KR100767569B1

KR100767569B1 - 배양기

Info

Publication number: KR100767569B1
Application number: KR1020070039668A
Authority: KR
Inventors: 김대환; 이정복; 류건호
Original assignee: 김대환
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-10-17

Abstract

본 발명은 미생물을 배양하기 위한 배양기에 관한 것으로, 종균을 무균적으로 접종하기 위한 착탈식 종균 접종 포트(150)를 연결구성하되 발효조(110)의 일측 상단에 설치된 종균 접종 라인(140), 냉각을 위한 제균 공기 공급 라인(120) 및 멸균을 위한 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 연결 구성한 것을 특징으로 하며, 착탈식 종균 접종 포트(150)는 오토클레이브에서 별도로 멸균하고 크린벤치에서 무균적으로 종균을 공급한 다음, 종균 접종 라인(140), 제균 공기 공급 라인(120) 및 스팀 공급 라인(130)과 연결하여 설치 완료 후, 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 종균 접종 라인(140)과 제균 공기 공급 라인(120)을 동시에 멸균하고, 제균 공기 공급 라인(120)을 이용하여 종균 접종 라인(140)을 냉각하고 종균 접종 포트(150)에 있는 종균을 멸균계가 개방되지 않은 상태로 무균적으로 접종할 수 있어 순수 배양을 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있었다.

발효기, 배양기, 접종 포트, 미생물, 무균배양

Description

배양기{Fermentor}

도 1은 본 발명에 따른 배양기의 개요도,

도 2는 종래 배양기의 개요도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100. 배양기 110. 발효조

120. 제균 공기 공급 라인 130. 스팀 공급 라인

140. 종균 접종 라인 150. 착탈식 종균 접종(seeding) 포트

본 발명은 미생물을 배양하기 위한 배양기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 종균을 무균적으로 접종하기 위한 착탈식 종균 접종 포트(150)를 연결구성하되 발효조(110)의 일측 상단에 설치된 종균 접종 라인(140), 냉각을 위한 제균 공기 공급 라인(120) 및 멸균을 위한 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 연결 구성한 것을 특징으로 하며, 착탈식 종균 접종 포트(150)는 오토클레이브에서 별도로 멸균하고 크린벤치에서 무균적으로 종균을 공급한 다음, 종균 접종 라인(140), 제균 공기 공급 라인(120) 및 스팀 공급 라인(130)과 연결하여 설치 완료 후, 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 종균 접종 라인(140)과 제균 공기 공급 라인(120)을 동시에 멸균하고, 제균 공기 공급 라인(120)을 이용하여 종균 접종 라인(140)을 냉각하고 종균 접종 포트(150)에 있는 종균을 멸균계가 개방되지 않은 상태로 무균적으로 접종할 수 있어 순수 배양을 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있도록 하는 배양기에 관한 것이다.

일반적으로 배양기는 미생물을 배양하기 위한 장치로서, 입식 원통형으로 구상되며, 고온 고압으로 멸균시 변형이 일어나지 않는 재질을 사용함과 동시에 교반과 공기의 주입은 물론 배지의 첨가가 가능하도록 구성되어 있고, 배양물질의 생산 공정 즉, 미생물의 배양 중에 불필요한 각종 세균들에 의한 배양물질의 오염시 목적물질을 수득하기 어려워 멸균 공정이 매우 중요한 과제가 되고 있다.

종래의 배양기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 배양 배지와 미생물을 혼합하여 배양하는 발효조(110)과, 제어장치에 의하여 상기 발효조(110)에 에어(air)를 공급하는 제균 공기 공급 라인(120)과, 발효조(110) 내부 또는 발효조에 투입된 배양 배지를 멸균하기 위하여 스팀(steam)을 공급하는 스팀 공급 라인(130)과, 발효조(110) 하부 일측에 발효된 배양물질이나 미생물을 샘플링 채취하기 위한 샘플링포트(160)와, 발효조(110)의 하부에 발효 완료된 배양물질과 미생물을 배출하는 하베스트포트(170)로 구성된다.

그러나, 종래의 배양기는 배양기 상부에 고정식으로 설치되어 있는 접종구를 통하여 화염살균하에서 종균을 접종하도록 구성되어 있는 바, 종균이 오염없이 배양되었다고 하더라도 접종시에 잡균이 배양기 내부로 혼입될 우려가 있어 배양시 오염의 원인이 되므로 순수 배양의 목적을 달성하기가 곤란하였다.

