JP4459752B2 - 栄養塩参照物質の製造方法及びそれに使用する製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、栄養塩参照物質の製造方法及びそれに使用する製造装置に係り、詳しくは、試料である海水の栄養塩濃度を測定する際の指標となる栄養塩参照物質を製造する方法、及びその方法に使用する装置に関する。
周知のように、大気と海洋との表層の間では年間約９０億トンの炭素がＣＯ2ガスとして交換されていることが推察されているが、海洋の表層部のＣＯ2分圧は、ＣＯ2分圧が高い深層海水の湧き昇り混合で上昇する反面、植物プランクトンの光合成による無機炭素の利用等で低下する。このように、植物プランクトンの光合成によりＣＯ2が消費されて有機物が生成されるが、その一方で、植物プランクトンが光合成を行なうエネルギー源として、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、及びアンモニウウム塩などの塩類である栄養塩が必要となる。
そこで、海洋調査においては、地球温暖化を中心とする地球環境の変動を見出すべく、生物活動と密接に関係のある上記の栄養塩を測定することが実施されるに至っている。この測定に際しては、栄養塩の濃度を測定することが必須項目となるが、その場合に、試料としての異なる海水の栄養塩に関する測定データを比較する際の指標となる栄養塩参照物質を製造・使用することが重要となる。
このような要請に応じるべく、下記の特許文献１によれば、所定海域で相違する水深から採水した栄養塩濃度の異なる複数種類の原料海水の濾過処理工程と、原料海水を所定の割合で混合する混合処理工程と、原料海水中の微生物を死滅させる滅菌処理工程とを有する栄養塩参照物質の製造方法が開示されている。
この場合、上記特許文献１に開示の製造方法を実施する場合も含めて、従来における栄養塩参照物質の製造に使用される装置は、所定量の海水を貯留することが可能な大容量容器を備え、この大容量容器内で栄養塩を含有してなる海水（原料海水）を加熱することにより滅菌処理を行なう構成であるが、この大容量容器の内面は、研磨されずに酸洗い仕上げされた面や、或いはバフ研磨仕上げされた面であった。
しかしながら、上記従来の栄養塩参照物質の製造に用いる大容量容器のように、内面が酸洗い仕上げやバフ研磨仕上げされているに留まると、その内面の表面粗さＲｚが大きいことに起因して、滅菌処理後等にケイ酸塩やリン酸塩からなる栄養塩が容器内面に付着するという事態が生じる。このため、滅菌処理後の海水である栄養塩参照物質中の栄養塩の濃度が低下すると共に、大容量容器内の全域に亘って均一な濃度の栄養塩参照物質が得られなくなり、品質の悪化を招くことになる。
更に、上記の大容量容器に海水を貯留して加熱による滅菌処理を施した後、その海水（栄養塩参照物質）を取り出すまでの間に、大容量容器の温度を室温まで低下させて保持した場合には、当該容器の上蓋の内面に水蒸気が付着し、海水を栄養塩参照物質として取り出す際に、その中に水蒸気が混合して、部分的に栄養塩の濃度が低下する。したがって、これによっても、均一な濃度の栄養塩参照物質が得られなくなり、品質の悪化を招くことになる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大容量容器内における滅菌処理後の海水（栄養塩参照物質）の栄養塩濃度が不当に低下する事態を回避すると共に、均一な濃度の栄養塩参照物質が得られるようにすることを技術的課題とする。
上記技術的課題を解決するためになされた本発明に係る方法は、栄養塩を含有してなる海水を、大容量容器に貯留した状態で、少なくとも加熱処理を含む滅菌処理を施した後、該滅菌処理を終えた海水を、前記大容量容器から複数の小容量ボトルに分配して注ぎ入れることにより、海水試料の栄養塩濃度を測定する際の指標となる栄養塩参照物質を製造する方法であって、金属製で且つ内面が電解研磨仕上げされた大容量容器に、栄養塩を含有してなる海水を貯留した状態で、前記滅菌処理を施すことを特徴とするものである。
