KR102625786B1 - 매체의 높이에 따라 상승 순환 체적과 하강 순환 체적 사이의 유체 연통을 달성하기 위한 자동 장치를 포함하는 기체 순환 교반을 이용하는 액체 매체의 발효기 - Google Patents
매체의 높이에 따라 상승 순환 체적과 하강 순환 체적 사이의 유체 연통을 달성하기 위한 자동 장치를 포함하는 기체 순환 교반을 이용하는 액체 매체의 발효기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 2 개의 공간 사이의 분할벽, 및 공간들 중 하나의 하부 부분에 기체를 주입하기 위한 장치를 포함하는 액체 매체용 소화기(digester)에 관한 것이다. 기체는 상기 공간 내에서 액체 매채 및 주입된 기체의 혼합물의 상향유동 및 다른 공간 내에서의 하향유동을 생성한다. 분할벽은 공간들 사이에 유체 연통을 달성하기 위한 하나 이상의 장치를 구비하여, 유체 연통 구성은 유체가 하나의 공간으로부터 다른 공간으로 자유롭게 유동할 수 있는 개방된 제 1 구성과 유체의 흐름이 전술한 장치에 의해 완전히 또는 부분적으로 차단되는 폐쇄된 제 2 구성 사이에서 자동적으로 변화된다.
Description
본 발명은 기체 순환에 의한 교반 수단을 포함하는 연속 또는 불연속 생산을 위한 액체 매체용 발효기에 관한 것으로서, 이 발효기는,
- 액체 매체를 수용하도록 구성된 컨테이너,
- 상기 컨테이너 내에 위치되어 제 1 체적과 제 2 체적을 분리하는 격벽,
- 이 체적 내에서 액체 매체와 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환과 주입 장치에 의해 기체가 공급되지 않는 체적 내에서 이 혼합물의 하강 순환을 생성하도록 제 1 체적 및 제 2 체적 중 하나의 하부 부분 내에 기체를 주입하기 위한 장치를 포함한다.
발효기는 액체 매체의 발효가 수행되는 장치인 것으로 공지되어 있다. 이러한 장치는 또한 생물반응기 또는 번식기로도 알려져 있으며, 미생물(이스트, 박테리아, 미세 균류, 조류, 동물 및 식물 세포)의 증식을 허용한다. 이것은 온도, pH 또는 기체화와 같은 배양 조건을 모니터링하고, 수집된 정보의 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.
발효 과정 중에 액체 매체를 교반하기 위해 전통적으로 2 가지 범주의 해결책이 있다.
액체 매체를 교반하기 위한 가장 일반적으로 사용되는 제 1 범주의 해결책은, 예를 들면, 하나 이상의 모터를 가진 전동 수단을 사용하는 것으로서, 이것은 특히 기계식 교반기를 통해 액체 매체를 순환시킨다.
이 해결책은 컨테이너 내의 액체 매체의 다양한 액위에서 작동할 수 있는 장점을 갖는다. 액체 매체의 발포(foaming) 또는 제어되지 않은 증발의 경우, 액체 매체가 여전히 교반되어 기체 교환의 중단이나 상당한 감소를 피할 수 있게 한다. 그러나, 이 해결책은 복잡하고 비용이 많이 든다는 단점을 갖는다. 이것은 이러한 모터의 샤프트와 결합된 전동 시스템 및 폐쇄 수단을 사용해야 하며, 이것은 부품의 추가를 의미하며 사람의 개입을 필요로 한다.
액체 매체를 교반하기 위한 제 2 범주의 해결책은 액체 매체의 하부 부분 내에 주입된 기체를 순환시키는 것에 의한 교반 수단의 사용을 제공하며, 이 기술은 통상적으로 "에어 리프트(air lift)"라는 용어로 공지되어 있다. 이하에서 설명할 본 발명은 이러한 제 2 범주에 속하는 해결책에 관한 것이다.
이러한 해결책은 전술한 바와 같은 기계적 시스템을 사용하지 않는 장점을 갖는다. 그러나, 이 해결책은 일반적으로 컨테이너 내의 액체 매체의 일정한 액위의 작업을 필요로 한다. 그러므로 컨테이너 내의 액체 매체의 액위가 하강하는 경우에 하강 순환이 부족해질 우려가 있고, 기체화가 발효기의 대부분에서 더 이상 유효하지 않으므로 발포 및 증발 현상은 매우 문제가 된다. 발효기의 이러한 부분 내에서 교반 및 기체 교환은 현저히 감소된다. 미생물은 사멸하여 침전될 수 있다.
통상적으로, "에어 리프트" 기술 발효기는 액체 매체를 수용하는 컨테이너 및 이 컨테이너 내에 위치되는, 예를 들면, 양면 상에 제 1 체적 및 제 2 체적을 형성하는 내부 튜브로 구성되는 하나 이상의 격벽을 포함한다. 이들 2 개의 체적 중 하나의 하부 부분 내에는 기체 주입 장치가 배치되어 액체 매체와 이 체적 내에 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환 및 주입 장치에 의해 기체가 공급되지 않는 체적 내의 혼합물의 하강 순환을 발생시킨다.
내부 튜브의 높이에 무관하게, 본 시스템은 액체 매체가 방출 영역 아래에 위치하는 주어진 액위에서 정적 평형에 도달하는 즉시 비활성화될 가능성이 있다.
액체 매체의 액위가 감소하는 경우에, 특히 발포 또는 제어되지 않은 증발의 경우에, 발효기 내의 순환이 비활성화될 위험을 가능한 제한하기 위해, US3236744a1 문헌에 기술된 해결책과 같이 개구 및 이 개구를 폐쇄하기 위한 수단을 포함하는 내부 튜브를 수동으로 제어하는 해결책이 있다. 그러나, 이러한 해결책은 인간 요인에 의존하므로 신뢰성이 없다. 또한 액체 매체의 액위에 따라 가변 높이를 갖는 내부 튜브를 제공할 수도 있지만, 이 해결책은 용이하게 달성될 수 없다.
본 발명의 목적은 전술한 결점의 전부 또는 일부를 해결하는 것이다.
이와 관련하여, 기체 순환 교반을 동반하는, 다시 말하면 전술한 제 2 범주의 해결책에 대응하는 액체 매체용 발효기를 제공할 필요가 있고, 이것은 다음을 가능하게 한다.
- 단순하고, 신뢰성 있고, 비용효율적이고,
- 특히 발효기의 외부로부터 오는 축 또는 액츄에이터 통로의 폐쇄 수단에 내재된 외부 오염의 위험을 방지하고,
- 액체 매체의 액위에 무관하게 교반 및 기체 교환을 보장하고,
- 발효기의 기능장해 및 미생물의 침전의 위험을 방지하고,
- 전동식 시스템의 사용을 방지하고, 사람의 개입을 제한하고,
- 개방/폐쇄 수단 및 폐쇄 수단의 사용을 감소시킨다.
