HU230026B1 - Aerob fermentációs eljárás - Google Patents
Aerob fermentációs eljárás Download PDFInfo
- Publication number
- HU230026B1 HU230026B1 HU0301440A HUP0301440A HU230026B1 HU 230026 B1 HU230026 B1 HU 230026B1 HU 0301440 A HU0301440 A HU 0301440A HU P0301440 A HUP0301440 A HU P0301440A HU 230026 B1 HU230026 B1 HU 230026B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- oxygen
- gas
- vessel
- process according
- bubbles
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 title 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 77
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 77
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 67
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 25
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 13
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 77
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 10
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 2
- 229930000044 secondary metabolite Natural products 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- SUBDBMMJDZJVOS-UHFFFAOYSA-N 5-methoxy-2-{[(4-methoxy-3,5-dimethylpyridin-2-yl)methyl]sulfinyl}-1H-benzimidazole Chemical compound N=1C2=CC(OC)=CC=C2NC=1S(=O)CC1=NC=C(C)C(OC)=C1C SUBDBMMJDZJVOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282836 Camelus dromedarius Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003538 Chamaemelum nobile Species 0.000 description 1
- 235000007866 Chamaemelum nobile Nutrition 0.000 description 1
- 241000238557 Decapoda Species 0.000 description 1
- 235000007232 Matricaria chamomilla Nutrition 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000187747 Streptomyces Species 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001605 fetal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 230000037406 food intake Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000004899 motility Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
- C12N1/16—Yeasts; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Mycology (AREA)
- Botany (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
A jelen találmány: mikroorganizmusok aerob körülmények között történő tenyésztésére szolgáló eljárásra vonatkozik égy első: oxigénfertalmú gáznak, majd egy második oxigéntartalmú' gáznak........gázbuborékok heterogén áramaként történő fermentációra szolgáló edénybe váló bevezetése útján
Üzemszerű fermentációs eljárással különböző termékeket, Igy biomasszái (pl. sutöélesztöt). enzimekéi, amínosavakat és másodlagos metabolsokal (pl antibiotikumokat) állítanak elő. Ezeknek a fermentációs eljárásoknak a többsége mikroorganizmusok pl. baktériumok, élesztők és gombák tenyésztésén alapul, mely mikroorganizmusok aerob metabofenusá-hoz oxigénellátásra van szükség. Az o\ gmrt rendszerint ágy biztosítják, hogy a fermentleven oxlgénfartalnfe gázt, pl. levegőt vezetnek át, .Az oxigén a gázbuborékekból a fbiyadekfázisba megy át, így tehetővé téve, hogy azt: a mikroorganizmusok felvegyék, Hagy térfogam edényekkel és nagy biomasszasűrűséggel dolgozó fermentációs eljárásoknál azonban az oxigén gázfázlsbóí folyadékfázisba való átmenete növekedést limitáló tényezővé válhat. Az oxigén-transzfer fokozásával fokozott növekedés érhető el, s ez az, ami ezeket az eljárásokat gazdaságilag vonzóbbá teszi. Ha viszont a fermentációs eljárásban egy adott: termék termelődését úgy lehet elősegíteni hogy pí, szén- és nítrogénforrás a limitáló tényező, akkor az oxigén-transzfer sebessége nem növekedés limitáló tényező kell, hogy legyen Ezért olyan eljárásokat fejlesztettek ki, melyek sz oxigén-transzfer sebességét fokozzák. Az oxigén-transzfer sebességének fokozását célzó Ismert eljárások egy része a folyadék keveredését Infenzlflkálja (pí, keveréssel:), az oxígéhtartalmú gáz áramlását fokozza és/vagy az oxigéntartalmú gáz oxigéntartalmát növeli (pl, oxigénnel dúsított levegő). Más Ismert eljárások két kőién gázárammal biztosítják. az oxigén tartalmú gázellátást.
