KR100968029B1 - 멸균이 간편한 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멸균이 간편한 생물배양기(Bioreactor) 및 이를 이용한 액상배양방법에 관한 것으로, 배양액을 살균하기 위해 생물배양기를 가압증기멸균기에 넣어 효과적으로 멸균할 수 있고, 살균 후에는 액상배양이 용이하며, 배양 후 식균 공정에서 액체 배양물을 오염없이 균질하고 일정하게 전달하는 것이 용이한 장점을 가지고 있다. 또한, 본 발명에 따른 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법은 가열살균 공정에서 탱크본체 내부의 고온의 공기 및/또는 수증기가 공기필터를 경유하여 외부로 배출되도록 함으로써 공기필터를 살균할 수 있고, 냉각공정에서 배기관을 통하여 외부공기가 유입되는 것을 방지하여 배양액의 오염을 방지할 수 있으며, 가열살균공정과 냉각공정에서 탱크본체 내부의 배양액이 송기관으로 역류하는 것을 방지하여 공기필터가 오염되는 것을 방지할 수 있기 때문에 배양액이 채워진 상태에서 확실하게 가열살균이 이루어질 수 있고, 탱크본체가 별도의 가열수단을 구비하지 않고 가압증기멸균기(Autoclave)의 내부에서 가열살균이 이루어지기 때문에 장치의 구성이 단순하고 제조비용이 작게 소요되어 버섯종균 배양 등 발효 생산비용을 크게 낮출 수 있다는 특징을 가진다.

생물배양기(Bioreactor), 액상배양(Liquid Cultivation), 멸 균(Sterilization), 가압증기멸균기(Autoclave), 버섯(Mushroom), 발효(Fermentation)

Description

멸균이 간편한 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법 {A bioreactor easy to sterilize, and liquid cultivation methods using the same}

본 발명은 멸균이 간편한 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 가압증기멸균기를 이용한 가열살균 공정에서 탱크본체 내부의 고온의 공기 및/또는 수증기가 공기필터를 경유하여 외부로 배출되도록 함으로써 공기필터를 살균할 수 있고, 냉각공정에서 배기관을 통하여 외부공기가 유입되는 것을 방지하여 배양액이 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 가열살균공정과 냉각공정에서 탱크본체 내부의 배양액이 송기관으로 역류하는 것을 방지하여 공기필터가 오염되는 것을 방지할 수 있기 때문에 배양액이 채워진 상태에서 가열살균이 이루어질 수 있고, 탱크본체가 별도의 가열수단을 구비하지 않고 가압증기멸균기(Autoclave)의 내부에서 가열살균이 이루어지기 때문에 장치의 구성이 단순하고 제조비용이 작게 소요되어 버섯종균배양 등 발효 생산비용을 크게 낮출 수 있는, 멸균이 간편한 생물배양기 및 이를 이용한 배양방법에 관한 것이다.

일반적으로, 팽이버섯, 만가닥버섯, 능이버섯, 나도팽나무버섯, 새송이버섯 등과 같은 버섯의 인공 재배에서는 버섯자실체를 재배하기 위하여 버섯균사체 종균 이 사용된다. 종균은 식물의 씨앗과 같은 것으로서, 버섯의 2차 균계를 톱밥이나 목재칩을 기재로 한 고체배지 또는 대두박찌꺼기 등을 원료로 한 액체배지로 배양하여 취급을 손쉽게 한 것이다. 이러한 종균을 버섯자실체 재배용 배지에 접종하고 배양공정, 발생공정, 육성공정을 거친 후 버섯을 수확한다.

상기 종균을 제조하기 위해서는 고체배양과 액체배양의 두 방법이 있는데, 지금까지 고체배양법이 일반적으로 사용되어 왔다.

그러나, 고체배양법은 다수 개의 배양병을 사용하기 때문에 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 배양시 오염 가능성이 높으며, 실제로 종균을 액체배양기에 접종하여 확인해 보지 않고서는 종균의 오염 여부를 신속히 확인할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 고체배양은 버섯자실체 재배를 위해 접종 작업시 일정량을 투여하기가 어려울 뿐만 아니라 투여 환경을 통제하기가 어려워 오염가능성이 매우 높다. 종균이 오염된 경우에는 자실체 재배시 그 만큼 손실이 발생하게 된다.

한편, 액체배양은 보존 균주로부터 액체종균을 제조하고 상기 액체종균을 전배양 및 본배양시켜서 액체종균을 대량으로 생산한다. 상기 본배양은 소정의 용기 내에서 이루어진다.

상기 용기는, 도 1에 나타난 바와 같이, 용기본체(11)와, 용기본체(11)에 공기를 공급하는 송기관(12)과, 용기본체(11) 내부의 공기 및/또는 수증기를 외부로 배출하는 배기관(13) 및, 송기관(12)에 설치된 필터(14)를 구비한다. 용기본체(11)는 대략 1 내지 50리터 정도의 내부용량을 가진다. 필터(14)는 송기관(12)을 통해서 용기본체(11)에 공급되는 공기를 정화한다.

용기(10)는 내부에 수용된 배양액을 살균하기 위해서 가열살균된다. 용기본체(11)의 내부용량이 50리터 미만인 경우에는 상기 가열살균 공정이 통상적으로 100 내지 200리터 정도 크기의 소형 가압증기멸균기(autoclave)(미도시) 내에서 이루어지는데, 용기(10)를 이러한 소형 가압증기멸균기 내에서 121도, 1.5기압에서 20분 내지 30분간 둠으로써 이루어진다. 상기 소형 가압증기멸균기의 내부에서 용기(10)가 가열되면 용기본체(11) 내부는 수증기로 인해서 고온 고압 상태가 되고, 용기본체(11) 내부의 공기 및/또는 수증기는 배기관(13)을 통해서 외부로 배출된다. 이 때, 배양액이 송기관(12)을 통해서 외부로 배출(역류)되면 필터(14)가 오염되기 때문에 이를 방지하기 위해서 클램프(15) 등을 이용하여 송기관(12)을 밀폐시킨다. 이와 같이 송기관(12)이 밀폐되면 배양액이 송기관(12)으로 역류하는 것을 방지할 수는 있지만 수증기가 송기관(12)을 통과하지 못하기 때문에 필터(14)가 살균되지 못한다는 문제점이 있다.

필터(14)를 살균하기 위해서 배양액이 수용되지 않은 상태에서 가열살균을 한 후, 배양액을 수용한 상태에서 가열살균을 하는 방법이 있지만, 이 방법은 두 번의 가열살균을 해야 하기 때문에 불편하다.

한편, 이와 같은 가열살균공정에서 배기관(13)이 개방되어 있기 때문에 가열살균공정 이후에 용기(10)를 냉각하는 과정에서 배기관(13)을 통해서 외부의 공기가 용기본체(11)의 내부로 유입될 수 있다. 용기본체(11)의 내부로 외부공기가 유입되면 배양액이 오염되는 문제점이 발생된다.

또한, 상기 용기본체(11)의 내부용량이 대략 1 내지 50리터 정도이기 때문에 많은 양의 액체종균을 배양하기 위해서는 많은 개수의 용기(10)가 필요하다는 문제점도 있다. 상기 문제점을 해결하기 위해서 용기(10)를 크게 제작하는 경우에는 용기(10)가 100 내지 200리터 크기의 일반 소형 가압증기멸균기에 수납되지 못하기 때문에 별도의 가열수단이 용기(10)에 부착 구비되어야 하고, 이 경우에는 용기(10)의 제조비용이 크게 증가한다는 문제점이 생긴다. 많은 양의 액체종균을 가열살균 하기 위해서는 가압증기멸균기의 크기를 크게 하고 용기를 크게 제작하면 되겠으나, 큰 용기를 이러한 방식으로 완벽하게 멸균되게 하면서 저렴하게 제작하기 위해서는 특별한 장치가 필요하다.

