JPS6214779A - 発酵装置 - Google Patents

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〕 本発明は発酵装置に関し、詳しくは特定の微生物担体を
発酵槽内に配設し、該担体に微生物を付着させて発酵を
行なう、いわゆる付着菌体法に適した発酵装置に関する
。

〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕固定化
菌体を用いる連続発酵法については、既に多くの研究報
告がなされており、中でもアルギン酸塩のゲルや光硬化
性樹脂を使用しての包括固定化ニよるアルコール発酵法
が広く知られている。

また、菌体の自然付着力を利用して担体に付着させ、発
酵を行う方法（付着菌体法）も注目を浴びている。しか
しながら、これらの発酵法にはそれぞれに一長一短があ
り、改良すべき余地が残っていることもまた事実である
。具体的には次の様な問題点が指摘される。

（１）包括法の問題点 （１−１）光硬化性樹脂による包括法の問題点■固定化
菌体を製造するための特殊設備が必要である。

■雑菌汚染式いは定期修理によるシャットダウン後の運
転再開に当り、固定化酵母の入れ替えや滅菌操作が煩雑
である。

（１−２）アルギン酸塩ゲルによる包括法の問題点■ゲ
ル内の菌体増殖および炭酸ガスの発生等の影響によって
ゲル粒子が破壊されるため、ゲルを定期的に補給する必
要がある。

（１−５）包括法共通の問題点 ■培地成分や生成物の菌体表面での拡散に制約がある。

（２）付着菌体法の問題点 ■凝集性酵母等の付着性を持った菌体でなければ使用で
きない。

■培地よりも比重が大きい担体粒子を使用する上向流流
動床方式では、発生ガス気泡の付着による粒子の系外流
出の危険性がある。また、液流速を高くとることができ
ないため、液滞留時間を大幅に短縮化することが不可能
である。

■外的、内的の様々な要因によって付着菌体の脱落（剥
離）の危険性がある。

〔問題点を解決すべき手段〕

付着菌体法は包括法に比べて固定化菌体を製造するため
の工程？設備が不要であること、滅菌操作が簡便である
こと、スタートアップが容易であること等の利点を有し
ているため、本発明者らは付着菌体法に焦点を当て、上
述の問題点を改善する新しい方法について検討した。す
ｒｒ　ｈち、従来の付着菌体法では担体に菌体が付着す
るのを待つという言わば受身的な固定化法であったもの
を、浮遊懸濁している菌体を捕捉する能力を持つ担体を
使用するという積極的な固定化法に変えることで、凝集
性？付着性を持たない菌体にも適用可能とし、さらにそ
の担体を板状もしくは中空円筒状に成型することにより
発酵過ｆｌにおいて発生する炭酸ガス等によるトラブル
を未然に防ぐことも可能となった。

すなわち本発明は、細い線状体同士を立体的に槽内壁間
の間隔が３〜２００＋ｏ＋となるように発酵槽内に配設
したことを特徴とする発酵装置である。

本発明に用いる微生物担体は、細い線状体を立体的、す
なわち上下２前後、左右にからみ合わせたものである。

この線状体のからみ合いにより担体中に複雑な空間が発
生し、線の表面と複雑な空間に微生物を担持させるので
ある。この線と線との接触部の一部或いは全部が結合し
ているが、その結合手段としては特に制限はない。例え
ば機械的手段、熱的手段または接着剤などを使用した化
学的手段などにより或いはこれらの手段を組合せること
により行うことができる。この結果、これら線の間に複
雑な空間が形成され、担体粒子表面に極めて複雑な凹凸
を形成したと同等乃至それ以上の微生物付着効果が得ら
れ、且つ空間中をも十分に微生物居住用に供することの
できる大きな特徴を有するものである。

ここで線状体の太さは一般に細いものであればよく特に
制限はないが、通常数十ミクロン−数ミリメートルの間
で適宜選定される。

また、線状体の材質としては様々なものがあり、例えば
ナイロン、ポリエステル、アクリル樹脂。

ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリプロピレ
ン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニリデン等の合成樹脂の
ほか木綿、レーヨン、アセテート。

ガラス繊維等を用いることができる。これらはフィラメ
ント、ヤーン、繊維、　１ｍ布、　不ｔａ布、マット等
の種々の形態で使用される。

本発明に用いる担体は上記線状体のからみ合った状態の
ものを板状または中空筒状に成型することにより得られ
る。ここで板状とは単に平板状のものだけでなく、波板
状２表面に凹凸を有するもの等を含むものである。また
、中空筒状としては通常、円筒状のものを使用するが、
多角形筒状のものであってもよい。さらに、中空筒状体
の表面が凹凸を有していてもよい。成型に際しては網材
などの多孔質材料を補強材乃至支持拐として用いること
ができる。これら成型物の厚さは通常、数ミリメートル
〜数百ミリメートル、好ましくは３〜５０簡の範囲であ
る。また、成型物の大きさについては発酵槽の大きさ等
を考慮して適宜決定すればよい。発酵槽内に配列する担
体同士あるいは担体と発酵槽内壁間の空間は通常、３〜
２００ｍ５＋、好ましくは５〜１００ｗｎの範囲である
。

上記の如く、本発明に用いる担体は線と線のからみ合い
によって形成される複雑な空間を有しており、この空間
は通常、数ミクロン−数千ミクロンの範囲にあるが、最
も望ましい空間は数十ミクロン−数百ミクロンである。

