JP3043872B2 - 櫛型担体を用いた散水濾床型バイオリアクター - Google Patents
櫛型担体を用いた散水濾床型バイオリアクターInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/20—Material Coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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- C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
- C12M25/06—Plates; Walls; Drawers; Multilayer plates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基質を微生物に作用さ
せて有用物質を生成させるために用いられる散水濾床型
バイオリアクターの改良に関するものである。
せて有用物質を生成させるために用いられる散水濾床型
バイオリアクターの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上記の目的に使用される散水濾床型バイ
オリアクターとしては、特開平２−２８４６９４号公報
に示されるように、多数の粒状担体をリアクター内にラ
ンダムパッキングしたものが知られている。ところがこ
のような粒状担体を用いたものは、菌体固定化量を増加
させて生産性を向上させようとして粒状担体の粒径を細
かくすると、菌体による粒子間の閉塞を完全に防止する
ことができない。また逆に粒径を大きくすると、閉塞は
防止できるものの粒子内部のデッドスペースが大きくな
り、リアクター全体の生産性が低下するという問題があ
った。
オリアクターとしては、特開平２−２８４６９４号公報
に示されるように、多数の粒状担体をリアクター内にラ
ンダムパッキングしたものが知られている。ところがこ
のような粒状担体を用いたものは、菌体固定化量を増加
させて生産性を向上させようとして粒状担体の粒径を細
かくすると、菌体による粒子間の閉塞を完全に防止する
ことができない。また逆に粒径を大きくすると、閉塞は
防止できるものの粒子内部のデッドスペースが大きくな
り、リアクター全体の生産性が低下するという問題があ
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、大きな菌体固定化量を維持しつつ菌
体による閉塞を完全に防止することができ、これによっ
て高い生産性を得ることができる櫛型担体を用いた散水
濾床型バイオリアクターを提供するためになされたもの
である。
の問題点を解決し、大きな菌体固定化量を維持しつつ菌
体による閉塞を完全に防止することができ、これによっ
て高い生産性を得ることができる櫛型担体を用いた散水
濾床型バイオリアクターを提供するためになされたもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、空隙率が30〜75％のセラミック
質からなり、厚みが２〜10mmの櫛歯を持つ微生物固定化
用の櫛型担体をリアクター内に積層し、その上方から醗
酵基質を散水することをスプレーノズルを設けたことを
特徴とするものである。
めになされた本発明は、空隙率が30〜75％のセラミック
質からなり、厚みが２〜10mmの櫛歯を持つ微生物固定化
用の櫛型担体をリアクター内に積層し、その上方から醗
酵基質を散水することをスプレーノズルを設けたことを
特徴とするものである。
【０００５】
【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて更に
詳細に説明する。図１において、１は縦長のリアクタ
ー、２はこのリアクター１の内部に積層された固定床ユ
ニット、３はリアクター１の上部に設けられたスプレー
ノズルである。このタイプのリアクターは嫌気発酵およ
び酸素要求量が比較的低い発酵に用いられる。また酸素
要求量が比較的多い発酵、または発酵液を循環しなけれ
ば生産物の濃度が高まらない発酵には、図２に示すよう
に底部から循環ポンプ３により循環液を吸い上げ、リア
クターの上部のスプレーノズル４から散水するタイプの
リアクターを用いる。以下の説明は図２のリアクターを
用いた実施例について行う。
詳細に説明する。図１において、１は縦長のリアクタ
ー、２はこのリアクター１の内部に積層された固定床ユ
ニット、３はリアクター１の上部に設けられたスプレー
ノズルである。このタイプのリアクターは嫌気発酵およ
び酸素要求量が比較的低い発酵に用いられる。また酸素
要求量が比較的多い発酵、または発酵液を循環しなけれ
ば生産物の濃度が高まらない発酵には、図２に示すよう
に底部から循環ポンプ３により循環液を吸い上げ、リア
クターの上部のスプレーノズル４から散水するタイプの
リアクターを用いる。以下の説明は図２のリアクターを
用いた実施例について行う。
【０００６】本発明の固定床ユニット２の内部には、図
３、図４に示すような微生物固定化用の櫛型担体５が多
数収納されている。これらの櫛型担体５は短い多数の櫛
歯６を備えたものであり、櫛歯６、６間に形成される溝
を垂直な流路７としている。閉塞を防止するためには多
段に積層された上下の櫛型担体５の垂直な流路７どうし
が一致していることが好ましい。図４の櫛型担体５では
櫛歯６の厚みと突出長さはともに５mmとなっている。
