(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物質を格納して微生物を培養する少なくとも１つの培養室と、
前記培養室と隣接する少なくとも１つの交換室と、
前記培養室と前記交換室との間に設けられ、前記培養室と前記交換室との間で交換剤を選択的に交換可能な少なくとも１つの分離部と、
前記培養室および前記交換室の少なくとも一方の壁面内に設けられ流体が内包された温度調節手段と、
を有することを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記温度調節手段内の流体は、外部と循環可能であることを特徴とする請求項１に記載の培養装置。
【請求項３】
前記交換室および培養室の各々は、圧力、浸透圧、印加される電圧、または付与される磁束密度を異ならせる調整剤を収容することを特徴とする請求項１または２に記載の培養装置。
【請求項４】
前記培養室と交換室の間で、圧力、浸透圧、印加される電圧、または付与される磁束密度に差を生じさせる移動力発生部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項５】
前記培養室及び／若しくは前記交換室内には、微生物を注入可能な微生物注入口が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項６】
前記培養室内及び／若しくは交換室内の収容物に電圧を印加する少なくとも１つの電極を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項７】
前記電極は、アノード電極及びカソード電極を有し、当該アノード電極及びカソード電極が共に前記培養室の収容物外に存在するか、もしくは前記収容物中に存在するか、またはアノード電極及びカソード電極のうち一以上が前記収容物中に存在することを特徴とする請求項６に記載の培養装置。
【請求項８】
前記アノード電極及びカソード電極のうち、アノード電極のみが前記収容物中に存在する、請求項７に記載の培養装置。
【請求項９】
前記電極は、交換室及び／若しくは交換室内の収容物に電流を流し、及び／若しくは放電し、及び／若しくはプラズマを発生させることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項１０】
前記分離部が、導電性を備えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項１１】
前記交換室には、前記交換剤を含む調整剤を注入する調整剤注入管および調整剤を排出する調整剤排出管の少なくとも一方が連結されるか、若しくは注入および排出の両機能を備えた少なくとも一つの調整剤注排出管が連結されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項１２】
前記分離部は液体及び／若しくは流動体の分離機能を有し、前記交換剤は液体及び／若しくは流動体であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項１３】
前記液体及び／若しくは流動体は、水であることを特徴とする請求項１２に記載の培養装置。
【請求項１４】
前記分離部は気体分離機能を有し、前記交換剤は気体であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項１５】
前記交換室には、前記気体分離機能を有する分離部を透過した気体を外部へ排出する交換室用気体排出管が連結されることを特徴とする請求項１４に記載の培養装置。
【請求項１６】
前記交換室には、前記分離部を透過した気体から、更に所定の気体を選択的に分離する第２気体分離部が設けられ、
前記交換室用気体排出管は、前記第２気体分離部を透過した気体を吸引することを特徴とする請求項１５に記載の培養装置。
【請求項１７】
前記交換室に、前記交換室内の気体を吸引する吸引管を有し、
第２気体分離部は、前記吸引管により吸引される気体が内部を流通する管形状で形成され、
前記交換室用気体排出管は、前記第２気体分離部の管壁を介して管内部の気体を吸引することを特徴とする請求項１６に記載の培養装置。
【請求項１８】
前記交換室には、当該交換室内へ気体を注入する交換室用気体注入管が連結されることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項１９】
前記交換室には、前記分離部を透過可能な物質を内包して前記交換室内へ供給する小包体が設けられることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項２０】
前記培養室には、気体を注入する培養室用気体注入管および気体を排出する培養室用気体排出管の少なくとも一方が連結されるか、若しくは注入および排出の両機能を備えた少なくとも一つの培養室用気体注排出管が連結されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項２１】
前記培養室および交換室の少なくとも一方には、開口部が設けられることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項２２】
前記開口部は、開閉可能な蓋部で覆われることを特徴とする請求項２１に記載の培養装置。
【請求項２３】
前記移動力発生部は、前記培養室または交換室の内壁に沿って摺動して培養室または交換室の容積を変化させる摺動部を有することを特徴とする請求項４に記載の培養装置。
【請求項２４】
前記分離部が、前記摺動部に設けられることを特徴とする請求項２３に記載の培養装置。
【請求項２５】
前記摺動部は、外部から回転させることでねじ構造により移動する軸部に連結されて進退可能であることを特徴とする請求項２３または２４に記載の培養装置。
【請求項２６】
前記摺動部は、上下方向へ摺動可能であり、錘部材を載置可能であることを特徴とする請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項２７】
前記錘部材は、前記摺動部から延びる錘装着軸に嵌合する形状で形成されることを特徴とする請求項２６に記載の培養装置。
【請求項２８】
前記培養室を運動させて、内部の収容物を攪拌する攪拌部を有することを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項２９】
前記培養室の内部に、当該内部の収容物と接して攪拌を行う攪拌部を有することを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項３０】
前記培養室の内部に、前記摺動部の移動によって回転する攪拌翼を備えた攪拌部を有することを特徴とする請求項２３〜２７のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項３１】
前記培養室に気体を注入する培養室用気体注入管および培養室から気体を排出する培養室用気体排出管の少なくとも一方が、前記摺動部に設けられるか、若しくは注入および排出の両機能を備えた少なくとも一つの培養室用気体注排出管が連結されることを特徴とする請求項２３〜２７，３０のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項３２】
前記摺動部は、前記培養室用注入管または前記培養室用排出管を挿通可能であり、及び／若しくは逆流防止弁が設けられた管挿通部を有することを特徴とする請求項３１に記載の培養装置。
【請求項３３】
前記培養室用注入管または前記培養室用排出管には、開口する端部に、錘もしくは浮部が設けられることを特徴とする請求項３２に記載の培養装置。
【請求項３４】
前記分離部は、前記分離機能を備えた分離機能部と、前記分離機能部を支持する分離機能部支持部と、前記分離機能部の培養室側を覆って分離機能部を保護する保護体と、を有することを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項３５】
前記培養室の内部に収容されて、前記調整剤用注入管、調整剤用排出管及び／または調整剤用注排出管が連結されて内部に交換室を形成する交換部を有し、当該交換部の表面の少なくとも一部に前記分離部が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の培養装置。
【請求項３６】
前記分離部は、前記培養室を貫通する少なくとも１つの管形状で形成される前記交換部に設けられることを特徴とする請求項３５に記載の培養装置。
【請求項３７】
前記分離部の培養室側に、通気性を備えた構造体を備えることを特徴とする請求項１〜３６のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項３８】
前記交換室は、前記培養室内で移動可能な少なくとも１つの移動交換部に設けられ、当該移動交換部の側壁及び／若しくは下壁に分離部が設けられることを特徴とする請求項１〜３７のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項３９】
前記移動交換部は、下方に重比重構造体が設けられ、上方に軽比重構造体が設けられることを特徴とする請求項３８に記載の培養装置。
【請求項４０】
前記移動交換部は、内部に与圧を付与しつつ密封可能な密封手段を有することを特徴とする請求項３８または３９に記載の培養装置。
【請求項４１】
前記交換部を複数備え、前記交換部によって交換剤が異なることを特徴とする請求項３５，３６，３８〜４０のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項４２】
前記培養室は、前記交換室内で移動可能な少なくとも１つの移動培養部に設けられ、当該移動培養部の側壁及び／若しくは下壁に分離部が設けられることを特徴とする請求項１〜３４のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項４３】
前記移動培養部は、下方に重比重構造体が設けられ、上方に軽比重構造体が設けられることを特徴とする請求項４２に記載の培養装置。
【請求項４４】
前記移動培養部は、内部に与圧を付与しつつ密封可能な密封手段を有することを特徴とする請求項４２または４３に記載の培養装置。
【請求項４５】
前記培養室または交換室は、上方が開口した槽構造で形成され、側方に開閉扉が設けられることを特徴とする請求項１〜４４のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項４６】
前記培養室および交換室の少なくとも一方は、互いに流通が制限された複数の小室に分割されることを特徴とする請求項１〜４５のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項４７】
前記蓋部に、内外を連絡させる連絡孔が設けられることを特徴とする請求項２２に記載の培養装置。
【請求項４８】
前記連絡孔に、流通を制限する流通制限部が設けられることを特徴とする請求項４７に記載の培養装置。
【請求項４９】
前記分離部は、半透膜、親水性コンクリート、親水性セラミック、イオンチャージ物質、活性炭、砂、土、合成高分子物質、天然高分子物質、金属からなる群より選択される一種以上を有することを特徴とする請求項１〜４８のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項５０】
前記分離部を構成する物質が電荷を帯びており、電荷を帯びた物質若しくはイオンの通過を選択的に阻害することを特徴とする請求項１〜４９のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項５１】
前記交換剤は、固体、固形物、液体、液状物、気体、プラズマ、生物からなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項１〜５０のいずれか１項に記載の培養装置。
【請求項５２】
前記気体は、空気、酸素、アンモニアガス、硫化水素ガス、有機ガス、エタノールガス、メタンガス、活性酸素、オゾンからなる群より選択される一種以上であり、
前記液体は、水、水を溶液とした液体混合物、コロイド溶液からなる群より選択される一種以上であり、
前記水を溶媒とした液体混合物は、陽イオン、陰イオン、無機物質、有機物質からなる群より選択される一種以上であり、
前記生物は、古細菌、真正細菌、原生生物、真核生物からなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項５１に記載の培養装置。
【請求項５３】
培養室内に有機物質を格納して微生物を培養する際に、前記培養室に隣接する交換室と前記培養室との間で、前記培養室と前記交換室と間に設けられる分離部を介して交換剤を選択的に交換させ、かつ、前記培養室および前記交換室の少なくとも一方の壁面内に流体を内包もしくは循環させて、前記培養室または前記交換室の温度を調節することを特徴とする培養方法。
【請求項５４】
前記交換室および培養室の各々に、圧力、浸透圧、印加される電圧、または付与される磁束密度を異ならせる調整剤を収容することで、前記分離部を介して前記交換剤を交換することを特徴とする請求項５３に記載の培養方法。
【請求項５５】
前記培養室と交換室の間で、圧力、浸透圧、印加される電圧、または付与される磁束密度に差を生じさせて、前記分離部を介して交換剤を移動させることを特徴とする請求項５３または５４に記載の培養方法。
【請求項５６】
前記培養室内の収容物に電圧を印加することで、当該培養室内の腐敗菌を殺菌することを特徴とする請求項５３〜５５のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項５７】
前記培養室内の収容物に電圧を印加することによる殺菌は、電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極が共に前記収容物外に存在するか、もしくは前記収容物中に存在するか、または電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極のうち一以上が前記収容物中に存在することを特徴とする請求項５５または５６に記載の培養方法。
【請求項５８】
前記電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極のうち、アノードの電極のみが前記収容物中に存在することを特徴とする請求項５７に記載の培養方法。
【請求項５９】
前記培養室内の収容物に電圧を印加することによる殺菌において、印加された電圧により発生する衝撃波を利用して前記有機物質に存在する固形物を破砕し、前記有機物質の均一化が併せて行われることを特徴とする請求項５６〜５８のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６０】
前記培養室及び／若しくは交換室内の収容物に電流を流し、及び／若しくは放電し、及び／若しくはプラズマを発生させることを特徴とする請求項５６〜５９のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６１】
前記分離部は液体及び／若しくは流動体の分離機能を有し、当該分離部を介して培養室と交換室の間で液体及び／若しくは流動体を移動させることを特徴とする請求項５３〜６０のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６２】
前記液体及び／若しくは流動体は、水であることを特徴とする請求項６１に記載の培養方法。
【請求項６３】
前記分離部は気体分離機能を有し、当該分離部を介して培養室から交換室へ気体を分離することを特徴とする請求項５３〜６０のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６４】
前記培養室または当該培養室内に設けられる攪拌部を運動させることで、当該培養室の内部の収容物を攪拌することを特徴とする請求項５３〜６３のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６５】
前記交換剤が異なる交換室を複数設けて、異なる交換剤を前記培養室との間で同時に移動させることを特徴とする請求項５３〜６４のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６６】
前記交換室の内部の交換剤を、培養する工程に応じて変更することを特徴とする請求項５３〜６５のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６７】
前記培養室を内部に有し、側壁及び／若しくは下壁に分離部を設けた少なくとも１つの移動培養部を、前記交換室内で移動させつつ培養することを特徴とする請求項５３〜６６のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６８】
前記交換室を内部に有し、側壁及び／若しくは下壁に分離部を設けた少なくとも１つの移動交換部を、前記培養室内で移動させつつ培養することを特徴とする請求項５３〜６６のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項６９】
前記分離部は、半透膜、親水性コンクリート、親水性セラミック、イオンチャージ物質、活性炭、砂、土、合成高分子物質、天然高分子物質、金属からなる群より選択される一種以上を有することを特徴とする請求項５３〜６８のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項７０】
前記分離部を構成する物質が電荷を帯びており、電荷を帯びた物質若しくはイオンの通過を選択的に阻害することを特徴とする請求項５３〜６９のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項７１】
前記交換剤は、固体、固形物、液体、液状物、気体、プラズマ、生物からなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項５３〜７０のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項７２】
前記気体は、空気、酸素、アンモニアガス、硫化水素ガス、有機ガス、エタノールガス、メタンガス、活性酸素、オゾンからなる群より選択される一種以上であり、
前記液体は、水、水を溶媒とした液体混合物、コロイド溶液からなる群より選択される一種以上であり、
前記水を溶媒とした液体混合物は、陽イオン、陰イオン、無機物質、有機物質からなる群より選択される一種以上であり、
前記生物は、古細菌、真正細菌、原生生物、真核生物からなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項７１に記載の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養装置および培養方法に関し、より詳細には、有機廃棄物質を発酵させる培養装置および培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生ゴミ、動物排泄物、廃棄木材や落葉などからなる家庭廃棄物質または産業
廃棄物質など（以下、「有機物質」ともいう）から、発酵等の方法により堆肥等を作成する作業が、農業者等により普遍的に行われてきている。また、近年のリサイクル活動の向上の結果、関連法令の整備等により、有機物質の堆肥化等に関し幾つかの発明がされてきている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−４８７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来より行われている方法は、一般に各々の農業者の経験に依存する所が多く、又堆肥化等に連なる一連の過程で天候、気温、湿度、細菌叢等の物理、化学、生物学的変化により、容易に腐敗化し完成に至らない可能性が高い。また、特許文献１に記載の方法では、有機物質の堆肥化等に関して大きな課題である有機物質の含有水分量の調節、及び微生物学的、生物化学的過程である一連の有機物質の分解過程に関して、有効な統御方法は充分に確立されているとは言えない現状がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、有機物質の含有水分量の調節を持続的に行うと伴に、特に有機物質の水分含有量及び微生物等の有機物質内での細菌叢の構成の点に於いて、一連の有機物質の分解過程の全部若しくは一部を統御可能とするものであり、有機物質の堆肥化等の作成において、経験に頼る部分を極小化させ、工業化を容易に成らしめる培養装置および発酵方法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】
