JPS6212997B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6212997B2 JPS6212997B2 JP5081281A JP5081281A JPS6212997B2 JP S6212997 B2 JPS6212997 B2 JP S6212997B2 JP 5081281 A JP5081281 A JP 5081281A JP 5081281 A JP5081281 A JP 5081281A JP S6212997 B2 JPS6212997 B2 JP S6212997B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microbial
- liquid
- porous material
- material layer
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、使用微生物または固定化酵素が自由
に通過できない微細孔を無数に有する多孔質材料
を用いて２つ以上の空間部を形成し、多孔質材料
の両面間の圧力差を変えることにより、しみ込み
部としみ出し部とを自由に作りだし、かつそれら
を交互に切り換えるようにして、微生物反応を効
率よくかつ多孔質材料の特別な洗浄操作を必要と
しない微生物の反応方法およびその装置に関する
ものである。
に通過できない微細孔を無数に有する多孔質材料
を用いて２つ以上の空間部を形成し、多孔質材料
の両面間の圧力差を変えることにより、しみ込み
部としみ出し部とを自由に作りだし、かつそれら
を交互に切り換えるようにして、微生物反応を効
率よくかつ多孔質材料の特別な洗浄操作を必要と
しない微生物の反応方法およびその装置に関する
ものである。
従来、細菌、酵母、かびなどの工業有用微生物
を用いて代謝反応を行なわせ、エチルアルコール
などを製造する方法が種々行なわれている。とく
に最近では、多孔質材料を用いて微生物反応を行
なわせる方法が提案されているが、この場合、使
用微生物による多孔質材料の目詰まりを生じ、別
途洗浄用流体を用いて逆洗を実施して目詰まりを
解消しなければならないという問題点がある。
を用いて代謝反応を行なわせ、エチルアルコール
などを製造する方法が種々行なわれている。とく
に最近では、多孔質材料を用いて微生物反応を行
なわせる方法が提案されているが、この場合、使
用微生物による多孔質材料の目詰まりを生じ、別
途洗浄用流体を用いて逆洗を実施して目詰まりを
解消しなければならないという問題点がある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、微生物または酵素が自由に通過できな
い微細孔を無数に有する多孔質材料層を仕切部材
として用いて複数の空間部を形成し、多孔質材料
層を隔てて隣り合つた空間部の一方に微生物菌体
または固定化酵素を混在さてた微生物菌体混在液
を通過させるとともに、多孔質材料層を隔てて隣
り合つた空間部の他方に微生物菌体または固定化
酵素を混在させない原料液を通過させ、多孔質材
料層の両面間の圧力差を変えることにより、多孔
質材料層内を通過する液の流れ方向を交互に切り
換えるように構成することにより、逆洗用に他の
液体または気体を用いることなく、実質上逆洗が
なされて目詰まりを解消しながら、全体として連
続的に微生物反応を行なうことができる方法およ
び装置を提供せんとするものである。
たもので、微生物または酵素が自由に通過できな
い微細孔を無数に有する多孔質材料層を仕切部材
として用いて複数の空間部を形成し、多孔質材料
層を隔てて隣り合つた空間部の一方に微生物菌体
または固定化酵素を混在さてた微生物菌体混在液
を通過させるとともに、多孔質材料層を隔てて隣
り合つた空間部の他方に微生物菌体または固定化
酵素を混在させない原料液を通過させ、多孔質材
料層の両面間の圧力差を変えることにより、多孔
質材料層内を通過する液の流れ方向を交互に切り
換えるように構成することにより、逆洗用に他の
液体または気体を用いることなく、実質上逆洗が
