(57)【要約】【課題】  菌体の培養に関して十分な培養促進効果を呈する。【解決手段】本発明の菌体培養装置１は、培養対象となる培養対象菌を含有する培養液体を貯留する貯留部３と、培養対象菌に対する育成を促進する促進ガスを取り込みながら、培養液体を高速旋回させてナノバブルを発生させるナノバブル発生器６と、ナノバブルを含有する培養液体を貯留部３に供給することにより、貯留部３の培養液体をナノバブル発生器６に循環させるポンプ４及び散水部７とを有する。【選択図】  図１
2016036316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養対象となる培養対象菌を含有する培養液体を貯留する貯留部と、
前記培養対象菌に対する育成を促進する促進ガスを取り込みながら、培養液体を高速旋回させてナノバブルを発生させるナノバブル発生器と、
前記ナノバブルを含有する培養液体を前記貯留部に供給することにより、前記貯留部の培養液体をナノバブル発生器に循環させる循環部と
を有することを特徴とする菌体培養装置。
【請求項２】
前記培養対象菌は、
バチルス菌であり、
前記培養液体は、
糖蜜水である
ことを特徴とする請求項１に記載の菌体培養装置。
【請求項３】
前記循環部は、
前記ナノバブル発生器から供給される培養液体を散水しながら前記貯留部に供給する
ことを特徴とする請求項２に記載の菌体培養装置。
【請求項４】
前記培養液体は、
糖蜜濃度が２〜１０％である
ことを特徴とする請求項３に記載の菌体培養装置。
【請求項５】
前記ナノバブル発生器は、
培養液体を高速旋回させながら、当該培養液体の進行方向を急変化させる
ことを特徴とする請求項４に記載の菌体培養装置。
【請求項６】
前記ナノバブル発生器は、
前記高速旋回する培養液体を壁面に衝突させることにより、当該培養液体の旋回方向を８０°以上の急角度で変化させる
ことを特徴とする請求項５に記載の菌体培養装置。
【請求項７】
前記ナノバブル発生器は、
一方向端部近傍に設けられ、前記培養液体及び前記促進ガスを供給する液体供給部と、
前記一方向から他方向へ向かう旋回流を発生させる外筒部と、
前記外筒部の内側に設けられ、前記他方向端部が開口した状態で設けられた円筒状の内筒部と、
前記内筒部から延設され、前記内筒部から供給される前記培養液体の旋回方向を変化させるカーブ部と、
前記カーブ部から供給される前記培養液体を旋回させる第３の円筒部と、
前記第３の円筒部から供給される培養液体を貯留する貯留タンクと
を有することを特徴とする請求項６に記載の菌体培養装置。
【請求項８】
バチルス菌と、
糖蜜水と、
酸素を含む気体からなるナノバブルと
を有することを特徴とする菌体培養液。  
【請求項９】
前記菌体培養液は、
前記バチルス菌を１０７〜１０９含有する
を有することを特徴とする請求項８に記載の菌体培養液。
【請求項１０】
前記菌体培養液は、
糖蜜濃度が２〜１０％である
ことを特徴とする請求項９に記載の菌体培養液。
【請求項１１】
前記菌体培養液は、
前記バチルス菌を含有する糖蜜水を高速旋回させることにより発生した前記ナノバブルを含有する
ことを特徴とする請求項１０に記載の菌体培養液。
【請求項１２】
バチルス菌を含有する糖蜜水を貯留し、
酸素を含有する促進ガスを取り込みながら、培養液体を高速旋回させてナノバブルを発生させ、
ナノバブルを含有する培養液体を前記貯留部に供給することにより、前記貯留部の培養液体をナノバブル発生器に循環させる
ことを特徴とする菌体培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば農林水産業や食品加工業などに使用される菌体を培養する菌体培養装置、菌体培養液及び菌体培養方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、農林水産業や食品加工業などの分野において、特定の菌体が種々の方法で利用されている。例えば、バチルス菌を散布などすることにより、農作物や魚などの病気発生を抑制することができる。
【０００３】
特許文献１には、菌体の培養方法として、酸素富化空気を微細気泡として吹き込むことにより、発酵生産を行う技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２５３８２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる文献に記載の技術では、メッシュを通過させることにより微細気泡を吹き込むため、培養液体中に含有可能な微細気泡の量が限られており、培養促進効果に制限があるという問題があった。  
