JP2011200177A - Culturing device and culturing method - Google Patents

Culturing device and culturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2011200177A
JP2011200177A JP2010071194A JP2010071194A JP2011200177A JP 2011200177 A JP2011200177 A JP 2011200177A JP 2010071194 A JP2010071194 A JP 2010071194A JP 2010071194 A JP2010071194 A JP 2010071194A JP 2011200177 A JP2011200177 A JP 2011200177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
culture
tube
culture tank
culturing
tank
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.)
Pending
Application number
JP2010071194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeo Ishii
健夫 石井
Masayuki Toyama
正幸 遠山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP2010071194A priority Critical patent/JP2011200177A/en
Publication of JP2011200177A publication Critical patent/JP2011200177A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/06—Tubular
    • 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
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • 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
    • C12M23/20—Material Coatings
    • 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
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C12M27/06—Stirrer or mobile mixing elements with horizontal or inclined stirrer shaft or axis
    • 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
    • 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
    • C12M29/20—Degassing; Venting; Bubble traps
    • C12M29/22—Oxygen discharge
    • 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
    • C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
    • C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
    • 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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/06—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of illumination
    • 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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a culturing device and a culturing method which are capable of achieving the improvement of culturing efficiency, the scale up of culturing volume, and cost saving.SOLUTION: This culturing device 1 including a culturing vessel (a tube-shaped culturing vessel) 2 for making a culturing liquid for culturing microorganisms flow, culturing liquid-supplying means 3 for supplying the culturing liquid into the culturing vessel 2, gas-supplying means 4 for supplying a gas containing carbon dioxide to the culturing vessel 2, and an expansion tank 5 for absorbing the volume change of the culturing liquid in the culturing vessel 2, is formed with a mixing blade member 21 on the inside of the culturing vessel 2 for inducing the culturing liquid so as to flow around the axis of the culturing vessel.

Description

本発明は、光合成によって微生物を培養する培養装置及び培養方法に関する。   The present invention relates to a culture apparatus and a culture method for culturing microorganisms by photosynthesis.

地球温暖化対策において、光合成によって微生物を培養し、二酸化炭素を削減する技術が知られている。微生物の培養を効率よく行うためには、培養液に光及び二酸化炭素を効果的に供給する必要があるため、これらを実現できる培養装置の開発が行われている。従来の培養装置は、培養槽に貯留された培養液が大気中に開放された開放系と、閉鎖された閉鎖系とに大きく分類される。   As a countermeasure against global warming, a technique for culturing microorganisms by photosynthesis and reducing carbon dioxide is known. In order to efficiently cultivate microorganisms, it is necessary to effectively supply light and carbon dioxide to the culture solution. Therefore, a culture apparatus capable of realizing these has been developed. Conventional culture apparatuses are roughly classified into an open system in which a culture solution stored in a culture tank is open to the atmosphere and a closed closed system.

開放系の培養装置では、上方が開放した箱状の培養槽が用いられる。このような開放系の培養装置によれば、培養槽を簡素化できるため、初期投資を削減できるというメリットがある。しかし、外部から培養槽内に異物、雑菌等が混入し、培養に悪影響を与えるという問題がある。また、開放系の培養装置では、培養液に二酸化炭素を供給しても二酸化炭素が大気中に放出されてしまうため、培養効率が低下するという問題がある。   In an open culture apparatus, a box-shaped culture tank whose upper side is open is used. According to such an open type culture apparatus, since the culture tank can be simplified, there is an advantage that the initial investment can be reduced. However, there is a problem that foreign substances, germs, and the like are mixed into the culture tank from the outside and adversely affect the culture. Moreover, in an open culture apparatus, even if carbon dioxide is supplied to the culture solution, carbon dioxide is released into the atmosphere, so that there is a problem that the culture efficiency is lowered.

一方、閉鎖系の培養装置の一つとして、閉鎖空間を備えたチューブ型の培養槽（以下、チューブ型培養槽とも言う）が用いられる。このチューブ型培養槽の内部に培養液を流通させて微生物を培養させる（特許文献１参照）。特許文献１に係る発明によれば、異物の混入や二酸化炭素の放出等を防ぐことができるため、培養効率を高めることができる。   On the other hand, a tube-type culture tank (hereinafter also referred to as a tube-type culture tank) having a closed space is used as one of closed culture apparatuses. A microorganism is cultured by circulating a culture solution in the tube-type culture tank (see Patent Document 1). According to the invention according to Patent Document 1, since it is possible to prevent foreign matters from being mixed in and carbon dioxide to be released, the culture efficiency can be increased.

特許文献１に係る発明では、チューブ型培養槽の内径を５ｃｍに設定している。このようにチューブ型培養槽の内径が小さいと、チューブ型培養槽の内部を流通する培養液の温度が上昇しやすい。一般に、培養を行うための最適な温度は、２５〜３５℃と言われている。したがって、チューブ型培養槽を用いた従来の培養装置では、チューブ型培養槽の近くにスプリンクラーを設置して培養液の温度上昇を抑制することが行われている。   In the invention which concerns on patent document 1, the internal diameter of a tube type culture tank is set to 5 cm. Thus, when the inside diameter of a tube type culture tank is small, the temperature of the culture solution which distribute | circulates the inside of a tube type culture tank tends to rise. In general, the optimum temperature for culturing is said to be 25 to 35 ° C. Therefore, in a conventional culture apparatus using a tube-type culture tank, a sprinkler is installed near the tube-type culture tank to suppress an increase in the temperature of the culture solution.

ここで、チューブ型培養槽の内径を大きくすれば、培養液の温度上昇を抑制することができ、さらには、培養液の容量を大きくできるので培養の大容量化を図ることができるとも考えられる。   Here, if the inner diameter of the tube-type culture tank is increased, the temperature rise of the culture solution can be suppressed, and further, the volume of the culture solution can be increased so that the culture can be increased in volume. .

特開平０９−１２１８３５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-121835

しかしながら、チューブ型培養槽を用いた従来の培養装置において、チューブ型培養槽の内径を大きくすると、チューブ型培養槽の下部に流れる培養液に光が効果的に到達せず、培養効率が低下するという問題があった。そのため、チューブ型培養槽を用いた従来の培養方法では、チューブ型培養槽の内径を小さくせざるを得なかった。   However, in a conventional culture apparatus using a tube-type culture tank, if the inner diameter of the tube-type culture tank is increased, light does not effectively reach the culture solution flowing in the lower part of the tube-type culture tank, and the culture efficiency decreases. There was a problem. Therefore, in the conventional culture method using the tube type culture tank, the inner diameter of the tube type culture tank has to be reduced.

また、内径が小さいチューブ型培養槽を用いて培養の大容量化を達成するためには、チューブ型培養槽の全長を長くしなければならなかった。そのため、イニシャルコストが嵩むとともに、広い設備面積を確保しなければならなかった。   Moreover, in order to achieve a large culture capacity using a tube-type culture tank having a small inner diameter, the total length of the tube-type culture tank had to be increased. Therefore, the initial cost has increased and a large facility area has to be secured.

また、前記したようにチューブ型培養槽の内径が小さいと、培養液の温度が上昇しやすいため、培養液の温度管理が困難であった。スプリンクラー等で対処することはできるが、スプリンクラーに対するイニシャルコスト及びランニングコストが嵩むという問題があった。   In addition, as described above, when the inner diameter of the tube-type culture tank is small, the temperature of the culture solution is likely to rise, so that the temperature control of the culture solution is difficult. Although it can be dealt with by a sprinkler or the like, there is a problem that initial cost and running cost for the sprinkler increase.

本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、培養効率の向上、培養の大容量化さらにはコストの削減を図ることができる培養装置及び培養方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a culture apparatus and a culture method that can improve culture efficiency, increase the culture capacity, and reduce the cost. .

前記課題を解決するため、本発明は、微生物を培養する培養液が流れるチューブ型培養槽と、前記チューブ型培養槽に前記培養液を供給する培養液供給手段と、前記チューブ型培養槽に二酸化炭素を含んだ気体を供給する気体供給手段と、を備えた微生物を培養する培養装置であって、前記チューブ型培養槽の内部に、前記培養液がこのチューブ型培養槽の軸線を周りながら流れるように誘導する混合羽根部材が形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a tube-type culture tank through which a culture medium for culturing microorganisms flows, a culture-solution supply means for supplying the culture liquid to the tube-type culture tank, and a carbon dioxide in the tube-type culture tank. A culture apparatus for culturing a microorganism, comprising a gas supply means for supplying a gas containing carbon, wherein the culture fluid flows around the axis of the tube-type culture tank inside the tube-type culture tank Thus, a mixing blade member for guiding is formed.

