JPS624113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は好気性培養装置及び好気性培養方法に
係り、特に培養槽内に発生する泡沫を機械的に消
泡できる好気性培養装置及び好気性培養方法に関
する。

一般に培養液は発泡性が大であり、培養槽下部
よりガス（一般には空気）を吹き込むと液面上部
に泡沫が発生し、そのままでは槽内に泡沫が充満
して、ついには槽上部の排気口より溢流するなど
の弊害が生ずる。

従来より、このような発生泡沫を消泡する必要
性が認められ、消泡剤を使用する方法あるいは機
械的な方法等、各種の提案がなされてきた。

消泡剤を使用する方法は、微生物への生理的影
響や製品に混入した場合の安全性等に未解決の面
が多い。

機械的な方法の一つとしては、オリフイスある
いはノズルから泡沫を吹き出して消泡する手段が
広く知られている。しかしながら本消泡手段で
は、完全消泡は成らず、一部泡沫の排気室内蓄積
が起こる。排気室は胴体内にあつて培養槽の上部
に位置し、オリフイスあるいはノズルを持つて培
養槽と開通し、気液分離の為に設けられる。従つ
て排気室内での泡沫蓄積は消泡機能を阻害する。
これはオリフイスあるいはノズルの開口部周囲が
泡沫に包まれてしまうと後から吹き出されるガス
が泡立て作用を成し、逆効果を成すためである。

他の機械的な方法としては、泡沫槽上部にガス
または気液混相流体を高速で吹き付けて消泡する
手段が広く知られている。しかしながら本消泡手
段では、多量の吹き付け用流体を供給する必要が
あり、これに伴う消費動力は大である。しかも、
培養槽下部より吹き込まれるガスの空塔速度が大
であれば、消泡効果は期待に値しない。

更に他の機械的な方法としては、プロペラの如
き消泡翼を取付けた回転式消泡機により消泡する
手段も広く知られている。しかしながら本消泡手
段では、培養槽が大型になると多量の泡沫を含ん
だ排ガスを処理せねばならず、これに伴う消泡機
の大型化が必至となる。消泡機の大型化は製作
上、保守上に問題が有る。これは消泡翼の周囲を
通過するガス速度が速くなることにより、消泡効
果が低下する為である。

そこで、回転式消泡機を使用する場合にはでき
るだけガス速度を低く押えて処理することが望ま
れる。

本発明者等は上記した従来技術の如き欠点の無
い機械的な方法を見出だしている。その一は、培
養槽内で発生した泡沫を排気管を介してオリフイ
スあるいはノズルから吹き出し、排気室内に滞留
している泡沫の上部に吹き付けるようにしたもの
であり（特開昭53―26384号公報）、他の一は、培
養槽内で発生した泡沫を槽上部より排気管を介し
てオリフイスあるいはノズルから吹き出し、泡沫
を破泡する排気室と、泡沫の吹き出し口の位置と
同程度以下の位置で消泡操作ができるように設け
た回転式消泡機とを用いるものである（特開昭53
―15488号公報）。

これらの手段は槽内に吹込まれたガスを利用し
て、槽内に発生した泡をオリフイスあるいはノズ
ルから排気室に吹出して一担ガスを分離した後、
排気室に滞留する泡沫の上部に吹付けるか、これ
に加えて回転式消泡機で消泡するものである。こ
のように、排気室への吹き出し口および回転式消
泡機を構成することによつて、排気室への泡沫吹
き出し口は常にガス分離槽内の泡沫上面より上部
に位置しておくことができ、泡沫を吹き出した際
に生じる破泡とガスの分離作用を最も効果的に行
うことができた。尚、回転式消泡機を設置した場
合、排気室で一担ガスを分離した後、消泡するこ
とになるので、培養槽内に吹き込まれた空気の全
量を処理する必要はない。よつて、消泡翼内を通
過するガス量は少なく、消泡効果を上げることが
可能である。

本発明は本発明者等が先に提案した上記消泡技
術を、大容量の培養槽でも高性能を発揮するよう
に更に改善したものである。

本発明の目的は、培養過程で生ずる泡沫を連続
的にかつ確実に消泡する好気性培養装置及び好気
性培養方法を提供するにある。

本発明の特徴とするところは、培養槽の上部に
排気室を設置し、培養槽内で発生した泡沫を排気
室に導くために複数の突出室（排気管）を設け、
その各突出室の上部先端付近に、排気室内に滞留
した泡沫上部に吹き付けられるようにオリフイ
ス、ノズルの如き泡沫の吹き出し口を設けたこと
にある。