【０００５】
上記目的を達成する本発明に係る培養装置は、有機物質を格納して微生物を培養する少なくとも１つの培養室と、前記培養室と隣接する少なくとも１つの交換室と、前記培養室と前記交換室との間に設けられ、前記培養室と前記交換室との間で交換剤を選択的に交換可能な少なくとも１つの分離部と、前記培養室および前記交換室の少なくとも一方の壁面内に設けられ流体が内包された温度調節手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る培養方法は、培養室内に有機物質を格納して微生物を培養する際に、前記培養室に隣接する交換室と前記培養室との間で、前記培養室と前記交換室と間に設けられる分離部を介して交換剤を選択的に交換させ、かつ、前記培養室および前記交換室の少なくとも一方の壁面内に流体を内包もしくは循環させて、前記培養室または前記交換室の温度を調節することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成した本発明に係る培養装置は、培養室と交換室の間で所定の交換剤を選択的に交換可能な分離部が設けられるため、培養室内の交換剤（例えば水）の含有量を有効に統御でき、工業化が容易となる。
【０００８】
上記のように構成した本発明に係る培養方法は、培養室と交換室の間に設けられる分離部を介して所定の交換剤を選択的に交換させるため、培養室内の交換剤（例えば水）の含有量を有効に統御でき、工業化が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１０】
本発明は、発酵物質、有機肥料、堆肥、厩肥等（以下、堆肥等と称する場合がある）の原材料である有機物質中に含まれる含有水分量を、例えば、半透膜、親水性コンクリート、親水性セラミック等（以下分離機能部等と称す。なお、分離機能部については、後に詳述する。）を有する構造体を用いて、迅速に原材料中に含まれる水分含有量を調節する培養装置およびこれに不随する培養方法に関するものである。また、本発明は、原材料が、真菌、細菌、古細菌等の微生物（以下、微生物と称す）の有気、無気呼吸等（以下、発酵等と称す）によって堆肥等へ変化する微生物学的、化学的変化過程において、物理学的、化学的、及び生物学的手法を用いることにより、人為的に自由度の高い調節を可能とする装置、及びこれに付随する培養方法に関するものであり、同過程においてエタノ―ル、メタン等の物質若しくはイオンを分離採取可能とするものである。
【００１１】
更に本発明は有機物質の種類を基本的に選ばず、また微生物の種類の性状が嫌気性、好気性、偏性嫌気性、偏性好気性である等に関係せず、また微生物の呼吸過程及び微生物叢の変化により有気、無気又は両者の併用、若しくは変化の如何を問わず対応可能であることも特徴とする。更に本発明は単に堆肥化等に限らず、いわゆる発酵食品（例えば、ヨーグルト、アルコール製品）等の製造に関しても有益である。更に本発明の過程に於いて、エタノール、メタン等の有機ガス物質、イオン、塩等を分離し採取、抽出が可能であり、地球温暖化防止、二酸化炭素発生抑制に資するものである。
【００１２】
なお、本明細書中の「発酵」とは、解糖系の酸化過程のみならず、古細菌、真正細菌、真核生物である微生物が行う無気呼吸、有気呼吸を含めた有機物、無機物の異化若しくは同化過程を言い、場合により、光合成、化学合成をも含む。
【００１３】
[一般構造]
初めに、本発明に係る培養装置の一般的構造について説明する。
【００１４】
本発明に係る培養装置は、図１，２に示すように、内部に空間を有し、開口部４が形成された本体１と、開口部４に取り付けられる蓋部２とを備えている。本体１の内部には、内部空間を２分する分離機能部３が設けられる。分離機能部３により分離された内部空間の一方は、原材料を格納して発酵させる培養室５であり、他方は、培養室５内と物質、イオン、プラズマ、微生物、電子、電気等（以下、物質と称することがある）を交換する交換室６である。交換される交換剤は、例えば、培養室５内の浸透圧を調整するための浸透圧調整剤に含まれる水である。
【００１５】
交換剤は、例えば、固体、固形物、液体、液状物、気体、プラズマ、生物からなる群より選択される一種以上でありえる。気体としては、空気、酸素、アンモニアガス、硫化水素ガス、有機ガス、エタノールガス、メタンガス、活性酸素、オゾンからなる群より選択される一種以上でありえる。液体としては、水、水を溶媒とした液体混合物、コロイド溶液からなる群より選択される一種以上であえる。水を溶媒とした液体混合物としては、陽イオン、陰イオン、無機物質、有機物質からなる群より選択される一種以上でありえる。生物としては、古細菌、真正細菌、原生生物、真核生物からなる群より選択される一種以上でありえる。
【００１６】
開口部４は、培養室５側に設けられており、蓋部２は、開口部４を開閉可能であり所望により取り外すことができる構造となっている。
【００１７】
分離機能部３は、交換剤を透過可能な構造体であり、半透膜、親水性コンクリート、親水性セラミック等が適用できる。
【００１８】
なお、上述の構造は、本発明に係る培養装置の一般構造であり、他の構造に種々変形することができる。例えば、培養室５および交換室６は、かならずしも同一の本体の内部に設けられなくてもよい。
【００１９】
＜蓋部＞
蓋部２は、原材料を収容した培養室５を覆うものであり、例えば、図３に示すように、スクリュー構造７が設けられて、開口部４に形成されるスクリュー溝（不図示）にねじ込まれることで、開口部４に連結される。培養室５内の原材料を、嫌気性菌や偏性嫌気性菌により分解する過程が必要な場合、必要に応じて、パッキン８等を用いて密閉構造とすることが可能である。
【００２０】
また、蓋部２は、本体１と接合、係合、もしくは一体化することも可能である。図４は、蓋部２が本体１に対して蝶番９により接合された形態を示す。また、図５は、シャッター構造１０を備えた蓋部２が、本体１と一体化した形態を示す。
【００２１】
また、図６に示すように、蓋部２に分離機能部３を設けることもできる。分離機能部３は、蓋部２のみでなく、図７に示すように、本体１にも設けることができる。なお、図６の形態では、培養室５または交換室６が、分離機能部３を挟んで本体１の外側に位置することとなる。
【００２２】
また、蓋部２は、図８に示すように、分離機能部３を備えるとともに、本体１の内部を摺動可能な摺動部１１として設けられてもよい。このとき、摺動部１１は、培養室５と交換室６の間で移動可能な壁面を構成し、培養室５および交換室６の容積を変更させることができる。なお、蓋部２とは別構造として、摺動部１１が設けられる場合もある。
【００２３】
また、蓋部２は、図９に示すように、外部もしくは装置の他の部位と連通するための連絡孔１２を有することができる。連絡孔１２は、例えば通気孔として使用される（図９（Ａ）参照）。また、連絡孔１２には、流通を制限するための流通制限部として、開閉自在なシャッター１３（図９（Ｂ）参照）、逆流防止弁１４（図９（Ｃ）参照）、またはフィルター１５（図９（Ｄ）参照）等が設けられてもよい。
【００２４】
シャッター１３は、連絡孔を必要に応じて開閉し、逆流防止弁１４は、一方向のみの流通を可能とし、フィルター１５は、本体内部と外部もしくは装置の他の部位との流通に関して、一定の制限を与えることを可能とする。
【００２５】
これらの弁１４、シャッター１３、およびフィルター１５等の構造は、本体１内部と外部もしくは装置の他の部位との連通を、人為的もしくは科学的（物理的、化学的または生物学的）に制御可能とする。
【００２６】
＜本体＞
本体１は、図１０に示すように、分離機能部３を介して少なくとも２室に分けられている。なお、分けられた少なくとも２室は、図１０では同一構造体に設けられるが、必ずしも同一構造体に設けられる必要はなく、互いに異なる構造体に設けられてもよい。図１１〜１３の例では、交換室６が、分離機能部３が設けられる培養室５に着脱可能な別構造体で形成されている。図１２では、分離機能部３が、交換室６と培養室５の間に、径の小さい小径流路部１６が形成されており、この小径流路部１６に、分離機能部３が設けられている。図１３は、交換室６および培養室５が円柱形状で形成され、交換室６と培養室５の間に、径の小さい小径流路部１７が形成されており、分離機能部３が、この小径流路部１７に設けられている。
【００２７】
本体１の壁面は、１層もしくは多層の固体、または固体ではないが固形形状を形成可能な固形体により形成される。図１４の例では、本体１は、一層のセラミック材料１８から形成される。図１５の例では、本体１は、セラミック材料の外層１８に、アルミニウム合金の内層１９が設けられた２層構造で形成されている。
【００２８】
本体１の壁面には、少なくとも一部に、液体、気体またはプラズマを含む流体や、前述のような流体ではないが流動可能な流動体（例えば、粒状体）等を内包することができる。図１６の例では、アルミニウム合金の内層１９に、周方向に形成される環形状の流体収容空間２０（温度調節手段）が形成され、この流体収容空間２０に、例えば水が内包されている。
【００２９】
また、流体収容空間２０が、外部との間で連絡されて、液体、気体、プラズマまたは流動体が循環する構造であってもよい。図１７の例では、壁面内にコイル状チューブ２１を配し、このチューブ２１（流体収容空間）内に、温水を循環させている。チューブ２１は、例えばステンレス製である。このような構造とすることで、保温等の温度調整が容易となり、本体１内の培養室５および／または交換室６の温度条件を一定に保ち、もしくは任意に変更するように制御できる。
【００３０】
本体１は、内容物の攪拌や切り返し等を目的として、動体運動が可能であってもよい。図１８は、本体１が回転軸を有する例を示しており、円柱形状の本体１が、中心軸に沿って回転可能となっている。
【００３１】
また、図１９は、球状の本体１自体が、水平面で回転移動する例を示し、図２０は、球状の本体１自体が、鉛直面で回転移動する例を示している。
【００３２】
また、本体１は、振動が付与されたり、上下左右等の直線運動が可能であってもよい。図２１は、円柱形状の本体１が、上下方向へ移動可能であり、かつ振動が付与される例である。このように、様々な運動を、組み合わせることが可能である。
【００３３】
また、本体１は、本体内への収容物の搬入や搬出のために、図２２，２３に示すように、傾ける等の運動が可能であってもよい。
【００３４】
＜培養室＞
培養室５は、上述したように、主として有機物質を含む原材料を格納し、微生物により生物化学的に変化させて堆肥等を製造するための室または槽である。培養室５には、生物化学的変化を生じさせる一連の工程の全部もしくは一部における、原材料から堆肥等へ至るまでのいずれかの物質が貯蔵される。なお、培養室５に格納される原材料には、有機物質のみではなく、無機物を含んでもよい。
【００３５】
図２４（Ａ）は、培養室５の一般的構造を示す断面図であるが、このように、培養室５の一方側が解放して開口部４が形成され、他方側に分離機能部３が設けられている。また、図２４（Ｂ）は、培養室５の他の例を示す断面図であるが、培養室５に、分離機能部３以外の膜や弁等２２が設けられてもよい。図２５（Ａ）は、培養室５に弁２３を設けた例を示す断面図であり、弁２３は、外部もしくは他の室に通じている。図２５（Ｂ）は、培養室５にフィルター２４を設けた例を示す断面図である。フィルター２４は、例えば金属膜フィルターであり、フィルター２４の外部には管２５が設けられて、外部もしくは他の室に通じている。
【００３６】
培養室５は、図２６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上述した蓋部２によって、密閉もしくは半密閉されることができる。ここで半密閉とは、図２６（Ｂ），（Ｃ）のように、通気弁２６を設けたり、全透膜等２７を設けることを意味している。
【００３７】
培養室５は、図２７に示すように、内部に膜等２８（半透膜、不透膜、全透膜等）や、固体、固形体（個体ではないが形状を保持できるもの）等により分離された小室２９を有してもよい。または、図２８に示すように、別構造の小室が通路部３０で連結されて、全体として１つの培養室５を構成してもよい。なお、この通路部３０には、膜等が設けられる場合もあれば、設けられない場合もある。
【００３８】
なお、培養室５内の分離機能部３に隔てられた１つ以上の小室２９を、交換室６と見なすこともできる。
【００３９】
＜培養室の加圧、減圧構造＞
培養室５には、必要に応じて、培養室５内の浸透圧の調整のために、培養室５内を加減圧する移動力発生部３１が設けられる。
【００４０】
移動力発生部３１は、図２９に示すように、培養室５の内壁に接して擦動可能な摺動部３２が、培養室５の外壁を貫通する軸部３３に固定されて形成される。摺動部３２は、軸部３３が外部の加圧源によって進退動されることで移動し、培養室５内の収容物を加圧もしくは減圧することができる。
【００４１】
移動力発生部３１は、図３０（Ａ）に示すように、軸部３３が蓋部２を貫通する場合がある。または、移動力発生部３１は、図３０（Ｂ）に示すように、摺動部３２に分離機能部３が設けられる場合がある。
【００４２】
＜培養室の攪拌構造＞
培養室５は、収容物の攪拌や切り返し等のために、内部に攪拌部が設けられる場合がある。攪拌部は、培養室５に接合、係合、または独立して設けられる。
【００４３】
図３１（Ａ）は、培養室５の内壁に、突出した少なくとも１つ以上の攪拌部３５が形成される例を示している。この攪拌部３５は、培養室５が回転することで、収容物の攪拌や切り返しを行う。
【００４４】
図３１（Ｂ）は、培養室５の内部に、培養室５と係合する少なくとも１つ以上の球状体である攪拌部３６が設けられる例を示している。攪拌部３６は、培養室５が回転することで、培養室５の内部で移動し、収容物の攪拌や切り返しを行う。この攪拌部３６は、収容物の攪拌や切り返しを良好に行えるように、内容物よりも比重が高いことが好ましく、例えば重金属等により形成される。
【００４５】
図３１（Ｃ）は、培養室５の内部に、培養室５と独立して回転可能な攪拌翼（プロペラ）である攪拌部３７が設けられた例を示す断面図である。攪拌翼３７は、スクリュー形状を呈しており、培養室５の壁面を貫通する軸部３８に固定されている。この攪拌部３７（攪拌翼）は、軸部３８を外部からの動力で回転駆動することで、収容物の攪拌や切り返しを行う。
【００４６】
図３２（Ａ），（Ｂ）は、培養室５の内部に、攪拌部が設けられた他の例を示す。図３２（Ａ）のように、攪拌翼３７が取り付けられた軸部３８が、分離機能部３を貫通するように構成してもよく、また、図３２（Ｂ）のように、蓋部２（摺動部）を培養室５の内壁に沿って摺動可能とし、この蓋部２の培養室５側の面に、突出した攪拌部３９を形成してもよい。
【００４７】
培養室５は、前述した蓋部２と同様に、外部もしくは装置の他の部位と連通する連絡孔を有する場合がある（図９参照）。
【００４８】
培養室５は、場合により、主たる収容物（有機物質）が収容される主室４０と、主たる収容物とは異なる副収容物を収容するための副室４１とを有する。副収容物は、例えば空気をも含みえるものであり、固体、液体および流体の全てを含みえる。図３３は、培養室５に副室４１が設けられた例を示す。培養室５の主室４０と副室４１の間には、フィルター４２等の構造物を設けることもでき、これにより、主室４０と副室４１の間における収容物および副収容物の一部の流通が、部分的もしくは全体的に制限される。
【００４９】
副室４１は、前述した蓋部２と同様に、外部もしくは装置の他の部位と連通する連絡孔を有する場合がある（図９参照）。
【００５０】
＜分離機能部＞
分離機能部３は、交換剤を透過可能な構造体であり、半透膜、親水性コンクリート、親水性セラミック、イオンチャージ物質、活性炭、砂、土、合成高分子物質、天然高分子物質、金属等が適用できる。分離機能部３は、分離機能を有する有形物（物質、若しくはイオン、塩、コロイド等）及び／又は無形物（電場、磁場等）若しくは両者の複合体より形成された部位である。
なお、半透膜とは、一部の物質は透過するが、一部の物質は透過しない膜を意味し、逆浸透膜、限界濾過膜等を含むものである。分離機能部３を透過する物質（交換剤）としては、例えば、水、培養室５内で発生するエタノールやメタン、活性酸素やオゾン等が想定されるが、これらに限定されない。また、本発明では、交換剤に微生物が含まれる場合もある。
【００５１】
分離機能部３は、少なくとも一部が、強度保持の目的で、他の物質からなる分離機能部支持部で支持される場合がある。
【００５２】
分離機能部３の例として、図３４に示すように、複数の孔を備えたガラスからなる分離機能部支持部４２によって、分離機能部３を保持することができる。更に、分離機能部３を、スポンジ状の物質からなる分離機能部保護体４３で覆って保護することもできる。
【００５３】
分離機能部３は、特性の異なる複数の分離機能部３からなる場合がある。図３５は、分離機能部３が複数設けられる例を示す斜視図である。図３５の例として、アルミ合金からなる分離機能部支持部４２に、分離機能部３Ａ，３Ｂとして、限界濾過膜と気体分離機能部が設けられる。または、図３５の他の例として、アルミ合金からなる分離機能部支持部４２に、分離機能部３Ａ，３Ｂとして、親水性コンクリートと親水性セラミックが設けられる。
【００５４】
分離機能部３は、少なくとも１つの交換室６と接続するが、場合によって、分離機能部３の一部が、外部に開放、もしくは装置の他の部位に接続することがある。図３６は、分離機能部３の一部が、外部に開放した例を示す。図３６では、限界拡散膜３Ａが交換室６と接続し、ガス分離膜３Ｂが外部に開放して設けられている。
【００５５】
分離機能部３は、物理的、化学的、もしくは生物化学的変化の過程において不要となった場合に、取り除かれる場合がある。また分離機能部３は、物理的、化学的、もしくは生物化学的手法を用いて分離機能部３の機能が無効化される場合がある。ここで、分離機能部３の機能が無効化されると、分離機能部３おける流通が抑制されるか、または流通の制限が解放されることとなる。
【００５６】
図３７は、分離機能部３が取り除かれる例を示し、図３８は、物理的構成により分離機能部を閉じる例を示す。図３７に示すように、分離機能部３が取り除かれると、培養室５と交換室６の間の流通が解放される。また、図３８に示すように、開閉可能な絞り環４４が分離機能部３に設けられることで、培養室５と交換室６の間の流通が抑制される。
【００５７】
なお、本発明に適用される分離機能部３は、必ずしも膜の形態に限定されず、物質の移動が可能であればよいため、本明細書中では、上述の分離機能部３の機能を備えた部材をより一般的に分離部と称する場合がある。
【００５８】
＜交換室＞
交換室６は、図３９に示すように、分離機能部３を介して培養室５と隣接する室または槽である。交換室６は、浸透圧、加圧、減圧、イオン交換等の電気力、磁気力、拡散等の物理的、または化学的現象、若しくは微生物の運動等の生物現象を利用し、分離機能部３を介して、培養室５に格納された収容物との間で、物質（交換剤）の交換を行う。すなわち、交換室６と培養室５の各々に、圧、電圧または付与される磁束密度等が異なる調整剤を収容することで、交換室６と培養室５の間で、交換剤を移動させることができる。
【００５９】
電圧を印加する際には、例えば、分離機能部３を介して培養室５と交換室６の両側に少なくとも１つの電極（アノード電極およびカソード電極）を設けて電圧を付与することで、培養室５と交換室６の間で電子またはイオンを交換できる。電子を交換させる際には、分離機能部３は導電性を有する例えば金属であることが好ましく、イオンを交換させる際には、イオンを交換可能な分離膜を用いることが好ましい。
【００６０】
磁束密度を付与する際には、例えば、分離機能部３を介して培養室５と交換室６の両側に、磁界を発生させる電磁コイルを設けることで、培養室５と交換室６の間で金属を含む物質や生物（例えば、金属原子、金属イオン、または金属粒子等を含む細菌等の微生物）を交換できる。金属を含む微生物としては、例えば、菌体内にマグネタイトの微粒子を有する磁性細菌が挙げられる。金属を含む物質や生物を交換させる際には、例えば、始めに交換室６側の電磁コイルにより磁界を生じさせて交換室６内の金属を含む物質や生物を分離機能部３の近傍に引き寄せる。この後、交換室６側の電磁コイルの作動を停止し、培養室５内の電磁コイルを作動させることで、培養室５側に磁界を生じさせて、金属を含む物質や生物を分離機能部３を介して培養室５側に移動させることができる。この後、培養室５側の電磁コイルの作動を停止すると、金属を含む物質や生物が、培養室５内に拡散される。
