FI85983C - Foerfarande och apparatur foer utfoerande av en mikrobiologisk eller enzymatisk process. - Google Patents

Description

1 85983

Menetelmä ja laitteisto mikrobiologisen tai entsymaattisen prosessin suorittamiseksi

Keksintö koskee lähinnä menetelmää mikrobiologisen tai entsymaattisen prosessin suorittamiseksi, jossa reaktiokomponentit syötetään reaktoriin, joka on konstruoitu kuten päättymätön (suljettu) kierrätysputki, ja kiertovirtaus aikaansaadaan mainitun putken sisällä.

Tämäntyyppinen menetelmä on tunnettu FR-patenttihakemuksesta 2 209 837.

On tavallista suorittaa mikrobiologisia tai entsymaattisia prosesseja astiassa, joka on varustettu yhdellä tai useammalla sekoitinelementillä (katso esimerkiksi julkaistua EP-patenttihakemusta 0 111 253). On käynyt selväksi, että kun tämäntyyppistä reaktoria käytetään, tapahtuu reaktioajassa huomattavaa hajontaa, s.o. ajassa, jonka pieni neste-elementti tarvitsee kulkeutuakseen astian ympäri lähtien se-koittimelta ja tullakseen takaisin sekoittimelle. Tällä hajonnalla on epäsuotuisa vaikutus prosessin saantoon, sillä nestepartikkelit, joilla on suhteellisen nopea kiertoaika, V: altistuvat liian lyhyeksi aikaa käsittelylle (riittämätön : -'· konversio), kun taas nestepartikkelit, joilla on hidas kiertoaika, ovat liian kauan käsittelyssä. Tietyissä prosesseissa lisääntyy viskositeetti fermentointiprosessin aikana ja tietyn viskositeettiarvon yläpuolella muodostaa sekoittaja pyörivän sylinterin, kun taas muu osa pysyy oleellisesti paikallaan. Aerobisten fermentointiprosessien tapauksissa, aerobisten bakteerien lisääntymisen ja niiden tuotteenmodostuksen edistämiseksi, johdetaan fermentointiseokseen ilmaa. Jos käytetään sekoitettua säiliötä, voi sekoittimen vieressä olla suhteellisen korkea happipitoisuus ja astian seinämän vieressä suhteellisen alhainen happipitoisuus. Seoksen Teologisten 2 85983 ominaisuuksien muuttuessa, vahvistuvat nämä epäedulliset ilmiöt. Siitä huolimatta niin täydellisen reaktion kuin on mahdollista saavuttamiseksi ovat korkeat energiakustannukset usein välttämättömät energian tullessa pääosin käytetyksi sekoitukseen. Toinen ongelma suoritettaessa prosessi sekoitetussa säiliössä on se, että laitteiston suurentamiseen (scaling up) laboratoriotasosta teolliseen tasoon liittyy huomattava muutos olosuhteissa, joissa prosessi etenee.

Nämä haittatekijät eivät poistu mainitun FR-patenttihakemuk-sen 2 209 837 mukaisessa menetelmässä, koska putken sisällä on käyttöpotkureita, jotka huolehtivat sekä kierrätyksestä että sekoituksesta pyörimällä. Tähän tunnettuun menetelmään liittyy myös korkeiden energiakustannusten haittatekijät, suhteellisen alhainen saanto ja kontrolloimattomat erot happipitoisuudessa.

Tämän keksinnön tarkoitus on välttää yllä mainittuja haittatekijöitä ja tuottaa menetelmä, johon on viitattu johdannossa, jossa menetelmässä reaktio-olosuhteet ylöspäin skeilat-taessa ovat olennaisesti riippumattomat reaktorin koosta ja käytetty energia on rajoittunut minimiin.

Keksinnön mukaisesti menetelmä tätä tarkoitusta varten on tunnettu siitä, että reaktiokomponentteja kierrätetään täysin täytetyssä putkessa tulppavirtauksen avulla ja ohjataan tämän prosessin aikana putken sisään asennettujen yhden tai useamman in-line-sekoittimen kautta. Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukainen menetelmä on erityisesti sopiva polysakkaridien, etenkin ksantaanin, valmistamiseksi fermentoimal-la, tuotantoalustan sisältäessä vettä, yhden tai useamman sokerin ja ravinnesuoloja ja sopivan aerobisen bakteerin siirroksen, jotka johdetaan päättymättömään (suljettuun) reaktioputkeen ja mainitussa putkessa olevan alustan tullessa fermentoiduksi ilmastamalla.