３、図４に示すような微生物固定化用の櫛型担体５が多
数収納されている。これらの櫛型担体５は短い多数の櫛
歯６を備えたものであり、櫛歯６、６間に形成される溝
を垂直な流路７としている。閉塞を防止するためには多
段に積層された上下の櫛型担体５の垂直な流路７どうし
が一致していることが好ましい。図４の櫛型担体５では
櫛歯６の厚みと突出長さはともに５mmとなっている。
【０００７】本発明においては、櫛型担体５は空隙率が
30〜75％のセラミック質により構成されている。その理
由は図５に示されている。即ち、図５は空隙率の異なる
各種のセラミックスにより櫛型担体５を作成し、これを
リアクター１内にセットして１週間にわたり醗酵を行わ
せた後の全菌体量（櫛型担体５に固定化された菌体と醗
酵液中に浮遊している菌体の合計量）を左側の縦軸と
し、また櫛型担体５自体の圧縮強度を右側の縦軸として
示したグラフである。
30〜75％のセラミック質により構成されている。その理
由は図５に示されている。即ち、図５は空隙率の異なる
各種のセラミックスにより櫛型担体５を作成し、これを
リアクター１内にセットして１週間にわたり醗酵を行わ
せた後の全菌体量（櫛型担体５に固定化された菌体と醗
酵液中に浮遊している菌体の合計量）を左側の縦軸と
し、また櫛型担体５自体の圧縮強度を右側の縦軸として
示したグラフである。
【０００８】まず菌体量は、全く担体を用いない通常の
連続醗酵の場合、リアクター内醗酵液の菌体の乾重量は
８g/L −リアクターであることから、菌体量がこの値を
上まわるようにしなければ担体を用いる意味がない。従
って担体の空隙率は30％以上とする必要がある。次に担
体のハンドリングの観点からは、圧縮強度が20kgf/cm2
以下では好ましくない。このため担体の空隙率の上限は
75％となり、以上の理由によって櫛型担体５の空隙率は
30〜75％、より好ましくは50〜70％とする。
連続醗酵の場合、リアクター内醗酵液の菌体の乾重量は
８g/L −リアクターであることから、菌体量がこの値を
上まわるようにしなければ担体を用いる意味がない。従
って担体の空隙率は30％以上とする必要がある。次に担
体のハンドリングの観点からは、圧縮強度が20kgf/cm2
以下では好ましくない。このため担体の空隙率の上限は
75％となり、以上の理由によって櫛型担体５の空隙率は
30〜75％、より好ましくは50〜70％とする。
【０００９】図６は櫛型担体５の櫛歯６の厚みとリアク
ター１内の菌体量との関係を示したグラフである。この
場合には、櫛歯６の厚みの異なる各種の櫛型担体５をリ
アクター１内に設置し、１週間醗酵を行った後のリアク
ター１内の全菌体量を測定した。前述したように、全く
担体を充填しない場合の菌体量は８g/L −リアクターで
あるから、櫛歯６の厚みを10mm以上とすると担体を用い
る意味がないことが分かる。これは厚みが大となると内
部に菌体が入り込めず、また仮に入ったとしても醗酵液
との接触ができないためである。逆に厚みが薄くなると
菌体量は増加するが、２mm以下の櫛歯６をセラミックに
より成形することは困難となるので、櫛歯６の厚みは２
〜10mmが好ましく、特に好ましくは３〜７mm程度とす
る。
ター１内の菌体量との関係を示したグラフである。この
場合には、櫛歯６の厚みの異なる各種の櫛型担体５をリ
アクター１内に設置し、１週間醗酵を行った後のリアク
ター１内の全菌体量を測定した。前述したように、全く
担体を充填しない場合の菌体量は８g/L −リアクターで
あるから、櫛歯６の厚みを10mm以上とすると担体を用い
る意味がないことが分かる。これは厚みが大となると内
部に菌体が入り込めず、また仮に入ったとしても醗酵液
との接触ができないためである。逆に厚みが薄くなると
菌体量は増加するが、２mm以下の櫛歯６をセラミックに
より成形することは困難となるので、櫛歯６の厚みは２
〜10mmが好ましく、特に好ましくは３〜７mm程度とす
る。
【００１０】
【作用】このように構成された本発明の散水濾床型バイ
オリアクターは、空隙率が30〜75％のセラミック質から
なる櫛型担体５の表面に常法により微生物を固定化し、
栄養源を混ぜた基質をリアクター１内に供給して微生物
の作用により有用物質の生産を行わせるものである。そ
して生成された有用物質と基質との混合液である醗酵液
はリアクター１の底部に流下し、循環ポンプ４により吸
い上げられてスプレーノズル３から再び櫛型担体５上に
噴霧され、このような循環を繰り返しつつ次第に生産物
の濃度を向上させ、その一部は外部へ取り出される。
オリアクターは、空隙率が30〜75％のセラミック質から
なる櫛型担体５の表面に常法により微生物を固定化し、
栄養源を混ぜた基質をリアクター１内に供給して微生物
の作用により有用物質の生産を行わせるものである。そ
して生成された有用物質と基質との混合液である醗酵液
はリアクター１の底部に流下し、循環ポンプ４により吸
い上げられてスプレーノズル３から再び櫛型担体５上に
噴霧され、このような循環を繰り返しつつ次第に生産物
の濃度を向上させ、その一部は外部へ取り出される。
【００１１】このように本発明においては醗酵液が櫛型
担体５の内部を常に循環することとなるが、櫛歯６の間
に垂直な流路７が確保されているので、菌体による担体
内部の閉塞が生ずるおそれがない。また櫛型担体５は空
隙率を30〜75％とし、また櫛歯６の厚みを２〜10mmとし
たので、十分な機械的強度を保ちながら多量の菌体を表
面層に固定化することができる。このためリアクター１