この場合、前記大容量容器は、ステンレス鋼製であることが好ましいと共に、栄養塩参照物質となるべき海水を１００リットル〜１０００リットル（適切値としては２００リットル）貯留できることが好ましい。また、前記小容量ボトルは、５０ミリリットル〜２００ミリリットル（適切値としては１００ミリリットル）注ぎ込まれるものであることが好ましい。したがって、一個の大容量容器からは、１０００個〜３０００個（適切値として２０００個）の小容量ボトルに栄養塩参照物質が分配供給されることが好ましい。また、前記滅菌処理は、１００℃〜１５０℃、好ましくは１２０℃程度までの加熱処理と、０．１〜０．２ＭＰａ、好ましくは０．１２ＭＰａ程度の加圧処理とを伴う高温高圧の条件下で行なわれることが好適である。更に、前記電解研磨仕上げは、バフ研磨の後に電解研磨がされている場合をも含み、何れにしても内面の仕上げ方法を電解研磨としたことを意味する。また、前記栄養塩参照物質は、密封状態であれば室温下で栄養塩濃度が長期に亘って安定する物質である。
このような方法によれば、栄養塩参照物質の原料となる海水を貯留する大容量容器の内面（好ましくは内面全域）が電解研磨仕上げされていることから、従来の酸洗い仕上げやバフ研磨仕上げによる場合と比較して、その内面の表面粗さＲｚを大幅に小さくすることができる。この場合、電解研磨により得られる内面の表面粗さＲｚは、例えば１．５μm以下、好ましくは０．７μm以下とされる。このように、大容量容器の内面の表面粗さＲｚを小さくすれば、栄養塩参照物質となるべき海水を滅菌処理する場合に、リン酸塩やケイ酸塩が大容量容器の内面に付着するという事態が可及的に回避され、栄養塩参照物質の濃度（栄養塩濃度）の低下を抑制することが可能となると共に、大容量容器内の全域に亘って均一な濃度の栄養塩参照物質を得ることができる。これにより、複数の小容量ボトルには、全てについて均一な濃度の栄養塩参照物質がボトリングされ得ることになる。
上記の方法において、滅菌処理後に、大容量容器の温度を室温まで低下させ、その後、大容量容器を、容器上部の内面に付着している水蒸気が海水中に混入して攪拌されるように振ることが好ましい。
このようにすれば、大容量容器の温度低下（２３℃から２４℃の範囲までの低下）に伴って容器上部の内面に付着した水蒸気が、大容量容器を揺動させる等によって振ることにより、その内部に貯留されている海水中に混入されて攪拌されることになるので、水蒸気が原因となる濃度の不均一が抑制される。したがって、ボトリング処理の初期段階から後期段階に至るまで、均一な濃度の栄養塩参照物質が順次複数の小容量ボトルに注ぎ入れられ、各小容量ボトル相互間での栄養塩参照物質の濃度のバラツキが生じなくなる。
上記の方法において、滅菌処理を終えた海水を大容量容器から複数の小容量ボトルに分配して注ぎ入れる前に、大容量容器の内部で前記滅菌処理を終えた海水を攪拌手段により攪拌することが好ましい。
このようにすれば、ボトリング処理が行なわれる前において、大容量容器内で海水が攪拌手段により攪拌されるため、大容量容器内の全域における海水の栄養塩濃度が均一になり、複数の小容量ボトルに対して、より均一な濃度の栄養塩参照物質が順次注ぎ入れられることになる。
一方、上記技術的課題を解決するためになされた本発明に係る装置は、栄養塩を含有してなる海水を貯留する大容量容器と、該大容量容器に貯留されている海水を加熱する加熱手段とを有し、海水試料の栄養塩濃度を測定する際の指標となる栄養塩参照物質を製造する装置であって、前記大容量容器が金属製であり且つその内面が電解研磨仕上げされていることを特徴とするものである。
このような装置によれば、大容量容器の内面が電解研磨仕上げされていることにより、その内面の表面粗さＲｚを従来よりも小さくできることから、既に述べた製造方法と同様の作用効果が得られる。尚、加熱手段に加えて加圧手段を備えても良いことや、大容量容器の大きさ、更には電解研磨の意義などのように、既に述べた製造方法と共通の構成要素は、この製造装置についても同一の意義内容を有する。
上記の装置において、大容量容器は、上端に大開口部を有する容器本体と、開閉可能な小開口部を有し且つ前記大開口部を覆う蓋体とを有し、前記容器本体の内面及び前記蓋体の内面が電解研磨仕上げされていることが好ましい。
このようにすれば、容器本体の上端の大開口部から一挙に多量の海水を投入することができると共に、蓋体の開閉可能な小開口部を通じて複数の小容量ボトルに栄養塩参照物質を順次注ぎ入れていくことができ、作業能率の向上が図られる。尚、容器本体の内面及び蓋体の内面が電解研磨されていることによる利点は、既に述べた事項と同様である。