【００６１】
交換室６は、培養室５と一体的に構成されてもよく（図１０参照）、また培養室５と別構造であってもよい（図１１〜１３参照）。
【００６２】
交換室６は、図４０（Ａ）に示すように、複数設けられてもよい。または、交換室６が複数の小室４５を有し、これらの小室４５が組み合わされて、全体として１つの交換室６を構成してもよい。交換室６が複数設けられる場合には、互いに交通可能とすることができ、または、交通しないようにすることができる。互いに交通させる場合には、図４０（Ｂ）に示すように、膜等４６（半透膜、不透膜、全透膜等）が介在される場合がある。
【００６３】
交換室６は、前述の蓋部２や培養室５と同様に、外部もしくは装置の他の部位と連通する連絡孔を有する場合がある（図９参照）。交換室６の内部には、交換剤（例えば、水）を含む材料（例えば、浸透圧調整剤）が内包される。交換室６には、液体、気体またはプラズマを含む流体や、流体ではないが流動可能な流動体（例えば、粒状体）等を内包することができる。なお、交換室６側から分離機能部３を吸引し、陰圧的に培養室５との間で内容物の一部を交換する場合、交換室６が一次的に真空状態（少なくとも、培養室５よりも減圧した状態）となる場合がある。すなわち、培養室５と交換室６の間に差圧を与えることで、交換剤が培養室５側から交換室６側へのみ移動するならば、交換室６には、必ずしも交換剤が設けられなくてもよい。
【００６４】
また、交換室６の内部に、他の構造体を有する場合があり、更に前記構造体は分離機能を有する場合もあり得る。また、前述の図３２（Ａ）の例では、交換室６の内部に攪拌翼３７の軸部３８が内在されている。また、図４１の例では、交換室６の内部に、微生物を通すことができる孔を有する小包体４７が、少なくとも１つ内在される。小包体４７の内部には、微生物を含む溶質が内在している。分離機能部３は、当該微生物が通ることができる孔を有しており、微生物も交換剤と言える。したがって、小包体４７内の微生物は、交換室６から分離機能部３を通して、徐々に培養室５内に供給される。
【００６５】
図４２の例は、交換室６の内部に、気体分離機能を備えた気体分離膜からなる気体分離管４８（第２気体分離部）が設けられている。交換室６には、交換室６内の気体を吸引する吸引管４９と、吸引管４９により吸引される気体が内部を流通する気体分離管４８とが設けられる。また、交換室６には、気体分離管４８の管壁を介して管内部の気体を吸引する交換室用気体排出管５０が設けられる。したがって、交換室用気体排出管５０により、気体分離管４８を介して所定の気体（例えば、メタン等）を分離して収集し、残気を吸引管４９にて吸引して排出できる。なお、第２気体分離部は、気体分離管４８のような管形状に限定されず、例えば面形状等の他の形態で設けることも可能である。
【００６６】
＜交換剤分離方法＞
本装置を用いて、逆浸透膜法、限界濾過法若しくは精密濾過法により、培養室５から例えば水分を除去することができる。図４３は、培養室５側を加圧する場合を示す断面図、図４４は、交換室６側を減圧する場合を示す断面図である。
【００６７】
逆浸透膜法もしくは限界濾過法では、例えば水、イオン、活性化酸素やオゾン等を除去できる。精密濾過法は、逆浸透膜法や限界濾過法よりも大きな物質を除去するために用いられる。なお、例えば限界濾過膜法では、交換室６には高分子化合物溶液等の浸透圧調整剤を入れることになる。また、交換室６の方が浸透圧が低い場合、何らかの方法、例えば培養室５を加圧する、交換室６を減圧する等が必要になる。浸透圧調整剤は、例えば高濃度の電解質溶液、高濃度易水溶性物質等の液体、塩等の固体、吸水性固体物等を用いうる。
【００６８】
また、分離機能部を構成する物質が電荷を帯びることで、電荷を帯びた物質若しくはイオンの通過を選択的に阻害することもできる。
【００６９】
図４３の例では、培養室５の内壁を摺動する摺動部５１に固定された軸部５２を押圧することで、培養室５内を加圧し、培養室５内の例えば水を交換室６へ移動させることができる。図４４の例では、交換室６の内壁を摺動する摺動部５３に固定された軸部５４を引っ張ることで、交換室６内を減圧し、培養室５内の例えば水を交換室６へ移動させることができる。
【００７０】
＜第１，第２実施形態＞
以下、本発明を適用した第１，第２実施形態について説明する。
【００７１】
第１，第２実施形態に係る培養装置は、生ゴミ、動物排泄物、廃棄木材や落葉などからなる家庭廃棄物質または産業廃棄物質など、すなわち「有機物質」からのエタノール抽出を行うエタノール製造方法において使用される。エタノール製造方法では、上述の有機物質を原材料として用い、微生物学的処理サイクルの段階を設け、前記段階を適宜循環させつつ、その循環段階中にセルロース、へミセルロース、リグニン等を含む高分子有機化合物を分解しつつ適宜エタノールを抽出するとともに、最終物質を肥料としている。以下では、エタノール製造方法の工程に沿って説明を進めつつ、第１，第２実施形態に係る培養装置を説明する。
【００７２】
エタノール製造方法は、図４５に示すように、第１工程と、第２工程に大別される。第１工程は、有機物質を準備する工程である。第２工程は、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される一種以上を用いてエタノール発酵を行うことにより、前記有機物質からエタノールを抽出し、肥料前駆成分を得る段階（ａ）と、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、前記肥料前駆成分を微生物に分解させることにより、有機物質を得るとともに、場合によりエタノールを抽出しうる段階（ｂ）と、微生物の同化作用によって無機物質から有機物質を得るとともに、場合によりエタノール抽出しうる段階（ｃ）と、からなる群より選択されるいずれか２種以上の段階を１回以上有する工程である。
【００７３】
なお、必要な場合には、上記のいずれか一以上の工程（または後述する段階）において、１回以上の加熱殺菌、酸もしくはアルカリ投与による菌増殖の阻止、または滅菌処理などを行ってもよい。また、有機物質が容積の大きな固形物を含む場合には、処理速度を大きくするために粉砕または細断するのが通常である。
【００７４】
本製造方法は、所望により第３の工程をさらに設けてもよく、該工程によって、微生物を用いて、前記段階（ａ）で得られる前記肥料前駆成分から肥料を生成することも可能である。
【００７５】
本発明に係る第１実施形態は、本製造方法の第１工程〜第３工程の全ての工程を１つの装置で実施可能なエタノール製造装置（培養装置）である。
【００７６】
第２実施形態は、本製造方法の第３工程に用いられる堆肥製造装置（培養装置）であるが、第１実施形態と同様に、第１，第２工程に適用することもできる。
【００７７】
なお、本明細書で挙げられる微生物の分類（門、目、属、種など）については、本願の出願時における分類に従って記載している。将来において、かかる微生物の分類が変更になった場合には、変更後の分類もまた、本発明の範囲に含まれる。
【００７８】
［第１工程］
本製造方法の第１工程（有機物質を準備する工程）は、有機物質の種類や組成によっては本工程における下記の操作の一部または全部を省略してもよい。すなわち、単に有機物質を後工程のために「用意」するだけであってもよい（以下、「未処理の有機物質」ともいう）。具体的には、有機化合物が比較的低分子である場合には、次工程の段階（ｂ）にそのまま進んでもよい。
【００７９】
一方、有機物質が高分子の有機化合物を含む場合には、かかる有機物質を「前処理」しておくことが必要となりうる。前記有機物質中の前記高分子の有機化合物の含有率は、有機化合物の種類によって様々であり、特に限定されることはない。
【００８０】
前記高分子の有機化合物を含む有機物質として、以下に限定されることはないが、例えば植物、動物排泄物、生ゴミまたは鉱物などが挙げられる。前記植物の例として枯葉、木材、紙などが挙げられ、前記動物排泄物の例として鶏糞や馬糞などが挙げられる。なかでも、後述する微生物群が好適に利用（資化）できるという観点より、鶏糞などの動物排泄物が好ましい。具体的にいえば、前記有機物質が、好ましくはセルロースを構成する２分子のグルコースからなる二糖類の分子量より大きな高分子有機化合物、より好ましくはオリゴ糖の分子量より大きな高分子有機化合物を含む場合には、微生物及び／または二酸化炭素、酸溶液もしくは酸性塩溶液を用いてアンモニウムイオンを前記高分子有機化合物中に固定し、場合によってｐＨを調節した後、麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いて前記高分子有機化合物を分解することを含むのが好ましい。また、第１工程である前処理を行うことにより、例えば、有機物質が微生物によって汚染されているような場合であっても、腐敗を防止し、アンモニアや有機ガス等の状態で、エタノール生成に必要となる水素、酸素及び炭素が大気中へ放出することを防ぐこと、並びに、反応に必要な自由エネルギーを反応系中に保存することができる。
【００８１】
このようにして、本工程は、第２の工程に必要な物質（元素やイオン等）、並びに自由エネルギーの確保及び第２工程に必要な環境条件を整えることを目的とする。以下、より具体的に、上記の好ましい前処理について詳細に説明する。
【００８２】
１．腐敗菌の数を減少させる段階
植物及び動物の排泄物、生ゴミ、鉱物並びに食品（製品を含む）などの有機物質中に存在しうる腐敗菌が、後述する第２の工程における微生物に起因する反応を阻害しうる。これは、第２の工程におけるエタノール発酵やメタン発酵により得られるはずの有用物質（エタノール、メタン及び／または肥料前駆物質）が生成阻害を受けるため、好ましくない。さらに、該有害物質が現に、人体への悪影響のみならず、地球環境の汚染や破壊に繋がっていることは周知の事実である。そのため、第１の工程で腐敗菌数を減少させておくことは非常に有益であるといえる。
【００８３】
腐敗菌の数を減少させるために、槽内の収容物に電圧を印加する殺菌法を利用することが、非常に効果的である。かかる殺菌法は２つに大別されるため、以下、順を追って説明する。
【００８４】
第１に、電圧の印加に伴い、電流が収容物に流れ、電流を腐敗菌に通電させることにより、腐敗菌が感電を起こして死滅させることが可能となる。また、電流が収容物に流れるに従って、付随的に熱エネルギーが発生し、かかる熱エネルギーを利用して、腐敗菌を熱殺菌することもできる。このような電気エネルギーに起因した電気化学的殺菌（滅菌）及び／またはこれに付随して生じる熱エネルギーに起因した熱殺菌（滅菌）によって、収容物中に存在する腐敗菌が殺菌（滅菌）される。
【００８５】
また、電流の通流に伴って放電現象が発生する。なかでも、気体放電が典型的な例である。気体放電を行うための装置については後述するが、一般には、アノードの電極及びカソードの電極のうち一以上を前記収容物中ではなく空中（収容物外）に存在させることとなりうる。気体放電（電子の発生）の種類としては、従来公知のものであれば特に制限されることはないが、例えば、火花放電、アーク放電、コロナ放電（高電圧直流電流を利用）やグロー放電などが挙げられる。また、高電圧直流電流を利用するコロナ放電の他に、高電圧交流電流を利用した放電もありうる。特に、高度に電離した気体（プラズマ）の発生に伴うプラズマの照射が、腐敗菌の効率的な殺菌（滅菌）の観点より好ましい。前記収容物は、有機物質を含む限り、固体状、半固体状、液体状のいずれであってもよい。有機物質に存在する腐敗菌を、電圧の印加によって効率的に死滅させる観点からいえば、前記収容物は液体状であることが好ましい。また、放電による殺菌（滅菌）処理（以下、単に「放電処理」ともいう）は、大気中で行われても水中で行われてもよい。このうち、放電処理が水中で行われる場合には、水中に存在するイオン量によって条件が異なってくる。放電処理が大気中、水中のいずれであっても好適に実行される観点からいえば、放電処理の処理条件として、印加電圧は１ｋＶ〜１００億Ｖであることが好ましく、１００ｋＶ〜１０億Ｖであることがより好ましく、１万ｋＶ〜１０億Ｖであることがより好ましい。また、処理時間は特に制限されることはないが、好ましくは１回の放電当たり１０−４秒程度である。このような放電処理を必要に応じて複数回繰り返してもよい。なお、処理温度は特に制限されることはない。
【００８６】
前記培養室内の収容物に電圧を印加することによる電気化学的殺菌は、電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極が共に前記収容物外に存在するか、もしくは前記収容物中に存在するか、または電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極のうち一以上が前記収容物中に存在すればよい。かような場合、所望の殺菌を行うことが可能となる。このうち、アノードの電極及びカソードの電極が共に前記収容物外に存在するか、一以上の電極のみが前記収容物中に存在する場合、通電処理（気体放電処理）は「断続的」に行われうる。なお、「アノードの電極及びカソードの電極のうち一以上」とは、アノードの電極及びカソードの電極が、それぞれ１本ずつ存在している形態、いずれか一方が１本存在し、他方が２本以上存在する形態、あるいは、共に２本以上存在する形態における、１本以上の電極を意味する。そして、アノードの電極及び／またはカソードの電極が２本以上存在する場合には、電極ごと（アノード、カソードの別を問わない）に独立して、収容物中に存在していても空中（収容物外）に存在していてもよい。
【００８７】
気体放電処理に関するいくつかの形態のうち、アノードの電極及びカソードの電極のうち一以上の電極を収容物中に存在させる場合であって、特に前記収容物が液体状の場合には、かかる電極が溶液に直接浸されることとなって電極に物質が付着しうる。そこで、好ましくは、一方の電極のみが前記収容物中に存在することによる殺菌を行うとよい。例えば、カソードの電極のみを収容物中に存在させる形態においては、アノードの電極から流れる電流に起因して発生する熱、若しくは電子自体の運動エネルギーによる収容物の攪拌が期待される。すなわち、収容物を攪拌しつつ電流を収容物に通流させることは、腐敗菌の効率的な殺菌（滅菌）に繋がりうる。さらに、アノードの電極のみを収容物中に存在させる形態においては、電流に起因して発生する熱、若しくは電子自体の運動エネルギーによる収容物の攪拌効果に加えて、空中（収容物外）に存在するカソードから放出された電子が、収容物中に存在するアノードへと移動する際、収容物表面（界面）において非常に大きな衝撃波（後述）の発生が期待できる。かような大きな衝撃波の取扱いに対し、安全上適した装置などを使用することによって、腐敗菌を非常に効果的に殺菌（滅菌）させることが可能となりうる。安全面等を重視するならば、アノードの電極のみが、前記収容物中に存在することによる殺菌を行うことがより好ましい。アノードの電極に付着しうるイオンは、水酸基、硫酸イオンや硝酸イオンなどであるため、これらが電極に付着しても導電性に及ぼす影響は、カソードの電極のみの場合と比較して、一般に小さいためである。
【００８８】
図４６は、第１実施形態に係る培養装置９０を示す斜視図である。本培養装置９０は、特に、嫌気性条件下でのエタノール発酵に適しているが、好気性条件化での発酵等にも適用できる。本培養装置９０は、内部に空間が形成された本体９１と、蓋部９２を備えている。本体９１は、上端に開口部が形成された円柱形状を有し、この開口部に蓋部９２が開閉自在に設けられている。本体９１の内部には、内部空間を上下に分割する分離構造部９３（分離部）および加減圧構造体９４（移動力発生部、分離部）が設けられる。本培養装置９０では、分離構造部９３と加減圧構造体９４の間の空間に、培養室９５が設けられる。また、分離構造部９３の下方には、培養室９５と水を交換して培養室９５内の浸透圧を調整するための浸透圧調整室９６（交換室）が設けられ、加減圧構造体９４の上方の空間には、培養室９５にて発生するエタノールを回収するための気体回収室９７（交換室）が形成される。
【００８９】
分離構造部９３は、図４９に示すように、本体９１に固定された分離機能部支持部９９と、分離機能部支持部９９により支持される複数の分離機能部１００と、分離機能部１００の培養室９５側を覆って分離機能部１００を保護する上側分離機能部保護体１０１を有している。上側分離機能部保護体１０１は、耐圧性のスポンジ状物質からなり、培養室９５内の内容物から分離機能部１００を保護している。
【００９０】
本体９１の浸透圧調整室９６には、浸透圧調整剤（交換剤）としての液体を注入する調整剤注入管１０２と、浸透圧調整剤を排出する調整剤排出管１０３が連結されている。浸透圧調整剤は、例えば培養室９５にて用いられる液体培地の濃度が異なるものが適用できるが、必ずしも液体培地に限定されず、例えば塩等の濃度の異なる物質でもよい。なお、調整剤の注入と排出の両機能を備えた調整剤注排出管が連結されてもよい。
【００９１】
本体９１の培養室９５には、脱酸素気体を注入する培養室用気体注入管１０４と、微生物を投入するための微生物投入管１０５が連結されている。培養室用気体注入管１０４および微生物投入管１０５には、逆流防止弁が設けられる。微生物投入管１０５からは、発酵に必要な微生物が投与可能であり、微生物の不足等の発酵等の進行を妨げる要因が生じた場合に、繰り返し微生物を投与することができる。
【００９２】
加減圧構造体９４は、図４８に示すように、本体９１の内面に沿って摺動可能な摺動部１０６と、本体９１の外部から蓋部９２を貫通し、摺動部１０６に固定された軸部１０７とを有している。摺動部１０６は、気体分離機能部１０８と、気体分離機能部１０８を支持する摺動分離機能部支持部１０９と、気体分離機能部１０８を保護する下側分離機能部保護体１１０を有している。なお、気体分離機能部１０８は、非多孔質膜でもありえる。非多孔質膜は、気体を分離する際に気体が孔を通過せず、気体が溶解、拡散、脱溶解の過程で膜を通過するものである。
【００９３】
下側分離機能部保護体１１０は、耐圧性のスポンジ状物質からなり、培養室９５内の内容物から気体分離機能部１０８を保護している。なお、本体９１の内面と摺動する摺動部１０６の外周面、および軸部１０７と摺動する蓋部９２の貫通孔には、密封を確保するために、Ｏリング等のシール部材が設けられることが好ましい。
【００９４】
軸部１０７は、本体９１の外側に位置する一端側から内部を貫通するエタノール排出流路１１１が形成され、エタノール排出流路１１１は、気体回収室９７に位置する軸部１０７の外周面で開口する複数の回収孔１１２と連通する。
【００９５】
また、蓋部９２には、外部から脱酸素気体を注入する脱酸素気体注入管１１３が連結されている。この気体注入管１１３から脱酸素気体を注入すると、気体回収室９７内のエタノールを含む気体が、回収孔１１２、エタノール排出流路１１１を通って、外部のエタノール分離装置へ排出される。なお、本装置を好気性条件下で使用することもでき、この際には、気体注入管１１３から脱酸素気体ではなく、酸素を含む気体を注入することもできる。また、エタノール排出流路１１１を、エタノール以外の気体の排出に使用することもできる。
【００９６】
本体９１は、図４７に示すように、内面を構成する内筒１１４が熱伝導性に優れたアルミニウム合金等製であり、この内筒１１４の外側に、温水等の流体を流通させることが可能な熱交換用チューブ１１５が螺旋状に巻回されている。熱交換用チューブ１１５の一端は、温水注入口１１６であり、他端は、温水排出口１１７である。熱交換用チューブ１１５の外側には、熱伝導性に劣る樹脂やゴム等からなる保温部１１８が形成され、保温部１１８の外側は、合金等からなる外壁１１９に覆われている。なお、内筒１１４の更に内側には、後述する電極からの電流から絶縁するために、樹脂等の絶縁材が被覆されてもよい。
【００９７】
