FR2549851A1 - Device permitting the regulation of dissolved gas concentrations in fermentation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un dispositif perfectionné de régulation des gaz dissous en fermentation de culture des cellules. The subject of the present invention is an improved device for regulating the gases dissolved in the fermentation of cell culture.
Les concentrations en gaz dissous jouent un rôle important dans les mécanismes de régulation cellulaire, vitesse de croissance et production de métabolites en dépendent largement. The dissolved gas concentrations play an important role in the mechanisms of cell regulation, growth rate and production of metabolites largely depend on it.
Si l'on prend l'exemple de la fermentation aérobie pour satisfaire la demande en oxygène de la culture on est amené à souffler des quantités importantes de gaz (air, air enrichi en oxygène, ou oxygène pur) il devient alors i!npossible-de réguler la concentration en gaz carbonique dissous. L'impossibi iile de réguler la concentration en gaz carbonique dissous provient du fait qt;e le réacteur fonctionne en réacteur ouvert pour la phase gaz et que le gaz carbonique est un produit du métabolisme. Le résultat de cette situation fait outil est impossible de réguler en même temps les concentrations en oxygène et gaz carbonique dissous. If we take the example of aerobic fermentation to satisfy the oxygen demand of the culture, we are forced to blow large quantities of gas (air, oxygen-enriched air, or pure oxygen), then it becomes impossible! regulate the concentration of dissolved carbon dioxide. The impossibility of regulating the concentration of dissolved carbon dioxide comes from the fact that the reactor operates in an open reactor for the gas phase and that carbon dioxide is a product of metabolism. The result of this tool-making situation is impossible to regulate oxygen and dissolved carbon dioxide concentrations at the same time.
L'invention a donc pour objet de contrôler les échanges gazeux en travaillant en réacteur pratiquement fermé pour la phase gazeuse. Pour atteindre cet objectif la phase gazeuse sera
- d'une part recyclée dans la phase aqueuse grâce à un dispositif de recir cul avion
- d'autre part recyclée en totalité ou partie sur un dispositif permettant le fractionnement de la phase gazeuse en ses constituants et l'ajout éventuel de gaz désirés.The object of the invention is therefore to control gas exchanges by working in a practically closed reactor for the gas phase. To achieve this objective the gas phase will be
- on the one hand recycled in the aqueous phase thanks to an aircraft recir cul device
- On the other hand recycled in whole or in part on a device allowing the gaseous phase to be divided into its constituents and the possible addition of desired gases.
La figure l représente une installation dans laquelle le procédé selon l'invention est susceptible d'être mis en oeuvre dans le cas d'une fermentation aérobie où l'on veut réguler en même temps l'oxygène et le gaz carbonique dissous. FIG. 1 represents an installation in which the method according to the invention is capable of being implemented in the case of aerobic fermentation in which it is wished to regulate oxygen and dissolved carbon dioxide at the same time.
Cette installation comporte
1) un dispositif A d'enrichissement de la phase gazeuse en oxygène, ce dispositif pouvant par exemple être constitué de colonnes garnies de zéolites permettant de séparer l'oxygène des autres gaz de l'air ; ce dispositif peut être également courcuité par alimentation directe du réacteur en oxygène pur obtenu par voSe conventionnelle.This installation includes
1) a device A for enriching the gaseous phase with oxygen, this device being able for example to consist of columns filled with zeolites making it possible to separate the oxygen from the other gases of the air; this device can also be shortened by direct supply to the reactor of pure oxygen obtained by conventional voSe.
2) un réacteur B appelé encore fermenteur caractérisé par le fait qu'il contient un milieu liquide, dit milieu de culture dans lequel on veut contr- ler la concentration en oxygène et gaz carbonique dissolus, et une phase gazeuse en partie gazeuse et en partie émulsionnée dans la phase liquide.L'émulsion gaz-liquide est obtenue grace à un dispositif d'agitation caractérisé par le fait qu'il est constitué
- soit par une turbine autoaspirante avec ou sans cyclindre directeur aspirant et émulsionnant la phase gazeuse dans la phase liquide
- soit par un dispositif de recirculation du milieu de culture à travers un venturi aspirant et émulsionnant la phase gazeuse dans le milieu de culture
- soit par recirculation de la phase gazeuse après recompression pour créer un système émulsionnant la phase gazeuse et la phase liquide (système gaz-lift)
- soit par recirculation de la phase gazeuse après recompression et injection par un dispositif d'aération et d'agitation classique.2) a reactor B also called a fermenter characterized by the fact that it contains a liquid medium, called culture medium in which it is desired to control the concentration of dissolved oxygen and carbon dioxide, and a gaseous phase partly gaseous and partly emulsified in the liquid phase. The gas-liquid emulsion is obtained by means of a stirring device characterized in that it is constituted
- either by a self-aspirating turbine with or without a directing cylinder aspirating and emulsifying the gas phase in the liquid phase
- either by a device for recirculating the culture medium through a suction venturi and emulsifying the gas phase in the culture medium
- either by recirculation of the gas phase after recompression to create a system emulsifying the gas phase and the liquid phase (gas-lift system)
- Either by recirculation of the gas phase after recompression and injection by a conventional aeration and stirring device.