본 발명은 가압증기멸균기를 이용한 가열살균 공정에서 탱크본체 내부의 고온의 공기 및/또는 수증기가 공기필터를 경유하여 외부로 배출되도록 함으로써 공기필터를 살균할 수 있되, 한 번의 가열살균으로 배양액 및 공기필터를 모두 살균할 수 있는, 멸균이 간편한 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정 후의 냉각공정에서 배기관을 통하여 외부공기가 유입되는 것을 방지할 수 있는, 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정과 가열살균공정 후의 냉각공정에서 탱크본체 내부의 배양액이 송기관으로 역류하는 것을 방 지함으로써 공기필터가 오염되는 것을 방지할 수 있는, 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 탱크본체가 자체에 장착된 별도의 가열수단을 구비하지 않고 가압증기멸균기 내에 넣어져서 가열살균이 이루어지기 때문에 장치의 구성이 단순하고 제조비용이 작게 소요되며 종균의 생산비용을 낮출 수 있는, 멸균이 간편한 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생물배양기는, 탱크본체; 탱크본체의 내부에 외부 공기를 공급하는 송기관; 탱크본체 내부에 유입된 공기를 배기구를 통해서 외부로 배출하기 위한 배기관; 및 송기관의 소정부분과 탱크본체의 내부를 우회관용 밸브를 이용하여 선택적으로 연통시키는 우회관;을 구비한다. 탱크본체에 수용된 배양액을 가압증기멸균기를 이용하여 가열살균하기 위한 공정에서는 탱크본체 내부의 공기 또는 수증기가 상기 우회관 및 송기관을 통하여 외부로 배출된다.

바람직하게, 송기관은 공기 공급원과 연결되고, 송기관에는 우회관과 연결된 부분과 상기 공기 공급원 사이에 공기 공급원으로부터 공급된 공기를 정화하기 위한 고압증기 멸균이 가능한 공기필터가 설치된다.

상기 탱크본체의 내부 용량은 50리터 내지 1000리터인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생물배양기의 송기관은, 공기 공급원과 연결되고 공기필터가 설치된 상류측 송기관; 및 상류측 송기관의 끝단과 연통되어 공기필터를 경유한 공기를 탱크본체의 내부에 공급하는 하류측 송기관;을 포함하 고, 우회관은 상류측 송기관의 끝단과 탱크본체의 내부를 서로 연통시키도록 설치된다. 이 때, 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정에서 탱크본체 내부의 가열된 공기 또는 수증기는 우회관과 상류측 송기관을 순차적으로 경유하여 외부로 배출되고, 상기 가열살균공정에서 배기관은 밀폐된다.

여기에서, 하류측 송기관에는 탱크본체 내부에 수용된 배양액이 상류측 송기관 쪽으로 이동하는 것을 방지하는 역류방지밸브가 설치된다.

또한, 상기 가열살균공정 이후에 탱크본체를 냉각하는 동안에 배기관이 밀폐되어 공기필터를 경유한 공기만이 탱크본체로 공급되는 것이 바람직하다.

아울러, 탱크본체의 내부 압력을 측정하기 위해서 배기관 또는 탱크본체에 압력계가 설치되고, 상기 압력계는 배기관 또는 탱크본체에 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 그러나, 압력계가 고온, 고압의 환경하에 견딜 수 있는 것이라면 굳이 착탈식으로 설치할 필요는 없으며, 이 경우 가열살균 공정에서 배기구로부터의 공기유입을 막기 위한 밸브를 하나만 설치하여도 된다.

한편, 본 발명에 따른 생물배양기는 탱크본체의 내부에 수용된 배양액을 냉각시키기 위해서 탱크본체를 둘러싸도록 설치되고 그 내부에는 냉수가 수용된 냉각용 자켓을 포함할 수 있다.

상기 생물배양기는 탱크본체를 경사지게 할 수 있도록 지지유니트를 포함할 수 있는데, 상기 지지유니트는, 하부프레임; 탱크본체가 내부에 수납될 수 있고, 하부프레임에 회동 가능하게 설치된 상부프레임; 및, 상부프레임을 경사지도록 회동시킬 수 있는 회동수단;을 구비한다.

바람직하게, 상기 탱크본체의 하부에는 배양 완료된 액체 종균을 외부로 배출하기 위한 배출수단이 구비된다.

더욱 바람직하게, 배출수단은 탱크본체의 하단과 연통된 배출관; 배출관에 설치되어 배출관을 통한 액체종균의 배출을 조절하는 배출용 밸브; 및 배출관의 끝단을 밀폐하여 배출관의 오염을 방지하는 캡부재;를 구비한다.

상기 하류측 송기관의 하부에는 다수의 공기배출공이 형성된다. 상기 공기배출공으로부터 배출된 공기는 탱크본체의 내부에서 배양액을 순환시킨다.

상기 배양액 중의 고체성분이 탱크본체의 아랫면에 퇴적되는 것을 방지하기 위해서 상기 아랫면의 중앙부가 위로 돌출되어 돌출부를 형성한다.

본 발명에 따른 생물배양기는 탱크본체 아랫면의 상기 돌출부와 공기배출공으로부터 배출된 공기에 의해서 배양액이 순환되어 별도의 교반장치를 필요로 하지 않지만, 탱크본체의 내부에 수용된 배양액을 더욱더 잘 교반하기 위한 교반유니트를 더 구비할 수 있다. 상기 교반유니트는 상기 배양액을 교반하는 교반날개; 및 교반용 모터의 회전력을 교반날개에 전달하는 교반축;을 구비하고, 교반축은 탱크본체의 외부에서 교반용 모터와 연결되기 때문에 교반용 모터는 교반축에 착탈가능할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 생물배양기는 다수 개의 탱크본체를 가압증기멸균기 내부에 수납한 상태에서 탱크본체를 고온 고압 상태에서 가열살균할 수 있다. 따라서, 탱크본체는 별도의 가열수단을 구비할 필요가 없다.

한편, 본 발명의 다른 일 측면인 액체종균의 배양방법은, 탱크본체의 내부에 수용된 배양액을 가열살균하는 동안에 가열된 상기 내부의 공기 또는 수증기를 탱크본체의 내부와 송기관의 소정 부분을 연결하는 우회관 및, 상기 송기관을 순차적으로 경유하도록 하여 외부로 배출할 수 있다. 이 때, 상기 우회관은 배기관과 연결되어 있지 않다.

바람직하게, 상기 가열살균은 다수 개의 탱크본체가 수납될 수 있고 상기 배양액을 가열살균할 수 있는 가압증기멸균기 내부에서 이루어진다.

상기 가열살균 공정 이후에 배양액을 냉각하는 과정에서 공기 공급원으로부터 공급되는 공기를 송기관의 상기 소정 부분보다 공기 공급원에 가까운 송기관의 상류측 송기관과, 우회관을 순차적으로 경유하도록 하여 탱크본체의 내부에 공급하고, 상기 상류측 송기관에 공기필터를 설치하여 탱크본체의 내부로 공급되는 공기를 정화시키는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 가열살균하는 동안 또는 상기 가열살균 이후에 냉각하는 동안에 상기 배양액이 외부로 배출되지 않도록 송기관의 상기 소정 부분보다 탱크본체에 가까운 하류측 송기관에는 역류방지밸브가 설치된다. 상기 배양액이 역류하여 상류측 송기관으로 유입되면 공기필터가 오염되는 문제가 발생될 수 있다.