:" "3 " ' 85983

Jos käytetään vakio kierrätysnopeutta, voidaan saavuttaa hyvin huomattavia tuloksia, jotka huomattavasti ylittävät sekoitetun astian tulokset. Kuitenkin on yleensä suositeltavaa mitata reaktiokomponentin tai siitä johdetun suureen konsent-raatio ainakin yhdessä kohdassa ja mainitun mittauksen perusteella säätää reaktionopeutta kriittisten minimi- ja maksimiraja-arvojen sisällä prosessin kinetiikan mukaisesti.

Tähdennetään, että julkaistusta EP-patenttihakemuksesta 0 111 253 tunnetaan menetelmä kemiallisen reaktion suorittamiseksi, erityisesti biokemiallisen reaktion, joka menetelmä suoritetaan reaktioastiassa, joka on seinämällä jaettu kahteen kammioon; astia ei ole kokonaan täytetty, eikä tulppa-virtausta ole aikaansaatu. Myöskään ei ole mainintaa in-line-sekoittimista. Reaktiokomponentin konsentraatio, erityisesti reaktiota hidastavan komponentin, mitataan todella suorasti tai epäsuorasti, ja mainitun mittauksen perusteella säädellään yhden tai useamman uuden komponentin vienti reaktoriin siten, ettei maksimia ylitetä.

Entsymaattisen tai mikrobiologisen prosessin reaktionopeudella tarkoitetaan nopeutta, jolla kemiallisen konversion tietty aste saavutetaan. Tähän voi kuulua tietyn happiabsorption, hiilidioksidituoton, lämmönmuodostuksen, substraatinkulutuk-sen, tuotteenmuodostuksen ja vastaavien nopeus. On yleensä totta, että reaktionopeus lisääntyy tiettyyn reaktiokomponentin (C-minimi kriittinen) konsentraatioon saakka, pysyy sitten enemmän tai vähemmän vakiona mainitun komponentin tiettyyn suurempaan konsentraatioon saakka (C-maksimi kriittinen) ja laskee lopulta mainitun komponentin konsentraatioissa, jotka ovat vielä suurempia. On oleva selvää, että on hyödyllistä, että prosessin suorituksen aikana komponentin konsentraatio pidetään kriittisten minimi- ja maksimiarvojen välissä. Käytettäessä suljettua putkea, joka on kokonaan täytetty reak-tiokomponenteilla, ja jossa tulppavirtausta ylläpidetään muun muassa in-line-sekoittimen avulla, voidaan komponentin tai 4 85983 useamman komponentin konsentraatio pitää kriittisten arvojen välissä säätelemällä reaktionopeutta yhden tai useamman kon-sentraatiomittauksen tai niistä johdettujen suureiden mittausten avulla. Erityisesti tulppavirtauksen virtausnopeus on sopiva säädeltäväksi komponentin tai siitä johdetun suureen konsentraatiomittauksen tai mittausten perusteella. Tämä virtausnopeus määrää itse asiassa eri reaktiokomponenttien välisen kontaktiajän, samalla kun virtausnopeus määrää myös kul-jetusparametrit (kaasu-neste; neste-neste; kiinteä aine-neste) .