上記の装置において、大容量容器は、容器上部の内面に付着している水蒸気が海水中に混入して攪拌されるように振ることが可能に構成されていることが好ましい。
このようにすれば、大容量容器の温度低下に伴って容器上部の内面に付着した水蒸気が、大容量容器を振ることによって、その内部に貯留されている海水中に混入されて攪拌されることになるので、水蒸気が原因となる濃度の不均一が抑制され、これに対応して既に述べた事項と同様の作用効果を得ることが可能となる。
以上のように本発明によれば、栄養塩参照物質の原料となる海水を貯留する大容量容器の内面が電解研磨仕上げされていることから、従来の酸洗い仕上げやバフ研磨仕上げによる場合と比較して、その内面の表面粗さＲｚを大幅に小さくすることができる。これにより、栄養塩参照物質となるべき海水を滅菌処理する場合に、リン酸塩やケイ酸塩が大容量容器の内面に付着するという事態が可及的に回避され、栄養塩参照物質の濃度低下を抑制することが可能となると共に、大容量容器内の全域に亘って均一な濃度の栄養塩参照物質を得ることができ、複数の小容量ボトルの全てに対して、均一な濃度の栄養塩参照物質がボトリングされ得ることになる。
好ましくは、滅菌処理後に、大容量容器の温度を室温まで低下保持させた状態で大容量容器を振り、またボトリング前（好ましくはボトリング前からその終了までの間）に海水を攪拌手段により攪拌するようにしたから、容器上部の内面に付着した水蒸気が、その内部に貯留されている海水中に混入されて攪拌されることになるので、水蒸気が原因となる濃度の不均一が抑制される。これにより、ボトリング処理の初期段階から後期段階に至るまで、均一な濃度の栄養塩参照物質を順次複数の小容量ボトルに注ぎ入れることができ、各小容量ボトル相互間での栄養塩参照物質の濃度のバラツキが生じなくなる。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る栄養塩参照物質の製造装置を示す概略正面図である。同図に示すように、この製造装置１は、栄養塩参照物質の原料となる海水（栄養塩を含有してなる海水）を約２００リットル貯留する大容量容器２を備えている。この大容量容器２は、上端に大開口部３ａを有する容器本体３と、上面部に小開口部４ａを有し且つ容器本体３の大開口部３ａを覆う蓋体４とから構成されている。この場合、容器本体３の上端の大開口部３ａは、蓋体４を取り外した状態で栄養塩参照物質の原料となる海水を投入する投入口としての役目を果たし、また蓋体４の小開口部４ａは、開閉手段５により開閉可能とされ、開放状態となった時に滅菌処理等を施してなる海水（栄養塩参照物質）を取り出す取出口としての役目を果たす。
容器本体３の内面３ｘ及び蓋体４の内面４ｘは、電解研磨仕上げされており、この両内面３ｘ、４ｘの表面粗さＲｚは、１．５μm以下、好ましくは０．７μm以下であって、この実施形態では０．０３μm〜０．５μmの範囲とされている。そして、この製造装置１は、大容量容器２内に貯留されている海水に対して、１２０℃程度に加熱する加熱処理と、０．１２ＭＰａ程度に加圧する加圧処理とを施すことにより、滅菌処理を行なうための加熱手段と加圧手段とを備えている。
更に、この製造装置１は、容器本体３の外周の１８０°隔てた位置に径方向に突設された軸部材６、６を通じて、大容量容器２を揺動或いは上下動させて振るための振り可能な支持構造７を有し、この実施形態では、手動により大容量容器２が振られるようになっている。尚、必要ならば、駆動手段の動作により大容量容器２が自動的に振られるように構成してもよい。また、大容量容器２の容器本体３の内部には、例えばテフロン（登録商標）で形成された回転可能な攪拌子からなる攪拌手段９が配設されている。
次に、上記のような構成を備えた製造装置１を使用して、栄養塩参照物質を製造する方法を説明する。