바람직하게, 상기 가열살균 공정 이후에 배양액을 신속히 냉각하기 위해서 탱크본체를 둘러싸도록 냉각용 자켓을 설치할 수 있으며 냉각용 자켓에 냉수가 순환되도록 하여 배양액의 냉각을 진행할 수 있다.

본 발명에 따른 액상배양방법은 배양 완료된 액체종균을 탱크본체로부터 배출하는 방법을 포함하는데, 송기관으로부터 공기가 공급되게 하고 배기관의 밸브를 조절함으로써 탱크본체 내부의 압력을 높여 배양 완료된 액체종균이 균질하고 일정하게 배출되도록 할 수 있다.

한편, 탱크본체의 내부용량은 50리터 내지 1000리터인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 멸균이 간편한 생물배양기 및 이를 이용한 액상배양방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정에서 탱크본체 내부의 고온의 공기 및/또는 수증기가 공기필터를 경유하여 외부로 배출되도록 함으로써 공기필터를 살균할 수 있되, 한 번의 가열살균으로 배양액 및 필터를 모두 살균할 수 있다.

둘째, 가열살균공정 후의 냉각공정에서 배기관을 통하여 외부공기가 유입되는 것을 방지할 수 있기 때문에 배양액의 오염을 방지할 수 있다.

셋째, 가열살균공정과 냉각공정에서 탱크본체 내부의 배양액이 송기관으로 역류하는 것을 방지하여 공기필터가 오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 배양액이 외부로 상당량 배출되어 탱크본체 내부의 배양액이 현저히 감소되는 것을 막을 수 있다.

넷째, 탱크본체가 별도의 가열수단을 구비하지 않고 가열살균이 가압증기멸균기 내부에서 이루어지기 때문에 탱크본체의 구성이 단순하고 제작비용이 작게 소요되어 종균의 생산비용을 크게 낮출 수 있다.

다섯째, 생물배양기 구조가 단순함에도 불구하고 배양공정에서 액상배양이 균질하고 효과적으로 이루어 질 뿐만 아니라, 액상종균 배양이 종료된 후 자실체 재배를 위해 배양물을 일정량으로 균질하게 오염없이 접종할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 생물배양기와 액상배양방법은 버섯종균을 비롯한 여러 미생물의 배양에 사용될 수 있지만, 아래에서는 설명의 편의를 위해서 버섯종균의 배양만을 예로 들어서 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 생물배양기를 이용하여 배양할 수 있는 생물로는 특별히 한정되지는 않지만 미생물일 수 있으며, 미생물에는 특별히 한정되지는 않지만 세균, 방선균, 효모, 곰팡이, 버섯균사체, 단세포 조류, 원생동물, 동식물의 분화되지 않은 세포 및 조직 배양물 등 당업계에서 인정되는 모든 미생물 생물체를 포함한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생물배양기를 보여주는 정면도이고, 도 3은 상기 생물배양기를 보여주는 평면도이다.

도면을 참조하면, 생물배양기(100)는 탱크본체(20)와, 탱크본체(20)의 내부에 공기를 공급하는 송기관(30)과, 탱크본체(20) 내부에 유입된 공기를 외부로 배출하는 배기관(40)과, 송기관(30)의 소정 부분과 탱크본체(20)의 내부를 선택적으로 연통시키는 우회관(50)을 구비한다.

탱크본체(20)는 그 내부에 배양액 및/또는 액체종균이 수용된다. 탱크본체(20)는 가압증기멸균기(도면에 미도시) 내부에 수납될 수 있는 크기를 가진다. 이를 위해서 탱크본체(20)는 내부용량이 50리터 내지 1000리터인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100리터 내지 400리터의 내부용량을 가진다. 한편, 상기 가압증기멸균기는 버섯공장에서 자실체 고체배양배지 및 통을 대량 멸균하기 위해서 통상적으로 사용되고 있는 장치로서, 작업자가 내부에서 걸어서 이동할 수 있는 정도의 크기를 가진다.

상기 생물배양기의 내부용량이 매우 큰 경우, 예를 들어 상기 내부용량이 1000리터를 초과하는 경우에는 통상적인 가압증기멸균기를 사용하여 멸균하기가 어려워지고 탱크본체의 이동에도 문제가 생기기 때문에 탱크본체의 내부용량을 1000리터 이하로 제작하는 것이 바람직하다. 또한 내부용량이 큰 경우, 예를 들어 상기 내부용량이 1000리터를 초과하는 경우에는 한번에 자실체 접종을 하고 남는 배양물이 발생할 수 있다. 상기 탱크본체의 내부용량이 1000 리터를 초과하는 경우에는 자실체 한 뱃치(batch) 배양을 위해 접종완료 후에 남는 많은 액체종균을 장기간 보존해야 하는 문제점이 있다. 즉, 자실체 한 뱃치 배양을 위해 필요한 접종 양만큼만 액체종균을 배양하고 이를 모두 사용하는 것이 가장 바람직한데 상기 내부용 량이 1000리터를 초과하면 접종에 필요한 액체종균보다 많을 경우 남는 액체종균을 다음 번 접종 때까지 장기간 보관해야 하는 문제점이 있다. 이에 비하여, 본 발명에 따른 생물배양기(100)와 액상배양방법은 필요 배양량에 따라 탱크본체의 크기를 늘리지 않고 탱크본체의 댓수를 늘리면 되기 때문에 배양이 완료된 액체종균을 다음 번 자실체 배양 뱃치까지 보관할 필요도 없고 필요 배양량에 따라 작업량을 효율적으로 조절할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 생물배양기(100)의 장점은 배양에 5일 이상의 장기간이 소요되는 경우에 있어서 특히 유리하다.

또한, 상기 탱크본체의 내부용량이 매우 큰 경우에는 오염 발생시 손실이 크다. 즉, 본 발명에 따른 생물배양기(100)는 여러 개의 탱크본체(20)가 배양액을 순차적으로 시간간격을 두고 생산할 수 있기 때문에 어느 한 탱크본체(20)의 배양액 또는 액체종균이 오염된 경우에 오염된 탱크본체(20)의 배양액 또는 액체종균만을 폐기하고 다른 탱크본체(20)의 배양액을 이용하면 된다는 장점이 있다. 그런데, 상기 내부용량이 1000리터를 초과할 정도로 매우 큰 경우에는 오염이 발생된 경우에 폐기해야 하는 배양액 또는 액체종균이 그 만큼 많아질 뿐만 아니라, 적은 개수의 탱크본체가 사용되기 때문에 다음 뱃치를 준비하여 들어가기 위해서는 시간이 더 소요된다는 문제점이 있다.

아울러, 상기 탱크본체의 내부용량이 1000리터를 초과할 정도로 크게 되면 탱크본체를 멸균하기 위해 통상의 가압증기멸균기를 사용하기가 용이하지 못해 별도의 가열수단을 구비해야 하기 때문에 생물배양기의 제조비용이 크게 올라간다는 문제점이 있다.

한편, 탱크본체(20)의 내부용량이 50리터보다 작으면 적정규모의 자실체를 생산하기 위한 종균배양을 위해 너무 많은 개수의 탱크본체(20)가 구비되어야 하기 때문에 경제적이지 못하다.

탱크본체(20)는 그 상단에 설치된 덮개(21)와, 그 내부를 들여다 보기 위한 점검용 창(23)과, 하단에 설치된 바퀴(25) 및, 배양 완료된 액체종균을 배출하기 위한 배출수단을 구비한다.