Paitsi että valitaan tulppavirtauksen virtausnopeuden säätö, on mahdollista valita substraatin syöttönopeuden säätö, siis sen reaktiokomponentin, jota käytetään ravinteena. Aerobisen mikrobiologisen tuottenmuodostuksen ollessa kyseessä, muodostaa ilmakehän happi yhden substraateista. Tästä seuraa, että substraatin konsentraatio kiertoputkessa heti sekoittimen jälkeen on oleva alempi kuin kriittinen maksimiarvo, kun taas heti ennen sekoitinta, s.o. kiertoreitin lopussa, tämän arvon on oltava suurempi kuin kriittinen minimiarvo. Reaktionopeutta voidaan säätää syöttämällä enemmän tai vähemmän substraattia substraattipitoisuuden mittausten perusteella huolellisesti valitun tulppavirtauksen kierrätysnopeuden avulla. Energian säästön saavuttamiseksi, on kuitenkin edullisempaa, huolellisesti valitun substraattisyötön avulla, säätää reaktionopeutta, säätämällä tulppavirtauksen virtausnopeutta reaktiokomponentin tai siitä johdetun suureen mittausten perusteella. Ohimennen mainiten ei ole poisluettu mahdollisuutta, että reaktionopeutta säädetään samanaikaisella tulppavir-tausnopeuden ja reaktiokomponentin syötön säätelyllä.

Tähän prosessiin vaikuttaa myös mm. substraatin syöttöpistei-den lukumäärä ja staattisten sekoituselementtien mittojen suhteuttaminen ja niiden lukumäärä. Tietyillä laitteilla nämä ovat tavallisesti kuitenkin kiinteät ja ovat sen tähden tavallisesti sopimattomat säätelylle.

5 85983

Keksinnön vaikutustehon kannalta on välttämätöntä, että reaktiokinetiikka määrää sekä reaktorin optimoinnin että proses-siolosuhteiden säätelyn.

Staattisilla sekoittimilla on se etu, että suhteellisen vähän energiaa käytetään ja reaktiotilavuus voi olla suhteellisen pieni, samalla kun nestettä siirretään tulppavirtauksena.

Sen lisäksi, että valmistetaan polysakkarideja fermentoimalla vedestä, glukoosista ja ravintosuoloista ilma substraattina ja aerobisten bakteerien vaikutuksesta, voidaan keksintöä käyttää myös hiivanvalmistukseen vedestä, glukoosista ja ravintosuoloista ja pienestä määrästä hiivaa. Mahdollisuuksiin lukeutuu myös glukonihapon valmistaminen glukoosista, eteenin oksidaatio mikro-organismien avulla ja SCP:n (yksisolupro-teiini) valmistaminen käyttäen hyväksi veteen dispergoitua parafiinia.

Itse reaktiokomponentin konsentraation asemesta voidaan mitata siitä johdettu suure, joksi prosessista riippuen ovat sopivia mm. pH, hapen osapaine, lämpötila ja vastaavat.

Keksintö koskee myös reaktoria mikrobiologisten tai entsy-maattisten prosessien suorittamiseksi, joka käsittää suljetun kiertoputken välineistöllä, putkeen syötettyjen reaktiokompo-nenttien kierrättämistä varten. Tämän tyyppinen reaktori on tunnettu jo mainitusta FR-patenttihakemuksesta 2 209 837. Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi asennetaan ainakin yhteen kiertoputken osaan in-line-sekoitin, samalla kun reaktori varustetaan kiertopumpulla tulppavirtauksen aikaansaamiseksi.

Jotta prosessia kyettäisiin säätämään kriittisten minimi-ja maksimireaktionopeuksien välissä, tulee reaktorissa olla : ainakin yksi mittauselementti yhden tai useamman reaktiokom ponentin konsentraation tai niistä johdetun suureen mittaami- i 6 85983 seksi, samalla kun läsnä on laitteet pumpun nopeuden säätämiseksi riippuen mitatusta arvosta. Reaktori on edullisesti varustettu ainakin yhdessä pisteessä mittauselementillä reak-tiokomponentin oleellisesti maksimi ja olellisesti minimi konsentraation tai siitä johdetun suureen mittaamiseksi.

Reaktorin käytännölliseen suoritusmuotoon sisältyy pystysuora nouseva putki, pystysuora laskeva putki ja kaksi vaakasuoraa yhdysputkea, yksi tai useampi staattinen sekoitin asennettuna ainakin nousevaan putkeen, kiertopumpun ollessa asennettuna alempaan vaakasuoraan putkeen, substraatin syöttöelementin liittyessä nousevan putken alapäähän, substraatin poistoele-mentin liittyessä laskevan putken yläpäähän, mittauselementin maksimisubstraattikonsentraation tai siitä johdetun suureen mittaamiseksi ollen asennettuna nousevan putken yläpäähän ja mittauselementin minimisubstraattikonsentraation tai siitä johdetun suureen mittaamiseksi ollen asennettuna laskevan putken alapäähän.

