FI77469C - Anlaeggning foer biologisk omsaettning av ett vegetabiliskt raomaterial. - Google Patents

Description

1 77469

Laite kasviperäisen raaka-aineen biokonversiota varten Tämä keksintö liittyy yleisesti laitteeseen mikro-organismien kasvattamiseksi kiinteillä ravinnealustoilla ja 5 tarkemmin sanoen se liittyy laitteeseen kasviperäisten raaka-aineiden biokonversiota varten.

Tätä keksintöä voidaan soveltaa mikrobiologiassa tuotettaessa kasviproteiineja, aminohappoja, fermenttejä, biologisia kasvinsuojeluaineita, bakteerilannoitteita jne. Kek-10 sintöä voidaan käyttää myös lääkevalmistuksessa tuotettaessa vitamiineja, antibiootteja, hormooneja, myrkkyjä sekä muita farmaseuttisia valmisteita käyttämällä hyväksi mikro-organismien liikkumattomiksi tehtyjä soluja, samoinkuin kemian teollisuudessa erilaisten happojen aikaansaamiseksi, hapetus-15 ja pelkistysreaktioiden suorituksessa jne. Ehdotettua laitet ta voidaan edelleen käyttää menestyksellä hyödyksi maataloudessa paikalla kasvatettujen kasviraaka-aineiden edullisempaa hyödyntämistä varten sekä maatilan sivutuotteiden muuttamiseksi runsasproteiiniseksi rehuksi, jonka aminohappojen pitoi-20 suus on suuri.

Nykypäivän teollisissa prosesseissa suoritetaan kasviraaka-aineiden biokonversio bioreaktoreissa, joissa materiaali levitetään rei'itetyille hyllyille, tai bioreaktoreissa, joissa käytetään mekaanisia sekoittimia.

25 Tunnetaan mekaaninen laite mikro-organismien viljely- kasvattamiseksi paksussa ravinnekerroksessa (vrt. K.A. Kalu-nyatsin ja L.I. Golderin venäjänkieliseen artikkeliin "Mikrobiset fermenttivalmisteet" julkaisussa "Pischevaya promyshlennost", Moskova 1979).

30 Tämä laite käsittää bioreaktorin, jossa on olennaises ti pystysuora sylinteri, joka on jaettu osiin rei'itetyillä levyillä ja jonka yläosassa on aukko kasviraaka-aineiden panostamista ja inokulointia varten. Kasviraaka-aine sijoitetaan kerroksittain rei'itetyille levyille. Bioreaktorin si-35 säliä on jokaisessa osassa sekoitin, jonka tarkoituksena on säilyttää kerroksen ennalta valittu korkeus sekä varmistaa 2 77469 ilman jakaantuminen, niin että kussakin osassa oleva materiaali ei pääse juuttumaan.

Bioreaktori on liitetty hermeettisesti höyry- ja paineilmalähteisiin, joista näitä syötetään kuhunkin osastoon 5 ennalta määrätyssä lämpötilassa rei'itettyjen levyjen alapin toihin.

Lämmön siirtyminen ja biokonversio tapahtuu kasvi-raaka-ainekerroksissa, joita kutakin ilmastetaan voimakkaasti.

Lopputuote syötetään bioreaktorin kartiomaiseen ala-10 osaan purettavaksi keruusuppiloon.

Edellä selitetty b.ioreaktorirakenne edellyttää kuitenkin valmistuksessa runsasta metallin käyttöä. Toinen varjopuoli on, että kun bioreaktori panostetaan kasviraaka-ai-neella, vain osa sen kokonaistilavuudesta hyödynnetään, mikä 15 pienentää laitteen hyötysuhdetta.

Niinikään tunnetaan kas^iraaka-aineen biokonversiota varten tarkoitettu laite (vrt- U.E. Viesturin ja muiden venä jänkieliseen artikkeliin "Bioreaktori kiinteän vaiheen fer-mentointia varten" julkaisussa "Tezisy dokladov - Biokonversiya 20 rastitelnogo syrya" osa 2, s. 184, Riika 1982), joka käsittää bioreaktorin, joka on yhteydessä kasviraaka-aineen panos-tusvälineeseen sekä lopputuotteen purkausvälineeseen ja joka on liitetty putkijohdoilla inokulaattoriin, paineilmalähtee-seen sekä höyrylähteeseen.

25 Bioreaktori on malliltaan olennaisesti pystysuora sylinterinmuotoinen astia, jonka pohja- ja kansilevyt olivat katkaistun kartion muotoisia ja joka oli varustettu lämmön-siirtovaipalla. Astian sisälle on koaksiaalisesti sen kanssa sijoitettu diffuusori/lämmönvaihdin, johon on sijoitettu se-30 koitusruuvi sekä sekoitin kasviraaka-aineen sekoittamiseksi ja kasvatettavien mikro-organismien tai sienihuovaston lämmön ja massan siirtämistä varten.

