JPS62138184A

JPS62138184A - 連続型微生物培養装置

Info

Publication number: JPS62138184A
Application number: JP60277841A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kobayashi; 猛小林; Masayuki Taniguchi; 正之谷口; Shunji Yasuda; 安田　俊二; Takashi Ogawa; 孝小川
Original assignee: TANIGUCHI TSUGUYUKI; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: TANIGUCHI TSUGUYUKI; Coorstek KK
Priority date: 1985-12-12
Filing date: 1985-12-12
Publication date: 1987-06-20
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPH0712303B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は連続型微生物培養装置の改良に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

微生物の代謝機能を利用して連続的に有用物質の生産を
行なう場合、その生産性を向上させるためには反応槽内
の菌体濃度を高濃度に保つとともに、菌体増殖の阻害要
因となる代謝産物を除去することが必要となる。近年、
菌体と代謝産物とを連続的にかつ比較的短時間で分躍す
るために、フィルターを用いることが試みられている。

また、上記のようなフィルターを用いる方法により、例
えば乳酸菌を高濃度に培養することができれば、ヨーグ
ルトやチーズをはじめとする多くの醗酵乳製品を製造す
る際のスターターとして利用することができる。現在で
は凍結濃縮スターターがよく用いられているが、遠心分
離による濃縮操作が必要となるうえ、遠心分離中にスタ
ーターの活性低ｒが起る。これに対してフィルターを用
いる方Ｕ；では、このような問題が生じない。

ところで、従来、」−記のようなフィルターとしては、
タングステン焼結管、素焼のセラミックス支持体に珪藻
土をコーティングしたもの、又は合成樹脂製の中空繊維
等が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような用途のフィルターについて問題となるのは
、その耐久性、長時間の安定使用あるいは再使用の可否
である。特に使用に際しては、菌体による目詰まりを回
避するための逆洗や加熱殺菌ができるかどうかが問題と
なる。

しかし、タングステン焼結管は酸に侵されやすく、逆洗
を行なうにも適さない、また、セラミックス支持体に珪
藻土をコーティングしたフィルターでは逆洗を行なうこ
とができない、更に、合成樹脂製の中空繊維は逆洗、熱
殺菌ができず、しかも処理量が小さい等の問題がある。

また、実用化するにあたっては、上記のような問題を解
消したうえで、処理量を大きくすることが望ましいのは
勿論である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の連続型微生物培養装置は、微生物反応が行なわ
れる培養液を筒状のフィルター内を通過させて、代謝産
物を含む口過液と菌体を含む濃縮液とに分離し、濃縮液
を培養液に循環させる連続型微生物培養装置において、
前記フィルターとして複数の通過孔を有する一体型のセ
ラミックス製フィルターを用いるとともに、該セラミッ
クス製フィルターに逆洗装置を接続したことを特徴とす
るものである。

〔作用〕

このような連続型微生物培養装置では、セラミックス製
フィルターの機械的強度及び耐熱性が良好であるので、
フィルターの逆洗及び加熱殺菌を行なうことができ、長
時間にわたって安定使用することができ、再使用も可能
である。また、複数の通過孔を有する一体型のセラミッ
クス製フィルターを用いているので、口過面積を増大さ
せることができ、口過液の流束を増大さぜることができ
る。

なお、培養液を複数の通過孔内に通過させることは、ポ
ンプ性能が同一であれば液流速の減少による口過流束の
減少を招く、これに対しては、通過孔の孔径（孔径を小
さくして液流速を増大させる）、数（数を増加させて口
過面積を増大させる）を適当に選択することにより、口
過面積の増大による流束の増大への寄与分が液流速の減
少による流束の減少への寄グー分を１−回るようにでき
るので、全体的には口過流束を増大させることができる
。