Valmistettaessa polysakkarideja, etenkin ksantaania, saa neste rakenneominaisuuksia, etenkin pseudoplastisuutta, aerobisten bakteerien tuottaman fermentoinnin aikana. Tapauksessa, jossa seokset tulevat viskooseiksi, tarvitaan aina pumppu kierrätyksen aikaansaamiseksi. Tapauksessa, jossa valmistetaan mikrobipolysakkarideja, jossa viskositeetti jää tietyn arvon alapuolelle, voidaan kierto aikaansaada myös substraatin injektiolla.

Keksintöä koskeva kaikkein tärkein etu on se, että samalla energiankulutuksella on tuotteen saanto huomattavasti suurempi kuin sekoitetun astian ollessa kyseessä tai tapauksessa, jossa on suljettu kiertoputki mainitun FR-patenttihakemuksen 2 209 837 mukaisesti varustettuna potkurin muotoisilla se-koittimilla. Jos käytetään sekoitettua astiaa tai FR-hakemuksen mukaista suljettua putkea, on välttämätöntä huomattavasta viskositeetin noususta johtuen lopettaa kohdassa, 7 85983 jossa tuotteen saanto on vielä suhteellisen alhainen. Tätä rajoitusta esiintyy paljon vähemmän tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävien reaktorien suoritusmuotoja tullaan nyt selittämään yksityiskohtaisemmin viitaten kuvioihin.

Kuviossa 1 on esitetty sivunäkymä, pieni osa poikkileikkauksena, keksinnön mukaisen reaktorin ensimmäisestä suoritusmuodosta, kuviossa 2 on erään yksityiskohdan pitkittäisleikkaus, kuviossa 3 on sivunäkymä, pieni osa poikkileikkauksena, keksinnön mukaisen reaktorin toisesta suoritusmuodosta, kuviot 4 ja 5 esittävät kahta graafista käyrästöä koskien esimerkkejä 2 ja 3 vastaavasti.

Kahdessa suoritusmuodossa on täysin vastaavat komponentit varustettu samoilla viitenumeroilla.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty reaktori käsittää suljetun kier-toputken, jonka muodostavat nouseva putki 1, laskeva putki 2, ylin vaakasuora yhdyskappale 3 ja alin.vaakasuora yhdys-kappale 4. Kokonaisuutta kannattaa tuki 5.

Nouseva putki käsittää joukon in-line (sisäänrakennettuja) .'· -sekoittimia, edullisesti konstruoitu staattisiksi sekoit- timiksi 6, jotka pystyvät sekoittamaan reaktiokomponentteja ilman käyttösekoituselementtejä jakamalla päävirrat, vaihtamalla osavirtojen asemia keskenään, ja yhdistämällä osa-virrat jälleen. Staattisia sekoittajia on kuvailtu mm. NL-patenttihakemuksissa 75 02953, 77 00090 ja 80 04240. Sulze-rin SMV- tai SMX-sekoittimet tulevat olemaan edullisia.

Kuten ilmenee kuvasta 2, ympäröi kutakin staattista sekoi-tinta jäähdytys/kuumennusvaippa, jossa lämpöä siirtävä väliaine voidaan syöttää tai poistaa suuttimien 8 ja 9 kautta. Staattisia sekoitinyksikköjä voidaan myös asentaa laskevaan putkeen.

8 85983

Alimpaan vaakasuoraan kappaleeseen 4 on liitetty kiertopumppu 11, konstruoitu esimerkiksi kuten hammasrataspumppu.

