(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空半円筒で下部に円形な被検液の取り込み口とスイングバルブを有し、上部に泡抜き用の孔があいている脱泡装置の内部の先端位置に、レーザ濁度計の検出部先端にある接液測光部がくるようにレーザ濁度計の検出部を脱泡装置の上部にあるノズルから挿入装着し、この一体化された脱泡装置とレーザ濁度計の組み合わせで濁度を測定することを特徴とする濁度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濁度により懸濁物質濃度、菌体濃度等を測定する濁度センサに関するものであり、特に気泡による測定誤差を除去した濁度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、濁度センサとしては種々の形式のものが提案されているが、その多くのものはレーザ濁度計の検出部の先端部にある接液測光部の測光光路に被検液を導き、被検液を透過する光量の変化を検出して濁度を測定している。
【０００３】
通常、通気培養する場合には激しい撹拌下で培養槽の下部から培養液中に空気を通すためと、微生物自体の代謝産物である炭酸ガスが発生するため、微細な気泡が培養液中に発生する。これが測光光路中に入り込むと濁度測定に誤差が生じることになる。
従来、濁度センサの測光光路中に気泡が浸入することを防止するために、測光部を覆う部材の開口部に金網を取り付けたり（実公平５−３９７１）、サンプル液を容器にいれて静置し、気泡が上方に抜けるのを待って測定する等の対策が講じられている。しかし、金網を取り付けるものでは、被検液の種類によっては金網の網目に被検液が詰まり測定不能に陥り、またサンプル液をとり静置により気泡を除去するものでは、サンプルラインの設置や人手によるサンプリング操作の面倒が生じる欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、レーザ濁度計と脱泡を目的として開発した脱泡装置の組み合わせによる構成で、測光光路中に浸入した気泡を容易に除去し、オンラインで濁度を安定に測定できる濁度センサを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中空半円筒で下部に円形な被検液の取り込み口とスイングバルブを有し、上部に泡抜き用の孔があいている脱泡装置の内部の先端位置に、レーザ濁度計の検出部先端にある接液測光部がくるようにレーザ濁度計の検出部を脱泡装置の上部にあるノズルから挿入装着し、この一体化された脱泡装置とレーザ濁度計の組み合わせで濁度を測定することを特徴とする濁度センサである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に使用するレーザ濁度計の検出部の先端には接液測光部があり、測光光路に導かれた被検液を透過する光量の変化を検出して濁度を測定する。
一方本発明に使用する脱泡装置の下部に設けたスイングバルブは、バルブ面の一端に回転軸となるシャフトを配し開閉する機構であり、バルブ面とシャフト及び脱泡装置の被検液取り込み口を適当な位置関係に配置すれば、バルブ面が被検液取り込み口を閉じるとき、被検液の取り込み口とスイングバルブのバルブ面が水平となり脱泡装置内部の密閉性を高くする。さらにスイングバルブはバルブを回転させるシャフトが定位置で回転する機構のため、シャフトが培養槽の内部と外部で移動する事が無く、培養中のコンタミネーションの原因にならない。
【０００７】
【作用】
上述した本発明の濁度センサは、脱泡を目的として開発したステンレス製の中空半円筒で下部に円形な被検液の取り込み口と自動的に開閉するスイングバルブを有し、上部には泡抜き用の孔があいている脱泡装置の内部の先端位置に、レーザ濁度計の検出部先端にある接液測光部がくるように、レーザ濁度計の検出部を装着してある。この濁度センサを、被検液が入っている槽や容器の側面に脱泡装置先端が斜め下を向くように傾けて設置する。槽内の液位が濁度センサの設置位置より上位である時、脱泡装置下部のスイングバルブを開くと脱泡装置内に気泡を含む被検液が流れ込む。その後スイングバルブが閉じると脱泡装置内部は外部と遮断され流れ込んだ被検液は通気攪拌の影響を受けずに徐々に気液分離が進行する。気液分離した泡は脱泡装置上部の泡抜き用の孔から抜ける。脱泡装置の先端が下をむくように傾けて設置してあるため、脱泡装置内でブロスが気液分離した時、検出部先端は気泡の抜けた液層につかる。この仕組みにより、脱泡装置下部のスイングバルブが閉の時、気泡の影響を受けずに濁度を安定に測定することが出来る（スイングバルブなので脱泡装置の密閉性が高い）。また、濁度を測定後、スイングバルブを開くと、被検液が置換される（脱泡装置の上部の泡抜き孔のため被検液が置換しやすくなっている）。よって、スイングバルブの開閉を定時間毎に繰り返せば、濁度センサ付近の被検液の濁度を断続的にオンラインで安定に測定できる。
【０００８】