Az EP-A-Ö22262Q számon publikált európai szabadalmi bejelentés szerint a fermentlé oxigénellátása javítható egy második oxlgéntartalmé gázárammal. A. fermentorba egy felmenő ée egy lemenő vezetéket szerellek, a felmenő vezetéken levegőt, a lemenő vezetéken egy második oxigéntartalmú gázt juttatnak a férmontiébo. A dP-63-2.33570-számú japán, szabadalmi bejelentés ilyen ée más férmentáié: rendszereket ismertetnek, utóbbiakban van egy, az áramlás őírkuláftatáeára szolgáló eszköz, mint amilyen az. Orvénylést fenntartó cső (draft tűbe) vagy egy íorgóiapálsor. a Oirkuláilatnl kívánt légáram, van továbbá széndioxid elvezető es oxn génadagelé eszköz mely a cirkuláló fetyádékáram lássa! ellentétes Irányban juttatja be az oxigént. Ennek a rendszernek a hátránya, hogy ismerni kell a folyadék belsejében áramló folyadék adatait és ezeknek stabilnak és pontosan szabályozottnak keli lenniük ahhoz, hogy az oxigén adagolást ügy állíthassuk be. hogy az oxigéntranszfer a kívánt mértékű legyen. Az EP-A0341 878 számon publikált európai szabadalmi bejelentés szerint a második oxigéniarfelmú gázt a férmentoron kívül elhelyezett cs kuiámés burok segítségévet juftaiják a fermentlébe·.
Az EP-A-0477313 számon publikált európai szabadalmi bejelentés hasonló módszert Ismertet;: ennél a levegő áramot függőleges tengelyé keverőlapáttai ellátott keveróedénybe injektáljak és külön, egy másik injektálási pontról lóhátnak be további oxigént. Ennek a módszernek azonban kortétdkai szab az a követelmény, hogy a második Injektálást pontnak az elsőtől távol kell lennie ahhoz, hogy a ievegőbuborékok ne keveredjenek az oxigénnel.
Az. EP-A-0829534 számon publikált európai szabadalmi bejelentés gázzal kevert: fermentációt ismeretet, vagyis mechanikai keverő nélküli rendszerről van szó.
Éhben a rendszerben az első oxigéntartalma gázt pl. a levegőt az edényen át alulról felfelé haladó buböreksorozafként injektálják; ez egy heterogén áram, mely a fermenfievet felfelé irányuló áramlása készteti. A második oxigéntartaimú gázáramot az edény alacsonyabb pontjáról buboréksorozat formájában injektálják, mely szintén felfelé halad át az edényen homogén áramlásként. A homogén áramlást a feltalálók égy definiálják, hogy abban a gazbubofekok eloszlása egyenletes és a buborékok mérete is keskeny sávon belöl változik, és sz áramlaton belül nincs észlelhető gáz/folyadék lefelé áramlás, A második géz homogén jellege sz eljárás nélkülözhetetlen jellemzője A 49-62-119690- számé japán leírás ismertetésével ellentétben, s második oxigéntartalma gázt ham ott juttatják bo a fermentorba, ahol a tormentté lefelé halad, hanem ahol az felfelé áramlik.
Az EP-A-Ü901Ö12 számon publikált európai szabadalmi bejelentés szerint az eljárás tovább javul, ha az oxigént közvetlenül egy állandósult örvényébe jatfetiék; ez egy forgásban lévő folyadék tömeg, melyben az axlális vagy transzverzáhs ok mozdulás kiesi, vagy nincs is, és amelyet vélhetőleg mechanikus keveréssel hoznak létre, Ennek az az előnye, hogy az oxigénbuborekok mindaddig az. örvényben maradnak, mlg fel nem oldódnak a reakcióelegyben, ipari edényekben azonban Igen nehéz, lenne meghatározni egy ilyen stacionárius régió pontos helyzetét, Ezenkívül erősen turbulens gáz-folyadék eiegyekben - melyek gyakoriak az Iparban - valószínű, hogy az örvények egyáltalán nem állandósult (stacionárius) képződmények.
Az EP-Á~öS478öO szabadalmi bejelentés egy olyan eljárást ismertet, ahol az oxigént közvetlenül juttatják egy buborék oszlopot tartalmazó reaktorba., amely főleg egy oxidálható szerves folyadékot tartalmaz. Az első oxigéntartalmö gázt a reaktor alján injektálják a reaktorba, úgy hogy a folyadék elmozdul felfelé és lefelé visszás kkulál Egy második oxigén-tartalmú gázt beinlektálják a csökkent oxigéntartalmú lefelé áramló közegbe.
