JPH0838159A - 培養液膜形成方式による光合成培養装置 - Google Patents

培養液膜形成方式による光合成培養装置

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JPH0838159A
JPH0838159A JP6183776A JP18377694A JPH0838159A JP H0838159 A JPH0838159 A JP H0838159A JP 6183776 A JP6183776 A JP 6183776A JP 18377694 A JP18377694 A JP 18377694A JP H0838159 A JPH0838159 A JP H0838159A
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JP
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gas
culture solution
dome
upper wall
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JP6183776A
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Masabumi Matsumoto
正文 松本
Yoshiharu Fukuju
芳治 福壽
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CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気液接触効率が高く、必要以上の物理的衝撃
を与えることがなく、菌体の培養到達濃度を高めること
ができる培養液膜形成方式による光合成培養装置を提供
する。 【構成】 透明なドーム型の上壁面1を有する中空容器
2と、この中空容器2の下部を形成する培養槽3と、こ
の培養槽3に設けられた循環式恒温槽4と、培養槽3の
中心部に設けられ、培養液17を上方に向かって噴出す
る気液混合エジェクター6と、気液混合エジェクター6
に光合成反応用ガスライン10を介して連結されたCO
2 ボンベ11と、ドーム型上壁面の上部空間部に設けら
れたハロゲンライプ8を有する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、培養液膜形成方式によ
る光合成培養装置に係り、特に光反応を主として行う反
応系、例えばクロレラ、スピルリナ等の微細藻類や植物
細胞を培養する装置であって、光照射効率が高く、菌体
の培養到達濃度を向上させることができる培養液膜形成
方式による光合成培養装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光合成培養装置として、例えば特
開昭52−108082号公報に記載された、光源を内
臓した容器の内壁面に培養液を薄膜で流下させるものが
あげられる。図5は、このような光合成培養装置を示す
説明図である。この装置は、ドーム型の上壁面51を有
する中空容器52と、該中空容器52の下部に設けられ
た培養槽53と、該培養槽内に設けられた複数の、例え
ばスパージャ等からなる散気管57と、培養槽53を貫
通するように前記中空容器52内に設けられた複数の光
源54と、培養槽53の中央部に設けられた、培養液を
噴出する噴出ノズル56と、該噴出ノズル56に連結さ
れた循環ポンプ55とから主として構成されている。
【0003】散気管57から培養液58中に噴射され
る、例えば二酸化炭素(以下、炭酸ガスまたはCO2
いう)が溶解した培養液58は循環ポンプ55を経て噴
出ノズル56から上方に向かって噴出され、中空容器5
2のドーム型上壁面51の内面に衝突し、培養液薄膜5
9を形成しつつ、前記培養槽53へ流下して循環する。
このとき、培養液58に懸濁した菌体は、培養液に溶存
した前記CO2 の存在下、光源54から照射される照射
光を受けて増殖する。
【0004】しかしながら、上記従来技術は、CO2
通気手段として散気管方式のものを使用しているため
に、気液接触効率が十分でなく、炭素(C)源の供給律
速阻害が発生し易いという問題がある。また培養液58
の循環手段として循環ポンプを使用しているために、物
理的な衝撃によって菌体が破壊され易いという問題もあ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、気液接触効率が高く、しか
も菌体に必要以上の物理的な衝撃を与えることがなく、
ドーム型上壁面の内面に液膜を形成させ、菌体の生育到
達濃度を向上させることができる培養液膜形成方式によ
る光合成培養装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 (1)透明なドーム型の上壁面を有する中空容器と、該
中空容器の下部を形成する培養槽と、該培養槽に設けら
れた培養液の温度制御手段と、前記培養槽の中心部に設