以下、本発明の一実施例を図面に従つて説明す
る。

胴体１００の内部は下部の培養槽１と上部の排
気室とに区分されている。培養槽１の本体下部に
は培養の為のガス供給管３が設けられており、そ
れよりやや上方には戻り管８（後述）が開口して
いる。培養槽１の頂部には複数の突出室４が垂直
に設けられている。培養槽１内は長手方向に多孔
板等の分散板９が５段設けられている。突出室４
の出口は排気室２内に開口しており、各突出室４
の上部先端付近には複数の吹き出し口５が設けら
れている。また排気室２内には滞留した泡沫を破
泡するために伝動装置を介して電動機で回転駆動
される消泡翼（プロペラ）を回転するいわゆる回
転式消泡機６が設けられている。排気室２の上部
には泡沫より分離されたガスを槽外に排出するた
めに排気管７が設けられており、排気室２の下部
には泡沫より分離した培養液を培養槽１内部に還
流するための戻り管８が設けられている。

本実施例の作用は次のようである。培養槽１の
下部に設けられたガス供給管３からは空気が連続
的に吹き込まれる。この空気は培養槽１内に仕込
まれた培養液中を上昇する。上昇する空気は分散
板９によつて細分化される。気泡の細分化は気液
接触を効果的にならしめる。こうして細かくなつ
た気泡は分散、合体等を繰り返しつつ順次上方へ
移動する。培養槽１内に仕込まれた液の上面に到
達した気泡は直ちには破泡せず、泡沫となつて液
面上部に堆積する。堆積泡沫は順次下方から発生
してくる泡沫に押し上げられて、突出室４内に入
る。更に泡沫は突出室４内を上昇して吹き出し口
５に至り、排気室２内へ吹き出される。ここで吹
き出される際に泡沫は急激な圧力変化を受けて破
泡される。破泡されて分離されたガスは排気室の
上部に設けられた排気管７より槽外部に排出さ
れ、また破泡されて分離された液分の多いものは
排気室２の底部に設けられた戻り管８から培養槽
１内液とのヘツド差による推進力で、培養槽１下
部へ還流される。ところで、吹き出し口５から吹
き出す際の圧力変化によつて破泡されなかつた泡
沫は排気室２内に滞留する。排気室２内に滞留し
た泡沫は次第に堆積し、排気室２内の突出室４の
上部付近に設けられた吹き出し口５付近に到達す
る。このとき、吹き出し口５より吹き出される高
速の気液混相流体がその滞留した泡沫上面に衝突
することになる。ここで、この高速の気液混相流
体が排気室２内に滞留している泡沫層内を吹抜け
ることにより、消泡作用が得られる。また、排気
室２内には回転式消泡機６が設けられており、排
気室２内に滞留し、回転式消泡機６の消泡翼に到
達した泡沫は、回転する消泡翼の衝撃によつて破
泡される。このように、排気室２内に滞留した泡
沫は吹き出し口５からの高速の気液混相流体の吹
抜けおよび回転式消泡機６の消泡翼の衝撃などの
作用を受けて破泡され、分離されたガスは排気管
７より胴体１００外へ排出され、また分離された
見かけ密度の大きくなつた液は、滞留する泡の中
を下部へ移動し、戻り管８を通して培養槽１の下
部へ還流される。以上のように、培養槽１の下部
のガス供給管３より連続的に吹き込まれた空気に
よつて発生する泡沫は、排気室２で連続的に破泡
され、ガスと液とに分離されて、ガスは排気管７
より排出され、液は戻り管８を通して培養槽１内
に還流されて連続的な消泡作用が達成される。

次に、各構成要素についてさらに詳細に説明す
る。まず、排気室２は培養槽１への設置を容易に
するために、培養槽１から離して横に設置するよ
りも、培養槽１の直上部に設けた方がよい。排気
室２の容量および位置は培養槽１の大きさおよび
通気量などを考慮して決定される。培養槽１から
排気室２へ泡沫を導びく突出室４は培養槽１から
直接垂直に設け、さらに第２図に示すように、排
気室２内に滞留する泡沫面の高さの不均一をなく
すために、複数の突出室４を排気２内の断面内に
均等になるよう配置した方がよい。この突出室４
の高さ、つまり排気室２の底部から泡沫の吹き出
し口５までの距離は排気室２内の滞留液量などを
考慮して決定される。突出室４の出口に設けたオ
リフイスあるいはノズルなどの吹き出し口５は排
気室２の底部にあると、滞留した泡沫によつてす
ぐに覆われてしまい、吹き出すことによる破泡作
用がなくなるので、各突出室４の上部先端付近に
設けた方がよい。また、吹き出し口５の吹き出し
方向は排気室２内に滞留した泡沫層上面に吹き付
けられるようにするため、水平乃至やや斜下に向
ける。尚、第２図は突出室４の円周に対して直角
に吹き出す場合を示しているが、第３図のように
突出室４の円周に対して接線方向に吹き出しても
よい。吹き出し口５の数は培養槽１内に吹き込ま
れる通気量を考慮し、吹き出し速度および圧力損
失等に基づいて決定し、排気室２内に滞留する泡
沫上面全体に吹き付けられるように配置する。ま
た、吹き出し口５の開孔部を可変可能にすれば、
培養槽１内に吹き込まれる通気量に応じて最適な
吹き出し速度に調節することができるので、通気
量変動に伴う消泡能力低下や圧力損失上昇に対応
することが可能となる。回転式消泡機６は、発泡
性が強く、排気室２内への泡沫の吹き出しのみに
よつて消泡されない場合に特に有効であるが、効
果達成の為には、吹き出し口５の位置と同程度以
下において消泡操作ができるように設置すべきで
ある。第１図では戻り管８が胴体１００の外部に
露出しているが、比較的消泡し易い泡沫であれ
ば、第４図の如く培養槽１内部に垂下させること
も可能である。尚、戻り管８の数は培養槽１の大
きさおよび循環液量等に応じて決定される。