Azábrák.íefBedefáse:
t, ábra: a Ms buborékok mératejosziásét mutatja a gázparmat adagolótól való távolság függvényében
2. ábra: a nagy buborékok méreteloszlását mutatja a gázpermet adagolótól való távolság függvényében,
A jelen leírásban homogén áram alatt egy olyan áramlást értünk, melyben minden buborék azonos, sebességgel száll fel és az elegy áramlási iránya egyenes, nincsenek benne recskuláió folyadék áramok Homogén áram csak akkor keletkezik, ha a gázpermet adagolására szolgáié lyukak egyenletesen helyezkednek el az edény fenekén és a felületi gáz-sebesség < kb. 0,04 m/s,
A jelen leírásban heterogén áram alatt agy -olyan áramlást értünk, melyben a folyadék sebességében lokális különbségek fordulnak elő és amelyben reoiraulálö folyadék áramok vannak jelen, Heterogén áram akkor keletkezik, ha a gázpermet adagolására szolgáló lyukak nem egyenletes kiosztásban vannak az edény fenekén, vagy - egyenletes kiosztásban elhelyezkedő lyukak esetén akkor - ha a felületi gázsebesség > kb. 0,04 m/s.
Kaotikusnak nevezzek a fermentié mozgását, ha ezt a mozgást olyan Irány és sebesség jellemzi, mely az előélettől és az edényben uralkodó -körülményektől függ és bizonyos határértékekhez kötött (pl a sebesség sosem haladhat meg egy adott maximumot). Ez különbözik a véletlenszerű (random) mozgástol, mely egy statisztika! mennyiség, amely nem függ az előélettől és nincs határértékhez kötve (pl. szél· bőségesen nagy sebesség is előfordulhat, bár ennek az eshetősége Igen kicsi).
Turbulensnek nevezzük a folyadék mozgását akkor, ha az egyes folyadékelemek momentumai közti különbségeket a folyadék viszkozitása nem tudja kompenzálni. Ilyenkor forgó örvények, jönnek létre, melyben a sebességkülönbségek egyre intenzivebbek és a folyadék erőteljes mezgásbáh Ván,
A gázbuborékok méreteloszlását akkor nevezzük egyenletesnek. ha az eloszlási görbe· szimmetrikus és egyetlen maximuma van.
A gázbuborékok méretelosziását akkor tekintjük egyenetlennek. ha az eloszlási görbe nem szimmetrikus (pl. az egyik oldalon egy farok van), vagy ha egynél több maximuma van,
A gázbuborékok méreteloszlása akkor van keskeny sávon beiül, ha a buborékok több mínt:95%-ának az átmérője a 0,2* ő és 5* ő, közötti intervallumba esik. ahol A az átlagos buborék átmérő,
A gázbuborékok mérelelosztása akkor van széles sávban, ha a buborékok több mint Sö%~ának az átmérője -öyOí* fy és 100* A kozötö intervallumba esik, ahol fy az átlagos buborék átmérő.
A találmány tárgya tehát, eljárás valamely mikroorganizmus aerob körülmények között, fermentációra szolgáló edényben történő tenyésztésére, az első oxigéntartalom gáznak heterogén áramban az edény alsóbb részébe való vezetése és ezzel a fermentlé kaotikus mozgásra késztetése, valamint egy második oxigéntartalmú gáznak az edénybe vezetése útján, azzal jellemezve, hogy a második oxigéntartaimú gáz bevezetését
- egyrészt gázbubörékok heterogén áramaként végezzük, mely a fermentlé áramlási irányától fbggetieoül minden tehetséges irányban mozog az edényben s ezáltal az injektálás helyén turbulens áramlási körülményekét hoz létre,
- másrészt egyenetlen és széles sávon belüli méreteloszlásü gázfeuborékok- sorozataként végezzük.
Az első oxigéntartalmú gáz 15-30% oxigént {térfogat/térfogai); előnyösen 20302-5 oxigént tartalmaz és legelőnyösebb esetben ez a gáz levegő Az első oxigéntar' talmü gázba fermentációra szolgáló edény alsóbb részén, előnyösen a fenékhez közel vezetjük be. A második oxigéntartaimú gáz 30-100% oxigént, előnyösen 70-1 CM) % oxigént és a legelőnyösebb esetben 90-100% oxigént tartalmazhat. A második oxsgentartalmu gáz injektálási: pontja nem korlátozódik a fermentor egy adott területére,. ez lehet az első oxigéníartalmrt gáz Injektálási pontjának közelében vagy attól: távol Függetlenül attól hogy a fermentorel van-e Iáivá mechanikus keverövel vagy sem, A jelen: találmány szerinti eljárás előnyei a következők:: jobb oxigén-transzfert biztosit, mint az irodalomból Isméd módszerek és semmi sem korlátozza a második oxigénfadalmú gázáram beláplálásl helyéi, s igy nagyobb mgalmassagol enged meg o fermentor kialakításában.
