(57)【要約】【課題】建設コストやランニングコスト等の低減を図ると共に、無駄な二酸化炭素の供給を無くし、効率的な微生物の培養を可能にする。【解決手段】健康食品や天然色素の原料として利用できるクロレラ等の単細胞緑藻類、ワカメ等の海草類、メタン生成細菌等の菌類などを培養する微生物培養装置である。培養タンク４に、培養液ｄを攪拌する攪拌機１５と、培養液中の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計１８を設ける。更に、培養タンク４の下部に網等で作った筒型の二酸化炭素ハイドレート溜め部１７を設け、該二酸化炭素ハイドレート溜め部１７にタブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃを微生物の増殖で消費された分だけ供給する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロレラ、ドナリエラ、スピルリナ、ヘマトコッカス等の健康食品用素材や天然色素の原料として利用されはじめた単細胞緑藻類、ワカメやコンブ等に代表される全ての海草類、メタン生成細菌等の菌類などの微生物を培養タンク内で培養する微生物培養装置であって、前記培養タンクに、培養液を攪拌する攪拌機及び培養液中の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計を設けると共に、前記培養タンクの下部に、網や多孔板等の多孔材で形成した筒型の二酸化炭素ハイドレート溜め部を設け、該二酸化炭素ハイドレート溜め部に、タブレット状の二酸化炭素ハイドレートを微生物の増殖で消費された消費量分だけ供給するようにしたことを特徴とする二酸化炭素ハイドレートを使用した微生物培養装置。
【請求項２】
二酸化炭素濃度計によって培養液中の二酸化炭素濃度を検出すると共に、その検出値に基づいてタブレット状の二酸化炭素ハイドレートを供給するタブレット供給装置を制御し、培養液中の二酸化炭素濃度が一定の濃度を維持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素ハイドレートを使用した微生物培養装置。
【請求項３】
培養タンクの上流側に、二酸化炭素と水とから二酸化炭素ハイドレートを生成する二酸化炭素ハイドレート製造装置と、前記二酸化炭素ハイドレートを乾燥する脱水機と、乾燥した粉粒状の二酸化炭素ハイドレートを貯蔵する貯蔵タンクと、粉粒状の二酸化炭素ハイドレートをタブレット状に成型するタブレット製造装置と、タブレット状の二酸化炭素ハイドレートを前記培養タンクに供給するタブレット供給装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素ハイドレートを使用した微生物培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、健康食品の素材、天然色素の原料として、最近、利用されはじめたクロレラ、ドナリエラ、スピルリナ、ヘマトコッカス等の単細胞藻類、或いは、ワカメやコンブなどに代表される全ての海草類、メタン利用のために培養されるメタノバクテリウム（メタン生成細菌）等の菌類などの微生物を、二酸化炭素と水との水和物である二酸化炭素ハイドレートを用いて培養する微生物培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（炭酸ガス）を培養タンクに供給し、健康食品の素材、天然色素の原料として、最近、利用されはじめたクロレラ、ドナリエラ、スピルリナ、ヘマトコッカス等の単細胞緑藻類、或いは、ワカメやコンブ等に代表される全ての海草類、メタノバクテリウム（メタン生成細菌）等の菌類などの微生物を培養する培養装置としては、従来、次の二つの培養装置が主流である。
【０００３】
（１）  培養タンク内の培養液に炭酸ガスをバブリングし、炭酸ガスを培養液中に溶解させる培養装置（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
（２）  炭酸ガスのプールを培養液上に設け、炭酸ガスと培養液との気液接触を利用して炭酸ガスを培養液に溶解させる培養装置。
【特許文献１】特開平７−７９６５４号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者は、光透過材質からなる水槽内に攪拌装置を設けると共に、前記水槽の下部にある散気管と、前記水槽の上部にある空気排出口とをエアーポンプを有する循環路管によって連通し、水槽上部の空気排出口から排出した炭酸ガスを、再度、水槽下部の散気管に戻して炭酸ガスを循環させることによって炭酸ガスの無駄を、極力、低減することができるようにしている。
【０００６】
更に、前記循環路管に、炭酸ガス供給源より炭酸ガスを補給し、溶媒液の溶在炭酸ガス濃度をクロレラなどの培養に最適な状態で安定的に維持することができるようになっている。
【０００７】
しかしながら、前者の場合は、炭酸ガス濃度の高い炭酸ガス強化空気を培養液の中に曝気させるとともに、炭酸ガス強化空気を循環させるためのエアーポンプが必要になるばかりでなく、エアーポンプを稼働させるためのランニングコストがかかるという問題がある。
【０００８】
また、前者の場合、散気管の構造について具体的な説明がなされていないため、その詳細については不明であるが、多分、連続した気泡を有する多孔質体によって形成されていると思われる。
【０００９】
従って、散気管から放出される気泡の粒径が比較的大きいことから、炭酸ガスの溶解度を高めるには、炭酸ガス強化空気を大量に循環させる必要があると思われる。
【００１０】
