バイオセルロースの工業的生産を目標としたリアクターの試作

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555674
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 高井 光男 北海道大学, 工学部, 教授 (50002019)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田島 健次 北海道大学, 工学部, 助手 (00271643) ; 藤原 政司 北海道大学, 工学部, 助手 (30229075) ; 柴 肇一 北海道大学, 工学部, 助教授 (60241303) ; 惠良田 知樹 北海道大学, 工学部, 助教授 (30213581) ; 棟方 正信 北海道大学, 工学部, 助教授 (50261326)
• Keywords: バイオセルロース / 回転円盤型バイオリアクター / エアレーション / 菌体サポーター / ステンレス製金網 / 収量増大

Research Abstract

本研究では色々な形状の培養器を用いて効率の良いバイオセルロース(BC)の培養法法について検討し、それに基づき回転円板型バイオリアクターを試作した。これは横置き円筒型で円筒部分は長さ20cm、直径15cmのガラス製、側面はステンレス製である。モーター駆動部側面には分注及び通気を兼ねた開口部が1箇所、反対側の側面にはpH電極と酸素電極の差し込み口が2箇所とコック付き通気口とドレーンが2箇所備わっている。培養容器下部に温水循環ジャケットを置き、さらに全体をアクリル製カバーで覆い液体培地の温度制御を行った。pHコントロールは1%NaOH水溶液でコントローラーを用いて行った。エアレーションはエア-コンプレッサーからの空気をフィルターに通した後、気相のみに行った。液体培地量はガラス円筒の回転中心部までの1800mlとした。菌体サポーターの形態は円板型(直径14.4cm、ステンレス製金網、6, 8, 10, 12, 14, 16mesh)で行った。プレカルチャー60mlを植菌し、円板を2〜50rpmで回転させ28℃、6日間培養(通気量2000ml/min)でBC合成を行った。全部で9回の培養実験を行い、円板形態、円板回転速度、メッシュの大きさ、円板枚数、phコントロール、エアレーション等によるBC収量に与える影響を調べた。その結果、円板形態はステンレス製金網円板が最も効果的であった。円板回転速度については30rpmと50rpmではBC収量に差はほとんど見られなかったが、50rpmでは回転速度があまりにも大き過ぎるため生成セルロースが円板に付かないで培地中で飛散する傾向が見られた。このリアクターは金網円板上に菌体を保持させ円板上でBC合成を行うのが目的であるため、最適回転速度を30rpmとした。メッシュの大きさは14mesh金網円板が最も効果的であった。エアレーションの効果はBCの収量増大と膜質の向上が認められた。

Research Products

• [Publications] K. Tajima et al.: "Enhancement of Bacterial Cellulose Productivity by Water-soluble Chitosan" Mokuzai Gakkaishi. 42(3). 279-288 (1996)
• [Publications] K. Tajima et al.: "Enhancement of Bacterial Cellulose Productivity and Preparation of Branched Polysaccharide-Bacterial Cellulose Composite by Co-cultivation of Acetobacter Species" Sen-i Gakkaishi. 51(7). 323-332 (1995)
• [Publications] K. Tajima et al.: "Biological Control of Cellulose" Macromol. Symp.99. 149-155 (1995)
• [Publications] K. Tajima et al.: "Synthesis of Bacterial Cellulose Composite (BCC) by Acetobacter xylinum, I" Mokuzai Gakkaishi. 41(8). 749-757 (1995)
• [Publications] J.-Y. Chen et al.: "Effect of Kraft Cooking Conditions on Efficiency of Oxygen Delignification, I." Mokuzai Gakkaishi. 41(8). 757-766 (1995)
• [Publications] J.-Y. Chen et al.: "A Method for Isolation of Milled-Wood Lignin involving Solvent swelling prior to Enzyme Treatment" Wood Science and Technology. 47. 235-240 (1995)
• [Publications] T. Nakamura et al.: "Cellulose Production by Acetobacter xylinum in the Presence of Cellulase" ″Cellulose and Cellulose Derivatives : Physicochemical Aspects and Industrial Application″ published by Ellis Horwood 分担執筆, 3-8 (1995)
• [Publications] 高井光男: "第2編第2章第2節微生物セルロースの構造・物性・機能" 「生分解性プラスチックハンドブック」(出版社:NTS)分担執筆, 221-227 (1995)