JPH0353678Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、微生物が増殖し易いものに適する上
向流式充填層型反応器に関するものである。

（従来の技術） 近年、固定化生体触媒による生産技術の確立に
関する開発研究は多く、これに用いられている反
応器も充填層型、流動層型、攪拌槽型、膜型等多
岐にわたつている。しかして、固定化酵素の反応
器への通液方法としては、上向、下向流がある
が、バツクフローを防止し、プラグフローで効率
良く反応させることを考えた場合、下向流の方が
効果的である。

しかし、下向流では基質が固定化生体触媒に付
着し易いものであつたり、また基質を含む溶液中
にそのようなものが共有している場合、圧力損失
は維持的に増大する。

又、上向流では圧力損失は小さいが、充填層内
の流れ易い部分を集中的に流れる現象、すなわち
チヤネリングが起こり、反応率が低下する。

特に、反応器の径が大きくなる程その傾向は顕
著である。

そこで、上向流でチヤネリングの生じない反応
器として、反応器内部に攪拌機を設けたものが提
案されている。

すなわち、第２図に示すように基質はタンク２
１からポンプ２２によつて反応器２３下部の網２
４を通じて反応器２３内に流入し、ここで充填さ
れた固定化生体触媒と接触し、反応される。

ここでは、モーター２６により低速で回転する
翼２５によつて固定化生体触媒と基質が効率良く
接触し、反応効率が向上するようになつている。

（考案が解決しようとする課題） 以上の如く、上向流でのチヤネリングを防止
し、反応効率を高めるために攪拌機付充填層型反
応器（攪拌式充填層型反応器）が提案されている
が、固定化生体触媒を反応器内で洗浄するには上
部を拡げ、固定化生体触媒の上昇速度を低下させ
る構造としなければならない。

しかし、この場合ここでの基質の滞留時間が長
くなり、微生物が増殖し易いという欠点がある。
また、気泡が付着した固定化生体触媒のほとんど
が反応器上部に浮上堆積するという欠点もある。

一方、固定化生体触媒を疎に分布させ、すなわ
ち流動層型にするとチヤネリングは生じない。し
かし、この反応器で分解率を高めるためには、そ
の容器を大きくしなければならない。

これは、固定化生体触媒を流動化しておくに
は、固定化生体触媒の沈降速度に対して流速をバ
ランスさせなければならない。すなわち、流量を
増やさなければならないためである。

このようにして、固定化生体触媒が反応器から
流出しないようにしてある。

（課題を解決するための手段） したがつて、本案の技術的課題は、反応器上部
の滞留時間を短くし、かつ、固定化生体触媒に付
着している気泡が分離し易い上向流式充填層型反
応器を得ることを目的とするもので、この技術的
課題を解決する本発明の技術的手段は、固定化生
体触媒を充填した縦型カラムの下部に基質入口を
設けて、その下部基質入口から連続的に供給され
る基質と前記充填された固定化生体触媒とを接触
させて反応を行わせる反応器であつて、縦型カラ
ム上部の基質出口室に張設された固定化生体触媒
流出防止用網に沿つて回転する気泡分離および網
下面掻き取り用翼を設け、該翼のある基質出口室
とこれにつながる縦型カラム上部を容積の拡大部
と狭窄部とを交互に形成した上部室で接続したこ
とを特徴とする微生物が増殖し易いものに適する
上向流式充填層型反応器である。

（実施例） 以下、図面に示す実施例について説明する。

すなわち、第１図において、縦型カラム１２本
体外周は温度保持用ジヤケツト１に構成されてい
て、１ａ，１ｂはその温水の入口と出口である。

本体内は固定化生体触媒充填部２を構成してお
り、これに多段にパドル翼３が設置されている。
パドル翼３の軸４はモーター５で駆動される。
又、充填部２の下端に設けられた円錐状の網６が
シリンダー７の軸８で下降できるようになつてい
る。

縦型カラムの下方には変形円錐状室９が形成さ
れ、これにジヤケツト１０が形成されて、温水が
入口１０ａから入つて、出口１０ｂから出るよう
になつている。そして、１１は基質入口である。

縦型カラム１２上方の上部室１３には固定化生
体触媒投入口１４がある。

室１３には固定化生体触媒流出防止用網１６が
あり、これに沿つて回転する気泡分離および網下
面掻き取り用翼１７が軸４に取付けられている。

１８は室１３の上方に形成された生成物出口で
ある。

翼１７は網１６下面に到達する固定化生体触媒
を攪拌し、これに付着する気泡を分離している。

次に、基質の流れにしたがつて作用を説明する
と、反応温度まで昇温された基質は固定化生体触
媒充填部２へ至り、固定化生体触媒により反応さ
れる。ここで、固定化生体触媒は、低速で回転す
る翼３により攪拌される。

このようにして、充填層を攪拌翼により攪拌す
ることによつて口径の大きい反応器であつてもチ
ヤネリングが生ぜず、固定化生体触媒と基質とが
効率良く接触し、反応効率が向上する。