なされて目詰まりを解消しながら、全体として連
続的に微生物反応を行なうことができる方法およ
び装置を提供せんとするものである。
以下、本発明の構成を図面に基づいて説明す
る。第１図および第２図は本発明の微生物反応装
置の一例を示し、第１図は第１ステツプの状態
を、第２図は第２ステツプの状態を示している。
１は第１の反応ユニツト、２は第２の反応ユニツ
トで、これらの反応ユニツト内は、使用微生物ま
たは固定化酵素が自由に通過できない微細孔を無
数に有する多孔質材料層３を仕切部材として用い
て複数の空間部を形成している。多孔質材料層３
はたとえば金属微粒子、セラミツクス微粒子、高
分子物質微粒子などを焼結して最大孔径３ミクロ
ン前後に形成したもので、第３図に示すように管
状にする場合、または第４図に示すように平板状
にする場合がある。なお平板の枚数を３枚以上と
することも可能である。多孔質材料層３を隔てて
隣り合つた空間部の一方、たとえば内側空間部４
に微生物菌体または固定化酵素を混在させた微生
物菌体混在液を通過させるとともに、多孔質材料
層３を隔てて隣り合つた空間部の他方、たとえば
外側空間部５に微生物菌体または固定化酵素を混
在させない原料液（栄養液、培地）を通過させる
ように反応ユニツトを構成する。この反応ユニツ
トを２基配置し、微生物菌体混在液が流れる内側
空間部４，４同志、原料液が流れる外側空間部
５，５同志をポンプ６および電磁弁V1，V2，
V3，V4を備えた循環ラインを介して循環可能
に、かつ液の流れ方向を逆方向に切換可能に接続
する。さらに原料液循環ラインに圧力制御弁V5
を設けて、一方の反応ユニツトにおいて原料液が
微生物菌体混在液中に流入するしみ込み部が形成
され、他方の反応ユニツトにおいて微生物菌体混
在液の微生物菌体を除く液のみが原料液中に流入
するしみ出し部が形成されるようにし、しみ込み
部の前の微生物または固定化酵素を含まない循環
系に原料を供給し、しみ出し部の後の微生物また
は固定化酵素を含まない循環系より生成物を取り
出せるように構成している。
る。第１図および第２図は本発明の微生物反応装
置の一例を示し、第１図は第１ステツプの状態
を、第２図は第２ステツプの状態を示している。
１は第１の反応ユニツト、２は第２の反応ユニツ
トで、これらの反応ユニツト内は、使用微生物ま
たは固定化酵素が自由に通過できない微細孔を無
数に有する多孔質材料層３を仕切部材として用い
て複数の空間部を形成している。多孔質材料層３
はたとえば金属微粒子、セラミツクス微粒子、高
分子物質微粒子などを焼結して最大孔径３ミクロ
ン前後に形成したもので、第３図に示すように管
状にする場合、または第４図に示すように平板状
にする場合がある。なお平板の枚数を３枚以上と
することも可能である。多孔質材料層３を隔てて
隣り合つた空間部の一方、たとえば内側空間部４
に微生物菌体または固定化酵素を混在させた微生
物菌体混在液を通過させるとともに、多孔質材料
層３を隔てて隣り合つた空間部の他方、たとえば
外側空間部５に微生物菌体または固定化酵素を混
在させない原料液（栄養液、培地）を通過させる
ように反応ユニツトを構成する。この反応ユニツ
トを２基配置し、微生物菌体混在液が流れる内側
空間部４，４同志、原料液が流れる外側空間部
５，５同志をポンプ６および電磁弁V1，V2，
V3，V4を備えた循環ラインを介して循環可能
に、かつ液の流れ方向を逆方向に切換可能に接続
する。さらに原料液循環ラインに圧力制御弁V5
を設けて、一方の反応ユニツトにおいて原料液が
微生物菌体混在液中に流入するしみ込み部が形成
され、他方の反応ユニツトにおいて微生物菌体混
在液の微生物菌体を除く液のみが原料液中に流入
するしみ出し部が形成されるようにし、しみ込み
部の前の微生物または固定化酵素を含まない循環
系に原料を供給し、しみ出し部の後の微生物また
は固定化酵素を含まない循環系より生成物を取り
出せるように構成している。
第１図は、第１の反応ユニツト１がしみ込み
部、第２の反応ユニツト２がしみ出し部となる場
合を示し、第２図は、第１図とは逆に第１の反応
