DE1952382A1

DE1952382A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kultivierung von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE1952382A1
Application number: DE19691952382
Authority: DE
Inventors: Bennett Ian Cameron; Jean Claude; Jacques Guillo
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1968-10-18
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1970-09-10
Also published as: US3705082A; FR2020991A1; BE740465A; GB1284077A; IT941530B; US3717552A

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 15". 10.1969 Kl/Ax

The British Petroleum Company Limited, Britannic House, Moor Lane, London, E.C.2 (England).

Verfahren und Vorrichtung zur Kultivierung von Mikroorganismen

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Kultivierung von Mikroorganismen, insbesondere die Kultivierung von Mikroorganismen auf Kohlenwasserstoff Substraten, ο

Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen auf Kohlenwasserstoff Substraten erfordern einen hohen Grad von Bewegung und Belüftung. Da der Prozeß exotherm ist, werden gewöhnlich Vorrichtungen zur Regelung der Permentationstemperatur vorgesehen. Beispielsweise kann die belüftete Fermentationsbrühe in einen Wärmeaustauscher geführt werden, wo ihre Temperatur in geeigneter Weise eingestellt wird. Die Brühe wird dann in die Kultivierungszone des Fermenters zurückgeführt. Für die Führung der Brühe zum Wärmeaustausche· und ihre Rückführung werden gewöhnlich Pumpen verwendet. Von der Anmelderin wurde festgestellt, daß durch die starke Belüftung der Brühe der Wirkungsgrad des Pumpens stark verschlechtert wird.

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kultivierung von Mikroorganismen der oben beschriebenen Art mit stark belüfteter Brühe, wobei der Wirkungsgrad des Pumpens verbessert wird und demzufolge die Anlage- und Betriebskosten gesenkt werden.

009837/1223

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Kultivierung von Mikror organismen ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kohlenwasserstoffe verbrauchenden Stamm eines Mikroorganismus in einer Kultivierungszone in Gegenwart eines wäßrigen Nährme-, diums, eines KohlenwasserstoffSubstrats und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases kultiviert, Kulturbrühe aus der Kultivierungszone abzieht und in die Kultivierungszone zurückführt, wobei die aus der Kultivierungszone abgezogene Kulturbrühe in eine Ruhezone gelangt, in der Phasentrennung stattfindet und belüftete Brühe nach oben steigt und in die Kultivierungszone zurückläuft, und teilweise entlüftete Kulturbrühe vom unteren Ende in der Ruhezone abzieht und in die Kultivierungszone zurückführt, wobei die Aufwärtsbewegung der belüfteten Kulturbrühe in der Ruhezone unter dem Einfluß des Dichteunterschiedes zwischen der belüfteten Kulturbrühe und der teilweise entlüfteten Kulturbrühe stattfindet.

Das Verfahren ist für chargenweise und kontinuierlich durchgeführte Fermentationen anwendbar.

Um die gewünschte Temperaturregelung im Fermenter zu erreichen, wird die aus der Ruhezone abgezogene, teilweise entlüftete Kulturbrühe am zweckmäßigsten in einem Wärmeaustauscher behandelt, wo ihre Temperatur vor der Rückführung in die Kultivierungsζone in geeigneter Weise eingestellt wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur aeroben Kultivierung von Mikroorganismen mit Kreislaufführung von teilweise entlüfteter Kulturbrühe ist gekennzeichnet durch einen Fermenter und ein Dekantiergefäß, das mit dem Fermenter durch Überführungsleitungen in zwei verschiedenen Höhen verbunden

J)O ist, wobei der senkrechte Abstand zwischen den überfUhrungs*- leitungen so bemessen ist, daß im Betrieb eine Strömung ausgebildet wird, durch die Kulturbrühe aus dem Fermenter durch die untere Leitung in das Dekantiergefäß strömt und eine belüftete Kulturbrühe durch die obere Leitung in den Fermenter zurückfließt, und das Dekantiergefäß mit einer Vorrichtung zum Abzug von teilweise entlüfteter KuI tür brühe verse-';