かかる構成によれば、混合羽根部材を備えているため、培養液がチューブ型培養槽の軸線を周りながら流動し、混合される。これにより、チューブ型培養槽の内径を大きくしても、培養液に効果的に光を照射することができるため、培養効率を高めることができる。また、チューブ型培養槽の内径を大きく設定することができるため、培養の大容量化が図れる。また、チューブ型培養槽の内径を大きく設定できるため、培養液の温度上昇を抑制することができる。さらに、従来のように培養液を混合しない場合には、光が照射される培養液の上部の温度が顕著に上昇するものであったが、本発明によれば、混合により培養液の温度を均一にすることができる。これにより、培養液の温度管理が容易になる。また、培養の大容量化が図れるため、チューブ型培養槽の全長を短くでき、イニシャルコスト及びランニングコストを削減することができる。   According to such a configuration, since the mixing blade member is provided, the culture solution flows and mixes around the axis of the tube-type culture tank. Thereby, even if the inner diameter of the tube-type culture tank is increased, the culture solution can be irradiated with light effectively, so that the culture efficiency can be increased. Moreover, since the inner diameter of the tube-type culture tank can be set large, the culture can be increased in capacity. Moreover, since the internal diameter of a tube type culture tank can be set large, the temperature rise of a culture solution can be suppressed. Furthermore, when the culture solution is not mixed as in the prior art, the temperature of the upper portion of the culture solution irradiated with light was remarkably increased, but according to the present invention, the temperature of the culture solution is increased by mixing. It can be made uniform. This facilitates temperature control of the culture solution. Further, since the culture capacity can be increased, the total length of the tube-type culture tank can be shortened, and the initial cost and running cost can be reduced.

また、前記混合羽部材は、培養液の流動方向に対して板状部材を右方向に捩った右捩り羽根と、培養液の流動方向に対して板状部材を左方向に捩った左捩り羽根と、を交互に並設して構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、培養液をより効率よく混合することができる。   Further, the mixing blade member includes a right-hand twisted blade obtained by twisting the plate-like member in the right direction with respect to the flow direction of the culture solution, and a left-hand shape obtained by twisting the plate-like member in the left direction with respect to the flow direction of the culture solution. It is preferable that the torsion blades are alternately arranged in parallel. According to such a configuration, the culture solution can be mixed more efficiently.

また、前記混合羽根部材は、光透過性材料で形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、培養液に光をより効果的に照射することができる。   The mixing blade member is preferably made of a light transmissive material. According to this structure, light can be more effectively irradiated to the culture solution.

また、前記培養液に養分を供給する養分供給手段と、前記培養槽に照射される光エネルギーを計測する光計測器と、前記チューブ型培養槽内の前記微生物の濃度を計測する濃度計又は前記培養槽内のｐＨを計測するｐＨ計と、前記光計測器の計測結果と前記濃度計又は前記ｐＨ計の計測結果から、前記二酸化炭素を含む気体及び前記養分の供給量を演算する演算装置と、をさらに備えていることが好ましい。   Also, a nutrient supply means for supplying nutrients to the culture solution, an optical measuring instrument for measuring the light energy irradiated to the culture tank, a concentration meter for measuring the concentration of the microorganism in the tube-type culture tank, or the A pH meter for measuring the pH in the culture tank, and a calculation device for calculating the supply amount of the gas containing carbon dioxide and the nutrient from the measurement result of the optical meter and the measurement result of the concentration meter or the pH meter; Are preferably further provided.

かかる構成によれば、光エネルギー、微生物の濃度又はｐＨの数値に基づいて適量の二酸化炭素及び養分を供給することができるため培養の管理が容易になる。   According to such a configuration, it is possible to supply appropriate amounts of carbon dioxide and nutrients based on the values of light energy, the concentration of microorganisms, or pH, so that culture management is facilitated.

また、前記チューブ型培養槽に形成された脱気用配管と、前記脱気用配管に連結され前記チューブ型培養槽で生成された酸素を吸引して大気に排出する排気手段と、をさらに有することが好ましい。   And a deaeration pipe formed in the tube-type culture tank, and an exhaust means connected to the deaeration pipe and sucking out the oxygen generated in the tube-type culture tank and discharging it to the atmosphere. It is preferable.

チューブ型培養槽内の酸素が飽和状態となると培養効率が低下する原因となるが、かかる構成によれば、チューブ型培養槽内の酸素を効果的に排気することができるため培養効率を高めることができる。   When oxygen in the tube-type culture tank becomes saturated, the culture efficiency decreases. However, according to such a configuration, oxygen in the tube-type culture tank can be effectively exhausted, so that the culture efficiency is increased. Can do.

また、本発明は、チューブ型培養槽の内部に、微生物を培養する培養液と二酸化炭素を含んだ気体とを供給し、光を照射して前記微生物を培養する培養方法であって、前記チューブ型培養槽内の前記培養液をこのチューブ型培養槽の軸線を周りながら流れるように誘導させることを特徴とする。   The present invention also provides a culture method for culturing the microorganism by irradiating light by supplying a culture solution for culturing the microorganism and a gas containing carbon dioxide into the inside of the tube-type culture tank, the tube It is characterized in that the culture solution in the mold culture tank is guided to flow around the axis of the tube culture tank.

かかる方法によれば、培養液がチューブ型培養槽の軸線を周りながら流動し、混合される。これにより、チューブ型培養槽の内径を大きくしても、培養液に効果的に光を照射することができるため、培養効率を高めることができる。また、チューブ型培養槽の内径を大きく設定することができるため、培養の大容量化が図れる。また、チューブ型培養槽の内径を大きく設定できるため、培養液の温度上昇を抑制することができる。これにより、培養液の温度管理が容易になる。また、大容量化が図れるため、チューブ型培養槽の全長を短くでき、イニシャルコスト及びランニングコストを削減することができる。   According to this method, the culture fluid flows and mixes around the axis of the tube-type culture tank. Thereby, even if the inner diameter of the tube-type culture tank is increased, the culture solution can be irradiated with light effectively, so that the culture efficiency can be increased. Moreover, since the inner diameter of the tube-type culture tank can be set large, the culture can be increased in capacity. Moreover, since the internal diameter of a tube type culture tank can be set large, the temperature rise of a culture solution can be suppressed. This facilitates temperature control of the culture solution. Further, since the capacity can be increased, the total length of the tube-type culture tank can be shortened, and the initial cost and running cost can be reduced.

本発明に係る培養装置及び培養方法によれば、培養効率の向上、培養の大容量化及びコストの削減を図ることができる。   According to the culture apparatus and the culture method of the present invention, it is possible to improve the culture efficiency, increase the culture capacity, and reduce the cost.

本実施形態に係る培養装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the culture apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第一培養槽を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the 1st culture tank which concerns on this embodiment. （ａ）は、本実施形態に係る右捩り羽根部材を示し、（ｂ）は、本実施形態に係る左捩り羽根部材を示した側面図である。(A) shows the right twist blade member concerning this embodiment, and (b) is the side view showing the left twist blade member concerning this embodiment. 図２のI-I断面図である。It is II sectional drawing of FIG. 他の実施形態に係る培養装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the culture apparatus which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る脱気用配管を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piping for deaeration concerning other embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る培養装置１は、培養槽２と、培養液供給手段３と、気体供給手段４と、膨張タンク５と、脱気器６と、光量子計７と、ｐＨ計８と、制御手段９とを主に有する。培養装置１は、培養槽２で光合成によって微生物を培養する閉鎖系の装置である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a culture apparatus 1 according to this embodiment includes a culture tank 2, a culture solution supply unit 3, a gas supply unit 4, an expansion tank 5, a deaerator 6, and a photon meter 7. PH meter 8 and control means 9 are mainly included. The culture apparatus 1 is a closed system that cultures microorganisms by photosynthesis in a culture tank 2.

培養槽２は、藻類等の微生物を含んだ培養液を流しつつ、光合成を行って微生物を増殖させる部分である。培養槽２は、本実施形態では、第一培養槽１１及び第二培養槽１２の２系統を備えている。培養槽２は、例えば日当たりの良い屋外に設置して、太陽光を照射させる。培養槽２に照射する光は、蛍光灯等で発生した人工的な光であってもよい。培養液内の微生物の種類は特に制限されるものではない。   The culture tank 2 is a portion for growing microorganisms by photosynthesis while flowing a culture solution containing microorganisms such as algae. In the present embodiment, the culture tank 2 includes two systems of a first culture tank 11 and a second culture tank 12. The culture tank 2 is installed, for example, in the sunny outdoors and irradiated with sunlight. The light applied to the culture tank 2 may be artificial light generated by a fluorescent lamp or the like. The type of microorganism in the culture solution is not particularly limited.

第一培養槽１１は、図２に示すように、一定の内径を備えた円筒状を呈するチューブ型培養槽であって、平面視して蛇行状に形成されている。第一培養槽１１の上流端は、ヘッダ管１３に接続され、下流端は、ヘッダ管１４に接続されている。ヘッダ管１３から流入した培養液は、第一培養槽１１内を流れてヘッダ管１４から排出するようになっている。第一培養槽１１の内径は、特に制限されないが、本実施形態では約２０ｃｍとなっている。また、第一培養槽１１の材料は、光透過性材料であれば特に制限されないが、本実施形態では例えば、アクリル樹脂を用いている。   As shown in FIG. 2, the first culture tank 11 is a tube-type culture tank having a cylindrical shape with a constant inner diameter, and is formed in a meandering shape in plan view. The upstream end of the first culture tank 11 is connected to the header tube 13, and the downstream end is connected to the header tube 14. The culture solution flowing from the header pipe 13 flows through the first culture tank 11 and is discharged from the header pipe 14. Although the internal diameter of the 1st culture tank 11 is not restrict | limited in particular, In this embodiment, it is about 20 cm. Further, the material of the first culture tank 11 is not particularly limited as long as it is a light transmissive material, but in this embodiment, for example, an acrylic resin is used.

