DE2131812B1 - Verfahren zur aeroben Zuechtung von Mikroorganismen - Google Patents

Description

• Da die Kohlenstoffquelle bei jedem Durchgang durch das Rückführungsrohr mittels eines Rührwerks homogen in dem Medium dispergiert wird, kann die
• Teilchengröße der Kohlenstoffquelle bei jeder gewünschten Größe gehalten werden, z. B. bei 30 oder in besonderen Fällen sogar bei weniger als 10 tt.
• In dem Rückführungsrohr kann jeder gewünschte Rührer angeordnet sein, der die Dispergierung zu der gewünschten Teilchengröße bewirkt. Für diesen Zweck ist beispielsweise ein Rührer 5, der mit sechs Flügeln ausgestattet ist, gut geeignet.
• Die Gärwärme kann während der Züchtung mittels der Kühlmäntel 7 und 8, die entweder am Tank oder am Rückführungsrohr oder an beiden angeordnet sind, abgeleitet werden. Selbstverständlich kann man auch andere Kühleinrichtungen, wie eine externe Kühlvorrichtung, der das Medium zur Kühlung zugeleitet wird und von welcher das gekühlte Medium in den Tank zurückgeleitet wird, verwenden.
• Das Rückführungsrohr kann auch innerhalb des Tanks angeordnet sein.
• Die während der Züchtung sich vermehrenden Mikroorganismen können zusammen mit dem Medium durch die Auslaßöffnung9 an der Trennkammer entnommen werden, wonach sie von dem Medium getrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet werden. Bei kontinuierlichem Betrieb wird eine solche Menge entnommen, daß die Verweilzeit 0 die folgende Beziehung erfüllt: e = (wobei tt der Vermehrungsfaktor ist), wobei das Medium zusammen mit den hauptsächlichen Rohnährstoffen durch die Einfuhröffnungen 10, 11 und 12 in den Tank eingeleitet wird und wobei die in den Tank eingeführte Menge des Mediums der entnommenen Menge gleich ist.
• Das Verfahren der Erfindung kann auch als Einzelansatz durchgeführt werden.
• Die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende: 1. Der Durchmesser des Rückführungsrohrs kann wesentlich geringer als und unabhängig von dem Durchmesser des Tanks, selbst bei Tanks mit großer Kapazität, sein; daher kann man einen Rührer mit kleinem Durchmesser und hoher Umdrehungsgeschwindigkeit venvenden, der zur homogenen Dispergierung der Kohlenstoffquellen geeignet ist. Ein solcher Rührer benötigt nur geringe Leistung zur homogenen Dispergierung, wodurch die Verwendung von sehr großen Tanks ermöglicht wird.
• 2. Das Medium in Form der Gas-Flüssigkeit-Dispersion in dem Tank wird in die Trennkammer geleitet und dann mit hoher Fließgeschwindigkeit, die durch die unterschiedlichen spezifischen Gewichte bewirkt wird, durch das Rückführungsrohr, in welchem der Rührer angeordnet ist, in den Tank zurückgeführt. Durch dieses Verfahren koagulieren die dispergierten Teilchen der Kohlenstoffnährquelle niemals, da die Teilchengröße auf dem für die Züchtung gewünschten Durchmesser gehalten werden kann, indem sowohl das Medium als auch die zu dem Medium hinzugegebenen Materialien bei jedem Durchgang durch das Rückführungsrohr erneut dispergiert werden.
• 3. Da die Dispergierung der Luft und der Kohlenstoffquelle in getrennten Stufen durchgeführt wird, kann für jede der Stufen die jeweils am besten geeignete Vorrichtung gewählt werden, wodurch es möglich ist, einen hohen Sauerstoff-Absorptionskoeffizienten zu erreichen, ohne die wirksame Dispergierung der Kohlenstoffquelle in einem Tank von großem Fassungsvermögen zu opfern.