Reaktio toimii yleensä panostoimisena, vaikkakaan jatkuvaa reaktiokomponenttien syöttöä ja poistamista ei ole poisluettu. Reaktori täytetään ensin täysin reaktiokomponenti11a, s.o. siinä tapauksessa, että valmistetaan fermentoimalla polysakkarideja, tuotantoalustalla, joka koostuu vedestä, yhdestä tai useammasta sokerista, ravintosuoloista ja sopivan aerobisen bakteerin siirroksesta. Ksantaanin tapauksessa tämä bak-teri on Xanthomonas campestris ATCC 13951. Täytön jälkeen, pumppu 11 käynnistetään tulppavirtauksen aikaansaamiseksi ja ilmaa johdetaan sisään substraattina putkea 12 pitkin. Staattisissa sekoittimissa tapahtuu reaktiokomponenttien läheinen toisiinsa sekoittuminen. Aerobiset bakteerit kuluttavat osittain komponentteja, minkä seurauksena bakteerit lisääntyvät ja erittävät tuotetta. Valmistettaessa polysakkarideja fermentoimalla, käytetään ilmakehän happea substraattina ja aerobiset bakteerit kuluttavat mainittua happea. Sekoittamisen jälkeen on ylimäärä kaasua poistettava, mikä tapahtuu neste-kaasu-erottimessa 16.

Staattisten sekoittimien välissä voi reaktorissa olla myös välikappaleita 17, joiden kautta voidaan syöttää tiettyjä komponentteja.

Reaktorin, joka on konstruoitu kuten suljettu putki, jossa vähintään yhteen putken osaan on asennettu in-line (sisäänrakennetut ) sekoittimet, ja jossa kiertopumppu huolehtii tulppavirtauksen aikaansaamisesta, tärkeitä etuja ovat, että voidaan optimoida olosuhteet, joissa reaktio tapahtuu riippumatta reaktorin koosta ja että energiankulutus voidaan rajoittaa minimiin. Prosessin ylöspäin skeilausta helpottaa tosiasia, että prosessin kulkua reaktorissa voidaan kuvata ja niin ollen mallittaa hyvin. Mikrobipolysakkarideilla on se ominaisuus, että ne vaikuttavat voimakkaasti alustan reolo- 9 85983 giaan. Sekoitettuun astiaan nähden saavutetaan aina energiansäästöä, vaikka kiertonopeus valittaisiin liian pieneksi ja happi kulutetaan täysin ennen kuin tuote on saavuttanut laskevan putken pohjan. Polysakkarideja valmistettaessa, voidaan hyviä tuloksia saavuttaa jopa vakiokiertonopeudella.

On kuitenkin edullista käyttää hyödyksi reaktoria kuvion 3 mukaisesti, jossa reaktiokomponentin konsentraatiota tai siitä johdettua suuretta mitataan yhdessä tai useammassa pisteessä, ja reaktionopeutta säädetään mainitun mittauksen perusteella. Kuviossa 3 on mittauselektrodit 13 ja 14 sijoitettu nousevan putken 1 yläpäähän ja laskevan putken alapäähän vastaavasti.

Nämä mittauselektrodit on yhdistetty säätöyksikköön 15, joka säätää pumppua 11 siten, että reaktioaika tulee jäämään kriittisten minimi- ja maksimiarvojen puitteisiin. Erityisesti käytetään mittauselektrodia 13 määrittämään substraatin mak-simikonsentraatio sekoitusen jälkeen, kun taas mittauselekt-rodi 14:än tarkoitus on määrittää substraatin minimikonsent-raatio. Optimireaktionopeuden saavuttamiseksi säädetään tulp-pavirtausnopeus pumpulla siten, että substraattikonsentraatio tulee aina jäämään kriittisten maksimi- ja minimiarvojen puitteisiin. Tämä kaikki merkitsee erityisesti sitä, että jos mittauselektrodin 13 mukaan substraatin maksimikonsentraatio tulee jäämään yli kriittisen maksimiarvon, vähennetään pumpun nopeutta, kun taas jos mittauselektrodi 14 mittaa niin, että minimisubstraattikonsentraatio tulee jäämään alle kriittisen minimiarvon, lisätään pumpun nopeutta,

Mittauselektrodit mittaavat itse substraattikonsentraation tai muun reaktiokomponentin tai suureen, joka on mainittu konsentraation suora funktio, joina prosessista riippuen ovat sopivia mm. pH, hapen osapaine, lämpötila ja paine.

