2015 Fiscal Year Research-status Report
好気性微生物の大量培養を目的としたバイオリアクター向け高性能撹拌翼の開発
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26420771
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
中村 秀美 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (70198232)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 啓太 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 講師 (10710783)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 撹拌翼 / バイオリアクター / 好気性微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規に開発されたエレメント積層型撹拌翼（MSE翼）は、網目構造を持った板を何枚にも重ねてハニカム構造を持つ撹拌翼であり、流体は積層内で繋がっている多数の網目を通る際、分割・合流により混合されるとともに、乱流や渦流等によっても混合されるという特徴を有する。また、従来型の撹拌翼と比較して格段に大きな表面積を有するために剪断特性に優れており、穏和な条件で撹拌できるため好気性微生物の大量培養を目的としたバイオリアクターへの適用が期待される。今年度は通気条件による酸素移動容量係数の大きさや剪断応力による菌の損傷について検討を行い、エレメント積層型撹拌翼と6枚ディスクタービンの性能を比較した結果、以下のことが明らかになった。
１．MSE 翼の酸素移動容量係数の測定
表面ガス吸収及び通気ガス吸収における酸素移動容量係数kLaの測定を亜硫酸ソーダの空気酸化反応においてヨウ素滴定により酸化速度を算出する亜硫酸ソーダ法と、溶存酸素計を用い液中の酸素の溶解速度を直接測定するダイナミック法を用いて行い、撹拌翼の形状、スパージャーの位置や形状がkLaに及ぼす影響について検討した。kLaの値は、ノズルの位置を撹拌翼の翼部分の真下に設置して通気する条件下で、MSE翼を用いて撹拌する場合が最も大きく、酸素の取り込み効率、混合効率が良いことがわかった。
２．酵母培養における生菌率の測定
酵母を撹拌回転数や通気速度を変化させて通気撹拌槽で培養し、生酵母の呈色反応によって生菌、死菌の割合を測定し、剪断応力との関係を明らかにした。孔径の大きなMSE翼を用いた場合がせん断応力が低く、菌体への損傷が少なく、温和な条件で培養できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
通気条件による酸素移動容量係数の大きさや剪断応力による菌の損傷について検討を行い、エレメント積層型撹拌翼と6枚ディスクタービンの性能を比較した結果、エレメント積層型撹拌翼の優位性を明らかにすることができた。しかしながら、リポソームを利用した剪断応力特性の評価については、リポソームが壊れやすく、思い通りの実験結果が得られなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
エレメント積層型撹拌翼の酵母培養性能に対する最適条件の探索を続けるとともに、剪断応力に及ぼす諸因子の影響について検討を進めたい。
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