따라서, 본 발명에서는 종균 또는 종배양액을 배양기에 접종시 오염될 가능성을 배제하고, 접종 포트의 멸균 및 세척이 용이한 배양기를 제공하는 데 있다.

상기 목적 뿐만 아니라 용이하게 표출되는 다른 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 종균을 무균적으로 접종하기 위한 착탈식 종균 접종 포트(150)를 연결구성하되 발효조(110)의 일측 상단에 설치된 종균 접종 라인(140), 냉각을 위한 제균 공기 공급 라인(120) 및 멸균을 위한 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 연결 구성하며, 착탈식 종균 접종 포트(150)는 오토클레이브에서 별도로 멸균하고 크린벤치에서 무균적으로 종균을 공급한 다음, 종균 접종 라인(140), 제균 공기 공급 라인(120) 및 스팀 공급 라인(130)과 연결하여 설치 완료 후, 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 종균 접종 라인(140)과 제균 공기 공급 라인(120)을 동시에 멸균하고, 제균 공기 공급 라인(120)을 이용하여 종균 접종 라인(140)을 냉각하고 종균 접종 포트(150)에 있는 종균을 멸균계가 개방되지 않은 상태로 무균적으로 접종할 수 있어 순수 배양을 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있었다.

본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 배양기(100)는 종균을 무균적으로 접종하기 위한 착탈식 종균 접종 포트(150)를 연결구성하되 발효조(110)의 일측 상단에 설치된 종균 접종 라인(140), 냉각을 위한 제균 공기 공급 라인(120) 및 멸균을 위한 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 연결 구성한 것으로 특징지워진다.

먼저, 제균 공기 공급 라인(120)은 끝단에 커플러(125)의 일단을 연결 구성하며, 커플러(125)가 결합된 부분 전방에 분지 라인(121)을 형성하고, 분지 라인(121) 중간에 드레인 밸브(122)를 설치하며, 분지 라인(121) 전후의 제균 공기 공급 라인(120)에 제균 공기의 공급과 차단이 가능하도록 하는 개폐 밸브(123, 124)를 설치한다.

또한, 스팀 공급 라인(130) 역시 끝단에 커플러(132)의 일단을 연결 구성하며, 커플러(132)가 결합된 부분 전방에 스팀의 공급과 차단이 가능하도록 하는 개폐 밸브(131)를 설치한다.

한편, 발효조(110)로 직접 종균을 접종하는 종균 접종 라인(140)을 형성하되 중간에 드레인 라인(141)을 형성하고, 드레인 라인(141) 전,후의 종균 접종 라인(140)에 유체 및 기체의 흐름을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(142, 144)와 드레인 밸브(143)를 각각 설치하고, 개폐 밸브(144)가 설치된 종균 접종 라인(140)의 끝단에 커플러(145)의 일단을 연결 구성한다.

별도로, 용기 저면 중앙에 종균이 배출되도록 하는 배출 라인(153)을 형성하고 배출 라인(153) 중간에 스팀 또는 제균 공기가 공급되는 분지 스팀 및 제균 공 기 공급 라인(152)을 연결 구성하고 분지 라인(152)이 연결된 부분 전후의 배출 라인(153) 각각에 개폐밸브(158, 159)를 설치하며, 분지 라인(152) 중간에 개폐 밸브(157)를 설치하고, 배출 라인(153) 끝단에 커플러(181')의 일단을 연결 구성하며, 상부 일측에 제균 공기와 스팀이 공급되는 스팀 및 제균 공기 공급 라인(151)을 설치하되 분지 라인(153)과 연결되는 부분의 전후에 개폐밸브(155, 156)를 설치하고, 분지 스팀 및 제균 공기 공급 라인(152)과 스팀 및 제균 공기 공급 라인(151)이 연결되는 부분으로부터 상부측의 분지 스팀 및 제균 공기 공급 라인(152) 중간에 개폐밸브(154)를 설치하며, 스팀 및 제균 공기 공급 라인(151) 및 분지 스팀 및 제균 공기 공급 라인(152) 끝단에 각각 커플러(162', 172')의 일단을 연결 구성한 종균 접종 포트(150)를 제조한다.