상기 덮개(21)는 탱크본체(20)의 상단에 형성된 개구부를 밀폐하도록 설치된다. 상기 배양액은 개구부를 통해서 탱크본체(20)의 내부에 주입된다. 또한, 탱크본체(20)의 내부를 세정하기 위한 세정수도 개구부를 통해서 주입된다. 덮개(21)는 고정부재(21a)에 의해서 개구부에 착탈가능하게 고정된다. 이러한 고정부재(21a)는 통상적인 것이므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

덮개(21)에는 삼각 플라스크에서 전배양된 액체종균(Seed Culture)을 탱크본체(20)의 내부에 주입하기 위한 주입부(21b)와 점검용 창(23)이 설치된다. 주입부(21b)에는 종균접종공정에서 전배양된 액체종균을 주입하기 위한 주입관이 연결된다. 주입관에 대해서는 아래에서 설명된다.

상기 바퀴(25)는 탱크본체(20)의 이동을 위해서 구비된 것이고 가압증기멸균기를 이용한 고온살균공정에 견딜 수 있는 재질로 구성되며, 점검용 창(23)은 유리와 같이 투명한 소재로 이루어지는데 탱크본체(20)의 내부에서 이루어지는 배양을 관찰하기 위한 것이다. 점검용 창(23)은 탱크본체(20)의 측면과 하단 등 여러 곳에 형성될 수 있고, 덮개(21)에도 형성될 수 있다.

상기 배출수단은 탱크본체(20)의 하단에 설치된 배출관(27a)과, 배출관(27a)을 선택적으로 개폐하기 위한 배출용 밸브(27b)와, 배출관(27a)의 끝단을 덮는 캡부재(27c)를 구비한다.

배출용 밸브(27b)는 배출되는 액체종균 양을 조절하는데, 소정 시간마다 개폐할 수 있는 밸브가 사용될 수 있다.

캡부재(27c)는 배출관(27a)의 끝단을 밀폐하도록 설치되는데, 배출관(27a)을 통해서 액체종균이 배출되는 경우에는 제거되고 배출관(27a)을 통해서 액체종균이 배출되지 않는 경우에는 배출관(27a)의 끝단을 밀폐함으로써 배출관(27a)이 오염되는 것을 방지한다.

한편, 탱크본체(20)의 아랫면은 그 중앙부가 위로 돌출되어 돌출부(22)를 형성하는 것이 바람직한데, 이것은 하류측 송기관(35)의 공기 배출공(36)으로부터 배출된 공기에 의해서 배양액이 순환되는 동안에 배양액 중의 고체성분이 상기 아랫면에 퇴적되는 것을 방지하기 위해서이다. 공기 배출공(36)에 대해서는 아래에서 설명된다.

본 발명에 따른 생물배양기(100)는 냉각공정을 위한 냉각용 자켓(28)을 포함할 수 있다. 냉각공정은 가열살균공정 이후에 탱크본체(20)를 냉각시키기 위한 공정이다.

냉각용 자켓(28)은, 탱크본체(20)의 외부면과 접촉하도록 설치되고 그 내부에는 냉수를 수용할 수 있는 자켓몸체(28a)와, 자켓몸체(28a)의 내부에 상기 냉수를 주입하기 위한 냉수 주입구(28b)와, 자켓몸체(28a)로부터 냉수를 배출하기 위한 냉수 배출구(28c)를 구비한다. 한편, 냉각용 자켓(28)은 필요한 경우에 상기 냉수를 순환시키기 위한 순환용 펌프(미도시)를 더 구비할 수도 있다. 상기 냉수는 일반 수도관을 연결하여 공급할 수 있으며, 순환용 펌프에 의해서 냉수탱크(미도시)로부터도 공급될 수 있다. 순환용 펌프에 의해서 공급시 상기 냉수는 냉수탱크와, 냉수 주입구(28b)와, 자켓몸체(28a)와, 냉수 배출구(28c)를 순차적으로 순환하면서 탱크본체(20)를 냉각시킨다. 한편, 도 2에서 냉수탱크와 냉수 주입구(28b)를 연결하는 관과 냉수탱크와 냉수 배출구(28c)를 연결하는 관은 그 도시가 생략되었다.

아울러, 상기 탱크본체(20)는 그 내부의 온도를 측정하기 위한 온도계(온도센서)(미도시)를 구비할 수도 있다.

송기관(30)은 상류측 송기관(31)과 하류측 송기관(35)을 구비한다.

상류측 송기관(31)의 한쪽 끝단은 공기 공급원(미도시)과 연통되고 상류측 송기관(31)의 다른쪽 끝단(32)은 하류측 송기관(35) 및 우회관(50)과 연통된다.

상류측 송기관(31)에는 공기필터(33)가 설치되는데, 공기필터(33)는 공기공급원으로부터 공급된 공기를 정화한다. 그리고, 공기필터(33)의 상류측에는 공기의 유입을 조절하기 위한 송기용 밸브(34)가 설치된다. 송기용 밸브(34)는 가열살균공정과 냉각공정 및 종균배양공정에서 개방된다.

한편, 본 발명에 따른 생물배양기(100)에 구비되는 밸브(34)(46a)(46b)(37)(27b)는 열에 강하고 다이아프람(diaphragm) 형태의 밸브인 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

하류측 송기관(35)은 상류측 송기관(31)과 연통되어 공기를 탱크본체(20)의 내부로 공급한다. 바람직하게, 하류측 송기관(35)의 하부는 탱크본체(20)의 아랫면에 평행하게 형성되고, 상기 평행한 부분에는 다수의 공기 배출공(36)이 형성된다. 즉, 상류측 송기관(31)과 하류측 송기관(35)을 통해서 공급된 공기가 공기 배출공(36)을 통해서 탱크본체(20)의 내부로 배출된다. 상기 공기배출공(36)을 통해서 배출된 공기흐름은 탱크본체(20)의 내부에서 배양액을 순환시키는데, 이 때 돌출부(22)는 배양액 중의 고체성분이 아랫면에 가라앉지 않도록 한다.

하류측 송기관(35)에는 역류방지밸브(37)가 설치된다. 역류방지밸브(37)는 배양액이 상류측 송기관(31)으로 이동(역류)하는 것을 방지한다. 즉, 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정 시 가열살균종료시점에서 가압증기멸균기의 압력을 낮출 때 탱크본체(20) 내부가 수증기로 인해서 고온, 고압 상태이기 때문에 배양액이 송기관(30)을 통해서 외부로 배출될 수 있다. 만약, 배양액이 송기관(30)을 통해서 외부로 배출되면 공기필터(33)가 배양액에 의해서 젖게 되어 향후 오염된다. 마찬가지로, 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정을 끝내고 탱크본체(20)가 가압증기멸균기 밖으로 이동되더라도 탱크본체(20)의 내부는 여전히 외부보다 고온, 고압이기 때문에 배양액이 송기관(30)을 통해서 외부로 배출될 수 있다. 역류방지밸브(33)는 가열살균공정과 냉각공정에서 하류측 송기관(35)을 밀폐함으로써 배양액이 역류하는 것을 방지하는 매우 중요한 역할을 한다. 역류방지밸브(35)로는 열에 강하고 다이아프람(Diaphragm) 형태의 통상적인 밸브가 이용될 수 있다.

배기관(40)은 탱크본체(20) 내부의 공기 및/또는 수증기를 외부로 배출한다.

배기관(40)의 한쪽 끝단은 배기관 입구(43)이고 다른쪽 끝단은 배기구(49)이 다. 상기 입구(43)를 통하여 탱크본체(20) 내부의 공기 및/또는 수증기가 배기관(40)으로 유입되고, 입구(43)를 통하여 유입된 공기 및/또는 수증기는 배기구(49)를 통해서 외부로 배출된다.

배기관(40)에는 압력계(60)가 설치될 수 있는 부착부(48)가 형성된다. 또한, 부착부(48)의 상류측과 하류측에는 각각 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b)가 설치되는데, 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b)는 압력계(60)를 착탈하는 동안에 외부 공기가 배기관(40)에 유입되는 것을 차단한다.