이러한 목적은 첨부한 청구범위에 따른 발효기에 의해 달성될 수 있다.
특히, 위에서 언급된 문제를 해결하기 위해, 기체 순환에 의한 교반 수단을 포함하는 액체 매체용 발효기가 제공되며, 이것은 액체 매체를 수용하도록 구성된 컨테이너, 컨테이너 내에 위치되어 제 1 체적과 제 2 체적을 분리하는 격벽, 및 제 1 체적 또는 제 2 체적 중 하나의 하부 부분 내에 기체를 주입하기 위한 주입 장치를 포함하여, 체적 내에서 액체 매체와 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환 및 주입 장치에 의해 기체를 공급받지 않는 체적 내에서 혼합물의 하강 순환을 발생시키고, 격벽은 제 1 체적과 제 2 체적 사이에서 유체 연통을 달성하기 위한 하나 이상의 유체 연통 장치를 구비하고, 이 상기 유체 연통 장치는,
- 상기 유체 연통 장치로 인해, 상기 컨테이너 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체가 상기 유체 연통 장치를 통해 하나의 체적으로부터 다른 체적으로 자유로운 유체 순환을 하는, 그리고 상기 상승 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력과 상기 하강 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력 사이의 차이가 사전결정된 임계값보다 커지자마자 상기 유체 연통 장치가 취하는 제 1 구성과,
- 상기 유체 연통 장치가 상기 컨테이너 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체의 상기 유체 순환의 전부 또는 일부를 차단하는, 그리고 상기 상승 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력과 상기 하강 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력 사이의 차이가 사전결정된 임계값 이하로 되자마자 상기 유체 연통 장치가 취하는 제 2 구성 사이에서 자동적으로 전환되도록 구성된다.
본 발명은 이하에서 비제한적 실시례에 의해 주어진, 그리고 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시형태의 설명을 이용하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 발효기의 일 실시례의 사시적 투시도이고,
도 2는 도 1의 발효기에서 사용되는 폐쇄 요소 및 대응하는 연결 메커니즘의 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시된 폐쇄 요소 및 지지 암의 사시도이고,
도 4a는 각각 제 1 구성을 취하고 있는 복수의 연통 장치를 보여주는 도 1의 발효기의 부분 사시적 투시도이고,
도 4b는 도 4a에서 A로 표시된 영역의 세부도이고,
도 5 및 도 6은 각각 제 2 구성 및 제 1 구성에서 본 발명에 따른 발효기의 개략 종단면도이다.
도 2는 도 1의 발효기에서 사용되는 폐쇄 요소 및 대응하는 연결 메커니즘의 사시도이고,
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도 4b는 도 4a에서 A로 표시된 영역의 세부도이고,
도 5 및 도 6은 각각 제 2 구성 및 제 1 구성에서 본 발명에 따른 발효기의 개략 종단면도이다.
위에서 간단히 설명된 첨부된 도면을 참조하면, 본 발명은 본질적으로 연속 또는 불연속 생산을 보장하는 액체 매체용 발효기(10)에 관한 것이다. 이 발효기는 액체 매체 내에서 기체 순환에 의해 액체 매체의 교반을 보장하는 수단을 포함한다. 액체 매체는 무균 매체 또는 오염을 모니터링한 매체일 수 있다. 따라서 발효기(10)는 "에어 리프트" 기술에 대응하는 유형이다.
발효기(10)는 일반적으로 액체 매체의 발효를 보장하도록 구성된다. 생물반응기 또는 번식기로도 알려져 있는 이 장치는 미생물(이스트, 박테리아, 미세 균류, 조류, 동물 및 식물 세포)의 증식을 허용한다. 이것은 온도, pH, 기체화 또는 기체 교환과 같은 배양 조건을 모니터링할 수 있으므로 높은 신뢰성의 수집 정보를 제공한다.
일반적으로, 이하에서 상세히 설명될 본 발효기(10)는 다음을 포함한다.
- 액체 매체를 수용하도록 구성된 임의의 형상의 컨테이너(11),
- 컨테이너(11) 내에 위치되고, 컨테이너(11) 내부의 제 1 체적(V1) 및 제 2 체적(V2)을 분리하는 격벽,
- 주입이 실행되는 체적 내에서 액체 매체와 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환을, 그리고 다른 체적 내에서, 즉 주입 장치(13)에 의해 기체가 공급되지 않는 체적 내에서 혼합물의 하강 순환을 발생시키도록 제 1 체적(V1) 또는 제 2 체적(V2)의 하부 부분 내에 기체를 주입하도록 구성된 위에서 언급된 기체 주입 장치(13).
H로 표시된 높이를 갖는 격벽은 임의의 특질, 구조 또는 형상일 수 있다. 예시된 실시례에서, 격벽은 컨테이너(11) 내에 위치되는 내부 튜브(12)로 형성되므로, 이 내부 튜브(12)는 내부에 제 1 체적(V1)을 형성하고, 외부에 컨테이너(11)와 함께 제 2 체적(V2)을 형성하게 된다. 다시 말하면, 이러한 특정의 실시례에서, 제 1 체적(V1)은 내부 튜브(12)에 의해 형성되는 내부 체적에 대응하고, 제 2 체적(V2)은 내부 튜브(12)의 주위에서 내부 튜브와 컨테이너(11)의 벽 사이에 위치된다.
그러나, 말할 필요도 없이, 이러한 단일의 내부 튜브(12)의 형태의 격벽의 구조는 제한적인 것이 아니다. 특히, 예를 들면, 임의의 형상의, 예를 들면, 직사각형의 컨테이너(11) 내에 임의의 형상의 단면을 갖는 수개의 동심 튜브 또는 평행한 구획실을 제공하는 것이 가능하다.
도시된 변형례에서, 그리고 비제한적인 방식으로, 주입 장치(13)는 제 1 체적(V1)의 하부 부분 내에 기체를 주입하므로 제 1 체적(V1) 내에서, 즉 원형 단면의 내부 튜브(12)의 내부에서 액체 매체와 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환이 발생한다. 다음에 제 2 체적(V2) 내에서, 즉 컨테이너(11)의 내벽과 내부 튜브(12)의 외벽 사이의 환형 단면의 중간 체적 내에서 이 혼합물의 하강 순환이 발생한다.
그러나, 컨테이너(11)와 내부 튜브(12) 사이에 포함되는 제 2 체적(V2) 내에서 액체 매체와 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환이 발생하도록 주입 장치(13)가 제 2 체적(V2)의 하부 부분 내에 기체를 주입하는 반전된 구성을 고려하는 것이 가능하다. 이러한 대안례에서, 하강 순환은 내부 튜브(12) 내의 제 1 체적(V1) 내에서 발생한다.
