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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990001539A1
    申请号:PCT/JP1989/000787
    申请日:1989-08-01
    公开日:1990-02-22
    发明作者:Akira Suzuki；Akira Nagara；Shunsuke Mitsui
    申请人:Kirin Beer Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:C12M25-00
    专利说明:
    [0001] 明 細
    [0002] 二重円筒型バイオ リ ア ク タ
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 二重円筒型バイオリアク タに関し、 とく に その反応槽の前段反応部で伝熱面積を大き く とり、 かつ 可能な限りガス抜きを行うようにし、 しかも構造が簡単 で操作性のよい二重円筒型バイオリアク タに関する。 背景技術
    [0005] 従来から細胞あるいは細胞に含まれる酵素、 その他細 胞内物質、 菌体等 （以下生体触媒という） を触媒と して 予定の生成物を得る反応器と してのバイオリアクタと し て、 一般に充填槽型リアクタがプラグフ 3—型と して多 用されている。
    [0006] このプラダフロー型リァク夕では、 その内部での反応 は模擬的に第 3図に示すようになり、 厳密にはその反応 系により複反応や代謝阻害等の拮抗を伴なうため複雑な 場合も多い。 しかし、 基本的には、 その反応は、 次の Michael is - Mentenの式
    [0007] Vmax ♦ 〔 S〕
    [0008] ( 1 )
    [0009] Km + 〔 S〕
    [0010] による。 こ こで r =反応速度、 Vmax 最大反応速度 〔 S〕 =基質濃度、 Km -定数である しかし、 いずれの反応系においても、 近似的には 一 t
    [0011] C S = S 0 ( 1 - e A ) …… （ 2 )
    [0012] として表わされる。 ここで =初期基質濃度、 t =時 間、 A =定数である。
    [0013] このように、 反応槽の入口周辺および前段反応部では 反応量が大きく、 そのため発熱反応については反応初期 に発熱量が大きく、 したがって冷却負荷が大きい。
    [0014] また、 ガス発生系では、 前段反応部のガス発生が多く、 結果的に、 後段のガスホールドアップが大きく なり、 効 率の低下を招く ことがある。 さらに後段反応部での担体 の目詰りを起しやすく なる。
    [0015] この問題点を改善するものとして、 第 4図に示すよう に、 同型の反応槽 a , aを多段に設置" L、 各槽 a , aに 担体 b , bを内装するとともに上部にガス抜き室 c , c を設ける。 さらに、 槽 a , aの相互間の上部と下部とを パイプ dで接続して送液ポンプ eの他に槽 a , a間のパ ィプ d中の別のポンプ f を介在させ、 各槽 a , a におい てガス抜きが行なわれるようにして後段でのガスホール ドァップが生じないようになされたものがある。
    [0016] しかし、 上記した構造のものでは、 槽 a， a間の別の ポンプ f を有するため、 槽 a， a間での液面制御をする ためポンプ e , f の流量調整が必要となるほか、 複数の 槽 a， aを有するため必要以上の伝熱面積を持つことに なるなどの問題点が生じる。
    [0017] 本発明は、 これらの点に鑑み、 反応槽の前段反応部ほ ど伝熱面積を大きく とることができ、 かつ可能な限り前 段でガス抜きを行なえ、 しかも構造が簡単で操作性のよ い二重円筒型バイオリアクタを提供することを！ =1的と し てなされたものである。
    [0018] 発明の開示
    [0019] 本発明は、 竪型円筒形のリアク夕であって、 外槽内に 内筒を立設して外側通路と内側通路とを区分した内外 2 層構造とする。 そして、 外側通路の下部に液入口を、 ま た、 内側通路の下部に液出口をそれぞれ設ける。 さ らに- 前記外槽の外周に冷却ジャケッ トを付設するとともに外 槽内上方に内外側通路の上面が開放するガス抜き室を形 成し、 前記外側通路および内側通路内に-生体触媒の付着 担体を装填した構成とする。
    [0020] 図面の簡単な説明
    [0021] 第 1図は本発明の二重円筒型バイオリアクタの一実施 例を示す縦断面図、 第 2図は同変形例を示す略示縦断面 図、 第 3図はリアクタにおける特性線図、 第 4図は従来 のリアクタの説明図である。
    [0022] 発明が実施するための最良の形態
    [0023] 以下、 本発明の二重円筒型バイオリアク タを第 1 図お よび第 2図に示す実施例を参照して説明する。
