BE834949A

BE834949A - Perfectionnements aux fermenteurs a ascension d'air

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Publication number: BE834949A
Application number: BE161319A
Authority: BE
Priority date: 1974-10-28
Filing date: 1975-10-28
Publication date: 1976-04-28

Description

"Perfectionnements aux fermenteurs à ascension d'air"

La présente intention est relative à des perfectionnements

à des fermenteurs à ascension d'air ainsi qu'à un procédé dans lequel on utilise ces fermenteurs pour la production de masse biologique microbienne.

Il est connu d'utiliser des fermenteurs à ascension d'air pour la production de masse biologique microbienne en cultivant un micro-organisme et en particulier une levure en présence d'une source

de carbone, d'un milieu nutritif aqueux et d'un gaz contenant de l'oxygène libre.

Les fermenteurs ou dispositifs de fermentation à ascension d'air comprennent un récipient pour le bouillon. Le récipient a ordinairement une forme cylindrique ou elliptique. Un tube d'aérage ou de guidage à extrémités ouvertes peut être présent dans le récipient pour faciliter la circulation du bouillon. Le tube de guidage est ordinairement cylindrique et coaxial à l'axe longitudinal du récipient dans lequel il délimite une zone centrale dans le récipient. La paroi du récipient et le tube de guidage définissent une zone périphérique qui est annulaire dans le cas des fermenteurs cylindriques traditionnels. En fonctionnement, le bouillon de culture circule dans les zones centrale et périphérique. Des moyens pour aérer le bouillon sont placés à la base du

de la zone centrale ou de la zone périphérique. L'air fourni par les moyens d'aération provoque une circulation ascendante de bouillon aéré moins dense dans la zone en dessous de laquelle se trouvent Les moyens d'aération et une circulation descendante de bouillon désaéré relativement dense dans l'autre zone.

/ à

à travers la zone en dessous de laquelle sont situés les moyens d'aération, c'est-à-dire la zone montante de bouillon, permet d'obtenir une production de levure améliorée lorsque la source de carbone est un hydrocarbure.

Par conséquent, la présente invention est relative à un fermenteur à ascension d'air comprenant un récipient pour le bouillon ayant un écran placé à travers une zone en dessous de laquelle

rifices, chaque orifice ayant une superficie de l'ordre de 1 à 400 mm .

La siperficie de chaque orifice et la superficie totale des orifices de l'écran requises pour obtenir une productivité accrue varieront suivant le taux d'aération, les conditions de fermentation et le type de fermentation. Lorsque le fermenteur est à utiliser pour la production d'une masse biologique microbienne en cultivant une levure utilisant un hydrocarbure en présence d'un hydrocarbure comme source de carbone, de préférence un hydrocarbure bouillant dans la gamme de 230 à 330[deg.]C, par exemple un gas-oil léger, la superficie de chaque orifice se situe de préférence dans

totale des orifices peut être de 20 à 90% de la superficie de l'écran. Ces chiffres conviennent particulièrement bien lorsque l'on désire utiliser des taux d'aération élevés en particulier des taux

heure.

On peut utiliser plus d'un écran. Par exemple, une série d'écrans peuvent être espacés les uns des autres verticalement.

D'un autre côté, lorsque l'écran est une simple grille, par exemple lorsque les orifices sont rectangulaires ou carrés, on peut placer deux grilles en contact l'une avec l'autre avec les lignes de l'une des grilles décalées d'un certain angle par rapport aux lignes de l'autre grille. Ceci réduit la superficie et modifie la forme et la profondeur des orifices. L'effet consiste à augmenter la résis-

tallique. Par exemple, le fil métallique peut avoir un diamètre de l'ordre de 0,1 à 2,0 mm. La profondeur de chaque orifice peut

être de l'ordre de 0,1 à 4,0 mm et de préférence de 2,0 à 4,0 mm.

Il y aura une combinaison optimale en ce qui concerne la superficie de chaque orifice, la superficie totale des orifices et la grosseur de l'écran et par conséquent en ce qui concerne la profondeur de chaque orifice pour chaque série de conditions de fermentation. Cette combinaison peut être déterminée par de simples expériences dans chaque cas.

On pense que l'écran a pour rôle de disperser les plus grandes bulles d'air qui sont présentes dans le bouillon et de provoquer l'agglomération des plus petites bulles, en donnant ainsi une dimension de bulles plus homogène.

D'une façon préférable, un tube de guidage peut être présent. Le tube de guidage et le récipient sont ordinairement cylindriques et le tube de guidage est ordinairement coaxial à l'axe longitudinal du récipient. D'une façon particulièrement préférée, l'aire transversale du tube de guidage est de l'ordre de 1/2 à 5/6 de l'aire transversale du récipient.