10 85983

Kuviossa 3 esitetyssä suoritusmuodossa, säädetään pumpun nopeutta, jotta reaktio voisi jatkua optimaalisesti. Sitä mahdollisuutta ei ole poisluettu, että pumpun nopeus on vakio, ja että substraatin ja/tai muun reaktiokomponentin syöttöno-peutta säädetään konsentraatioiden mittausten tai niistä johdettujen suureiden perusteella. Injektio voi tapahtua useammassa paikassa ja injektiopisteiden lukumäärää voidaan vaihdella mainittujen mittausten perusteella. Mahdollisuuksiin kuuluu myös tuotteen poistonopeuden säätely.

Kuvailtuja reaktoreita voidaan käyttää erilaisiin mikrobiologisiin ja/tai entsymaattisiin prosesseihin. Ne ovat erityisesti sopivia sellaisten aineiden tuottamiseksi, jotka voimakkaasti vaikuttavat alustan reologiaan (esimerkiksi, mikro-bipolysakkaridit). Tämä johtuu siitä, että virtaus on hyvin hallittu, ja että voidaan pitää vakiona hydrodynaamisia olosuhteita vaihtelemalla nesteen virtausnopeutta.

Esimerkki I

o

Xanthomonas campestrista ATCC 13951 viljellään 30 C:ssa tryptoni-glukoosi-hiivauuteagarilla 48 tuntia. Limaisesta pe- säkemateriaalista siirrostetaan pulloon, jossa on glukoosi- hiivauute-mallasuuteliuosta ja suspendoidaan, minkä jälkeen o viljellään 24 tuntia 30 C:ssa ravistellen. Yksi litra tätä siirrosmateriaalia lisätään 25 Iraan fermentointialustaa, jossa on glukoosi hiilenlähteenä konsentraation ollessa 4 paino-% ja hiivauute orgaanisena typenlähteenä konsentraa- tiossa 0,5 paino-%. Magnesiumioneja lisätään MgSO :na pi- 4 toisuudessa 0,05 paino-%. ph pidetään vakiona välillä 6,5 - 7,5 fermentoinnin aikana lisäämällä KOHria konsentraatiossa 2N. Peruspuskurina käytetään K HPO^rää konsentraatiossa 0,2 paino-%. Tämä materiaali oli reaktioputkessa kuten yllä on kuvattu tilavuuden ollessa 30 litraa. Kiertoaika oli 2 minuuttia, niin että kiertonopeus oli 15 litraa/minuutti. Läm-o ...

pötila oli 29 C ja 10 litraa ilmaa syötettiin sisään minuutissa. Materiaalin kierrätystä jatkettiin 72 tuntia. Kävi 11 85983

ilmi, että 3 paino-% ksantaania muodostui, käytettäessä 4 kW

3 energiaa reaktorin tilavuuden m :ä kohti. Samalla energian- 3 syötöllä (4 kW/m ) kestää fermentointi sekoitetussa astiassa (30 l:n mitassa) 144 tuntia. Saavutettu tuotekonsentraatio on silloin myös 3 paino-%. Pilot-plant-mitassa tämä tuotekonsentraatio saavutetaan 144 tunnissa energiansyötöllä 4-5 kW/ 3 m käytettäessä sekoitettua astiaa. Kuitenkin 72 tunnissa saadaan paljon alempi tuotekonsentraatio, nimittäin 1,8 - 2,0 %, tällä energiansyötöllä.