第一培養槽１１は、一体成形されたチューブ（円筒管）を用いてもよいが、本実施形態では、複数の直線状のチューブ（１５ａ〜１５ｌ）と、湾曲状のチューブ（１６，１７）とを連結して構成されている。より詳しくは、第一チューブ１５ａ〜第四チューブ１５ｄを直列に連結して直線部１５Ａが構成されている。また、第五チューブ１５ｅ〜第八チューブ１５ｈを直列に連結して直線部１５Ｂが構成されている。また、第九チューブ１５ｉ〜第十二チューブ１５ｌを直列に連結して直線部１５Ｃが構成されている。直線部１５Ａと直線部１５Ｂとは、湾曲状のチューブ１６で連結され、直線部１５Ｂと直線部１５Ｃとは、湾曲状のチューブ１７で連結されている。   The first culture tank 11 may use an integrally molded tube (cylindrical tube), but in the present embodiment, a plurality of linear tubes (15a to 15l) and curved tubes (16, 17). And connected. More specifically, the first tube 15a to the fourth tube 15d are connected in series to form a straight portion 15A. Moreover, the 5th tube 15e-the 8th tube 15h are connected in series, and the linear part 15B is comprised. Further, the ninth tube 15i to the twelfth tube 15l are connected in series to form a straight portion 15C. The straight portion 15 </ b> A and the straight portion 15 </ b> B are connected by a curved tube 16, and the straight portion 15 </ b> B and the straight portion 15 </ b> C are connected by a curved tube 17.

図２に示すように、第一チューブ１５ａの内部には、混合羽根部材２１が設けられている。混合羽根部材２１は、第一チューブ１５ａ内を流れる培養液が、第一チューブ１５ａの軸線を周りながら流れるように誘導する板状部材である。混合羽根部材２１は、本実施形態では、右捩り羽根２２と左捩り羽根２３とを１組として、３組並設して構成されている。   As shown in FIG. 2, a mixing blade member 21 is provided inside the first tube 15a. The mixing blade member 21 is a plate-like member that guides the culture fluid flowing in the first tube 15a so as to flow around the axis of the first tube 15a. In the present embodiment, the mixing blade member 21 is configured by arranging three sets of the right twist blade 22 and the left twist blade 23 in parallel.

右捩り羽根２２は、図３の（ａ）に示すように、この図面の左側から見て、板状部材の一端側を右方向（時計回り方向）に１８０°捩って形成されている。右捩り羽根２２の端部２２ａ，２２ａの縦の長さは、第一チューブ１５ａの内径と同等の長さで形成されている。したがって、図４に示すように、第一チューブ１５ａの内部に右捩り羽根２２を固定すると、右捩り羽根２２の両側縁２２ｂ，２２ｂが、第一チューブ１５ａの内面に当接するように形成されている。   As shown in FIG. 3A, the right twist blade 22 is formed by twisting one end side of the plate-like member 180 ° clockwise (clockwise) when viewed from the left side of the drawing. The vertical lengths of the end portions 22a and 22a of the right twist blade 22 are formed to be equal to the inner diameter of the first tube 15a. Therefore, as shown in FIG. 4, when the right twist blade 22 is fixed inside the first tube 15a, both side edges 22b and 22b of the right twist blade 22 are formed so as to contact the inner surface of the first tube 15a. Yes.

一方、左捩り羽根２３は、図３の（ｂ）に示すように、この図面の左側から見て、板状部材の一端側を左方向（反時計回り方向）に１８０°捩って形成されている。左捩り羽根２３の端部２３ａ，２３ａの縦の長さは、第一チューブ１５ａの内径と同等の長さで形成されている。具体的な図示はしないが、左捩り羽根２３の両側縁２３ｂ，２３ｂは、第一チューブ１５ａの内面に当接するように形成されている。右捩り羽根２２及び左捩り羽根２３の材料は特に制限されないが、光透過性材料であることが好ましいため、本実施形態では例えばアクリル樹脂を用いている。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, the left twist blade 23 is formed by twisting one end side of the plate-like member 180 ° in the left direction (counterclockwise direction) when viewed from the left side of the drawing. ing. The longitudinal lengths of the end portions 23a, 23a of the left twisted blade 23 are formed to be equal to the inner diameter of the first tube 15a. Although not specifically shown, both side edges 23b, 23b of the left twist blade 23 are formed so as to contact the inner surface of the first tube 15a. The material of the right twist blade 22 and the left twist blade 23 is not particularly limited, but is preferably a light-transmitting material. Therefore, in this embodiment, for example, an acrylic resin is used.

右捩り羽根２２及び左捩り羽根２３の捩り角度は、本実施形態では１８０°に設定したが、捩り角度を１６５〜１９５°（より好ましくは１７０〜１９０°）の範囲で適宜設定してもよい。また、本実施形態では、右捩り羽根２２及び左捩り羽根２３のアスペクト比（縦の長さと横の長さの比）を１．５に設定したが、アスペクト比は適宜設定すればよい。   Although the twist angle of the right twist blade 22 and the left twist blade 23 is set to 180 ° in the present embodiment, the twist angle may be appropriately set in the range of 165 to 195 ° (more preferably 170 to 190 °). . In the present embodiment, the aspect ratio (the ratio between the vertical length and the horizontal length) of the right twist blade 22 and the left twist blade 23 is set to 1.5, but the aspect ratio may be set as appropriate.

図２に示すように、本実施形態では、隣接する右捩り羽根２２と左捩り羽根２３との交叉角度が９０°となるように並設している。つまり、隣接する右捩り羽根２２の端部２２ａ（図３（ａ）参照）と左捩り羽根２３の端部２３ａ（図３の（ｂ）参照）とが断面視して略十字状を呈するように９０°ずらして並設している。本実施形態では右捩り羽根２２と左捩り羽根２３との交叉角度を９０°としたが、交叉角度を７０〜１１０°（より好ましくは８０〜１００°）の範囲で適宜設定してもよい。
なお、隣接する右捩り羽根２２と左捩り羽根２３の交叉角度を前記した角度に保つ方法としては、それぞれの羽根の中心部に切欠きを設け、これらの切欠き同士を組み合わせてもよい。隣接する右捩り羽根２２と左捩り羽根２３の交叉角度を保つ方法は他の方法であってもよい。 As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the adjacent right twist blades 22 and left twist blades 23 are arranged in parallel so that the crossing angle is 90 °. That is, the end 22a (see FIG. 3A) of the adjacent right twist blade 22 and the end 23a of the left twist blade 23 (see FIG. 3B) have a substantially cross shape when viewed in cross section. Are arranged 90 ° apart. In the present embodiment, the crossing angle between the right twisting blade 22 and the left twisting blade 23 is 90 °, but the crossing angle may be appropriately set in the range of 70 to 110 ° (more preferably 80 to 100 °).
In addition, as a method of keeping the crossing angle of the adjacent right twist blade 22 and left twist blade 23 at the above-described angle, a notch may be provided in the center of each blade, and these notches may be combined. Another method may be used for maintaining the crossing angle between the adjacent right twist blade 22 and left twist blade 23.

図２に示すように、第二チューブ１５ｂ〜第十二チューブ１５ｌの内部にも、第一チューブ１５ａと同様に、混合羽根部材２１が形成されている。これにより、第一培養槽１１の直線部１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ内では、混合羽根部材２１に誘導されて培養液が混合される。   As shown in FIG. 2, the mixing blade member 21 is also formed inside the second tube 15b to the twelfth tube 15l, similarly to the first tube 15a. Thereby, in the linear part 15A, 15B, 15C of the 1st culture tank 11, it guide | induces to the mixing blade member 21 and a culture solution is mixed.

第一培養槽１１を形成する際には、単一のチューブ内に混合羽根部材２１を固定した部材を複数個作成した後、これらの部材を直列に連結して形成するのがよい。これにより、第一培養槽１１の長さの調節が容易になるとともに、メンテナンスに対しても好適である。   When forming the first culture tank 11, it is preferable to form a plurality of members each having the mixing blade member 21 fixed in a single tube, and then connect these members in series. Thereby, adjustment of the length of the 1st culture tank 11 becomes easy, and it is suitable also for a maintenance.

なお、単一のチューブ（例えば、第一チューブ１５ａ）に設けられる右捩り羽根２２及び左捩り羽根２３の設置個数や大きさ等は特に制限されるものではない。また、本実施形態では、混合羽根部材２１を前記したように構成したが、これに限定されるものではなく、第一培養槽１１の軸線を周るように培養液が流れるようであれば、他の構成であってもよい。   The number and size of the right twist blade 22 and the left twist blade 23 provided in a single tube (for example, the first tube 15a) are not particularly limited. Moreover, in this embodiment, although the mixing blade member 21 was configured as described above, the present invention is not limited to this, and if the culture solution flows around the axis of the first culture tank 11, Other configurations may be used.

また、右捩り羽根２２の端部２２ａの長さ（左捩り羽根２３の端部２３ａの長さ）は、第一培養槽１１の内径よりも短くしてもよい。混合羽根部材２１と第一培養槽１１の内面との間に隙間がある場合は、シール材等を介設させて隙間が無いように形成することが好ましい。また、湾曲状のチューブ１６，１７に混合羽根部材を設けてもよい。   Further, the length of the end 22 a of the right twist blade 22 (the length of the end 23 a of the left twist blade 23) may be shorter than the inner diameter of the first culture tank 11. When there is a gap between the mixing blade member 21 and the inner surface of the first culture tank 11, it is preferable to form a seal material or the like so that there is no gap. Further, the mixing blade member may be provided on the curved tubes 16 and 17.