009837/1223

T952382

hen ist und dieser Abzug für die teilweise entlüftete KulturbrUhe unterhalb der Stelle angeordnet ist, an der die untere Uberführungsleitung in das Dekantiergefäß eintritt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur aeroben Kultivierung von Mikroorganismen mit Kreislaufführung von teilweise entlüfteter KulturbrUhe aus einem Fermenter, der eine Kultivierungszone begrenzt, und einer im Fermenter angeordneten Dekantierzone, die eine Ruhezone bildet und mit dem Fermenter so verbunden 1st, daß im Betrieb eine Strömung ausgebildet wird, durch die KulturbrUhe aus der Kultivierungszone des Fermenters zur Ruhezone des Dekantierteils strömt/ wo Phasentrennung stattfindet, belüftete Kulturbrühe nach oben steigt und in die Kultivierungszone zurückkehrt, wobei im unteren Ende der Ruhezone ein Abzug vorgesehen ist, durch den teilweise entlüftete KulturbrUhe abgezogen wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Vorrichtung zur aeroben Kultivierung von Mikroorganismen mit KreislauffUhrung von teilweise entlüfteter Kulturbrühe aus einem stehenden zylindrischen Gefäß mit einem koaxialen Leitrohr, wodurch im Betrieb in einer Kultivierungszone ein Umlauf der Kulturbrühe in entgegengesetzter Richtung Innerhalb des Leitrohres stattfindet. Das Gefäß ist in (oder in und unter) dem Ringraum mit Trennwänden versehen, durch die vom verbleibenden Ringraum ein Ausschnitt isoliert wird, der eine Ruhezone darstellt, die zur Vermeidung einer Unterbrechung der Flüssigkeitsströmung in einer Zwischenhöhe mit der Kultivierungszone verbunden 1st und, um die Umwälzung von belüfteter KulturbrUhe zu ermöglichen, an einer hoch gelegenen Stelle mit einer hoch gelegenen Stelle der Kultivierungtaene verbunden ist und zur Entfernung von teilweise entlüfteter Kulturbrühe mit einem Abzug versehen ist, der in der Ruhezone unterhalb der Stelle angeordnet ist, an der die Kulturbrühe der Ruhezone zugeführt wird.

009837/1223

- 4 - .■ "■ "■■■■"■ -

Im allgemeinen sind einige oder sämtliche Trennwände senkrecht angeordnet.

Nach einer weiteren Ausführungsform besteht die ■Vorrichtung gemäß der Erfindung zur aeroben Kultivierung von Mikroorganismen mit Kreislaufführung von teilweise entlüfteter Kulturbrühe aus einem zylindrischen Fermentergefäß mit einem koaxialen, zentralen, sich vom Boden des Fermentergefäßes nach oben erstreckenden und oben abgedeckten Rohr* das mit dem Behälterboden einen offenen, oben abgedeckten zentralen Ausschnitt bildet, der seinen größten Durchmesser am Boden des Behälters hat, wobei der zentrale Ausschnitt eine Ruhezone darstellt, das zentrale Rohr nach außen mit den Wänden des Permentergefäßes einen Abschnitt feegrenzt, der eine Kultivierungszone darstellt, die zentrale Ruhezone und die Kultivierungszane über das obere offene Ende des zentralen Rohrs miteinander in Verbindung stehen und der zentrale Ausschnitt am Boden mit einem Abzug für die Entnahme von teilweise entlüfteter Kulturbrühe versehen ist.