도면에서, 발효기(10)의 컨테이너(11)는 컨테이너(11) 및 이에 따라 발효기(10)에 발효될 액체 매체를 공급하기 위한 입구(14) 및 발효 후에 컨테이너(11)로부터, 따라서 발효기(10)로부터 액체 매체를 배출하기 위한 출구(15)를 포함한다. 입구(14) 및 출구(15)는 관련된 기술 분야에 공지된 모든 종래의 수단, 예를 들면, 입구(14)를 통해 발효기(10) 내로 유입되는 액체 매체의 유량 및/또는 출구(15)를 통해 발효기(10)로부터 방출되는 액체 매체의 유량을 조절할 수 있는 수단을 장착할 수 있다. 일반적으로, 발효기(10)는 발효기의 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 수단, 특히, 예를 들면, 온도, 압력, 유량, 액위, 거품 검출 소자 등과 같은 이 분야에서 액체 매체 또는 혼합물의 물리적 특징을 판정할 수 있는 임의의 센서 등을 장착할 수 있다. 발효기(10)는 또한 주입 장치(13)에 기체를 공급하기 위한 입구(23) 및 배수 시스템(24)을 포함한다.
격벽은 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통을 선택적으로 허용하거나 방지하는 하나 이상의 유체 연통 장치(16)를 장착한다. 각각의 유체 연통 장치(16)는 특히 이러한 목적을 위해 사람의 어떤 개입도 없이 다음의 구성 사이에서 자동적으로 전환되도록 구성된다.
- 유체 연통 장치(16)로 인해 컨테이너(11) 내에 수용된 액체 매체와 기체가 상기 유체 연통 장치(16)를 통해 하나의 체적으로부터 다른 체적으로 자유로운 유체 순환을 할 수 있는 제 1 구성(도 6),
- 유체 연통 장치(16)가 컨테이너(11) 내에 수용된 액체 매체와 기체의 유체 순환의 전부 또는 일부를 차단하는 제 2 구성(도 5).
유리하게는, 상기 하나 이상의 유체 연통 장치(16)는 수작업의 개입을 전혀 필요로 하지 않는 자율적으로 작동하는 자동이고, 이는 신뢰할 수 있고 효과적인 순환을 가능하게 하므로 최적의 교반을 가능하게 한다.
제 1 구성은 유체 연통 장치(16)에서 혼합물의 하나 이상의 물리적 파라미터가 사전결정된 조건을 만족시키자마자 취해진다. 제 2 구성은 유체 연통 장치(16)에서 상기 하나 이상의 물리적 파라미터가 위에서 언급된 사전결정된 조건을 만족시키지 않는 즉시 취해진다.
상기 하나 이상의 물리적 파라미터는 제 1 체적(V1) 및 제 2 체적(V2) 내의 각각의 혼합물의 압력 값을 포함한다. 제 1 구성은 유체 연통 장치(16)에서 상승 순환이 발생하는 체적 내의 압력과 하강 순환이 발생하는 체적 내의 압력 사이의 차이가 사전결정된 임계값보다 커지자 마자 취해진다. 이러한 상황은, 액체 매체가 상승 순환 체적로부터 하강 순환 체적으로 오버플로(overflow)할 수 없게 하는 액위의 차이로 인해, 상승 순환이 발생하는 체적 내의 액체 매체가 하강 순환이 발생하는 체적과 더 이상 연통하지 않는 경우에 발생한다. 반대로, 제 2 구성은 유체 연통 장치(16)에서 상승 순환이 발생하는 체적 내의 압력과 하강 순환이 발생하는 체적 내의 압력 사이의 차이가 전술한 사전결정된 임계값 이하로 되자마자 취해진다.
상승 순환 체적과 하강 순환 체적 사이의 압력 차이는 이들 2 개의 체적 내의 액체 매체의 각각의 액위의 차이에 의해 완벽하게 유도될 수 있다. 예를 들면, 하강 순환 체적 내의 액체 매체의 액위가 상승 순환 체적 내의 액체 매체의 액위보다 낮은 경우, 압력차는 연속 모드에서 발효기(10)의 정상 상태에 비해 반전되고, 실제로 상승 순환 체적 내의 액체 매체의 압력은 하강 순환 체적 내의 액체 매체의 압력보다 커진다.
사전결정된 임계값(이 값을 넘으면 자동적으로 제 1 구성이 적용됨)은 0 또는 0보다 큰 상수값을 채택할 수 있고, 스프링 등과 같은 적절한 기계적 부재에 의해 고정될 수 있다(제 2 구성은 장치(16)에서 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 압력이 동일한 경우에 자동적으로 채택됨).
도 1, 도 4a 및 도 4b는 단지 이유를 이해하기 위해 유체 연통 장치(16)가 제 1 구성을 채택하는 가상의 상황에서의 발효기(10)를 도시하고 있다. 사용 시에, 말할 것도 없이, 각각의 유체 연통 장치(16)는 이것이 액체 매체 내에 잠겨 있지 않은 경우에 또는 2 개의 체적 사이의 압력 차이가 임계값을 초과하기에 충분하지 않은 경우에 제 2 구성을 취한다.
특정의 실시형태에 따르면, 발효기(10)는 격벽의 상이한 영역 내에 그 높이(H)를 따라 서로 어긋나게 배치된 복수의 별개의 유체 연통 장치(16)를 포함한다. 다시 말하면, 유체 연통 장치(16)는 내부 튜브(12)의 상이한 영역 내에서 그 높이가 서로 어긋나게 배치된다. 특히 내부 튜브(12)는 그 높이가 컨테이너(11) 내에서 액체 매체의 액위가 변화하는 방향에 대응하도록 수직으로 배향된다. 도 1, 2, 3, 4a 및 4b에 예시된 특정의 실시례에서, 발효기(10)는 내부 튜브(12)의 높이를 따라 서로 어긋난 3 개의 별개의 유체 연통 장치(16)를 포함한다. 도 5 및 도 6에서, 발효기(10)는 내부 튜브(12)의 높이를 따라 서로 어긋난 단지 2 개의 별개의 유체 연통 장치를 포함하며, 상부 유체 연통 장치(16)와 하부 유체 연통 장치(16)는 서로 독립적으로 배치된다. 말할 것도 없이, 유체 연통 장치(16)는, 예를 들면, 격벽의 높이(H), 요구되는 정확도, 액체 매체의 특질 등에 따라 임의의 갯수일 수 있다. 유체 연통 장치(16)는 일정한 간격 또는 일정하지 않은 간격으로 격벽의 높이(H)의 전부 또는 일부 상에 분포될 수 있다.
도 6에서, 상부 유체 연통 장치(16)만 제 1 구성을 취하고, 동시에 하부 유체 연통 장치(16)는 제 2 구성에 있다.
도 5에서는, 상부 유체 연통 장치(16)와 하부 유체 연통 장치(16)의 모두가 제 2 구성에 있다.