第二培養槽１２は、第一培養槽１１と略同等の構成であるため、共通する部分には同等の符号を付して第二培養槽１２の詳細な説明は省略する。   Since the 2nd culture tank 12 is the structure substantially equivalent to the 1st culture tank 11, the same code | symbol is attached | subjected to a common part and the detailed description of the 2nd culture tank 12 is abbreviate | omitted.

培養液供給手段３は、図１に示すように、培養液を流通（循環）させる動力源であって、管路Ｄ１を介してヘッダ管１３に接続されている。培養液供給手段３は、本実施形態ではポンプを用いている。培養液は、培養液供給手段３によって培養槽２内を所定の流速で流れるように設定されている。なお、培養液の流速は、０．１〜３．０ｍ／ｓ（より好ましくは、０．２〜２．０ｍ／ｓ）の範囲で適宜設定すればよい。   As shown in FIG. 1, the culture solution supply means 3 is a power source for circulating (circulating) the culture solution, and is connected to the header tube 13 via a pipeline D1. The culture solution supply means 3 uses a pump in this embodiment. The culture solution is set to flow in the culture tank 2 at a predetermined flow rate by the culture solution supply means 3. In addition, what is necessary is just to set the flow rate of a culture solution suitably in the range of 0.1-3.0 m / s (more preferably 0.2-2.0 m / s).

気体供給手段４は、図１に示すように、二酸化炭素を含んだ気体を培養槽２に供給する装置であって、管路Ｄ２を介して培養槽２に接続されている。気体供給手段４は、本実施形態では送風機を用いている。培養槽２に供給する気体は、例えば工場やプラント等から排気される二酸化炭素を含んだ気体を利用することが好ましい。   As shown in FIG. 1, the gas supply means 4 is a device that supplies a gas containing carbon dioxide to the culture tank 2, and is connected to the culture tank 2 via a pipe line D2. The gas supply means 4 uses a blower in this embodiment. The gas supplied to the culture tank 2 is preferably a gas containing carbon dioxide exhausted from, for example, a factory or a plant.

管路Ｄ２は、主管Ｄ２０と、主管Ｄ２０から分岐した分岐管Ｄ２１〜Ｄ２６とを備えている。分岐管Ｄ２１〜Ｄ２６の先端には、培養槽２に接続された気体供給ノズルＮ１〜Ｎ６がそれぞれ設けられている。   The pipe D2 includes a main pipe D20 and branch pipes D21 to D26 branched from the main pipe D20. Gas supply nozzles N1 to N6 connected to the culture tank 2 are provided at the tips of the branch pipes D21 to D26, respectively.

より詳しくは、第一培養槽１１においては、気体供給ノズルＮ１は、第一チューブ１５ａの最上流側に、気体供給ノズルＮ２は、第五チューブ１５ｅの最上流側に、気体供給ノズルＮ３は第九チューブ１５ｉの最上流側にそれぞれ設けられている。
また、第二培養槽１２においても、気体供給ノズルＮ４は、第一チューブ１５ａの最上流側に、気体供給ノズルＮ５は、第五チューブ１５ｅの最上流側に、気体供給ノズルＮ６は、第九チューブ１５ｉの最上流側にそれぞれ設けられている。このように、等間隔をあけて気体供給ノズルを設けることで、バランスよく二酸化炭素を含んだ気体を供給することができる。 More specifically, in the first culture tank 11, the gas supply nozzle N1 is on the most upstream side of the first tube 15a, the gas supply nozzle N2 is on the most upstream side of the fifth tube 15e, and the gas supply nozzle N3 is on the first side. It is provided on the most upstream side of the nine tubes 15i.
Also in the second culture tank 12, the gas supply nozzle N4 is on the most upstream side of the first tube 15a, the gas supply nozzle N5 is on the most upstream side of the fifth tube 15e, and the gas supply nozzle N6 is on the ninth tube. Each is provided on the most upstream side of the tube 15i. In this way, by providing the gas supply nozzles at regular intervals, a gas containing carbon dioxide can be supplied in a well-balanced manner.

分岐管Ｄ２１〜Ｄ２６には、図１に示すように、それぞれ電磁弁Ｅ１〜Ｅ６が設けられている。電磁弁Ｅ１〜Ｅ６は、制御手段９と電気的に接続されており、制御手段９からの制御信号に基づいて弁が開閉し、分岐管Ｄ２１〜Ｄ２６を気体流通可能な開状態と、気体流通を遮断する閉状態とを切り替える。   As shown in FIG. 1, the branch pipes D21 to D26 are provided with solenoid valves E1 to E6, respectively. The electromagnetic valves E1 to E6 are electrically connected to the control means 9, and the valves are opened and closed based on a control signal from the control means 9 so that the gas can flow through the branch pipes D21 to D26. Switch between closed and closed state.

膨張タンク５は、図１に示すように、ヘッダ管１３に設置されている。太陽光が照射されて、培養槽２内で膨張した培養液や気体は、膨張タンク５によって吸収される。膨張タンク５の設置箇所は、特に制限されるものではない。   The expansion tank 5 is installed in the header pipe 13 as shown in FIG. The culture solution or gas that has been irradiated with sunlight and expanded in the culture tank 2 is absorbed by the expansion tank 5. The installation location of the expansion tank 5 is not particularly limited.

脱気器６は、管路Ｄ３を介してヘッダ管１４に接続されており、培養液内の酸素等の溶存気体を外部に排気する装置である。脱気器６には、冷却手段３１、養分供給手段３２及び補給水供給手段３３が接続されている。管路Ｄ３から脱気器６に流入した培養液は、冷却手段３１によって冷却され、培養液中に溶存する過剰酸素が外部に排気される。培養液は、培養槽２で太陽光に照射されるため、温度が上昇している。したがって、冷却手段３１によって、培養液を培養に最適な２５〜３５℃に降下させる。   The deaerator 6 is connected to the header pipe 14 via the pipe line D3, and is a device that exhausts dissolved gas such as oxygen in the culture solution to the outside. The deaerator 6 is connected with a cooling means 31, a nutrient supply means 32 and a makeup water supply means 33. The culture fluid that has flowed into the deaerator 6 from the pipe D3 is cooled by the cooling means 31, and excess oxygen dissolved in the culture fluid is exhausted to the outside. Since the culture solution is irradiated with sunlight in the culture tank 2, the temperature is rising. Accordingly, the cooling means 31 lowers the culture solution to 25 to 35 ° C. optimal for culture.

養分供給手段３２は、脱気器６内の培養液に対して養分を供給する装置である。養分供給手段３２は、制御手段９と電気的に接続されており、制御手段９からの制御信号に基づいて、所定量の養分を供給する。供給する養分は特に制限されないが、例えば、窒素、リン酸、カリなどの無機養分やｐＨ調整剤等を供給する。   The nutrient supply means 32 is a device that supplies nutrients to the culture solution in the deaerator 6. The nutrient supply means 32 is electrically connected to the control means 9 and supplies a predetermined amount of nutrients based on a control signal from the control means 9. Although the nutrient to supply is not specifically limited, For example, inorganic nutrients, such as nitrogen, phosphoric acid, and potassium, a pH adjuster, etc. are supplied.

補給水供給手段３３は、脱気器６内の培養液に対して新たに水を供給する装置である。補給水供給手段３３は、断続的又は連続的に水を供給する。   The makeup water supply means 33 is a device for newly supplying water to the culture solution in the deaerator 6. The makeup water supply means 33 supplies water intermittently or continuously.

光量子計７は、培養槽２に照射される光量子を計測する光計測器である。光量子計７は、制御手段９と電気的に接続されており、計測された結果を制御手段９に送信する。光量子計７は、本実施形態では、第一培養槽１１の最上流側及び第二培養槽１２の最上流側にそれぞれ設置されている。光量子計７の設置箇所や設置個数は制限されるものではない。光量子計７に換えて、照度計を用いてもよいし、培養槽２に照射される光エネルギーを計測する他の光計測器を用いてもよい。   The photon meter 7 is an optical measuring instrument that measures the photons irradiated to the culture tank 2. The optical quantum meter 7 is electrically connected to the control means 9 and transmits the measured result to the control means 9. In this embodiment, the photon meter 7 is installed on the uppermost stream side of the first culture tank 11 and the uppermost stream side of the second culture tank 12, respectively. The installation location and the number of installed photon spectrometers 7 are not limited. An illuminometer may be used instead of the photon meter 7, or another optical measuring instrument that measures the light energy irradiated to the culture tank 2 may be used.

ｐＨ計８は、培養液のｐＨを計測する装置である。ｐＨ計８は、制御手段９と電気的に接続されており、計測された結果を制御手段９に送信する。ｐＨ計８は、第一培養槽１１及び第二培養槽１２にそれぞれ三個ずつ設置されている。   The pH meter 8 is a device that measures the pH of the culture solution. The pH meter 8 is electrically connected to the control means 9 and transmits the measured result to the control means 9. Three pH meters 8 are installed in each of the first culture tank 11 and the second culture tank 12.