Väline kasviraaka-aineen panostamiseksi ja lopputuotteen purkamiseksi on muodoltaan ruuvikuljetin, joka pyörii 35 molempiin suuntiin.

I! 3 77469

Ennen käynnistystä kuormataan bioreaktori kasviraaka-aineelle korkeuteen, joka ei ylitä diffuusori/lämmönvaihtimen yläreunaa.

Sen jälkeen steriloidaan bioreaktori kyllästetyllä 5 höyryllä, jota syötetään höyrylähteestä lämmönsiirtovaippaan ja diffuusori/lämmönvaihtimeen.

Steriloinnin jälkeen syötetään kasviraaka-aineeseen inokulointiaine, tarkemmin sanottuna sienihuovasto, kun taas valvontayksikkö kuormataan ennaltamäärätyillä parametreillä 10 sekoittimen toimintaa varten, niin että paineilman virtaus-määrä, lämpötilan säätöalue ja pH-arvo bioreaktorissa säilyvät ennallaan ja että toiminta-ajan loppua valvotaan lopputuo-teen purkamiseksi.

Biokonversion aikana tarttuu ruuvikuljetin huovastosie-15 nien ravinnealustana toimivaan kasviraaka-aineeseen ja vie sen ylöspäin, niin että se virtaa diffuusori/lämmönvaihtimen reunan yli. Tällä tavoin varmistetaan viljellyn huovaston lämmön ja massan siirtoa sekä sen tasainen jakautuminen ravinne-alustan massaan.

20 Ruuvikuljetinta ja sekoitinta pyöritetään vastakkai siin suuntiin magnetoimalla ohjausyksikkö sysäyksittään. Paineilma sienihuovaston ilmastusta varten syötetään paineilma-. . lähteestä bakteerisuodattimien kautta.

Sen jälkeen kun ennalta määrätty aika biokonversiopro-25 sessin suorittamiseen on kulunut, käynnistetään ruuvikuljetin sieniproteiinilla rikastetun lopputuotteen purkamiseksi.

Bioreaktori on kuitenkin panostettu kasviraaka-aineel-la vain puoleen sen tilavuudesta, koska on mahdotonta panostaa bioreaktoria täyteen, mikä johtuu siinä olevista diffuusori/ 30 1ämmönvaihtimesta sekä sekoittimesta, jotka toimivat normaalis ti vain jos bioreaktori on panostettu vain osittain kasvi-raaka-aineel]a. Tämä vuorostaan vaikuttaa haitallisesti laitteen hyötysuhteeseen ja edellyttää sekoittimen toiminnasta johtuen lisätehoa biokonversioprosessiin.

4 77469

Lisäksi on otettava huomioon, että sekoittimen käyttö bioreaktorissa sekoittaa kasviraaka-aineen massassa kasvavan sienihuovaston rakenteen, niin että kuluu lisää aikaa sen särkyneen rakenteen saattamiseksi ennalleen, mikä myös vä-5 hentää laitteen tehoa.

Tämän keksinnön kohteena on kasviraaka-aineen biokon-versiota varten tarkoitettu laite, jossa kaasu-höyry- ja kaa-sunestevirtojen jakautuminen on sellainen, että lämmön ja massan siirto varmistuu kautta bioreaktorin koko tilavuuden.

10 Keksinnön kohteet saavutetaan siten, että kasviraaka- aineen biokonversiota varten tarkoitetussa laitteessa, joka käsittää bioreaktorin, joka on yhteydessä välineeseen tämän materiaalin panostamista ja purkamista varten ja joka on putkilla liitetty inokulaattoriin, paineilmalähteen, kaasu-15 höyry-, kaasu-nestevirrat ja inokulointivirran kehittävän höyrylähteen ja joka broreaktori on sähköisesti liitetty ohjausyksikköön, kuuluu laitteeseen keksinnön mukaan bioreakto-rista poistetun liikanesteen varastoimista varten painetiivis kammio, joka on varustettu nestepinnan korkeuden valvonta-20 välineellä, yhdistetty paineilmalähteeseen, ilmakehään inoku laattoriin ja höyrylähteeseen kaasu-höyryvirtojen johtamiseen tarkoitetulla putkella, jossa on venttiilit ja yhdistetty bioreaktoriin ja höyrylähteeseen kaasu-nestevirtojen johtamiseen tarkoitetulla putkella, jossa on venttiilit, kaasu-höy-25 ry-, kaasu-nestevirtojen ja inokulointivirran jakelija, joka on yhdistetty nestepinnan korkeuden valvontavälineeseen putkella, jossa on takaiskuventtiili, sekä inokulaattoriin putkella, jossa on venttiili, bioreaktorin sisään, sen eri korkeuksille, sijoitetut syöttimet, jotka on yhdistetty kaasu-30 höyry-, kaasu-nestevirtojen ja inokulointivainevirran jakeli jaan putkilla, joissa on venttiilit, sekä pumppu bioreaktorin ja höyrylähteen välillä esiintyvien kaasu-höyry- ja kaa-sunestevirtojen kierrättämistä varten, ohjausyksikön vastaavien tulostusten ollessa liitetty venttiileihin, jotka ovat 35 putkissa, jotka yhdistävät painetiiviin kammion, paineilmalähteeseen, ilmakehään, inokulaattoriin, höyrylähteeseen ja 5 77469 bioreaktoriin, sekä venttiileihin, jotka ovat putkissa, jotka yhdistävät kaasu-höyry-, kaasunestevirrat sekä inoku-lointiainevirran jakelijan inokulaattoriin, syöttimiin ja pumppuun.