先ず、所定海域で採水した２００リットルの原料となる海水を容器本体３に投入して、蓋体４により容器本体３の上端大開口部３ａを覆った状態で、加熱（１２０℃）及び加圧（０．１２ＭＰａ）により、海水中の微生物を死滅させるための滅菌処理を施す。この加熱処理及び加圧処理は、処理の確実化を図るために、二回に亘って実行される。この場合、海水中には、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、及びアンモニウウム塩からなる栄養塩が含有されているが、容器本体３及び蓋体４の内面３ｘ、４ｘは、電解研磨仕上げされて表面粗さＲｚが小さくされていることから、この内面３ｘ、４ｘにリン酸塩やケイ酸塩が付着するという事態が可及的に抑制され、適切な栄養塩濃度となる。
また、海水に対する滅菌処理後は、大容量容器２が室温（２３℃から２４℃）に保持されることにより、容器上部の内面、特に蓋体４の内面４ｘに水蒸気が付着するが、これに対しては、大容量容器２を振ると共に、攪拌手段９により海水を攪拌する。これにより、水蒸気が海水中に混入された状態で海水が全域に亘って適切に攪拌され、この結果、大容量容器２内の全域において栄養塩濃度が均一とされた海水、すなわち栄養塩参照物質が得られる。
この後は、蓋体４の小開口部４ａを開放させて、樹脂製（例えばポリプロピレン製）の小容量ボトルに順々に栄養塩参照物質を注ぎ入れるボトリング処理を実行する。これにより、図２に示すように、栄養塩参照物質が１００ミリリットル封入された２０００個の小容量ボトル１０が得られる。この場合、大容量容器２内の栄養塩参照物質は、容器全域に亘って濃度（栄養塩濃度）が均一となっていることから、２０００個の小容量ボトル１０には、全て同一濃度の栄養塩参照物質が封入されることになり、各小容量ボトル１０相互間での濃度のバラツキがなくなる。
更に、これらの小容量ボトル１０は、図３に示すように、減圧吸引シール１１によりシーリングされ、いわゆる真空パック状態とされ、市場に製品として供給される。そして、この小容量ボトル１０内の栄養塩参照物質は、使用者（研究者等）によって、調査すべき海域から採水した海水試料の濃度測定に利用される。
１ 栄養塩参照物質の製造装置
２ 大容量容器
３ 容器本体
３ａ 容器本体の大開口部
３ｘ 容器本体の内面
４ 蓋体
４ａ 蓋体の小開口部
４ｘ蓋体の内面
７ 振り動手段
１０ 小容量ボトル
２ 大容量容器
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Claims (6)
- 栄養塩を含有してなる海水を、大容量容器に貯留した状態で、少なくとも加熱処理を含む滅菌処理を施した後、該滅菌処理を終えた海水を、前記大容量容器から複数の小容量ボトルに分配して注ぎ入れることにより、海水試料の栄養塩濃度を測定する際の指標となる栄養塩参照物質を製造する方法であって、
金属製で且つ内面が電解研磨仕上げされた大容量容器に、栄養塩を含有してなる海水を貯留した状態で、前記滅菌処理を施すことを特徴とする栄養塩参照物質の製造方法。 - 前記滅菌処理後に、大容量容器の温度を室温まで低下させ、その後、大容量容器を、容器上部の内面に付着している水蒸気が海水中に混入して攪拌されるように振ることを特徴とする請求項１に記載の栄養塩参照物質の製造方法。
- 前記滅菌処理を終えた海水を大容量容器から複数の小容量ボトルに分配して注ぎ入れる前に、大容量容器の内部で前記滅菌処理を終えた海水を攪拌手段により攪拌することを特徴とする請求項１または２に記載の栄養塩参照物質の製造方法。
- 栄養塩を含有してなる海水を貯留する大容量容器と、該大容量容器に貯留されている海水を加熱する加熱手段とを有し、海水試料の栄養塩濃度を測定する際の指標となる栄養塩参照物質を製造する装置であって、
前記大容量容器が金属製であり且つその内面が電解研磨仕上げされていることを特徴とする栄養塩参照物質の製造装置。 - 前記大容量容器は、上端に大開口部を有する容器本体と、開閉可能な小開口部を有し且つ前記大開口部を覆う蓋体とを有し、前記容器本体の内面及び前記蓋体の内面が電解研磨仕上げされていることを特徴とする請求項４に記載の栄養塩参照物質の製造装置。
- 前記大容量容器は、容器上部の内面に付着している水蒸気が海水中に混入して攪拌されるように振ることが可能に構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の栄養塩参照物質の製造装置。
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