Das Fermentergefäß ist vorzugsweise mit einem beiderseits offenen koaxialen Leitrohr versehen, das in der Kultivierungszone angeordnet ist und die Kultivierungszone in einen äußeren und einen inneren Ringraum trennt, wodurch im Betrieb der Umlauf der Kulturbrühe in der Kultivierungszone im" inneren Ringraum in entgegengesetzter Richtung zur Strömungsrichtung im äußeren Ringraum erfolgt·

Am zweckmäßigsten sind die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen mit einem Wärmeaustauscher versehen, durch den die teilweise entlüftete Kulturbrühe aus der Ruhezone geführt wird, bevor sie in die Kultivierungszofte zurückgeführt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

009837/1223

man Mikroorganismen kontinuierlich in Gegenwart eines wässrigen Nährmediums, eines KohlenwasserstoffSubstrats und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases kultiviert, wobei der Mikroorganismus zu einem Stamm gehört, der den Kohlenwasserstoff verbraucht, und wenigstens teilweise entlüftete Kulturbrühe abzieht, wobei die Kultivierung des Mikroorganismus und die Gewinnung der entlüfteten Kulturbrühe in den oben beschriebenen Vorrichtungen durchgeführt werden·

Das gemäß der Erfindung verwendete Kohlenwasserstoffsubstrat besteht wenigstens teilweise aus einem geradkettigen Kohlenwasserstoff. Die geradkettigen Kohlenwasserstoffe sind im Einsatzmaterial gewöhnlich als Paraffine vorhanden, jedoch können sie auch als Olefine vorliegen, oder es können Gemische, die geradkettige Paraffine und Olefine enthalten, verwendet werden. Als Einsatzmaterialien eignen sich für das Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise Leuchtpetroleum, Gasöle und Schmieröle. Diese Einsatzmaterialien können unraffiniert oder einer gewissen raffinierenden Behandlung unterworfen worden sein, müssen jedoch einen Anteil an geradkettigen Kohlenwasserstoffen enthalten, um für die Zwecke der Erfindung geeignet zu sein. Zweckmäßig enthält die Erdölfraktion 3 bis 45 Gew.-$> geradkettige Kohlenwasserstoffe.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist von besonderem Wert für die Behandlung von Gasölfraktionen aus Erdöl, die geradkettige Kohlenwasserstoffe in Form von Wachsen enthalten, da durch das Verfahren ein Gasöl von verbessertem Fließpunkt erhalten werden kann, während die Wachse in ein wertvolles Produkt umgewandelt werden.

Als Mikroorganismen, die in der hier beschriebenen Weise kultiviert werden, kommen Hefen, Pilze und Bakterien in Frage· Der hier gebrauchte Aasdruok "Mikroorganismus" umfaßt auoh Gemische von Mikroorganismen.

009837/1223

Bei Verwendung einer Hefe gehört diese vorzugsweise zur Familie Cryptococcaceae, insbesondere zur Unterfamilie Cryptocoecoideae. Gegebenenfalls können jβdooh auch beispielsweise ascosporogene Hefen der Unterfamilie Saccharomyooideae verwendet werden. Bevorzugte Gattungen der Familie Gryptoooccoideae sind Torulopsis (auch als Torula bekannt) und Candida. Bevorzugte Hefestämme sind nachstehend genannt. Besonders bevorzugt wird die Verwendung der Stämme, deren Hinterlegungsnummern nachstehend genannt sind. Hierbei bezeichnet die Abkürzung "CBS" Stämme, die beim Centraal Bureau voor Schimmelcultures, Baarn, Holland, die Abkürzung "CMI¹¹ Stämme, die beim Cdkmonwealth Mycological Institute, Kew, England, und die Abkürzung "NCYC" Stämme, die bei der National Collection of Yeast Cultures, Nutfield, England, hinterlegt sind. .

Sp e zi e s

Bevorzugte Stämme

Candida brumptti

catenulata

clausenii

humicola

intermedia

krusei

lipolytica

Ii

N H H

melibiosi parapsilosis pulcherrima rugosa stellatoidea tropicalis utilis Debaryomyces kloeckeri Hansenula anomala

Il H It Il Il Il Il

CBS Nr. 2078; Nr. 599 CMI Nr. 93743 NCYC Nr. 376} Nr.153

CMI Nr.8335O. NCYC Nr.4-58

NCYC Nr.4
CMI Nr. 2331

009837/1223

Piohia guilliermondii CBS Nr. 2084 i Nr. 2031 Rhodotorula glutinis Torulopsis famata

" nagnoliae

Von den vorstehend genannten Stämmen werden Candida lipolytica and Candida tropicalis besonders 'bevorzugt.