도 4(a)와 도 4(b)는 압력계(60)가 부착부(48)에 설치된 것을 보여주고, 도 5(a)와 도 5(b)는 압력계(60)가 부착부(48)에서 제거되고 마개(67)가 부착부(48)에 설치된 것을 보여준다.

압력계(60)는 그 하단이 플랜지(61)로 형성되는데, 이것은 부착부(48) 상단의 플랜지(48a)와 접촉되는 면적을 넓힘으로써 배기관(40) 내부의 공기 및/또는 수증기가 유출되는 것을 방지하기 위해서이다.

압력계(60)는 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정에서의 고온 고압에서 손상되지 않는 재질의 압력계를 사용하거나, 착탈가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 압력계(60)는 클램프에 의해서 부착부(48)에 설치된다. 클램프는 회동축(63a)을 중심으로 회동가능하게 설치된 한 쌍의 밀폐부재(63b) 및, 한 쌍의 밀폐부재(63b)가 플랜지(61)(48a)에 밀착되도록 조여주는 조임부재(63c)를 구비한다.

밀폐부재(63b)는 그 단면이 'ㄷ'자 형상으로 형성되는데, 밀폐부재(63b)가 회동축(63a)을 중심으로 회동하면 플랜지(61)(48a)가 상기 'ㄷ'자 형상의 내부에 수용된다. 이 상태에서 조임부재(63c)를 회전시키면 한 쌍의 밀폐부재(63b)가 플랜지(61)(48a)에 완전히 밀착된다.

압력계(60)는 탱크본체(20) 내부의 압력을 측정하기 위한 것으로서, 배기관(40)에 설치될 수도 있지만 탱크본체(20)에도 설치될 수 있다. 즉, 탱크본체(20) 내부의 압력을 측정할 수 있다면 압력계(60)는 어디든지 설치될 수 있다.

마개(67)는 압력계(60)가 제거된 경우에 부착부(48)를 밀폐한다. 즉, 마개(67)는 가열살균공정에서 압력계(60)가 제거된 경우에 부착부(48)에 설치된다. 마개(67)도, 압력계(60)와 마찬가지로, 클램프에 의해서 부착부(48)에 착탈가능하게 설치된다. 마개(67)의 하단은 플랜지(68)로 형성되는데, 이것은 부착부(48) 상단의 플랜지(48a)와 접촉되는 면적을 넓힘으로써 배기관(40) 내부의 공기 및/또는 수증기가 유출되는 것을 방지하기 위해서이다.

한편, 압력계가 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정에서의 고온 고압에서 손상되지 않는 재질로 이루어진 경우에는 부착부(48)에 착탈가능하게 설치될 필요가 없다. 도 6에 도시된 생물배양기(100a)와 같이 압력계(60a)는 배기관(40)에 고정되도록 설치될 수 있고, 이 경우에는 제2 배기용 밸브(46b)만 구비되면 되고 제1 배기용 밸브(46a)는 필요하지 않다. 압력계(60a)는 배기관(40) 뿐만 아니라 탱크본체(20)의 내부압력을 측정할 수 있다면 그 설치위치는 다양할 수 있다. 도 6에서 도 2의 도면부호와 동일한 것은 동일한 역할을 하는 동일한 구성요소를 나타낸다. 한편, 아래에서는 설명의 편의를 위해서 도 2의 생물배양기(100)만을 설명하기로 한다.

우회관(50)은 송기관(30)의 소정부분과 탱크본체(20)의 내부를 서로 연결하여 연통시킨다. 예를 들어, 상기 소정부분은 상류측 송기관(31)의 끝단(32)이다.

우회관(50)에는 우회관용 밸브(52)가 설치된다. 우회관(50)은 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정에서 탱크본체(20) 내부의 고온, 고압의 공기 및/또는 수증기가 공기필터(33)를 경유하여 배출되도록 함으로써 공기필터(33)가 멸균 소독되도록 하고, 가열살균공정 후의 냉각공정에서는 멸균된 공기필터(33)를 통과하여 균이 제거된 공기가 탱크본체(20)의 내부로 공급되도록 한다. 이 점에 대해서는 아래에서 자세히 설명될 것이다.

전술한 바와 같이, 우회관(50)은 상류측 송기관(31)의 끝단(32)과 탱크본체(20)의 내부를 서로 연통시키도록 설치된다. 따라서, 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정에서 탱크본체(20) 내부의 공기 및/또는 수증기는 우회관(50)과 상류측 송기관(31)을 순차적으로 경유하여 외부로 배출되기 때문에 공기필터(33)가 멸균 소독될 수 있다. 또한, 가열살균공정 후의 냉각공정에서는 공기공급원(미도시)으로부터 공급된 공기가 상류측 송기관(31)과 우회관(50)을 순차적으로 경유하여 탱크본체(20)의 내부로 공급되기 때문에 탱크본체(20)의 내부에는 공기필터(33)에 의해서 균이 제거된 공기만이 공급된다.

한편, 종균배양공정에서 탱크본체(20)에 수용된 배양액 및 액체종균은 공기배출공(36)으로부터 배출된 공기에 의해서 교반되지만, 별도의 교반유니트(70)를 구비할 수도 있다.

도 7에 나타난 바와 같이, 교반유니트(70)는 교반용 모터(71)와, 교반용 모터(71)에 의해서 회전되는 교반축(73)과, 교반축(73)의 하단에 형성된 교반날개(75)를 구비한다. 교반축(73)의 상단은 탱크본체(20)의 외부에서 교반용 모터(71)의 구동축(72)과 결합된다. 교반축(73)의 상단은 베어링(미도시)에 의해서 탱크본체(20)에 회전가능하게 지지되는데, 이러한 회전 가능한 지지는 당업자가 용이하게 알 수 있는 것이므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

상기 구동축(72)과 교반축(73)에는 각각 관통공(72a)(73a)이 형성되어 있는데, 상기 관통공(72a)(73a)을 관통하여 체결부재(74a)(74b)가 설치됨으로써 교반축(73)과 구동축(72)은 착탈 가능하게 결합된다. 따라서, 가압증기멸균기를 이용한 가열살균시의 고온, 고압에 의해서 교반용 모터(71)가 손상되는 것을 방지하기 위해서 가열살균시에는 교반용 모터(71)가 탱크본체(20)로부터 분리될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 생물배양기(100)는 탱크본체(20)를 지지하기 위한 지지유니트(도 8의 80)를 더 구비할 수 있다. 탱크본체(20) 내부의 세정작업은 덮개(21)를 열고 물을 주입하여 이루어지는데, 지지유니트(80)는 세정 후 탱크본체(20)의 내부에 남아있는 물을 배출관(27a)을 통해서 외부로 배출하기 위해서 탱크본체(20)를 경사지도록 한다.

지지유니트(80)는 하부 프레임(81)과, 하부프레임(81)에 회동가능하게 설치된 상부프레임(83)과, 하부프레임(81)을 상부프레임(83)에 대해 선택적으로 회동시키는 회동수단(85)을 구비한다.

상부 프레임(83)의 내부에는 탱크본체(20)가 수납된다. 상부 프레임(83)은 회동수단(85)에 의해서 회동축(82)을 중심으로 회동 가능하도록 하부 프레임(81)에 설치된다.

