(57)【要約】【課題】培養液面への気泡の蓄積を防止する藻類培養装置を提供することを目的とする。【解決手段】藻類を含有した培養液Ｂを収容する培養槽１２を備え、この培養槽１２の内部に側方から光が入射するとともに、培養槽１２の下部から培養液Ｂ中に気体Ａが導入される藻類培養装置１０であって、培養液面１６を埋め尽くすようにして互いに近接配置された複数の粒状体１８からなる気泡防止手段をさらに備えるようにする。【選択図】図１
2020000010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
藻類を含有した培養液を収容する培養槽を備え、この培養槽の内部に側方から光が入射するとともに、培養槽の下部から培養液中に気体が導入される藻類培養装置であって、
培養液面を埋め尽くすようにして互いに近接配置された複数の粒状体からなる気泡防止手段をさらに備えることを特徴とする藻類培養装置。
【請求項２】
粒状体は、培養液面に浮上可能なボール状の浮体であることを特徴とする請求項１に記載の藻類培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養液を使用して藻類を培養する藻類培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオマス燃料や食品の材料として微細藻類が注目されており、大規模な培養プラントにおける藻類培養が盛んである（例えば、特許文献１〜３を参照）。藻類は光合成により炭水化物を生産できるため、太陽光と二酸化炭素を利用して独立栄養的に培養することが可能である。藻類を培養する際、炭素源の供給やｐＨの調整のために二酸化炭素を吹き込むことや、攪拌のために空気を吹き込むことが多い。特に少ない敷地面積で高い生産量を得ることができるタワー型培養装置は、レースウェイ型培養装置と比較して鉛直方向に大きな培養装置が多いため、気体の導入によって藻類の増殖が促進される効果が大きい。
【０００３】
藻類培養環境に気体を導入することは増殖促進のために有効であるが、２点ほど問題点が考えられる。１点は微細藻類の生産量の減少、もう１点は雑菌の繁殖である。特に二酸化炭素を導入する場合、溶解効率を考慮してできるだけ微細な気泡を導入する。その際、微細藻類が生産する多糖やタンパク質により培養液の粘度が上昇してしまい、図４に示すように、気泡が液面に蓄積してしまうことがある。気泡に巻き込まれた微細藻類が培養液から排出されてしまうと、培養液中に浮遊している微細藻類の量が減少してしまい、生産量が減少してしまう。また、装置壁面に気泡が付着すると乾燥などにより死滅した微細藻類が付着してしまい、それらを養分とする雑菌の繁殖を促進してしまう。雑菌の繁殖は微細藻類の生産効率に影響するだけではなく、製品の汚染や成分の不安定化に繋がるため避けなければならない問題である。
【０００４】
一方、液面の泡沫を消泡する装置として、例えば特許文献４〜６に記載の技術が知られている。特許文献４は、泡沫に超音波を照射して消泡するものである。特許文献５は、液面に網状の泡透過抵抗体を設けて消泡するものである。特許文献６は、液面に固体の消泡材を浮かべて消泡するものである。
【０００５】
他方、下水を高速でろ過する浮上ろ材が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。このような浮上ろ材を用いれば、気泡の発生も防止できると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２４３９４３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０８７８５８号公報
【特許文献３】特開２０１１−２３４６７７号公報
【特許文献４】特開２０１７−１６３９３６号公報
【特許文献５】特開２０１７−１６４６５７号公報
【特許文献６】特開２００３−３４０２０４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】国土交通省ＮＥＴＩＳ（新技術情報提供システム）ホームページ、「特殊浮上ろ材を用いた上向流式高速ろ過設備」、［online］、［平成３０年６月６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.netis.mlit.go.jp/NetisRev/Search/NtDetailPreview.asp?REG_NO=KT-120098&pFlg=1＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、藻類培養液に微細な気泡を導入する際に気泡が液面に蓄積すると、藻類の生産量の減少と雑菌の繁殖を招くおそれがあった。