,'Als Mikroorganismen können auch Pilze verwendet werden. I Geeignet sind Pilze der Familie Moniliaceae. Zu den geeigneten Gattungen gehört Penicillium, wobei vorzugsweise Penicillium expansum verwendet wird. Eine weitere geeignete Gattung ist Aspergillus.

. Als Mikroorganismen können auoh Bakterien kultiviert ! werden, die zweckmäßig zu den Ordnungen Pseudömonadales, Eubaoteriales and Actinomycetales gehören. Vorzugsweise werden Bakterien der Familien Corynebacteriaceae, HiCBOcoccaceae, Achromobacteraceae, Aatinomycetaceae, Rhisobiaceae, Bacillaceae und Pseudomonadaceae verwendet. Bevorzugte Spezies sind Bacillus megaterium, Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa. Geeignet sind ferner die folgenden Spezies:

Aohromobacter sp. Nocardia erythropolis Brevibacterium sp· " minima

Corynebacterium sp. ^R opaca Tlavobacterium sp. " polychromogenes

Miorococctts sp. " rubra Pseudomonas sp· " rubropertinota

Hyoobacterium smegmatis Streptomyces griseolus ^N sp· " rimosus

* sp.

Ein geeignetes Hährmedium für Hefen und Pilze hat die folgende Zusammensetzung:

009837/1223

Diammoniumphosphat . 20 g

Kaliumchlorid 11»5 g

Magnesiumsulfatheptahydrat 6,5 g

Zinksulfat 1,7 g

Mangansulfatmonohydrat 0,45 g

Eisen(Il)-sulfatheptahydrat 0,68 g

Leitungswasser · 200 g Destilliertes Wasser (zur Auffüllung auf 1000 ml)

Das wässrige Nährmedium wird vorzugsweise durch stufenweisen oder kontinuierlichen Zusatz eines wässrigen Mediums von hohem Pg-Wert beim gewünschten Pg-Wert gehalten. Bei Verwendung von Pilzen oder Hefen, insbesondere "bei Verwendung von Gandida lipolytioa, wird gewöhnlich der PjT-Wert des Nährmediums im Bereich von 3 bis 6, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 5 gehalten. (Bakterien erfordern einen höheren p^-Wert, der gewöhnlich bei 6,5 bis 8 liegt.) Als alkalische Materialien für den Zusatz zum Nährmedium eignen sich beispielsweise Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Dinatriumhydrogenphosphat und Ammoniak entweder in freier Form oder als wässrige Lösung.

Die optimale Temperatur des Kultivierungsgemisches ist verschieden in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Mikroorganismus und liegt gewöhnlich im Bereich von 25 bis 35°C Bei Verwendung von Candida lipolytica.wird ein Temperaturbereich von 28 bis 32 C bevorzugt.

Die Aufnahme von Sauerstoff ist für das Wachstum des Mikroorganismus wesentlich. Der Sauerstoff wird gewöhnlich in Form von Luft zugeführt. Umdie Wachstumsgeschwindigkeit hoch zu halten, sollte die zur Zuführung des Sauerstoffs verwendete Luft durch Rühren in feine Blasen zerteilt werden. Die Luft kann durch eine Fritte eingeführt werden, jedoch kann auch das als "Wirbelbelüff-ung" bekannte System inniger Belüftung zur Anwendung

009837/1223

kommen·

Das Produkt aus dem Fermenter wird vorzugsweise unter Bedingungen dekantiert, unter denen ein größerer Teil des wässrigen Mhrmediums entfernt wird* Die den Mikro-Organismus enthaltende Iraktion wird vorzugsweise einer Behandlung mit einem wässrigen Medium unterworfen, das ein oberflächenaktives Mittel enthält.