본 발효기(10)는 종래 기술의 발효기에 의해 제기되는 문제를 해결할 수 있다. 도 5에 도시된 발효기(10)의 정상 작동 상황에서, 각각의 유체 연통 장치(16)는 제 2 구성에 있다. 이것이 도 5에서 상부 유체 연통 장치(16)가 제 2 구성에 있고, 하부 유체 연통 장치(16)도 제 2 구성에 있는 이유이다. 따라서 각각의 유체 연통 장치(16)는 발효기(10)의 정상 상황에서, 특히 발효기(10) 내의 액체 매체의 액위(N1)가 대체로 일정하게 유지되는 경우(각각의 장치의 양면 상의 체적(V1, V2) 내의 압력이 실질적으로 동일함)에, 정상적으로 폐쇄되어 하나의 체적으로부터 다른 체적으로의 순환을 차단한다. 제 1 체적(V1) 내에서 상승 순환의 방향은 화살표 F1로 표시되어 있다. 제 2 체적(V2) 내에서 하강 순환의 방향은 화살표 F3으로 표시되어 있다. 발효기(10)의 상부 부분에서, 격벽의 상부로부터, 상승 순환 체적으로부터 하강 순환 체적으로의 액체 매체의 방출은 화살표 F2로 표시되어 있다. 발효기(10)의 하부 부분에서, 격벽의 하부로부터, 하강 순환 체적으로부터 상승 순환 체적으로의 액체 매체의 귀환은 화살표 F4로 개략적으로 도시되어 있다.
그러나, 도 6은 발효기(10)에서 유체 연통 장치(16) 중 하나가 자동적으로 그리고 자율적으로 제 1 구성을 취하는 상황을 보여준다. 화살표 F1, F3 및 F4는 항상 이들 영역에서 액체 매체가 순환하는 방식이 도 5의 것과 동일함을 보여주기 위해 도시되어 있다. 그러나 도 6에서 하나의 체적으로부터 격벽을 넘어 다른 체적으로의 액체 매체의 방출이 발생하지 않으므로 화살표 F2는 존재하지 않는다. 반대로, 발효기(10) 내에서 액체 매체의 액위가 하강하는 경향이 있는 경우에, 예를 들면, 발포 또는 제어되지 않은 증발의 경우에, 상승 순환 체적(여기서, 체적(V1)) 내의 압력은 하강 순환 체적(여기서, 체적(V2)) 내의 압력에 비해 증가하는 경향이 있다. 도 6에서, 발효기(10) 내의 액체 매체의 액위는 도 5의 정상 상황에서 초기에 가정된 액위 N1에 비해 대체로 감소되어 있다. 상승 순환 체적 내의 액체 매체의 액위는 N2로 표시되고, 하강 순환 체적 내의 액체 매체의 액위는 N3으로 표시되고, 따라서 액위 N2 및 N3는, 예를 들면, 제어되지 않은 증발이나 발포로 인해 액위 N1의 아래에 위치되어 있다. 다른 한편, 두 체적 내의 압력 차이로 인해, 액위 N3는 액위 N2 아래에 있다. 체적(V1, V2) 내의 액위(N2, N3) 사이의 차이와 동시에 발생하는 체적(V1, V2) 내의 압력 차이는 이것이 격벽의 높이(H)(이것은 여기서 내부 튜브(12)의 높이에 대응함)의 적어도 일부의 영역에서 압력차와 결합되는 사전결정된 임계값보다 커질 때까지 증가할 수 있다. 임계값을 초과하는 이들 영역에서, 이러한 압력차에 노출되는 유체 연통 장치(16)는 이러한 압력 차이의 효과에 의해 일시적으로 제 1 구성을 자동적으로 취한다. 이것이 도 6에서 상부 유체 연통 장치(16)가 자동적으로 제 1 구성을 취하는 이유이다. 그러나, 도 6은 체적(V1, V2) 내의 압력 차이가 사전결정된 임계값을 초과하기에 충분하지 않는 특정의 경우를 보여준다. 따라서, 하부 유체 연통 장치(16)는 상부 유체 연통 장치(16)와 달리 제 2 구성에 유지된다. 동일한 발효기(10)의 유체 연통 장치(16)들은 자율적이고, 서로 독립적이고, 각각은 유체 연통 장치(16)의 양측 상의 2 개의 체적의 압력차 이외의 어떤 외부의 작용도 없이 자동적으로 작동한다.
도 6에서, 상부 유체 연통 장치(16)를 제 1 구성으로 전환하면 두 체적(V1, V2) 내에서 (액위 N1이 설정된 경우에) 초기 압력으로의 복귀가 촉진된다. 이러한 제 1 구성으로의 변경으로 인해 액체 매체 및 주입된 기체는 결과적으로 개방된 상부 유체 연통 장치(16)를 통해, 특히 상승 순환이 발생하는 체적으로부터 하강 순환이 발생하는 체적으로 (화살표 F5에 의해 개략적으로 표시된) 방향으로, 자유롭게 순환할 수 있다. 상부 유체 연통 장치(16)를 통한 이러한 일시적이고, 자유롭고, 자동적인 액체 매체의 순환은 발효기(10) 내의 액체 매체의 액위의 하강의 결과를 보상 및 보정하는 효과를 갖는다. 따라서, 발효기(10) 내부의 순환은 멈추지 않는다. 이는 발효기(10)의 봉쇄를 방지할 수 있고, 그렇지 않으면 미생물의 사멸을 초래할 가능성이 있는 발효의 중지나 심지어 액체 매체 조건의 변화를 초래할 수 있는 순환 및 기체 교환이 결여된 사각지대의 위험을 방지할 수 있다. 그러면, 액체 매체의 액위가 증가하고, 격벽의 상부에서 방출이 재개될 때, 상승 순환 체적의 압력은 감소하고, 하강 순환 체적의 압력은 증가한다. 그러면 상부 유체 연통 장치(16)은 제 2 구성으로 자동 복귀한다. 예시된 실시례에서, 액체 매체는 각각의 유체 연통 장치(16)의 제 1 구성에서 제 1 체적(V1)으로부터 제 2 체적(V2)으로 순환하는 경향이 있다. 액체 매체의 액위가 발효기(10) 내에서 충분히 증가하도록 허용되면, 관련된 유체 연통 장치의 제 2 구성으로의 자동 복귀를 유발하기에 충분한 상승 순환 체적 내의 저압 및 하강 순환 체적 내의 과압이 다시 발생된다.
상이한 높이의 수개의 유체 연통 장치(16)를 배열하는 것은 특히 발포 및 제어되지 않은 증발의 상황에서 액체 매체의 높이의 변화를 자동적 및 자율적으로 보상하는 장점 및 발효기(10)의 봉쇄 및 발효의 중지 또는 미생물의 사멸의 위험을 제한(이로 인해 동일한 물리화학적 조건 하에 액체 배양 매체를 보존할 수 있음)하는 장점을 갖는다. 따라서, 본 발효기(10)는 제 1 범주에 따른 종래 기술의 발효기에 비해 설계가 매우 단순하고 매우 비용 효율적일 뿐 아니라 매우 신뢰성 있고 안전하다. 이것은 전동식 시스템을 필요로 하지 않고, 외부로부터 작동되는 개폐 수단 및 이에 따른 폐쇄 수단의 필요성을 극복하는 장점을 갖는다. 이것은 사람의 개입의 필요성 및 외부의 오염의 위험을 방지한다.