充填層を通過することにより生成した反応物
は、固定化生体触媒流出防止用網１６を通り次工
程に至る。

もし、気泡分離および網下面掻き取り用翼がな
い場合、反応物と共に、微細な気泡を伴い浮上し
た固定化生体触媒は網１６下面に至り堆積する。

これに反し、気泡分離および網下面掻き取り用
翼１７を設置し、低速で攪拌することにより微細
な気泡は固定化生体触媒と分離され、網１６を介
し出口１８から排出される。

ところで、反応器の内部に攪拌機が設置されて
いない場合、網６を充填層２の上部まで上昇さ
せ、内部の固定化生体触媒を外部に導くことがで
きる。

しかし、以上に示した反応器のように攪拌機が
ある場合、網６を上昇させることができない。

そこで、網６をシリンダー７で下げることによ
り、固定化生体触媒を反応器外に出すことができ
るようになつている。

これによつて、本案反応器は、特に反応及び固
定化生体触媒の殺菌のみ行い、その洗浄は反応器
外で行うようになつており、固定化生体触媒充填
層部から網部１６までの距離をできるだけとり、
上部容積を小さくすることを目的として作られて
いる。

すなわち、縦型カラム１２につながる上部室１
３は容積の拡大部と狭窄部とを交互に形成してあ
る。

１９は下段の駒型室であり、２０は上段の駒型
室であつて、之等の接続部を狭窄部としてあり、
上段の駒型室の中間に網１６が張設され、これに
沿つて翼１７がある。

本案は以上の如く構成されているから、反応物
と共に微細な気泡を伴い、浮上した固定化生体触
媒は網１６下面まで至るが、気泡分離および網下
面掻き取り用翼１７によつて低速で攪拌されるこ
とにより、微細な気泡は固定化生体触媒と分離さ
れ、網１６を介し出口１８から排出される。

また、上部室で容積の拡大部と狭窄部とが形成
されているから、反応液の流れが縮小させられた
り拡大させられたりして乱流を生じ、 これによつても固定化生体触媒に付着している
気泡がよく分離される。

このように気泡を分離することによつて、網下
面に堆積する固定化生体触媒は顕著に減少する。

そして、網１６を介して固定化生体触媒が逸出
することが完全に防止される。

何れにしても本案のものは、固定化生体触媒の
洗浄を反応器外で行うものであり、上部室の容積
が小さくて滞留時間が短いため脱脂乳のように微
生物が増殖し易いものに適する。

（考案の効果） この技術的手段によれば、カラムから固定化生
体触媒流出防止網までの距離をできるだけとり、
かつその容積を小さくとることができる。又、こ
の反応器では気泡が付着することによつて上部網
下面まで浮上してくる固定化生体触媒を、充填層
内の攪拌翼３と同軸に設置している翼１７によつ
て攪拌し、気泡を分離させ固定化生体触媒を沈降
させることができる。

そして、基質出口室とこれにつながる縦型カラ
ムとを容積の拡大部と狭窄部とを交互に形成した
上部室で接続したことにより全体の容積を小さく
することができると同時に流れを縮小させたり、
拡大させたりすることによつて乱流が得られ、気
泡分離および網下面掻き取り用翼の作用と共に、
固定化生体触媒に付着している気泡が容易に分離
される。

このように、気泡を分離することによつて、網
１６下面に到達し、堆積する固定化生体触媒は顕
著に減少する。したがつて、効率よく運転でき
る。

反応器、例えば図に示すような寸法の反応器に
12％還元脱脂乳をSV＝14の条件で通液した場合
の処理乳の一般細菌数（△で表示）及びPH（□で
表示）変化を第３図でみると、処理乳の一般細菌
数の増加及びPHの低下は僅かであり、16時間安定
した状態で通液できることがわかる。ここでSV
とはSpaceVelocity（空間速度）のことである。

なお、この反応器は固定化生体触媒充填層下部
の円錐状網を下げることによつて、反応後固定化
生体触媒を容易に反応器外に取り出せる。

したがつて、反応器外で固定化生体触媒の洗浄
ができる。又、滞留時間が短いため、還元脱脂乳
等微生物増殖の生じ易いものに適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案反応器の切断面図、第２図は従来
反応器の説明図、第３図はPHと時間との関係を示
す図である。 ２……固定化生体触媒充填層部、３……攪拌
翼、４……軸、５……モーター、６……円錐状
網、７……シリンダー、１１……基質入口、１２
……縦型カラム、１３……上部室、１４……固定
化生体触媒投入口、１６……固定化生体触媒流出
防止用網、１７……気泡分離用および網下面掻き
取り用翼、１８……生成物出口、１９，２０……
第１，２段駒型室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固定化生体触媒を充填した縦型カラムの下部に
   基質入口を設けて、その下部基質入口から連続的
   に供給される基質と前記充填された固定化生体触
   媒とを接触させて反応を行わせる反応器であつ
   て、縦型カラム上部の基質出口室に張設された固
   定化生体触媒流出防止用網に沿つて回転する気泡
   分離および網下面掻き取り用翼を設け、該掻き取
   り翼のある基質出口室とこれにつながる縦型カラ
   ム上部とを容積の拡大部と狭窄部とを交互に形成
   した上部室で接続したことを特徴とする微生物が
   増殖し易いものに適する上向流式充填層型反応
   器。