スーパーエンバイロメントハイスクール研究開発事業講演会

1月15日(金)13:25〜 本校が県教委から指定を受けています「スーパーエンバイロメントハイスクール研究開発事業」の講演会が実施されました。対象は工業化学科1,2年生です。講師の先生は、岡山大学資源植物科学研究所 植物・微生物相互作用グループ 谷 明生 先生から、本校の研究の核心部分に当たる、アルコール生成に関連する細菌の不思議な働き方をわかりやすく説明していただきました。コロナ感染対策として、リモート配信での講演会となりましたが、わかりやすい資料の提示と説明で生徒、教職員とも理解が進み充実した講演会となりました。

現在の糖化の様子

今年の研究内容をまとめる時期に入り、酵素の量、タイミングなど再現性の確認を進めています。考査や学校行事の関係で年内の授業はあと1回しかなく、前回上手く利用できなかったモレキュラーシーブの実験や濃縮方法の検討などやるべきことが残っているのでスムーズに進めていきたいと思います。
初期のころに比べ糖化後の残渣の状態はずいぶん変わり、原形はほとんどない状態になっています。

SEH講演会(滝澤先生)

11月20日にスーパーエンバイロメントハイスクール研究開発事業の共同研究者である岡山理科大学の滝澤昇先生に「微生物はミクロの化学工場」という演題で御講演をいただきました。新型コロナウイルスの影響により今回もオンライン講演会となりました。微生物の分類からその働きに至るまで、具体的な例を示していただきながら難しい内容を分かりやすく説明していただきました。

脱水剤と霧化分離による濃縮結果

糖化~発酵にかけては様々な実験を繰り返してきてある程度の結果は得られるようになってきましたが、出来たアルコールの濃縮に関しては色々と試している段階です。今回は脱水剤としてモレキュラーシーブを用いた後、霧化分離して回収した液を分析してみましたが、結果としてはそのまま霧化分離したサンプルとアルコールの濃度は変わりませんでした。アルコール試薬でも試してみたのですが、モレキュラーシーブの使い方が良くなかったのかこちらも効果が見られませんでした。最終的には蒸留になるかもしれませんが、蒸留に頼らない濃縮方法をもう少し試していきたいと思います。

霧化分離②

先週故障してしまった霧化分離装置を修理していただき、自分たちで作った発酵液を使って再度実験を進めています。
比較対象として単蒸留をし、それぞれから回収した留出液をGCで分析したところ、ほとんど同じ濃度でした。装置を組んだり専門的な技術や知識が不要ということもあり、霧化分離装置にはメリットが多いです。
しかし、簡易ラボ機では回収部分がないためミスト化した気体を工夫して回収しなければならず、色々と試していますがなかなか思うようにはいきません。
全体的な操作の流れが出来てきつつあるだけに、回収部を必要とすると予算的な問題が生じるためどうするか悩んでいます。
研究と並行し、今年度も1月に校内で研究発表の機会があるため、データの整理をおこないながら、発表会に向けた準備も進め始めました。

霧化分離

就職試験に引き続き、中間考査があったため久々の課題研究になりました。今年度の課題の一つでもある発酵液の濃縮について、蒸留に代わる方法がないかと調べてきましたが、今回ナノミストテクノロジーズ株式会社から「霧化分離」という技術を用いた装置をレンタルすることが出来たので早速実験してみました。蒸留による濃縮とは異なり、原料の加熱が不要で電源を入れた直後からミスト化し、濃度を薄めたアルコール試薬を用いた結果ではアルコールの濃縮を確認することは出来ました。しかし、端切れから作製した発酵液の濃縮作業中に電源が入らなくなってしまったため、止む無く実験を中止し、装置を返却することになってしまったのが残念です。得られている結果から今後の方向性についても考えていきたいと思います。
また、長らく中断していた大型装置の方もようやく最終段階に入り、制御盤を取り付ける部分を機械科に溶接してもらったので、自分たちの手で再度色を塗り直しました。

SEH講演会(久岡先生)

昨年度に引き続き、今年度もスーパーエンバイロメントハイスクール研究開発事業で協力いただいている外部の先生方に講演会をお願いしています。10月30日にフジワラテクノアート株式会社の久岡様に「固体培養の産業化」という演題で御講演をいただきました。本来であれば学校にお招きして実施する予定でしたが、新型コロナウイルスの影響によりオンライン講演会となりました。慣れない形式ではありましたが、プレゼン資料を用いて会社で取り組まれている内容や、専門的な技術を分かりやすくお話しいただき良い勉強になりました。