より詳しくは、ｐＨ計８は、第一培養槽１１においては、第四チューブ１５ｄの最下流側に、第八チューブ１５ｈの最下流側に、第十二チューブ１５ｌの最下流側にそれぞれ設置されている。同様に、ｐＨ計８は、第二培養槽１２においても、第四チューブ１５ｄの最下流側に、第八チューブ１５ｈの最下流側に、第十二チューブ１５ｌの最下流側にそれぞれ設置されている。ｐＨ計８の設置箇所や設置個数は限定されるものではないが、本実施形態のように、均等な間隔をあけて複数個設置することで、上流側と下流側で変化する培養液のｐＨをより正確に把握することができる。   More specifically, in the first culture tank 11, the pH meter 8 is installed on the most downstream side of the fourth tube 15d, on the most downstream side of the eighth tube 15h, and on the most downstream side of the twelfth tube 15l. ing. Similarly, in the second culture tank 12, the pH meter 8 is installed on the most downstream side of the fourth tube 15d, on the most downstream side of the eighth tube 15h, and on the most downstream side of the twelfth tube 15l. Yes. The installation location and the number of installation of the pH meter 8 are not limited, but the pH of the culture solution that changes on the upstream side and the downstream side by installing a plurality of them at equal intervals as in this embodiment. Can be grasped more accurately.

なお、ｐＨ計に換えて又はｐＨ計と併用して培養液中の微生物の濃度を計測する濃度計を用いてもよい。濃度計を用いる場合も、濃度計を制御手段９に接続し、計測された結果を制御手段９に送信させる。   In addition, you may use the concentration meter which measures the density | concentration of the microorganisms in a culture solution instead of a pH meter or using together with a pH meter. Also in the case of using a densitometer, the densitometer is connected to the control unit 9 and the measured result is transmitted to the control unit 9.

また、第一培養槽１１及び第二培養槽１２には、培養液の温度を計測する温度計（図示省略）を備えている。温度計は、計測された結果を制御手段９に送信する。   The first culture tank 11 and the second culture tank 12 are provided with thermometers (not shown) for measuring the temperature of the culture solution. The thermometer transmits the measured result to the control means 9.

制御手段９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）からなる演算装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリと、キーボード等の入力手段と、を備えている。本実施形態のように太陽光によって光合成を行う場合、１日又は１年を通して光の強さが異なる。また、微生物の光合成の活性量に伴って、培養液のｐＨや菌濃度等も変化するため、さらに、培養槽の光透過率も変化するため、これらの変化も考慮して、二酸化炭素を含んだ気体及び養分の供給量等を過不足なく供給することが好ましい。したがって、制御手段９は、効率よく培養を行うために、光の強さやｐＨに基づいて二酸化炭素の供給量及び養分の供給量等を演算し、各装置に制御信号を送信する。   The control means 9 includes an arithmetic unit composed of a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a RAM (Random Access Memory), and an input means such as a keyboard. When photosynthesis is performed by sunlight as in this embodiment, the intensity of light varies throughout the day or year. In addition, since the pH of the culture solution and the bacterial concentration change with the amount of photosynthesis of microorganisms, and the light transmittance of the culture tank also changes, carbon dioxide is included in consideration of these changes. It is preferable to supply the supply amount of gas and nutrients without excess or deficiency. Therefore, the control means 9 calculates the supply amount of carbon dioxide, the supply amount of nutrients, and the like based on the intensity of light and pH, and transmits a control signal to each device in order to perform culture efficiently.

制御手段９のメモリには、本実施形態で利用する気体の二酸化炭素の濃度や培養液中の微生物の最適な濃度等が記憶されているものとする。また、メモリには、微生物の濃度、二酸化炭素、培養液の温度、光量子、ｐＨ、菌濃度等に基づいて微生物の増加量や、最適な二酸化炭素及び養分の供給量を算出可能なプログラムが記憶されている。   The memory of the control means 9 is assumed to store the concentration of gaseous carbon dioxide used in the present embodiment, the optimum concentration of microorganisms in the culture solution, and the like. The memory also stores a program that can calculate the amount of increase in microorganisms and the optimal supply of carbon dioxide and nutrients based on the concentration of microorganisms, carbon dioxide, culture temperature, photon, pH, bacteria concentration, etc. Has been.

演算装置は、本実施形態では、光量子計７から送信されたデータ及びｐＨ計から送信されたデータ等に基づいて、これらのデータに対応する微生物の増加量や、最適な気体の供給量及び養分の供給量を算出する。制御手段９は、演算装置で算出された結果に基づいて、気体供給手段４及び電磁弁Ｅ１〜Ｅ６に制御信号を送り、二酸化炭素を含んだ気体の供給量を制御する。また、制御手段９は、演算装置で算出された結果に基づいて、養分供給手段３２に制御信号を送り、養分の供給量を制御する。   In this embodiment, the arithmetic device is based on the data transmitted from the photon meter 7, the data transmitted from the pH meter, etc., and the increased amount of microorganisms corresponding to these data, the optimum gas supply amount and nutrients The amount of supply is calculated. The control means 9 sends a control signal to the gas supply means 4 and the electromagnetic valves E1 to E6 based on the result calculated by the arithmetic device, and controls the supply amount of the gas containing carbon dioxide. Moreover, the control means 9 sends a control signal to the nutrient supply means 32 based on the result calculated by the arithmetic unit, and controls the supply amount of the nutrient.

例えば、日中など光の照射が強い場合は、微生物の光合成が盛んに行われるため、培養液中の二酸化炭素が減少する。また、二酸化炭素の減少に伴って、ｐＨが高くなる（アルカリ性になる）。したがって、この場合は、二酸化炭素を含んだ気体及び養分の供給量を多くする。これにより、培養液のｐＨを、光合成に最適な中性に保つことができる。
一方、夜間など光の照射が弱い場合は、微生物の光合成が沈静化するので、培養液中の二酸化炭素が増加する。また、二酸化炭素の増加に伴って、ｐＨが低くなる（酸性になる）。したがって、この場合は、二酸化炭素及び養分の供給量を少なくする。これにより、培養液のｐＨを、光合成に最適な中性に保つことができる。 For example, when light irradiation is strong, such as during the day, photosynthesis of microorganisms is actively performed, so that carbon dioxide in the culture solution decreases. Further, as the carbon dioxide decreases, the pH increases (becomes alkaline). Therefore, in this case, the supply amount of the gas containing carbon dioxide and nutrients is increased. Thereby, the pH of a culture solution can be maintained at neutrality optimal for photosynthesis.
On the other hand, when light irradiation is weak, such as at night, photosynthesis of microorganisms is calmed down, so that carbon dioxide in the culture medium increases. In addition, as the carbon dioxide increases, the pH decreases (becomes acidic). Therefore, in this case, the supply amount of carbon dioxide and nutrients is reduced. Thereby, the pH of a culture solution can be maintained at neutrality optimal for photosynthesis.

ここで、光合成に必要な二酸化炭素の量については、光合成／カルビンサイクルに基づいて、次のように考えられる。
ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋８光量子 → １／６×Ｃ6Ｈ12Ｏ6＋Ｏ2（式１）
式１より、４４ｇの二酸化炭素と１８ｇの水と８光量子で、３０ｇの炭化水素が合成される。また、微生物中の炭素量が５５％（通常、４０〜７５％）である場合、質量１ｇの微生物中の炭素は０．５５ｇとなるが、この炭素は空中の二酸化炭素を固定したものである。したがって、炭素の原子量１２と二酸化炭素の分子量４４を考慮すると、０．５５ｇの炭素は約２ｇ（≒０．５５ｇ÷１２×４４）の二酸化炭素を固定したことになる。即ち、１ｇの微生物には２ｇの二酸化炭素が必要となる。 Here, the amount of carbon dioxide necessary for photosynthesis is considered as follows based on the photosynthesis / calvin cycle.
CO 2 + H 2 O + 8 photon → 1/6 × C 6 H 12 O 6 + O 2 (Formula 1)
From Equation 1, 30 g of hydrocarbon is synthesized with 44 g of carbon dioxide, 18 g of water and 8 photons. When the amount of carbon in the microorganism is 55% (usually 40 to 75%), the amount of carbon in the microorganism having a mass of 1 g is 0.55 g, and this carbon is obtained by fixing carbon dioxide in the air. . Therefore, in consideration of the atomic weight of carbon 12 and the molecular weight 44 of carbon dioxide, 0.55 g of carbon is obtained by fixing about 2 g (≈0.55 g ÷ 12 × 44) of carbon dioxide. That is, 1 g of microorganisms requires 2 g of carbon dioxide.

また、光合成に必要な養分（例えば、窒素）については、次のように考えられる。微生物中の蛋白質の約１６％が窒素であるため、微生物中の蛋白質量が５０％（通常、４０〜７０％）である場合、質量１ｇの微生物中の窒素は０．０８ｇとなる。即ち、１ｇの微生物には、０．０８ｇの窒素が必要となる。なお、窒素以外の養分は微量ではあるが、前記と同様にして質量１ｇの微生物に対する必要量を把握できる。   Moreover, about the nutrient (for example, nitrogen) required for photosynthesis, it thinks as follows. Since about 16% of the protein in the microorganism is nitrogen, when the protein mass in the microorganism is 50% (usually 40 to 70%), the nitrogen in the 1 g microorganism is 0.08 g. That is, 0.08 g of nitrogen is required for 1 g of microorganisms. In addition, although nutrients other than nitrogen are trace amounts, the necessary amount with respect to 1 g of microorganisms can be grasped in the same manner as described above.