Un agitateur peut être placé dans le récipient. D'une manière particulièrement préférée, l'agitateur peut être placé soit a

soit en dessous de l'extrémité inférieure du tube de guidage. Lorsque l'on utilise les fermenteurs pour des fermentations en présence d'hydrocarbure, l'agitateur fonctionne pour disperser l'hydrocarbure.

Les moyens d'aération peuvent consister en n'importe quel dispositif connu destiné à aérer les fermenteurs à ascension d'air . On utilise ordinairement un dispositif d'aspersion annulaire. Lorsque les moyens d'aération consistent en un dispositif d'aspersion annulaire, la distance entre le dispositif d'aspersion et l'écran ou l'écran le plus bas dans le cas où l'un utilise plus d'un écran, peut être de l'ordre de 20 à 300 et de préférence de l'ordre de 80 à 150 fois le diamètre ùu dispositif d'aspersion.

Suivant un autre aspect de la présente invention, on prévoit un procédé pour la production d'une masse biologique microbienne qui consiste à cultiver un micro-organisme dans un fermenteur à <EMI ID=7.1>

dans un bouillon comprenant un milieu nutritif aqueux et un substrat de carbone qui peut être utilisé par le micro-organisme dans

lequel le bouillon montant passe par un écran comportant une série d'orifices, chaque orifice ayant une superficie de l'ordre de 1

à 400 mm .

Le substrat de carbone peut être un hydrocarbure gazeux ou

liquide, un hydrocarbure oxydé ou un hydrate de carbone. Le substrat est de préférence un hydrocarbure de pétrole formé d'un

hydrocarbure à chaîne droite ou contenant un tel hydrocarbure.

D'une manière particulièrement préférée, l'hydrocarbure a une gamme d'ébullition de 230 à 330[deg.]C. Certains exemples de ces hydrocarbures sont des gaz-oil légers, du kérosène, des n-paraffines

comportant environ 10 à 30 atomes de carbone par molécule ou des huiles lubrifiantes.

Lorsque le substrat de carbone est un hydrocarbure de pétrole formé d'hydrocarbures à chaîne droite ou contenant de tels hydrocarbures, le micro-organisme peut être une souche utilisant de l'hydrocarbure à chaîne droite connue quelconque telle que, par

exemple, une levure et en particulier une souche du genre Candida,

Le milieu nutritif aqueux peut être choisi parmi l'un quelconque des milieux qui sont connus comme convenant à la croissance du micro-organisme. D'une façon similaire, les conditions de fermentation, par exemple la température, le pH, les débits et les taux d'aération peuvent être choisis dans les gammes connues.

La présente invention est décrite plus en détail en se référant aux exemples suivants.

Exemple 1

La figure 1 du dessin annexé représente une section longitudinale d'un fermenteur à ascension d'air pourvu d'écrans. La figure 2 est une vue en plan d'un écran. Le fermenteur illustré à la figure 1 montre une série de trois écrans pourvus d'orifices (1, 2, 3) placés dans une zone annulaire 7 formée dans un récipient cylindrique 4 ressemblant à une cuve entre la paroi <EMI ID=9.1>

extrémités. Les écrans (1, 2 et 3) sont fixés horizontalement d'une façon rigide à travers la zone annulaire 7. En fonctionnement, du bouillon de culture relativement moins dense aéré monte dans cette zone annulaire sous l'influence d'air provenant d'un dispositif d'aspersion annulaire 6 placé en dessous de la zone. Le bouillon aéré montant passe par les orifices dans les écrans. Le tube de guidage délimite une zone centrale 8 à travers laquelle lors du fonctionnement passe du bouillon de culture désaéré relativement dense. Un agitateur 9 est placé à l'extrémité inférieure ouverte 10 du tube de guidage. L'aire transversale du tube de guidage est de

2/3 ce celle de l'aire transversale du récipient.

Les écrans pourvus d'orifices (1, 2 et 3) sont parallèles

les uns aux autres et espacés verticalement avec des intervalles égaux de 3 mètres. L'écran 1 le plus bas est placé à 0,8 mètre au-dessus du dispositif d'aspersion annulaire 6. Chaque écran

est un treillis ou toile métallique de forme annulaire&#65533;figure 2).

Le fil métallique formant la toile est de l'acier inoxydable ayant un diamètre de 2,0 mm. Les orifices 14 de la toile sont de forme carrée et chaque orifice a une superficie de 100 mm<2>.

Le récipient 4 a une hauteur de 10 mètres et un diamètre de 1,3 mètre. Le tube de guidage 5 a une hauteur de 7 mètres et un diamètre de 1,06 mètre. L'extrémité ouverte inférieure 10 du tube de guidage est à 0,80 mètre au-dessus de la base du récipient. L'agitateur 9 est pourvu de six pales aplaties. Le récipient est pourvu d'une entrée 11 pour le milieu de culture et d'un dégagement 12 pour l'enlèvement du milieu cultivé. Le dispositif d'aspersion annulaire 6 a un diamètre total de 1,15 mètre et un diamè-tre intérieur (en coupe) de 8,5 cm. Il y a trente orifices dans le dispositif d'aspersion par lesquels on peut faire passer de l'air pour aérer le bouillon.