ユニツト１がしみ出し部、第２の反応ユニツト２
がしみ込み部となる場合を示している。原料液循
環ラインには外液槽７が設けられ、この外液槽７
に凝集沈澱方式、遠心分離方式、過方式などの
前処理装置８が接続されて、原料供給管１０から
供給される原料中の不溶性固形分およびコロイド
性物質を予め分離した後、循環させるようにして
いる。１１はスラツジ抜出管である。また微生物
菌体混在液循環ラインには内液槽１２が設けら
れ、この内液槽１２に余剰菌体抜出管１３を接続
して、余剰微生物または不用酵素を連続的に取り
出すようにしている。１４はしみ込み部としみ出
し部との間に設けられた気液分離器、１５は生成
物抜出管である。なお原料液循環ラインに除菌フ
イルタを設ける場合もあり、また圧力制御弁を微
生物菌体混在液ラインに設ける場合もある。
部、第２の反応ユニツト２がしみ出し部となる場
合を示し、第２図は、第１図とは逆に第１の反応
ユニツト１がしみ出し部、第２の反応ユニツト２
がしみ込み部となる場合を示している。原料液循
環ラインには外液槽７が設けられ、この外液槽７
に凝集沈澱方式、遠心分離方式、過方式などの
前処理装置８が接続されて、原料供給管１０から
供給される原料中の不溶性固形分およびコロイド
性物質を予め分離した後、循環させるようにして
いる。１１はスラツジ抜出管である。また微生物
菌体混在液循環ラインには内液槽１２が設けら
れ、この内液槽１２に余剰菌体抜出管１３を接続
して、余剰微生物または不用酵素を連続的に取り
出すようにしている。１４はしみ込み部としみ出
し部との間に設けられた気液分離器、１５は生成
物抜出管である。なお原料液循環ラインに除菌フ
イルタを設ける場合もあり、また圧力制御弁を微
生物菌体混在液ラインに設ける場合もある。
第１図に示す第１ステツプにおいて、反応ユニ
ツト１では外側空間部から内側空間部へ原料液が
しみ込み微生物反応が行なわれる。なお外側空間
部の原料液の圧力が内側空間部の微生物菌体混在
液の圧力より高くなるように、圧力制御弁V5に
より予め調整しておく。反応ユニツト２では内側
空間部から外側空間部へ生成物がしみ出す。
ツト１では外側空間部から内側空間部へ原料液が
しみ込み微生物反応が行なわれる。なお外側空間
部の原料液の圧力が内側空間部の微生物菌体混在
液の圧力より高くなるように、圧力制御弁V5に
より予め調整しておく。反応ユニツト２では内側
空間部から外側空間部へ生成物がしみ出す。
この場合、微生物菌体は多孔質材料層を通過し
ない。反応ユニツト２内では、内側空間部の生成
物を含む微生物菌体混在液の圧力が外側空間部の
原料液の圧力より高くなるように、圧力制御弁
V5により予め調整しておく。第１図に示す第１
ステツプでは、弁V2，V4は開、弁V1，V3は閉と
なつており、内側空間部の液は内液槽１２→ポン
プ６→反応ユニツト１→反応ユニツト２→内液槽
１２に流れる。一定時間、第１図に示す状態を続
けた後、第２図に示す第２ステツプに切り換わ
る。すなわち、反応ユニツト１では内側空間部か
ら外側空間部へ生成液がしみ出す（内側空間部の
圧力が外側空間部の圧力よりも高くなるように圧
力制御弁V5で調整しておく）。反応ユニツト２で
は外側空間部から内側空間部へ原料液がしみ込む
（外側空間部の圧力が内側空間部の圧力より高く
なるように圧力制御弁V5で調整しておく）。第２
図に示す第２ステツプでは、弁V1，V3は開、弁
V2，V4は閉となつており、内側空間部の液は内
液槽１２→ポンプ６→反応ユニツト２→反応ユニ
ツト１→内液槽１２に流れる。電磁弁V1，V2，
V3，V4、圧力制御弁V5はタイマーと連動させ一
定時間毎に切り換えることにより、第１ステツ
プ、第２ステツプを順次繰り返して行なう。
ない。反応ユニツト２内では、内側空間部の生成
物を含む微生物菌体混在液の圧力が外側空間部の
原料液の圧力より高くなるように、圧力制御弁
V5により予め調整しておく。第１図に示す第１
ステツプでは、弁V2，V4は開、弁V1，V3は閉と
なつており、内側空間部の液は内液槽１２→ポン
プ６→反応ユニツト１→反応ユニツト２→内液槽