また、本体９１には、必要に応じて培養室９５内の腐敗菌を殺菌（滅菌）するためのアノード電極９８Ａおよびカソード電極９８Ｂが設けられる。電極９８は、培養室９５内に通電、若しくは放電可能であれば、培養室９５の内外を問わず取り付け位置は限定されないが、例えば、電極９８の一方が培養室９５に設けられ、電極９８の他方が浸透圧調整室９６に設けられる。このように取り付ける際には、分離機能部１００も導電性を有することが好ましい。本実施形態では、アノードの電極９８Ａ及びカソードの電極９８Ｂが共に収容物中に存在する（培養室９５および浸透圧調整室９６内の溶液に直接浸っている）が、アノードの電極９８Ａ及びカソードの電極９８Ｂが共に培養室９５に存在してもよい。培養室９５および浸透圧調整室９６は、安全性の観点より、少なくともその最内層が樹脂やコンクリート等からなる絶縁性材料で構成されていることが好ましい。蓋部９２も上記と同様、安全性の観点より、少なくともその最内層がコンクリート等からなる絶縁性材料で構成されていることが好ましい。そして、放電環境を作り出すために、カソード電極９８Ｂおよびアノード電極９８Ａの間にコンデンサー６１および電源６３がスイッチ６２を介して接続される。したがって、スイッチ６２が入ると、カソード電極９８Ｂより電子がアノード電極９８Ａの方向へ向かって放電される。このようにして作り出された放電環境によって、培養室９５及び／または浸透圧調整室９６内に投入された有機物質に存在する腐敗菌は死滅する一方、有機物質自体への損傷を抑制できる。なお、安全のため、培養室９５または浸透圧調整室９６にアース６４を設置する。なお、放電処理を「持続的」に行う場合には、コンデンサー６１は特に必要でないため、なくてもよい。
【００９８】
一方、電圧を印加する際に用いられるアノードの電極及びカソードの電極のうち、アノードの電極のみが前記収容物中に存在し、カソードの電極は大気中（空中）に存在してもよく、または、両方が大気中（空中）に存在してもよい。本実施形態では、培養室９５は収容物で満たされているが、培養室９５の上部に収容物で満たされない部分を設け、ここにカソードの電極やアノードの電極を設けたり、または気体回収室９７にカソードの電極やアノードの電極を設けることで実現できる。
【００９９】
本工程において第１実施形態に係る培養装置９０を使用する際には、まず、培養室９５内に有機物質を収容する。次に、本体９１に蓋部９２および加減圧構造体９４を取りつけて、培養室９５および気体回収室９７を密封する。この後、調整剤注入管１０２から浸透圧調整剤を浸透圧調整室９６（交換室）に注入し、調整剤排出管１０３から排出して、浸透圧調整剤を流通させる。または、調整剤注入管１０２から注入した浸透圧調整剤を、調整剤排出管１０３から排出せずに浸透圧調整室９６に一定時間保持してもよい。更に、軸部１０７をコンプレッサー等の駆動源により加圧する。この際の加圧力は、条件に応じて任意に設定することが好ましい。これにより、培養室９５の収容物は、浸透圧調整室９６内の浸透圧調整剤との間の圧力差に応じて、分離機能部１００を介して水分が移動し、最適な含有水分量が保たれる。
【０１００】
この後、スイッチ６２をオンにすることにより電源６３が入り、カソード電極９８Ｂより電子がアノード電極９８Ａの方向へ向かって放電される。このようにして作り出された放電環境によって、培養室９５内に投入された有機物質に存在する腐敗菌は死滅する一方、有機物質自体への損傷を抑制できる。
【０１０１】
さらに、培養装置９０により、有機物質が容積の大きな固形物（一般に、高分子有機化合物を主成分とする塊）を含む場合には、処理速度を大きくするために破砕（粉砕）または細断することが好ましいが、かかる培養装置９０により前記固形物を破砕できる。具体的には、前記槽内の収容物に電圧を印加することによる電気化学的殺菌において、印加された電圧により発生する衝撃波が前記有機物質に存在する固形物を破砕するため、該有機物質の処理速度を大きくすることができる。これにより、有機物質の均一化処理を腐敗菌数の減少処理と併せて行うことができる。
【０１０２】
このような、有機物質中の固形物の破砕による均一化は、上記した有機物質が容積の大きな固形物を含む場合に行うことが好ましい。一方で、前記固形物が大量に含まれる場合であって、かつ、前記固形物が主に低分子物質からなる場合には、原料の均一化をあえて行わなくても、例えば上記の滅菌処理により腐敗菌の作用を効果的に抑制することができる。前記均一化の方法は特に制限されることはないが、例えば、ホモジナイザー等が一般に使用可能である。好ましくは、腐敗菌の数の減少と固形物の破砕による均一化とを同時に達成できるという観点より、上記した放電現象に伴って発生する衝撃波を用いる方法である。なお、上記の図４６で示した装置は、かかる衝撃波が相当大きなものであっても安全上問題のないといえるものである。
【０１０３】
第２に、電圧の印加に伴って放出された電子の運動エネルギーを直接的または間接的に用いた殺菌が挙げられる。「直接的」に用いる場合とは、電子自体がその運動エネルギーにより腐敗菌と衝突し、腐敗菌が死滅する場合を意味する。なお、「電子自体」とは、前記放出された電子そのものと、かかる電子が後述するように収容物中のイオンや分子等と衝突することにより該イオンや分子等から２次的（３次的以降も含む）に放出される電子とを両方含む。一方、「間接的」に用いる場合とは、電子がその運動エネルギーにより、イオン（錯イオンや金属イオン等）及び／または分子（水分子等）に衝突し、衝突されたイオン及び／または分子が腐敗菌と衝突する結果、腐敗菌が死滅する場合を意味する。なかでも、水分子など、水素結合や分子間力などによっていわゆる「重合」形態をとるものに対し、放出された電子が衝突した場合、かかる「重合」形態の崩壊とともに、大きな衝撃波が生じうる。上述したように、かような大きな衝撃波を利用することによって、腐敗菌を非常に効果的に殺菌（滅菌）させることが可能となりうる。なお、本「第２の」殺菌は、上記した「第１の」殺菌とともに生じることもありうる。また、本「第２の」殺菌は、上記の図４６に示された装置においても実施可能である。
【０１０４】
なお、好気性条件下でのエタノール発酵を行う場合には、上記装置に別途、酸素などの気体を供給するための気体注入口を設けることが好ましい。図５０は、好気性条件下で使用するための、第１実施形態に係る培養装置の変形例であり、第１実施形態に掛かる装置９０と同様に、第１工程〜第３工程までの全ての工程を実施できるものである。なお、第１実施形態と同一の機能を有する部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０５】
第１実施形態の変形例である培養装置１２１は、図５０に示すように、培養室９５内にモータ１２２等により駆動される攪拌翼１２３が設けられており、外部から供給される電流によって駆動される。攪拌翼１２３は、図５１に示すように、分離構造部９３に設けられる凹部１２４に載置されて、分離機能部支持部９９に固定される。
【０１０６】
本培養装置１２１では、培養室９５に連結される培養室用気体注入管１０４から、酸素を含む気体が注入される。また、気体回収室９７に連結される気体注入管１１３からも、酸素を含む気体が注入される。
【０１０７】
攪拌翼１２３は、回転することで混合溶液１２０を切り返し、混合溶液１２０の全体に酸素を行き渡らせることができる。また、軸部１０７をコンプレッサー等の駆動源により加減圧することで、混合溶液１２０内の空気等有酸素ガス含有量を調整することもできる。
【０１０８】
本培養装置１２１によっても、前述の培養装置９０と同様に、アノード電極９８Ａ及びカソード電極９８Ｂに電圧を付与することで、混合溶液の水分含有率を調整しつつ、培養室９５内の腐敗菌を滅菌できる。
【０１０９】
２．アンモニウムイオンの有機物質中への固定化、及び腐敗菌の不活性化
一般に、有機物質は微生物学的に汚染されていることが多いため、腐敗によってアンモニアガスや有機ガス等が発生し易い環境にある。本過程は、アンモニウムイオンを有機物質中に固定すると共に、腐敗菌を不活性化させることによって腐敗菌による有機ガスの発生を防止することを目的とする。なお、以下の（１）微生物学的方法及び（２）化学的方法は、いずれか一方のみにより前処理を施してもよいし、両方により前処理を施してもよい。
【０１１０】
（１）微生物学的方法
微生物を用いてアンモニウムイオンを前記高分子有機化合物中に固定することができる。前記微生物は、窒素同化作用を有する光合成細菌であることが好ましい。なかでも、アンモニア及び尿酸を同化可能な菌株であることがより好ましい。このような光合成細菌としては、特に限定されることはないが、例えば、藍色細菌、紅色光合成細菌、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、糸状光合成細菌（緑色非硫黄細菌）及びヘリオバクテリアからなる群より選択される１種以上の細菌が挙げられる。その際、有機物質における水分含有率などの条件に応じて、１種単独または２種以上を併用することができる。上記した菌の培養条件については、藍色細菌など好気性細菌の場合には好気性条件、及びその他の嫌気性細菌の場合には嫌気性条件とする必要がある。具体的な好気性条件または嫌気性条件、すなわち温度やｐＨなどについては、使用する菌の種類によって様々であると共に、当業者であれば適宜、適切な条件の設定が可能であるため、ここでは特に制限されることはない。
【０１１１】
光合成細菌に光合成を好適に行わせるため、非遮光容器または建造物中に有機物質を収納し、前記光合成細菌を前記有機物質中に投入してもよい。藍色細菌など好気性の光合成細菌を用いる場合には、有機物質中に必要量の酸素（空気を含む酸素含有気体または純酸素）が供給可能となるように非遮光容器または建造物を利用し、必要により攪拌装置を併設してもよい。微生物学的方法も、上述の培養装置９０，１２１にて実施可能である。
【０１１２】
培養装置９０または培養装置１２１を用いる際には、微生物投入管１０５から必要な微生物を投与し、培養室用気体注入管１０４から所望により酸素を含む気体を注入することで、アンモニア固定を行わせることができる。また、培養装置１２１を用いる際には、必要に応じて攪拌翼１２３を回転させることができる。
【０１１３】
さらに、アンモニア固定（アンモニウムイオンの有機物質中への固定）後、腐敗菌の不活性化、及び後述の「２．」を実行する前に、あらかじめ酸溶液または酸性塩溶液を投入しておき、有機物質（前処理後の有機物質）を弱酸性に調整しておくことが好ましい。前記酸溶液または酸性塩溶液に用いられる酸または酸性塩の具体例については、後述の「（２）」で挙げるものと同様である。
【０１１４】
さらに、光合成細菌の代わりに、例えば、特開２００２−３３５９５２号公報に開示されている酵母が参照により本願に引用されうる。また、一般に、光合成細菌は、酸性環境を好む菌が多いため、酸溶液または水中で酸性塩を投入し、前処理後の有機物質を弱酸性に保った後、光合成細菌を投入することもできる。ただし、例えば、特開２００５−１６８５０８号公報に開示されているような、塩基性下で機能を発揮する光合成細菌を使用することも場合によってはありうることである。かかる場合に、原材料用の細菌を弱酸性下に置くことは不利となりうるので、あらかじめ塩基性溶液または塩基性塩溶液を投入しておき、有機物質（前処理後の有機物質）を弱塩基性に調整しておくとよい。
【０１１５】
（２）化学的方法
酸性や塩基性の溶液などを用いてアンモニウムイオンを前記高分子有機化合物中に固定できる。前記有機物質中でのアンモニアは、アンモニア、アンモニウムイオンまたは錯イオン、あるいはこれらの塩もしくは化合物の形態で存在している。これらのアンモニアに対して、二酸化炭素、酸もしくは酸性塩の化合物、塩基性もしくは塩基性塩の化合物、またはそれらのイオン化合物を前記有機物質に投入することによって、アンモニアの気化蒸発を防止することができる。このような観点より、アンモニウム塩とアンモニウムイオンとの間で化学平衡状態を作り出すことのできる化合物またはそのイオンを使用することが好ましい。具体的には、炭酸、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸、有機酸、亜硫酸、亜硝酸、酸性及び塩基性アミノ酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カリウムまたはリン酸カリウムなどが挙げられる。なかでも固体状の炭酸水素カルシウムを用いることがより好ましい。前記酸性塩化合物またはそのイオンは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、投入後の有機物質（前処理後の有機物質）は複雑な緩衝溶液系に含まれることとなる。前記緩衝溶液系を概説すると、内部に存在する陽イオン及び／または陰イオンが主体となり、さらにそれらがイオン結合した塩もしくは錯イオン、または、錯イオンとイオンもしくは錯イオンとが結合した塩よりなる。
【０１１６】
前記陽イオンとして、以下に限定されることはないが、例えばナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオンもしくはカルシウムイオン等が挙げられる。一方、前記陰イオンとして、以下に限定されることはないが、例えば塩素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオンもしくは炭酸イオン等が挙げられる。
【０１１７】
本化学的方法も、上述の培養装置９０，１２１にて実施可能である。
【０１１８】
培養装置９０または培養装置１２１を用いる際には、かかる装置の開口部から、または微生物投入管１０５や培養室用気体注入管１０４から、上述の炭酸水素カルシウムなどの固体状成分及び水や、物質若しくはイオンを含む液体、若しくは塩素ガス等の気体などを投入し、有機物質及び固体状成分の混合溶液とする。また、培養装置１２１を用いる際には、必要に応じて攪拌翼１２３を回転させて攪拌を行うことができる。混合溶液の調製手段としては、特に制限されることはないが、酸溶液の生成過程で発熱しうるため、０℃を越えて１４℃程度まで（好ましくは０℃を越えて１０℃程度まで）の水などをあらかじめ投入しておき、攪拌しながら固体状成分を少しずつ投入することが好ましい。また、温度を確認しながら、固体状成分と水とを同時に投入することも好ましい。固体状成分の使用割合は、腐敗を効果的に防止する観点より、混合溶液の全質量に対して、２０〜３０質量％であることが好ましい。また、有機物質の使用割合は、特に限定されることはないが、混合溶液の全質量に対して、５０〜８０質量％であることが好ましく、５５〜６５質量％であることがより好ましい。
【０１１９】
この後、有機物質及び酸溶液からなる混合溶液を静置させることにより、アンモニウムイオンが有機物質中に固定される。その際に発生するガスは、排出流路１１１を通じて排出される。そのため、アンモニア固定を効率良く行わせることができるとともに、残渣が効果的に排除して、有機物質及び新鮮な酸溶液を逐次的に供給できるという利点がある。前記酸溶液中の液体状成分の使用割合は、特に限定されない。
【０１２０】
３．麹菌及び／または麹菌由来の酵素を用いた、前記高分子有機化合物の分解
本明細書における「麹菌」とは、アスペルギウス属、モナスカス属（紅麹菌など）、リゾープス属（テンペ等）、ノイロスポア属（オンジョム等）、及び麦芽を意味する。麹菌を上記した前処理後の有機物質に直接加えてもよいし、または麹菌を繁殖させた、主に有機物からなる物質を前記前処理後の有機物質に加えてもよい。後者の場合、麹菌は生存していても生存していなくてもよい。さらに、麹菌より抽出した麹菌由来の酵素を使用してもよい。
【０１２１】
場合によっては、麹菌に必要な環境を整えてもよい。その際、例えば、水分含有量の調節を目的として、前処理後の有機物質に水分含有率の低い有機物質、例えばバーク材や落葉などを任意に加えてもよい。このように、麹菌を用いて、セルロース、へミセルロース、リグニン、澱粉及び蛋白質などの高分子有機化合物を低分子の糖類などに分解させた後、後述の第２工程に進むことができる。麹菌は、培養装置９０または培養装置１２１に、微生物投入管１０５から投入される。
【０１２２】
［第２工程］
第２工程は、様々な態様がありうる。
【０１２３】
本工程は、段階（ａ）と段階（ｂ）と段階（ｃ）とからなる群より選択されるいずれか２種以上の段階を１回以上有し、前記選択された段階のうち任意の２種の段階を１回以上反復して行う。このような任意の２種の段階を１回以上反復して行う過程を、本明細書において「サイクル」と称することもある。
【０１２４】
前記サイクルとしては、いくつかの種類が挙げられる。すなわち、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）からなるサイクル経路（以下、「第１のサイクル」とも称する）、前記段階（ａ）及び前記段階（ｃ）からなるサイクル経路（以下、「第２のサイクル」とも称する）、並びに前記段階（ｂ）及び前記段階（ｃ）からなるサイクル経路である（以下、「第３のサイクル」とも称する）。
【０１２５】
なかでも、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）を１回以上反復して行うことが好ましい。その際、所望により、前記段階（ａ）及び前記段階（ｃ）、並びに／または前記段階（ｂ）及び前記段階（ｃ）を１回以上反復して行ってもよい。より好ましくは、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）を１回以上反復して行い、且つ前記段階（ａ）及び前記段階（ｃ）を１回以上反復して行う。また、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）を１回以上反復して行い、且つ前記段階（ｂ）及び前記段階（ｃ）を１回以上反復して行うこともより好ましい。特に好ましくは、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）、前記段階（ａ）及び前記段階（ｃ）、且つ前記段階（ｂ）及び前記段階（ｃ）を１回以上反復して行うことである。これらのサイクルは、互いに独立的に機能してもよいし、複数のサイクルが従属的に（同時に）機能してもよい。特に、上記サイクルが２種以上存在するような第２工程の場合には、効率化の観点より、これらのサイクルが従属的に機能することが好ましい。なお、サイクル経路に属さない段階については、１回終了型の「直線状」経路でありうる。
【０１２６】
なお、上記の各段階に用いられる微生物は、サイクルの初発にのみ投入されてもよく、サイクルの継続中、すなわち中途の過程でさらに投入されてもよい。
【０１２７】
以下、上記した３種類のサイクルについて、構成する段階を説明しつつ詳細に説明する。
【０１２８】
＜第１のサイクル＞
本サイクルは、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される一種以上を用いてエタノール発酵を行うことにより、前記有機物質からエタノールを抽出し、肥料前駆成分を得る段階（ａ）と、好気性条件もしくは嫌気性条件下で、前記肥料前駆成分を微生物に分解させることにより、有機物質を得るとともに、場合によりエタノールを抽出しうる段階（ｂ）と、を反復して行う段階である。
【０１２９】
本サイクルは、本発明の生成方法において中心的な部分を構成しうる。概略についていえば、上記段階（ａ）と段階（ｂ）とからなる環状の反応経路であって、前記反応経路を用いて微生物学的なエタノール抽出処理が行われる。なお、エタノールの抽出に伴い、微生物による異化反応は、より段階（ｂ）側にシフトすることとなりうるが、段階（ｂ）の処理中にエタノール抽出を行うこともありうる。さらに、エタノール抽出は、段階（ｂ）終了後で段階（ａ）開始前もありうる。また、本段階は通常、段階（ａ）から開始されるが、場合によっては段階（ｂ）から開始してもよい。さらに、後述のように、段階（ａ）及び段階（ｂ）は共に、好気性条件及び嫌気性条件のいずれのパターンも採りうるため、計４パターンが存在しうる。以下、段階（ａ）及び段階（ｂ）について詳細に説明する。
【０１３０】
１．段階（ａ）