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、菌体の培養に関して十分な培養促進効果を呈する菌体培養装置、菌体培養液及び菌体培養方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため、本発明の菌体培養装置は、培養対象となる培養対象菌を含有する培養液体を貯留する貯留部と、培養対象菌に対する育成を促進する促進ガスを取り込みながら、培養液体を高速旋回させてナノバブルを発生させるナノバブル発生器と、ナノバブルを含有する培養液体を貯留部に供給することにより、貯留部の培養液体をナノバブル発生器に循環させる循環部とを有する。
【０００８】
これにより、菌体培養装置は、培養液体中に十分な濃度のナノバブルを含有させることができる。
【０００９】
また、本発明の菌体培養液は、バチルス菌と、糖蜜水と、酸素を含む気体からなるナノバブルとを有する。  
【００１０】
これにより、菌体培養液は、バチルス菌をナノバブルによって活性化させることができる。
【００１１】
さらに、本発明の菌体培養方法は、バチルス菌を含有する糖蜜水を貯留し、酸素を含有する促進ガスを取り込みながら、培養液体を高速旋回させてナノバブルを発生させ、ナノバブルを含有する培養液体を貯留部に供給することにより、貯留部の培養液体をナノバブル発生器に循環させる。
【００１２】
これにより、菌体培養方法は、培養液体中に十分な濃度のナノバブルを含有することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、培養液体中に十分な量のナノバブルを発生させることができるため、十分な培養促進効果を呈する菌体培養装置、菌体培養液及び菌体培養方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】菌体培養装置の構成を示す略線図である。
【図２】ナノバブル発生器の構成を示す略線図である。
【図３】ナノバブルの粒度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
＜実施の形態＞
図１において１は、全体として菌体培養装置を示している。制御部２は、例えばＭＰＵ（Micro-Processor Unit）でなり、菌体培養装置１の各部を制御する。
【００１７】
貯留部３には、菌体を含有する培養液体が貯留される。例えば菌体がバチルス菌である場合、培養液体として２〜１０％濃度の糖蜜水や、砂糖やブドウ糖などの糖類水溶液などが好適に用いられる。
【００１８】
菌体としては、農林水産業に有用なバチルス菌が好適に用いられるが、乳酸菌や酵母菌などでも良い。
【００１９】
ポンプ４は、貯留部３の培養液体を一定の流量で加熱部５に供給する。加熱部５は、培養液体を加熱し、ナノバブル発生器６に供給する。このとき、制御部２は、ポンプ４に供給される培養液体の温度を監視し、ナノバブル発生器６に供給する培養液体の流量と加熱部５を調整する。
【００２０】
これにより、制御部２は、培養液体の温度を培養に最適な３０〜５０℃に保つことができる。
【００２１】
ナノバブル発生器６は、高速旋回によって培養液体に培養促進効果を有する促進ガスからなるナノバブル（微細気泡）を含有させ、散水部７に供給する（詳しくは後述する）。促進ガスは、酸素が含まれる空気や、酸素含有量が多い酸素富化ガスなどが好適に用いられる。この結果、菌体はナノバブル、すなわち促進ガスと常時接触することになるため、培養が促進される。
【００２２】
なお、本願明細書においてナノバブルとは、ナノオーダ（１０ｎｍ〜９００ｎｍ）程度の気泡を意味する。気泡の粒径が小さい程、気泡の表面積が増大すると共に、溶存酸素量も増大する。
【００２３】
散水部７は、放出口として、例えば平たい面に小さな孔が形成されており、供給される培養液体をシャワー状に貯留部３に供給する。
【００２４】
これにより、シャワー状の培養液体はより多くの空気に接触することができると共に、貯留部３の液面を波立たせ、空気を取り込むことができる。
【００２５】
図２に示すように、ナノバブル発生器６には、供給管１１を介して加熱部５より培養液体及びが供給される。なお図２では、便宜上、培養液体の進行方向を破線で、旋回方向を実線で示している。
【００２６】
供給管１１は、円筒形状の外筒部１２に培養液体を供給する。外筒部１２は、その内部に円筒状の内筒部１３を有しており、水平方向に切った断面図がドーナツ形状を有している。
【００２７】
外筒部１２は、培養液体を反時計回りに旋回させながら、鉛直下方向へ進行させる。培養液体は、外筒部１２の端面１２ｂに衝突して進行方向が鉛直上方向へと１８０°変化し、内筒部１３へ進む。
【００２８】