また、孔径の小さい単独のフィルターを複数個用いて本
発明と同様の効果を得ようとすると、各フィルターの強
度を維持するためにセラミックスの肉厚を厚くしなけれ
ばならないのでコストが上昇するうえ、装置の組立等が
困難になる。これに対して複数の通過孔を有する一体型
のセラミックス製フィルターではセラミックスの使用量
が少なくても強度を保つことができるので、コストを低
減することができ、装置の組立等も容易である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る連続型微生物培養装置の概略構成
図である。第１図において、培養槽ｌ中には例えば乳酸
菌等の培養液２が収容される。この培養液２は恒温槽３
から送られる恒温水によって一定温度に維持される。こ
の培養液２は配管４、ポンプ５とポールバルブ６を介装
した配管７、流量計８．入口配ｆｆＦ９を通ってフィル
ターケース１０内に設けられたセラミックフィルター１
１内を通過する。このセラミックフィルター１１を透過
した代！ｌＪ産物を含む口過液１２は電磁弁１３を介装
した口過液配管１４を通って口過液槽１５に収容される
。一方、菌体を含む濃縮液はポールバルブ１６を介装し
た出口配管１７を通って培養槽１に循環される。なお、
配管４と配管７との間にはポンプ５と並列して、ポール
バルブ１８を介装したバイパス配管１９が接続されてい
る。また、入口配管９及び出口配管１７にはそれぞれ圧
力計２０．２１が設けられている。また、口過液配管１
４には、電磁弁２２を介装した逆洗用のガス供給配管２
３が接続されている。更に、培養槽１には液面計２４が
設けられており、この液面計２４と連動するポンプ２５
により乳糖を含む新しい培養液が口液量に合わせて貯槽
２６から培養槽ｌへ供給される。

前記セラミックフィルター１１としては、第２図及び第
３図に示すような形状のものが使用されている、第２図
に示すフィルター３１は、６角柱形状のアルミナ製フィ
ルタ一本体３２の両端にセラミックスシール３３を取付
け、これらの長手方向に沿って直径４ｍｍの通過孔３４
を７個設けたものである。同様に、第３図に示すフィル
ター４１は、６角柱形状のアルミナ製フィルタ一本体４
２の両端にセラミックスシール４３を取付け、これらの
長手方向に沿って直径４■謄の通過孔４４を１９個設け
たものである。これらフィルターの全長はいずれも７５
０ｍ閣である。なお、前記フィルタ一本体３２．４２は
通過孔３４．４４の周囲で気孔径が徐々に大きくなるよ
うな多層構造を有するもの（セラベールセラミックフィ
ルター二東芝セラミックス社製商品名）である、また、
各フィルターの通過孔に面するアルミナの気孔径は０．
２１Ｌｍである。

上記連続型微生物培養装置を用いて乳酸菌（Ｓｔｒｅｐ
ｔｃｏｃｃｕｓ　　ｃｒｅｍａｒｉｇ）の培養を行なっ
た。

なお、実験は第２図図示のフィルターを用いた場合（実
施例１）及び第３図図示のフィルターを用いた場合（実
施例２）の他に、比較のために口過を行なわないバッチ
方式（参照例）、セラミックス製フィルターとして内径
１５薦膳、外径１９ｍｍ、全長７５０ｍ＋ｍのものを１
木用いた場合（比較例１）、セラミックス製フィルター
として内径１５腫１、外径１９ｍｍ、全長７５０腸膳の
ものを２木並列させた場合（比較例２）についても行な
った。また、比較例１．２で用いたフィルターは実施例
１．２で用いたものと同様に内側から外側に向かって気
孔径が徐々に大きくなるような多層構造を有するアルミ
ナ製のもの（セラベールセラミックフィルター：東芝セ
ラミックス社製商品名）である、また、各フィルターの
通過孔に面するアルミナの気孔径は０．２７ｔｍである
。また、比較例１及び２では液波束を増大させるために
通過孔内に中子を挿入した。

乳酸菌増殖の炭素源としては乳糖（！ａｃｔｏｓｅ）を
５０　ｇ／Ｑの濃度で用い、培養液の量を２ｆＬとした
。参照例についてはＮＨ４ＯＨを用いてＰＨ制御を行な
い、比較例１．２、実施例１．２についてはｐＨ制御を
行ないながら、培養開始から６〜８時間後に口過を開始
した。そして、口過流束に対応する量の乳糖を含む培養
液を培養槽に供給して口過を継続した。ただし、比較例
２では口過開始後に途中で供給する培養液中の乳糖濃度
を５０ｇ／ｌから７５　ｇ　／　ｌに増加させた。

そして、培養液の濁度（０，Ｄ、５７゜）、乳糖濃度（
ｇ／ＪＮ　、代謝産物である乳酸塩（Ｉａｃｔａｔｅ）
濃度（ｍ　Ｍ　）を測定するとともに、口過流束を測定
した。これらの結果を参照例、比較例１及び２並びに実
施例１及び２の順に第４図〜第８図に示す。なお、第５
図〜第８図中の矢印は口過開始時を示す。また、下記表
には実験時の液流速、乳酸菌の増殖が停止するまでの全
口過液量（カッコ内は増殖が停止するまでの時間）、実
験終了時の濁度、濁度とは別に測定した菌体濃度として
乾燥菌体量及び菌体数をまとめて示す。