１２に流れる。一定時間、第１図に示す状態を続
けた後、第２図に示す第２ステツプに切り換わ
る。すなわち、反応ユニツト１では内側空間部か
ら外側空間部へ生成液がしみ出す（内側空間部の
圧力が外側空間部の圧力よりも高くなるように圧
力制御弁V5で調整しておく）。反応ユニツト２で
は外側空間部から内側空間部へ原料液がしみ込む
（外側空間部の圧力が内側空間部の圧力より高く
なるように圧力制御弁V5で調整しておく）。第２
図に示す第２ステツプでは、弁V1，V3は開、弁
V2，V4は閉となつており、内側空間部の液は内
液槽１２→ポンプ６→反応ユニツト２→反応ユニ
ツト１→内液槽１２に流れる。電磁弁V1，V2，
V3，V4、圧力制御弁V5はタイマーと連動させ一
定時間毎に切り換えることにより、第１ステツ
プ、第２ステツプを順次繰り返して行なう。
なお内側空間部に原料液を、外側空間部に微生
物菌体混在液を通過させるようにすることも可能
であり、また液の流れは向流、並流のいずれでも
差し支えない。
物菌体混在液を通過させるようにすることも可能
であり、また液の流れは向流、並流のいずれでも
差し支えない。
つぎに本発明の実施例について説明する。
実施例
本実施例は第５図に示す装置を用いて行なつ
た。なお第１図および第２図に示す場合と重複す
る部分には同一符号を付している。使用した多孔
質材料は、ステンレススチール（SUS316）の微
粒子を焼結させたもので、最大孔径3.6ミクロ
ン、多孔率19.5％内径10mm、長さ500mmの管状の
ものを反応ユニツト１基について１本用いた。酵
母として、醗研１号―サツカロマイセス セレビ
ゼアエ（Saccharomyces cerevisiae）を用い、
酵母混在液を１調製し、下記の組成の合成培地
を２調製した。
た。なお第１図および第２図に示す場合と重複す
る部分には同一符号を付している。使用した多孔
質材料は、ステンレススチール（SUS316）の微
粒子を焼結させたもので、最大孔径3.6ミクロ
ン、多孔率19.5％内径10mm、長さ500mmの管状の
ものを反応ユニツト１基について１本用いた。酵
母として、醗研１号―サツカロマイセス セレビ
ゼアエ（Saccharomyces cerevisiae）を用い、
酵母混在液を１調製し、下記の組成の合成培地
を２調製した。
グルコース 20ｇ／
アスパラギン 1.5ｇ／
KH2PO4 1.5ｇ／
（NH4）2SO4 1.5ｇ／
MgSO4・7H2O 0.5ｇ／
CaCl2・2H2O 0.2ｇ／
FeSO4・7H2O 0.25mg／
ZnSO4・7H2O 0.89mg／
CuSO4・5H2O 0.05mg／
チアミン―HC1 0.5mg／
イノシトール 10mg／
Ca―パンテネイト 0.5mg／
ピリドキシン―HC1 0.5mg／
パラアミノ安息香酸 0.05mg／
ニコチン酸 0.5mg／
ビオチン 0.002mg／
PH 4.5
この合成培地２を外液槽７に入れポンプ１６
で５／Hrの割合で反応ユニツト１の外管部に
供給するとともに、前記酵母混在液１を内液槽
１２に入れポンプ６で５／Hrの割合で反応ユ
ニツト１，２の内管部に交互に供給した。なお各
槽７，１２の上部に綿せんを設けガス抜き管１７
を設けた。全系を30℃の水槽内に設置し、他の菌
体の混在を防止しつつ、第１ステツプと第２ステ
ツプとをタイマーと電磁弁V1，V2，V3，V4、圧
力制御弁V5とにより１時間ごとに切り換え、24
時間培養した結果、菌体による目詰まりを生ずる
ことなく外液槽７内のエチルアルコール濃度は８
ｇ／に達した。
で５／Hrの割合で反応ユニツト１の外管部に
供給するとともに、前記酵母混在液１を内液槽
１２に入れポンプ６で５／Hrの割合で反応ユ
ニツト１，２の内管部に交互に供給した。なお各
槽７，１２の上部に綿せんを設けガス抜き管１７
を設けた。全系を30℃の水槽内に設置し、他の菌
体の混在を防止しつつ、第１ステツプと第２ステ
ツプとをタイマーと電磁弁V1，V2，V3，V4、圧
力制御弁V5とにより１時間ごとに切り換え、24
時間培養した結果、菌体による目詰まりを生ずる