段階（ａ）を実行するための装置として、前述の培養装置９０が適用できる。当該装置中で、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される一種以上を投入し、適宜必要により攪拌を加えながら、エタノール発酵を行わせることにより、有機物質（未処理及び／または前処理後）からエタノールを抽出する。段階（ａ）において用いられる真菌は、エタノール発酵を行うことのできる菌であれば特に制限されることはないが、酵母及びＲｈｉｚｏｐｕｓ  ｏｒｙｚａｅよりなる群から選択される１種以上であることが好ましい。酵母の属としては、エタノール発酵を効率的に行えるという点より、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｃａｎｄｉｄａ属、Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ属、Ｐａｓｔｏｒｉｓ属、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｏｐｓｉ属、Ｐａｓｔｏｒｉｓ属、Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ属などが挙げられる。より具体的には、サッカロミセス・セレビシェ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｅｘｉｇｕｏｕｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｌａｃｔｉｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｆｒａｇｉｌｉｓ、Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｒｏｕｘｉｉ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｊａｐｏｎｉｃｕｓ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｏｐｔｏｓｐｏｒｕｓ、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｐｏｍｂｅ、Ｐａｓｔｏｒｉｓ  Ｐｉｃｈｉａ、Ｃａｎｄｉｄａ  ａｌｂｉｃａｎｓが好ましい。なお、アルコール生成能を有する酵母は、一般には嫌気性菌（通性嫌気性菌、偏性嫌気性菌）である。また、へテロ型乳酸菌としては、ラクトバチルス・ロイテリ（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ．ｒｅｕｔｅｒｉ）（好気性菌）、及びラクトバチルス・ファーメンタム（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ．ｆｅｒｍｅｎｔｕｍ）（通性嫌気性菌）等が挙げられ、なかでもラクトバチルス・ロイテリが好ましい。また、糸状菌であるＲｈｉｚｏｐｕｓ  ｏｒｙｚａｅは、好気性菌である。具体的な好気性条件または嫌気性条件については、菌ごとに様々であり、当業者であれば適宜最適条件（温度やｐＨなど）を設定可能であるため、ここでは説明を省略する。
【０１３１】
本工程において第１実施形態に係る培養装置９０，１２１を使用する際には、培養室９５内には既に有機物質（未処理及び／または前処理後）が収容されているため、ここに微生物投入管１０５からアルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される一種以上を投入して、混合溶液１２０とする。
【０１３２】
次に、調整剤注入管１０２から浸透圧調整剤を浸透圧調整室９６（交換室）に注入し、調整剤排出管１０３から排出して、浸透圧調整剤を流通させる。または、調整剤注入管１０２から注入した浸透圧調整剤を、調整剤排出管１０３から排出せずに浸透圧調整室９６に一定時間保持してもよい。更に、軸部１０７をコンプレッサー等の駆動源により加圧する。この際の加圧力は、条件に応じて任意に設定することが好ましい。これにより、混合溶液１２０は、浸透圧調整室９６内の浸透圧調整剤との間の圧力差に応じて、分離機能部１００を介して水分が移動し、発酵等に最適な含有水分量が保たれる。また、熱交換用チューブ１１５に温水を流通させることで、培養室９５内を最適な温度に保持できる。また、必要に応じて、微生物注入管１０５（微生物注入口）から微生物を投与する。
【０１３３】
発酵等が進行すると、混合溶液１２０内にエタノールが発生する。このエタノールは、摺動部１０６に設けられる気体分離機能部１０８を介して気体回収室９７に移動する。このとき、熱交換用チューブ１１５に概ね摂氏９０度程度の温水を注入し、培養室内のエタノールを沸騰若しくは共沸させ、エタノールを気化させて抽出しても良い。気体回収室９７に移動したエタノールは、気体注入管１１３から注入される脱酸素気体とともに、回収孔１１２、エタノール排出流路１１１を通って、外部のエタノール分離装置へ排出される。
【０１３４】
本培養装置９０，１２１における工程が終了すると、後述する第３工程に移行する。
【０１３５】
本段階中で混合溶液１２０に含まれる有機化合物のうち、低分子化合物は、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される一種以上の微生物の栄養要求に起因してエタノールに変換する結果、減少する。かかる低分子化合物として、単糖類、二糖類、ペプチド、アミノ酸などが挙げられる。
【０１３６】
その結果、アルコール生成能を有する真菌、ザイモモナス菌及びへテロ型乳酸菌からなる群より選択される一種以上に利用（資化）されずに残る残渣（前記有機物質の一部）については、段階（ｂ）において微生物により分解されることとなる。生成されたエタノールは、段階（ａ）における蒸発物を回収するか、段階（ａ）の一回終了後に分留するか、または段階（ｂ）中に蒸発した物を回収する。前記分留については、図４６に示すように、気体状のエタノールをエタノール排出流路１１１を通じてエタノール分留を行う経路と、嫌気培養装置中の残渣を、一端別の分留槽に貯蔵し、空気、水蒸気、窒素もしくはアルゴン等の不活性ガス、あるいは二酸化炭素などの気体を投入した後にエタノール分留を行う経路とがありうる。かかる気体は、エタノールと反応せず、エタノールと親和性がよいため好適であり、さらに二酸化炭素の場合には原料としての菌にとって有利であるため好ましい。
【０１３７】
なお、段階（ｂ）に移行する前段階として、必要な場合には、例えば、納豆菌を用いる場合、塩基性化合物（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等）または塩基性塩（例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム等）を投与し有機物質（未処理及び／または前処理後）のｐＨを塩基性としておくことが好ましい。工程上、段階（ａ）から段階（ｂ）へ移行する場合に、段階（ｂ）における好ましいｐＨの範囲内にあらかじめ調節しておくためである。一方、酸性下で活性を有する枯草菌を用いる場合には、上記のような前処理は不要となりうる。ｐＨとしては、用いる菌によって異なるため、特に限定されない。なお、移送方法については、単に配管やポンプを介した移送であってもよいし、一旦別の装置に移しておいてから段階（ｂ）を行う装置へと移送してもよい。このうち、一旦別の装置に移しておく手段は、かかる装置においてｐＨや温度などの調節を行えるという点で好ましい。特に、段階（ａ）と段階（ｂ）との間で、好気性条件及び嫌気性条件の「切り替え」を行うことを必須とするような場合に、上記の一旦別の装置に移しておく手段は好適なものとなりうる。後述するその他のサイクル間での移送手段についても基本的には同様である。一方で、上述の培養装置９０，１２１を用いて、移送をせずに段階（ａ）及び段階（ｂ）を同一の装置内で実施することがより好ましい。その際、場合によっては上記の「切り替え」操作などを行うことにより条件を適宜変えてもよい。培養装置９０，１２１の培養室用気体注入管１０４から注入される気体を変更することで、発酵過程の一部を嫌気性条件下で行い、一部を好気性条件下で行うこともできる。
【０１３８】
また、段階（ａ）により、エタノール以外に、無機物質、及び異化されなかった（異化反応により分解されなかった）有機物質も得られる。前記無機物質は、アンモニア、窒素化合物、炭素化合物（二酸化炭素など）、リン酸、硫化物、硫化水素、無機酸、無機アルカリ及び無機塩（硫酸塩、亜硫酸塩など）よりなる群から選択される１種以上でありうる。上記した無機物質のほとんどは、外界に排出されると地球環境破壊が進行することが一般に知られており、深刻な問題となっている。しかし、本方法では、このような無機物質を後述する段階（ｃ）において微生物に同化させることにより、外界に放出することなく、かつ、エタノールや後述の肥料を一層大量に得ることができる。かかる点において、本方法は、生ゴミ、動物排泄物、廃棄木材や落葉などからなる家庭廃棄物質または産業廃棄物質などを出発物質として、二酸化炭素や硫化水素などの大気中への排出を防ぎつつ、エタノールを高い収率で生成することができる点で、地球環境の保護などに大いに貢献できるのである。
【０１３９】
一方、本方法では、従来残渣として廃棄されていたような有機物質を、微生物を用いて肥料にすることもできる。すなわち、上記した異化されなかった（異化反応により分解されなかった）有機物質は、炭水化物（セルロース、ヘミセルロース、リグニン等）、脂質、グリセリン、高級アルコール、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド及びタンパク質等が挙げられるが、これらの有機物質は肥料前駆成分となりうる。肥料の生成については、以下の段階（ｂ）において詳述する。
【０１４０】
なお、段階（ａ）と段階（ｂ）とがサイクルとして反復する場合、本段階（ａ）中に段階（ｂ）で投入された微生物が生きて存在する場合がある。かかる場合には、本段階（ａ）において、後述の段階（ｂ）で本来行われうる分解反応（異化）が起こりうる。
【０１４１】
２．段階（ｂ）
段階（ｂ）においても、上記培養装置９０，１２１を適用できる。この際、段階（ａ）に使用した装置をそのまま使用する（段落（ａ）および段階（ｂ）を同一の装置で行う）か、または異なる他の装置を用いてもよい。好気性条件もしくは嫌気性条件の装置中で、前記段階（ａ）で用いられた微生物によって資化されなかった残渣をもとに、段階（ａ）から段階（ｂ）へと移送されてきた生きた酵母によってエタノールが抽出されうる。一方、段階（ａ）から移動してきた抽出液中の酵母がほぼ死滅しているような場合には、段階（ｂ）でのエタノール抽出はほとんど行われない。なお、本発明における前記残渣は、図４５で示したように、段階（ｂ）によって分解される場合と、肥料前駆成分として前記成分から肥料が生成される場合とがある。ここで、前記残渣とは、前記有機物質（前処理後の有機物質）の構成成分の一部に相当する。前記有機物質としては、使用する菌種や環境条件によっても様々であるが、上述の通り、炭水化物（セルロース、ヘミセルロース、リグニン等）、脂質、グリセリン、高級アルコール、脂肪酸、アミノ酸、ペプチド及びタンパク質等が挙げられ、主にセルロース、へミセルロース及びリグニンが挙げられる。また、段階（ｂ）に使用可能な微生物は、好気性菌の中では、偏性好気性菌もしくはラクトバチルス属が好ましい。より具体的には、好気性菌の中で、特にセルロースを分解する微生物として、枯草菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、納豆菌（枯草菌の亜種）、ペニシリウム属、グオクラディウム属または木材腐朽菌（褐色腐朽菌、白色腐朽菌や軟腐菌）が好ましい。また、好気性菌の中で、特にリグニンを分解する微生物として、ケトミウム属が好ましい。さらに好ましくはバチルス属であり、特に好ましくは、枯草菌または納豆菌であり、最も好ましくは納豆菌である。一方、嫌気性菌の中で、特にセルロースを分解する微生物として、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｃｅｌｌｕｌｏｖｏｒａｎｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｊｏｓｕｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｍ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ  ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｃｅｓ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｏｌｖｅｎｓ、Ｒｕｍｏｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｆｌａｖｅｆａｃｉｅｎｓまたはＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ａｃｅｔｏｂｕｔｙｌｉｃｕｍ、あるいはセルロース分解能を有するツボカビ門（Ｃｈｉｔｒｉｄｉｏｍｙｃｏｔａ）またはＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉが好ましい。より好ましくは、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｃｅｌｌｕｌｏｖｏｒａｎｓ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｊｏｓｕｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｍ、Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ  ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃｕｓ、Ｂａｃｔｅｒｏｉｃｅｓ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｏｌｖｅｎｓまたはＲｕｍｏｎｏｃｏｃｃｕｓ  ｆｌａｖｅｆａｃｉｅｎｓ、あるいはセルロース分解能を有するツボカビ門（Ｃｈｉｔｒｉｄｉｏｍｙｃｏｔａ）である。また、嫌気性菌の中でリグニン分解能を有する微生物（細菌、真菌）もまた、好適に使用できうる。
【０１４２】
なお、具体的な好気性条件もしくは嫌気性条件については、使用する微生物によって様々であり、当業者であれば適宜最適条件（温度やｐＨなど）を設定可能であるため、ここでは説明を省略する。
【０１４３】
図４６または５０に示された一例としての装置９０，１２１は、異化反応にも適用できる。図４６または５０に示された一例としての培養装置９０，１２１において、酸素、二酸化炭素及び窒素のいずれか１種以上を含む気体４８を培養室用気体注入管１０４から注入しながら混合溶液１２０を攪拌させるか、または攪拌翼によって適宜攪拌し、必要な場合には、空気を含む酸素含有気体または純酸素を前記残渣（有機物質）に投入してもよい。かような環境下で、培養室９５内の水分含有率を望ましい条件に維持しつつ、上記した段階（ｂ）で投入される微生物が、段階（ａ）において異化（分解）されなかったセルロース、へミセルロースやリグニン等を栄養分として異化を進める。ここで、前記微生物が異化により無機物質を大量に作り出す前に、段階（ｂ）に使用される装置をあらかじめ嫌気化（無気化）しておくことで、前記微生物の活動を一時的に不活性化にさせること、換言すれば休止状態とすることができる。なお、段階（ｂ）を実行する前に再度活性化することができうる。次いで、段階（ａ）用の装置におけるｐＨを調整しつつ、有機物質（未処理及び／または前処理後）及び段階（ｂ）で得られた低分子有機物を段階（ａ）に移行させて、段階（ａ）においてエタノール抽出を再度行う。なお、段階（ｂ）でもエタノール抽出が行われうることは上述した通りである。このように、段階（ａ）と段階（ｂ）とを反復して行う「サイクル」段階によって、経時的にエタノールを抽出することができる。
【０１４４】
一般に、段階（ｂ）に使用される微生物が前記残渣を分解する過程において、前記残渣が高温となるため、段階（ｂ）においてエタノールを分留して回収してもよい。
【０１４５】
有機物質（前処理後の有機物質）のうち、微生物が栄養要求する物質が枯渇した時点で本サイクルは停止する。しかし、かかる場合に、栄養要求する物質が異なる微生物を投入することによって、本サイクルを維持継続することができる。また、微生物に栄養要求されている物質を補給することによっても本サイクルの維持継続が可能となる。
【０１４６】
また、これまで説明してきた第１のサイクルを効率的に維持継続させる手段として、別途、第２のサイクルを設けることもできる。この第２のサイクルは、第１のサイクルの継続維持が不能となった時点、またはエタノールの抽出量が第１のサイクルを維持させるのに十分な量でなくなった時点で初めて使用してもよい。また、第１のサイクルと第２のサイクルとを同時に機能させてもよい。地球環境の保護の観点などからいえば、第１のサイクルと第２のサイクルとを同時に機能させることが好ましい。以下、第２のサイクルについて詳細に説明する。
【０１４７】
＜第２のサイクル＞
本段階は、前記段階（ａ）と、無機物質を微生物に同化させることにより、前記有機物質を得る段階（ｃ）と、を反復して行う段階である。なお、前記無機物質として、後述するように、例えば、前記段階（ａ）で得られる無機物質や、自然界に存在する無機物質などが挙げられる。
【０１４８】
１．段階（ａ）
段階（ａ）については上記第１のサイクルにおいて既に詳説したため、ここでは説明を省略する。すなわち、段階（ａ）は、第１のサイクルと本第２のサイクルの双方に含まれるという特徴を有する。
【０１４９】
２．段階（ｃ）
段階（ｃ）は、エタノールの抽出に伴って生成された無機物質、すなわち第１のサイクルのうちの段階（ａ）で用いられる微生物による異化作用によって生じた無機物質を再度同化させ、有機物質を生成する。これにより、得られた有機物質を段階（ａ）に供給し、上記第１のサイクルの系内に投入することを特徴とする。本段階が存在することにより、二酸化炭素や硫化水素などの大気中への排出を防ぎつつ、エタノールを高い収率で生成することができる点で、地球環境の保護などに大いに貢献できるのである。段階（ｃ）を実行においても、上述した第１実施形態に係る培養装置９０または変形例１２１を適用することができる。
【０１５０】
前記微生物は、好気性菌及び嫌気性菌のいずれであってもよい。別の観点からいえば、独立栄養生物であっても従属栄養生物であってもよい。前記独立栄養生物は、光合成独立栄養生物及び化学合成独立栄養生物に大別され、前記従属栄養生物は、光合成従属栄養生物及び化学合成従属栄養生物に大別される。これらの生物については、従来より公知の真菌や細菌であれば特に限定されない。なお、前記化学合成独立栄養生物としては、無機化合物（硫化水素、アンモニアなど）を酸化してエネルギーを得る、公知の真菌または細菌（独立栄養細菌）が挙げられる。なかでも、光合成細菌、窒素固定細菌、酵母、硝酸還元菌及び亜硝酸還元菌のうちのいずれか１種を含むことが好ましく、光合成細菌、窒素固定細菌のうちのいずれか１種を含むことがより好ましい。好気性菌として、特に限定されることはないが、Ｃｙａｎｏｐｈｉｔａ門  Ｃｈｒｏｏｃｏｃｃａｌｅｓ目、Ｐｌｅｕｒｏｃａｐｓａｌｅｓ目、ｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａｌｅｓ目、ｏｓｔｏｃａｌｅｓ目、Ｓｔｉｇｏｎｅｍａｔａｌｅｓ目、Ｐｒｏｃｈｌｏｒａｌｅｓ目などが挙げられる。これらの属・種については特に限定されることはないが、例えば、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ  Ａｃｉｄｉｐｈｉｌｉｕｍ、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ  Ｒｏｓｅｏｂａｃｔｅｒ、Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ  Ｅｒｙｔｈｒｏｂａｃｔｅｒなどが挙げられる。一方、嫌気性菌として、特に限定されることはないが、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ  Ｒｈｏｄｏｃｉｓｔａ、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒａｃｅａｅ  Ｒｈｏｄｏｐｉｌａ、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ  Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉａｃｅａｅ  ｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｈｙｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉａｅｃｅａｅ  Ｒｓｈｏｄｏｍｉｃｒｏｂｉｕｕｍ、Ｂｌａｓｔｏｃｈｌｏｒｉｓ  Ｒｈｏｄｏｐｌａｎｅｓ、Ｒｈｏｄｏｂｉａｃｅａｅ  Ｒｈｏｄｏｂｉｕｍ、Ｃｏｍａｍｏｎａｓｄａｃｅａｅ  Ｒｈｏｄｏｆｅｒａｘ、Ｒｈｏｄｏｃｙｃｌａｃｅａｅ  Ｒｈｏｄｏｃｙｃｌｕｓ、Ｃｈｒｏｍａｔｉｕｍ  ｏｋｅｎｉｉ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ  ｄｅｎｔｉｃｕｌａｔａ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ  ｆａｓｔｉｇａｔａ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ  ｈａｈａｊｉｍａｎａ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ  ｈｏｒｎｂｏｓｔｅｌｉ、Ｌａｍｐｒｏｃｙｓｔｉｓ  ｍｉｓｅｌｌａ、Ｃｈｌｏｒｏｂａｃｕｌｕｍ  ｔｅｐｉｄｕｍ、Ｃｈｌｏｒｏｎｅｍａ  ｇｉｇａｎｔｅｕｍ、Ｈｅｌｉｏｔｈｒｉｘ  ｏｒｅｇｏｎｅｎｓｉｓ、Ｒｏｓｅｉｆｌｅｘｕｓ  ｃａｓｔｅｎｈｏｌｚｉｉ、Ｏｓｃｉｌｌｏｃｈｌｏｒｉｓ  ｃｈｒｙｓｅａ、Ｏｓｃｉｌｌｏｃｈｌｏｒｉｓ  ｔｒｉｃｈｏｉｄｅｓ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｇｅｓｔｉｉ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｍｏｄｅｓｔｉｃａｌｄｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｏｐｈｉｌｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｕｎｄｏｓｕｍなどが挙げられる。