또한, 양단이 커플러(161, 162)의 일단이 연결된 플렉시블 스팀 공급관(160), 양단이 커플러(171, 172)의 일단이 연결된 플렉시블 제균 공기 공급관(170) 및 양단이 커플러(181, 182)의 일단이 연결된 플렉시블 배출관(180)을 구비하고, 커플러(132)는 커플러(161)와, 커플러(162)는 커플러(162')와, 커플러(125)는 커플러(171)와, 커플러(172)는 커플러(172')와, 커플러(181)은 커플러(181')와, 커플러(182)는 커플러(145)와 체결하여 본 발명의 배양기를 구성한다.

본 발명에서 사용되는 라인은 모두 열과 습기에 안전하고 고압에도 견딜 수 있는 재질을 사용하여야 하며, 밸브 역시 개폐가 용이하고 유체나 기제의 누출이 일어나지 않는 것을 사용하여야 하고, 커플러는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 원터치식으로 체결과 해체가 가능하도록 설계된 것을 사용한 다.

접종 포트(150)의 용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5ℓ가 적당하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 배양기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 커플러(172, 181)을 연결하고 개폐밸브(142, 144, 124)를 열고, 개폐밸브(123)와 드레인밸브(122, 143)을 닫은 상태에서 발효조(110)를 멸균하여 종균 접종 라인(140)과 제균 공기 공급 라인(120)이 멸균되도록 하고, 무균 상태를 유지시킨다.

종균 접종 포트(150)를 오토클레이브에 넣고 고온, 고압으로 멸균하고, 크린벤치(clean bench : 무균적으로 미생물 관련 실험을 행하는 실험기기)에서 자외선 소독과 함께 배양 온도와 동일한 온도까지 냉각하고, 종균 접종 포트(150)의 뚜껑을 열고 종균을 투입하고, 뚜껑을 닫은 상태에서 커플러(162와 162', 172와 172', 181과 181')를 체결하여 종균 접종 포트(150)를 연결 구성한다.

이 상태는 모든 개폐밸브와 드레인 밸브가 닫혀있는 상태이다.

종균 접종 포트(150)가 연결된 상태에서 개폐밸브 및 드레인 밸브(131, 155, 154, 124, 122)를 열고 고온 고압의 스팀을 공급하여 제균 공기 공급 라인(120)을 멸균한 다음, 개폐밸브 및 드레인 밸브(157, 158, 146, 143)을 열고 고온 고압의 스팀을 공급하여 종균 접종 라인(140)을 멸균한다.

종균 접종시 종균의 열손상을 방지하기 위하여 배양 온도까지 모든 라인을 냉각한다. 이때 온도는 표면온도계를 이용하여 측정하며, 모든 라인의 무균 상태를 유지하기 위하여 드레인밸브(122), 개폐밸브(124), 드레인밸브(143), 개폐밸 브(144, 131)의 순으로 닫는다.

본격적인 무균 냉각을 위하여 제균된 공기로 냉각을 수행하되, 개폐밸브(155)를 닫고 개폐밸브(123,124, 144)를 열고, 개폐밸브(143)을 10% 이내로 열어서 냉각하며, 냉각 정도는 표면온도계로 라인의 온도를 측정하여 배양 온도까지 냉각한다.

그 다음에 드레인 밸브(143)를 닫고, 개폐밸브(157)을 닫고, 개폐밸브(156)을 열면 종균 접종 포트(150)는 제균 공기로 채워져 압력이 상승하게 된다. 압력을 상승시키는 이유는 접종 포트(150)의 종균을 완전히 접종하기 위함이다.

그 다음에 개폐밸브(158, 144, 142)를 순차적으로 열어 종균 접종 포트(150) 내부에 있는 종균을 발효조(110)로 이송시킨다.

종균의 이송이 완료(종균 접종 완료는 발효조 상부의 투시창(sight glass)를 통하여 확인)되면 개폐밸브(142)를 닫고,개폐밸브(123, 124)를 닫은 다음, 종균 접종 포트(150)에 잔존하는 공기는 드레인 밸브(143)을 열어 제거한다.

종균 접종 포트(150)를 분리하고, 커플러(162, 181)을 연결한 다음, 개폐밸브(131, 144)와 드레인 밸브(143)을 열어 스팀 멸균 상태를 스팀 씰링(steam sealing)하는 형태로 계속 유지시킨다.

