CH621363A5 - - Google Patents

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CH621363A5
CH621363A5 CH630376A CH630376A CH621363A5 CH 621363 A5 CH621363 A5 CH 621363A5 CH 630376 A CH630376 A CH 630376A CH 630376 A CH630376 A CH 630376A CH 621363 A5 CH621363 A5 CH 621363A5
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fermenter
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Hans Mueller
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Mueller Hans Dr Ing Fa
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/813—Continuous fermentation

Description

621363

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Fermentierung von Mikroorganismen in Gegenwart von Filterhilfsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fermentierung unter sterilen Bedingungen Mikroorganismen und Filterhilfsmittel im Fermenter durch Zufuhr von Luft oder einem sauerstoffhaltigen Gas durch Umwälzen in ständiger Bewegung gehalten werden und anschliessend die Substratflüssigkeit abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Zellkonzentration im Fermenter die Abtrennung der Substratflüssigkeit mit Hilfe eines Anschwemmfilters erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung in einem Zentrifugalreinigungsfilter erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen nach Abtrennung der Substratflüssigkeit zusammen mit dem Filterhilfsmittel in den Fermenter zurückgeführt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fermentierung von Mikroorganismen in Gegenwart von Filterhilfsmitteln. Die Mikroorganismen sollen nach der Abtrennung der Substratflüssigkeit in den Produktionsfermenter zurückgeführt werden.
Verfahren zur Rückführung von konzentrierten Mikroorganismen zur Erhöhung der Zellkonzentration in einem Fermenter sind bekannt. Diese Rückführung wird beispielsweise bei der Herstellung von Hefe durchgeführt und besteht darin, dass das aus einem Fermenter kommende, fertig fermentierte Substrat zusammen mit den Hefen über Zentrifugen entwässert wird. Dabei werden die Hefezellen durch die Zentrifugalkraft von dem erschöpften Nährsubstrat abgetrennt. Die Hefe kann nun als 16-20%ige wässrige Suspension in den Fermenter zurückgeführt oder anderweitig verwendet werden.
Handelt es sich bei den Mikroorganismen jedoch um Bakterien, die rückgeführt werden sollen, gestaltet sich bereits die Abtrennung wegen der um eine Zehnerpotenz kleineren Mikroorganismen schwierig. Hier müssen zum Entwässern bereits Ultrazentrifugen eingesetzt werden.
Kann dieses Rückführungssystem mit Zentrifugen noch eini-germassen geschlossen durchgeführt werden, so ist dieses bei der Abtrennung von Hefen mit Vakuumdrehfiltern überhaupt nicht mehr möglich. Bakterien können auf diese Weise nur nach vorheriger Koagulation, d. h. Abtötung abgetrennt werden.
Ein weiterer Nachteil aller dieser Verfahren ist, dass ein Arbeiten unter sterilen Bedingungen sehr erschwert und in der Praxis kaum möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Fermentierung, welche die Rückführung und Konzentrierung von Mikroorganismen in das Kulturgefäss, vorzugsweise unter sterilen Bedingungen, in einwandfreierWeise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zur Fermentierung unter sterilen Bedingungen Mikroorganismen und Filterhilfsmittel im Fermenter durch Zufuhr von Luft oder einem sauerstoffhaltigen Gas durch Umwälzen in ständiger Bewegung gehalten werden und anschliessend die Substratflüssigkeit abgetrennt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt zur Erhöhung der Zellkonzentration im Fermenter die Abtrennung der Substratflüssigkeit mit Hilfe eines Anschwemmfilters.
Bevorzugt erfolgt die Abtrennung in einem Zentrifugalreinigungsfilter. Nach Abtrennung der Substratflüssigkeit werden die Mikroorganismen zusammen mit dem Filterhilfsmittel in den Fermenter zurückgeführt.
Anhand eines Fliessbildes soll das erfindungsgemässe Verfahren erläutert werden.
In einem Substrataufbereitungstank 1 werden die Nährstoffe mit der Kohlenstoff quelle vermischt. Aus dem Tank 1 wird das sterilisierte Substrat mittels der Pumpe 2 in den Fermenter 3 gefördert. Zu Beginn der Fermentation wird über eine Zuleitung 4 Filterhilfsmittel zugeführt, welches im Fermenter vor der Inokulation mit Mikroorganismen sterilisiert werden kann. Nach Zugabe des Inokulums über den Stutzen 5 erfolgt die Fermentierung unter Luftzufuhr, abhängig von der gewünschten Züchtung. Der Fermenter ist mit einem Rührwerk 6 ausgestattet und besitzt im unteren Teil eine Erntevorrichtung 7, von der eine Transferleitung 8 zu einem Anschwemmfilter 9 führt. Das Filter
9 stellt ein Zentrifugalreinigungsfilter dar, auf dessen Hohlwelle
10 Filterelemente 11 zu einem Paket angeordnet sind.
Es ist ein Abfluss 12 für den Klarlauf und ein Austrag 13 für das Konzentrat vorgesehen. Die Rückführleitung 14 schliesst das System zwischen Fermenter 3 und Filter 9.
Der Prozess kann kontinuierlich oder diskontinuierlich geführt werden. Beim kontinuierlichen Betrieb wird laufend Nährsubstrat zugeführt und über die Erntevorrichtung 7 und die Leitung 8 fertig fermentierte Suspension zum Filter 9 gefördert. Das Filtrat wird nach Durchlaufen der Filterplatten 11 durch die Hohlwelle 10 über die Leitung 12 mikroorganismen frei abgeführt. Das im Fermenter suspendierte, inerte Filterhilfsmittel bildet zusammen mit den Mikroorganismen einen Filterkuchen auf den Elementen 11 des Filters. Hat der Filterkuchen die gewählte Dicke erreicht, wird die Erntezufuhr unterbrochen, der Filterkuchen durch Rotieren des Filterpaketes abeschleudert und in den Fermenter 3 über den Austrag 13 und die Leitung 14 als Slurry zurückgeführt. Da der Kreislauf vollständig geschlossen ist, ist ein Arbeiten unter sterilen Bedingungen gewährleistet.
Durch die Möglichkeit der Aufrechterhaltung einer hohen Zellkonzentration im Fermenter gestaltet sich dieses Verfahren sehr wirtschaftlich. Das Filterhilfsmittel kann nach beendetem Fermentationszyklus zusammen mit den Mikroorganismen aus dem Kreislauf entfernt werden.
Anstelle von Mikroorganismen können auch an Filterhilfsmittel freie adsorbierbare Enzyme zur Enzymierung eines Substrates eingesetzt und auf gleiche Weise zusammen mit dem Filterhilfsmittel auf die beschriebene Weise zurückgeführt werden. Hierbei läuft anstelle des Klarlaufs das enzymierte Substrat über die Leitung 12 ab.
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CH630376A 1976-05-18 1976-05-18 CH621363A5 (de)

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