5 Kasviraaka-aineen biokonversiota varten tarkoitetun laitteen kukin syötin on muodoltaan putki, jonka bioreaktoriin upotettavassa päässä on säteittäisiä reikiä ja että tämä pää on suljettu tulpalla.

On suositeltavaa, että ehdotetussa laitteessa kasvi-10 raaka-aineen biokonversiota varten väline kasviraaka-aineen panostamista ja lopputuotteen purkamista varten on muodoltaan bioreaktorin sisään asennettu säiliö, jonka seinät ja pohja on rei'itetty. jotta syöttimien kautta syötetyt kaasu-höyry-, kaasu-nestevirrat ja inokulointivirta eivät tiivistäi-15 si kasviraaka-ainetta, ja että säiliön seinissä ja pohjassa olevien reikien koko on pienempi kuin kasviraaka-aineen hiuk-kaskoko.

Ehdotettu laite on yksinkertainen valmistaa ja sen valmistuksessa kuluu vähemmän metallia kuin tekniikan tason 20 laitteessa. Koska bioreaktorissa ei ole mekaanista sekoitin- ta, voidaan bioreaktori täyttää kokonaan kasviraaka-aineella, mikä nostaa laitteen hyötysuhdetta ja vähentää sen toiminnan tehontarvetta.

Biokonversion toteutumiselle välttämätön lämmön ja 25 massan siirtyminen tapahtuu kohdistamalla kasviraaka-aineeseen bioreaktorin koko tilavuuden läpi tunkeutuvien kaasu-neste-virtojen hydrodynaaminen vaikutus. Tällä tavoin vältetään ajanhukka, joka liittyy ravinnekasvualustan rakenteen saattamiseen ennalleen sen jälkeen kun se on sekoittunut, mikä 30 tavallisesti tapahtuu käytettäessä mekaanisia sekoittimia, jolloin laitteen hyötysuhde edelleen paranee.

Ehdotetussa laitteessa voidaan käyttää vaihdettavia säiliöitä, joissa on rei'itetyt seinät ja pohja kasviraaka-aineen panostamista ja lopputuotteen purkamista varten, 35 mikä tekee mahdolliseksi säilyttää ravinnekasvualustan rakenne, vähentää bioreaktorin täyttämiseen sekä kasviraaka-aineen ja lopputuotteen kuljettamiseen tarvittavaa aikaa.

% 6 77469

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin viitaten sen erääseen suosittuun suoritusmuotoon, joka liittyy oheiseen piirrustukseen, jossa esitetään kaavamaisesti keksinnön mukainen laite kasviraaka-aineen biokonversiota var-5 ten (pitkittäisleikkauskuva bioreaktorista, painekammiosta ja inokulaattorista).

Laite kasviraaka-aineen biokonversiota varten käsittää bioreaktorin 1, joka on yhteydessä välineeeeen 2 sellaisen materiaalin panostamista ja lopputuotteen purkamista var-10 ten ja joka liittyy putkijärjestelmän välityksellä inokulaat-toriin 3, paine.i lmalähteen 4 ja höyry lähteen 5 , jotka saavat aikaan kaasu-höyry- ja kaasu-nestevirrat sekä inokuloin-tivirran ja jotka on sähköisesti liitetty ohjausyksikköön 6. Laite käsittää myös painekamminon 7, joka on varustettu nes-15 tepinnan korkeuden valvontavälineellä 8, bioreaktorista 1 ulos puristuvan liian nesteen varastointia varten. Kammio 7 on yhdistetty paineilmalähteeseen 4, ulkoilmaan, inokulaatto-riin 3 ja höyrylähteeseen 5 putkella 9, jolle on sijoitettu bakteerisuodatin 10 sekä venttiilit 11, 12, 13 , 14. Putkissa 20 9 on ennen sen ulostuloa paineensäädin 15 ennaltavalitun pai neen ylläpitämiseksi laitteessa. Kammio 7 on myös yhteydessä bioreaktoriin 1 ja höyrylähteeseen kaasu-nestevirtoja kuljet-tan putken 16 avulla, jossa on venttiilit 17 ja 18.