.A jelen találmány szerint! ekmás élesztők, gombák és baktériumok tenyésztésé' re Is alkalmas. Az élesztek előnyős példái a Sacohararnyees és Kiuyveromyces genushoz tartoznak; Ilyenek pl. a Saccharomyces cerevisiae és a Kluyveromyees tactís. Á gombák előnyös példái a szekunder metabolitokat termelő nemzetségekhez, mint árnyén a Pcn «'>.! um 4-1 a pemoiihm es inas anno ohfemrxat femem ^omed nm ehrysogenum) és az Aeremoníum: valamint az enzlmfermelö nemzetséghez (pi. Áspergiiles és Trlehederma) tartoznak. A baktériumok előnyös példái a Streptomyces, Esohehchia, Asedemonas vagy Bódítás nemzetségek tagjai.
Az eljárás egy előnyös foganatosítási módja szemű a mlkreorganlzmusokat aerob körülmények között olyan fermenforban tenyésztjük, melyben a fermenlevet meohaoíknsan keverjük. Egy másik előnyös foganatosítást mód szedni nem mechanikusán keverjük a fermentlevet, hanem az első őxígéntárfelmü gázárammal (pl, levegővel} yagyts harang-toldalékkal ellátott tormentért alkalmazunk,
A második oxígérdarteímu: gázt egyszerű csövön vagy gázpermet adagolón át, gázbevezetö nyíláson keresztül, Venfurhrendszerű szórófejjel gáz-folyadék szórófejjói vagy szuperszonikus gazinjekterraí juttathatjuk a íe?meterba A második oxigéntartalmú gaz bevezetését előnyösen egy vagy több szórófejjel (melyek legalább egy nyílással vonnak ellátva) oldjuk meg, A második oxlgénfartaímu gázt előnyösen: bárom dimenziós megoldással injektáljuk a férmenferfea. Ez úgy történhet, hogy több szórófejéi alkalmazunk, melyek mindegyike legalább egy nyílással van ellátva, és ezeket úgy állítjuk be a íermenferba, hogy az Injektálás hárem dimenziós legyen. Alternatív megoldás lehet, ha egy vagy több olyan szórófejet alkalmazunk, meiy(ek)ben legalább három nyílás van olyan elrendezésben, hogy az injektálást: három dimenzióban tegye lehetővé.
1ÍB
0,6 m átmérőjű üvegtadályba 3ÖG 14%-os vizes nátrium-szuitát-oldatot töltünk és az aljához üléseiéit szórófejen át levegőt permetezünk he. A nátrium-szulfátoídttal a fermentíé koeíeszcenclás tulajdonságait modelleztük, és egyben biztosítottuk azt az áttetszőséget, melyet: az alkalmazott detektálási technika megkívánt, A szórófejen 7 db 1 mm átmérőjű lyuk volt, melyekből S~ot egyenlő térközzel helyeztünk el egy 32 mm átmérőjű: kör mentén és egyet a középpontba tettünk. A szórófejből kilépő áram felfelé irányult, A gázpermef adagoló fölött különböző vertikális pozíciókban mértük a gázáramban a gáztodődást (gas hold-up) és a buborék méretek c\v a ö λ gázferíődást radioaktív transzmissziós módszerrel mértük, űsUí gamma sugénorrásl és Nai detektort alkalmazva Ez a módszer a gáz/folyadék elegy osszsűruségót meri a detektálási zonáben, s ebből a gáz-frakciónak megfelelő adat kiszámolható. A buborék méreteloszlási Santer-íéle átlagos d32 értékben fejeztük k;. s ezt a buborékok o-píikali nagyitásalről készült videofelvételekből: képanalízissel határoztuk meg. (7 MafemPhD thesis: Gas dlsperslon with redial and hydrofoll Impeiiers ín flulds with dlfferent coafescence eharaelensbes. 1996. Horbod Utz Veriag. München (ö)j. Az í. táblázatban, valamint az 1. és 2, ábrán feltűntetett eredményeket 490 m/s szórófej-kilépési sebességnél nyertük ügyeletien buborék méreteioszlást figyeltünk meg tipikus csúcsokkal, a kis átmérőjű buborékoknál 0,2 és 0,3 mm között (1. ábra). a nagy átmérőjű buborékoknál pedig 2 és 4 mm között (2. ábra) jellegzetes