内の菌体量を高いレベルに維持して生産速度を向上させ
ることができる。
担体５の内部を常に循環することとなるが、櫛歯６の間
に垂直な流路７が確保されているので、菌体による担体
内部の閉塞が生ずるおそれがない。また櫛型担体５は空
隙率を30〜75％とし、また櫛歯６の厚みを２〜10mmとし
たので、十分な機械的強度を保ちながら多量の菌体を表
面層に固定化することができる。このためリアクター１
内の菌体量を高いレベルに維持して生産速度を向上させ
ることができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明は以上に説明したように、微生物
固定化用の担体形状を工夫することにより、菌体による
閉塞を防止しつつリアクター内の菌体量を高いレベルに
維持することができるものである。よって本発明は従来
の問題点を解消した櫛型担体を用いた散水濾床型バイオ
リアクターとして、産業の発展に寄与するところは極め
て大きいものである。
固定化用の担体形状を工夫することにより、菌体による
閉塞を防止しつつリアクター内の菌体量を高いレベルに
維持することができるものである。よって本発明は従来
の問題点を解消した櫛型担体を用いた散水濾床型バイオ
リアクターとして、産業の発展に寄与するところは極め
て大きいものである。
【図１】本発明の実施例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図３】櫛型担体の平面図である。
【図４】１枚の櫛型担体の斜視図である。
【図５】櫛型担体の空隙率と菌体重量および担体の圧縮
強さとの関係を示すグラフである。
強さとの関係を示すグラフである。
【図６】櫛型担体の櫛歯の厚みと菌体重量との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
１ リアクター ２ 固定床ユニット ３ スプレーノズル ４ 循環ポンプ ５ 櫛型担体 ６ 櫛歯 ７ 垂直な流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C12M 1/00 - 3/00 C02F 3/04 - 3/28
Claims (1)
- 【請求項１】 空隙率が30〜75％のセラミック質からな
り、厚みが２〜10mmの櫛歯を持つ微生物固定化用の櫛型
担体をリアクター内に積層し、その上方から醗酵基質を
散水することをスプレーノズルを設けたことを特徴とす
る櫛型担体を用いた散水濾床型バイオリアクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30977691A JP3043872B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 櫛型担体を用いた散水濾床型バイオリアクター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30977691A JP3043872B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 櫛型担体を用いた散水濾床型バイオリアクター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115277A JPH05115277A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3043872B2 true JP3043872B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=17997119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30977691A Expired - Lifetime JP3043872B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 櫛型担体を用いた散水濾床型バイオリアクター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3043872B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19919241A1 (de) * | 1999-04-28 | 2000-11-02 | Creavis Tech & Innovation Gmbh | 3D Zellträgersystem für Zell-, Gewebe- und Organkulturen |
| KR20020067090A (ko) * | 2001-02-15 | 2002-08-22 | 주식회사 씨에스엔텍 | 오/폐수처리시스템 |
| JP2007175686A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-12 | N Ii T Kk | 有機性廃水の嫌気性散水ろ床処理方法及び装置 |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP30977691A patent/JP3043872B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05115277A (ja) | 1993-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000225 |