第１図はレーザ濁度計の検出部を脱泡装置に装着した時の先端部分の状態を、模式的に表した図であり、第２図はレーザ濁度計の模式的な上面図、第３図はレーザ濁度計の検出部を脱泡装置に装着した時の模式的な側面図である。検出部は脱泡装置本体に対し水平で、接液測光部が脱泡装置内部の先端に位置するように装着される。第４図及び第５図はレーザ濁度計を装着した脱泡装置を被検液が入った容器の側面へ設置した時の模式図である。第４図はスイングバルブが開の状態であり、第５図はスイングバルブが閉の状態である。
【０００９】
【実施例】
第６図は本発明で開発した脱泡装置の一実施例の構成を示す側面図であり、第７図、第８図及び第９図は同じくその背面からの図、下面からの図、及び正面からの図である。脱泡装置本体はステンレス製で、中空な半円筒であり半円筒の平面部分が下を向く方向に横へ倒した形状である。半円筒の先端部分は閉塞している。下面先端部には被検液を取り込んだり排出するための円形の取り込み口があり、上面の根元には気液分離した泡が抜けるための泡抜き孔がある。本体の根元には、脱泡装置を被検液の槽へ設置するためのフランジがあり、ボルト用の穴が6ヶ所空いている。さらにフランジからは、本体と逆方向へ本体の半円筒のほぼ真ん中を中心とした、レーザ濁度計の検出部装着用ノズルが出ている。フランジは当該ノズル部分を除き本体を閉塞する状態で本体と一体になっている。被検液取り込み口の横には当該取り込み口の開閉を行うためのスイングバルブがあり、本体に対し水平にシャフトが設けてあり、バルブの回転方向は本体の半円筒の弧の方向である。シャフトのフランジ側の先端には、シャフトを回転するためのアクチュエータが付いている。
【００１０】
第１０図、第１１図はレーザ濁度計の検出部の模式図と同じく上面図である。レーザ濁度計の検出部は発光部と受光部、光を導くライトガイド及びそのホルダー、そして先端には光を拡散するための光拡散板が配してあり、発光部の半導体レーザから光が発せられ、ライトガイドによって先端まで導かれ、光拡散板によってレーザ光が拡散され被検液へ照射され、被検液によって減衰したその拡散光はもう一方の光拡散板で集光させ、ライトガイドによって受光部に導かれ濁度を測定する。検出部の中程には脱泡装置のノズルに検出部を密着して装着するためのOリング及び袋ナットがある。さらに、レーザの受発光ユニット、コネクター、ケーブルという構成である。
【００１１】
培養槽に菌体と培地を仕込み、本発明の濁度センサを培養槽の側面に設置し、攪拌機の回転数３００rpm、通気量２００L/minで運転し、濁度をオンラインで測定した。本例では、脱泡装置のスイングバルブの開時間、閉時間ともに３０分とし、濁度データのサンプリング時間は１分とした。
【００１２】
上述したようにして測定した濁度の値を第1２図に示す。第1２図に示すグラフから明らかなように、バルブが開の時は通気撹拌による気泡の影響を受けて安定に濁度を測定出来ないが、バルブが閉の時は通気撹拌による気泡の影響を受けず、きわめて安定した濁度の測定が行われていることが分かる。また、同グラフから明らかなように、バルブを開けると濁度が即座に上昇し脱泡装置内の被検液が置換され、逆にバルブを閉じると数分以内に濁度が安定していることから、バルブの開閉の周期を短くすることで、より短い周期で安定した濁度の測定が可能である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の濁度センサにより、通気培養において撹拌や通気、微生物自体の代謝産物である炭酸ガスの発生で生じる気泡の影響を受けずに、また従来の気泡の除去法として対策が講じられている濁度センサの測光光路部を覆う金網の網目での被検液の詰まりによる測定不能もなく、オンラインで濁度を安定に測定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ濁度計の検出部を脱泡装置に装着した先端部の状態を斜め上から見た図である。
【図２】レーザー濁度計の検出部を上から見た図である。
【図３】レーザ濁度計の検出部を脱泡装置に装着した状態を横から見た図である。
【図４】レーザ濁度計を装着した脱泡装置を被検液が入った容器の側面に設置し、脱泡装置のスイングバルブが開の時の状態を横から見た図である。
【図５】レーザ濁度計を装着した脱泡装置を被検液が入った容器の側面に設置し、脱泡装置のスイングバルブが閉の時の状態を横から見た図である。
【図６】脱泡装置を横から見た図である。
【図７】脱泡装置を後ろ（レーザ濁度計の検出部装着用のノズル側）から見た図である。
【図８】脱泡装置を下から見た図である。
【図９】脱泡装置を前から見た図である。
【図１０】レーザ濁度計の検出部を立てた状態で横から見た図である。
【図１１】レーザ濁度計の検出部を横から見た図である。
【図１２】培養槽に菌体と培地を仕込み、本発明の濁度センサを培養槽の側面に設置し、撹拌通気を行い培養運転を行った時に、本発明の濁度センサで測定した濁度の値のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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