• 4. Die Gärwärme kann auf wirksame Weise durch die entweder am Tank oder am Rückführungsrohr angebrachte Kühleinrichtung abgeführt werden, da das Medium mit hoher Fließgeschwindigkeit durch das Rückführungsrohr zirkuliert.
• Die Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele erläutert.
• Beispiel 1 Ein zur kontinuierlichen Züchtung geeigneter Tank von 2000 1 Fassungsvermögen wie in Fig. 1 wurde verwendet. Der verwendete Rührer war ein Rührer mit zwei feststehenden und sieben in gleichmäßigem Abstand angeordneten rotierenden Flügeln und einer Geschwindigkeit von 1200 Upm.
• Hefe der Art Candida tropicalis wurde gezüchtet, während mit einer Fließgeschwindigkeit von 2000 1/min aus den zahlreichen Düsen eines Rohres kontinuierlich Luft eingeblasen wurde und während Rohwachs, das 820/0 Normalparaffin mit 15 bis 32 C-Atomen enthielt, zusammen mit anderen Nährstoffen in das Medium eingeführt wurde, wobei die Konzentration der Hefe bei 1,5 0/o gehalten wurde.
• Der Teilchendurchmesser des Wachses in dem Medium betrug weniger als 10 tut, und der Vermehrungsfaktor der Hefe lag bei 0,24.
• Beispiel 2 Ein 2000-l-Züchtungstank für einen Einzelansatz mit einem Turbinenrührer, bestehend aus zwei feststehenden und sieben in gleichmäßigen Abständen angeordneten Flügeln, der eine Geschwindigkeit von 1200 Upm aufwies, wurde verwendet. Als Kohlenstoffnährquelle wurde dunkles Öl, das durch Zersetzung mit Schwefelsäure bei der Reinigung von Fischöl anfällt, in einer Menge von 3 Gewichtsprozent zusammen mit den anderen Nährstoffen zu dem Medium hinzugegeben. Dieselbe Hefe wie im Beispiel 1 wurde in einer Konzentration von 1,5 Gewichtsprozent in das Medium gegeben und 14 Stunden lang gezüchtet, während mit einer Fließgeschwindigkeit von 2000 1/min Luft in das Medium eingeblasen wurde; das Verfahren war nicht kontinuierlich. Der Durchmesser der dispergierten Teilchen des dunklen Öls in dem Medium betrug weniger als 12 11; die Konzentration der Hefe stieg auf 2,3 O/o, wobei der durchschnittliche Vermehrungsfaktor während der 14 Stunden der Züchtung bei 0,23 lag.
• Beispiel 3 Unter Verwendung derselben Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurde die Züchtung mit Pseudomonas aeruginosa an Stelle von Hefe durchgeführt. Die Wachstumsrate betrug 0,22.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur aeroben Züchtung von Mikroorganismen unter Einsatz von Kohlenwasserstoffen und/oder Ölen und Fetten als Kohlenstoffquelle in einem Gärtank, der mit einer Vorrichtung zur Dispergierung von Luft in dem Nährmedium am Boden ausgestattet ist, d a du r c h gekennzeichnet, daß in einer Trennkammer am Kopf des Gärtanks Luft vom Nährmedium abgetrennt und in einem Rückführungsrohrb durch welches das in der Trennkammer entlüftete Medium in den Tank zurückgeführt wird, die homogene Dispergierung der Kohlenwasserstoffe und/oder Öle und Fette zu feinen Teilchen in dem Nährmedium durch eine Dispergierungsvorrichtung durchgeführt wird.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben Züchtung von Mikroorganismen unter Einsatz von Kohlenwasserstoffen und /oder Ölen und Fetten als Kohlenstoffquelle in einem Gärtank, der mit einer Vorrichtung zur Dispergierung von Luft in dem Nährmedium am Boden ausgestattet ist.