Lisäksi kuuluu laitteeseen pumppu 19 kaasu-höyry- ja 25 kaasu-nestevirtojen kierrättämiseksi bioreaktorin 1 ja höyry-lähteen 5 välillä.

Kaasu-höyry- ja kaasu-nestevirtojen sekä inokulaatti-virran jakelija 20 on liitetty takaiskuventtiilillä 22 varustetulla putkella 21 nestepinnan valvontavälineeseen 8 30 sekä venttiilillä 24 varustetulla putkella 23 inokulaatto-riin 3.

Bioreaktoriin 1 on eri korkeuksille asennettu syöt-timiä 25, joita virtauksenjakelijaan 20 yhdistävät putket 26, joiden lukumäärä on sama kuin syöttimien 25 ja jotka on varus-35 tettu venttiileillä 27. Bioreaktorin sulkee kansilevy 28 ja se on varustettu vaipalla 29.

7 77469

Kukin syötin 25 on yleisesti putki, joka on upotettu kasviraaka-aineeseen ja jonka loppuosassa on säteittäisiä reikiä 30, kun taas näiden syöttimien 25 päät on suljettu tulpilla 31. Jotta syöttimien 25 upottaminen kasviraaka-5 aineeseen olisi helpompaa, ovat tulpat 31 kartion muotoisia.

Väline 2 kasviraaka-aineen panostamista ja valmiin tuotteen purkamista varten on muodoltaan säiliö (tämän jälkeen säiliö 2), joka on sijoitettu bioreaktorin 1 sisään ja jossa on rei'itetyt seinät ja pohja, jotta materiaali ei tiivistyi-10 si, kun kaasu-, höyry-, neste ja inokulaattorivirrat johdetaan syöttimien 25 kautta. Säiliön 2 reikien 32 koko on pienempi kuin kasviraaka-aineen hiukkaskoko.

Säiliö 2, jossa on rei'itetyt seinät ja pohja, on tässä selitetyssä muunnoksessa muodoltaan sama kuin bioreaktori 1, 15 mikä varmistaa sen, että bioreaktori 1 voidaan täydellisemmin täyttää kasviraaka-aineella.

Höyrykehittimen muodossa oleva höyrylähde 5 (tämän jälkeen "höyrynkehitin 5") on varustettu höyrylukolla 33.

Inokulaattori 3 on yleisesti kaasutiivis astia, joka 20 on varustettu lämmönsiirtovaipalla 34 ja jonka sisällä on sekoitin 35. Inokulointiaine syötetään inokulaattoriin putkella 36, jossa on kansitulppa 37. Jotta inokulointiaineen ilmastus olisi riippumaton, on inokulaattori 3 yhdistetty ilmakehään putken 38 avulla, jolle on sijoitettu bakteerisuodatin 39 ja vent-25 tiili 40.

Ohjausyksikön 6 rakenne on tarkoituksenmukaisesti tavanomainen, esimerkiksi sellainen, joka on selitetty julkaisussa "Tsentlarny protsessor M2, Tekhnicheskoe opisanie 1 instruktsiya po ekspluatatsii”, jonka on julkaissut tutkimus-30 ja kehityslaitos "Elektronika” vuonna 1979 ss. 10 ja 11.

Ohjausyksikkö 6 kehittää signaaleja kaikkien venttii lien 11, 12, 13, 14, 17, 18, 24, 27 ja 40 avaamiseksi ja sulkemiseksi samoin kuin pumpun 19 käynnistämiseksi ja pysäyttämiseksi varmistamaan kaasu-höyry-, kaasu-nestevirtojen sekä 35 inokulointivirran kierron.

β 77469

Ehdotettu laite kasviraaka-aineen biokonversiota varten toimii seuraavalla tavalla.

Säiliö 2 panostetaan kasviraaka-aineella, kuten vehnäoljilla tai koivusahanpurulla, sijoitetaan bioreaktorin 5 1 sisään ja suljetaan kansilevyllä 28. Sen jälkeen viedään syöttimet 25 kansilevyssä 28 olevien reikien kautta sisään kasvi-raaka-aineeseen bioreaktorin 1 eri korkeuksille, jotta kaasu-höyry-, kaasu-nestevirrat ja inokulaattorivirta reikien 30 kautta kasviraaka-aineen koko massalle syötettäisiin yhden-10 mukaisesti.

Putket 26 on liitetty syöttimiin 25, jotta bioreakto-ri olisi painetiivis.

Höyrynkehittimeen 5 sijoitetaan tislattua vettä tai ravinneliuosta, samalla kun ohjausyksikköön 6 asetetaan ohjel-15 ma kasviraaka-aineen sterilointiprosessin varmistamiseksi.