【０１５１】
前記好気性菌として、窒素固定能を有するという観点より、好ましくはシアノバクテリアであるＣｙａｎｏｐｈｉｔａ門  Ｃｈｒｏｏｃｏｃｃａｌｅｓ目、Ｐｌｅｕｒｏｃａｐｓａｌｅｓ目、ｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａｌｅｓ目、ｏｓｔｏｃａｌｅｓ目、Ｓｔｉｇｏｎｅｍａｔａｌｅｓ目、Ｐｒｏｃｈｌｏｒａｌｅｓ目である。より好ましくは、硫黄粒を生じないという観点より、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌａｃｅａｅ  Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌａｃｅａｅ  Ｒｈｏｄｏｃｉｓｔａである。一方、嫌気性菌として、好ましくはＨｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｇｅｓｔｉｉ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｍｏｄｅｓｔｉｃａｌｄｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｏｐｈｉｌｕｍ、Ｈｅｌｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｕｎｄｏｓｕｍである。一般に、通性嫌気性菌は、有酸素下で光合成をせずに呼吸してしまい、消費してしまうものが多い。その中で、上記の菌は、酸素下では光合成をせず異化もせず不活性化しているため、光合成の効率が有意に優れているからである。
【０１５２】
上記のような同化作用が進むにつれて、次第に無機物質、特に窒素や炭素といった成分が欠乏してくる場合がある。このような場合に、一般に、段階（ｃ）において用いられる上記の微生物は、窒素ガス等に由来の窒素及び／または二酸化炭素などに由来の炭素を同化することができる。かかる窒素源や炭素源は、大気中など自然界に存在するものを使用することもできる。そして、かかる同化作用により、再度、単糖などの有機物質を得ることが可能になり、段階（ａ）で用いられる微生物が得られた有機物質を原料としてエタノール発酵を行う結果、さらにエタノールが抽出される。その際生成される無機物質より、再度、段階（ｃ）において有機物質を生成（同化）することができる。このように、段階（ａ）と段階（ｃ）とを反復して行う第２の「サイクル」段階によって、経時的に、段階（ａ）で発生する無機物質の外界への放出を抑制するとともにエタノールを一層大量に抽出することができる。
【０１５３】
段階（ｃ）に用いられる微生物が窒素や炭素以外の微量元素を要求する場合には、かかる元素を種々の形態で補給してもよい。なお、段階（ｃ）に用いられる微生物の培養条件については、上述の通り、好気性菌、嫌気性菌のいずれもあり得、また、使用する菌の種類によって様々であるため、特に限定されることはない。さらに、嫌気性条件や好気性条件については、使用する菌の種類によって、当業者であれば適宜最適条件（温度やｐＨなど）を設定可能であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５４】
段階（ｃ）の原料である無機物質については、上記した段階（ａ）で得られる無機物質と、自然界に存在する無機物質とを共に用いてもよいし、いずれか一方のみを用いてもよい。
【０１５５】
なお、段階（ａ）と段階（ｃ）とがサイクルとして反復する場合、例えば、段階（ａ）中に段階（ｃ）で投入された微生物が生きて存在する場合がある。かかる場合には、段階（ａ）において、段階（ｃ）で本来行われうる同化が起こりうる。逆の場合、すなわち段階（ｃ）において、段階（ａ）で本来行われうるエタノール発酵が起こる場合もありうる。
【０１５６】
＜第３のサイクル＞
上記した段階（ｂ）と段階（ｃ）とを反復することを特徴とする。これにより、段階（ｂ）において段階（ａ）の酵母が残存するか残存させたような場合に、段階（ｃ）において生成されたグルコースなどを原料として該酵母がエタノール抽出することが可能となる。
【０１５７】
好ましくは、第１のサイクルと同時に、より好ましくは第１及び第２のサイクルと同時に機能させることにより、地球環境の保護の観点で非常に優れたエタノールの生産システムを構築することができる。
【０１５８】
なお、段階（ｂ）と段階（ｃ）とがサイクルとして反復する場合、例えば、段階（ｂ）中に段階（ｃ）で投入された微生物が生きて存在する場合がある。かかる場合には、段階（ｂ）において、段階（ｃ）で本来行われうる同化が起こりうる。逆の場合、すなわち段階（ｃ）において、段階（ｂ）で本来行われうる異化が起こる場合もありうる。
【０１５９】
［第３工程］
本製造方法は、微生物を用いて、前記段階（ａ）で得られる前記肥料前駆成分から肥料を生成する第３工程をさらに含んでもよい。第２実施形態は、第３工程に用いられる堆肥製造装置である。本製造方法は、上述した通り、段階（ａ）により、エタノール以外に、異化されなかった（異化反応により分解されなかった）有機物質（未処理及び／または前処理後）も得られる。従来から、かかる有機物質（未処理及び／または前処理後）は大量に廃棄されているが、本発明では、このような有機物質を原料として微生物を用いて肥料を生成する。本段階が存在することによって、生ゴミ、動物排泄物、廃棄木材や落葉などからなる家庭廃棄物質または産業廃棄物質などを有効利用するのみならず、これらの物質をほとんど余すところなく利用して、最終的にエタノールに加えて肥料をも効率良く生成することができるのである。
【０１６０】
段階（ａ）で得られる残渣（肥料前駆成分）中に、窒素分及び／または炭素分が肥料の生成に適さない程しか存在しない場合、本段階において用いられる微生物は、大気中など自然界に存在する窒素ガス等に由来の窒素及び／または二酸化炭素などに由来の炭素を同化することができる。これは、上記段階（ｃ）と同様の同化作用（反応）が使用可能であることを意味する。特に、ジアゾ栄養生物のうち硝化細菌を用いると、硝酸塩を反応系内に取り込ませることができ、肥料の品質上好ましいものとなりうる。得られる肥料の炭素分と窒素分との比率を考慮し、場合によっては光合成細菌及び窒素固定細菌のいずれか一方のみを使用してもよい。なお、肥料を生成することは、他のサイクルなしに、第１のサイクルのみ存在している系でも可能であり、さらにいえば、段階（ａ）からなるエタノール生成系でも可能である。このような場合、簡易なプロセスであることに起因して、肥料を迅速に生産することができる点で有利である。
【０１６１】
前記肥料前駆成分中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が、肥料の生成に適する程度に存在する場合には、肥料前駆成分から肥料への生成にそのまま移行することができる。
【０１６２】
したがって、本段階は、前記肥料前駆成分中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分に応じて、用いる微生物の種類が変化しうる。なお、前記肥料前駆成分の水分含有率が高い場合、本段階の最初に、加熱などによって水分含有率を減少させてもよい。
【０１６３】
前記肥料前駆成分中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分に応じた好適に用いられる微生物の種類を、有機態窒素分及び／または有機態炭素分の多い順から挙げる。
【０１６４】
前記肥料前駆成分中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が余分な場合、枯草菌、乳酸菌、光合成細菌、酵母、放線菌及び腐朽菌よりなる群から選択される１種以上を用いることが好ましく、枯草菌、放線菌を用いることがより好ましい。なお、腐朽菌（木材腐朽菌）としては、セルロース、へミセルロースやリグニン等を分解できることを特徴としており、褐色腐朽菌、白色腐朽菌や軟腐菌が挙げられる。腐朽菌は、リグニン等が非常に大量に残存しているような場合に特に好適に用いられうる。次に、前記肥料前駆成分中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が適度な場合、放線菌を必須に用いると共に、光合成細菌及び／または放線菌を併用することが好ましく、放線菌のみを用いることがより好ましい。そして、前記肥料前駆成分中の有機態窒素分及び／または有機態炭素分が欠乏している場合、光合成細菌、酵母及び放線菌を必須に用いると共に、窒素固定細菌を併用することが好ましく、光合成細菌、酵母及び放線菌を用いることがより好ましい。上記の場合、用いられる微生物は主に太陽光線をエネルギーとして使用し、化石燃料からのエネルギーをほとんど必要としないため、地球上の貴重な天然資源の消費を抑えつつ、肥料を生産することが可能となる。
【０１６５】
以上の微生物を１種ずつまたは複数種を同時に本段階に投入することにより、所望の肥料を生成することができる。
【０１６６】
第３工程においても、前述の培養装置９０，１２１が適用されえる。本培養装置９０，１２１を使用する際には、第１工程、第２工程から連続して使用されえる。
【０１６７】
本工程において第１実施形態に係る培養装置９０，１２１を使用する際には、培養室９５内には既に有機物質が収容されているため、ここに微生物投入管１０５から所定の微生物を投入して、混合溶液とする。
【０１６８】
次に、工程１，２の場合と同様に、調整剤注入管１０２から浸透圧調整剤を浸透圧調整室９６（交換室）に注入し、調整剤排出管１０３から排出して、浸透圧調整剤を流通させる。または、調整剤注入管１０２から注入した浸透圧調整剤を、調整剤排出管１０３から排出せずに浸透圧調整室９６に一定時間保持してもよい。更に、軸部１０７をコンプレッサー等の駆動源により加圧する。この際の加圧力は、条件に応じて任意に設定することが好ましい。これにより、混合溶液１２０は、浸透圧調整室９６内の浸透圧調整剤との間の圧力差に応じて、分離機能部１００を介して水分が移動することで、発酵等に最適な含有水分量が保たれる。また、熱交換用チューブ１１５に温水を流通させることで、培養室９５内を最適な温度に保持する。
【０１６９】
発酵等が進行することで発生する気体は、摺動部１０６に設けられる気体分離機能部１０８を介して気体回収室９７に移動し、排出流路１１１を通って排出される。
【０１７０】
本培養装置９０，１２１における工程が終了すると、蓋部９２を開いて、製造された肥料が取り出される。
【０１７１】
なお、本工程３を、以下に示す第２実施形態に係る肥料製造装置（培養装置）で実施することもできる。図５２は、第２実施形態に係る肥料製造装置１３０を示す図である。なお、下記の本肥料製造装置１３０を、第１、第２工程に適用することも可能である。
【０１７２】
第２実施形態に係る培養装置１３０は、内部に空間が形成された本体１３１と、蓋部１３２を備えている。本体１３１は、上端に開口部が形成された円柱形状を有し、この開口部に蓋部１３２が開閉自在に設けられている。本体１３１の内部には、内部空間を上下に分割する加減圧構造体１３３（移動力発生部）が設けられる。本培養装置１３０では、加減圧構造体１３３と蓋部１３２の間の空間に培養室１３４が設けられ、加減圧構造体１３３の下方に浸透圧調整室１３５（交換室）が設けられる。
【０１７３】
蓋部１３２には、蓋部１３２が設けられて開閉可能な開口孔１３６が設けられる。開口孔１３６を開くことで、培養室１３４を好気性条件下とし、開口孔１３６を閉じることで、培養室１３４を嫌気性条件下とすることができる。また、蓋部１３２には、図５４に示すように、培養室１３４内の内圧を調整するための内圧調整弁１３８が設けられる。内圧調整弁１３８は、開閉自在な絞り環１３９と、逆流防止弁１４０と、気体分離機能部１４１とを備える。
【０１７４】
加減圧構造体１３３は、図５３に示すように、本体１３１の内面に沿って摺動可能な摺動部１４３と、本体１３１の下端面を外側から貫通し、摺動部１４３に固定された軸部１４４とを有している。摺動部１４３は、分離機能部１４５と、分離機能部１４５を支持する摺動分離機能部支持部１４６と、分離機能部１４５を保護する上側分離機能部保護体１４７を有している。上側分離機能部保護体１４７は、耐圧性のスポンジ状物質からなり、培養室１３４内の内容物から分離機能部１４５を保護している。なお、本体１３１の内面と摺動する摺動部１４３の外周面、および軸部１４４と摺動する本体１３１の下端面には、密封を確保するために、Ｏリング等のシール部材が設けられることが好ましい。
【０１７５】
軸部１４４は、本体１３１の外側に位置する一端側から内部を貫通する通気流路１４８（培養室用気体注入管）が形成され、通気流路１４８は、摺動分離機能部支持部１４６の培養室１３４側の面で開口する複数の孔１４９と連通する。
【０１７６】
本培養装置１３０を使用する際には、まず蓋部１３２を開け、装置の培養室１３４内に、肥料前駆成分および微生物を投入して、混合溶液とする。
【０１７７】
次に、本体１３１の蓋部１３２を閉じる。このとき、培養室１３４を好気性条件下とするならば、蓋部１３２の開口孔１３６を開き、培養室１３４を嫌気性条件下とするならば、開口孔１３６を閉じた状態とする。
【０１７８】
この後、調整剤注入管１０２から浸透圧調整剤を調整室１３５に注入し、調整剤排出管１０３から排出して、浸透圧調整剤を流通させる。更に、軸部１４４をコンプレッサー等の駆動源により上下動させる。この際の加圧力は、条件に応じて任意に設定することが好ましい。これにより、混合溶液１２０は、浸透圧調整室１３５との間の圧力差に応じて、分離機能部１４５を介して水分が移動し、発酵等に最適な水分含有率を保つことができる。なお、分離機能部１４５には、混合溶液１２０の自重も作用するため、この自重により分離機能部１４５を介して水分を移動させることもできる。
【０１７９】
発酵の過程では、通気流路１４８から空気、酸素を含む気体、または窒素等を供給し、培養室１３４内の混合溶液１２０の切り返しの役割を行わせる。培養室１３４が嫌気性条件下にある場合に、培養室１３４内の内圧が上昇すると、供給された気体または発酵過程において発生した気体が、気体分離機能部１４１を通って内圧調整弁１３８から排出される。なお、蓋部１３２の開口孔１３６が開いて培養室１３４が好気性条件下にあるならば、内圧調整弁１３８は機能せずともよい。
【０１８０】
なお、所望により、加減圧構造体１３３の培養室１３４側に、図５１の如き攪拌装置を図３２に示した如く格納部に設けて、攪拌の補助とすることも可能である。
【０１８１】
本培養装置１３０における工程が終了すると、蓋部１３２を開いて、製造された肥料が取り出される。
【０１８２】
＜第３実施形態＞
本発明の第３の実施形態は、堆肥等を製造するための小規模の堆肥等製造装置（培養装置）である。図５５は、本実施形態に係る培養装置１５０を示す斜視図である。
【０１８３】
第３の実施形態に係る培養装置１５０は、内部に空間が形成された本体１５１と、蓋部１５２を備えている。本体１５１は、一方端に開口部が形成された円柱形状を有し、この開口部に蓋部１５２が開閉自在に設けられている。本体１５１の内部には、内部空間を本体１５１の軸方向に分割する分離構造部１５３（分離部）および加減圧構造体１５４（移動力発生部）が設けられる。本培養装置１５０では、分離構造部１５３と加減圧構造体１５４の間の空間に、培養室１５５が設けられ、分離構造部１５３を挟んで培養室１５５の反対側に、培養室１５５と水（交換剤）を交換して浸透圧を調整するための浸透圧調整室１５６（交換室）が設けられる。
【０１８４】
分離構造部１５３は、本体１５１に固定された分離機能部支持部と、分離機能部支持部により支持される分離機能部と、分離機能部の培養室１５５側を覆って分離機能部を保護する分離機能部保護体を有している。
【０１８５】
培養室１５５の内部には、分離構造部１５３および本体１５１を貫通して回転可能な回転翼シャフト１５８に固定される切り返し用回転翼１５７が設けられる。切り返し用回転翼１５７は、外部の一端に例えばハンドルが連結されており、回転翼シャフト１５８を外部から回転させることで、培養室１５５内で切り返し用回転翼１５７を回転させることができる。
【０１８６】
本体１５１の浸透圧調整室１５６には、浸透圧調整剤としての液体を注入する調整剤注入管１５９と、浸透圧調整剤浸透圧調整室１５６を排出する調整剤排出管１６０が連結されている。浸透圧調整剤は、例えば培養室１５５にて用いられる液体培地の濃度が異なるものが適用できるが、必ずしも液体培地に限定されず、例えば塩等の濃度の異なる物質でもよい。
【０１８７】
本体１５１の培養室１５５には、気体を注入する培養室用気体注入管１６１と、気体を排出する培養室用気体排出管１６２が連結されている。培養室用気体注入管１６１および培養室用気体排出管１６２には、逆流防止弁が設けられる。培養室用気体注入管１６１および培養室用気体排出管１６２で注入、排出される気体は、培養室１５５内を嫌気性条件下とする際には、例えば二酸化炭素や窒素等であり、培養室１５５内を好気性条件下とする際には、例えば酸素を含む気体や純酸素である。なお、気体の注入と排出の両機能を備えた培養室用気体注排出管が連結されてもよい。
【０１８８】
加減圧構造体１５４は、本体１５１の内面に沿って摺動可能な摺動部１６３と、本体１５１の外部から蓋部１５２を貫通し、摺動部１６３に回転可能に連結された軸部１６４とを有している。軸部１６４にはネジ山が形成されており、ネジ溝が形成された蓋部１５２の貫通穴に螺合する。軸部１６４は、本体１５１の外側に位置する一端が、軸部１６４を回転させるためのハンドル１６５と連結されている。したがって、手動でハンドル１６５を回転させることで、蓋部１５２に螺合する軸部１６４が進退動し、摺動部１６３を本体１５１内で摺動させることができる。なお、本体１５１の内面と摺動する摺動部１６３の外周面、および蓋部１５２と本体１５１の間には、密封を確保するために、Ｏリング等のシール部材が設けられることが好ましい。
【０１８９】
本体１５１には、図５６に示すように、傾斜角調整歯車１６６が固定されており、当該傾斜角調整歯車１６６と噛み合う回転歯車１６７を回転させることで、本体１５１の傾斜角を変更可能である。回転歯車１６７は、ハンドル（不図示）が取り付けられて手動で回転可能であるか、またはモータ等で駆動されてもよい。
【０１９０】
本培養装置１５０を使用する際には、まず、蓋部１５２および加減圧構造体１５４を取り外した装置の培養室１５５内に、有機物質、並びに一種以上の微生物を投入して、混合溶液とする。
【０１９１】
