培養時間と損梓機回
転数との関係を示したグラフである。 1・…・・培養槽、2・・・・・・鷹洋機、3・・・・
・・酸素分離機、4・・・・・・電子計算機、5・・・
・・・基質タンク、6・・・・・・基質供給ポンプ、7
・・・・・・酸素ガス測定器、8・・・・・・通気量測
定器、9…・・・炭酸ガス分氏測定器、10・・・・・
・圧力調節器、11・…・・溶存酸素センサ、I3〜1
6…・・・導管。 オー図 才2図 矛3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 微生物を酸素富化ガスを使用して培養する方法にお
    いて、収率と炭酸ガス分圧との関係における炭酸ガス分
    圧の臨界値と溶存酸素量との相対関係を、酸素富化ガス
    の通気量、その酸素濃度ならびに撹拌機回転数の組合わ
    せにより制御することを特徴とする微生物培養制御方法
    。 2 炭酸ガス分圧の臨界値と溶存酸素量との相対関係を
    、酸素富化ガスの通気量、その酸素濃度、撹拌機回転数
    ならびに槽内圧力の組合わせにより制御する特許請求の
    範囲第1項記載の微生物培養制御方法。 3 パン酵母培養に際し炭酸ガス分圧を0.2気圧以下
    、溶存酸素量を0.2〜5ppmに維持する特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載の微生物培養制御方法。
JP16524080A 1980-11-26 1980-11-26 微生物培養制御方法 Expired JPS6018389B2 (ja)

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KR1019810004438A KR870001649B1 (ko) 1980-11-26 1981-11-17 미생물 배양제어방법 및 장치
US06/324,550 US4444882A (en) 1980-11-26 1981-11-24 Process and apparatus for controlling cultivation of microorganisms
DE8181109902T DE3176062D1 (en) 1980-11-26 1981-11-25 Process and apparatus for controlling cultivation of microorganisms
EP81109902A EP0052890B1 (en) 1980-11-26 1981-11-25 Process and apparatus for controlling cultivation of microorganisms

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JP2735215B2 (ja) * 1988-03-18 1998-04-02 株式会社日立製作所 培養槽の運転方法

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