Tästä on seurauksena, että ohjausyksikkö 6 kehittää signaaleita venttiilien 13, 14 ja 24 avaamiseksi, sulkien venttiilit 11, 12, 18 ja 40, sekä vaikuttaen venttiileihin 17 ja 27 esivaiheessa. Samanaikaisesti käynnistetään pumppu 19 ja 20 höyrynkehittimen 5 kuumemmin (ei esitetty).

Kuumennettuna pyrkii höyrynkehittimessä 5 oleva tislattu vesi kiehumaan ja muodostamaan höyryä, joka johdetaan pitkin putkea 9 venttiilin 14, bakteerisuodattimen 10 ja venttiilin 13 kautta in<">kulaattoriin 3, josta se syötetään 25 putken 23 läpi venttiilin 24, kaasu höyry-, kaasu-neste- ja inokulointiainevirtojen jakelijan 20 kautta ja edelleen pitkin putkia 26 venttiilien 27, syöttimien 25 ja reikien 30 kautta kasviraaka-aineeseen, joka täyttää bioreaktorin 1. Samanaikaisesti virtaa höyry pitkin putkea 9 painetiiviiseen 30 kammioon 7, josta osa höyrystä johdetaan nestepinnan korkeuden valvontavälineen 8 läpi pitkin putken 21 takaiskuventtiiIin 22 ja virtauksen jakelijan 20 kautta edelleen pitkin putkia 26 venttiilien 27, syöttimien 25 ja reikien 30 kautta säiliöön, jossa on kasviraaka-ainetta.

9 77469

Kasviraaka-aineen steriloinnin aikana pyrkii laitteessa olevan ilman paine nousemaan, tämän aineen pyrkiessä pääsemään ilmakehään hövrylukon 33 kautta. Kun ilma on täysin painettu laitteesta ulos, sulkeutuu höyrylukko 33, jolloin 5 ohjelman määräämä kasviraaka-aineen steriloinnin pysäytysaika alkaa.

Kun höyry tulee bioreaktoriin 1 se pyrkii kondensoitumaan kasviraaka-aineelle uuttaakseen siitä liukenevia aineosia ja saadakseen aikaan höyry-nesteseoksen, joka pumpataan pum-10 pulla 19 bioreaktorista 1 pitkin johtoa 16 johdettavaksi höyrynkeittimeen 5, jossa se taas höyrystetään.

Sen jälkeen kun ohjelman ennalta asettama pysäytysaika kasviraaka-aineen sterilointia varten on kulunut loppuun, pysähtyy höyrynkehittimen 5 kuumennin, venttiilit 13, 14 ja 15 27 sulkeutuvat, pumppu 19 kytkeytyy irti ja venttiili 18 avautuu. Sen jälkeen johdetaan kasvi-raaka-aineen steriloinnin kuluessa muodostunut uute venttiilin 18 kautta höyrynke-hittimestä 5 pitkin putkea 16 bioreaktoriin 1, samalla kun se venttiilin 17 kautta tule painetiiviseen kammioon 7 virra-20 takseen edelleen nestepinnan korkeuden valvontavälineen 8 kautta pitkin putkea 21 pitkin takaiskuventtiilin 22 ja kaasu-höyry- sekä kaasu-nestevlrtojen jakelijan 20 läpi pitkin putkea 23 venttiilin 24 kautta inokulaattoriin 3. Sen jälkeen sulkeutuvat venttiilit 18 ja 24 uutteen täydellistä tai osit-25 täistä (riippuen halutusta tavoitteesta) siirtoa varten höy-rynkehittimestä 5 bioreaktoriin 1, painetiiviiseen kammioon 7 ja inokulaattoriin 3, samalla kun venttiilit 12 ja 13 avautuvat, jotta laitteen sisäpuolella vallitseva paine tasoittuisi Ilmakehän paineeseen paineensäätimen 15 avulla. Laite 30 jäähdytetään syöttämällä jäähdytysainetta bioreaktorin 1 lämmönsiirtovaippaan 29 sekä inokulaattorin 3 lämmönsiirto-vaippaan 34.

- · Tällä tavoin voidaan sterilointiolosuhteita ylläpitää kierrättämällä höyryä ja höyry-nesteseostapitkin putkia 9, 35 16, 23 ja 26 sekä laitteen muita yksiköitä umpinaisessa ti lassa, mikä yhdessä kasviraaka-aineen steriloinnin kanssa 10 7 7 4 6 9 tekee mahdolliseksi suorittaa esikäsittely, joka perustuu kasviraaka-aineen pehmittämiseen, jotta saataisiin riittävä määrä uutteita inokulaatioaineen myöhempää kasvamista varten niillä ja jotta voitaisiin estää kasviraaka-aineen tiivisty-5 minen, samalla kun sen alkuperäinen rakenne säilyy.