Esimerkki II

o

Xanthomonas campestrista ATCC 13951 viljellään 30 C:ssa tryptoni-glukoosi-hiivauuteagarilla 48 tuntia. Limaisesta pe- säkemateriaalista siirrostetaan pulloon, jossa on glukoosi- hiivauute-mallasuuteliuosta ja suspendoidaan, minkä jälkeen o viljellään 24 tuntia 30 C:ssa ravistellen. Yksi litra tätä siirrosmateriaalia lisätään 25 Iraan fermentointialustaa, jossa on glukoosi hiilenlähteenä konsentraation ollessa 4 paino-% ja hiivauute orgaanisena typenlähteenä konsentraa- tiossa 0,5 paino-%. Magnesiumioneja lisätään MgSO :na pi- 4 toisuudessa 0,05 paino-%. ph pidetään vakiona välillä 6,5 - 7,5 fermentoinnin aikana lisäämällä KOHria konsentraatiossa 2N. Peruspuskurina käytetään K HPO :ää konsentraatiossa 2 4 o 0,2 paino-%. Fermentointi suoritetaan 30 C:ssa 65 tuntia 30 . . litran reaktioputkessa kuten yllä kuvattiin. Fermentoinnin * aikana nesteen hapen osapainetta, mitattuna happielektrodin avulla pisteessä 14, säädetään arvoon noin 15 - 25 % ilmakyl-lästystä. Tätä tarkoitusta varten, mainitun elektrodin antaman signaalin avulla, sopivien muuntimien välityksellä, säädetään pumpun moottorin nopeutta ja ilmamäärää, joka syötetään sisään yhteen kautta pisteessä 12.

Tämän fermentoinnin kulku on esitetty kuviossa 4. Tämä osoittaa peräkkäin ajan funktiona, fermentointialustan viskositeetin (ilmoitettuna Brookfield-viskositeettina 30 kierr./min LVTkaralla mitattuna), hapen osapaineen liuoksessa (ilmaistuna i2 85983 ilman kylästysprosentteina), pumpun moottorin nopeuden (ilmaistuna kerroksina minuutissa) ja syötetyn ilmamäärän (ilmaistuna normaalilitroina ilmaa minuutissa).

Esimerkki III

Gluconobacter oxydansia ATCC 621 H viljellään 24 tuntia vino- pinta-agarputkessa, jossa on glukoosi-hiivauute-kalkkialusta.

Tästä putkesta siirrostetaan ja suspendoidaan kaikki baktee- riaines pulloon, jossa on glukoosi-hiivauute-kalkkiliuosta ja o inkuboidaan 12 tuntia 30 C:ssa ravistellen. Yksi litra tätä siirrosmateriaalia lisätään 25 l:aan fermentointialustaa, jossa on glukoosi(10 paino-%)-hiivauute (1 paino-%)-alusta.

Fermentoinnin aikana pH pidetään 3,5:ssä lisäämällä NaOH:ia 4N konsentraatiossa. Fermentointi suoritetaan reaktoriputkes- sa kuten yllä on kuvattu, jonka tilavuus on 30 litraa, lämpö-o tilassa 30 C 15 tunnin ajan. Fermentoinnin aikana säädetään hapen osapainetta nesteessä mitaten happielektrodin avulla pisteessä 14 arvoon 15-25 % ilmakyllästystä. Tätä tarkoitusta varten säädetään, mainitun elektrodin antaman signaalin avulla, sopivien muuntimien kautta, pumpun moottorin nopeutta ja syötettävän ilman määrää yhteen kautta pisteessä 12.

Tämän fermentoinnin kulku on esitetty kuviossa 5. Tämä osoittaa peräkkäin ajan funktiona glukonaattikonsentraation fer-mentointialustassa (ilmaistuna mmooleina glukonihappoa/litra), hapen osapaineen liuoksessa (ilmaistuna ilman kyllästyspro-sentteina), pumpun moottorin nopeuden (ilmaistuna kierroksina minuutissa) ja syötetyn ilmamäärän (ilmaistuna normaalilitroina ilmaa minuutissa).

Claims (9)