アルカリ処理作業と個々の成長

多くの就職希望者が10月16日から試験を受験しますが、その中でも現在の計画通り作業を進める一日でした。導入予定装置での実験を想定し、量産体制に入った作業を続けましたが、途中でアルカリ処理済みの原料が切れる事態になりました。しかし、すぐさま分担を再編し、予定を変更した実験をするなど柔軟な対応が出来るようになったり、使用後の実習室を進んで片付けに参加するなど彼らの成長が見られた一日になりました。就職試験の結果も良いものになるよう願っています。

次なるステップへ向けて

現在糖分やアルコールの濃縮をおこなうための装置を導入するにあたり、本校の研究していることに対して実際に利用できるかどうかの確認をするため、装置をレンタルする計画をしています。限られた予算を有効に使うためにも、装置を借りている間に出来るだけ多くの実験データを取りその有効性を確認するため、前回の実験結果で最も糖化率の高い条件により糖液を量産し、アルコール溶液も可能な限り量産する体制で研究を進めました。
ちなみにアルカリ処理した原料は何もしていない原料からの糖化率に比べ20%も高い数値が出た上、更なる原料の追加が出来る可能性が見られたため、本格的に作業工程へ組み入れる検討も必要であると考えています。

施設見学と糖化率

昨年度からの研究で端切れからのアルコール製作をしていく際の糖化や発酵については、少しずつではありますが出来る量を増やしてきています。
しかし、実用的な濃度に高めるためには蒸留を始めとする手段を用いる必要があります。現在その方法について省エネで出来る方法について検討していて取り入れたいと思う方法があるのですが、9月30日にその仕組みを導入されている豊和株式会社玉野工場を訪問させていただきました。
対応してくださった田代会長と前田工場長が本校の取り組みに興味を持ってくださり、色々なお話を聞かせてもらうだけでなく実際の装置も見せてくださり大変有意義な時間になりました。
また、先週アルカリ処理済み原料を用いた実験をようやく行えましたが、こちらはこれまでで最も高い糖化率となりました。ここから発酵をおこない最終的なアルコールの変換率がどの程度になるかなど確認していきたいと思います。

スケールアップ実験への挑戦結果

連休前に仕込んだスケールアップ実験でしたが、結論としてはまたしても失敗に終わりました。というのも、ガラス器具で行っていた実験にもかかわらずステンレス製の容器で行ったため熱の伝わり方の違いを考慮できておらず、溶液が普段より高くなり過ぎてしまい、おそらく酵素が失活したと考えられます。単純な部分に気付くことが出来ず、大変残念でした。ただ、ビーカーレベルにおける現段階での最適条件での糖化実験については撹拌が不十分にも関わらず、これまでの糖化条件の中でも最高レベルの糖度を確認できたので、今後につながる結果となりました。

いよいよアルカリ処理済みの原料による糖化実験もスタートしたので、結果が楽しみです。

スケールアップ実験への挑戦

今週末から連休があるため、毎日の細かな調整が出来ないことから何度目かのスケールアップ実験に挑戦しています。これまでの失敗を参考に、解繊糸をネットに詰め込み、酵素の入った水の上に吊るす形で撹拌の邪魔にならない工夫をしました。上手く反応が進めば、次回は酵母菌の違いによる発酵具合の確認をしていきたいと思います。
また、先週から今週にかけてまとめたデータをもとに、ビーカーレベルにおける現段階での最適条件での糖化実験も同時に行っています。

再中和と今後に向けて

前回夏休み前にアルカリ処理を行った原料を使った糖化を始めたものの、アルカリ処理後の中和不十分により液性が強いアルカリ性になってしまい、酵素が活性を失ったとみられ、残念ながら実験としては不完全な結果となりました。

そこで再度中和処理をしたものの、授業中には乾燥させることが出来ず、今回は止む無く糖化の実験は見送ることとなりました。来週末から4連休が控えているため、計画的に考えて実験したいと思います。

また、これまでの半年間、様々な条件を変えながら研究を進めてきたので、振り返りと今後に向けてデータの整理もおこなっています。個々のデータを上手く集約するのは難しい事ですが、放課後にも残って頑張ってまとめています。

スーパーエンバイロメントハイスクール電気科進捗状況3

電気科で担当させていただいている、制御装置の配線が完成に近づいてきました。家電品に比べて、多くの電力を消費するため、工場などで使われる電気工事が必要になってきます。電気科の生徒はほとんど電気工事士の資格を持っており、工事自体は可能ですが、万が一、大切な校舎に傷をつけたり、事故があったりしてはならないので、専門の業者様に校舎側の電気工事をお願いしました。

9月9日16時より、業者様に御来校いただきまして、業者様が行って下さる工事と、電気科生徒の行う工事の分担を確認しました。今後は、10月ごろより業者様に電気工事をしていただき、そのあと、制御装置までの電気工事を電気科の生徒で行います。電気工事が完成したら、安全のため、動作確認のほか、様々な試験をします。すべてクリアできるように、しっかりと作業をしていきたいです。

