発酵・培養プロセスは経験や勘に依存しやすい一方で、工学的に整理・定量化することで大幅な効率化が可能になります。本講座では培養条件設計、バイオリアクター運転、スケールアップ、データ活用までを体系的に解説。近年注目されるDXやデータ駆動型開発の実例も交えながら、生産性向上と技術伝承を実現するための実務的な考え方を学びます。

培養・発酵プロセスの設計とスケールアップ技術

－培養工学の基礎からDX活用まで－

大阪工業大学 工学部生命工学科、バイオものづくりセンター 教授、センター長 長森 英二先生

【専門分野】生物化学工学，微生物培養工学、細胞・組織培養工学【学歴】1997年3月　名古屋大学工学部生物機能工学科　卒業2001年3月　名古屋大学大学院工学研究科生物機能工学専攻博士後期課程　修了【主な職歴】2001年3月　大阪大学大学院工学研究科　博士研究員（～2002.6）2002年7月　株式会社豊田中央研究所 バイオ研究室 研究員（～2007.1）2007年2月　同社 先端研究センター 長森研究グループ リーダなど（～2011.5）2011年6月　大阪大学大学院工学研究科生命先端工学専攻　講師（～2016.3）2016年4月　大阪工業大学工学部生命工学科 准教授（～2024.3）2024年4月　大阪工業大学工学部生命工学科 教授（継続中）2026年4月　大阪工業大学バイオものづくりセンター センター長

＜対象＞
食品メーカーの研究開発担当者
発酵食品・機能性食品の開発担当者
製造技術・生産技術担当者
品質保証・品質管理担当者
酵母・乳酸菌を利用した製品開発担当者
発酵プロセスの安定化や効率化を検討している技術者
若手研究者・技術者
発酵設備や培養設備の導入・運用担当者


＜目的・ゴール＞
到達目標：培養・発酵プロセスを工学的に評価し、生産性向上やスケールアップに向けたプロセス改善・最適化を検討できるようになる。


＜習得知識＞
・培養発酵プロセスの定式的な記述や、改善、最適化に向けた取り組みが理解できる
・スケールアップやスケールダウンの考え方が理解でき、関連業務を効率化
・培養データを蓄積、活用する開発業務や、自動化、省力化への道筋を知る。


＜プログラム＞
1．培養・発酵プロセスの概要
①発酵食品産業における微生物利用
②近代醗酵やバイオ医薬など多様なモノづくりへの展開

2．高効率培養を実現する培養条件設計
①温度・pH・溶存酸素の影響
②培地組成と栄養源設計
③増殖速度と代謝産物生成の定式的記述から最適化へ

3．バイオリアクター運転と培養プロセス設計
①一般的な装置
②フラスコとバイオリアクターの違い
③撹拌・通気の考え方
④酸素移動と物質移動
⑤発酵効率向上のための運転管理

4．スケールアップ時に発生する課題と対策
①ラボスケールと生産スケールの違い
②スムーズなスケールアップに欠かせない情報とは
③再現性確保の考え方

5．培養データの活用とプロセス最適化
①培養データ取得のポイント
②データ解析による条件探索
③発酵プロセス改善への活用事例

6．食品分野における応用事例と今後の展望
①精密発酵による多様な食原料への展開、期待
②データ駆動型発酵プロセス開発の可能性