회동수단(85)으로서 실린더(85)가 사용될 수 있는데, 상기 실린더(85)의 한쪽 끝단(85a)은 하부프레임(81)에 회동가능하게 설치되고 다른쪽 끝단(85b)은 상부프레임(83)에 회동가능하게 설치된다. 실린더(85)가 신장되면 상부프레임(83)은 회동축(82)을 중심으로 회동하여 탱크본체(20)가 기울어지게 된다. 탱크본체(20)가 한쪽으로 기울어지면 탱크본체(20)의 내부에 수용된 세정수 등이 배출관(27a)을 통하여 외부로 원활하게 배출될 수 있다.

그러면, 도 9 내지 도 11e를 참조하여 본 발명에 따른 종균의 액상배양방법을 설명하기로 한다. 버섯균사체 액체종균의 배양은 전배양과 본배양으로 이루어진다. 도 11a 내지 도 11e에서 점선으로 된 화살표는 관(30)(40)(50)을 통한 공기의 흐름을 나타낸다.

1. 전배양단계

먼저, 시험관(1)에 수납된 보존 버섯균주를 평판 배양기(2)의 고체배지에 접종한 후, 인큐베이터(미도시)에서 약 20도로 배양한다. 한편, 배양액이 수용된 삼각 플라스크(5)를 소형 가압증기멸균기(미도시)에 넣어서 약 121도에서 15분 내지 20분간 고온, 고압 살균하여 준비해둔다. 평판 배양기(2)의 균사가 많아지면 평판배양기(2)에서 5mm 정도의 블록(3)을 2-10개 정도 덜어낸 후, 상기 블록(3)을 살균 이 완료된 삼각플라스크(5)에 접종한다.

이어서, 상기 접종이 완료되면 삼각플라스크(5)를 20도 내지 25도 정도의 실내에서 1일 동안 방치하여 배양한다(정치배양). 상기 정치배양 후에는 20도 내지 25도의 환경에서 6일 내지 11일 동안 진동(회전) 배양한다. 진동(회전) 배양에서는 진동 배양기(7)를 사용하는데, 회전수는 50 R.P.M. 내지 150 R.P.M. 사이에서 적절하게 조절한다.

상기 진동배양이 완료되어 가면 배양액 안에서 균사가 성장해 가는데, 이 배양액을 본 배양에 사용하는 경우에는 호모게나이저 또는 마그네틱 교반기(magnetic stirrer) 등으로 균사체를 가늘게 하여 사용하는 것이 바람직하다. 균사가 가늘어지면 본배양시 버섯균주의 성장이 빨라진다. 이와 같은 전배양 단계는 7일 내지 14일 정도가 걸린다.

2. 본배양 단계

본배양에서는 약 360리터의 내부용량을 가진 탱크본체(20)를 사용한다. 그러나, 상기 내부용량은 예시적인 것으로서 본 발명에서 탱크본체(20)의 내부용량은 생산이 요구되는 액체종균의 양에 따라 50리터 내지 1000리터 사이에서 가변될 수 있다.

(A) 준비공정

준비공정은 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정 전에 이루어진다. 먼저, 청소된 탱크본체(20) 내부에 배양액을 채워 가열살균공정 준비를 한다. 압력계가 탈부착 식인 경우 조임부재(63c)를 풀고 밀폐부재(63b)를 회동시켜서 압력계(60)를 떼어낸 후, 마개(67)를 부착부(48)에 설치한다. 또한, 교반용 모터(71)를 사용하는 경우 교반축(73)으로부터 교반용 모터(71)를 떼어내 교반용 모터(71)를 탱크본체(20)로부터 분리한다.

(B) 가열살균공정

가열살균공정은 탱크본체(20)를 가압증기멸균기에 넣어 배양액과 함께 전체를 살균하는 공정인데, 탱크본체(20)의 내부에 배양액이 수용된 상태에서 가열 살균이 이루어진다. 가열살균공정은 소정의 가압증기멸균기(미도시) 내부에서 이루어지는데, 상기 가압증기멸균기는 탱크본체(20)와 배양액을 살균할 수 있는 고온, 고압을 유지할 수 있는 장치로서, 기존에 이미 공지된 것이다. 배양액을 내부에 수용한 본 발명의 탱크본체(20)는 상기 가압증기멸균기의 내부에서 121도, 1.4 기압 내지 1.5 기압에서 15분 이상의 조건으로 가열 살균된다.

가열살균공정에서 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b)와 역류방지밸브(37)는 닫히고, 송기용밸브(34)와 우회관용 밸브(52)는 개방된다. 한편, 121도, 1.4 기압 내지 1.5 기압에서는 배양액이 증발하여 만들어진 수증기(스팀)가 탱크본체(20)의 내부를 채우게 되는데, 상기 수증기와 탱크본체(20)에 남아있던 고온의 공기는 우회관(50)과 상류측 송기관(31)을 통해서 외부로 배출된다. 이 과정에서 수증기와 공기는 공기필터(33)를 소독하게 된다. 또한, 역류방지밸브(37)가 하류측 송기관(35)을 밀폐하기 때문에 배양액이 상류측 송기관(31)으로 유입되지 않고, 이에 따라 배양액으로 인해서 공기필터(33)와 상류측 송기관(31)이 오염되는 것을 방지할 수 있 다.

기존에는 용기(도 1의 10)를 소형 가압증기멸균기에 수납한 상태에서 가열살균을 하였다. 기존에는 가열살균공정에서 수증기와 공기가 배기관(13)을 통해서 외부로 배출되었기 때문에 공기필터(14)가 효과적으로 살균될 수 없었다. 또한, 가열살균공정 후 필터를 거치지 않은 외부 공기가 유입되어 오염이 되는 문제가 있었다(공기필터를 배기관에 부착하는 경우에는 배양 시 압력이 발생하는 문제점이 있음). 그렇다고 해서 공기필터(14)를 소독하기 위해서 클램프(15)를 제거하여 송기관(12)을 개방하면 배양액이 송기관(12)으로 역류하여 공기필터(14)가 오염되는 문제점이 있었다. 이러한 상기 문제점들을 해결하기 위해서 배양액이 수용되지 않은 상태에서 가열살균을 하여 공기필터(14)를 소독하고 이어서 별도로 멸균된 배양액을 수용하여 사용하거나, 배양액이 수용되지 않은 상태로 1 차 가열살균 후 배양액을 넣고 클램프(15)로 송기관(12)을 밀폐한 상태에서 2차로 가열살균을 하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 완벽한 살균을 위해 두 번의 가열살균공정을 거치는 문제점이 있다. 본 발명에서는 상기 문제점들이 모두 해결되었다.

(C) 냉각공정

상기 가압증기멸균기를 이용한 가열살균공정 이후에는 냉각공정이 이루어진다. 냉각공정이 이루어지기 전에 가압증기멸균기에서 탱크본체(20)를 꺼낼 때 송기용 밸브(34)를 일시적으로 닫아서 송기관(30)을 통하여 탱크본체(20) 내부의 스팀이 밖으로 나오는 것을 차단한다. 즉, 모든 밸브가 차단되어 외부공기의 유입을 차단한 상태에서 탱크본체(20)를 가압증기멸균기부터 꺼내어 냉각실로 이동시킨다.

압력계(60)를 부착하는 경우에는 마개(67)를 부착부(48)로부터 떼어낸 후 압력계(60)를 부착부(48)에 설치하는데, 이 때 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b)를 닫은 상태로 유지함으로써 외부공기가 배기관(40)으로 유입되는 것을 최소화시킨다. 또한, 교반 유니트(70)를 이용하는 경우에는 교반용 모터(71)를 교반축(73)에 연결한다.