また、空隙率は６０％以上、好ましくは８０〜９９％で
ある。

なお、本発明に用いる担体の比重を調整するために、上
記素材に炭酸カルシウム、タルク、クレーなどの無機あ
るいは有機の充填材を適量混入して比重を増加させたり
、或いは発泡剤を用いて合成樹脂を発泡させて比重を低
下させる等の手段を適宜採用することができる。また、
上記充填材や砂、研摩材等の粒子を上記線状体に接着さ
せることも有効である。しかも、このような無機粒子の
接着は担持体の親水性を増大させ、微生物の付着性を高
めることとなる。

本発明の装置は発酵槽内に上記形状の担体の複数個を該
担体同士または担体と発酵槽内壁間の間隔が３〜２００
ｗＲとなるように設置したものである。ここで、発酵槽
としては既存のものを用いればよく、また発酵の種類等
によって攪拌手段９通気管等の付糾設備を任意に取付け
ることができる。

アルコール発酵の場合の如く、多量の炭酸ガスを発生す
るときは、この発生ガスを連続的かつ容易に抜き出すこ
とが出来る構造であることが必要であるが、本発明によ
れば、発生ガスは空間を容易に上昇し、系外へ排出する
ことができる。また、担体に対し過剰に付着した微生物
菌体は発生ガスにより剥離され、気泡の上昇による攪拌
効果を受けて’Ｍ　ｒ？Ａし、発酵液と共に抜き出すこ
とができる。

したがって、本発明の装置を用いて発酵を行う場合、培
地の供給と発酵液の抜き出しは発酵槽の上下いずれから
行ってもよい。但し、余剰微生物の沈降性が良い場合は
、借上部から発酵液を抜き出す方が好ましい。

また、担体の配役方法は一般的には垂直とするが、発生
ガスの上昇抜き出し、余剰微生物の沈降が容易となるよ
うに、配役角度、担体間等の間隔および担体の形状、ｙ
！−さ等を培養条件に応じ適宜選択する。

本発明の微生物担体に担持させる微生物としては各種の
ものがあり、例えば細菌、酵母、カビ。

放線菌、担子菌、藻類等を挙げることができる。

また、本発明の発酵装置を用いたときの培養条件として
は特に制限はなく、好気的、嫌気的条件下のいずれも適
用でき、有用生産物を得たり、水処理を行うことができ
る。さらに、二種以上の微生物を用いる混合微生物系の
ものとすることもできる。

また、発酵の形式も制限はなく、連続法、半回分法９回
分法など任意であるが、特に連続法が適している。

本発明の装置を運転するには、まず上記担体を配設した
発酵槽を滅菌処理後、所定量の培地を入れ、次いで種菌
を加えることにより開始される。

運転開始当初浮遊懸濁している菌体は担体内の空間に容
易に捕捉、固定化され、培地の栄養物を資化して目的と
する物質の生産等を行う。

〔発明の効果〕

本発明に用いる担体は担体を構成する細い線状体のから
み合いにより生ずる複雑な空間を利用し微生物を三次元
状に付着せしめるものであり、且つ同一担体のどの表面
からも内部の複雑な三次元空間を通して連続していると
いう特徴を有するものである。しかも、担体の空隙率が
大きいため、高濃度の微生物菌体を保持でき、かつ担体
の外表面においては発生するガス気泡の上昇やそれに伴
う攪拌効果によって菌体の過付着が防止されるため、空
隙の閉塞等のトラブルも生じない。

次に、本発明の装置の使用例を示す。

使用例 ガラス製容器（「パイレックス」ガラス、内径！、　５
　ｍ　、高さ２９（１ｍ、有効容積２４０献）２基を第
２図の如く直列に連結した。この反応器内に担体（ナイ
ロン繊維（平均径４０μ）を素材として成型した板状体
、幅２５１０ｍ、高さ２２５ｍ、厚さ５ｍ）を各２枚づ
つ配設した。

反応器に培地（グルコース１４２７／ｌ、ペプトン１０
デ／ｌおよびイーストエキス１０５４／ｌを含む）を入
れ、種菌としてザイモモナス・モビリス（−ＬＬ四二幻
ト■ｍｏｂｉｌｉａ）　ＡＴ　Ｃ０１０９８８を第１基
目の反応器に接種した。また、上記培地を１６０〜４８
０　Ｒ１／ｈｒの割合で連続的に供給し、第２基目の反
応器から発酵液を供給社と同様に１６０〜４８０　ｔｒ
ｉ　／ｈｒの割合で按出すことにより３ケ月間連続して
アルコール発酵を行なった。実験結果を第１表に示す。

また、各反応器における担体への菌体付着濃度は第１基
目が槽基準で１１４０００ｍｙ　（乾燥型ｆｆ１）／ｌ
、第２基目が僧基準で４８０００冨ｇ（乾燥重量）／１
であった。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明に用いる微生物担体の見取図、第
２図は微生物担体を発酵ｍＫ配設し、並行流方式で発酵
を行うときの説明図、第３図は発酵装置２基を連結して
発酵を行うときの７０−シートである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）細い線状体同士を立体的にからみ合わせてなる複
   雑な空間を有する板状もしくは中空筒状微生物担体の複
   数個を該担体同士または該担体と発酵槽内壁間の間隔が
   ３〜２００ｍｍとなるように発酵槽内に配設したことを
   特徴とする発酵装置。
2. （２）細い線状体が天然繊維、合成繊維またはこれらの
   加工品である特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）微生物担体の厚さが１〜２００ｍｍである特許請
   求の範囲第１項記載の装置。