DE2603769A1

DE2603769A1 - Fermenter

Info

Publication number: DE2603769A1
Application number: DE19762603769
Authority: DE
Inventors: Heinz Prof Dr Ing Blenke; Reinhold Dipl Ing Seipenbusch
Original assignee: Gelsenberg AG
Current assignee: Gelsenberg AG
Priority date: 1974-07-31
Filing date: 1976-01-31
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2436793A1; DE2436793C2

Description

Ferme n t e r
(Zusatz zu Patent 24 36 793) Gegenstand des Hauptpatentes 24 36 793 ist unter anderem ein Fermenter, der aus einem Schlaufenreaktor mit einer in das Strömungsleitrohr gerichteten Zweistoffdse besteht.
Die aerobe Fermentation ist stets mit einer positiven Wärme -tönung (exotherme Reaktionsenthalpie) verbunden, da die Mikroorganismen nur einen Teil des angebotenen Substrates in Zellsubstanz festlegen können. Ein anderer Teil wird veratmet (Oxidation zu Cm2), um dadurch die Energie zu gewinnen zur Erhaltung ihres Organisationszustandes (Erhaltungsatmung) und um neue Zellsubstanz aufzubauen (Aufbauatmung). Die Permentationswärme wird im wesentlichen bestimmt durch den Heizwert des Substrates und die Fähigkeit des eingesetzten Mikroorganismus, den Kohlenstoff des Substrates in Zellmasse einzubauen (Zellausbeute).
In der Biotechnik werden heute zunehmend Kohlenwasserstoffe und Alkohole als C-Substrat für die Fermentation eingesetzt.
Dabei entstehen beachtliche Wärmemengen. Diese Wärmemengen müssen auf einem Temperaturniveau von 30 - 40 OC abgeführt werden.
Aus Gründen der Sterilhaltung und der Wartung ist es vor-;cilhaft, die Fermentationswärme über Wärmeübertrager abzuführen, die innerhalb des Fermenters angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Strömungsleitrohr als Zusatzkühlfläche ausgebildet wird. Zudem können noch weitere Kühlelemente in die Umlaufströmung eingesetzt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtung sieht vor, daß das Strömungsleitrohr als Doppelmantelzylinder, vorzugsweise mit eingebauter Leitwendel, ausgeführt wird. Dabei kann die Leitwendel je nach KühlmitteldurchsaOz und Anforderung an die Temperaturkonstanz eingängig oder doppelgängig ausgeführt sein. Eine doppelgängige Leitwendel erlaubt, in einen Gang das Kühlmittel von oben nach unten und in anderen von unten ilach oben zu führen.
Das Strömungsleitrohr kann auch in Form einer dicht gewicKelter zylindrischen Rohrschlange ausgeführt sein. Um in diesem Fall den Widerstand auf der Kühlmittel seite zu begrenzen, ist es vorteilhaft, mehrere Rohrschlangen übereinander anzuordnen (entsprechend einem mehrgängigen Gewinde) mit je einer Zu- und Ableitung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt, ohne die in der Beschreibung und den Zeichnungen zum Hauptpatent 24 36 793 sowie zum Zusatzpatent 25 39 502 beschriebenen und dargestellten Vorrichtungsteile. Fig. 3 zeigt die eine mögliche Ausgestaltung der Wärmeübertrager.
Zur Abführung der Fermentationswärme ist der Fermenter 1 mit Doppelmantel 29 ausgerüstet. Zur Erhöhung der Strömungsgesehwindigkeit des Kühlmittels, das am Boden durch den Rohrstutzen 23 eintritt und oben durch Leitung 27 abfließt, sind Leitwendeln 30 eingebaut. In vielen Fällen wird die so bereitgestellte Austauschfläche nicht ausreichen; deshalb ist das Strömungsleitrohr 2 in Form eines Doppelmantelzylinders 31 ausgeführt, der durch Le:-turg 24 mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird, die durch Leitung 28 abgeführt wird. In der dargestellten Ausführungsform sind Elemente 30 als eingängige Leitkanäle zur Strömungsführung vorgesehen.
Eine weitere Kühlfläche ist innerhalb des Strömungsleitrohres 2 untergebracht in Form eines konzentrisch zum Strömungsleitrohr 2 angeordneten kühlmitteldurchströmten Elementes 22, das wie das Strömungsleitrohr 2 und der Doppelmantel 29 mit Leitwendeln 30 zur Strömungsführungtier Leitung 25 zur Kühimittelzuführung sowie der Leitung 28 zur Kühlmittelabführung versehen ist.
Beispiel: In einem Fermenter mit 30 m3 Flüssigkeitsinhalt wurde eine Refe fermentiert, C-Substrat: Melasse. Der Fermenter war gefüllt bis zu einer Höhe von 1o,ooin, er besaß einen Mantelinnenduronmesser von 2,oo m; der mittlere Durchmesser des Strömungsleitrohres betrug 1,20 m. Die Austauschfläche des Mantels 1 2 (Doppelmantel) war ca. 63 m die Austauschfläche des als Doppelzylinder 2 ausgeführten Strömungsleitrohres 2 ca. 76 m Bei der Fermentation wurde eine Zell zuwachsrate von 3 kg/m3.h erreicht. Dabei entstand eine Fermentationswärme von 220.ooo kcal/h.
Der Fermenter wurde mit einer konstanten Temperatur von 30 OC gefahren. Die Kühlwasserverhältnisse erlaubten, ein mittleres log. Demperaturgefälle von 7,2 K auszunutzen. Die Kühlfläche reichte aus, um die Fermentationswärne abzuführen, daher war der Einbau eines weiteren Kühlements 22 nicht erforderih, Leerseite

Claims

Patentansprüche: Vorrichtung zur aeroben Fermentation nach Patent 24 36 793 bestehend aus einem Schlaufenreaktor mit einer in das Stromungsleitrohr gerichteten Zweistoffdüse, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsleitrohr (2) als Wärmeübertrager aus gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da£ das Strömungsleitrohr (2) aus einem Doppelmantelzylinder (31) vorzugsweise mit eingebauter eingängiger oder zweigängiger Leitwendei (30) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsleitrohr (2) aus einer in mehrere Abteilungen unterteilte, mit je einer Zu- und Ableitung für Kühlmittel versehenen zylindrischen Rohrschlange besteht.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Reaktors (i) weitere Wärmeübertrager (22) angebracht sind.