したがって、８光量子による光合成／カルビンサイクルには、４４ｇの二酸化炭素と１．７６ｇの窒素が必要であり、２２ｇの微生物の増加となるので、光量子計７によって光の強さを測定することにより、二酸化炭素の供給量、養分の供給量及び微生物の増加量が概略計算できる。   Therefore, the photosynthesis / calvin cycle by 8 photons requires 44 g of carbon dioxide and 1.76 g of nitrogen, which results in an increase of 22 g of microorganisms. By measuring the light intensity with the photon meter 7, Carbon dioxide supply, nutrient supply, and increase in microorganisms can be roughly calculated.

なお、制御手段の構成については、前記した構成に限定されるものではない。   Note that the configuration of the control means is not limited to the configuration described above.

次に、図１等を参照して培養装置１の動作について説明する。まず、培養液供給手段３から管路Ｄ１及びヘッダ管１３を介して培養槽２に藻類等の微生物を含んだ培養液が供給される。また、気体供給手段４によって、培養槽２に二酸化炭素を含んだ気体が供給される。   Next, the operation of the culture apparatus 1 will be described with reference to FIG. First, a culture solution containing microorganisms such as algae is supplied from the culture solution supply means 3 to the culture tank 2 through the pipeline D1 and the header tube 13. Further, a gas containing carbon dioxide is supplied to the culture tank 2 by the gas supply means 4.

培養槽２に照射される光及び供給された二酸化炭素によって、培養液中の藻類が光合成を行って酸素を生成する。培養槽２から流出した培養液は、ヘッダ管１４を介して管路Ｄ３に流入する。管路Ｄ３では、培養液の一部が収穫され、残りは脱気器６に流入する。脱気器６では、培養液が冷却されるとともに、培養液中に溶存している酸素が外部に排出される。   Algae in the culture solution performs photosynthesis by the light irradiated to the culture tank 2 and the supplied carbon dioxide to generate oxygen. The culture fluid that has flowed out of the culture tank 2 flows into the pipe line D3 through the header pipe 14. In the pipe line D3, a part of the culture solution is harvested, and the rest flows into the deaerator 6. In the deaerator 6, the culture solution is cooled and oxygen dissolved in the culture solution is discharged to the outside.

脱気器６では、培養液に養分及び補給水が追加され、管路Ｄ４から培養液供給手段３に送られる。このように、培養装置１では、主に培養槽２、培養液供給手段３及び脱気器６で培養液を循環させつつ、微生物の培養を行う。培養槽２に供給される二酸化炭素を含んだ気体や養分の供給量は、最適な光合成が行われるように制御手段９によって制御されている。   In the deaerator 6, nutrients and supplementary water are added to the culture solution and sent to the culture solution supply means 3 from the pipe D 4. As described above, in the culture apparatus 1, microorganisms are cultured while circulating the culture solution mainly in the culture tank 2, the culture solution supply means 3, and the deaerator 6. The supply amount of the gas containing carbon dioxide and nutrients supplied to the culture tank 2 is controlled by the control means 9 so that optimal photosynthesis is performed.

以上説明した培養装置１によれば、培養槽２内に混合羽根部材２１を設けているため、培養槽２内を流れる培養液を混合させることができる。つまり、図４に示す第一培養槽１１を例に説明すると、培養液は、混合羽根部材２１の右捩り羽根２２の捩れ面によって誘導され、第一培養槽１１の軸線Ｃを周りながら流動する。これにより、第一培養槽１１内で培養液を効率よく混合することができる。   According to the culture apparatus 1 described above, since the mixing blade member 21 is provided in the culture tank 2, the culture solution flowing in the culture tank 2 can be mixed. That is, when the first culture tank 11 shown in FIG. 4 is described as an example, the culture fluid is guided by the twisted surface of the right twist blade 22 of the mixing blade member 21 and flows while turning around the axis C of the first culture tank 11. . Thereby, the culture solution can be efficiently mixed in the first culture tank 11.

また、本実施形態では、培養液の流動方向に対して板状部材を右に捩った右捩り羽根２２と、培養液の流動方向に対して左に捩った左捩り羽根２３とを交互に、かつ、９０°位相をずらして並設したため、培養液の転換作用と分割作用を備えている。つまり、培養液が右捩り羽根２２及び左捩り羽根２３の捩れ面に沿って軸線Ｃから第一培養槽１１の内面方向へ又は、第一培養槽１１の内面から軸線Ｃ方向へ流動方向が転換するとともに、培養液が右捩り羽根２２の端部２２ａ及び左捩り羽根２３の端部２３ａ（図３の（ｂ）参照）に衝突して分割される。これにより、均一に培養液を混合することができる。   In the present embodiment, the right twist blade 22 twisted to the right with respect to the flow direction of the culture solution and the left twist blade 23 twisted to the left with respect to the flow direction of the culture solution are alternately arranged. In addition, since they are arranged side by side by shifting the phase by 90 °, they have a conversion action and a dividing action of the culture solution. That is, the flow direction of the culture fluid changes from the axis C toward the inner surface of the first culture tank 11 or from the inner surface of the first culture tank 11 toward the axis C along the twisted surfaces of the right twist blade 22 and the left twist blade 23. At the same time, the culture fluid collides with the end 22a of the right twist blade 22 and the end 23a of the left twist blade 23 (see FIG. 3B) and is divided. Thereby, a culture solution can be mixed uniformly.

また、混合羽根部材２１を設けることで、混合羽根部材２１を設けない場合と比べて第一培養槽１１内の気体の移動距離、つまり、気体の溶解時間を長くすることができるため、培養槽２の長さに対する気体の溶解効率が高まる。また、第一培養槽１１内では、培養液中の気泡が混合羽根部材２１に衝突して微細化され、培養液との接触面積が大きくなるので、培養槽２の長さに対する気体の溶解効率をより高めることができる。   Moreover, since the moving distance of the gas in the 1st culture tank 11, ie, the melt | dissolution time of gas, can be lengthened compared with the case where the mixing blade member 21 is not provided by providing the mixing blade member 21, a culture tank The dissolution efficiency of the gas with respect to the length of 2 is increased. Further, in the first culture tank 11, bubbles in the culture solution collide with the mixing blade member 21 and are refined, and the contact area with the culture solution increases, so that the gas dissolution efficiency with respect to the length of the culture tank 2 Can be further enhanced.

このように、本実施形態では培養槽２内に、混合羽根部材２１を備えているため、培養槽２の内径を大きく設定（本実施形態では、内径を２０ｃｍに設定）しても、培養槽２内の培養液に効果的に光を照射することができる。これにより、培養効率を高めることができるとともに、培養の大容量化を図れる。   Thus, in this embodiment, since the mixing blade member 21 is provided in the culture tank 2, even if the inner diameter of the culture tank 2 is set large (in this embodiment, the inner diameter is set to 20 cm), the culture tank 2 can be irradiated with light effectively. As a result, it is possible to increase the culture efficiency and increase the culture capacity.

また、従来の培養装置では、培養槽の内径が小さかったため、培養液の温度が上昇しやすかった。よって、培養槽に適切な温度（例えば、２５〜３５℃）を超えやすく、培養効率が低下したり、培養液中の微生物が死滅したりすることがあった。しかし、本実施形態によれば、培養槽２の内径を大きくすることができるため、培養槽２内の温度上昇を抑制することができる。これにより、培養液の温度管理が容易になる。仮に、培養槽２にスプリンクラーなどの冷却手段を設けたとしても、設置個数等を削減できる。よって、初期コスト及びランニングコストを削減することができる。また、本実施形態によれば、培養の大容量化を図れるため、従来に比べて培養槽２の全長を短くでき、さらなるコストの削減が図れる。   Moreover, in the conventional culture apparatus, since the internal diameter of the culture tank was small, the temperature of the culture solution was easy to rise. Therefore, the temperature suitable for the culture tank (for example, 25 to 35 ° C.) is easily exceeded, and the culture efficiency may be reduced, or the microorganisms in the culture solution may be killed. However, according to this embodiment, since the internal diameter of the culture tank 2 can be enlarged, the temperature rise in the culture tank 2 can be suppressed. This facilitates temperature control of the culture solution. Even if the culture tank 2 is provided with a cooling means such as a sprinkler, the number of installations can be reduced. Therefore, initial cost and running cost can be reduced. Further, according to the present embodiment, since the culture capacity can be increased, the total length of the culture tank 2 can be shortened compared to the conventional case, and the cost can be further reduced.

また、従来の培養装置では、培養槽の内径が小さかったため、培養槽単位断面積あたりの二酸化炭素の供給ポイントを多くせざるを得なかった。これにより、培養装置のコストの増加を伴っていた。しかし、本実施形態によれば、培養槽２の内径を大きくすることができるため、二酸化炭素の供給ポイント（気体供給ノズルＮ１〜Ｎ６）を比較的少なくすることができ、培養装置のコストを削減できる。   Moreover, in the conventional culture apparatus, since the internal diameter of the culture tank was small, the supply point of the carbon dioxide per culture tank unit cross-sectional area had to be increased. This was accompanied by an increase in the cost of the culture apparatus. However, according to this embodiment, since the inner diameter of the culture tank 2 can be increased, the number of carbon dioxide supply points (gas supply nozzles N1 to N6) can be relatively reduced, and the cost of the culture apparatus can be reduced. it can.