他方、後者の場合は、実験装置などの比較的小型の培養装置では、炭酸ガスを効率的に供給することができるが、培養装置をスケールアップした場合には、炭酸ガスのプールも巨大になり、建設コストが嵩むと共に、微生物への炭酸ガスの供給効率が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、炭酸ガスボンベ、炭酸ガス循環路管と散気管（散気板）、エアーポンプなどを廃止し、建設コストやランニングコストの低減を図ると共に、無駄な炭酸ガス（二酸化炭素）の供給を無くし、効率的な微生物の培養が可能になる二酸化炭素ハイドレートを使用した微生物培養装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、クロレラ、ドナリエラ、スピルリナ、ヘマトコッカス等の健康食品用素材や天然色素の原料として利用されはじめた単細胞緑藻類、ワカメやコンブ等に代表される全ての海草類、メタン生成細菌等の菌類などの微生物を培養タンク内で培養する微生物培養装置であって、前記培養タンクに、培養液を攪拌する攪拌機及び培養液中の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計を設けると共に、前記培養タンクの下部に、網や多孔板等の多孔材で形成した筒型の二酸化炭素ハイドレート溜め部を設け、該二酸化炭素ハイドレート溜め部に、タブレット状の二酸化炭素ハイドレートを微生物の増殖で消費された消費量分だけ供給するようにしたことを特徴とする二酸化炭素ハイドレートを使用した微生物培養装置である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、二酸化炭素濃度計によって培養液中の二酸化炭素濃度を検出すると共に、その検出値に基づいてタブレット状の二酸化炭素ハイドレートを供給するタブレット供給装置を制御し、培養液中の二酸化炭素濃度が一定の濃度を維持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素ハイドレートを使用した微生物培養装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、培養タンクの上流側に、二酸化炭素と水とから二酸化炭素ハイドレートを生成する二酸化炭素ハイドレート製造装置と、前記二酸化炭素ハイドレートを乾燥する脱水機と、乾燥した粉粒状の二酸化炭素ハイドレートを貯蔵する貯蔵タンクと、粉粒状の二酸化炭素ハイドレートをタブレット状に成型するタブレット製造装置と、タブレット状の二酸化炭素ハイドレートを前記培養タンクに供給するタブレット供給装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素ハイドレートを使用した微生物培養装置である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、クロレラ、ドナリエラ、スピルリナ、ヘマトコッカス等の健康食品用素材や天然色素の原料として利用されはじめた単細胞藻類、ワカメやコンブ等に代表される全ての海草類、メタン生成細菌等の菌類などの微生物を培養タンク内で培養する微生物培養装置であって、前記培養タンクに、培養液を攪拌する攪拌機及び培養液中の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計を設けると共に、前記培養タンクの下部に、網や多孔板等の多孔材で形成した筒型の二酸化炭素ハイドレート溜め部を設け、該二酸化炭素ハイドレート溜め部に、タブレット状の二酸化炭素ハイドレートを微生物の増殖で消費された消費量分だけ供給するようにしたので、従来の微生物培養装置で必要であった炭酸ガスボンベ、炭酸ガス循環路管、エアーポンプなどを廃止することができ、その分、建設コストやランニングコストの低減を図ることが可能となった。
【００１７】
また、請求項１に記載の発明は、必要最小限の炭酸ガス（二酸化炭素）を供給することが可能となり、微生物を効率的に培養することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１９】
尚、この実施の形態では、クロレラ培養装置を例に取るが、本発明は、例えば、健康食品の素材、天然色素の原料として、最近、利用されはじめたドナリエラ、スピルリナ、ヘマトコッカス等の微生物、或いは、ワカメやコンブ等に代表される全ての海草類、メタノバクテリウム（メタン生成細菌）等の菌類などを培養する培養装置にも適用することが可能である。
【００２０】
図１において、１は、クロレラ培養装置であり、二酸化炭素ハイドレート製造装置２、脱水機３、貯蔵タンク４、タブレット製造装置５、タブレット供給装置６およびクロレラ培養タンク（以下、培養タンクという。）７により構成されている（照明装置は、省略する。）。
【００２１】
二酸化炭素ハイドレート製造装置２は、生成槽１０の中に散気管１１を備えており、この散気管１１から水ａの中に二酸化炭素ｂをバブリングさせると、原料ガスである二酸化炭素ｂと生成槽１０内の水ａとが反応し、これらの水和物である二酸化炭素ハイドレートｃが生成されるようになっている。
【００２２】
ここで、二酸化炭素ハイドレートの生成条件は、適宜、設定することができるが、生成温度としては、０〜５℃の範囲が好ましい。また、生成圧力としては、１．０〜１．２ＭＰａの範囲が好ましい。
【００２３】
二酸化炭素ハイドレートが生成する時に生ずる反応熱は、図示しない冷却装置によって除去するようになっている。図中、１２は、給水管、１３は、二酸化炭素ガス供給管を示している。
【００２４】
