JPH0657146B2 - 隔室回転ドラム式バイオリアクター - Google Patents
隔室回転ドラム式バイオリアクターInfo
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- JPH0657146B2 JPH0657146B2 JP63040051A JP4005188A JPH0657146B2 JP H0657146 B2 JPH0657146 B2 JP H0657146B2 JP 63040051 A JP63040051 A JP 63040051A JP 4005188 A JP4005188 A JP 4005188A JP H0657146 B2 JPH0657146 B2 JP H0657146B2
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- bioreactor
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Classifications
-
- 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
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/18—Apparatus specially designed for the use of free, immobilized or carrier-bound enzymes
-
- 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
- C12M23/34—Internal compartments or partitions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
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- C12M27/06—Stirrer or mobile mixing elements with horizontal or inclined stirrer shaft or axis
-
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- 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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- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
- C12M41/22—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は微生物あるいは酵素を適当な担体に保持させた
固定化生体触媒を利用して有用物質を生産するバイオリ
アクターに関するものである。
固定化生体触媒を利用して有用物質を生産するバイオリ
アクターに関するものである。
「従来の技術」 従来型のバイオリアクターでは微生物、酵素の固定化方
法として担体結合法、架橋法、包括法、あるいはこれら
を組み合わせた複合法等が用いられ、これらの方法によ
り得られる固定化生体触媒の粒状、塊状、フイルム状、
シート状などの固定化形態により充填層型、流動層型、
膜型、管型、板型等のリアクターに使いわけて利用して
いる。又回転板方式も数機種開発されており高い攪拌効
率、圧力損失が少いこと、円板の着脱を容易にして生体
触媒の反応活性を維持して、生成物収率を高めることが
できる等の点でバイオリアクターとして優れた特質を持
つている。しかしこの回転円板式バイオリアクターでは
円板上に菌体を着床させるために使用可能微生物に制限
がある事、発酵を一室で実施するため固定化生体触媒の
活性が一様に低下し、活性を維持し製品濃度を一定に保
つために多数の回転円板を必要とし、その結果、設置面
積が予想外に大きくなる事、同軸上に並設した回転円板
間の間隔が施隘となり円板間隙に増殖した禁体層が肥厚
しカラム型におけるチヤンネリングに似た現象を生じ生
成物転換率が低下する事等の欠点がある。
法として担体結合法、架橋法、包括法、あるいはこれら
を組み合わせた複合法等が用いられ、これらの方法によ
り得られる固定化生体触媒の粒状、塊状、フイルム状、
シート状などの固定化形態により充填層型、流動層型、
膜型、管型、板型等のリアクターに使いわけて利用して
いる。又回転板方式も数機種開発されており高い攪拌効
率、圧力損失が少いこと、円板の着脱を容易にして生体
触媒の反応活性を維持して、生成物収率を高めることが
できる等の点でバイオリアクターとして優れた特質を持
つている。しかしこの回転円板式バイオリアクターでは
円板上に菌体を着床させるために使用可能微生物に制限