本実施例によれば、泡沫が培養過程で順次発生
し、泡沫が泡沫によつて押し上げられ吹き出し口
５から吹き出されることに伴う消泡効果を利用し
たものであるから、培養過程で生ずる泡沫を連続
的にかつ確実に消泡することが可能である。ま
た、培養槽１が大容量になり、培養槽１内への吹
き込み通気量が多量になつても、各個の吹き出し
口５は泡沫を吹き出した際に生じる液とガスとの
分離作用を効果的に行なうことができる。そして
吹き出し口５により、大型の排気室２でも、そこ
に滞留した泡沫上部全域にわたつて均等に吹き付
けることが可能であるので、排気室２内での消泡
面の片寄りを解消できる。更に回転式消泡機６を
設けているので、排気室２で一担ガスを分離した
後消泡することになり、培養槽１内に吹き込まれ
た空気の全量を処理する必要がなくなる。これに
より、消泡翼内を通過する空気量は少なく、消泡
効果を上げることができる。

尚、第５図のように、泡沫の吹き出し口５と回
転式消泡機６との間に邪魔板１０の如き衝突面を
形成すれば、破泡効果の向上と同時に、回転式消
泡機６の消泡面への影響を少なくする事ができ
る。また、排気管７に飛沫防止板を設ければ、排
気室２からの飛沫を完全に防止できる。以上、回
分培養の範囲で設明したが、本発明は連続培養に
も適用可能であることは勿論である。

本発明によれば、培養過程で生ずる泡沫を連続
的にかつ確実に消泡できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す好気性培養装
置の断面図、第２図は第１図のＡ―Ａ方向の矢視
図、第３図は第２図の泡沫吹き出しの変形例を示
した説明図、第４図は本発明の他の実施例を示す
好気性培養装置の断面図、第５図は更に別の実施
例を示した説明図である。 １００……胴体、１……培養槽、２……排気
室、３……ガス供給管、４……突出室、５……吹
き出し口、６……回転式消泡機、７……排気管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 胴体内に培養槽と該槽の上方に位置する排気
   室とを有し、前記培養槽にはガス供給管が開口
   し、前記排気室には排気管が開口する好気性培養
   装置において、前記培養槽の上部は部分的に前記
   排気室に突出して該培養槽内で発生した泡沫を導
   く複数の突出室を形成しており、該突出室には該
   突出室内部から前記排気室に向けて前記泡沫を吹
   き出す吹き出し口が設けられていることを特徴と
   する好気性培養装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、前記排
   気室内で、前記吹き出し口と同程度以下の高さに
   消泡機構を設けたことを特徴とする好気性培養装
   置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載において、前記消
   泡機構がプロペラの如き回転式消泡機であること
   を特徴とする好気性培養装置。 ４ 胴体内に設けられた培養槽にガスを供給して
   これを好気性雰囲気と成し、培養過程で発生する
   泡沫を同じく胴体内で前記培養槽とは別に設けら
   れた排気室に導き、前記泡沫を消沫した後ガスを
   排気する好気性培養方法において、前記培養槽の
   上部に開口し該上部から前記排気室に突出した複
   数の突出室に前記泡沫を導き、該泡沫を前記突出
   室に設けられた吹き出し口にて該突出室内部から
   前記排気室に向けて吹き出すことにより、前記排
   気室内に滞留する前記泡沫を消泡することを特徴
   とする好気性培養方法。 ５ 特許請求の範囲第４項記載において、前記吹
   き出し口による消泡に加え、該吹き出し口と同程
   度以下の高さに設けられた消泡機構によつても消
   泡することを特徴とする好気性培養方法。 ６ 特許請求の範囲第５項記載において、前記消
   泡機構としてプロペラの如き回転式消泡機を用い
   ることにより前機泡沫を消泡することを特徴とす
   る好気性培養方法。