이러한 특징을 갖는 발효기(10)는 내부 튜브(12)의 높이를 낮추거나 변화가능하게 할 필요없이, 그리고 액체 매체의 교반을 위한 전동식 시스템을 사용할 필요없이 컨테이너(11) 내부의 액체 매체의 액위를 변화시킴으로써 더 잘 작동할 수 있게 하는 부가적인 이점을 갖는다. 이는 기체를 공급받는 액체 매체의 높이에 따라 상이한 액위에서 유체 연통 장치(16)를 개방 또는 폐쇄할 수 있게 한다.
바람직하게는, 각각의 유체 연통 장치(16)는 자율적이며, 다른 외부의 작용없이 그리고 발효기(10)의 임의의 다른 유체 연통 장치(16)에 의해 채택된 구성에 무관하게 하나의 구성으로부터 다른 구성으로 전환된다. 다시 말하면, 상이한 높이에 위치되는 유체 연통 장치(16)는 서로 독립적이며, 이러한 특정의 실시형태에서 서로 연결되지 않고, 발효기의 외부로부터 제어되지 않는다. 이러한 특징은 동일한 높이에 위치된 단일 유체 연통 장치(16)의 폐쇄 요소(18)(이것은 이하에서 상세히 설명됨)가 특히 스프링에 의해 작동되거나 서로 연결됨으로써 동기적으로 이동하는 변형례를 고려하는 것을 방지하지 않는다.
높은 신뢰성 및 우수한 효율을 가지면서 그 단순성의 장점을 갖는 실시형태에 따르면, 각각의 유체 연통 장치(16)는 격벽의 두께를 각각 횡단하는 복수의 개구(17) 및 복수의 폐쇄 요소(18)를 포함하며, 각각의 폐쇄 요소(18)는 대응하는 개구(17)를 구비하며, 다음 위치들 사이에서 전환된다.
- 상기 유체 연통 장치의 제 1 구성에 대응하는, 그리고 상기 폐쇄 요소가 대응하는 상기 개구를 개방시켜, 상기 컨테이너 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체가 상기 개구를 통해 하나의 체적으로부터 다른 체적으로 자유롭게 순환할 수 있도록, 상기 개구를 통해 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통을 허용하는 개방된 위치와,
- 상기 유체 연통 장치의 제 2 구성에 대응하는, 그리고 상기 폐쇄 요소가 상기 대응하는 개구를 적어도 부분적으로 폐쇄하여, 상기 컨테이너 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체의 상기 개구를 통한 상기 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통의 전부 또는 일부를 차단하는 폐쇄된 위치.
실제로 예시된 실시례에서, 각각의 개구(17)는 제 1 체적(V1) 및 제 2 체적(V2)의 모두로 개방된다는 의미에서 내부 튜브(12)의 전체 두께를 관통하는 윈도우(30) 또는 통기구이다. 각각의 개구(17)의 형상은 임의의 형상, 예를 들면, 도시된 바와 같은 직사각형일 수 있다. 각각의 유체 연통 장치(16)를 장착한 개구(17)는 임의의 개수일 수 있고, 예를 들면, 도면에 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이 4 개일 수 있다. 소정의 유체 연통 장치(16)에 대해, 이것을 구비한 개구(17)는 내부 튜브(12)의 소정의 동일한 높이에 배치되며, 일정한 피치나 일정하지 않은 피치로 그 연장 축선을 중심으로 각도를 이루어 배치된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 각각의 유체 연통 장치(16)는, 각각의 폐쇄 요소(18)에 대해, 폐쇄된 위치와 개방된 위치 사이에서 이동가능하게 격벽 상에 폐쇄 요소(18)를 고정할 수 있게 하는 대응하는 연결 메커니즘(19)을 포함할 수 있다. 첨부된 도 1, 4a 및 4b에서, 모든 유체 연통 장치(16)에 대해 개방된 위치가 도시되어 있다. 도 6에서, 상부 유체 연통 장치(16)에 대해서는 개방된 위치가 도시되어 있고, 하부 유체 연통 장치(16)에 대해서는 폐쇄된 위치가 도시되어 있다. 모든 도면에서, 연결 메커니즘(19)은, 예를 들면, 내부 튜브(12) 상에 폐쇄 요소(18)를 고정시킬 수 있다.
각각의 연결 메커니즘(19)은, 상승 순환이 발생하는 체적 내의 압력과 하강 순환이 발생하는 체적 내의 압력 사이의 차이의 작용 하에서, 이 차이가 위에서 이미 언급된 사전결정된 임계값보다 큰 값을 취하는 경우에, 폐쇄 요소(18)가 그 개방된 위치로 자동적으로 기계적으로 배치되도록 구성된다.
각각의 연결 메커니즘(19)은, 상승 순환이 발생하는 체적 내의 압력과 하강 순환이 발생하는 체적 내의 압력 사이의 차이의 작용 하에서, 이 차이가 사전결정된 임계값 이하인 경우에, 폐쇄 요소(18)가 그 폐쇄된 위치로 자동적으로 기계적으로 배치되도록 구성된다.
단순하고, 비용효율적이고, 신뢰성 있고, 효율적인 실시형태에 따르면, 각각의 폐쇄 요소(18)에 결합된 연결 메커니즘(19)은 대응하는 개구(17) 위에 위치된 피벗 축선(21)을 중심으로 하는 격벽에 대한 폐쇄 요소(18)의 힌지 수단을 포함하고, 개방된 위치로부터 폐쇄된 위치로의 전환 및 그 반대로의 전환은 이 피벗 축선(21)을 중심으로 하여 폐쇄 요소(18)를 틸팅시킴으로써 실행된다. 실제로 예시된 실시례에서, 힌지 수단에 의해 내부 튜브(12)에 대해 폐쇄 요소(18)를 힌지결합시킬 수 있다.
바람직하게는, 연결 메커니즘(19)은 피벗 축선(21)이 상승 순환이 발생하는 체적 내에 항구적으로 배치되도록하는 한편 폐쇄 요소(18)(이것의 폐쇄된 위치와 개방된 위치 사이의 위치에 무관하게)가 하강 순환이 발생하는 체적 내에 항구적으로 배치되도록 한다.
이것이, 본 발효기(10)의 특정의 예시된 실시례에서, 피벗 축선(21)이 액체 매체와 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환이 발생하는 제 1 체적(V1) 내에 배치되고, 폐쇄 요소(18)가, 그 폐쇄된 위치와 개방된 위치 사이의 위치에 무관하게, 하강 순환이 발생하는 체적 내에, 여기서는 제 2 체적(V2) 내에 항구적으로 배치되는 이유이다.