Inokulaatioaine, kuten sienihuovasto Panus Tigrinus -144 tuodaan sisään inokulaattorissa 3 olevaan uutteeseen putken 36 kautta, mitä tarkoitusta varten putkesta 36 poistetaan kansitulppa 37 häiritsemättä inokulaattorissa 3 vallitse-10 vaa aseptista tilaa.

Tarpeen vaatiessa voidaan inokulaattoriin 3 lisätä ravinneliuoksia.

Inokulointiaineen kasvatusprosessin suorittamiseksi asetetaan ohjausyksikköön ennalta vastaava ohjelma, mikä var-15 mistaa, että inokulaattorissa 3 säilyvät huovastosienen kasvun edellyttämät sekoitus-, lämmönsäätö- ja ilmastusolosuhteet.

Sen jälkeen kun huovasto on viety sisään sekoitetaan inokulaattoriin 3 muodostunutta viljelylietettä pyörittämällä sekoitinta 35 ennaltamäärätyllä nopeudella, samalla kun lämmön 20 säätö tapahtuu pumppaamalla ennaltavalitussa lämpötilassa olevaa lämmönsiirtoainetta lämmönsiirtovaipan 34 läpi. Ilmastus suoritetaan sysäyksittäin, mitä varten paineensäätimeen 15 asetetaan enaaltamäärätty paine paineilmalähteestä tulevaa ilmaa varten, kun taas jaksojen pituuden edellyttämän venttii-25 lien 11 ja 12 jaksottaisen toiminnan asettaa ennalta ohjausyksikön 6 ohjelma.

Sen jälkeen syötetään paineilmaa paineilmalähteestä 4 pitkin putkea 9 venttiilin 11 bakteerisuodattimen 10 ja venttiilin 13 kautta inokulaattoriin 3 siellä olevan ilman pai-30 neen nostamiseksi ennalta-asetettuun arvoon. Tämän jälkeen sulkeutuu venttiili 11 ja venttiili 12 avautuu, niin että osa siitä ilmasta johdetaan inokulaattorista 3 pitkin johtoa 9 venttiilin 13, bakteerisuodattimen 10, venttiilin 12 ja paineensäätimen 15 kautta ilmekehään, samalla kun inokulaatto-35 rissa säilyy paineensäätimen 15 ennalta asettama paine. Myöhemmin toistuvat jaksot, joissa ilmastusilmaa syötetään inokulaattoriin 3 ja poistetaan siitä.

n 77469

Sen jälkeen kun inokulaattori 3 on saavuttanut huo-vastobiomassan ennaltamäärätyn pitoisuuden- syötetään siten saatu inokulointiaine bioreaktorissa 1 olevaan kasviraaka-aineeseen, esiasetetaan ohjausyksikköön 6 ohjelma kasviraaka-5 aineen biokonversioprosessin toteuttamiseksi.

Tämän ohjelman toteuttamiseksi kehittää ohjausyksikkö 6 signaaleja, jotka ohjataan venttiileihin 13, 17, 24, 27 ja 40. Näiden venttiilien siten ohjattu reaktio takaa inokuloin-tiaineen jaksottaisen syötön kasviraaka-aineen koko tilavuu-10 teen, nesteen poistamisen bioreaktorista 1 ja sen keräämisen kammioon 7, kasviraaka-aineen kostuttamisen sillä ja inoku-laattorin 3 tilavuuden täydentämisen kammiosta 7 tulevalla nesteellä. Inokulointiaineen syöttö kasviraaka-aineeseen ja sen tasainen jakautuminen tämän aineen koko massaan saadaan ai-15 kaan siten, että yhdessä kunkin venttiilin 27 kanssa avautuvat venttiilit 11, 24 ja venttiili 17 on vastavaiheessa. Ilmas-tusilma johdetaan paineilmalähteestä 4 pitkin putkea 9 venttiilin 11, suodattimen 10 ja venttiilin 13 kautta inokulaat-toriin 3 painamaan inokulointiainetta inokulaattorista 3 pit-20 kin putkea 23 venttiilin 24 kautta kaasu-höyry-, kaasu-neste- ja inokulointiainevirtojen jakelijaan 20. Sen jälkeen johdetaan inokulointiaine kasviraaka-aineeseen pitkin jotain putkea 26 avoimen venttiilin 27 ja vastaavan syöttimen 25 reikien 30 kautta. Samanaikaisesti virtaa paineilmaa suodattimen 25 10 kautta pitkin putkea 9 kammioon 7, josta se johdetaan nestepinnan korkeuden valvontavälineen 8 kautta pitkin putkea 21 takaiskuventtiilin 22 kautta virtauksenjakelijaan 20 jatkaakseen matkaansa edelleen pitkin putkea 26 avoimen venttiilin 27 kautta vastaavaan syöttimeen 25, joka suihkuttaa 30 inokulointiainetta rei'istä 30 ja ilmastaa sienihuovaston.