    [0024] 図示の実施例は、 嫌気醌酵用リアク タと した場台の一 例をその縦断面図で示すもので、 このリアクタは外槽 1 と、 その外槽 1内に立設される内筒 2とを有している。 外槽 1 は、 密閉型の竪型円筒形状を有し、 中間胴部 1 Aと、 その下部を封止する逆円錘形断面を有する底部 1 Bと、 胴部 1 Aの上部を封止する蓋 1 Cとからなってい る。 これらは、 その接合部のフラ ンジをボルト結合 （図 示せず） で密閉構造とされている。
    [0025] 内筒 2は前記底部 1 B上に立設され、 この内筒 2によ り槽内は外槽 1の内周面との間の外側通路 3と、 内筒 2 内の内側通路 4に区画されている。 その内筒 2の上端は 蓋 1 Cの下面に対し所要の間隔を有する高さ位置にまで 延びており、 この内筒 2の上端縁は鋸歯状に形成されて いて、 この上端縁が堰 5を構成している。
    [0026] 外槽 1の胴部 1 Aと底部 1 Bとの接合面間、 および内 筒 2の同接合面位置には、 パンチングメ タル、 メ ッ シュ 材等の多孔板 6が固設され、 この多孔板 6上に生体触媒 を付着させる担体 7， 7が装填されている。
    [0027] 外槽 1の胴部 1 Aの外周には冷却ジャケッ ト 8が形成 されており、 その下方部には冷媒入口 9力 、 また、 その 上方部には冷媒出口 1 0が設けられている。 この冷媒出 口 1 0には冷媒流量を調整する弁装置 1 2が設けられて いて、 前記外側通路 3内の温度を検出してコ ン トロール する温度制御手段 1 1により制御されるようになつてい ο ま た外槽 1 の底部 1 B には、 外側通路 3への液入口 1 3と、 内側通路 4からの液出口 1 4がそれぞれ設けら れている。
    [0028] 外槽 1の上方内部にはガス抜き室 1 5が形成され、 蓋 1 Cの頂部にガス抜き口 1 6が設けられ、 これにガス抜 き管 1 7が接続されている。 ガス抜き管 1 7の途中には ガス抜き量を調整して外槽 1内の圧力を調整するための 弁 1 8が介装されている。
    [0029] 次に上記本発明の二重円筒型バイオリアクタの実施例 の作用を説明する。
    [0030] まず、 液入口 1 3から流入した液は外側通路 3に入り、 その内部に装填された担体 7を通って流れる に反応が 進み、 その反応により発生する熱は外槽 1 の外周の冷却 ジャケッ ト 8による熱交換によって十分に冷却除 iされ る。
    [0031] 外側通路 3を上昇しきった液は、 内筒 2の上端の堰 5 から内側通路 4内へオーバーフロー し、 その際にガス抜 き室 1 5内の空間の空気にさ らされるので、 こ こで気液 分離され、 液体のみが内側通路 4へ流入する。 さ らに、 内側通路 4内を流下する間に後段の反応が進み、 反応を 終了した液は液出口 1 4から排出される。
    [0032] —方、 ガス抜き室 1 5において分離された気体は、 ガ ス抜き口 1 6からガス抜き管 1 7、 弁 1 8を通って系外 に排出される。 第 2図は、 外槽 1 の外周に設けられた冷却ジャケッ ト 8だけでは伝熱面積が不足し、 内側通路 4内の反応熱が 高く なるような場合に対処するための実施例である。 こ の実施例では、 内筒 2を 2重殻構造としてその内部に冷 却ジャケッ ト 8 ' を形成し、 この冷却ジャケッ ト 8 ' へ も冷媒を給排するようにしたものである。 他の構成は第 1図と同様であるから、 第 1図と同符号を付して説明は 省略する。
    [0033] また、 内側通路 4での液の液面保持の調節が難かしい 場合には、 内筒 2の上端部周囲に小径の貫孔を多数設け て内側通路 3、 外側通路 4を連通させ、 オーバーフロー 線まで満液の状態を維持しやすいようにすることもでき
    [0034] O o
    [0035] さらに好気醱酵用リアクタとするには、 多孔板 6の下 部に送気管を導入し、 担体 7 , 7に向けて送気するよう にすればよい。
    [0036] 以上説明したように、 本発明によれば、 反応前段の外 側通路における伝熱面積を大きく とることができるので、 反応熱の除去が効果的に行なえる。 かつ液を外側通路か ら内側通路へオーバーフローさせて移行させるので、 外 槽と内筒との面積比を選択することにより外側と内側と の流量バラ ンスを容易にとることができる。 そのため、 従来のように難かしい流量制御が不¾となつて操作が極 めて簡単になるなどの種々の効果が得られる。 産業上の利用可能性
    [0037] 本発明の二重円筒型バイオリアクタは、 反応槽の前段 反応部ほど伝熱面積を大きく とることができ、 かつ、 前 段反応部でガス抜きを行なえ、 しかも構造が簡 で操作 性がよいので、 広く生体触媒を触媒と して予定の生成物 を得る反応器と してのバイオリアクタと しての利用に適 している。 嫌気醱酵用リアクタ等、 本発明の利 ffl範囲は、 多岐にわたる。
    权利要求:
    Claims一 s — PCI7JP89/00787 請 求 の 範 囲