이러한 구성은, 상승 순환이 발생하는 체적(여기서는 제 1 체적(V1)) 내에 연결 메커니즘(19)의 무게중심을 매우 유리하게 위치시킴으로써, 정상 작동 조건 하에서 중력의 작용 하에서 각각의 폐쇄 요소(18)의 그 폐쇄된 위치를 향한 자가 폐쇄를 강화하는 보강하는 이점을 갖는다.
또한, 동일한 목적을 위해, 각각의 폐쇄 요소(18)와 결합된 연결 메커니즘(19)은 힌지 수단에서 피벗 축선(21)을 중심으로 힌지결합된 제 1 단부(201) 및 폐쇄 요소(18)에 연결된 제 2 단부(202)를 포함할 수 있다. 지지 암(20)은, 예를 들면, 이 지지 암(20)에 의해 지지되는 폐쇄 요소(18)에 의해 폐쇄되는 개구(17) 위체 위치된 영역 내에서, 격벽의 두께를, 정확하게는 예시된 실시형태에서 내부 튜브(12)의 두께를 관통한다. 지지 암(20)은 대안적으로 개구(17)를 통해 격벽의 두께를 관통할 수 있다. 피벗 축선(21)는 지지 암(20)에 고정되거나 고정되지 않을 수 있다. 피벗 축선(21)을 구성하는 부분은 특히 제 1 단부(201)에서 지지 암(20)의 나머지와 일체로 형성될 수 있다.
이러한 구성은 상승 순환이 발생하는 체적의 압력과 하강 순환이 발생하는 체적의 압력 사이의 차이가 작은 경우에도 폐쇄 요소(18)의 개방된 위치로의 전환을 허용하는 추가의 이점을 갖는다. 다시 말하면, 각각의 장치(16)의 제 2 구성을 향하는 감도가 높고, 이것은 상승 순환 체적과 하강 순환 체적 사이의 작은 압력 차이의 작용 하에서 얻어질 수 있다.
각각의 연결 메커니즘(19)은, 예를 들면, 실제로 전술한 힌지 수단을 구성하는 피벗 축선(21)이 힌지 결합되는 고정 클레비스(clevis; 22)를 포함하고, 고정 클레비스(22)는 격벽에 고정된다. 특히, 고정 클레비스(22)는 연속적으로, 즉 폐쇄된 위치와 개방된 위치 사이의 폐쇄 요소(18)에 의해 점유되는 위치에 무관하게 상승 순환이 발생하는 체적(예시된 실시례에서 제 1 체적(V1)에 대응함) 내에 배치된다. 내부 튜브(12)의 내면과 연결 클레비스(22) 사이의 연결은, 예를 들면, 접착 또는 용접에 의한 매립형일 수 있으나, 임의의 다른 유형의 기계적 연결이 고려될 수 있으며, 예를 들면, 필요한 경우 병진 및/또는 회전의 1 이상의 자유도를 제공할 수 있다.
사전결정된 임계값은 지지 암(20)의 형상에 의해, 그리고 상승 순환 체적 내의 피벗 축선(21)의 깊이에 의해 결정될 수 있고, 진공 폐쇄력, 이에 따라 폐쇄 요소(18)를 개방시킬 수 있는 최소 압력 차이를 결정할 수 있다. 폐쇄 요소(18) 중량 및/또는 지지 암(20)의 길이도 또한 개폐 임계치의 사전결정 시에 고려될 수 있다.
위에서 상세히 제시된 본 발명의 일반적인 기능적 원리에 대해, 이하에서 본 출원인은 3.75 L, 350 L 및 840 L의 유용한 체적을 각각 갖는 본 발명에 따른 발효기(10)의 3 개의 예시적인 실시형태의 상세한 설명을 제시한다.
유용한 체적이 3.75 L인 발효기(10)의 실시례에서, 상승 순환이 발생하는 제 1 체적(V1)의 총 높이는 476 mm이고, 이것을 형성하는 튜브의 내경은 60 mm이다. 하강 순환이 발생하는 제 2 체적(V2)을 외부에 형성하는 튜브의 내경은 100 mm이고, 높이는 576 mm이다. 발효기(10)의 높이를 따라 서로 어긋나 있는 제 2 체적(V2)의 저면으로부터 각각 210 mm 및 322 mm에 위치되는 2 개의 유체 순환 장치(16)가 제공된다. 이들 2 개의 장치(16)의 각각은 2 개 이상의 개구(17) 및 동일한 높이에 위치되는 2 개 이상의 대응하는 폐쇄 요소(18)를 포함한다. 보다 정확하게 말하면, 각각의 개구(17)는 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통을 가능하게 하며, 14 mm 내지 36 mm의 직사각 형상을 갖는다. 1 mm 스테인리스강으로 제작된 각각의 폐쇄 요소(18)는 제 1 체적(V1)을 형성하는 튜브의 외벽의 형상에 정확하게 일치한다. 각각의 폐쇄 요소의 길이는 45 mm이고, 그 높이는 20 mm이다. 암(20)의 피벗 축선(21)은 10.75 mm의 거리에서 제 1 체적(V1)을 형성하는 튜브의 벽에 대해 제 1 체적(V1)의 내측으로 오프셋된다. 암(20)은 50 mm의 길이를 가지며, 폐쇄된 위치(여기서 암(20)은 수직방향으로 배향되어 있음)와 개방된 위치 사이의 61°의 최대 각도 선회 이동을 갖는다. 따라서, 폐쇄 부재(106)가 제 2 체적(V2)을 외부에 형성하는 튜브의 내벽에 대해 마찰하여 그 위에 고착되는 것이 방지된다.
유용한 체적이 350 L인 발효기(10)의 실시례에서, 상승 순환이 발생하는 제 1 체적(V1)의 총 높이는 3000 mm이고, 이것을 형성하는 튜브의 내경은 219 mm이다. 하강 순환이 발생하는 제 2 체적(V2)을 외부에 형성하는 튜브의 내경은 400 mm이고, 높이는 4000 mm이다. 발효기(10)의 높이를 따라 서로 어긋나 있는 제 2 체적(V2)의 저면으로부터 각각 521 mm, 1354 mm 및 2180 mm에 위치되는 3 개의 유체 순환 장치(16)가 제공된다. 이들 3 개의 장치(16)의 각각은 4 개의 개구(17) 및 동일한 높이에 위치되는 4 개의 대응하는 폐쇄 요소(18)를 포함한다. 보다 정확하게 말하면, 각각의 개구(17)는 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통을 가능하게 하며, 123 mm 내지 68 mm의 직사각 형상을 갖는다. 1 mm 스테인리스강으로 제작된 각각의 폐쇄 요소(18)는 제 1 체적(V1)을 형성하는 튜브의 외벽의 형상에 정확하게 일치한다. 각각의 폐쇄 요소의 길이는 154 mm이고, 그 높이는 93 mm이다. 암(20)의 피벗 축선(21)은 32 mm의 거리에서 제 1 체적(V1)을 형성하는 튜브의 벽에 대해 제 1 체적(V1)의 내측으로 오프셋된다. 암(20)은 75 mm의 길이를 가지며, 폐쇄된 위치(여기서 암(20)은 수직방향으로 배향되어 있음)와 개방된 위치 사이의 61°의 최대 각도 선회 이동을 갖는다. 따라서, 폐쇄 요소(18)가 제 2 체적(V2)을 외부에 형성하는 튜브의 내벽에 대해 마찰하여 그 위에 고착되는 것이 방지된다.