1,1 %-os gáztodődáasal a akis buborékoknál és 1-3%-os értékkel a nagyoknál;
| VfZkfZs helyset (cuO | Gás torlöö ás moid-up) | Zemer-rae 822 szék | ||
| Kis hehorékokriál (%) | Nagyobb üiiborékoksál (%} | K:S buöorékokpel (mm) | Nagyobb- buborékoknál (ου-ο) | |
| 6 | 1,1 | 8,1 | 0.267 | 2.272 |
| 14 | 1.1 | 1,3 | 0,216 | 2,630 |
| 41 | 1,1 | 2.2 | 0,287 | 3.687 |
Buborék-tudatos ferrnentorfean Saocharamyoes cerevisiaet tenyésztőnk. A készülék aíermentor átjártál levegő permet, adagolóval (ez az első oxigéntartálmó gáz) és a hűtést biztosító külső hőcsefetővel felszerelt recirkuláolOs hurokkal vaneltátva. A felületi légáram sebesség kb. 0,20 m/s az oxigén-transzfer 0,4-0,6% per méter a nem habzó fermenfié magasságéra vonatkoztatva; A fermenttevet éránként négyszer cktratáitatjűk át á hőcserélőn. A fermentáció egyéb körülményei a Reed, G. és Magod wlthana, T.W, áltat leírtakkal azonosak (Yeast Technology, 6. fejezet 1991, Van Nostrand Reinhold, New York). A második oxlgéntartatmú gáz tiszta oxigén. Ezt a légpermet adagoló alatt injektáljuk kb. 5 bar nyomáson működtetett szórófejekkel, melyek nyiíásálmérője az 1 mm nagyságrendbe esik, hogy az oxigén injektálás- szuperszonikus sebességgel törfenjéa, s ennek eredményeként egyenetlen oxigén büborékeloszlás jöjjön létre. A bemeneti nyílás pozícióját az oxigén szórófej alatt égy választottuk meg, hogy a nagyobb· oxigén buborékfrakeiö (50-70 tértogaife) felfelé haladjon és koalészkáljon a levegő buborékokkal, a kis buborékokból álló frakció pedig a recirkuiációs áramba sodródjon. Ezzel a.megoldással optimális nyomás és tartózkodási Idő paraméterek jöttek létre és közelítőleg teljes oxigénfelvételhez (1:ÖO%~os hatékonyság) vezetett, míg a nagy buborékokból álló frakció a levegőárammal megegyező transzfer hatékonyságot matatott A két gázáram aránya: (levegő/ oxigén) 9:1 .Az élesztő termelékenység ké. 6-9 kg biomassza (Száraz súly) por kg. fermentlé per ére , moly kétszerese a második oxigertartaímü gáz injektálása néP kői elért produktivitásnak. Az eredményeket a 2. táblázat mutatja.
ATáélteet
| OHmoszfer hatékonysági!) | O2-tisns2fer sebessége .(mmoi O2/kg fermentié/őm) | Reiativ 0;-tr3nszt*r mbessbg {hsnysmrcm | ||
| első | levegő | 20 | 140 | •1 |
| második | tiszte O2 | |||
| nagy buborékok | 20 | SO | ||
| kis buborékok | 100 | 70 | ||
| Összesen | 270 | lö |
3, Példa
A fermentációt a 2. példában leírthoz hasonlóén folytatjuk le, azzal az eltéréssel, hogy a két gázáram arányé: (tevegő/oxigén) 6:1, és azzal, hogy a termelékenység kb; ίβ kg biomassza, (száraz súly) per kg férmendé per éra. Az eredményeket a
3. táblázat mulatja.
| tMadaimú gáz | Oj-transzfsr haté k 0 nyság( %) | ö24ranszter sebessége (mmoi Oykg tefmentiétöraj | Revsőv <);.·ΐ!'3ί'ί;;;ί·ϊ:' sebesség (hányszoms.) | |
| ebé | levegő | IS | 140 | 1 : 71 : |
| második | tiszte O2 | |||
| nagy buborékok | 15 | öö | ||
| kis bu borbkok | Wö | 270 | ||
| összesen | SOö | 3,6 |
Az oxigén-transzfer sebességének további növekedése volt észlelhető a 2. példához képest, melynek az a magyarázata,. hogy a .nagyobb oxigén fogyasztást a fokozott élesztő produkálás eredményezte.