このため、液面における気泡の蓄積を防止する技術が求められていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、培養液面への気泡の蓄積を防止する藻類培養装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る藻類培養装置は、藻類を含有した培養液を収容する培養槽を備え、この培養槽の内部に側方から光が入射するとともに、培養槽の下部から培養液中に気体が導入される藻類培養装置であって、培養液面を埋め尽くすようにして互いに近接配置された複数の粒状体からなる気泡防止手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の藻類培養装置は、上述した発明において、粒状体は、培養液面に浮上可能なボール状の浮体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る藻類培養装置によれば、藻類を含有した培養液を収容する培養槽を備え、この培養槽の内部に側方から光が入射するとともに、培養槽の下部から培養液中に気体が導入される藻類培養装置であって、培養液面を埋め尽くすようにして互いに近接配置された複数の粒状体からなる気泡防止手段をさらに備えるので、気体の導入によって培養液中を上昇する気泡は、液面の気泡防止手段に衝突して消滅する。したがって、液面への気泡の蓄積を防止することができるという効果を奏する。このため、気泡が液面に蓄積することによって生じる藻類の増殖速度の低下を抑制することができる。また、液面近くの藻類が気泡によって培養槽の壁面に付着することを抑制するので、死滅した藻類による雑菌の繁殖を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る他の藻類培養装置によれば、粒状体は、培養液面に浮上可能なボール状の浮体であるので、培養液面を埋め尽くすように容易に配置することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る藻類培養装置の実施の形態を示す概略側断面図である。
【図２】図２は、本発明の効果の検証実験状況を示す図であり、（１）は比較例、（２）は本発明の実施例である。
【図３】図３は、藻体の乾燥重量の日変化の比較図である。
【図４】図４は、従来のタワー型培養装置の概略側断面図であり、液面近傍の気泡の蓄積状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る藻類培養装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
図１に示すように、本発明に係る藻類培養装置１０は、上下に延びるタワー型の培養槽１２を備えている。培養槽１２は、上方が開口した透光性材料からなる略円筒形状の容器であり、その内部には微細藻類を含有する培養液Ｂが収容されている。培養液Ｂ中で微細藻類が培養されている。培養槽１２には、側面から光合成用の外部光が入射するようになっている。また、培養槽１２の下部には、炭素源の供給やｐＨ調整、攪拌用のための気体を培養液Ｂ中に導入する気体供給部１４が設けられている。導入する気体は、二酸化炭素や空気などの気体である。
【００１７】
一方、培養槽１２内の液面１６には、小型のボール１８が多数浮かべられている。ボール１８は、液面１６を埋め尽くすようにして互いに近接配置されており、本発明の気泡防止手段として機能し、藻類の増殖を阻害しない。本実施の形態のボール１８は、中空の球状体（粒状体）で構成され、その比重は培養液Ｂのそれよりも小さく設定されているので、液面１６に浮上可能である。このため、ボール１８は、液面１６を埋め尽くすように容易に配置可能である。
【００１８】
ボール１８の構造、大きさ、形状、表面の状態は、液面１６に浮かべることができ、気泡を衝突させて消滅させることのできる構造、大きさ、形状、表面の状態であればよく、例えば大きさは外径φ１０ｍｍのものでもよい。ボール１８の材質は、微細藻類の増殖を阻害するものでなければいかなる材質で構成してもよく、例えばポリプロピレン製のもので構成してもよい。ボール１８の量は、液面１６を十分に覆える量の二倍程度の量以上を液面１６に投入してもよい。例えば、液面１６の直径がφ６０ｍｍの場合は、外径φ１０ｍｍのボールを８０個以上、投入してもよい。このようにすれば、液面１６近傍に複数のボールが上下に積層した積層体が形成されるので、液面１６を上昇する気泡を複数段階で消滅できるようになり、消泡効果が向上する。積層体の層厚は、気泡を衝突させて消滅させることのできる層厚であればいかなる厚さでもよい。積層体の上層と下層でボール１８の大きさ、形状、表面の状態が異なるようにしてもよい。また、ボール１８は、液中を上昇する気泡のサイズや培養槽１２の形状に応じて、より効率よく消泡できるものを選択することが望ましい。
【００１９】
上記構成の動作および作用を説明する。