유용한 체적이 840 L인 발효기(10)의 실시례에서, 상승 순환이 발생하는 제 1 체적(V1)의 총 높이는 3000 mm이고, 이것을 형성하는 튜브의 내경은 419 mm이다. 하강 순환이 발생하는 제 2 체적(V2)을 외부에 형성하는 튜브의 내경은 600 mm이고, 높이는 4000 mm이다. 발효기(10)의 높이를 따라 서로 어긋나 있는 제 2 체적(V2)의 저면으로부터 각각 321 mm, 996 mm, 1671 mm 및 2346 mm에 위치되는 4 개의 유체 순환 장치(16)가 제공된다. 이들 4 개의 장치(16)의 각각은 4 개의 개구(17) 및 동일한 높이에 위치되는 4 개의 대응하는 폐쇄 요소(18)를 포함한다. 보다 정확하게 말하면, 각각의 개구(17)는 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통을 가능하게 하며, 230 mm 내지 68 mm의 직사각 형상을 갖는다. 1 mm 스테인리스강으로 제작된 각각의 폐쇄 요소(18)는 제 1 체적(V1)을 형성하는 튜브의 외벽의 형상에 정확하게 일치한다. 각각의 폐쇄 요소의 길이는 284 mm이고, 그 높이는 93 mm이다. 암(20)의 피벗 축선(21)은 32 mm의 거리에서 제 1 체적(V1)을 형성하는 튜브의 벽에 대해 제 1 체적(V1)의 내측으로 오프셋된다. 암(20)은 75 mm의 길이를 가지며, 폐쇄된 위치(여기서 암(20)은 수직방향으로 배향되어 있음)와 개방된 위치 사이의 61°의 최대 각도 선회 이동을 갖는다. 따라서, 폐쇄 요소(18)가 제 2 체적(V2)을 외부에 형성하는 튜브의 내벽에 대해 마찰하여 그 위에 고착되는 것이 방지된다.
도시되지 않은 또 다른 대안적인 실시형태에 따르면, 각각의 폐쇄 요소(18)와 결합된 연결 메커니즘(19)은, 한편으로는, 실질적으로 수평인 병진 방향을 따라 격벽에 대해 폐쇄 요소(18)의 병진에 의한 슬라이딩 수단을 포함하고, 개방된 위치로부터 폐쇄된 위치로의 전환 및 그 반대로의 전환은 이러한 병진 방향에 따라 폐쇄 부재(18)를 슬라이딩시킴으로써 실행되고, 다른 한편으로는, 폐쇄 부재(18)를 그 폐쇄된 위치를 향해 항구적으로 편향시키는 탄성 복귀 부재를 포함하고, 개방된 위치로의 전환은 폐쇄 요소(18) 상의 탄성 복귀 부재의 기계적 편향 작용에 대항함으로써 실행된다.
이러한 대안적인 변형례에서, 탄성 복귀 부재에 의해 가해지는 기계적 편향 작용은 유체 연통 장치(16)가 그 제 1 구성으로 전환되는, 그리고 폐쇄 부재(18)가 그 개방된 위치로 전환되는 각각의 사전결정된 임계값의 정의 및 특성결정에 고려된다.
발효기(10)의 단순성 및 비용효율성을 보존하면서 우수한 작동 효율을 부여하기 위해, 폐쇄 요소(18)는 격벽에 대해, 즉 폐쇄된 위치에서 내부 튜브(12)에 대해 지지되도록 된 지지면(181)을 포함할 수 있고, 이 지지면은 이 지지면(181)이 접촉하는 격벽의 영역의 형상에 대해 상보적인 공간 형상을 갖는다. 이것은 특히 저비용으로 폐쇄된 위치의 우수한 효율을 보장할 수 있게 한다.
발효기(10)의 예시된 실시형태에서, 내부 튜브(12)의 외면은 대체로 원통형이고, 원형 단면의 볼록형이므로 지지면(181)은 상보적 형상의 원통형 부분의 오목면이다.
위에서, 그러나 각각의 폐쇄 요소(18)는 형상 뿐만 아니라 구조 또는 경도의 면에서 임의의 성질을 가질 수 있다. 예시된 실시례에서, 폐쇄 요소(18)는 강성을 가지며, 단순한 폐쇄 플랩(flap)의 형상을 취하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
발효기(10)에 대해 전술한 실시형태는 많은 이점을 가지며, 매우 효율적이기는 하지만, 상기 하나 이상의 유체 연통 장치(16)의 설계에 대해 대안적인 해결책이 고려될 수 있다. 내부 튜브(12)의 형상으로 격벽을 구성하는 것은 결코 한정적인 것이 아니다. 또한, 예를 들면, 힌지 수단이 없는 가요성 플랩 또는 개구를 부분적으로 폐쇄하는 폐쇄 요소를 제공하는 것도 가능하다. 예를 들면, 실린더를 사용하는 기계화 및 센서에 의한 검출을 제공하는 것도 또한 가능하다. 내부 튜브(12)의 내부 또는 외부에서 회전하는 단일 튜브 내에 유체 연통 장치(16)의 모든 폐쇄 요소를 형성하는 것이 또한 가능하며, 제 2 튜브의 회전을 통해 본 장치(16)의 개구를 노출시킬 수 있다. 대안적인 해결책은 내부 튜브(12)의 내부에 또는 외부에 부착된 튜브가 액위에 따라 내부 튜브의 높이를 따라 내부 튜브에서 슬라이딩가능하도록 하는 것이다.
본 발명에 따른 발효기(10)의 추가의 장점은 기존의 "에어 리프트" 유형의 발효기에 적용할 수 있는 것이다.
다른 한편, 전술한 발효기(10)는 상승 순환 체적 또는 하강 순환 체적을 부분적으로 저지함으로써 수직방향으로의 유체 순환을 방해하는 부유 요소를 사용하지 않는 장점을 가지며, 그 결과 발효기(10) 내에서 우수한 유체 순환 및 균질의 순환을 보장한다.