けられ、前記ドーム型の上壁面に向かって培養液を噴出
する気液混合エジェクターと、該気液混合エジェクター
に連結された炭素含有ガスの供給源と、前記ドーム型上
壁面の上部または下部空間部に設けられた光源を有する
ことを特徴とする培養液膜形成方式による光合成培養装
置。
【0007】
【作用】培養液を噴出する手段として気液混合エジェク
ターを用いたことにより、エジェクターに供給される炭
素含有ガスと培養液との接触効率が向上するので、培養
液中に十分な炭素が供給されるとともに、機械的な攪拌
による菌体の破壊またはストレスの発生が防止される。
【0008】また、中空容器の上壁面を透明なドーム型
とし、中空容器内下方に温度制御手段を有する培養槽を
設け、前記上壁面の上部または下部空間部に光源を配置
したことにより、培養槽の中心部に設けられた前記気液
混合エジェクターによって、炭素を含んだ培養液を前記
ドーム型の上壁面に向かって噴出すると、噴出された培
養液は前記ドーム型の上壁面に衝突して内面に薄膜を形
成しながらその内壁面に沿って流下する。このとき、培
養液は薄膜状で光源からの光を受けるので、培養液に懸
濁した菌体は、その濃度が高くても十分な光を受けて効
率的に増殖する。
【0009】光合成反応は、光照射量が制限基質因子と
なるので、菌体の育成を阻害しない範囲内で十分な照射
量を確保することが必要となる。菌体濃度が高くなって
も高い照射効率を維持することができる、本発明の薄膜
を形成して光を照射する方法は高濃度培養に最も適して
いる。本発明において、ドーム型の上壁面は、例えばガ
ラス、アクリル樹脂、塩化ビニル等の透明の材質で構成
される。培養槽は、ジャケット構造のものが好ましく、
培養槽に設けられる培養液の温度制御手段としては、例
えば冷水または温水を循環する循環式のものが好適に使
用される。また、培養槽には、培養液中の溶存酸素濃
度、溶存CO2 濃度、培養液の温度等を検出する反応モ
ニターを設けることが好ましい。
【0010】本発明において、培養液をドーム型の上壁
面に向けて噴出する気液混合エジェクターは、例えば、
培養槽の中央に配置され、その先端部には前記ドーム型
上壁面に向かって開口する拡径部を有する案内管が連結
される。また、気液混合エジェクターの気体噴出ノズル
は、配管を介して、例えば炭素源としてCO2 を供給す
るCO2 ボンベと連結されている。
【0011】本発明において、ドーム型の上壁面の上部
または下部空間部に設けられる、光合成用の光源として
は、例えば人工光源としてハロゲンランプ、螢光ラン
プ、白熱ランプ等が、また自然光源としては太陽光が用
いられる。
【0012】
【実施例】次に、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明する。図1は、本発明の一実施例を示す光合成培養
装置の説明図、図2は、図1の噴出ノズルの外形図、図
3は図2の III−III 線矢示方向断面図である。図1に
おいてこの培養装置は、透明な材質、例えばガラスから
なるドーム型の上壁面1を有する中空容器2と、該中空
容器2の下部に設けられたジャケット構造の培養槽3
と、該培養槽3の温度制御手段である循環式恒温槽4
と、前記培養槽3の中心部に設けられた、前記ドーム型
上壁面1に向かって培養液17を噴出する気液混合エジ
ェクター6と、該気液混合エジェクター6に光合成反応
ガスライン10を介して連結された炭素供給源としての
CO2 ボンベ11と、前記ドーム型上壁面1の上部空間
部に設けられた光源としてのハロゲンランプ8とから主
として構成されている。なお、9はコンプレッサー、1
2および13はフローメータ、16は培養液の溶存酸素
濃度、溶存CO2 濃度または/および培養液温度を検出
するセンサーである。また、CO2 ボンベ11にはCO
2 の流出量を制御するレギュレータが設けられている。
【0013】図2および3において、前記気液混合エジ
ェクター6は、液体流入孔21を有する外管22と、該
外管22の下部閉塞端23に連結された気体噴出ノズル
24とからなり、該気体噴出ノズル24の先端部28は
前記外管22の液体流入孔21の上端部よりも所定の長
さ、例えば5mmだけ上方に延びている。エジェクター
6の外管22の上部開口部25には、拡径した上部開口
端26を有する案内管27が連結されている。
【0014】このような構成において、CO2 ボンベ1
1に充填されたCO2 はコンプレッサ9から押し出され
る空気流に伴って光合成反応ガスライン10を経てエジ
ェクター6の気体噴出ノズル24に流入し、外管22の
液体流入孔21から流入する、循環式恒温槽4によっ
て、例えば25℃に温度調節された培養液17と接触混
合し、該培養液17に溶解する。CO2 が溶解した培養
液17は、気液混合エジェクター6に流入する前記CO
2 を含んだ空気流のガスリフト効果によって押し上げら
れ、その先端部に連結された案内管27の拡径した上部
開口端26から上方に向かって噴出され、ドーム型上壁
面1に衝突し、その内壁面に沿って薄膜18を形成しな