3) un dispositif de séparation du gaz carbonique (C) constitué soit par un système de membranes permettant de séparer le gaz carbonique du mélange gazeux, soit par un dispositif de solubilisation ou de neutralisation spécifique du gaz carbonique, soit par un dispositif d'adsorption sur zéolites du gaz carbonique. 3) a device for separating carbon dioxide (C) constituted either by a system of membranes making it possible to separate carbon dioxide from the gas mixture, either by a device for specific solubilization or neutralization of carbon dioxide, or by an adsorption device on carbon dioxide zeolites.
La phase gazeuse est en partie extraite du fermenteur à l'aide d'un dispositif adapté et fractionnée sur le dispositif C, la fraction de la phase gazeuse recyclée sur le dispositif C est déterminée de façon à maintenir la concentration en gaz carbonique dans la phase gazeuse à une valeur donnée sur le circuit de recyclage comprend également un système d'injection de gaz carbonique dont la demande peut s'avérer nécessaire en début de fermentation. Au fur et à mesure du développement de la croissance microbienne il y a dans l'exemple donné une consommation d'oxygène et dégagement de gaz carbonique. Pour compenser la consommation d'oxygène, de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène est introduit dans le réacteur et le gaz recyclé pour séparer le gaz carbonique sur le dispositif C. The gaseous phase is partly extracted from the fermenter using a suitable device and fractionated on device C, the fraction of the gaseous phase recycled on device C is determined so as to maintain the concentration of carbon dioxide in the phase gas at a given value on the recycling circuit also includes a carbon dioxide injection system, the request of which may prove necessary at the start of fermentation. As the microbial growth develops, in the example given there is consumption of oxygen and release of carbon dioxide. To compensate for the consumption of oxygen, oxygen or oxygen-enriched air is introduced into the reactor and the recycled gas to separate the carbon dioxide on the device C.
Le dispositif proposé peut facilement être automatisé grâce aux informations données soit
- par deux capteurs dans la phase gazeuse, un à oxygène l'autre à gaztcarbo- nique, on maintient alors les concentrations en oxygène et gaz carbonique constantes dans la phase gazeuse. The proposed device can easily be automated thanks to the information given either
- by two sensors in the gas phase, one with oxygen and the other with carbon-carbon, the oxygen and carbon dioxide concentrations are then kept constant in the gas phase.
- par deux capteurs dans la phase aqueuse l'un à oxygène dissous et l'autre à gaz carbonique dissous,on maintient alors les concentrations en oxygène et gaz carbonique dissous constantes en adaptant les concentrations en oxygène et gaz carbonique dans la phase gazeuse. - By two sensors in the aqueous phase, one with dissolved oxygen and the other with dissolved carbon dioxide, the oxygen and dissolved carbon dioxide concentrations are then kept constant by adapting the oxygen and carbon dioxide concentrations in the gas phase.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. Par variantes on peut entendre d'autres dispositifs de mélange gaz-liquide, d'autres dispositifs de séparation de gaz, d'autres compositions de mélanges gazeux, ou des combinaisons de différentes variantes appliquées aux cultures microbiennes aérobies ou anaérobies ou aux cultures de cellules animales ou végétales, cultures en milieux solides et semi-solides ou sur supports aux bioconversions enzymatiques. Of course the present invention is not limited to the embodiments described and shown, it is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. 'invention. Variants can be understood to mean other gas-liquid mixing devices, other gas separation devices, other compositions of gas mixtures, or combinations of different variants applied to aerobic or anaerobic microbial cultures or to cell cultures. animal or vegetable, cultures in solid and semi-solid media or on supports with enzymatic bioconversions.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8312563A FR2549851A1 (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Device permitting the regulation of dissolved gas concentrations in fermentation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8312563A FR2549851A1 (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Device permitting the regulation of dissolved gas concentrations in fermentation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2549851A1 true FR2549851A1 (en) | 1985-02-01 |
Family
ID=9291244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8312563A Withdrawn FR2549851A1 (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Device permitting the regulation of dissolved gas concentrations in fermentation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2549851A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2590903A1 (en) * | 1985-12-04 | 1987-06-05 | Inst Nat Rech Chimique | Improved fermenter for solid media |
FR2616798A1 (en) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 | Air Liquide | Process and plant for culturing microorganisms |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1554216A (en) * | 1967-02-06 | 1969-01-17 | ||
DE2308087A1 (en) * | 1973-02-19 | 1974-08-22 | Kellner Maximilian Dipl Braur | FERMENTATION PROCESS |
-
1983
- 1983-07-29 FR FR8312563A patent/FR2549851A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1554216A (en) * | 1967-02-06 | 1969-01-17 | ||
DE2308087A1 (en) * | 1973-02-19 | 1974-08-22 | Kellner Maximilian Dipl Braur | FERMENTATION PROCESS |
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FR2616798A1 (en) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 | Air Liquide | Process and plant for culturing microorganisms |
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