Lorsque le fermenteur est en service, une souche de la levure

(1 Candida tropicalis consommant un hydrocarbure/cultivée de façon

continue en utilisant un gas-oil léger ayant une gamme d'ébullition de 230 à 330[deg.]C comme substrat de carbone et en présence d'un milieu nutritif aqueux contenant les sels minéraux et les substances pour la croissance traditionnels et ayant la composition suivante:

Eau fraîche pour faire

1 litre

On maintient le bouillon de fermentation à un pH de 4,2 en y ajoutant de l'ammoniaque qui constitue également la source d'azote pour la levure. On maintient la fermentation à une température

de 30[deg.]C. La vitesse de l'agitateur est de 240 révolutions par minute. Le taux de dilution est de 0,22 volume/volume/heure et le taux d'aération de 150 volumes/volume /heure . Le taux de production de levure est de 10 kg/heure.

Expérience réalisée à titre de comparaison

A titre de comparaison, un fermenteur tel que décrit dans l'exemple 1 mais sans les écrans' 1, 2 et 3 est mis en service sous les conditions décrites dans l'exemple 1. Le taux de production de levure est de 8,5 kg/heure.

Exemple 2

On modifie un fermenteur tel que décrit dans l'exemple 1, en remplaçant les trois écrans pourvus d'orifices (1, 2 et 3) par un :Seul écran formé de deux toiles métalliques superposées en contact l'une avec l'autre, les fils métalliques de la première toile étant décalés d'un certain angle par rapport aux fils métalliques de la seconde toile. Chaque orifice a une superficie de 30 mm et une profondeur de 4,0 mm. L'écran est placé dans le fermenteur

à une hauteur de 0,8 mètre au-dessus du dispositif d'aspersion.

Lors de la mise en service du fermenteur, le bouillon est aéré

à un taux de 150 volumes/volume/heure. Les autres conditions sont les mêmes que celles que l'on utilise dans les exemples précé-

REVENDICATIONS

1. Fermenteur à ascension d'air, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient pour le bouillon ayant un écran placé à travers une zone en dessous de laquelle sont placés des moyens d'aération, l'écran comportant une série d'orifices, chaque orifice

Claims

2. Fermenteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque orifice dans l'écran a une superficie de l'ordre de <EMI ID=14.1>

3. Fermenteur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la superficie totale des orifices dans l'écran est de l'ordre de 20 à 90% de la superficie de l'écran.

4. Fermenteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de chaque orifice dans l'écran est de l'ordre de 0,1 à 4,0 mm.

5. Fermenteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de chaque orifice dans l'écran est de l'ordre de 2,0 à 4,0 mm.

6. Fermenteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une série d'écrans.

7. Fermenteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte trois écrans.

8. Fermenteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un tube de guidage.

9. Fermenteur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'aire transversale du tube de guidage est de l'ordre de 1/2

à 5/6 de l'aire transversale du récipient.

10. Fermenteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un agitateur.

11. Fermenteur suivant la revendication 10, caractérisé en

ce que l'agitateur est placé en dessous de l'extrémité inférieure d'un tube de guidage.

12. Fermenteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'aération consistent en un dispositif d'aspersion annulaire.

13. Fermenteur à ascension d'air, tel que décrit ci-dessus et/ou conforme au dessin annexé,

14. Procédé de production d'une masse biologique microbienne qui consiste à cultiver un micro-organisme dans un fermenteur à ascension d'air en présence d'un gaz contenant de l'oxygène libre dans un bouillon contenant un milieu nutritif aqueux et un substrat de carbone qui peut être utilisé par le micro-organisme, caractérisé en ce que le bouillon montant passe par un écran com-

<EMI ID=15.1>

<EMI ID=16.1>

15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce

que le micro-organisme est cultivé dans un fermenteur à ascension d'air suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13.

16. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 14

<EMI ID=17.1> utilisant un hydrocarbure à chaîne droite.

17. Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la levure est une souche de Candida lipolytica ou de Candida tropicalis.

18. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que le substrat de carbone est un hydrocarbure de pétrole se composant d'hydrocarbures à chaîne droite bouillant dans la gamme de 230 à 330[deg.]C ou contenant de tels hydrocarbures à chaîne droite.

19. Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que l'hydrocarbure de pétrole est une n-paraffine ayant 10 à 30 atomes de carbone par molécule.

20. Procédé de production d'une masse biologique microbienne, tel que décrit précédemment.

21. Masse biologique microbienne, lorsque obtenue par le procédé suivant l'une quelconque des revendications 14 à 20.

<EMI ID=18.1>

P.Pon de THE BRITISH PETROLEUM COMPANY LIMITED P.Pon du Bureau GEVERS.