CS202395B1 - Zařízeni na odtahování zralého média při kontinuálních aerobních kultivacích mikroorganismů - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízeni na odtahování zralého média při aerobních kontinuálních kultivacích mikroorganismů ve fermentorech s míchadlem a usměrňovacím difuzorem.

Vývoj zařízení pro aerobní kultivace mikroorganismů zaměřené na produkci biomasy směřuje k fermentorům s vysokou produktivitou, která je zajišťována intenzivnějším mícháním a případně i vyššími průtoky vzduchu. Kontinuální kultivace v těchto fermentorech se vedou při relativně vysokých koncentracích biomasy, což má za následek i zvýšení hladiny povrchově aktivních látek rozpuštěných v médiu. Internzivní větrání a vyšší koncentrace pěnotvorných látek způsobuje, že fermentující médium mé sklon k flotaci. Větší buňky a shluky buněk jsou vzduchovými bublinkami vynášeny k povrchu fermentující kapaliny, kde mohou vytvořit vrstvu kompaktní a těžko srazitelné pěny. Homogenitu média ve fermentoru lze zajistit zvýšením cirkulace, čehož se dosahuje konstrukčními úpravami míchadla a používáním usměrňovačích dlfuzorů.

Při odtahování zralého média z fermentoru čerpadlem dochází k flotačnímu dělení fermentační kapaliny i v sací části odtahového potrubí. Za současného stavu bývá totiž zralé médium odtahováno ze spodní části, nejčastěji ze dna fermentoru. Je-li dno kuželovité nebo jinak spádové, je odtahové potrubí napojováno na nejnižší část dna. Pro zjednodušeni obsluhy se odtahové čerpadlo většinou umisťuje ve společné místnosti pro čerpadla, která nemusí být v těsné blízkosti fermentoru. Tak dochází k tomu, že sací potrubí bývají vedena

202 35?

202 39S nejprve svisle dolů a pak horizontálně k čerpadlu a že mívají délku 5 až 50 ra. Průměr potrubí je určen průměrem saoího hrdla čerpadla a obvykle bývá 50 - 150 mm. Toto uspořádání má za následek, že v sací části odtahového potrubí dochází k nežádouoímu flotačnímu dělení zralého média, takže do čerpadla nevstupuje médium téhož složení jako má fermentační kapalina ve fermentoru. Odčerpané médium obsahuje méně biomasy, méně plynu a vice kapaliny. Větší, většinou starší a defektní buňky a shluky buněk zůstávají ve fermentoru, což má za následek zhoršování průběhu kultivaoe. Starší a poškozené buňky lyžují a produkty autolýzy zvyšují pěnění. Snižování podílu rozmnožování schopných buněk ve fermentoru má po určité době za následek pokles produktivity. Je-li kultivační médium kontaminováno mikroorganismem) který má větší buňky než provozní kultura nebo tvoři řetízky případně shluky buněk, může flotace média v sací části odtahového potrubí napomáhat akumulaci kontaminace ve fermentoru, Všechny tyto nežádoucí jevy zkracuji průměrnou dobu trváni kontinuální kultivace a snižuji pracovní fond nákladného fermentačního zařízení.

Tyto nevýhody odstraňuje při kontinuálních aerobních kultivacích mikroorganismů ve fermentorech s rníehadlem a usměrňovacím difuzorem zařízení na odtahováni zralého média podle vynálezu, u něhož sací část 5. odtahového potrubí, jejíž obsah činí nejvýše 0,03 až 0,05 jí užitečného obsahu fermentoru .1 a která má délku nejvýše 2 m, je na fermentor 1 napojena v úrovni míchadla £ s odchylkou nahoru nebo dolů nejvýše o 5 % průměru fermentoru 1 a k čerpadlu 4 je vedena vodorovně, nebo se od vodorovného směru odchyluje nejvýše o 30 °.

Horní polovina průřezu sacího otvoru 6 ve stěně fermentoru 1 může být opatřena krytem 7.