がある事、発酵を一室で実施するため固定化生体触媒の
活性が一様に低下し、活性を維持し製品濃度を一定に保
つために多数の回転円板を必要とし、その結果、設置面
積が予想外に大きくなる事、同軸上に並設した回転円板
間の間隔が施隘となり円板間隙に増殖した禁体層が肥厚
しカラム型におけるチヤンネリングに似た現象を生じ生
成物転換率が低下する事等の欠点がある。
「発明が解決しようとする問題点」 本発明は上記の事情に鑑み使用微生物の適用範囲を拡大
すると共に基質と生体触媒の有効接触率の向上とチヤン
ネリング現象の防止をはかり、固定化生体触媒にかかる
負荷を段階的に軽減せしめ触媒の活性を平均的に維持
し、製品の品質安定化をはかることを目的とするもので
ある。
すると共に基質と生体触媒の有効接触率の向上とチヤン
ネリング現象の防止をはかり、固定化生体触媒にかかる
負荷を段階的に軽減せしめ触媒の活性を平均的に維持
し、製品の品質安定化をはかることを目的とするもので
ある。
「問題点を解決するための手段」 本発明は上記の目的を達成するため上部にガス導入口及
び基質注入口を備えた横置円筒密閉型槽内を隔壁によっ
て数個の反応室に区分し各室に回転軸を軸受上で連結す
る着脱任意で、しかも、担体に保持させた固定化生体触
媒を充填保持でき、反応液が容易に出入りできる孔を有
する多孔回転ドラムを有し、上記隔壁には上部に通気
口、中程に反応液溢流口を有し、かつ上記槽の中程には
生成物溢流口を有することを特徴とする隔室回転ドラム
式バイオリアクターによつて構成される。
び基質注入口を備えた横置円筒密閉型槽内を隔壁によっ
て数個の反応室に区分し各室に回転軸を軸受上で連結す
る着脱任意で、しかも、担体に保持させた固定化生体触
媒を充填保持でき、反応液が容易に出入りできる孔を有
する多孔回転ドラムを有し、上記隔壁には上部に通気
口、中程に反応液溢流口を有し、かつ上記槽の中程には
生成物溢流口を有することを特徴とする隔室回転ドラム
式バイオリアクターによつて構成される。
「作用」 従つて横置円筒密閉型槽（リアクター槽）１の本体１′
から蓋２を外し、各反応室８、８、８内に回転軸１１に
よつて支持されている多孔回転ドラム１５、１５、１５
内に固定化生体触媒を充填した後蓋２で本体１′を密閉
し、本体１′の外周に設けたジヤケツト１６に恒温水を
循環させ、リアクター槽１内にガス導入口５から使用ガ
スを導入し蒸発成分凝縮器に冷却水を通水する。この状
態において上記回転ドラム１５、１５、１５を回動し、
基質注入口４から基質を注入し、リアクター槽１の液性
制御回路を作動して運転する。従つて基質は反応液溢流
口１４、１４′を溢流して反応室８を通過すると同時に
上記回転ドラム１５、１５、１５は反応液溢流面の上下
に回転する。そして該ドラム１５、１５、１５内に保持
されている固定化生体触媒によつて目的生成物成分の濃
度が徐々に上り、リアクター槽１の生成物溢流口１８、
１８′から目標濃度の生成物が溢流する。又必要に応じ
て下部試料採取口１９からサンプリングして発酵状態を
掌握し、又必要に応じて上記槽１の底部のガス散気口２
０よりガスを供給することができる。
から蓋２を外し、各反応室８、８、８内に回転軸１１に
よつて支持されている多孔回転ドラム１５、１５、１５
内に固定化生体触媒を充填した後蓋２で本体１′を密閉
し、本体１′の外周に設けたジヤケツト１６に恒温水を
循環させ、リアクター槽１内にガス導入口５から使用ガ
スを導入し蒸発成分凝縮器に冷却水を通水する。この状
態において上記回転ドラム１５、１５、１５を回動し、
基質注入口４から基質を注入し、リアクター槽１の液性
制御回路を作動して運転する。従つて基質は反応液溢流
口１４、１４′を溢流して反応室８を通過すると同時に
上記回転ドラム１５、１５、１５は反応液溢流面の上下
に回転する。そして該ドラム１５、１５、１５内に保持
されている固定化生体触媒によつて目的生成物成分の濃
度が徐々に上り、リアクター槽１の生成物溢流口１８、
１８′から目標濃度の生成物が溢流する。又必要に応じ
て下部試料採取口１９からサンプリングして発酵状態を
掌握し、又必要に応じて上記槽１の底部のガス散気口２
０よりガスを供給することができる。
「実施例」 本発明の実施例を添付図面によつて以下詳述する。第１
図は隔室回転ドラム式バイオリアクターの縦断面図、第
２図はバイオリアクター本体の分解斜視図、第３図は回
転ドラムの分解斜視図を示している。１は上半部の蓋２
と下半部の本体１′を有する横置円筒密閉型槽、蓋２は
槽内液のＰＨを一定に保つための薬液注入口３、基質注
入口４、好気性発酵、通性嫌気性発酵等の発酵形態に応
じて供給する空気、酸素、炭酸ガス、窒素等のガス導入
口５、蓋体内部を三個の反応室８に区分し通気口６、６
を有する隔壁７、７を設け、反応制御のためのセンサー
挿入口９、蒸発成分凝縮器を接続する脱気口１０、蓋２
及び本体１′の両端壁中心部および隔壁中心部に回転軸