   Für eine Züchtung dieser Art müssen die Kohlenwasserstoffe oder Öle und Fette in einem Gärtank zu feinen Teilchen homogen dispergiert werden. Zu diesem Zweck wurden die Kohlenstoffquellen bisher entweder 1. durch Dispergierung der Kohlenstoffquelle mittels eines Homogenisators, einer Ultraschallvorrichtung oder einer anderen Vorrichtung oder direkt als Nebel aus einer Sprühvorrichtung in einem Teil des Züchtungsmediums dispergiert oder 2. direkt mittels eines Rührers in dem Tank dispergiert. Bei einer großtechnischen Züchtung nach dem ersten Verfahren tritt das Problem des konstruktionsmäßigen Aufbaus der Vorrichtung auf, wobei es wegen der erforderlichen hohen Rührleistung zur Homogenisation oder Dispergierung mittels einer Ultraschallvorrichtung unwirtschaftlich sein kann; ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß die homogenisierte Kohlenstoffquelle in dem Tank koagulieren kann. Beim verfahren 2. wird eine um so größere Rührleistung zur Dispergierung benötigt, je größer die Kapazität des Tanks ist.

   Weiterhin ist die Form des rotierenden Flügels, welche für den Homogenisator geeignet ist, nicht immer auch die geeignetste Form zur Dispergierung von Luft in dem Medium, um den Sauerstoff-Absorptionskoeffizienten des Tanks zu verbessern; daher kann die Belüftung oder die Homogenisierung der Kohlenstoffquelle jeweils nur auf Kosten der anderen verbessert werden.

   Aufgabe der Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren zur Züchtung von Mikroorganismen in einem mit einer Dispergierungsvorrichtung für Luft versehenen Gärtank zu entwickeln.

   Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur aeroben Züchtung von Mikroorganismen unter Einsatz von Kohlenwasserstoffen und/oder Ölen und Fetten als Kohlenstoffquelle in einem 0ärtank, der mit einer Vorrichtung zur Dispergierung von Luft in dem Nähr- medium am Boden ausgestattet ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in einer Trennkammer am Kopf des Gärtanks Luft vom Nährmedium abgetrennt und in einem Rückführungsrohr, durch welches das in der Trennkammer entlüftete Medium in den Tank zurückgeführt wird, die homogene Dispergierung der Kohlenwasserstoffe und/oder Öle und Fette zu feinen Teilchen in dem Nährmedium durch eine Dispergierungsvorrichtung durchgeführt wird.

   Die Zeichnung erläutert als Beispiel eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Züchtung gemäß der Erfindung.

   Der aerobe Gärtank 1 ist mit einer Vorrichtung 2 zur Dispergierung von Luft (oder Sauerstoff) in dem Medium am Boden, einer Trennkammer 3 zur Abtrennung der Luft von dem flüssigen Medium am Kopf und dem Rückführungsrohr 4, durch welches das in der Kammer entlüftete Medium mit hoher Fließgeschwindigkeit, die durch den Unterschied zwischen dem spezifischen Gewicht des entlüfteten und des belüfteten Mediums in dem Tank bewirkt wird, zurückgeführt wird, ausgestattet.

   Kohlenwasserstoffe, wie Gasöl, Schweröl, Kerosin oder flüssige t)le, Fette oder Fettsäuren können als Kohlenstoffquelle ebenso wie Rohwachs, Paraffine oder feste Fette oder Fettsäuren verwendet werden.

   Die bei Raumtemperatur festen Kohlenstoffquellen müssen natürlich bei der Gärtemperatur schmelzen.

   Weiterhin können diese Kohlenstoffquellen in Verbindung mit den üblichen Kohlenstoffquellen, wie Melassen, Glucose od. dgl., verwendet werden.

   Andere Nährquellen, z. B. Stickstoffquellen, verschiedene anorganische Salze, wachstumsfördernde oder für den Stoffwechsel unerläßliche Stoffe, werden wie üblich verwendet.

   Die Züchtungsbedingungen, wie Temperatur oder pH-Wert des Mediums, sind dieselben wie bei den üblichen Züchtungsverfahren; die einzuführende Luftmenge, z. B. ein Sauerstoff-Absorptionskoeffizient Kd von 30 10-6 g Mol 02/atm min ml oder darüber ist jedoch vorzugsweise größer als bei den üblichen Verfahren.

   Die Kohlenwasserstoffe oder Öle und Fette müssen bei ihrer Einführung in das Medium homogen dispergiert werden. Dabei traten die gleichen Probleme, die oben erläutert worden sind, auf, als die Dispergierung in dem Tank selbst durchgeführt wurde.

   Es wurde demgegenüber gefunden, daß sich eine zufriedenstellende Dispersion leicht erhalten läßt, wenn man die Dispergierung der Kohlenstoffquelle in dem Medium nicht in dem Tank, in welchem die Dispergierung der Luft stattfindet, sondern in dem Rückführungsrohr, durch welches das entlüftete Medium hindurchgeleitet wird, vornimmt. Die Kohlenstoffquelle wird mittels einer Dispergiervorrichtung in dem in das Rückführungsrohr eingeleiteten Medium dispergiert. Da das spezifische Gewicht des dispergierten Mediums zusammen mit der Kohlenstoffquelle größer als dasjenige des belüfteten Mediums in dem Tank ist, fließt das Medium mit der dispergierten Kohlenstoffquelle rasch in den Tank zurück, wo es belüftet wird; der Umlauf durch den Tank, die Trennkammer, das Rückführungsrohr und den Tank erfolgt dann kontinuierlich.