6z..J?éida kévéd íerrnentor tartályban Saccharomycee cerevisiae-t tenyésztőnk. A készüléken a fenéken elhelyezett forgóiapátsor alatt van a ievegöpermel-adagolé, a második permet-adagolő pedig abban a radiális íolyadékárarnban van elhelyezve, amit a fenéken lévé forgéiepáfser generál, A forgőlapétser iorbinakerék rendszerű, A második permeiadagolé a 2, példában leld szórófejekkel van ellátva, és ezen ét juttatjuk be a második oxigéntartalmú gázt, amely tiszta oxigén. A második permeíadagolöt a folyadék legerőteljesebben kevert részében helyeztük el. annak Igazolására, bogy a generált oxigén; buborékok pozitív hatása nem korlátozódik azokra a helyekre, ahol az áramlás; viszonyok viszonylag stagnaioak
Lefolytattunk egy referencia fermentációi csak levegővel, valanvni két kísérletet tobbiet-oxigénnel Az első ilyen kísérletbe;> a levegöám?not oxigénnel dúsítottak, úgy, hogy a levegő 8%~át oxigénre cseréltük. A második Ilyen fermentációs kísérletben ugyanezt az oxlgénmenny;séget közvetlenül Injektáltuk a fermentorba a második permetadagolőn át, miközben az első permetadagoien hejuttafölt levégöáramoi y4%- m redukáltuk A folyadék fáma oxsgén koncentrációját 20% levegő telítettségnél ellenőriztük, A fermentáció végén mért oxigén-transzfer sebesség értékeket a 4. táblázatban mutatjuk be, <13biázat
| Kísérlet | O2 transzfer sebessége (mmoi oxlgen/kg fermentlé/óra) |
| Referencia fermentáció | 35 |
| Oxigénnel dúsítás | 44 |
| Közvetlen injektálás | 50 |
Az oxigénnel dúsított levegő alkalmazásakor az oxkjéndranszfar sebességében beállt javulás annak tulajdonítható.: hogy nagyobb a hajtóerő a gázból a folyadékfázis Irányába A méh eredmeny a várakozásokat Igazolta.
A közvetlen injektálással végzett kísérletnél tapasztalt javulás a levegő perrnetadagolőn át bejuttatott levegő, továbbá a második germetadagolén át bejuttatott nagy oxigénbuborék frakció és kis oxigénbuborék frakció kumulatív hatásának az. eredménye. Feltélezve, hogy a nagy oxigénbuborékok aránya a kss oxsgénbuborékokhoz Sri , akkor a levegő, a nagy oxlgénhuborékok és kis oxlgénbuhorékok hozzájárulása az Ossz oxigéntranszfer sebességhez 34, 10 illetve 6 mmol/kg íermenllé/öra
Claims (10)
1. Eijárás valamely mikrocrganszmus aorob körülmények között, fermentációra szolgáló edényben történő tenyésztésére, egy első oxlgéntarteimo géznek heterogén áramban az edény alsóbb részébe való vezetése ée ezzel a ferrnenhé kaotikus mozgásra késztetése, valamint egy második oxlgéntarlaimu gáznak az edénybe vezetése ütjánmzzal jellemezve, begy a második oxigéntartalma gáz bevezetését
- egyrészt gázbuborékok heterogén áramaként végezzük, mely a fermentié áramlási Irányától függetlenül minden lehetséges irányban mozog az edényben s ezáltal az injektálás helyén turbulens áramlási körülményeket hoz léire, azzal jellemezve, hogy a folyadék mozgását, amelyben, az egyes folyadék-elemek mozgása különböző, a folyadék viszkozitása nem csillapíthatja,
- másrészt egyenetlen és széles sávon belüli méretelosziasü gázfeuborékok sorozataként végezzük.
ahol a második ovigentahalmú gáz injektálási poriba nem korlátozódik a termámé' olás edény egy bizonyos pontjára és ez az injektálási pont az első oxigéntartalma gáz: injektálási pontja közelében vagy attól távol Is lehet
2. Az 1. igénypere szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mikroorganizmus élesztő, gomba vagy baktérium,
3. Á 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, begy az élesztő a Snooharomyoes vagy a Kkiyverornyoes genushoz tartozik,
4. A 3. Igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az élesztő Saooharomyoos oorevlslae,
5. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az élesztő Ktyyveromyoes laetls.
ó. A 2, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve. hogy a gomba a Pemoliilum,
Aaemonium, AsperglHus vagy Theboderma nemzetséghez tartozik.
7, AB. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gomba Pentciílíom ehrysogenem.
