酸化発酵における固定化菌体バイオリアクターの開発

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本研究は、好気的な微生物の培養に適した固定化菌体バイオリアクターの開発を目的に、固定化担体の選択、酸素供給を効率良く維持出来るプロセスの設定を試み、酸化醗酵の一つである酢酸醗酵に適用しその有用性を検討した。1).高濃度菌体を付着保持しうる固定化担体としてコーディオライトを材料とするモノリス型焼結体を選びその有用性を明らかにした。すなわち、この担体は多孔性に富み、かつ均一に配置された平行チャネルを持つため液の流動性に加え供給ガスの圧力損失も少なく好気培養系への固定化担体として高密度で菌体を付着保持でき、かつ通気性に優れていた。2).上記の柱状担体をカラム内部に装着し、下部には供給ガスの液中への分散・細分化への効率を良くするためエジェクターを組み込んだ液循環型のカラムバイオリアクターを開発・試作した。3).試作したリアクターを用いて、繰返し回分および連続操作による酢醗醗酵を試みた結果、繰返し回分操作では回収酢酸濃度4%で2.7g/l/h,連続操作では酢酸濃度2.5%で3.6g/l/hのそれぞれ優れた生産性を示した。また高密度で担体に保持された高濃度菌体に対しても充分な酸素供給を維持できた。4).上述の如く開発・試作したバイオリアクターは好気培養系への適用性に優れていたが、繰返し回分操作では7〜8回、連続操作では300時間の安定な酢酸醗酵後、それ以上の操作に対して付着菌体の産生するポリサッカライド物質により担体内の平行チャネルが閉塞される場合が生じた。これは担体の形状、微生物の種類等による問題と考えられるが、長期安定操作への検討は今後の課題である。