気体供給部１４から気体を培養液Ｂに導入すると、液中を気泡Ａが上昇していき、炭素源の供給等の所期の作用が発揮される。上昇した気泡Ａがやがて液面１６近くに至ると、そこに近接配置されたボール１８に接触または衝突して消滅する。これにより、液面１６への気泡の蓄積を防止することができる。なお、ボール１８同士の間には小さな隙間があるので、液面１６から出た気体はこの隙間を通過して上方の開口より培養槽１２外に排出される。
【００２０】
このように、本実施の形態によれば、気泡が液面１６に蓄積することによって生じる微細藻類の増殖速度の低下を抑制することができる。また、液面１６近くの微細藻類が気泡Ａによって培養槽１２の壁面に付着することを抑制するので、死滅した微細藻類による雑菌の繁殖を抑制することができる。二次的な効果として、ボール１８によって、液面１６からの蒸発による培養液Ｂ量の減少を抑制できるので、培養管理をより容易にすることができる。
【００２１】
なお、上記の実施の形態においては、タワー型の培養槽１２に適用する場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、側面から光を吸収する形式の培養槽を備えるものであればいかなる培養装置にも適用可能である。
【００２２】
（本発明の効果の検証）
次に、本発明の効果の検証について説明する。
この検証では、液面１６にボール１８を設けた場合を本発明の実施例、ボール１８を設けない場合を比較例として、液面１６における気泡の消滅効果、藻体の乾燥重量の日変化を比較した。図２に検証実験状況を、図３に検証結果（藻体の乾燥重量の日変化）を示す。
【００２３】
図２（１）に示すように、比較例では、気体を培養液中に導入した後の液面の様子を観察した。（ａ）は気体導入直後の培養槽の様子、（ｂ）は気体導入からしばらく経過した後の様子、（ｃ）は液面の拡大写真である。（ｃ）に示すように、液面には多数の気泡が蓄積している。
【００２４】
図２（２）に示すように、実施例では、気体を培養液中に導入した後の液面の様子を観察した。（ａ）は気体導入直後の培養槽の様子、（ｂ）は気体導入からしばらく経過した後の様子、（ｃ）は液面の拡大写真である。（ｃ）に示すように、液面にはボールの作用によって気泡が蓄積していない。このように、本実施例では、気泡の蓄積を防止することが可能である。
【００２５】
図３に示すように、比較例のようにボールを用いない場合は、培養開始時に投入した微細藻類が気泡により培養液外に排出されてしまい、初期藻体量が少なくなった結果、増殖の立ち上がりが遅くなることがわかる。これに対して、本実施例では、ボールによって液面における気泡の蓄積を抑制することができるので、培養液外に排出される微細藻類が減少する。これにより培養液内に存在する微細藻類の量が増加する。つまり、本実施例では、増殖の立ち上がりが比較例に比べて早くなる。なお、最大比増殖速度は実施例も比較例も同程度になると思われる。
【００２６】
以上の検証実験の結果から、本実施例によれば、ボールによって液面における気泡の蓄積が防止され、増殖の促進（立ち上がりの迅速化）が図られることがわかる。
【００２７】
以上説明したように、本発明に係る藻類培養装置によれば、藻類を含有した培養液を収容する培養槽を備え、この培養槽の内部に側方から光が入射するとともに、培養槽の下部から培養液中に気体が導入される藻類培養装置であって、培養液面を埋め尽くすようにして互いに近接配置された複数の粒状体からなる気泡防止手段をさらに備えるので、気体の導入によって培養液中を上昇する気泡は、液面の気泡防止手段に衝突して消滅する。したがって、液面への気泡の蓄積を防止することができる。このため、気泡が液面に蓄積することによって生じる藻類の増殖速度の低下を抑制することができる。また、液面近くの藻類が気泡によって培養槽の壁面に付着することを抑制するので、死滅した藻類による雑菌の繁殖を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明に係る他の藻類培養装置によれば、粒状体は、培養液面に浮上可能なボール状の浮体であるので、培養液面を埋め尽くすように容易に配置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明に係る藻類培養装置は、側方から光が入射するとともに、培養液中に気体が導入される培養槽を備えた藻類培養装置に有用であり、特に、タワー型培養装置などの上下方向に長い培養槽を備えた藻類培養装置に適している。
【符号の説明】
【００３０】
１０  藻類培養装置
１２  培養槽
１４  気体供給部
１６  液面
１８  ボール（気泡防止手段）
Ａ  気泡
Ｂ  培養液
【図１】
2020000010.tif 000003
【図２】
2020000010.tif 000004
【図３】
2020000010.tif 000005
【図４】
2020000010.tif 000006