内筒部１３は、直線部１３ａとカーブ部１３ｂとを有している。直線部１３ａは、下端が開口しており、当該開口部から進入する培養液体を反時計回りに旋回させながら、鉛直上方向へ進行させる。
【００２９】
カーブ部１３ｂは、カーブ外側の壁面に培養液体を衝突させることにより、鉛直上方向に進行する培養液体の進行方向を水平方向へと９０°変化させ、当該培養液体を第３の円筒部１４へ進行させる。
【００３０】
第３の円筒部１４は円筒形状を有しており、その上端近傍から培養液体が供給されると共に、下端中央に開口部１５を有している。従って、第３の円筒部１４は、鉛直上方向から供給される培養液体を壁面に沿って旋回させながら鉛直下方向に進行させて開口部１５から排出し、培養液体を貯留タンク１６に供給する。
【００３１】
貯留タンク１６は、鉛直上方向に接続された排出管１９に培養液体を供給する。排出管１９は、培養液体を散水部７へ供給する。
【００３２】
すなわち、ナノバブル発生器６は、促進ガスと培養液体とを旋回させて速度を出した状態で、比重差による気液界面を作り出し、界面で生じる気液の摩擦によりナノバブルを生成する。さらに、ナノバブル発生器６は、培養液体を壁面に衝突させてその進行方向を変化させることにより、培養液体の流れを乱し、促進ガスと培養液体とを激しく撹拌して混合する。この結果、促進ガスの気泡が細かくなり、さらに多くのナノバブルが形成される。
【００３３】
このとき、培養液体を高速旋回させることにより、培養液体中に大きな加速度が加わり、菌体に刺激を与えることができる。
【００３４】
さらに、培養液体を壁面に衝突させて進行方向を変化させることにより、培養液体がカオス状態で撹拌されて菌体はより多くの促進ガスと接触することができると共に、培養液体中には大きな圧力が加えられることによって菌体に刺激を与え、菌体を活性化することができる。
【００３５】
このように菌体培養装置１では、菌体に刺激を加えた上で、ナノバブル及びシャワー状での散水によって酸素とふんだんに接触させることにより、菌体の成長を著しく促進することができる。
【００３６】
図３に、ナノバブル発生器６を使用した場合のナノバブルの粒度と個数を示している。ナノバブル発生器６を使用することにより、主に５０〜２００ｎｍのナノバブルを高濃度で含有させることができる。
【００３７】
このような非常に小さい微細気泡は、非常に安定であり、培養後の菌体培養液に残存する。すなわち、保存中においても、菌体に促進ガスの供給源となり続け、菌体にとって良好な環境を維持して雑菌の繁殖を抑えることが可能となる。
【００３８】
以上の構成において、本発明の菌体培養装置１は、培養対象となる培養対象菌を含有する培養液体を貯留する貯留部３と、培養対象菌に対する育成を促進する促進ガスを取り込みながら、培養液体を高速旋回させてナノバブルを発生させるナノバブル発生器６と、ナノバブルを含有する培養液体を貯留部に供給することにより、貯留部の培養液体をナノバブル発生器に循環させる循環部としてのポンプ４及び散水部７とを有するようにした。
【００３９】
これにより、菌体培養装置１は、菌体に対し、高速旋回による加速度を刺激として加えることができ、菌体を効率よく培養することができる。また、菌体培養装置１は、菌体培養液に促進ガスからなるナノバブルを含有させることができるため、嫌気性雑菌の繁殖を抑え、保存性を向上させ得る。
【００４０】
培養対象菌は、バチルス菌であり、培養液体は、糖蜜水である。これにより、菌体培養装置１は、雑菌が繁殖しやすい糖蜜水中で効率良くバチルス菌を培養することができる。
【００４１】
散水部７は、ナノバブル発生器６から供給される培養液体を散水しながら貯留部３に供給する。これにより、菌体培養装置１は、高速旋回によって刺激を与えた菌体に対して、ふんだんに酸素と接触させることができ、菌体の培養を促進することができる。
【００４２】
培養液体は、糖蜜濃度が２〜１０％である。これにより、菌体培養装置１は、菌体に対して十分な栄養を供給できると共に、糖蜜の成分がナノバブルの表面電位を中和して、ナノバブルを安定化し得る。
【００４３】
ナノバブル発生器６は、培養液体を高速旋回させながら、当該培養液体の進行方向を急変化させる。これにより、ナノバブル発生器６は、培養液体に対してより大きな加速度を加えることができ、菌体に適度な刺激を与えることができる。
【００４４】
ナノバブル発生器６は、高速旋回する培養液体を壁面である端面１２ｂやカーブ部１３ｂに衝突させることにより、当該培養液体の旋回方向を８０°以上の急角度で変化させる。
【００４５】
これにより、ナノバブル発生器６は、衝突の加速度に加え、不規則な混合撹拌を生じさせて培養液体と促進ガスとを混合撹拌でき、菌体に対して加速度の刺激を与えると同時に促進ガスと接触させることができ、菌体に対する刺激を大きくすることができる。
【００４６】