Při zapojení čerpadla podle vynálezu vstupuje do sací části odtahového potrubí médium průměrného složeni z nejlépe míchané oblastí fermentoru s nejlepší homogenitou. Poloha sací části odtahového potrubí a krátká doba průchodu nepřesahující 5 sekund nedovolují flotační dělení fermentační kapaliny, takže zralé médium za čerpadlem má stejné složeni jako médium ve fermentoru. Kryt nad horní polovinou průřezu sacího otvoru ve stěně fermentoru brání dělení média těsně před vstupem do odtahového potrubí. Rovnoměrné odváděni průměrného vzorku biomasy zajištěné zapojením odtahového čerpadla podle vynálezu podstatně omezuje možnosti narušování průběhu kontinuální kultivace, významně prodlužuje délku jejího trvání a zvyšuje pracovní fond fermentačního zařízení.

Zařízení podle vynálezu je objasněno, nikoli však omezeno, následujícím příkladem.

Přiklad č. 1 '

Ve fermentoru 1. s celkovým obsahem 200 m^ a užitečným plněním 80 m^, který je míchán turbinovým rníehadlem 2, a opatřen usměrňovacím difuzorem ^}, byly provedený dvě kontinální kultivaoe kvasinky Candida utilis na syntetickém etanolu. Obě kultivace probíhaly za shodných podmínek (33 °C, pH 3,8 - 4,0, D s 0,12 h¹) v limitu kyslíku a při dávkováni substrátu a živin úměrném rozmnožování kvasinek a lišily se pouze zapojením čerpadla 4 pro odtah zralého média z fermentoru 1.

202 39;

V kultivačním pokusu č. 1 bylo čerpadlo 4 zapojeno obvyklým způsobem, při němž sací část 2 odtahového potrubí o průměru 80 mm byla napojena na nejspodnější část kónického dna fermentoru 1. Celková dálka sacího potrubí byla 11,7 m, přičemž 0,7 m bylo vedeno svisle a zbytek vodorovně. Doba zdržení zralého média v sací části 2 odtahového potrubí byla 18 sekund.

Při kultivaci č. 2 bylo zapojení odtahového čerpadla 4 provedeno podle vynálezu. Sací část 2 Potrubí O světlosti 120 mm byla k fermentoru 1 připojena 0,3 m pod úrovni míchad la 2, k čerpadlu 4 byla vedena vodorovně a měla délku 1,5 m. Doba zdrženi média v sacím potrubí byla asi 4 sekundy. Horní polovina průřezu sacího otvoru _6 byla opatřena krytem 7, zasahujícím 0,3 m do fermentoru 1.

V tabulce č, 1 jsou uvedeny průměrné hodnoty koncentraci kvasničnó sušiny nalezené v jednotlivých dnech obou kultivaci ve fermentoru 3. a v odtahovém potrubí za čerpadlem 4.

Tabulka č. 1

Den kultivace	Koncentrace kvasničné sušiny - g/l
Pokus č. 1 fermentor potrubí	Pokus fermentor	č.	2 potrubí
1.	32,0	31,8	32,4		32,4
2.	32,2	31,7	32,8		32,6
3.	33,1	28,0	33,2		33,2
4.	33,5	24,7	33,1		33,0
5.	34,3	22,4	32,9		32,8
6.	3M	21,8	33,3		33,3
7.	-	-	33,0		32,8

Při kultivačním pokusu č. 1 s obvyklým uspořádáním odtahu výkon fermentoru postupně klesal a šestého dne se snížil z původních 7,1 t/24.h na pouhých 4,8 t/24 h. Z tohoto důvodu byla kultivace sedmého dne ukončena.

Kultivace č. 2, při níž bylo použito zapojení odtahového čerpadla podle vynálezu, měla mnohem vyrovnanější průběh. Denní produkce se prakticky neměnila, kultivace probíhala bez závad 12 dní a v 13. dni byla přerušena beze změny výkonu fermentoru.

Claims (2)

1. Zařízení na odtahování zralého média při kontinuálních aerobních kultivacích mikroorganismů ve fermentorech s míchadlem a usměrňovacím difuzorem, vyznačené tím, že sací část (5) Odtahového potrubí, jejíž obsah činí nejvýše 0,03 až 0,05 % užitečného obsahu fer— mentoru (l) a která má délku nejvýše 2 m, je na fermentor (l) napojena v úrovni míchadla (2) s odchylkou nahoru nebo dolů o maximálně 5 % průměru fermentoru (l) a že je

202 399 k čerpadlu (4) vedena vodorovné nebo ee od vodorovného sméru odchyluje nejvýše o 30

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že horní polovina průřezu saoího otvoru (6) ve stčné fermentoru je opatřena krytem (7)·