Die Mikroorganismusfraktion wird vorzugsweise mit dem wässrigen oberflächenaktiven Mittel kräftig gemischt und ohne weitere Wachstumperiode des Mikroorganismus einer weiteren Trennung vorzugsweise durch Zentrifugieren unterworfen, wobei eine Mikroorganismusfraktion und eine ausgebrauchte wässrige Phase, die aus dem Mikroorganismus entfernte verunreinigende Kohlenwasserstoffe enthält, gewonnen werden. Palis erforderlich, können die Wasch- und Trennstufen einmal oder mehrmals unter Verwendung eines wässrigen oberflächenaktiven Mittels in der Waschstufe wiederholt werden. Fach der Wäsche mit dem oberflächenaktiven Mittel wird wahlweise mit"einem wässrigen Medium gewaschen, das kein oberflächenaktives Mittel enthält. Vorzugsweise wird Wasser als dieses Medium verwendet. Auch hier kann gegebenenfalls mit einer Reihe von Wasch- und Trennstufen gearbeitet werden. Vorzugsweise wird so lange gewaschen, bis der Kohlenwasserstoffgehalt des Mikroorganismus weniger als J^> des Gewichtes des Mikroorganismus (gerechnet im trockenen Zustand) beträgt. Vorzugsweise liegt dieser Gehalt an Kohlenwasserstoffen unter 5$.

Als oberflächenaktive Mittel eignen sich für das Waschen kationaktive Mittel, z.B. Stearyltrimethylammoniumchlorid, nichtionogene oberflächenaktive Mittel, z»B. die Kondensate von Oleinsäure und Äthylenoxyd, und anionische oberflächenaktive Mittel, z.B. Natriumalkylsulfate.

009837/1223

Die den Mikroorganismus enthaltende gewonnene Fraktion oder der daraus erhaltene getrocknete Mikroorganismus wird vorzugsweise einer Lösungsmittelextraktion zur Entfernung von Kohlenwasserstoffspuren unterworfen.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen weiter beschrieben»

Fig.1 zeigt einen Fermenter mit einem äußeren Dekantiergefäß 6, das eine Ruhezone bildet. Zur Vorrichtung gehört ein Ferine nt ergefäß 2, das einen Durchmesser von 1,8 m und eine Höhe von 10 m hat. Die Kultivierungszone in diesem Behälter hat ein Volumen von etwa 13,5 m. Dem Behälter kann das Hährmedium durch die Leitung 1 zugeführt werden«, Ein Verteilerring 4 mit Bohrungen für die Belüftung ist am Boden der Kultivierungszone angeordnet«, Dem Verteiler wird Luft durch die Leitung 3 zugeführt« Der Ferment erbehält er 2 ist mit dem Dekantiergefäß 6 durch eine untere Leitung 5, durch die Kulturbrühe der Ruhezone zugeführt werden kann, und durch eine obere Leitung 8, durch die belüftete Kulturbrühe in die Kultivierungszone zurückgeführt werden kann, verbunden« Teilweise entlüftete Kulturbrühe kann vom Boden der Ruhezone durch eine Leitung 7 abgezogen werden, durch die die Kulturbrühe zu einem (nicht dargestellten) Wärmeaustauscher geleitet und dann durch Leitung 9 in den Fermen- terbehälter zurückgeführt werden kann»

Bei einem praktischen Versuch mit dieser Vorrichtung wurde ein Mahrmedium, das einen Kohlenwasserstoff und eine wässrige Lösung von Mineralsalzen und Spuren anderer ■ .wesentlicher Nährmittel enthielt, kontinuierlich durch Leitung 1 in die Kultivierungszone des Fermenterbehälters 2 geführt. In das Gemisch wurden stündlieh 1000 m Luft eingeführt, wobei eine kultivierte Brühe, die eine Dichte von 670 kg/m- hatte, erhalten wurde. Die kultivierte