이어서, 배기용 밸브(46a)(46b)를 열어 탱크본체(20)의 내부에 남아있는 잔여 스팀으로 배기관(40)을 일시적으로 추가 살균하고 배기용 밸브(46a)(46b)를 닫는다. 다음, 송기용 밸브(30)를 열어 탱크본체(20) 내부의 잔여 스팀을 제거하면서 탱크본체(20)의 냉각을 진행시킨다. 냉각이 진행되면서 탱크본체(20)의 내부는 음압이 걸리게 되는데, 이 경우 공기 필터(33)에 의해 외부 공기가 균이 제거된 상태로 유입되기 때문에 오염문제가 발생하지 않는다.

냉각용 자켓(28)을 사용하는 생물배양기(100)의 경우에는 냉수가 공급되어 탱크본체(20) 및 배양액을 냉각시키고, 냉각용 자켓(28)이 없는 경우에는 자연 냉각시킨다. 상기 냉각용 자켓(28)을 이용함으로써 냉각공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 종균의 접종이 가능한 20도까지 온도를 낮추기 위해서 냉각용 자켓이 없는 용기(10)는 거의 40시간이 소요되었지만 냉각용 자켓(28)을 적용하게 되면 냉각 시간을 크게 줄일 수 있다.

냉각이 완료되면 다음으로, 탱크본체(20)를 배양실로 옮겨 공기공급원(미도시)을 상류측 송기관(31)에 연결하고, 배기라인(미도시)을 배기구(49)에 연결한다. 공기공급원은 공기를 송기관(30)에 공급하기 전에 일차적으로 프리필터를 통해 정 화하는 수단과 송풍수단(예를 들어, 송풍용 펌프 등)을 갖고 있다.

냉각공정 후반부에서는 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b)와 역류방지밸브(37)가 닫히고 송기용 밸브(34)와 우회관용 밸브(52)는 개방된다. 냉각공정 후반부에서 탱크본체(20)의 내부가 냉각되면 탱크본체(20)의 내부 압력이 낮아지기 때문에 공기공급원으로부터 공급된 공기가 상류측 송기관(31)과, 공기필터(33)와, 우회관(50)을 통해서 탱크본체(20)의 내부로 공급된다. 한편, 냉각이 시작되는 냉각공정 전반부 때에는 탱크본체(20)의 내부는 여전히 고온 고압 상태이고 외부는 상온 상압 상태이기 때문에 배양액이 상류측 송기관(31)으로 역류하여 공기필터(33)를 오염시킬 수 있는데, 이를 방지하기 위해서 역류방지밸브(37)를 닫아 놓아야 한다.

(D) 종균접종공정

종균접종공정은 전배양된 액체종균을 탱크본체(20)의 내부에 주입하는 공정이다. 송기용밸브(34)와 역류방지밸브(37) 및, 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b)를 닫고 주입관(8)을 주입부(21b)에 연결한다.

청정공기 공급수단(미도시)을 이용하여 삼각플라스크(5)의 내부에 청정공기를 공급함으로써 삼각플라스크(5) 내부의 압력이 탱크본체(20)의 내부 압력보다 높게 하여 삼각플라스크(5)에 수용된 액체종균이 탱크본체(20)로 이동하도록 한다. 이 때, 상기 액체종균 및 배양액은 외부 공기와 완전히 차단되기 때문에 오염이 방지될 수 있다. 한편 주입부(21b)가 탱크본체(20)에 설치되지 않은 경우에는 클린부스(미도시) 내에 탱크본체(20)를 가지고 들어가 삼각 플라스크에 전배양된 액체종균을 탱크본체(20)에 접종하는 작업을 행할 수 있다. 본 발명에 따른 생물배양 기(100)와 액상배양방법은 외부공기를 완전히 차단한 상태에서 종균접종이 이루어지기 때문에 잡균이 섞이는 것을 완전히 방지할 수 있다.

(E) 종균배양공정

종균배양공정은 배양액에 접종된 액체종균을 배양하는 공정이다. 배양실의 적정한 온도는 대략 22도 내지 23도이다. 송기용밸브(34), 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b), 역류방지밸브(37)를 열고 우회관용 밸브(52)를 닫는다. 공기공급원으로부터 공급된 공기는 상류측 송기관(31)과, 공기필터(33)와, 하류측 송기관(35) 및, 공기배출공(36)을 통하여 배양액으로 배출된 후, 배기관(40)을 통해서 외부(배기라인)로 배출된다. 공기공급원으로부터 공급된 공기는 가압증기멸균기에서 가열살균된 공기필터(33)를 통과하기 때문에 정화된 공기만이 탱크본체(20) 내부로 공급된다. 송기관(30)을 통하여 공급되는 공기량과 배기관(40)을 통해서 배기되는 공기량을 조절함으로써 탱크본체(20)의 내부압력이 0.02MPa 내지 0.04MPa이 되도록 한다.

공기 배출공(36)으로부터 배출된 공기는 위로 이동하면서 배양액을 교반한다. 상기 공기의 흐름에 의해서 배양액을 교반할 수도 있지만, 교반날개(75)를 이용하여 배양액을 교반할 수도 있다. 교반날개(75)가 배양액을 교반하면 버섯종균의 균사를 가늘게 절단할 수 있어 5-8일 정도 소요되는 공기교반 방식에 비해 1-2일정도의 배양기간 단축에 도움이 되며. 배양공정 후 자실체 배양통에 접종시 접종용 노즐(미도시)이 막히는 것을 방지하는 데도 도움이 된다.

탱크본체(20)의 내부에서 이루어지는 상기 배양은 점검용 창(23)을 이용하여 관찰할 수 있다. 또한, 종균이 불량한 것은 배양시 배기관(40)을 통해 나오는 공기의 냄새로도 알아낼 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 생물배양기(100)와 그 배양방법은 불량 종균이 실제의 버섯 자실체 재배에 사용되는 것을 방지할 수 있고, 종균이 불량한 것을 발견한 경우에 단시간에 배양액을 가열살균 및 냉각하고 액체종균을 다시 제조할 수 있기 때문에 버섯 자실체 재배손실을 최소화할 수 있다.

탱크본체(20)의 내부에서 이루어지는 상기 배양에 걸리는 기간은 표고버섯 등의 경우에는 대략 3일 내지 6일, 만가닥 버섯, 나도 팽나무 버섯 등의 경우에는 대략 4일 내지 8일이다.

한편, 본배양을 거쳐서 만들어진 액체종균은 자실체 재배용 고체배지에 접종되는데, 이 접종은 밸브(34)(46a)(46b)를 조절하여 탱크본체(20)의 내부압력을 높임으로서 배출관(27a)을 통해서 액체종균이 배출되도록 하여 이루어진다. 구체적으로 송기용 밸브(34)를 개방하고, 송기관(30)을 통해 외부 공기를 공급하되, 제1,2 배기용 밸브(46a)(46b)의 개방 정도를 조절하여 내부압력을 높일 수 있다.

송기용 밸브(34)를 경유한 공기를 우회관용 밸브(52)를 닫고 공기배출공(36)을 통하여 탱크본체(20)의 내부로 공급할 수도 있지만, 역류방지밸브(37)를 닫고 우회관(50)을 통해서 탱크본체(20)의 내부로 공급할 수도 있다. 이와 같이, 송기용 밸브(34)를 경유한 공기를 우회관(50)을 통해서 탱크본체(20)의 내부로 공급하는 경우에는 상기 공기를 공기배출공(36)을 통해서 탱크본체(20)의 내부로 공급하는 경우보다 탱크본체(20)의 내부압력을 더 미세하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 액체종균 배양 공정을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생물배양기를 보여주는 정면도.

도 3은 도 2의 생물배양기를 보여주는 평면도.

도 4(a)는 도 2의 생물배양기에 구비된 압력계를 보여주는 사시도.

도 4(b)는 도 4(a)의 압력계가 설치된 것을 보여주는 단면도.