ことなく外液槽７内のエチルアルコール濃度は８
ｇ／に達した。
以上説明したように、本発明は多孔質材料にて
微生物菌体を分離することにより、微生物菌体を
混入させずに反応生成物を取り出すことが可能で
あり、微生物菌体分離工程が必要でなくなり、ま
た微生物菌体濃度を上昇させることが可能であ
り、生産性の向上および廃液処理工程の軽減化を
はかることができる。また多孔質材料を用いて微
生物反応を行なわせる場合、使用微生物などによ
る多孔質材料の目詰まりを生じ、この目詰まりを
解消するために従来法のように逆洗用の別の液体
または気体を用いて別途逆洗を実施する必要がな
く、多孔質材料の一方の面が目詰まりしたとき
に、他方の面より液が流れ込むように液の流れ方
向が変わり、実質上逆洗がなされたのと同等の作
用を行ない、目詰まりを解消しながら全体として
連続的に微生物反応を行なわせることが可能とな
るなどの種々の優れた効果がある。
微生物菌体を分離することにより、微生物菌体を
混入させずに反応生成物を取り出すことが可能で
あり、微生物菌体分離工程が必要でなくなり、ま
た微生物菌体濃度を上昇させることが可能であ
り、生産性の向上および廃液処理工程の軽減化を
はかることができる。また多孔質材料を用いて微
生物反応を行なわせる場合、使用微生物などによ
る多孔質材料の目詰まりを生じ、この目詰まりを
解消するために従来法のように逆洗用の別の液体
または気体を用いて別途逆洗を実施する必要がな
く、多孔質材料の一方の面が目詰まりしたとき
に、他方の面より液が流れ込むように液の流れ方
向が変わり、実質上逆洗がなされたのと同等の作
用を行ない、目詰まりを解消しながら全体として
連続的に微生物反応を行なわせることが可能とな
るなどの種々の優れた効果がある。
第１図および第２図は本発明の微生物反応装置
の一例を示す系統図で、第１図は第１ステツプの
状態を示し、第２図は第２ステツプの状態を示し
ている。第３図および第４図は第１図における反
応ユニツトの横断面の一例を示す断面図、第５図
は実施例で用いた装置の系統図である。 １……第１の反応ユニツト、２……第２の反応
ユニツト、３……多孔質材料層、４……内側空間
部、５……外側空間部、６……ポンプ、７……外
液槽、８……前処理装置、１０……原料供給管、
１１……スラツジ抜出管、１２……内液槽、１３
……余剰菌体抜出管、１４……気液分離器、１５
……生成物抜出管、１６……ポンプ、１７……ガ
ス抜き管。
の一例を示す系統図で、第１図は第１ステツプの
状態を示し、第２図は第２ステツプの状態を示し
ている。第３図および第４図は第１図における反
応ユニツトの横断面の一例を示す断面図、第５図
は実施例で用いた装置の系統図である。 １……第１の反応ユニツト、２……第２の反応
ユニツト、３……多孔質材料層、４……内側空間
部、５……外側空間部、６……ポンプ、７……外
液槽、８……前処理装置、１０……原料供給管、
１１……スラツジ抜出管、１２……内液槽、１３
……余剰菌体抜出管、１４……気液分離器、１５
……生成物抜出管、１６……ポンプ、１７……ガ
ス抜き管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 微生物または酵素が自由に通過できない微細
孔を無数に有する多孔質材料層を仕切部材として
用いて複数の空間部を形成し、多孔質材料層を隔
てて隣り合つた空間部の一方に微生物菌体または
固定化酵素を混在させた微生物菌体混在液を通過
させるとともに、多孔質材料層を隔てて隣り合つ
た空間部の他方に微生物菌体または固定化酵素を
混在させない原料液を通過させ、多孔質材料層の
両面間の圧力差を変えることにより、多孔質材料
層内を通過する液の流れ方向を交互に切り換える
ことを特徴とする微生物の反応方法。 ２ 微生物または酵素が自由に通過できない微細
孔を無数に有する多孔質材料層を仕切部材として
用いて複数の空間部を形成し、多孔質材料層を隔
てて隣り合つた空間部の一方に微生物菌体または
固定化酵素を混在させた微生物菌体混在液を通過
させるとともに、多孔質材料層を隔てて隣り合つ