0 098 37/122 3

Brühe wurde in einer Menge von 18,35 m /Stunde durch Leitung 5 in die Ruhezone im Dekantiergefäß 6 geleitet, wo die Brühe sich unter dem Einfluß der unterschiedlichen Dichte zwisohen der belüfteten Brühe und d,er teilweise entlüfteten Brühe in eine obere Phase aus belüfteter Kulturbrühe einer Dichte von 360 kg/m und eine untere Phase aus teilweise entlüfteter Kulturbrühe einer Dichte von 850 kg/m trennte. Die teilweise entlüftete Kulturbrühe wurde vom Boden der Ruhezone durch die Leitung in einer Menge von 14»5 m /Stunde abgezogen und in einen Wärmeaustauscher gepumpt, wo sie gekühlt und dann in den Fermenter zurückgeführt wurde· Die belüftete Kulturbrühe lief vom oberen Ende der Ruhezone durch Leitung 8 in

•z

einer Menge von 3,85 m /Stunde in den Fermenter zurück.

Fig.2 zeigt einen Fermenter mit einem innen angeordneten Dekantiergefäß 6, und Fig.3 zeigt eine Draufsicht auf die gleiche Vorrichtung. Zu dieser Vorrichtung gehört ein stehendes zylindrisches Fermentationsgefäß 2 mit einem koaxialen Leitrohr 15, wodurch während des Betriebs in einer Kultivierungszone 10 und 11 der Umlauf der Kulturbrühe im Raum 11 innerhalb des Rohrs entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Ringraum 10 außerhalb des Rohrs erfolgt· Dem Behälter kann das Nährmedium durch die Leitung 1 zugeführt werden.

Am Boden der Kultivierungszone ist ein Verteilerring mit Bohrungen für die Belüftung vorgesehen. Dem Verteilerring wird Luft durch die Leitung 3 zugeführt. Der Behälter ist mit Trennwänden 12 und 13 im Ringraum 10 der Kultivierungszone versehen, wodurch ein Abschnitt dieses Ringraums isoliert wird, der eine Dekantierzone bildet, die eine Ruhezone darstellt. Der Boden der Dekantierzone wird durch eine waagerechte Trennwand 14 gebildet. In einer Zwischenhöhe in der Dekantierzone 6 ist eine Öffnung 16 vorgesehen, durch die Kulturbrühe aus der Kultivierungszone in die Ruhezone strömen kann. Die

009837/1223

Öffnung ist durch eine Leitwand 13geschützt. Teilweise • entlüftete Kulturbrühe kann vom Boden der Ruhezone durch; die Leitung 7 abgezogen, in einen nicht dargestellten Wärmeaustauscher gepumpt und durch die Leitung 9 in die Kultivierungszone des Behälters 2 zurückgeführt werden. Die belüftete Kulturbrühe fließt durch Überlauf vom oberen Ende der Dekantiersone 6 in die Kultivierungszone zurück. ■ ■ . .

Im praktischen Betrieb bewirkt der umlauf der Kulturbrühe in der Kultivierungszone den Durchgang von Kulturbrühe durch die Öffnung 16 in die Ruhezone des Dekantierteils 6, wo unter dem Einfluß des Dichteunterschiede» zwischen der belüfteten und der teilweise belüfteten Kulturbrühe eine Phasentrennung der Kulturbrühe stattfindet. Die teilweise entlüftete Kulturbrühe wird "vom Boden der Zone abgezogen und über einen Wärmeaustauscher in die Kultivierungszone zurückgeführt. Die belüftete Kulturbrühe läuft vom oberen Ende des Dekantierteils durch Überlauf in die Kultivierungszone zurück.