ここで、混合羽根部材２１と培養槽２の内面との間に隙間があると、その隙間に気体が流れて培養液に気体が溶解しなかったり、培養液の混合効率が低下したりして、培養効率が低下する。しかし、本実施形態では、図４に示すように、右捩り羽根２２の両側縁２２ｂ，２２ｂ（左捩り羽根２３の両側縁２３ｂ，２３ｂ）を培養槽２の内面に当接させているため、培養液への気体の溶解効率及び混合効率を高めることができ、ひいては培養効率を高めることができる。   Here, if there is a gap between the mixing blade member 21 and the inner surface of the culture tank 2, gas flows through the gap and the gas does not dissolve in the culture solution, or the mixing efficiency of the culture solution decreases. The culture efficiency is reduced. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the side edges 22b and 22b of the right twist blade 22 (the side edges 23b and 23b of the left twist blade 23) are brought into contact with the inner surface of the culture tank 2, The dissolution efficiency and mixing efficiency of the gas in the culture solution can be increased, and thus the culture efficiency can be increased.

また、培養槽２及び混合羽根部材２１をアクリル（光透過性材料）で形成しているため、より効果的に培養液に光を照射できる。また、光量子計７及びｐＨ計８の計測結果に基づいて、制御手段９が適切な量の二酸化炭素を含んだ気体及び養分を供給するため、培養効率を高めることができる。   Moreover, since the culture tank 2 and the mixing blade member 21 are made of acrylic (light transmissive material), the culture solution can be irradiated with light more effectively. Moreover, since the control means 9 supplies the gas and nutrient containing appropriate quantity of carbon dioxide based on the measurement result of the photon meter 7 and the pH meter 8, culture | cultivation efficiency can be improved.

また、培養液中に溶存する酸素が過多になると、光合成に悪影響を与えることになるが、脱気器６によって酸素を排気することで、培養効率を高めることができる。   In addition, excessive oxygen dissolved in the culture solution will adversely affect photosynthesis, but the culture efficiency can be improved by exhausting oxygen with the deaerator 6.

次に、図５及び図６を用いて他の実施形態について説明する。他の実施形態では、図５に示すように、培養槽２内で混合羽根部材２１を所定の間隔をあけて設けている点及び脱気用配管４１及び排気手段４２を設けた点で前記した実施形態と相違する。他の構成については、前記した実施形態と同等であるため、共通する部分においては同等の符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In the other embodiment, as shown in FIG. 5, the mixing blade member 21 is provided in the culture tank 2 at a predetermined interval, and the deaeration pipe 41 and the exhaust means 42 are provided as described above. It is different from the embodiment. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第一培養槽１１’は、混合羽根部材２１を備えているチューブと備えていないチューブとを交互に有する。つまり、第二チューブ１５ｂ’、第四チューブ１５ｄ’、第六チューブ１５ｆ’、第八チューブ１５ｈ’、第十チューブ１５ｊ’及び第十二チューブ１５ｌ’には、混合羽根部材２１を設けていない。   The first culture tank 11 ′ has alternately tubes having the mixing blade member 21 and tubes not having the mixing blade member 21. That is, the mixing blade member 21 is not provided in the second tube 15b ', the fourth tube 15d', the sixth tube 15f ', the eighth tube 15h', the tenth tube 15j ', and the twelfth tube 15l'.

脱気用配管４１は、図５に示すように、第一培養槽１１’及び第二培養槽１２’の長手方向中央にそれぞれ一つずつ設けられている。脱気用配管４１，４１は、管路Ｄ５を介して排気手段４２に接続されている。   As shown in FIG. 5, one deaeration pipe 41 is provided at each of the first culture tank 11 ′ and the second culture tank 12 ′ in the longitudinal center. The deaeration pipes 41 and 41 are connected to the exhaust means 42 through a pipe line D5.

排気手段４２は、本実施形態では、真空ポンプを用いている。脱気用配管４１及び排気手段４２によって、培養槽２内で生成された酸素を吸引して、外部に排気するように形成されている。また、排気手段４２は、管路Ｄ６を介して脱気器６に接続されており、脱気器６内の培養液に溶存する酸素を吸引して排気するように形成されている。   The exhaust means 42 uses a vacuum pump in this embodiment. The degassing pipe 41 and the exhaust means 42 are configured to suck oxygen generated in the culture tank 2 and exhaust it to the outside. Further, the exhaust means 42 is connected to the deaerator 6 through a pipe line D6, and is configured to suck and exhaust oxygen dissolved in the culture solution in the deaerator 6.

図６に示すように、第六チューブ１５ｆ’と第七チューブ１５ｇの間には、開口４３ａを備えた連結チューブ４３が介設されている。脱気用配管４１は、連結チューブ４３の開口４３ａに連通するノズル４４と、フィルタ４５とを有する。ノズル４４の先端には、排気手段４２（図５参照）に連通する管路Ｄ５が接続されている。ノズル４４の内部には、フィルタ４５が設けられている。フィルタ４５は、例えば多孔質セラミックスで形成されており、水を通しにくく、気体を通しやすくなっている。なお、フィルタ４５は、多孔質セラミックスに換えて、超極細繊維製不織布を用いてもよい。フィルタ４５の長さは、ノズル４４の長さよりも短くなっており、開口４３ａからフィルタ４５の端面の間に空気溜り４６が形成されている。空気溜り４６を設けることで、培養液に溶存する酸素がフィルタ４５側に流動しやすくなっている。   As shown in FIG. 6, a connecting tube 43 having an opening 43a is interposed between the sixth tube 15f 'and the seventh tube 15g. The deaeration pipe 41 includes a nozzle 44 communicating with the opening 43 a of the connection tube 43 and a filter 45. A pipe D5 communicating with the exhaust means 42 (see FIG. 5) is connected to the tip of the nozzle 44. A filter 45 is provided inside the nozzle 44. The filter 45 is made of, for example, porous ceramics, and is less likely to pass water and easier to pass gas. The filter 45 may be made of a non-woven fabric made of ultrafine fibers instead of porous ceramics. The length of the filter 45 is shorter than the length of the nozzle 44, and an air pocket 46 is formed between the opening 43 a and the end face of the filter 45. By providing the air reservoir 46, the oxygen dissolved in the culture solution can easily flow to the filter 45 side.

他の実施形態によれば、混合羽根部材２１の設置箇所を減らすことで、培養装置１’の製造コストを削減することができる。   According to another embodiment, the manufacturing cost of the culture apparatus 1 ′ can be reduced by reducing the number of installation positions of the mixing blade member 21.

また、脱気用配管４１及び排気手段４２を備えることで、培養液に溶存する酸素を効率よく外部に排気することができる。これにより、酸素過多による微生物の増殖速度の低下を回避することができる。   In addition, by providing the deaeration pipe 41 and the exhaust means 42, oxygen dissolved in the culture medium can be efficiently exhausted to the outside. Thereby, it is possible to avoid a decrease in the growth rate of microorganisms due to excessive oxygen.

なお、脱気用配管４１の設置箇所や設置個数は、培養装置１’の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。また、連結チューブ４３を用いずに、単一のチューブ（例えば、第六チューブ１５ｆ’に脱気用配管４１を設置してもよい。   In addition, what is necessary is just to set suitably the installation location and installation number of the deaeration piping 41 according to the magnitude | size etc. of the culture apparatus 1 '. Further, the deaeration pipe 41 may be installed in a single tube (for example, the sixth tube 15 f ′) without using the connection tube 43.

以上発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、第一培養槽及び第二培養槽と培養槽をニ系統設けたが、何系統設置してもよい。脱気用配管４１及び排気手段４２は、図１で示す培養装置１に設けてもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described above, design changes can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in this embodiment, the first culture tank, the second culture tank, and the culture tank are provided in two systems, but any number of systems may be installed. The deaeration pipe 41 and the exhaust means 42 may be provided in the culture apparatus 1 shown in FIG.