１１のシール装備を有する軸受１２を設け、蓋２を本体
１′と締結する蝶型ネジ１３を具備し、上記隔壁７、７
の中程には反応液溢流口１４、１４′を設ける。上記回
転軸１１には上記反応室８の内部に網製多孔回転ドラム
１５を設け、該ドラム１５には固定化生体触媒を充填す
る扉１５′が設けられる。又本体１′の外周には槽温度
を一定に保つためのジヤケツト１６、ジヤケツト用恒温
循環水入出口１７、１７′、生成物溢流口１８、１
８′、試料採取口１９、槽底部からの供給ガス散気口２
０、蓋２と本体１′のシール用埋込ボルト２１、同部の
シール用摺接挾帯２２を具備し、槽内部の各室８、８、
８に固定化生体触媒を保持した各個着脱任意の回転ドラ
ム１５がシール軸受上に懸架された状態で回転軸１１方
向に並設され、回転軸１１の一端は閉塞軸受１２′、１
２′に支持され、他端は上記槽１外に設置する回転ドラ
ム駆動装置２３にギアヘツド２４を介して接続される。
固定化生体触媒は天然高分子ゲル、合成高分子ゲル、天
然繊維、合成繊維、多孔質高分子、多孔質セラミツクス
等による担体に包括、架橋或は吸着された微生物又は酵
素であり、使用ガスは空気、窒素、炭酸ガス、窒素ガス
等を変換可能であり、かつ上記固定化生体触媒を交換又
は変換することによつて上記槽１内において好気性発酵
や通性嫌気性発酵を行うことができるものである。尚上
記回転軸１１は軸受上で一体に連結した１個の共通回転
軸１１でも又軸受上で回転方向に固定した分離可能な共
通中心線上の３個の回転軸１１でも差支えない。
図は隔室回転ドラム式バイオリアクターの縦断面図、第
２図はバイオリアクター本体の分解斜視図、第３図は回
転ドラムの分解斜視図を示している。１は上半部の蓋２
と下半部の本体１′を有する横置円筒密閉型槽、蓋２は
槽内液のＰＨを一定に保つための薬液注入口３、基質注
入口４、好気性発酵、通性嫌気性発酵等の発酵形態に応
じて供給する空気、酸素、炭酸ガス、窒素等のガス導入
口５、蓋体内部を三個の反応室８に区分し通気口６、６
を有する隔壁７、７を設け、反応制御のためのセンサー
挿入口９、蒸発成分凝縮器を接続する脱気口１０、蓋２
及び本体１′の両端壁中心部および隔壁中心部に回転軸
１１のシール装備を有する軸受１２を設け、蓋２を本体
１′と締結する蝶型ネジ１３を具備し、上記隔壁７、７
の中程には反応液溢流口１４、１４′を設ける。上記回
転軸１１には上記反応室８の内部に網製多孔回転ドラム
１５を設け、該ドラム１５には固定化生体触媒を充填す
る扉１５′が設けられる。又本体１′の外周には槽温度
を一定に保つためのジヤケツト１６、ジヤケツト用恒温
循環水入出口１７、１７′、生成物溢流口１８、１
８′、試料採取口１９、槽底部からの供給ガス散気口２
０、蓋２と本体１′のシール用埋込ボルト２１、同部の
シール用摺接挾帯２２を具備し、槽内部の各室８、８、
８に固定化生体触媒を保持した各個着脱任意の回転ドラ
ム１５がシール軸受上に懸架された状態で回転軸１１方
向に並設され、回転軸１１の一端は閉塞軸受１２′、１
２′に支持され、他端は上記槽１外に設置する回転ドラ
ム駆動装置２３にギアヘツド２４を介して接続される。
固定化生体触媒は天然高分子ゲル、合成高分子ゲル、天
然繊維、合成繊維、多孔質高分子、多孔質セラミツクス
等による担体に包括、架橋或は吸着された微生物又は酵
素であり、使用ガスは空気、窒素、炭酸ガス、窒素ガス
等を変換可能であり、かつ上記固定化生体触媒を交換又
は変換することによつて上記槽１内において好気性発酵
や通性嫌気性発酵を行うことができるものである。尚上
記回転軸１１は軸受上で一体に連結した１個の共通回転
軸１１でも又軸受上で回転方向に固定した分離可能な共
通中心線上の３個の回転軸１１でも差支えない。
「発明の効果」 本発明は多孔回転ドラムの採用により使用微生物又は酵
素の適用範囲が広い事、リアクター槽内を数室に区分し
基質溶液を順次次室へ溢流移動させることにより固定化
生体触媒にかかる負荷が段階的に軽減でき、その結果活
性の平均的な維持が可能となる事、回転ドラム内への固
定化生体触媒の充填により触媒の比表面積を大きくとる
ことができ、その結果基質の生成物への転換率が高い
事、隔室前後の多孔回転ドラムの着脱交換あるいは該回
転ドラム内の固定化生体触媒の交換により製品の品質が
安定する事等の利点を持つている。
素の適用範囲が広い事、リアクター槽内を数室に区分し
基質溶液を順次次室へ溢流移動させることにより固定化
生体触媒にかかる負荷が段階的に軽減でき、その結果活
性の平均的な維持が可能となる事、回転ドラム内への固
定化生体触媒の充填により触媒の比表面積を大きくとる
ことができ、その結果基質の生成物への転換率が高い
事、隔室前後の多孔回転ドラムの着脱交換あるいは該回
転ドラム内の固定化生体触媒の交換により製品の品質が
安定する事等の利点を持つている。
又各種担体による微生物又は酵素よりなる固定化生体触