氷の微粒子のような二酸化炭素ガスハイドレートｃは、浮力によって水面に浮上し、スラリー状になるので、脱水機３によって脱水して乾いた粉粒状にし、この二酸化炭素ハイドレートｃを貯蔵タンク４に貯蔵するようにしている。脱水機３によって脱水した水ａは、生成槽１０に戻される。貯蔵タンク４は、内部圧力を一定（０．１〜１．０ＭＰａ）に保つため、空気圧縮機（図示せず）を取り付けて加圧する必要がある。
【００２５】
貯蔵タンク４内に貯蔵された粉粒状の二酸化炭素ハイドレートｃは、タブレット製造装置５に送出され、例えば、球状のタブレットに形成される。尚、タブレットの形状としては、球形に限らず、例えば、円盤状や、カプセル状など、任意の形状に形成することができる。
【００２６】
タブレット製造装置４の貯槽（図示せず）内に貯蔵されたタブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃは、コンプレッサなどのタブレット供給装置６によって培養タンク７に供給されるようになっている。培養タンク７は、攪拌機１５によって培養タンク７内の培養液ｄを、常時、攪拌するようになっている。
【００２７】
タブレット供給装置６に設けられたタブレット供給管１６は、図２に示すように、培養タンク７の底面近傍の側壁を貫通して培養タンク７内に挿入されており、その先端部には、有底筒形のタブレット溜め部１７が設けられている。
【００２８】
このタブレット溜め部１７は、目開きの微細な（例えば、３００〜５００メッシュ。）網状物や多孔質材などで形成され、タブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃが網目以下に溶解しない限り、水面に浮上しないようになっている。このタブレット溜め部１７は、１個だけでなく、所望により、複数個設けることができる。
【００２９】
その上、培養タンク７は、図１のように、二酸化炭素濃度計１８、制御装置１９および二酸化炭素濃度を表示するディスプレイ２０を備え、培養液中の二酸化炭素濃度が５〜６％になるようにタブレット供給装置６を制御するようにしている。
【００３０】
続いて、上記のクロレラ培養装置の運転方法について説明する。
【００３１】
先ず、培養タンク７の中を攪拌機１５で攪拌しながら、二酸化炭素濃度計１８で培養液ｄ中の二酸化炭素濃度を測定し、タブレット供給装置６を制御する。
【００３２】
タブレット供給装置６が稼働すると、タブレット製造装置５の貯槽（図示せず）内に貯蔵されていたタブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃがタブレット供給装置６のタブレット供給管１６を通って先端部にあるタブレット溜め部１７に供給される。その際、貯蔵タンク４内が所定圧力に加圧されていることから、タブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃは、タブレット供給管１６を通って先端部にあるタブレット溜め部１７内に円滑に供給される。
【００３３】
このタブレット溜め部１７に供給されたタブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃは、培養液ｄに接している外側の部分から氷が溶け、氷の粒の中に閉じ込められている炭酸ガスが微細な気泡ｅとなって培養液ｄの中に放出される。そして、培養液ｄ中を上昇する間に培養液ｄの中に溶け込む。
【００３４】
ガスハイドレートのサイズは、一般に、１乃至数十μｍと言われているから、ガスハイドレートの氷の中から出てきたガスハイドレートの気泡は、従来の散気管で作られた気泡よりも格段に小さいことから、従来のものよりも培養液ｄの中に溶け込み易い。
【００３５】
しかして、培養液ｄ中の炭酸ガス濃度が５〜６％になったところで培養液ｄ中にクロレラを投入して培養を開始する。培養液中の炭酸ガス濃度は、常時、ディスプレイ２０に表示される。
【００３６】
培養中のクロレラは、光と炭酸ガスと水を利用して、Ｃ6 Ｈ12Ｏ6 とＯ2 とを生成する。
光＋６ＣＯ2 ＋６Ｈ2 Ｏ→Ｃ6 Ｈ12Ｏ6 ＋６Ｏ2 
【００３７】
そして、培養中のクロレラが増殖し、培養液ｄ中の炭酸ガス濃度が５％未満になると、制御装置１９によってタブレット供給装置６が制御され、クロレラの増殖によって消費された消費量分に相当するタブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃがタブレット供給管１６の先端のタブレット溜め部１７に供給される。
【００３８】
タブレット溜め部１７に供給されたタブレット状の二酸化炭素ハイドレートｃは、上記のように、培養液ｄに接している外側の部分から氷が溶け、氷の粒の中に閉じ込められている炭酸ガスが微細な気泡ｅとなって培養液ｄの中に放出される。そして、培養液ｄ中を上昇する間に培養液ｄの中に溶け込む。
【００３９】
以上の説明では、クロレラを培養する装置について説明したが、本発明は、これに限らず、例えば、健康食品の素材や天然色素の原料として、最近、利用されはじめたドナリエラ、スピルリナ、ヘマトコッカス等の微生物、或いは、ワカメやコンブ等に代表される全ての海草類、メタノバクテリウム（メタン生成細菌）等の菌類などを培養する培養装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る微生物培養装置の概略構成図である。
【図２】培養タンクの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
４  培養タンク
１５  攪拌機
１８  二酸化炭素濃度計
１７  二酸化炭素ハイドレート溜め部
ｃ  タブレット状の二酸化炭素ハイドレート
ｄ  培養液
【図１】
2005261274.tif 000003
【図２】
2005261274.tif 000004