１ 培養装置
２ 培養槽（チューブ型培養槽）
３ 培養液供給手段
４ 気体供給手段
５ 膨張タンク
６ 脱気器
７ 光量子計（光計測器）
８ ｐＨ計
９ 制御手段
１１ 第一培養槽
１２ 第二培養槽
１３ ヘッダ管
１４ ヘッダ管
１５ａ〜１５ｌ 直線状のチューブ
１６ 湾曲状のチューブ
１７ 湾曲状のチューブ
２１ 混合羽根部材
２２ 右捩り羽根
２３ 左捩り羽根
３１ 冷却手段
３２ 養分供給手段
３３ 補給水供給手段
４１ 脱気用配管
４２ 排気手段
４３ 連結チューブ
４４ ノズル
４５ フィルタ
４６ 空気溜り
Ｅ１〜Ｅ６ 電磁弁
Ｎ１〜Ｎ６ 気体供給ノズル 1 Cultivation equipment 2 Cultivation tank (tube type culture tank)
3 Culture solution supply means 4 Gas supply means 5 Expansion tank 6 Deaerator 7 Optical quantum meter (optical measuring instrument)
8 pH meter 9 Control means 11 First culture tank 12 Second culture tank 13 Header tube 14 Header tube 15a-15l Linear tube 16 Curved tube 17 Curved tube 21 Mixed blade member 22 Right twist blade 23 Left twist Blade 31 Cooling means 32 Nutrient supply means 33 Makeup water supply means 41 Deaeration piping 42 Exhaust means 43 Connection tube 44 Nozzle 45 Filter 46 Air reservoir E1 to E6 Solenoid valve N1 to N6 Gas supply nozzle

Claims (6)

微生物を培養する培養液が流れるチューブ型培養槽と、
前記チューブ型培養槽に前記培養液を供給する培養液供給手段と、
前記チューブ型培養槽に二酸化炭素を含んだ気体を供給する気体供給手段と、を備えた微生物を培養する培養装置であって、
前記チューブ型培養槽の内部に、前記培養液がこのチューブ型培養槽の軸線を周りながら流れるように誘導する混合羽根部材が形成されていることを特徴とする培養装置。 A tube-type culture tank in which a culture solution for culturing microorganisms flows;
A culture solution supply means for supplying the culture solution to the tube-type culture tank;
A gas supply means for supplying a gas containing carbon dioxide to the tube-type culture tank, and a culture apparatus for culturing microorganisms,
A mixing blade member is formed inside the tube-type culture tank to guide the culture solution to flow while moving around the axis of the tube-type culture tank. 前記混合羽部材は、培養液の流動方向に対して板状部材を右方向に捩った右捩り羽根と、培養液の流動方向に対して板状部材を左方向に捩った左捩り羽根と、を交互に並設して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の培養装置。   The mixing blade member includes a right-hand twisted blade in which the plate-shaped member is twisted in the right direction with respect to the flow direction of the culture solution, and a left-twisted blade in which the plate-shaped member is twisted in the left direction with respect to the flow direction of the culture solution. And the culture apparatus according to claim 1, wherein the culture apparatus is alternately arranged in parallel. 前記混合羽根部材は、光透過性材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の培養装置。   The culture apparatus according to claim 1 or 2, wherein the mixing blade member is made of a light transmissive material. 前記培養液に養分を供給する養分供給手段と、
前記培養槽に照射される光エネルギーを計測する光計測器と、
前記チューブ型培養槽内の前記微生物の濃度を計測する濃度計又は前記培養槽内のｐＨを計測するｐＨ計と、
前記光計測器の計測結果と前記濃度計又は前記ｐＨ計の計測結果から、前記二酸化炭素を含む気体及び前記養分の供給量を演算する演算装置と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の培養装置。 Nutrient supply means for supplying nutrients to the culture solution;
An optical measuring instrument for measuring the optical energy irradiated to the culture tank;
A concentration meter for measuring the concentration of the microorganism in the tube-type culture tank or a pH meter for measuring the pH in the culture tank;
An arithmetic device for calculating the supply amount of the gas containing carbon dioxide and the nutrient from the measurement result of the optical measuring instrument and the measurement result of the densitometer or the pH meter is further provided. The culture apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記チューブ型培養槽に形成された脱気用配管と、
前記脱気用配管に連結され前記チューブ型培養槽で生成された酸素を吸引して大気に排出する排気手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の培養装置。 A deaeration pipe formed in the tube-type culture tank;
5. The exhaust system according to claim 1, further comprising an exhaust unit that is connected to the degassing pipe and sucks the oxygen generated in the tube-type culture tank and discharges the oxygen to the atmosphere. The culture apparatus described in 1. チューブ型培養槽の内部に、微生物を培養する培養液と二酸化炭素を含んだ気体とを供給し、光を照射して前記微生物を培養する培養方法であって、
前記チューブ型培養槽内の前記培養液をこのチューブ型培養槽の軸線を周りながら流れるように誘導させることを特徴とする培養方法。 A culture method for culturing the microorganism by irradiating light, supplying a culture solution for culturing the microorganism and a gas containing carbon dioxide inside the tube-type culture tank,
A culture method, wherein the culture solution in the tube-type culture tank is induced to flow while flowing around the axis of the tube-type culture tank.
JP2010071194A 2010-03-26 2010-03-26 Culturing device and culturing method Pending JP2011200177A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010071194A JP2011200177A (en) 2010-03-26 2010-03-26 Culturing device and culturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010071194A JP2011200177A (en) 2010-03-26 2010-03-26 Culturing device and culturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011200177A true JP2011200177A (en) 2011-10-13

Family

ID=44877649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010071194A Pending JP2011200177A (en) 2010-03-26 2010-03-26 Culturing device and culturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011200177A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013038634A1 (en) 2011-09-14 2013-03-21 Canon Kabushiki Kaisha Differential transmission circuit
JP2014039491A (en) * 2012-08-22 2014-03-06 Nippon Suisan Kaisha Ltd Algae culture apparatus and culture method
JP2014166144A (en) * 2013-02-28 2014-09-11 Hitachi Ltd Cell culture device
WO2019069552A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Ckd株式会社 Liquid diluting/mixing device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03191775A (en) * 1989-12-19 1991-08-21 P C C Technol:Kk Circulating culture device
JPH07184631A (en) * 1993-12-27 1995-07-25 Hitachi Ltd Culture apparatus for photosynthetic microorganism and culture method
JP2004283791A (en) * 2003-03-25 2004-10-14 Keio Gijuku Non-element mixer/reactor
JP2006101876A (en) * 2005-09-12 2006-04-20 Green Kankyo Technology:Kk Method for producing lactic acid and apparatus for lactic acid production
JP2008093515A (en) * 2006-10-06 2008-04-24 Anemosu:Kk Fluid mixer and fluid-mixing device
JP2009505660A (en) * 2005-08-25 2009-02-12 エイ２ビーイー カーボン キャプチャー エルエルシー Method, apparatus and system for producing biodiesel from algae

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03191775A (en) * 1989-12-19 1991-08-21 P C C Technol:Kk Circulating culture device
JPH07184631A (en) * 1993-12-27 1995-07-25 Hitachi Ltd Culture apparatus for photosynthetic microorganism and culture method
JP2004283791A (en) * 2003-03-25 2004-10-14 Keio Gijuku Non-element mixer/reactor
JP2009505660A (en) * 2005-08-25 2009-02-12 エイ２ビーイー カーボン キャプチャー エルエルシー Method, apparatus and system for producing biodiesel from algae
JP2006101876A (en) * 2005-09-12 2006-04-20 Green Kankyo Technology:Kk Method for producing lactic acid and apparatus for lactic acid production
JP2008093515A (en) * 2006-10-06 2008-04-24 Anemosu:Kk Fluid mixer and fluid-mixing device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013038634A1 (en) 2011-09-14 2013-03-21 Canon Kabushiki Kaisha Differential transmission circuit
JP2014039491A (en) * 2012-08-22 2014-03-06 Nippon Suisan Kaisha Ltd Algae culture apparatus and culture method
JP2014166144A (en) * 2013-02-28 2014-09-11 Hitachi Ltd Cell culture device
WO2019069552A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Ckd株式会社 Liquid diluting/mixing device
JP2019069408A (en) * 2017-10-06 2019-05-09 Ckd株式会社 Liquid diluting and mixing device
JP7020850B2 (en) 2017-10-06 2022-02-16 Ckd株式会社 Liquid dilution mixer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100260618A1 (en) Systems, Methods, and Media for Circulating Fluid in an Algae Cultivation Pond
US20100325948A1 (en) Systems, methods, and media for circulating and carbonating fluid in an algae cultivation pond
JP2011200177A (en) Culturing device and culturing method
JP2019141056A (en) Large scale mixotrophic production systems
CN101899391B (en) Special spectrum airlift photobioreactor
ES2669186T3 (en) Digestate and biogas desulfurization procedure of a digester, and biogas production facility using this procedure
JP2007061086A (en) Photosynthesis reactor for plant algae/microorganism
Yang et al. Improving microalgal growth with reduced diameters of aeration bubbles and enhanced mass transfer of solution in an oscillating flow field
CN103460880A (en) Water, fertilizer and air integrated fertilizer distributor
CN203904331U (en) Intensive-mode microalgae photobioreactor device
KR102368869B1 (en) Cleaning system of exhaust gas in the combustion equipment
US8628670B2 (en) Water treatment apparatus and process to reduce pipe scale and biomass
CN103636549A (en) Aquaculture pond with oxygen aeration and temperature control functions
AR061319A1 (en) ENERGY PHOTOCONVERTER FOR THE OBTAINING OF BIOFUELS
Yang et al. Improving microalgal growth with small bubbles in a raceway pond with swing gas aerators
CN205902523U (en) A gaseous conveyor for plant cultivation room
JP2020508064A (en) Systems and methods for growing algae
CN109609342B (en) Utilize haematococcus pluvialis culture system of power plant&#39;s flue gas
Su et al. An economical device for carbon supplement in large-scale micro-algae production
CN105087374A (en) Carbon source supply system for spirulina cultivated in pool
CN102242064A (en) Continuous air supplying method and system for chlamydomonas cultivation
CN206428064U (en) Bonsai type enhanced aeration biomembrane battle array device
CN105349414A (en) System and method thereof for supplementing carbon source in spirulina big pool culture
CN104130937A (en) Intra-system temperature-controlled algae liquid external circulating microalgae photobioreactor
CN110506103A (en) System and method for growing algae

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120307

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121204

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130402