第４図〜第８図から明らかなように、代謝産物である乳
酸塩に阻害されて増殖が停止する時間は口過を行なわな
い参照例よりも口過を行なう比較何重、２、実施例１．
２の方が長くなっている。

なお、実施例１では培養開始後、１０時間目で乳糖が完
全に消費されているが、口過開始後供給する乳糖濃度を
７５　ｇ　／　Ｈにした場合でも増殖のし方（濁度の曲
線）は同様であり、乳糖の欠乏ではなく、代謝産物であ
る乳酸塩に阻害されて増殖が停止することが確認された
。この結果から、口過を行なえば代謝産物である乳酸塩
を除去することができ、乳酸菌を高濃度に培五できるこ
とがわかる。

次に、第５図及び第６図（比較例１．２）と第７図及び
第８図（実施例１．２）とを比較すると、比較例１．２
では口過開始直後に一時的に乳酸菌の増殖が停止してい
るのに対し、実施例１．２ではこのような現象は生じな
い、このことから、実施例１．２のように複数の通過孔
を有する一体型のフィルターを用いた場合、短時間で乳
酸菌濃度を高濃度にできることがわかる。実際に、比較
例２と実施例１とはほぼ同一の口過面積を有し１表に示
すように全口過液量は比較例２の方が実施例１よりも若
干多くなっている（時間は実施例１の方が短い）が、菌
体数は実施例１　（１，９２Ｘ１０１１、参照例の約１
４倍）の方が比較例２（１，８１Ｘ　１０　”、参照例
の約１３倍）よりも多くなっている。

更に、第８図及び表から明らかなように、実施例２のよ
うに通過孔が１９個設けられたフィルターを用いた場合
、液流速が小さいにもかかわらず、全口過液量、菌体数
（３，５Ｘ　Ｉ　Ｏ１１、参照例の約２９倍）ともに非
常に大きくなっていることがわかる。

なお、上記実施例では球状の乳酸菌（Ｓｔｒｅｐｔ−ｃ
ｏｃｃｕｓ　　ｃｒｅｍｏｒｉｓ）の培養について説明
したが、第９図に示すように、桿状の乳酸菌（Ｌ　ａｃ
ｔｏ　−ｂａｃｉｌｌｕｓ　　ｃａｓｅｉ　）について
も実施例と同様な結果が得られた。また、本発明の連続
型微生物培養装置は乳酸菌の培養以外にもアルコール醗
酵、アセトン・ブタノール醗酵、大腸菌等を用いた遺伝
子組換え菌等の培養及び濃縮等あらゆる微生物反応に使
用することができる。また、動植物細胞による有用物質
生産及び細胞融合株による抗体の生産等にも使用するこ
とができる。

〔効果〕

以−ト詳述した如く本発明の連続型微生物培養装置によ
れば、長時間にわたる安定使用、再使用が可能で、しか
も口過流束が大きく、短時間で菌体を高濃度に培養でき
る等顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における連続型微生物培養装置
の概略構成図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明の実
施例１及び２の装置に用いられるフィルターを一部破断
して示す斜視図、第４図〜第８図はそれぞれ本発明の参
照例、比較例１、比較例２、実施例１及び実施例２で得
られた乳酸菌の培養実験結果を示す特性図、第９図は本
発明の他の実施例で得られた他の乳酸菌の培養実験結果
を示す特性図である。１・・・培養槽、２・・・ｊ８養液、３・・・恒温槽、
４．７・・・配管、５・・・ポンプ、６．１６．１８・
・・ポールバルブ、８・・・流量計、９・・・入口配管
、１０・・・フィルターケース、１１・・・セラミック
フィルター、１２・・・口過液、１３．２２・・・電磁
弁、１４・・・口過液配管、１５・・・口過液槽、１７
・・・出口配管、１９・・・バイパス配管、２０．２１
・・・圧力計、２３・・・ガス供給配管、３１．４１・
・・セラミックフィルター、３２．４２・・・フィルタ
一本体、３３．４３・・・セラミックスシール、３４．
４４・・・通過孔。出願人代理人　弁理士　鈴江　武彦Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

微生物反応が行なわれる培養液を筒状のフィルター内を
通過させて、代謝産物を含む口過液と菌体を含む濃縮液
とに分離し、濃縮液を培養液に循環させる連続型微生物
培養装置において、前記フィルターとして複数の通過孔
を有する一体型のセラミックス製フィルターを用いると
ともに、該セラミックス製フィルターに逆洗装置を接続
したことを特徴とする連続型微生物培養装置。