Fig.4 zeigt einen weiteren Typ eines Fermenters mit einer inneren Dekantierzone 6, die die Ruhezone bildet. Die Vorrichtung weist ein Fermentergefäß 2 mit einem Durchmesser von 1,8 m und einer Höhe von 10 m auf. Vom Boden des Behälters erstreckt sich ein zentrales, koaxiales offenes, obe*n abgedecktes Rohr nach oben. Dieses Rohr bildet eine Dekantierzone 6. Es begrenzt einen kegelst umpfförmigen Ausschnitt von 1 m Höhe mit einem Durchmesser von 0,8 m am unteren Ende und einem Durchmesser von 0,67 m am oberen Ende. Dieser Ausschnitt bildet im Betrieb eine Ruhezone, in der belüftete Kulturbrühe nach ■ oben steigt, und aus der teilweise entlüftete Kulturbrühe vom unteren Ende durch eine Leitung 7 abgezogen wird. Diese entlüftete Kulturbrühe wird zu einem (nicht dargestellten) Wärmeaustauscher gepumpt und dann in die Kultivierungszone zurückgeführt. Der Behälter ist mit

00 9837/1223

einem beiderseits offenen koaxialen Leitrohr 15 versehen, das einen Durohmesser von 1,3m und eine Höhe von 5 m hate Dieses Rohr ist in der Kultivierungszone in einer Höhe von 1 m über dem Boden des Permenterbehälters angeordnet. Der Behälter ist mit einem Verteilerring 4 für die Belüftung versehen. Diesem VerteiMerring wird Luft durch die Leitung 3 zugeführt.

Im praktischen Betrieb wurde Nährmedium durch Leitung 1 in die Kultivierungszone bis zu einer Höhe von 5 m vor der Belüftung eingeführt. Das Medium bestand aus einem KoHbnwasserstoff und einer wässrigen Lösung von Nährstoffsalzen zusammen mit geringen Mengen anderer wesentlicher Metabolite. Das Medium wurde belüftet, indem stündlich 1000 m Luft eingeführt wurden, wobei eine Kulturbrühe

•z

mit einer durchschnittlichen Dichte von 670 kg/m erhalten wurde» Von dieser Kulturbrühe strömen 5»22 m /Std. durch das obere offene Ende der Dekantierzone 6 in die Ruhezone. Teilweise entlüftete Brühe einer Dichte von 975 kg/nr wurde in einer Menge von 4 m /Stunde vom unteren Ende der Zojje durch die Leitung 7 abgezogen.

Diese entlüftete Kulturbrühe wurde durch einen Wärmeaustauscher gepumpt und durch Leitung 9 in die Kultivierungszone zurückgeführt. In der Ruhezone steigt belüftete Kulturbrühe nach oben und durch das obere offene Ende der Dekantierzone in die Kultivierungszone zurück«

009837/1223

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kohlenwasserstoff verbrauchenden Stamm eines Mikroorganismus in einer Kultivierungszone in Gegenwart eines wäßrigen Nährmediums, eines KohlenwasserstoffSubstrats und eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases kultiviert, Kulturbrühe aus der Kultivierungszone entfernt und in die Kultivierungszone zurückführt, wobei die aus der Kultivierungszone abgezogene Kulturbrühe in eine Ruhezone gelangt, in der Phasentrennung stattfindet, belüftete Brühe sich in der Beruhigungszone aufwärts bewegt und in die Kultivierungszone zurückläuft, und teilweise entlüftete Kulturbrühe vom unteren Ende in der Ruhezone abzieht und in die Kultivierungszone zurückführt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der Ruhezone abgezogene, teilweise entlüftete Kulturbrühe in einem Wärmeaustauscher behandelt, wo ihre Temperatur vor der Rückführung in die Kultivierungszone in geeigneter Weise eingestellt wird.

5.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 2, die Einrichtungen zur Rückführung teilweise entlüfteter Brühe enthält, gekennzeichnet durch einen Ferment er und ein Dekantiergefäß, das mit dem Fermenter durch Überführungsleitungen in zwei ver-' schiedenen Höhen so verbunden ist, daß Flüssigkeitsfluß stattfinden kann, wobei die Höhendifferenz so gewählt ist, daß im Betrieb eine Strömung ausgebildet wird, durch die Kulturbrühe aus dem Fermenter durch die untere Leitung in das Dekantiergefäß strömt und eine belüftete Kulturbrühe durch die obere Leitung in den Fermenter

009837/1223

zurückfließt, und wobei das Dekantiergefäß mit einer Vorrichtung zum Abzug von teilweise entlüfteter KulturbrUhe versehen ist, der unterhalb der Stelle angeordnet ist, an der die untere Überführungsleitung in das Dekantiergefäß eintritt.