8. A 2, igénypont szenntl eljárás, ezzel jellemezve, hogy a baktérium e Streptomyoes, Escheriohie, Psedomonas vegy Becillus nemzetséghez tartozik.
0. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a íermentlevet mechanikusén keverjük.
10. Az előző Igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a második oxigéntadalmú gázt egy vagy több szórófej segítségével juttatjuk a fermentozba, mely szórófejekben legalább egy lyuk van,
11. A 10. Igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szórófejeket úgy helyezzek el a fermentorben, hogy a második oxígéntartalmá gáz Injektálása három dimenzióban történjen
12. A IÖ. igénypont szenntl eljárás, ezzel jellemezve, hogy a szórófejen lévő lyukak elrendezése olyan:, hogy a második oxígéntartalmá gáz injektálása három de mambóban iörténjen.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00203663.0 | 2000-10-19 | ||
| EP00203663 | 2000-10-19 | ||
| PCT/EP2001/011320 WO2002033048A1 (en) | 2000-10-19 | 2001-09-26 | Aerobic fermentation method |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUP0301440A2 HUP0301440A2 (hu) | 2003-09-29 |
| HUP0301440A3 HUP0301440A3 (en) | 2006-11-28 |
| HU230026B1 true HU230026B1 (hu) | 2015-05-28 |
Family
ID=8172161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0301440A HU230026B1 (hu) | 2000-10-19 | 2001-09-26 | Aerob fermentációs eljárás |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7309599B2 (hu) |
| EP (1) | EP1341898B1 (hu) |
| CN (1) | CN1238489C (hu) |
| AR (1) | AR035591A1 (hu) |
| AT (1) | ATE473270T1 (hu) |
| AU (1) | AU2002210518A1 (hu) |
| BR (1) | BR0114597B1 (hu) |
| CA (1) | CA2424758C (hu) |
| DE (1) | DE60142521D1 (hu) |
| DK (1) | DK1341898T3 (hu) |
| ES (1) | ES2350971T3 (hu) |
| HU (1) | HU230026B1 (hu) |
| MX (1) | MXPA03003400A (hu) |
| PL (1) | PL205102B1 (hu) |
| PT (1) | PT1341898E (hu) |
| WO (1) | WO2002033048A1 (hu) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PT1450613E (pt) | 2001-12-05 | 2010-03-18 | Lesaffre & Cie | Composições de levedura líquidas |
| US7718405B2 (en) * | 2005-09-19 | 2010-05-18 | American Air Liquide, Inc. | Use of pure oxygen in viscous fermentation processes |
| WO2009002772A2 (en) * | 2007-06-22 | 2008-12-31 | Algaedyne Corportion | Bioreactor |
| US20130005010A1 (en) | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Peter Simpson Bell | Bioreactor for syngas fermentation |
| TWI587043B (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-11 | 友達光電股份有限公司 | 畫素結構及其顯示面板 |
| KR20220079643A (ko) | 2019-10-09 | 2022-06-13 | 베링거 인겔하임 인터내셔날 게엠베하 | 산업적 규모로 현탁액 중의 세포 또는 미생물을 배양하기 위한 생물 반응기 또는 발효기 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1584103A (en) * | 1977-06-01 | 1981-02-04 | Ranks Hovis Mcdougall Ltd | Method and apparatus for promoting fermentation |
| GB8527335D0 (en) | 1985-11-06 | 1985-12-11 | Ici Plc | Fermentation process |
| JPS62119690A (ja) | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 文書画像領域分割装置 |
| JPS63283570A (ja) | 1987-05-15 | 1988-11-21 | Daido Sanso Kk | 発酵槽 |
| GB8811114D0 (en) | 1988-05-11 | 1988-06-15 | Ici Plc | Fermentation process & apparatus |
| US5356600A (en) | 1990-09-24 | 1994-10-18 | Praxair Technology, Inc. | Oxygen enrichment method and system |
| US5798254A (en) * | 1996-09-13 | 1998-08-25 | Praxair Technology, Inc. | Gas driven fermentation method using two oxygen-containing gases |
| ID19133A (id) | 1996-12-12 | 1998-06-18 | Praxair Technology Inc | Pengisian oksigen langsung kedalam reaktor-reaktor ruang gelembung |
| US5939313A (en) | 1997-09-12 | 1999-08-17 | Praxair Technology, Inc. | Stationary vortex system for direct injection of supplemental reactor oxygen |