次に、本体１５１に蓋部１５２および加減圧構造体１５４を取りつけて、培養室１５５を密封する。この後、調整剤注入管１５９から浸透圧調整剤を浸透圧調整室１５６に注入し、調整剤排出管１６０から排出して、浸透圧調整剤を流通させる。または、調整剤注入管１５９から注入した浸透圧調整剤を、調整剤排出管１６０から排出せずに調整室１５６に一定時間保持してもよい。更に、軸部１６４をハンドル１６５によって回転させて、摺動部１６３を移動させて、培養室１５５内を加圧する。この際の加圧力は、条件に応じて任意に設定することが好ましい。これにより、混合溶液は、浸透圧調整剤との間の圧力差に応じて、分離機能部を介して水分が移動され、混合溶液の水分含有量が調整されて、発酵等に最適な水分量が保たれる。なお、本体１５１は、傾斜角調整歯車１６６を回転させることで、各々の工程に適した姿勢に保たれる。
【０１９２】
発酵等の過程に際し、培養室１５５内を嫌気性条件とするならば、培養室用気体注入管１６１から二酸化炭素や窒素等の酸素を含まない気体を、微生物の種類や他の条件に応じて適宜注入し、培養室用気体排出管１６２から排出する。
【０１９３】
発酵等の過程に際し、培養室１５５内を好気性条件とするならば、培養室用気体注入管１６１から酸素を含む気体を、微生物の種類や他の条件に応じて適宜注入し、培養室用気体排出管１６２から排出する。
【０１９４】
また、発酵の過程では、攪拌翼１５７を適宜回転させて、培養室１５５内の混合溶液の切り返しを行うことができる。
【０１９５】
本培養装置１５０における工程が終了すると、蓋部１５２および加減圧構造体１５４を取り外し、内容物を次の工程を行う装置へ移動させる。
【０１９６】
図５７は、第３実施形態に係る培養装置の変形例を示す図である。なお、第３実施形態と同一の機能を有する部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１９７】
第３実施形態の変形例では、攪拌翼１５７が設けられず、その替わりに、培養室１５５の内部に突出した攪拌用突出部１６８（攪拌部）が複数設けられる。さらに、この変形例では、傾斜角調整歯車１６６が設けられず、本体１５１の外周面に歯が形成された周方向歯車１６９と、周方向歯車と噛み合う回転歯車１７０を備える。この回転歯車１７０を回転させることで、本体１５１を軸心を中心として回転させることが可能である。回転歯車１７０は、ハンドル（不図示）が取り付けられて手動で回転可能であるか、またはモータ等で駆動されてもよい。
【０１９８】
本変形例では、周方向歯車１６９を用いて本体１５１を回転させることで、攪拌用突起部１６８により混合溶液を攪拌することができる。
【０１９９】
本実施形態によっても、分離機能部を介して培養室１５５内の混合溶液の水分含有率を調整しつつ、有機材料を発酵等させることができる。
【０２００】
図５８は、第３実施形態に係る培養装置の他の変形例を示す図である。なお、第３実施形態と同一の機能を有する部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０２０１】
第３実施形態の他の変形例では、図５８，６４に示すように、攪拌翼１５７が設けられず、その替わりに、本体１５１および分離構造部１５３を貫通して培養室１５５に達する送気装置１７１（攪拌部）が設けられる。送気装置１７１は、本体１５１外部に位置する一端側から１つの送気流路が形成され、送気流路１７２が、培養室１５５内で複数の分岐部１７３に分岐されて開口している。したがって、送気流路１７２を介して気体を注入することで、培養室１５５内の複数の分岐部１７３から泡状の気体が供給されて、混合溶液が攪拌される。なお、複数の分岐部１７３の各々には、必要に応じて、逆流防止弁やフィルター等を設けてもよい。
【０２０２】
＜第４実施形態＞
本発明の第４の実施形態は、第３実施形態よりも小型の培養装置である。図６０は、第４実施形態に係る培養装置１８０を示す図である。
【０２０３】
第４実施形態に係る培養装置１８０は、図６０，６６に示すように、内部に空間が形成された本体１８１と、本体１８１の上端に設けられる蓋部１８２と、本体１８１の下端に設けられるカセット１８３を備えている。本体１８１は、上端に開口部が形成された円柱形状を有し、この開口部に蓋部１８２が開閉自在に設けられている。また本体１８１は、下端において、側方へ開口する側方開口部１８４が形成され、側方開口部１８４に、カセット１８３が出し入れ可能に挿入される。カセット１８３は、手動で引き出すための握り部１８５が設けられて上端が開いた形状を有しており、上端の開口部に、分離部１８６が設けられる。カセット１８３は、内部に浸透圧調整剤が収納されて、浸透圧調整室（交換室）として機能する。
【０２０４】
分離部１８６は、カセット１８３に固定された分離機能部支持部と、分離機能部支持部により支持される分離機能部と、分離機能部の外側を（後述する培養室側）を覆って分離機能部を保護する分離機能部保護体を有していることが好ましい。
【０２０５】
本体１８１の内部には、内部空間を上下に分割する加減圧構造体１８７が設けられる。本培養装置１８０では、分離部１８６と加減圧構造体１８７の間の空間に、培養室１８８が設けられる。
【０２０６】
加減圧構造体１８７は、本体１８１の内面に沿って摺動可能な摺動部１８９と、本体１８１の外部から蓋部１８２を貫通し、摺動部１８９に回転可能に連結された軸部１９０とを有している。軸部１９０にはネジ山が形成されており、ネジ溝が形成された蓋部１８２の貫通穴に螺合する。軸部１９０は、本体１８１の外側に位置する一端が、軸部１９０を回転させるためのハンドル１９１と連結されている。したがって、手動でハンドル１９１を回転させることで、蓋部１８２に螺合する軸部１９０が進退動し、摺動部１８９を本体１８１内で摺動させることができる。軸部１９０は、内部が貫通した中空軸状に形成され、内部に、図６２に示す弁解放ノブ１９２が貫通している。弁解放ノブ１９２は、培養室１８８内の一端に、摺動部１８９と密接可能な弁１９３が設けられ、他端に、ノブ１９４が設けられる。軸部１９０の上端とノブ１９４の間には、弁解放ノブ１９２を上方へ付勢するためのばねが設けられる。通常、弁解放ノブ１９２はばね１９５により上方へ付勢されることで、下端の弁が摺動部１８９と密着している。ここで、ノブ１９２を下方へ押すと、弁１９３が押し下げられて摺動部１８９から離れ、軸部１９０の内側と弁解放ノブ１９２の間の隙間を通って、培養室１８８内の気体を排出することができる。
【０２０７】
本培養装置１８０を使用する際には、まず、蓋部１８２および加減圧構造体１８７を取り外した装置の培養室１８８内に、有機物質、並びに一種以上の微生物を投入して、混合溶液とする。
【０２０８】
次に、本体１８１に蓋部１８２および加減圧構造体１８７を取りつけて、培養室１８８を密封する。更に、カセット１８３内に浸透圧調整剤を収容して分離部１８６を取り付けて、本体１８１に挿入する。この後、軸部１９０をハンドル１９１によって回転させて、摺動部１８９を移動させ、培養室１８８内を加圧する。この際の加圧力は、条件に応じて任意に設定することが好ましい。これにより、混合溶液は、浸透圧調整剤との間の圧力差に応じて、分離機能部を介して水分が移動され、混合溶液の水分含有量が調整されて、発酵等に最適な水分量が保たれる。
【０２０９】
本培養装置１８０は、培養室１８８内が密封されるため、嫌気性条件下での発酵等に好ましいが、培養室１８８内へ酸素を供給する機能を追加すれば、好気性条件下での発酵等にも使用できる。
【０２１０】
本培養装置１８０における工程が終了すると、蓋部１８２および加減圧構造体１８７を取り外し、内容物を次の工程を行う装置へ移動させる。
【０２１１】
なお、本培養装置１８０において、カセット１８３内に浸透圧調整剤が収納されなくてもよい。この場合には、培養室１８８内の混合溶液が、加圧されることで分離機能部を通り、カセット１８３内に移動することとなる。
【０２１２】
＜第５実施形態＞
第５実施形態に係る培養装置２００は、堆肥等を製造するだけでなく、チーズ、ヨーグルト、発酵バター等の発酵食品の製造にも適する。図６３は、第５実施形態に係る培養装置２００を示す図である。
【０２１３】
本培養装置２００は、内部に空間が形成された本体２０１と、複数の開口部を有する蓋部２０２を備えており、本体２０１の内部には、内部空間を本体２０１の軸方向に分割する分離構造部２０３（分離部）および加減圧構造体２０４（移動力発生部）が設けられる。本培養装置２００では、分離構造部２０３と加減圧構造体２０４の間の空間に、培養室２０５が設けられ、分離構造部２０３を挟んで培養室２０５の反対側に、培養室２０５と水を交換して浸透圧を調整するための浸透圧調整室２０６（交換室）が設けられる。
【０２１４】
本体２０１の浸透圧調整室２０６には、浸透圧調整剤としての液体を注入する調整剤注入管２０７と、浸透圧調整剤を排出する調整剤排出管２０８が連結されている。調整剤注入管２０７および調整剤排出管２０８には、逆流防止弁が設けられる。
【０２１５】
分離構造部２０３は、分離機能部支持部２０９と、分離機能部支持部２０９により支持される分離機能部２１０と、分離機能部２１０の培養室２０５側を覆って分離機能部２１０を保護する分離機能部保護体を有していることが好ましい。
【０２１６】
加減圧構造体２０４は、本体２０１の内面に沿って摺動可能な摺動部２１１と、本体２０１の外部から蓋部２０２を貫通し、摺動部２１１に回転可能に連結された軸部２１２とを有しており、第４実施形態と同様にハンドル１９１を回転させることで、蓋部２０２に螺合する軸部２１２が進退動し、摺動部２１１を本体２０１内で摺動させることができ、培養室２０５内の混合溶液の圧力を調整できる。
【０２１７】
摺動部２１１には、気体を注入できる逆流防止弁付きの気体注入管２１３が連結されている。また、この気体注入管２１３から、微生物を注入することも可能である。
【０２１８】
本実施形態によっても、分離機能部２１０を介して培養室２０５内の混合溶液の水分含有率を調整しつつ、有機材料を発酵等させることができる。
【０２１９】
なお、本培養装置２００において、浸透圧調整室２０６（交換室）に浸透圧調整剤が収納されなくてもよい。この場合には、培養室２０５内の混合溶液が、加圧されることで分離機能部２１０を通り、浸透圧調整室２０６内に移動することとなる。
【０２２０】
＜第６実施形態＞
第６実施形態に係る培養装置２２０は、第５実施形態同様に、堆肥等を製造するだけでなく、チーズ、ヨーグルト、発酵バター等の発酵食品の製造にも適するものである。図６４は、第６実施形態に係る培養装置２２０を示す図である。
【０２２１】
本培養装置２２０は、第５実施形態と同様に、内部に空間が形成された本体２２１の内部に、内部空間を本体２２１の軸方向に分割する分離構造部２２２（分離部）および加減圧構造体２２３が設けられる。本培養装置２２０では、分離構造部２２２と加減圧構造体２２３の間の空間に培養室２２４が設けられ、分離構造部２２２を挟んで培養室２２４の反対側に、培養室２２４と水を交換して浸透圧を調整するための浸透圧調整室２２５（交換室）が設けられる。
【０２２２】
本体２２１の浸透圧調整室２２５には、浸透圧調整剤としての液体を注入する調整剤注入管２２７と、浸透圧調整剤を排出する調整剤排出管２２６が連結されている。調整剤注入管２２７および調整剤排出管２２６には、逆流防止弁が設けられる。
【０２２３】
分離構造部２２２は、分離機能部支持部２２８と、分離機能部支持部２２８により支持される分離機能部２２９と、分離機能部２２９の培養室２２４側を覆って分離機能部２２９を保護する分離機能部保護体を有していることが好ましい。
【０２２４】
加減圧構造体２２３は、図６５に示すように、本体２２１の内面に沿って摺動可能な摺動部２３０と、摺動部２３０から上方へ延びる錘装着軸２３１とを有しており、錘装着軸２３１に、環状の錘部材２３２を装着可能となっている。錘装着軸２３１に装着する錘部材２３２の重さや枚数を変更することで、任意の重さに設定することが可能であり、培養室２２４内の混合溶液の圧力を調整できる。
【０２２５】
摺動部２３０には、逆流防止弁付きの管挿通部２３３が設けられており、一方の管挿通部２３３には気体注入管２３４が挿入可能であり、他方の管挿通部２３３には気体排出管２３５が挿入可能である。管挿通部２３３の逆流防止弁は、気体注入管２３４または気体排出管２３５が挿入されることで押し下げられて開通し、気体注入管２３４または気体排出管２３５が引き抜かれると、閉鎖される。
【０２２６】
気体注入管２３４の端部には、錘２３６が取り付けられ、気体排出管２３５の端部には、浮玉２３７が取り付けられる。これにより、錘２３６が取り付けられて培養室２２４の下方に位置する気体注入管２３４から発酵等に必要な気体を注入し、上方へ移動した気体を、浮玉２３７が取り付けられて培養室２２４の上方に位置する気体排出管２３５から脱気することができ、これにより一種の攪拌作用が生じる。なお、必要に応じて、気体注入管２３４および気体排出管２３５に取り付けられる錘２３６や浮玉２３７を任意に変更でき、または取り付けなくてもよい。
【０２２７】
本実施形態によっても、分離機能部２２９を介して培養室２２４内の混合溶液の水分含有率を調整しつつ、有機材料を発酵等させることができる。
【０２２８】
＜第７実施形態＞
第７実施形態に係る培養装置２４０は、嫌気性条件下における発酵等に用いられる装置であり、堆肥等の製造に適する。図６６は、第７実施形態に係る培養装置２４０を示す図である。
【０２２９】
本培養装置２４０は、内部に空間が形成された本体２４１の内部に、内部空間を上下に分割する分離構造部２４２（分離部）が設けられる。本培養装置２４０では、分離構造部２４２の下方に培養室２４４が設けられ、分離構造部２４２の上方に、培養室２４４と水を交換して浸透圧を調整するための浸透圧調整室２４３（交換室）が設けられる。
【０２３０】
分離構造部２４２は、本体２４１の内面に沿って摺動可能な摺動支持部２４５と、摺動支持部２４５により支持される分離機能部２４６と、分離機能部２４６の培養室２４４側を覆って分離機能部２４６を保護する分離機能部保護体を有している。摺動支持部２４５には、上方へ延びる錘装着軸２４７が設けられており、錘装着軸２４７に、環状の錘部材２４８を装着可能となっている。錘装着軸２４７に装着する錘部材２４８の重さや枚数を変更することで、任意の重さに設定することが可能であり、培養室２４４内の混合溶液の圧力を調整できる。
【０２３１】
培養室２４４内には、攪拌部２４９が設けられる。攪拌部２４９は、図６９に示すように、分離構造部２４２と本体２４１の底面との間に設けられ、外周面に螺旋状の溝が形成されて伸縮可能な伸縮軸部２５０と、この伸縮軸部２５０が伸縮することで螺旋状の溝により回転される攪拌翼２５１とを備えている。したがって、錘部材２４８を載置した分離構造部２４２が下降することで、攪拌翼２５１が回転し、混合溶液を攪拌することができる。
【０２３２】
本体２４１は、図６７，７３の断面図で示されるように、内側面２５２が、熱伝導性に優れる例えばアルミニウム合金製であり、外側面２５３が、熱伝導性の低い例えばセラミック製である。内側面２５２と外側面２５３の間には、環状の空間が設けられ、本体２４１の上端の孔２５４から空気や熱水等を入れることができる。これにより、培養室２４４内の温度を調整しつつ、望ましい温度に長時間保持することができる。
【０２３３】
本実施形態によれば、錘部材２４８を載置した分離構造部２４２が下降することで、攪拌翼２５１が回転して混合溶液を攪拌しつつ、培養室２４４内の水を分離機能部２４６を介して上方の浸透圧調整室２４３に移動させることができる。
【０２３４】
＜第８実施形態＞
第８実施形態に係る培養装置２６０は、大量の堆肥等を製造するための大型の培養装置である。図７０は、第８実施形態に係る培養装置２６０を示す図である。
【０２３５】
本培養装置２６０は、図７０に示すように、大型で上方が解放された槽構造（プール状）の本体２６１と、本体２６１内部に設けられる交換部２６２と備えている。本体２６１の内部が、培養室２６３となる。培養室２６３の上面には、培養室２６３内を保護するために、ビニール（蓋部）等を被せることができ、不要であれば、設けなくてもよい。
【０２３６】
本体２６１は、例えばコンクリート等からなり、側面に開閉可能な開閉扉２６７が設けられる。開閉扉２６７は、開くことで、大型の培養装置２６０の内部の作業（例えば、製造された堆肥等の取り出し作業）を容易にすることができるものである。
【０２３７】
交換部２６２は、表面の少なくとも一部に分離部２６３が設けられ、内部に交換室２６４が設けられる。交換室２６４には、複数の注入管２６５および排出管２６６が連結されている。分離部２６３は、可能であれば分離機能部のみから形成されてもよいが、分離機能部支持部と、分離機能部支持部により支持される分離機能部と、分離機能部の培養室２６３側を覆って分離機能部を保護する分離機能部保護体を有していることが好ましい。
【０２３８】
本培養装置２６０を使用する際には、まず、開閉扉を閉じ、本体２６１（培養室）内に、有機物質、並びに一種以上の微生物を投入して、混合溶液とする。
【０２３９】
次に、交換部２６２に浸透圧調整剤を注入管２６５、排出管２６６を用いて流通させて、分離機能部を介して混合溶液の水分含有率を調整しつつ、発酵等を行わせる。この後、交換部２６２に空気等を注入管２６５、排出管２６６を用いて流通させて、交換室２６４内を浸透圧調整剤から空気に置換し、分離機能部を介して空気等を培養室２６３内に供給する。これにより、混合溶液の切り返しを行うことができる。
【０２４０】
なお、交換部２６２は、例えば上下に重なるように複数設けてもよく、これにより、複数の流体（例えば、浸透圧調整剤と空気）が別個に収容された複数の交換室２６４を容易に設けることができ、異なる交換剤（例えば、水と空気）を同時に移動させることもできる。
【０２４１】
＜第９実施形態＞
第９実施形態に係る培養装置２７０は、発酵食品を製造するための中規模の培養装置である。図７２は、第９実施形態に係る培養装置２７０を示す図である。
【０２４２】
本培養装置２７０は、上方が解放された槽構造（プール状）の本体２７１と、本体２７１内部に設けられる少なくとも１つの移動培養部２７２と備えている。本体２７１の内部が、交換室２７３となり、移動培養部２７２の内部が培養室２７４となる。交換室２７３の上面には、交換室２７３の保護のために、ビニール等を被せることができ、不要であれば、設けなくてもよい。
【０２４３】
移動培養部２７２は、上端が開口した壺型で形成され、内部に培養室２７４が設けられる。開口部には、必要に応じて蓋部２７５（密封手段）が設けられる。移動培養部２７２の下方には、例えば金属製の重比重構造体２７６が設けられ、上方には、例えば内部に空気が収容された浮き輪状の軽比重構造体２７７が設けられる。
【０２４４】
移動培養部２７２の側面（及び／または下面）には、複数の開口部が形成されて、当該開口部に分離機能部２７８が設けられる。
【０２４５】
本培養装置２７０を使用する際には、まず、移動培養部２７２（培養室）内に、有機物質、並びに一種以上の微生物を投入して、混合溶液とし、必要であれば蓋部２７５で密封する。
【０２４６】
次に、交換室２７３に浸透圧調整剤を収容し、当該交換室２７３内に、移動培養部２７２を投入する。このとき、移動培養部２７２は、重比重構造体２７６と軽比重構造体２７７を備えているため、蓋部２７５側を上側として姿勢を保ちつつ交換室２７３内に浮遊することなる。この移動培養部２７２は、送風や作業者の手によって揺することができ、これにより混合溶液内の微生物に有気呼吸を行わせ、切り返しが可能となる。
【０２４７】
この後、培養室２７４内で発酵等を行わせるが、水分含有率が適正化された混合溶液を別所に移動させて発酵等させてもよい。
【０２４８】
本実施形態によっても、分離機能部２７８を介して培養室２７４内の混合溶液の水分含有率を調整しつつ、有機材料を発酵等させることができる。
【０２４９】
なお、移動培養部２７２内の内圧が、交換室２７３内の内圧に劣り、培養室２７４内内の水分が分離機能部を介して交換室２７３に移動しない場合には、加圧空気等を培養室２７４内に充填して蓋部２７５で密封することで、培養室２７４内の水を、分離機能部を介して交換室２７３に透過させることもできる。
【０２５０】
＜第１０実施形態＞
第１０実施形態に係る培養装置２８０は、堆肥を製造するための中規模の培養装置である。図７４は、第１０実施形態に係る培養装置２８０を示す図である。なお、本装置は、発酵食品の製造に適用することもできる。
【０２５１】
本培養装置２８０は、図７４に示すように、上方が解放された槽構造（プール状）の本体２８１と、本体２８１内部に設けられる少なくとも１つの移動交換部２８２と備えている。本装置２８０では、本体２８１の内部が培養室２８３となり、移動交換部２８２の内部が交換室２８４となる。培養室２８３の上面には、培養室２８３内を保護するために、ビニール（蓋部）等を被せることができ、不要であれば、設けなくてもよい。