最後になりましたが、業者様におかれましては、お忙しい中、いろいろとアドバイスをいただきまして、ありがとうございました。お礼を申し上げます。

アルカリ処理済み解繊糸を用いた実験

9月に入り久々の課題研究を行いました。8月17日から始まった2学期でしたが、3年生は授業と並行した履歴書の作成に悪戦苦闘の日々を過ごしていたため、ようやくの再開となりました。

そのような事情で夏休み前から長期間発酵させっぱなしになっていたため、データとしての信憑性はなく、酵母菌による違いについては今後再実験するつもりですが、少なくとも糖を含んだ溶液にカビが生えておらず、アルコールの存在を感じさせるものでした。

また、夏休み前にアルカリ処理を行った原料を使った糖化を始めたので、どの様な結果になるか確認していきたいと思います。

スーパーエンバイロメントハイスクール電気科進捗状況2

電気科で製作させていただいている糖化槽の制御回路の作業を行いました。基本部分は90%程度作業を終えることができましたので、お知らせいたします。
完成が近づくにつれて配線も多くなり、スパゲッティー状態になってしまいます。そこで、配線一本一本に線番号を割り当てて、見やすくするためのマークを貼り付けました。
今回の制御装置は二か所に分かれる設計のため、それらを接続する電線が20本必要になるのですが、暑さのためか、赤色(+)と黒色(-)の本数を間違えてしまい、10本程度やり直しが必要になりました。これは極性を間違えてしまうことにつながり、ショートなどにつながる重大なミスです。今後は、このような失敗をしないよう気を付けて製作をしていきたいと思います。

理大酵母を用いた発酵実験

先日1学期最後の課題研究を行いました。3年生は3者面談があった関係で、研究期間が空きましたが、生徒主導で分担し、学期の締めくくりにふさわしい活動が出来ました。

以前3段階の解繊原料サイズで行った糖化の実験については、面談期間に入る前に結果を出しており、糸状と比べて綿状であれば糖度の違いは誤差程度しか見られませんでした。その際に残していた糖液を20%になるまで蒸発濃縮させ、20%ショ糖溶液を比較対象として岡山理大から分けていただいた2種類の酵母とパン酵母を用いて発酵を始めました。結果を確認するのは夏休み明けにはなりますが、違いが分かる結果になることを期待したいです。

また、GC装置が修理不能の故障中のため緊急的にアルコール計を導入し、以前計れなかった発酵液のアルコール濃度を調べたところ理論値より高い数値が検出されたため、こちらについても夏休み明けから原因を調査したいと思います。

スーパーエンバイロメントハイスクール電気科進捗状況

電気科では、糖化槽の制御回路の製作を担当させていただいております。現在まで、浪岡製作所様の基本設計をもとに、納品された物品に合わた、設計・製作を行ってきました。コロナウイルス対策の影響を受けて、生徒の参加がなかなか難しく作業が大幅に遅れてしまいましたが、少しずつ形が出来上がってきましたので、途中経過をお知らせいたします。
今後は、残りの配線作業と制御プログラム開発を行い、糖化の効率アップ等スーパーエンバイロメントハイスクール事業に貢献できれば良いと考えております。また、電気科で開発した「LEDによる水耕栽培」に搭載したSNS投稿システムを応用して、機器の状態を投稿することができるようにしていきたいと思います。

酵母の継代、糖化効率の向上に向けて

先日岡山理科大学の滝澤先生よりいただいた酵母については、コンタミ(他のものが混入すること)をして使用できなくなってしまうことを防ぐために、今回は継代用(種類によるが今回は1ヶ月おきに新しい培地に植継がなければ酵母が死滅してしまうので、一定の期間で新しい培地に移してやる必要がある)と発酵用に分け、まずは適切な数に増やすことを目標におこないました。3年生にとっては就職や進学に向けた面談などが始まるため、今後の研究予定を見通しながら作業を進めました。

また以前、株式会社石川総研の方で解繊していただいた端切れについては、一番小さな径の原料でしか実験していなかったので、3段階のサイズで糖化の実験をおこなうことにしました。さらに、解繊した原料をアルカリ処理することで糖度が高まる可能性もあるので、前処理についてもおこないました。

共同研究者からのアドバイスなど

7月10日(金)の夕刻、共同研究者として本研究に協力をいただいている、岡山理科大学 工学部 バイオ・応用化学科の滝澤昇先生を尋ねました。今回訪問させていただいたのは、以前、本研究の中で糖液からアルコール発酵を行う際の効率について相談したところ、エタノール生産能の高い酵母を分けていただけることになったためですが、これまでの経過に対して適切なアドバイスもいただくことができました。今後の研究の参考にさせていただき、より良い条件での研究に結び付けていきたいと思います。


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