-
2001
- 2001-09-26 AU AU2002210518A patent/AU2002210518A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-26 EP EP01978392A patent/EP1341898B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-26 CN CNB018176372A patent/CN1238489C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-26 DK DK01978392.7T patent/DK1341898T3/da active
- 2001-09-26 BR BRPI0114597-5B1A patent/BR0114597B1/pt active IP Right Grant
- 2001-09-26 PL PL360821A patent/PL205102B1/pl unknown
- 2001-09-26 DE DE60142521T patent/DE60142521D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-26 CA CA2424758A patent/CA2424758C/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-26 US US10/399,557 patent/US7309599B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-26 ES ES01978392T patent/ES2350971T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-26 HU HU0301440A patent/HU230026B1/hu unknown
- 2001-09-26 PT PT01978392T patent/PT1341898E/pt unknown
- 2001-09-26 AT AT01978392T patent/ATE473270T1/de active
- 2001-09-26 MX MXPA03003400A patent/MXPA03003400A/es active IP Right Grant
- 2001-09-26 WO PCT/EP2001/011320 patent/WO2002033048A1/en active Application Filing
- 2001-10-18 AR ARP010104904A patent/AR035591A1/es active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60142521D1 (de) | 2010-08-19 |
| EP1341898B1 (en) | 2010-07-07 |
| US20040023359A1 (en) | 2004-02-05 |
| PL205102B1 (pl) | 2010-03-31 |
| WO2002033048A1 (en) | 2002-04-25 |
| BR0114597A (pt) | 2003-10-14 |
| MXPA03003400A (es) | 2003-08-07 |
| HUP0301440A2 (hu) | 2003-09-29 |
| ATE473270T1 (de) | 2010-07-15 |
| HUP0301440A3 (en) | 2006-11-28 |
| EP1341898A1 (en) | 2003-09-10 |
| ES2350971T3 (es) | 2011-01-28 |
| US7309599B2 (en) | 2007-12-18 |
| AR035591A1 (es) | 2004-06-16 |
| CN1469922A (zh) | 2004-01-21 |
| DK1341898T3 (da) | 2010-11-08 |
| PL360821A1 (en) | 2004-09-20 |
| BR0114597B1 (pt) | 2013-10-01 |
| AU2002210518A1 (en) | 2002-04-29 |
| CN1238489C (zh) | 2006-01-25 |
| CA2424758C (en) | 2011-05-10 |
| PT1341898E (pt) | 2010-10-14 |
| CA2424758A1 (en) | 2002-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2052076C (en) | Oxygen enrichment method and system | |
| KR100404610B1 (ko) | 보충반응산소를직접주입하기위한정지와동시스템 | |
| US3201327A (en) | Fermentation apparatus and process | |
| US20200009478A1 (en) | Fermentation reactor and fermentation process | |
| HU230026B1 (hu) | Aerob fermentációs eljárás | |
| EP0829534B1 (en) | Gas driven fermentation system | |
| CN209155724U (zh) | 一种高效气液混合装置 | |
| US5102104A (en) | Biological conversion apparatus | |
| JP5149479B2 (ja) | バイオリアクタ | |
| US20120295332A1 (en) | Systems and methods for delivering oxygen to a vessel | |
| CN115820405A (zh) | 一种气泡射流耦合撞击流强化好氧发酵工艺装置 | |
| CN206396254U (zh) | 金针菇液态菌种培养罐 | |
| US20120295333A1 (en) | Systems and methods for producing a gas dispersion in a biological substance in a disposable vessel | |
| CN110325630A (zh) | 好氧发酵系统和方法 | |
| JPS63283570A (ja) | 発酵槽 | |
| KR950005423B1 (ko) | 동물세포의 배양방법 및 배양장치 | |
| JP2004261659A (ja) | 混合装置 | |
| JP7494025B2 (ja) | 微生物または細胞の培養に有用な気体を含有するファインバブル・ウルトラファインバブルを用いた撹拌機のない生物反応装置、およびこの生物反応装置を用いた生物反応方法 | |
| US20230132925A1 (en) | System and method for generating bubbles in a vessel | |
| WO1997019747A1 (en) | A device for entraining a gas into a liquid | |
| TWM287320U (en) | Injection aeration device with low water circulation content |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GB9A | Succession in title |
Owner name: LESAFFRE ET COMPAGNIE, FR Free format text: FORMER OWNER(S): DSM N.V., NL; DSM IP ASSETS B.V., NL |