【０２５２】
移動交換部２８２は、上端が開口した筒型で形成され、内部に交換室２８４が設けられる。移動交換部２８２は、例えばプラスチック等からなるが、材料は特に限定されない。開口部には、必要に応じて蓋部が設けられる。移動交換部２８２の下方には、例えば金属製の重比重構造体２８５が設けられ、上方には、例えば内部に空気が収容された浮き輪状の軽比重構造体２８６が設けられる。
【０２５３】
交換部の側面（及び／または下面）には、複数の開口部が形成されて、当該開口部に分離機能部２８７が設けられる。
【０２５４】
本培養装置２８０を使用する際には、まず、本体２８１（培養室２８３）内に、有機物質、並びに一種以上の微生物を投入して、混合溶液とする。
【０２５５】
次に、移動交換部２８２に浸透圧調整剤を収容して蓋部で密封し、また不要であれば密封せずに、培養室２８３内に投入する。このとき、移動交換部２８２は、重比重構造体２８５と軽比重構造体２８６を備えているため、開口部側を上側として姿勢を保ちつつ培養室２８３内に浮遊することなる。
【０２５６】
分離機能部２８７を介して培養室２８３内の混合溶液の水分含有率が適正化された後、移動交換部２８２を取り出し、移動交換部２８２の内部を空気等に置換して、再び培養室２８３に投入する。更に、この移動交換部２８２を送風や作業者の手によって揺することで、切り返しの効率を向上させることができる。
【０２５７】
交換室２８４内の内圧が、培養室２８３内の内圧に劣り、交換室２８４内の酸素が分離機能部２８７を介して培養室２８３に拡散しない場合には、酸素発生剤や加圧空気等を交換室２８４に充填して蓋部で密封することで、交換室２８４内の酸素を、分離機能部２８７を介して培養室２８３に拡散させることができる。
【０２５８】
＜第１１実施形態＞
第１１実施形態に係る培養装置２９０は、堆肥等を製造するための大型の培養装置である。図７６は、第１１実施形態に係る培養装置２９０を示す図である。なお、本装置は、発酵食品の製造にも適している。
【０２５９】
本培養装置２９０は、上方が解放された槽構造（プール状）の本体２９１と、本体２９１を側面から貫通する複数の管形状の交換部２９３が設けられる。本体２９１の内部が、培養室２９２となり、交換部２９３の内部が交換室２９７となる。培養室２９２の上面には、培養室２９２内を保護するために、ビニール（蓋部）等を被せることができ、好気性条件とするために不要であれば、設けなくてもよい。
【０２６０】
交換部２９３は、本体２９１を一側面から他側面まで貫通しており、一側面側で注入管２９４に連結し、他側面側で排出管２９５に連結される。交換部２９３は、培養室２９２内に位置する部位が分離機能部２９６で形成されている。
【０２６１】
培養室２９２の底部には、交換部２９３（分離機能部２９６）の周囲を覆うように、通気性を備えた構造体である硬質耐圧スポンジ状構造が設けられる。
【０２６２】
本培養装置２９０を使用する際には、まず、本体２９１（培養室２９２）内に、有機物質、並びに一種以上の微生物を投入して、混合溶液とする。次に、必要であれば、ビニールを混合溶液上に被せる。
【０２６３】
次に、注入管２９４から交換部２９３に浸透圧調整剤を流通させる。これにより、水分が分離機能部２９６を介して移動し、培養室２９２内の水分含有率が適正化される。
【０２６４】
この後、好気性条件での発酵であれば、注入管２９４から交換室２９７へ酸素を含む気体（例えば空気）を、与圧を与えつつ供給する。これにより、酸素を含む気体が分離機能部２９６を通過し、硬質耐圧スポンジ状構造内で広く分散して、混合溶液へ広い接触面積から供給されて、切り返しが行われる。なお、本培養装置２９０は、排出管２９６から排出された流体において、培養室２９２との物質交換により減少または過剰となった物質を、追加もしくは取り除き、コンプレッサー等を用いて再び注入管２９４へ循環させる循環半閉鎖型となっている。
【０２６５】
本実施形態では、交換部２９３の管に流通させる交換剤を、発酵工程に応じて適宜変更することができる。
【０２６６】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施の形態は、記載された培養過程以外にも適用でき、第３〜第１１実施形態に係る培養装置１５０，１８０，２００，２２０，２４０，２６０，２７０，２８０，２９０を、上記のエタノール製造サイクル（図４５参照）に適用することもできる。また、第１，第２実施形態に係る培養装置９０，１２１，１３０は、上記のエタノール製造サイクル（図４５参照）以外にも、例えばメタン生成過程等を含め多種の発酵過程等に当然に適用できる。メタン発酵は、嫌気的に行われる反応であるため、省エネルギー化に寄与するとともに、非燃焼タイプの反応であるため、有害物質が発生しないという利点がある。メタン発酵は、発酵温度の観点より、５５℃程度の高温型メタン発酵と３７℃程度の中温型メタン発酵に大別される。なかでも好ましくは高温型である。なぜなら、高温型は、中温型よりもメタン生成能力が２倍程度高く、発酵の効率に優れているためであり、さらに、上記の残余物質のうち、セルロースなどの繊維質を分解する能力も非常に高い。そのため、生ゴミや排泄物などの有機物質を原料とする場合の高温型メタン発酵は、本発明の目的に鑑みて、まさに好適であるといえる。メタン生成菌については、従来公知のものであれば特に制限されることはないが、例えば、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ属やＭｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属などが挙げられる。
【０２６７】
メタン生成菌は、一般に腐敗菌のうちの鉄細菌や硫酸還元菌と増殖に関して拮抗するため、特に硫酸の存在がメタン生成菌の増殖の妨げとなりうる。かかる場合には、硫酸還元細菌または硫酸還元古細菌によって硫酸イオンをあらかじめ除去しておくことが好ましい。なお、一般にメタン生成菌の要求する栄養成分は、水素及び二酸化炭素、水素並びに乳酸、酢酸及び蟻酸などの有機酸、あるいは水素及びエタノール等であるため、各菌種に合わせて発酵の環境を設定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０２６８】
【図１】本発明に係る培養装置の基本構造を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る培養装置の側面図である。
【図３】本発明のスクリュー構造を備えた蓋部を示す斜視図である。
【図４】本発明の蝶番により本体に連結された蓋部を示す斜視図である。
【図５】本発明のシャッター構造を備えた蓋部が、本体と一体化した形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の蓋部に分離機能部が設けられた形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の本体の分離機能部が設けられた形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の摺動部に分離機能部が設けられた形態を示す斜視図である。
【図９】本発明の連絡孔および流通制限部が設けられた蓋部を示す斜視図である。
【図１０】培養装置の本体の一般構造を示す側面図である。
【図１１】培養室と交換室が別構造で形成される例を示す側面図である。
【図１２】培養室と交換室が別構造で形成される他の例を示す側面図である。
【図１３】培養室と交換室が別構造で形成される更に他の例を示す斜視図である。
【図１４】１層構造の本体の壁面を示す断面図である。
【図１５】２層構造の本体の壁面を示す断面図である。
【図１６】流体収容空間を備えた２層構造の本体の壁面を示す断面図である。
【図１７】壁面内のコイル状チューブを示す斜視図である。
【図１８】中心軸に沿って回転可能な本体を示す斜視図である。
【図１９】球状の本体自体が水平面で回転移動する例を示す斜視図である。
【図２０】球状の本体自体が鉛直面で回転移動する例を示す斜視図である。
【図２１】上下方向へ移動可能であり、かつ振動が付与される円柱形状の本体を示す斜視図である。
【図２２】本体内への収容物の搬入や搬出のために、傾けられる円柱形状の本体を示す側面図である。
【図２３】本体内への収容物の搬入や搬出のために、傾けられる球形状の本体を示す側面図である。
【図２４】培養室を示す断面図である。
【図２５】培養室の他の例を示す断面図である。
【図２６】蓋部により密封される培養室を示す斜視図である。
【図２７】小室を備えた培養室を示す断面図である。
【図２８】小室が１つの培養室を構成する例を示す断面図である。
【図２９】培養室内の移動力発生部を示す断面図である。
【図３０】培養室内の移動力発生部の他の例を示す断面図である。
【図３１】培養室内の攪拌部を示す断面図である。
【図３２】培養室内の攪拌翼の例を示す断面図である。
【図３３】培養室に副室が設けられた例を示す断面図である。
【図３４】分離機能部の例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。
【図３５】複数の分離機能部が設けられる例を示す斜視図である。
【図３６】分離機能部の一部が、外部に開放した例を示す断面図である。
【図３７】分離機能部が取り除かれる例を示す側面図である。
【図３８】物理的構成により分離機能部を閉じる例を示す平面図である。
【図３９】交換室を示す斜視図である。
【図４０】交換室が複数設けられる例を示す斜視図である。
【図４１】交換室の内部に小包体を設けた例を示す斜視図である。
【図４２】交換室の内部に気体分離管を設けた例を示す斜視図である。
【図４３】培養室側を加圧する場合を示す断面図である。
【図４４】交換室側を減圧する場合を示す断面図である。
【図４５】第１，第２実施形態に係る培養装置が適用されるエタノールの製造方法の各工程及び後述する段階を示したフローチャートである。
【図４６】第１実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図４７】同培養装置の本体の壁面内を示す斜視図である。
【図４８】同培養装置の加減圧構造体を示す斜視図である。
【図４９】同培養装置の分離構造部を示す斜視図である。
【図５０】好気性条件下で使用するための、第１実施形態に係る培養装置の変形例を示す斜視図である。
【図５１】分離構造部に設けられる攪拌翼を示す斜視図である。
【図５２】第２実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図５３】同培養装置の加減圧構造体を示す斜視図である。
【図５４】同培養装置の内圧調整弁を示す斜視図である。
【図５５】第３実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図５６】第３実施形態に係る培養装置の傾斜角調整歯車を示す斜視図である。
【図５７】第３実施形態に係る培養装置の変形例を示す図である。
【図５８】第３実施形態に係る培養装置の他の変形例を示す図である。
【図５９】第３実施形態に係る培養装置の他の変形例の送気装置を示す図である。
【図６０】第４実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図６１】同培養装置のカセットを示す斜視図である。
【図６２】同培養装置の弁解放ノブを示す斜視図である。
【図６３】第５実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図６４】第６実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図６５】同培養装置の加減圧構造部を示す斜視図である。
【図６６】第７実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図６７】同培養装置の本体の周方向断面図である。
【図６８】同培養装置の本体の部分縦断面図である。
【図６９】同培養装置の攪拌部を示す斜視図である。
【図７０】第８実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図７１】第８実施形態に係る培養装置の交換部を示す斜視図である。
【図７２】第９実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図７３】第９実施形態に係る培養装置の移動培養部を示す斜視図である。
【図７４】第１０実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図７５】第１０実施形態に係る培養装置の移動交換部を示す斜視図である。
【図７６】第１１実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。
【図７７】第１１実施形態に係る培養装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２６９】
１，９１，１３１，１５１，１８１，２０１，２２１，２４１，２６１，２７１，２８１，２９１    本体、
２，９２，１３２，１５２，１８２，２０２    蓋部、
３，１００，１４１，１４５，２１０，２２９，２４６，２７８，２８７，２９６    分離機能部、
４    開口部、
５，９５，１３４，１５５，１８８，２０５，２２４，２４４，２６３，２７４，２８３，２９２    培養室、
６，９６，１３５，１５６，２０６，２２５，２４３，２６４，２７３，２８４，２９７    浸透圧調整室（交換室）、
２０    流体収容空間、
２１    コイル状チューブ、
２９    小室、
３１，９４，１３３，１５４，１８７，２０４，２２３    加減圧構造体（移動力発生部）、
３５，３６，３７，３９，１２３，１５７，２４９    攪拌部、
４５    小室、
４７    小包体、
４８    気体分離管（第２気体分離部）、
４９    吸引管、
５０    交換室用気体排出管、
９０，１２１，１３０，１５０，１８０，２００，２２０，２４０，２６０，２７０，２８０，２９０    培養装置、
９３，１５３，１８６，２０３，２２２，２４２，２６３  分離構造部（分離部）、
９７    気体回収室（交換室）、
９８    電極、
１０２，１５９，２０７，２２７，２６５，２９４    調整剤注入管、
１０３，１６０，２０８，２２６，２６６，２９５    調整剤排出管、
１０４，１６１，２３４    培養室用気体注入管、
１６２，２３５    培養室用気体排出管、
１０５    微生物注入管、
１０８    気体分離機能部、
１１１    エタノール排出流路、
１１３，２１０    気体注入管、
１１５    熱交換用チューブ、
１６６    傾斜角調整歯車（攪拌部）、
１６８    攪拌用突起部（攪拌部）、
１６９    周方向歯車（攪拌部）、
１７１    送気装置（培養室用気体注入管）、
２３１，２４７    錘装着軸、
２３２，２４８    錘部材、
２３３    管挿通部、
２３６    錘、
２３７    浮玉、
２６２，２９３    交換部、
２６７    開閉扉、
２７２    移動培養部、
２７６，２８５    重比重構造体、
２７７，２８６    軽比重構造体、
２８２    移動交換部。
【図１】
0005571294.tif 000002
【図２】
0005571294.tif 000003
【図３】
0005571294.tif 000004
【図４】
0005571294.tif 000005
【図５】
0005571294.tif 000006
【図６】
0005571294.tif 000007
【図７】
0005571294.tif 000008
【図８】
0005571294.tif 000009
【図９】
0005571294.tif 000010
【図１０】
0005571294.tif 000011
【図１１】
0005571294.tif 000012
【図１２】
0005571294.tif 000013
【図１３】
0005571294.tif 000014
【図１４】
0005571294.tif 000015
【図１５】
0005571294.tif 000016
【図１６】
0005571294.tif 000017
【図１７】
0005571294.tif 000018
【図１８】
0005571294.tif 000019
【図１９】
0005571294.tif 000020
【図２０】
0005571294.tif 000021
【図２１】
0005571294.tif 000022
【図２２】
0005571294.tif 000023
【図２３】
0005571294.tif 000024
【図２４】
0005571294.tif 000025
【図２５】
0005571294.tif 000026
【図２６】
0005571294.tif 000027
【図２７】
0005571294.tif 000028
【図２８】
0005571294.tif 000029
【図２９】
0005571294.tif 000030
【図３０】
0005571294.tif 000031
【図３１】
0005571294.tif 000032
【図３２】
0005571294.tif 000033
【図３３】
0005571294.tif 000034
【図３４】
0005571294.tif 000035
【図３５】
0005571294.tif 000036
【図３６】
0005571294.tif 000037
【図３７】
0005571294.tif 000038
【図３８】
0005571294.tif 000039
【図３９】
0005571294.tif 000040
【図４０】
0005571294.tif 000041
【図４１】
0005571294.tif 000042
【図４２】
0005571294.tif 000043
【図４３】
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【図４４】
0005571294.tif 000045
【図４５】
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【図４６】
0005571294.tif 000047
【図４７】
0005571294.tif 000048
【図４８】
0005571294.tif 000049
【図４９】
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【図５０】
0005571294.tif 000051
【図５１】
0005571294.tif 000052
【図５２】
0005571294.tif 000053
【図５３】
0005571294.tif 000054
【図５４】
0005571294.tif 000055
【図５５】
0005571294.tif 000056
【図５６】
0005571294.tif 000057
【図５７】
0005571294.tif 000058
【図５８】
0005571294.tif 000059
【図５９】
0005571294.tif 000060
【図６０】
0005571294.tif 000061
【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
0005571294.tif 000066
【図６６】
0005571294.tif 000067
【図６７】
0005571294.tif 000068
【図６８】
0005571294.tif 000069
【図６９】
0005571294.tif 000070
【図７０】
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【図７１】
0005571294.tif 000072
【図７２】
0005571294.tif 000073
【図７３】
0005571294.tif 000074
【図７４】
0005571294.tif 000075
【図７５】
0005571294.tif 000076
【図７６】
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【図７７】
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