상기와 같은 공정들을 반복함으로써 종균을 무균 상태로 발효조(110)에 접종할 수 있게 된다.

또한, 종균 접종 포트(150)가 분리된 상태에서 스팀이나 에어를 공급하고자 할 경우에는 플렉시블 관(160, 170, 180)을 이용하여 제균 공기 공급 라인(120) 또 는 스팀 공급 라인(130)과 발효조를 용이하게 연결하여 스팀이나 제균 공기의 공급이 가능하도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 종균을 무균적으로 접종하기 위한 착탈식 종균 접종 포트(150)를 연결구성하되 발효조(110)의 일측 상단에 설치된 종균 접종 라인(140), 냉각을 위한 제균 공기 공급 라인(120) 및 멸균을 위한 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 연결 구성하며, 착탈식 종균 접종 포트(150)는 오토클레이브에서 별도로 멸균하고 크린벤치에서 무균적으로 종균을 공급한 다음, 종균 접종 라인(140), 제균 공기 공급 라인(120) 및 스팀 공급 라인(130)과 연결하여 설치 완료 후, 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 종균 접종 라인(140)과 제균 공기 공급 라인(120)을 동시에 멸균하고, 제균 공기 공급 라인(120)을 이용하여 종균 접종 라인(140)을 냉각하고 종균 접종 포트(150)에 있는 종균을 멸균계가 개방되지 않은 상태로 무균적으로 접종할 수 있어 순수 배양을 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있었다.

Claims

발효조(110)의 일측 상단에 설치된 종균 접종 라인(140), 냉각을 위한 제균 공기 공급 라인(120) 및 멸균을 위한 스팀 공급 라인(130)을 이용하여 종균을 무균적으로 접종하기 위한 착탈식 종균 접종 포트(150)를 연결구성한 배양기에 있어서, 착탈식 종균 접종 포트(150)는 용기 저면 중앙에 종균이 배출되도록 하는 배출 라인(153)을 형성하고 배출 라인(153) 중간에 스팀 또는 제균 공기가 공급되는 분지 스팀 및 제균 공기 공급 라인(152)을 연결 구성하고 분지 라인(152)이 연결된 부분 전후의 배출 라인(153) 각각에 개폐밸브(158, 159)를 설치하며, 분지 라인(152) 중간에 개폐 밸브(157)를 설치하고, 배출 라인(153) 끝단에 커플러(181')의 일단을 연결 구성하며, 상부 일측에 제균 공기와 스팀이 공급되는 스팀 및 제균 공기 공급 라인(151)을 설치하되 분지 라인(153)과 연결되는 부분의 전후에 개폐밸브(155, 156)를 설치하고, 분지 스팀 및 제균 공기 공급 라인(152)과 스팀 및 제균 공기 공급 라인(151)이 연결되는 부분으로부터 상부측의 분지 스팀 및 제균 공기 공급 라인(152) 중간에 개폐밸브(154)를 설치하며, 스팀 및 제균 공기 공급 라인(151) 및 분지 스팀 및 제균 공기 공급 라인(152) 끝단에 각각 커플러(162', 172')의 일단을 연결 구성한 것이고, 제균 공기 공급 라인(120)은 끝단에 커플러(125)의 일단을 연결 구성하며, 커플러(125)가 결합된 부분 전방에 분지 라인(121)을 형성하고, 분지 라인(121) 중간에 드레인 밸브(122)를 설치하며, 분지 라인(121) 전후의 제균 공기 공급 라인(120)에 제균 공기의 공급과 차단이 가능하도록 하는 개폐 밸브(123, 124)를 설치한 것이며, 스팀 공급 라인(130)은 끝단에 커플러(132)의 일단을 연결 구성하며, 커플러(132)가 결합된 부분 전방에 스팀의 공급과 차단이 가능하도록 하는 개폐 밸브(131)를 설치한 것이고, 종균 접종 라인(140)은 중간에 드레인 라인(141)을 형성하고, 드레인 라인(141) 전,후의 종균 접종 라인(140)에 유체 및 기체의 흐름을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(142, 144)와 드레인 밸브(143)를 각각 설치하고, 개폐 밸브(144)가 설치된 종균 접종 라인(140)의 끝단에 커플러(145)의 일단을 연결 구성한 것임을 특징으로 하는 배양기.
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