Bioreaktoriin 1 syötetty inokulointiaine poistaa kas-viraaka-aineesta liian nesteen, joka yhdessä käytetyn ilman kanssa puristuu kaasunestevirran muodossa pitkin putkea 16 venttiilin 17 kautta painetiiviiseen kammioon 7, jossa neste 35 ja käytetty ilma eroavat ja ilma poistuu pitkin putkea 9 suodattimen 10, venttiilin 12 ja paineensäätimen 15 kautta ilma- i2 7 74 6 9 kehään. Nestepinnan korkeuden valvontäväline 8 on asennettu gainetiiviin kammion 7 sisälle ennaltavalitulle korkeudella pitämään bioreaktorin kosteuspitoisuus haluttuna sekä poistamaan lämpöä. Jotta nestepinnan korkeuden valvontaväline 8 5 voisi lisätä inokulaattorin 3 työskentelytilavuutta nesteellä, on se upotettu kammiossa 7 olevaan nesteeseen. Ilman, että jaksottainen ilmastus päättyy, sulkeutuvat venttiilit 13 ja 27 väliaikaisesti, jolloin nestepinnan korkeuden valvontavälineen 8 läpi virtaava paineilma painaa nesteen paine-10 tiiviistä kammiosta 7 pitkin putkea 21 takaiskuventtiilin 22 kautta kohti virtauksenjakelijaa 20, josta se johdetaan pitkin putkea 23 venttiilin 24 kautta inokulaattoriin 3.

Kasviraaka-aineen biokonversioprosessi voidaan suorittaa ehdotetussa laitteessa,joko syöttämällä inokulointiainet-15 ta bioreaktoriin 1 ja lisäämällä nestettä inokulaattoriin 3 jaksottain tai lisäämällä inokulointiaine kasviraaka-alneeseen yhtenä ainoana annoksena.

Inokulointiaineen jaksottainen syöttö suihkuttamalla sitä kasviraaka-ainemassan eri kohtiin, samoinkuin nesteen 20 kierrättäminen tämän aineen kostuttamista ja sen lämmön sekä massan siirtoa varten takaavat, että sienihuovasto kasvaa homogeenisesti biokonvesion kohteena olevan kasviraaka-aineen koko tilavuudessa, mistä vuorostaa on seurauksena, että laitteen hyötysuhde paranee.

25 Biokonversioprosessin päättämiseksi lopetetaan paine- ilman syöttö, laitteen sisäpuolinen paine saatetaan ilmakehän tasalle, kansilevy irroitetaan bioreaktorista 1 ja säiliö 2 valmiine tuotteineen poistetaan bioreaktorista 1.

Laite voidaan steriloida, ilman että inokulaattori 30 3 steriloidaan, mitä tarkoitusta varten venttiili 13 sulje taan ja venttiili 40 avataan. Samalla kun inokulointiaineen kasvattamisen edellyttämä aseptinen tila säilytetään, yhdistetään inokulaattori 3 ilmakehään putkella 37 bakteerisuodat-timen 39 ja venttiilin 40 kautta.

13 77469

Toisin kuin tekniikan tason laitteissa tapahtuu lämmön ja massan siirto bioreaktorin koko tilavuudessa käyttämättä mekaanisia sekoittimia, mikä parantaa laitteen hyötysuhdetta, vähentää laitteen käytön kuluttamaa energiaa sekä 5 laitteen valmistukseen käytettyä metallimäärää.

Claims (4)