    1 . 竪型円筒形のリアクタであって、 外槽内に内筒 を立設して外側通路と内側通路とを区分した内外 2槽構 造と し、 該外側通路の下部に液入口を、 該内側通路の下 部に液出口をそれぞれ設け、 前記外槽の外周に冷却ジャ ケッ トを付設するとともに外槽内上方に前記内外側通路 の上面が開放するガス抜き室を形成し、 かつ、 前記外側 通路および内側通路内に生体触媒の付着担体を装填して なる二重円筒型バイオリアクタ。
    2 . 前記内筒を二重殻構造としてその内部に冷却ジ ャケッ トを形成した請求の範囲第 1項記載の二虽円筒型 バイオリアクタ。
    3 . 前記内筒の上端緣に鋸歯状に-形成された堰が設 けられている請求の範囲第 1项記載の二重円筒型バイオ リアクタ。
    4 . 前記内筒の上端部周囲に多数の小径の貫孔が設 けられている請求の範囲第 1項記載の二重円筒型バイオ リアクタ。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    EP2203546B1|2011-04-20|Bioreactor
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    US4780198A|1988-10-25|Hybrid high rate anaerobic treatment apparatus
    EP1888471B1|2012-11-21|Anaerobic purification device
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH0242471B2|1990-09-21|
    DE68914434T2|1994-10-06|
    EP0381776B1|1994-04-06|
    EP0381776A1|1990-08-16|
    JPH0249575A|1990-02-19|
    DE68914434D1|1994-05-11|
    EP0381776A4|1990-09-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPS569316B2|1978-07-17|1981-02-28|||
    JPS627116Y2|1983-10-15|1987-02-18|||
    JPS6177800U|1984-10-26|1986-05-24|||
    JPS61150498U|1985-03-12|1986-09-17|||CN101955294B|2009-12-01|2013-06-05|南京大学|一体化生物反应器及其应用和处理高浓度有机废水的方法|JPH0569316B2|1985-09-17|1993-09-30|Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan||
    JPH0627116Y2|1990-04-20|1994-07-27|貞則 國近|調理物撹拌装置|US8551762B2|2009-07-07|2013-10-08|Nch Corporation|System and apparatus for feeding, solubilizing, growing and discharging a biological material|
    CN102732416A|2012-06-07|2012-10-17|石药集团中润制药有限公司|一种气升式环流反应器及利用其进行青霉素发酵的方法|
    法律状态:
    1990-02-22| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-02-22| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1990-04-10| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989908876 Country of ref document: EP |
    1990-08-16| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989908876 Country of ref document: EP |
    1994-04-06| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989908876 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63/199392||1988-08-10||
    JP19939288A|JPH0242471B2|1988-08-10|1988-08-10||EP89908876A| EP0381776B1|1988-08-10|1989-08-01|Double-cylinder type bio-reactor|
    DE1989614434| DE68914434T2|1988-08-10|1989-08-01|Doppelzylinder bioreaktor.|
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