도 5(a)는 도 4(a)의 압력계가 제거되고 마개가 설치된 것을 보여주는 사시도.

도 5(b)는 도 5(a)의 마개가 설치된 것을 보여주는 단면도.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 생물배양기를 보여주는 정면도.

도 7은 도 2의 생물배양기에 구비된 교반 유니트를 보여주는 분해 사시도.

도 8은 도 2의 생물배양기에 구비된 지지 유니트를 보여주는 정면도.

도 9는 전배양에 사용하는 종균을 제작하는 공정을 보여주는 도면.

도 10은 도 9의 공정으로 만들어진 종균을 이용하여 액체종균을 전배양하는 것을 보여주는 도면.

도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 버섯균사체 액체종균을 배양하는 공정을 보여주는 도면.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

20 : 탱크본체 30 : 송기관

40 : 배기관 50: 우회관

60 : 압력계 70 : 교반유니트

100 : 생물배양기

Claims (22)

1. 탱크본체;

   탱크본체의 내부에 외부 공기를 공급하고, 상기 외부 공기의 공급을 조절하기 위한 송기용 밸브가 설치된 송기관;

   탱크본체 내부로 유입된 공기를 배기구를 통해서 외부로 배출하기 위한 배기관;

   송기용 밸브보다 탱크본체에 가까운 송기관의 소정부분과 탱크본체의 내부를 우회관용 밸브를 이용하여 선택적으로 연통시키는 우회관; 및

   상기 외부공기가 유입되는 송기관의 부분과 상기 소정부분 사이에 설치되어 송기관을 통하여 이동하는 상기 외부공기를 정화하는 공기필터;를 구비하고,

   우회관은 탱크본체에 수용된 배양액의 수면보다 상측에서 탱크본체의 내부와 연통되어 상기 배양액의 가열살균공정에서 배양액이 우회관으로 유입되지 않으며,

   상기 가열살균 공정에서는 우회관용 밸브와 송기용 밸브가 개방되어 탱크본체 내부의 가열된 공기 또는 수증기가 상기 우회관과 송기관 및 공기필터를 경유하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   탱크본체의 내부 용량이 50리터 내지 1000리터인 것을 특징으로 하는 생물배양기.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   송기관은,

   상기 외부공기를 공급하는 공기 공급원과 연결되고, 상기 공기필터가 설치된 상류측 송기관; 및

   상류측 송기관의 끝단과 연통되어 공기필터를 경유한 공기를 탱크본체의 내부에 공급하는 하류측 송기관;을 포함하고,

   상기 우회관은 상류측 송기관의 끝단과 탱크본체의 내부를 서로 연통시키도록 설치되고,

   상기 가열살균공정에서 탱크본체 내부의 가열된 공기 또는 수증기는 우회관과 상류측 송기관을 순차적으로 경유하여 외부로 배출되고, 상기 가열살균공정에서 배기관은 밀폐되는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
5. 제4항에 있어서,

   하류측 송기관에는 탱크본체 내부에 수용된 배양액이 상류측 송기관 쪽으로 이동하는 것을 방지하는 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 생물배양기.
6. 제4항에 있어서,

   상기 가열살균공정 이후에 탱크본체를 냉각하는 동안에 배기관이 밀폐되어 공기필터를 경유한 공기만이 탱크본체로 공급되는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
7. 제4항에 있어서,

   탱크본체의 내부 압력을 측정하기 위해서 배기관 또는 탱크본체에 압력계가 설치되고, 상기 압력계는 배기관 또는 탱크본체에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
8. 제4항에 있어서,

   탱크본체의 내부에 수용된 배양액을 냉각시키기 위해서 탱크본체를 둘러싸도록 설치된 냉각용 자켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
9. 제4항에 있어서,

   하부프레임;

   탱크본체가 내부에 수납될 수 있고, 하부프레임에 회동 가능하게 설치된 상부프레임; 및

   상부프레임을 경사지도록 회동시킬 수 있는 회동수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
10. 제4항에 있어서,

    탱크본체의 하부에는 배양 완료된 액체 종균을 외부로 배출하기 위한 배출수단이 구비된 것을 특징으로 하는 생물배양기.
11. 제10항에 있어서,

    배출수단은,

    탱크본체의 하단과 연통된 배출관;

    배출관에 설치되어 배출관을 통한 액체종균의 배출을 조절하는 배출용 밸브; 및

    배출관의 끝단을 밀폐하여 배출관의 오염을 방지하는 캡부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
12. 제4항에 있어서,

    하류측 송기관의 하부에는 다수의 공기배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 생물배양기.
13. 제4항에 있어서,

    탱크본체의 아랫면은 그 중앙부가 위로 돌출되어 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
14. 제4항에 있어서,

    탱크본체의 내부에 수용된 배양액을 교반하기 위한 교반유니트를 더 구비하고,

    상기 교반유니트는,

    상기 배양액을 교반하는 교반날개; 및

    교반용 모터의 회전력을 교반날개에 전달하는 교반축;을 구비하고, 교반축은 탱크본체의 외부에서 교반용 모터와 연결되어 교반용 모터가 교반축에 착탈가능한 것을 특징으로 하는 생물배양기.
15. 제4항에 있어서,

    다수 개의 탱크본체를 내부에 수납한 상태에서 탱크본체를 고온 고압 상태에서 가열살균하는 가압증기멸균기를 구비하는 것을 특징으로 하는 생물배양기.
16. 탱크본체의 내부에 수용된 배양액을 가열살균하는 동안에 가열된 상기 내부의 공기 또는 수증기를 탱크본체의 내부와 송기관의 소정 부분을 연결하는 우회관 및, 상기 송기관을 순차적으로 경유하도록 하여 외부로 배출하고,

    상기 배출 과정에서 상기 가열된 공기 또는 수증기를 이용하여 송기관에 설치된 공기필터를 살균할 수 있으며,

    상기 우회관은 상기 배양액의 수면보다 상측에서 상기 내부와 연통되어 가열살균시에 배양액이 우회관으로 유입되지 않는 것을 특징으로 하는 액상배양방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 가열살균은 다수 개의 탱크본체가 수납될 수 있고 상기 배양액을 가열살균할 수 있는 고온이 유지될 수 있는 가압증기멸균기 내부에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상배양방법.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    상기 가열살균 이후에 배양액을 냉각하는 과정에서 공기 공급원으로부터 공급되는 공기를 송기관의 상기 소정 부분보다 공기 공급원에 가까운 송기관의 상류측 송기관과, 우회관을 순차적으로 경유하도록 하여 탱크본체의 내부에 공급하고, 상기 상류측 송기관에 고압증기멸균이 가능한 상기 공기필터를 설치하여 탱크본체의 내부로 공급되는 공기를 제균하는 것을 특징으로 하는 액상배양방법.
19. 제17항에 있어서,

    상기 가압증기멸균기를 이용하여 탱크를 가열살균하는 동안 또는 상기 가열살균 이후에 냉각하는 동안에 상기 배양액이 외부로 배출되지 않도록 송기관의 상기 소정 부분보다 탱크본체에 가까운 하류측 송기관에는 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 액상배양방법.
20. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    배양 완료된 액체종균을 탱크본체로부터 배출하기 위해서, 송기관으로부터 공급되는 공기의 양을 배기관을 통해서 배출되는 공기의 양보다 많게 하여 탱크본체 내부의 압력을 높이는 것을 특징으로 하는 액상배양방법.
21. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    상기 가열살균 이후에 배양액을 냉각하기 위해서 탱크본체를 둘러싸도록 설 치된 냉각용 자켓에 냉수가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 액상배양방법.
22. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    탱크본체의 내부용량은 50리터 내지 1000리터인 것을 특징으로 하는 액상배양방법.

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