1. Laitteisto kasviraaka-aineen biokonversiota varten, joka laitteisto käsittää bioreaktorin (1), joka on 5 yhteydessä kasviraaka-aineen panostus- ja lopputuotteen poistolaitteeseen (2) ja joka on putkijohdoilla liitetty inokulaattoriin (3), paineilmalähteeseen (4) ja höyryläh-teeseen (5), jotka kehittävät kaasu-höyry- ja kaasu-nes-tevirrat sekä inokulointiainevirran, joka on sähköisesti 10 kytketty ohjausyksikköön (6), tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää painetiiviin kammion (7) bioreaktoris-ta (1) syrjäytettävän liikanesteen keräämistä varten, joka kammio on varustettu nestepinnan korkeuden säätölaitteella (8) ja yhdistetty paineilmalähteeseen (4), ilmakehään, 15 inokulaattoriin (3) ja höyrylähteeseen (5) kaasu-höyryvir-tojen johtamiseen tarkoitetulla putkijohdolla (9), joka on varustettu venttiileillä (11, 12, 13 ja 14) ja joka kammio (7) on yhdistetty bioreaktoriin (1) ja höyrylähteeseen (5) kaasu-nestevirtojen johtamiseen tarkoitetulla 20 putkijohdolla (16), joka on varustettu venttiileillä (17, 18); kaasu-höyry- ja kaasu-nestevirtojen sekä inokulointi-virran jakelijan (20), joka on yhdistetty nestepinnan korkeuden säätölaitteeseen (8) putkijohdolla (21), joka on ; varustettu takaiskuventtiilillä (22), sekä inokulaattoriin * 25 (3) putkijohdolla (23), joka on varustettu venttiilillä (24); syöttölaitteet (25), jotka on sovitettu bioreaktorin (1) sisään eri tasoille korkeuden suhteen ja jotka on yhdistetty kaasu-höyry- ja kaasu-nestevirtojen sekä inoku-lointivainevirran jakelijaan (20) putkijohdoilla (26), 30 jotka on varustettu venttiileillä (27); sekä pumpun (19) bioreaktorin (1) ja höyrylähteen (5) välillä esiintyvien kaasu-höyry- ja kaasu-nestevirtojen kierrättämistä varten, jolloin ohjausyksikkö (6) on vastaavien tulostusten välityksellä liitetty venttiileihin (11, 12, 13, 14, 17, 18), 35 jotka on sovitettu putkijohtoihin (9, 16), jotka yhdistävät painetiiviin kammion (7) paineilmalähteeseen (4), 11 is 7 7 4 6 9 ilmakehään, inokulaattoriin (3), höyrylähteeseen (5) ja bioreaktoriin (1), sekä venttiileihin (24, 27), jotka on sovitettu putkijohtoihin (23, 26), jotka yhdistävät kaasu-höyry- ja kaasu-nestevirrat sekä inokulointiainevirran 5 jakelijan (20) inokulaattoriin (3), syöttölaitteisiin (25) ja pumppuun (19).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin syöttölaite (25) on putki, jonka bioreaktoriin (1) upotettava pää on varustettu sä- 10 teittäisillä rei'illä (30) ja että tämä pää on suljettu tulpalla (31) .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kasviraaka-aineen panostus-ja lopputuotteen poistolaite (2) on bioreaktorin sisään 15 asennettu säiliö, jonka seinät ja pohja on rei'itetty, jotta syöttölaitteiden (25) kautta syötetyt kaasu-höyry-ja kaasu-nestevirrat sekä inokulointiainevirta eivät tiivistäisi kasviraaka-ainetta, ja että säiliön (2) seinissä ja pohjassa olevat reiät ovat pienempiä kuin kasviraaka- 20 aineen hiukkaskoko. i6 7 74 6 9

1. Apparatur för biokonversion av ett vegetabliskt rämaterial omfattande en bioreaktor (1), vilken är för-5 bunden med en anordning (2) för inmatning av det vegetab-liska rämaterialet och avtappning av den färdiga produkten och vilken genom rörledningar är förenad med en inokule-ringsanordning (3), en tryckluftkälla (4) och en ängkälla (5), vilka alstrar äng-gas- och gas-vätskeflöden samt ett 10 inokulatflöde och är elektriskt kopplade tili en styren- het (6), kännetecknad därav, att den ytterli-gare omfattar en hermetiskt tillsluten kammare (7) för uppsamling av den överskottsvätska, som skall förträngas frän bioreaktorn (1), vilken kammare (7) är försedd med 15 en regleringsanordning (8) för vätskenivän och förenad med tryckluftskällan (4), atmosfären, inokuleringsanord-ningen (3) och ängkällan (5) genom en för transport av äng-gasflöden avsedd rörledning (9) försedd med ventiler (11,12,13,14) , vilken kammare (7) är förenad med en för trans-20 port av gas-vätskeflöden avsedd rörledning (16) försedd med ventiler (17,18); en anordning (20) för fördelning av gas-änga- och gas-vätskeflöden samt inokuleringsämnes-flöde (20) förenad med regleringsanordningen (8) för vätskenivän genom en rörledning (21) försedd med en bak-25 slagsventil (22) samt med inokuleringsanordningen (3) genom en rörledning (23) försedd med en ventil (24); mat-ningsanordningar, vilka är anornade inne i bioreaktorn (1) pä olika niväer med hänseende tili höjden och vilka är förenade med anordningar (20) för fördelning av gas-30 änga- och gas-vätskeflöden samt inokuleringsämnesflöde genom rörledningar (26); samt en pump (19) för att läta cirkulera de gas-änga- och gas-vätskeflöden, vilka före-kommer mellan bioreaktorn (1) och ängkällan (5), varvid styrenheten (6) är medelst motsvarande utmatningar an-35 sluten tili ventilerna (11,12,13,14,17,18) anordnade i rörledningarna (9,16), vilka förenar den hermetiskt tili-