た空間部の他方に微生物菌体または固定化酵素を
混在させない原料液を通過させるようにしてなる
反応ユニツトを２基配置し、微生物菌体混在液が
流れる空間部同志、原料液が流れる空間部同志を
ポンプおよび電磁弁を備えた循環ラインを介して
循環可能に、かつ少なくとも一方の液の流れ方向
を逆方向に切換可能に接続し、さらに原料液循環
ラインまたは微生物菌体混在液循環ラインに圧力
制御弁を設けて、一方の反応ユニツトにおいて原
料液が微生物菌体混在液中に流入するしみ込み部
が形成され、他方の反応ユニツトにおいて微生物
菌体混在液の微生物菌体を除く液のみが原料液中
に流入するしみ出し部が形成されるようにしてな
ることを特徴とする微生物の反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5081281A JPS57166985A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Method and apparatus for reacting microorganism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5081281A JPS57166985A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Method and apparatus for reacting microorganism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57166985A JPS57166985A (en) | 1982-10-14 |
| JPS6212997B2 true JPS6212997B2 (ja) | 1987-03-23 |
Family
ID=12869169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5081281A Granted JPS57166985A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Method and apparatus for reacting microorganism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57166985A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59154999A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-09-04 | Shoichi Shimizu | 生物化学反応方法および生物化学反応装置 |
| US5135853A (en) * | 1983-07-22 | 1992-08-04 | Rensselaer Polytechnic Institute | Three compartment bioreactor and method of use |
| US4636473A (en) * | 1983-10-06 | 1987-01-13 | Rensselaer Polytechnic Institute | Membrane and static mixer-moderated bioreactor with anti-fouling device |
| DE19932439C2 (de) * | 1999-07-12 | 2002-06-13 | Sefar Ag Rueschlikon | Bioreaktor |
-
1981
- 1981-04-03 JP JP5081281A patent/JPS57166985A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57166985A (en) | 1982-10-14 |
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