がら流下する。このとき培養液の薄膜18内に懸濁した
菌体は、該培養液に溶存する前記CO2 の存在下で、ハ
ロゲンランプ8の照射光を受けて増殖する。増殖した菌
体を含む培養液の薄膜18は、ドーム型上壁面1の内壁
面に沿って流下して培養槽3に戻され、以下同様にして
中空容器2内を循環し、菌体の培養が行われる。培養槽
3内の培養液17に溶存するCO2 濃度、酸素濃度、お
よび培養液温度はそれぞれセンサー16によって監視さ
れ、菌体の育成に最適な条件に調整される。
【0015】本実施例によれば、CO2 を含んだ空気流
を利用して気液混合エジェクター6のガスリフト効果に
よる推進力によって培養液17を上方に向かって噴出す
ようにしたことにより、気液接触効率が向上して培養液
17へのCO2 の溶解が促進するとともに、培養液に必
要以上の物理的な力を作用させることがないので、菌体
のストレスを防止してその増殖作用を促進することがで
きる。
【0016】また、ドーム型上壁面の内側に培養液1の
薄膜18を形成するこができるので、高濃度培養液であ
っても十分な光照射効率を確保して培養到達濃度を高め
ることができる。次に、本発明の具体的実施例を説明す
る。
【0017】実施例1 図1の装置において培養液として改変デトマーを用い、
培養液温度を25℃、通気量を1vvm(1%CO2
合空気通気量6リットル/min、培養液循環量:1.
0リットル/min)、照射量を450μE/m2・S
として、初期菌体濃度0.05g/リットルのアナベナ
の培養試験を行ったところ、培養開始10日後の培養到
達濃度は約1.5g/リットルであった。
【0018】比較例1 図5に示した従来装置を用い、上記実施例1と同様の条
件で同様の培養テストを行ったところ、培養開始10日
後の培養到達濃度は約1.0g/リットルであった。実
施例1および比較例1の結果を図4に示す。図におい
て、本発明の光合成培養装置を用いた実施例1は、比較
例1に比べて培養到達速度が著しく向上したことが分か
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、培養液の噴出手段とし
て炭素含有ガスと培養液とを混合して上方に噴出する気
液混合エジェクターを用いたことにより、気液接触効率
が向上し、しかも菌体に必要以上の物理的な衝撃力およ
びストレスを与えることがないので、菌体の培養到達速
度が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す光合成培養装置の説明
図。
【図2】図1の気液混合エジェクターを示す外形図。
【図3】図2の III−III 線矢示方向縦断面図。
【図4】本発明の効果を示す説明図。
【図5】従来技術の説明図。
【符号の説明】
1…ドーム型上壁面、2…中空容器、3…培養槽、4…
循環式恒温槽、6…気液混合エジェクター、8…ハロゲ
ンランプ、9…コンプレッサー、10…光合成反応用ガ
スライン、11…CO2 ボンベ、16…センサー、17
…培養液、18…培養液の薄膜、21…液体流入孔、2
2…外管、23…外管の閉塞端、24…気体噴出ノズ
ル、25…上部開口部、26…拡径した上部開口端、2
7…案内管、28…気体噴出ノズルの先端部。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/62 C01B 31/20 ZAB Z C12N 1/00 B 8828−4B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明なドーム型の上壁面を有する中空容
    器と、該中空容器の下部を形成する培養槽と、該培養槽
    に設けられた培養液の温度制御手段と、前記培養槽の中
    心部に設けられ、前記ドーム型の上壁面に向かって培養
    液を噴出する気液混合エジェクターと、該気液混合エジ
    ェクターに連結された炭素含有ガスの供給源と、前記ド
    ーム型上壁面の上部または下部空間部に設けられた光源
    を有することを特徴とする培養液膜形成方式による光合
    成培養装置。
JP6183776A 1994-08-04 1994-08-04 培養液膜形成方式による光合成培養装置 Pending JPH0838159A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100432828B1 (ko) * 2001-03-19 2004-05-24 라파즈 한라 시멘트 주식회사 반연속식 공정과 직렬식 공정을 이용한 생물학적이산화탄소 고정화 방법
JP2012023978A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Hitachi Plant Technologies Ltd 光合成微生物培養装置および光合成微生物培養方法

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Effective date: 20040309