1. Menetelmä mikrobiologisen tai entsymaattisen prosessin suorittamiseksi, jossa reaktiokomponentit syötetään kierto-putkireaktoriin, aikaansaadaan kiertovirtaus putken sisälle pumpun avulla, sekoitetaan komponentit staattisilla in-line-sekoittajilla putken sisällä ja erotetaan kaasu ja neste toisistaan erottajassa, tunnettu siitä, että kierto-putkireaktori on pystysuora putkisilmukka käsittäen oleellisesti pystysuoran nousevan putken, jossa seos virtaa ylöspäin tulppavirtauksena, oleellisesti pystysuoran laskevan putken, jossa seos virtaa alaspäin, ja kaksi oleellisesti vaakasuoraa yhdysputkea, jotka yhdistävät nousevan ja laskevan putken niiden ylä- ja alapäistä, yhdysputkien pituuden ollessa pieni verrattuna nousevan ja laskevan putken pituuteen, komponenttien sekoituksen tapahtuessa staattisilla in-line-sekoittimilla nousevassa putkessa, ja siitä, että substraattikaasu johdetaan nousevan putken alaosaan, ja että kaasun ja nesteen erottaminen tapahtuu putkisilmukan ylimmässä osassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä polysakkaridien, etenkin ksantaanin, valmistamiseksi fermentoimalla, tunnettu siitä, että tuotantoalusta, joka koostuu vedestä, yhdestä tai useammasta sokerista ja ravintosuolois-ta ja sopivan aerobisen bakteerin siirrosmateriaali syötetään suljettuun päättömään reaktoriputkeen ja että alusta mainitussa putkessa fermentoidaan syöttämällä ilmaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yhdessä kohdassa reak-tiokomponentin konsentraatio tai siitä johdettava suure mitataan ja mainitun mittauksen perusteella säädetään reaktionopeutta kriittisten minimi- ja maksimiraja-arvojen sisällä prosessin kinetiikan mukaisesti.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktionopeutta säädetään tulppavir-tauksen virtausnopeutta säätämällä kiertoputkessa. 14 85983

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktionopeutta säädellään reaktio-komponenttien syöttönopeutta säätelemällä kiertoputkeen.

6. Reaktori mikrobiologisten tai entsymaattisten prosessien suorittamiseksi, joka koostuu kiertoputkesta, yhdestä tai useammasta staattisesta in-line-sekoittajasta putken sisällä, pumpusta putkeen syötettyjen reaktiokomponenttien kierrättämiseksi ja kaasu-neste-erottimesta, tunnettu siitä, että reaktori on pystysuora putkisilmukka käsittäen oleellisesti pystysuoran nousevan putken, oleellisesti pystysuoran laskevan putken ja kaksi oleellisesti vaakasuoraa yhdysputkea, jotka yhdistävät nousevan ja laskevan putken niiden ylä- ja alapäistä, yhdysputkien pituuden ollessa pieni verrattuna nousevan ja laskevan putken pituuteen, staattisten in-line-sekoittimien ollessa sijoitetut nousevan putken sisään, substraatin syöttöelementin avautuessa nousevan putken alaosaan ja kaasu-neste-erottimen sijaitessa putkisilmukan ylimmässä osassa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktorissa on ainakin yksi mittaus-elementti yhden tai useamman reaktiokomponentin pitoisuuden tai niistä johdettavan suureen mittaamiseksi ja että läsnä on säätölaitteet pumpun nopeudensäätöä varten mittausarvosta riippuen.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että mittauselementti substraattikonsent-raation maksimin tai siitä johdetun suureen mittaamiseksi on sijoitettu nousevan putken loppupäähän ja mittauselementti substraattikonsentraation minimin tai siitä johdetun suureen mittaamiseksi on sijoitettu laskevan putken alapäähän, ja säätöelimillä kyetään säätämään pumppausnopeutta mitatuista arvoista riippuvasti.

9. Yhden patenttivaatimuksista 6-8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että reaktori käsittää pystysuoran is 85983 nousevan putken, pystysuoran laskevan putken ja kaksi vaakasuoraa yhdysputkea, että yksi tai useampi staattinen sekoittaja on asennettuna ainakin nousevaan putkeen, että kierto-pumppu on asennettuna alimpaan vaakasuoraan putkeen, että substraatin syöttöelementti liittyy nousevan putken alapäähän, että substraatin poistoelementti liittyy laskevan putken yläpäähän, että mittauselementti maksimisubstraatti-konsentraation tai siitä johdettavan suureen mittaamiseksi on asennettuna nousevan putken yläpäähän ja mittauselementti minimisubstraattikonsentraation tai siitä johdettavan suureen niittämiseksi on asennettuna laskevan putken alapäähän ja että kaasu-neste-erotin on asennettu alaosan yläpuolelle.