4.) Vorrichtung nach Anspruch >, gekennzeichnet durch einen die Kultivierungezone bildenden Fermenter, in dem eine als Ruhezone ausgebildete Dekantierzone angeordnet ist, wobei Dekantierzone und Fermenter so verbunden sind, daß im Betrieb eine Strömung ausgebildet wird, durch die KulturbrUhe aus der Kultivierungszone des Fermenters zur Ruhezone des Dekantierteils strömt, wo Phasenteilung stattfindet, belüftete Kulturbrühe nach oben steigt und in die Kultivierungszone zurückkehrt, ferner gekennzeichnet durch einen im unteren Ende der Ruhezone vorgesehenen Abzug für die teilweise entlüftete Kulturbrühe.

5.) Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 4, gekennzeichnet durch ein stehendes zylindrisches Gefäß mit einem koaxialen Leitrohr, wodurch im Betrieb in einer Kultivierungszone ein Umlauf der Kulturbrühe in entgegengesetzter Richtung innerhalb des Leitrohres stattfindet, Trennwänden in (oder in und unter) dem Ringraum, durch die' vom verbleibenden Ringraum ein Ausschnitt isoliert wird, der eine Ruhezone darstellt, die zur Vermeidung eine Unterbrechung der Flüssigkeitströmung in einer Zwischenhöhe mit der Kultivierungszone verbunden ist und, um die Urawälung von belüfteter KulturbrUhe zu ermöglichen, an einer hochgelegenen Stelle mit einer hochgelegenen Stelle der Kultivierungszone verbunden ist und zur Entfernung von teilweise entlüfteter KulturbrUhe mit einem Abzug versehen ist, der in der Ruhezone unterhalb der Stelle angeordnet ist, an der die Kultur-

0098 37/1223

SAD ORIGINAL

brühe der Ruhezone zugeführt wird.

6.) Vorrichtung nach* Ansprüchen J5 bis 5, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Permentergefäß mit einem koaxialen zentralen, sich vom Boden des Permentergefäßes nach oben erstreckenden und oben abgedeckten Rohr,_f. das mit dem Behälterboden einen offenen, oben abgedeckten zentralen Ausschnitt bildet, der eine Ruhezone darstellt, das zentrale Rohr nach außen mit den Wänden des Per- f mentergefäßes einen Abschnitt bildet, der eine Kulti-

IQ yierungszone darstellt, die zentrale Ruhezone und die Kultivi^rungszone über das obere offene Ende des zentralen Hphrs miteinander in Verbindung stehen und der zentrale Ausschnitt am Boden mit einem Abzug für die jäathahme von teilweise entlüfteter Kulturbrühe versehen ist.

·) Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Fermentationsgefäß ein an den Enden V-. offenes, in der Kultivierungszone angeordnetes Leitrohr enthält, das die Kultivierungszone in einen ^:/ .. : äußeren und inneren Ringraüm trennt, wodurch im Betrieb " ]"::''-!vdefc- Umlauf der Kulturbrühe in. der, Kult ivterungs zone im

innerin Ringraum in entgegehgesftziter Richtung zur '; Strömung^iciiturig im äußeren Ringraum erfolgt.- / "

■ ( 8.) |Terfahre4 nach Ansprühen 5 bisι 7% J dadurch gekenrizelch- :2§ ^:.!"' '■ net, 4aßiein Wärmeaustauscher in>dem Abzug ftir die Ent-

'^¹"" ; -nähme |teilwei:se entlüfteter Kulturbrühe angeordnet: ist.

ORIQiNALJNSPECTED

00983 7/1213