ナノバブル発生器６は、一方向である鉛直上方向端部近傍に設けられ、培養液体及び促進ガスを供給する液体供給部としての供給管１１と、鉛直上方向から他方向である鉛直下方向へ向かう旋回流を発生させる外筒部１２と、外筒部１２の内側に設けられ、鉛直下方向の端部が開口した状態で設けられた円筒状の内筒部１３と、内筒部１３から延設され、内筒部１３から供給される培養液体の旋回方向を変化させるカーブ部１３ｂと、カーブ部１３ｂから供給される培養液体を旋回させる第３の円筒部１４と、第３の円筒部１４から供給される培養液体を貯留する貯留タンク１６とを有するようにした。
【００４７】
これにより、ナノバブル発生器６は、３度に亘って旋回流の進行方向を変化させることができるため、より多くの促進ガスを菌体に接触させると共に、より多くのナノバブルを培養液体中に発生させることができる。
【００４８】
菌体培養液は、バチルス菌と、糖蜜水と、酸素を含む気体からなるナノバブルとを含有するようにした。これにより、菌体培養液は、バチルス菌の生存に適した環境を維持できるため、雑菌の繁殖を抑え、保存性を高めることができる。例えば菌体培養液は、プラスチック容器などに保存される。
【００４９】
菌体培養液は、バチルス菌を１０７〜１０９含有する。通常の培養方法では、バチルス菌を１０5までしかできなかった。しかしながら、本願発明の培養方法を使用することにより、糖蜜水中のバチルス菌の濃度を高めることができることが確認された。
【００５０】
バチルス菌の濃度が１０７〜１０９と高いことにより、希釈倍率を向上させ得るだけでなく、原液をそのまま使用して土壌潅水や土壌消毒を行ったときの効果を向上させることができる。
【００５１】
菌体培養液は、糖蜜濃度が２〜１０％である。これにより、糖蜜濃度を最適に保ち、雑菌の繁殖を抑えることができる。
【００５２】
以上の構成によれば、本発明の菌体培養方法では、バチルス菌を含有する糖蜜水を貯留し、酸素を含有する促進ガスを取り込みながら、培養液体を高速旋回させてナノバブルを発生させ、ナノバブルを含有する培養液体を貯留部３に供給することにより、貯留部３の培養液体をナノバブル発生器に循環させるようにした。
【００５３】
これにより、菌体培養方法では、高速旋回による刺激と十分な酸素とを同時に菌体に与えることができ、菌体を活性化させて培養効率を著しく向上させることができる。
【００５４】
＜他の実施の形態＞
なお上述の実施の形態においては、ポンプ４の後段に加熱部５を有するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばポンプ４の前段に設けたり、貯留部３を直に加熱するようにしても良い。培養により発熱が生じる場合には、貯留部３を保温するようにすれば良く、加熱部５は必ずしも必要ではない。
【００５５】
また上述の実施の形態においては、培養液体の進行方向を変化させるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、培養液体を高速旋回させればよく、進行方向の変化は必ずしも必須ではない。また、進行方向の変化は１回、又は２回、若しくは４回以上行っても良い。
【００５６】
さらに上述の実施の形態においては、散水部７によってシャワー状に散水するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、通常の開口部から培養液体を貯留部３に供給しても良い。
【００５７】
さらに上述の実施の形態においては、貯留部としての貯留部３と、ナノバブル発生器としてのナノバブル発生器６と、循環部としてのポンプ４及び散水部７とによって菌体培養装置としての菌体培養装置１を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による貯留部と、ナノバブル発生器と、循環部とによって本発明の菌体培養装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、例えば農業のたい肥として用いられるバチルス糖蜜液に使用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・・・・菌体培養装置
２・・・・・・制御部
３・・・・・・貯留部
４・・・・・・ポンプ
５・・・・・・加熱部
６・・・・・・ナノバブル発生器
７・・・・・・散水部
１１・・・・・・供給管
１２・・・・・・外筒部
１３・・・・・・内筒部
１４・・・・・・第三の円筒部
１５・・・・・・開口部
１６・・・・・・貯留タンク
１９・・・・・・排出管
【図１】
2016036316.tif 000003
【図２】
2016036316.tif 000004
【図３】
2016036316.tif 000005