媒を充分利用し得るし、 さらに好気性、通性嫌気性何れの発酵にも適用し得る効
果がある。
媒を充分利用し得るし、 さらに好気性、通性嫌気性何れの発酵にも適用し得る効
果がある。
第１図は本発明の隔室回転ドラム式バイオリアクターを
示す縦断側面図、第２図は上記リアクターの分解斜視
図、第３図は回転ドラムの斜視図である。 １……横置円筒密閉型槽、４……基質注入口、５……ガ
ス導入口、６……通気口、７……隔壁、８……反応室、
１１……回転軸、１４、１４′……反応液溢流口、１５
……多孔回転ドラム、１８、１８′……生成物溢流口。
示す縦断側面図、第２図は上記リアクターの分解斜視
図、第３図は回転ドラムの斜視図である。 １……横置円筒密閉型槽、４……基質注入口、５……ガ
ス導入口、６……通気口、７……隔壁、８……反応室、
１１……回転軸、１４、１４′……反応液溢流口、１５
……多孔回転ドラム、１８、１８′……生成物溢流口。
Claims (3)
- 【請求項１】上部にガス導入口及び基質注入口を備えた
横置円筒密閉型槽内を隔壁によって数個の反応室に区分
し各室に回転軸を軸受上で連結する着脱任意で、しか
も、担体に保持させた固定化生体触媒を充填保持でき、
反応液が容易に出入りできる孔を有する多孔回転ドラム
を有し、上記隔壁には上部に通気口、中程に反応液溢流
口を有し、かつ上記槽の中程には生成物溢流口を有する
ことを特徴とする隔室回転ドラム式バイオリアクター。 - 【請求項２】天然高分子ゲル、合成高分子ゲル、天然繊
維、合成繊維、多孔質高分子、多孔質セラミックス等の
担体に包括あるいは架橋、吸着された微生物または酵素
よりなる固定化生体触媒を多孔回転ドラム内に充填する
請求項(1)記載の隔室回転ドラム式バイオリアクター。 - 【請求項３】空気、酸素、炭酸ガス、窒素等槽内供給ガ
スの交換および固定化生体触媒の交換により好気性発
酵、通性嫌気性発酵いずれをも実施可能とする請求項
(1)記載の隔室回転ドラム式バイオリアクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63040051A JPH0657146B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 隔室回転ドラム式バイオリアクター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63040051A JPH0657146B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 隔室回転ドラム式バイオリアクター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215277A JPH01215277A (ja) | 1989-08-29 |
| JPH0657146B2 true JPH0657146B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=12570113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63040051A Expired - Lifetime JPH0657146B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 隔室回転ドラム式バイオリアクター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0657146B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH072109B2 (ja) * | 1989-12-28 | 1995-01-18 | 雪印乳業株式会社 | 回転型反応器の気体スパージング方法及びその装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6025112B2 (ja) * | 1981-12-02 | 1985-06-17 | 日東電工株式会社 | 固定化酵素反応器 |
| JPS6019598U (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-09 | 日産自動車株式会社 | 荷役車両のラム装置 |
| JPH0644860B2 (ja) * | 1985-07-03 | 1994-06-15 | 日本合成ゴム株式会社 | 培養装置 |
-
1988
- 1988-02-23 JP JP63040051A patent/JPH0657146B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01215277A (ja) | 1989-08-29 |
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