마지막으로, 유체 연통 장치(16)의 자동 개폐는 액체 매체의 높이에 무관하게 액체 매체의 최대 순환 높이를 사용하도록 작업을 허용하며, 액체 매체의 액위가 하강하면 발효기(10)는 상승 순환 체적과 하강 순환 체적 사이의 압력차의 역전을 일으키고, 액체 매체의 액위의 직하에 위치한 본 장치(16)(들)은 2 개의 체적들 사이에서 유체 순환이 계속될 수 있게 한다. 그러나, 여전히 낮은 액위에 위치하는 장치(16)는 폐쇄된 상태를 유지한다. 액체 매체의 액위가 이 개방 장치 아래로 더 하강하면, 이는 개방될 것보다 아래에 위치된 것이며, 개방된 것보다 낮은 위치에 위치된 것이 아니다. 따라서, 발효기(10) 내의 액체 매체의 액위에 무관하게 상승 순환 및 하강 순환을 위한 최대 높이가 유지되므로 더 우수한 교반 및 기체 교환의 최적화가 이루어진다. 그렇지 않으면, 액체 매체의 액위가 상승하는 경우에 공정은 동일한 방식으로 전도되어 작동한다.
Claims (15)
- 기체 순환에 의한 교반 수단을 포함하는 액체 매체용 발효기(10)로서,
상기 액체 매체를 수용하도록 구성된 컨테이너(11), 상기 컨테이너(11) 내에 위치되어 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2)을 분리하는 격벽, 및 상기 제 1 체적(V1) 또는 상기 제 2 체적(V2) 중 하나의 하부 부분 내에 상기 기체를 주입하기 위한 주입 장치(13)를 포함하여, 상기 체적 내에서 상기 액체 매체와 주입된 기체 사이의 혼합물의 상승 순환 및 상기 주입 장치(13)에 의해 기체를 공급받지 않는 상기 체적 내에서 상기 혼합물의 하강 순환을 발생시키고, 상기 격벽은 상기 제 1 체적(V1)과 상기 제 2 체적(V2) 사이에서 유체 연통을 달성하기 위한 하나 이상의 유체 연통 장치(16)를 구비하고, 상기 유체 연통 장치(16)는,
- 상기 유체 연통 장치(16)로 인해 상기 컨테이너(11) 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체가 상기 유체 연통 장치(16)를 통해 하나의 체적으로부터 다른 체적으로 자유로운 유체 순환을 할 수 있는, 그리고 상기 상승 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력과 상기 하강 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력 사이의 차이가 사전결정된 임계값보다 커지자마자 상기 유체 연통 장치(16)가 취하는 제 1 구성과
- 상기 유체 연통 장치(16)가 상기 컨테이너(11) 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체의 상기 유체 순환의 전부 또는 일부를 차단하는, 그리고 상기 상승 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력과 상기 하강 순환이 발생되는 체적 내의 상기 혼합물의 압력 사이의 차이가 사전결정된 임계값 이하로 되자마자 상기 유체 연통 장치(16)가 취하는 제 2 구성 사이에서 자동적으로 전환되도록 구성되는,
액체 매체용 발효기. - 제 1 항에 있어서,
상기 발효기는 상기 격벽의 상이한 영역에 배치되는, 그리고 상기 격벽의 높이(H)를 따라 서로 어긋나는 복수의 별개의 유체 연통 장치(16)를 포함하는,
액체 매체용 발효기. - 제 2 항에 있어서,
각각의 유체 연통 장치(16)는 자율적이고, 외부의 작용 없이 그리고 상기 발효기(10)의 임의의 다른 유체 연통 장치(16)에 의해 채택된 구성에 무관하게 하나의 구성으로부터 다른 구성으로 전환되는,
액체 매체용 발효기. - 제 1 항에 있어서,
각각의 유체 연통 장치(16)는 상기 격벽의 두께를 횡단하는 복수의 개구(17) 및 복수의 폐쇄 요소(18)를 포함하고, 각각의 폐쇄 요소(18)는 대응하는 개구(17)를 구비하여,
- 상기 유체 연통 장치(16)의 제 1 구성에 대응하는, 그리고 상기 폐쇄 요소(18)가 대응하는 상기 개구(17)를 개방시켜, 상기 컨테이너(11) 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체가 상기 개구(17)를 통해 하나의 체적으로부터 다른 체적으로 자유롭게 순환할 수 있도록, 상기 개구(17)를 통해 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통을 허용하는 개방된 위치와,
- 상기 유체 연통 장치(16)의 제 2 구성에 대응하는, 그리고 상기 폐쇄 요소(18)가 상기 대응하는 개구(17)를 적어도 부분적으로 폐쇄하여, 상기 컨테이너(11) 내에 수용된 상기 액체 매체 및 상기 기체의 상기 개구(17)를 통한 상기 제 1 체적(V1)과 제 2 체적(V2) 사이의 유체 연통의 전부 또는 일부를 차단하는 폐쇄된 위치 사이에서 전환되는,
액체 매체용 발효기. - 제 4 항에 있어서,
각각의 유체 연통 장치(16)는, 각각의 폐쇄 요소(18)에 대해, 상기 폐쇄된 위치와 상기 개방된 위치 사이에서 이동가능하게 상기 격벽 상에 상기 폐쇄 요소(18)를 고정할 수 있는 대응하는 연결 메커니즘(19)을 포함하는,
액체 매체용 발효기. - 제 5 항에 있어서,
각각의 연결 메커니즘(19)은, 상기 상승 순환이 발생하는 상기 체적 내의 상기 혼합물의 압력과 상기 하강 순환이 발생하는 상기 체적 내의 상기 혼합물의 압력 사이의 차이가 상기 사전결정된 임계값을 초과하는 값을 가지는 경우에 상기 차이의 작용 하에서, 상기 폐쇄 요소(18)를 자동적으로 개방된 위치에 기계적으로 배치하도록 구성되는,
액체 매체용 발효기. - 제 5 항에 있어서,
각각의 연결 메커니즘(19)은, 상기 상승 순환이 발생하는 상기 체적 내의 상기 혼합물의 압력과 상기 하강 순환이 발생하는 상기 체적 내의 상기 혼합물의 압력 사이의 차이가 상기 사전결정된 임계값 이하의 값을 가지는 경우에 상기 차이의 작용 하에서, 상기 폐쇄 요소(18)를 자동적으로 폐쇄된 위치에 기계적으로 배치하도록 구성되는,
액체 매체용 발효기. - 제 5 항에 있어서,
각각의 폐쇄 요소(18)와 결합되는 상기 연결 메커니즘(19)은 상기 대응하는 개구(17) 위에 위치되는 피벗 축선(21)을 중심으로 하는 상기 격벽에 대한 상기 폐쇄 요소(18)의 힌지 수단(22)을 포함하고, 상기 개방된 위치로부터 상기 폐쇄 위치로의 전환 및 그 반대로의 전환은 상기 피벗 축선(21)을 중심으로 하는 상기 폐쇄 요소(18)의 의 틸팅(tilting)에 의해 발생하는,
액체 매체용 발효기. - 제 8 항에 있어서,
상기 연결 메커니즘(19)은 상기 피벗 축선(21)이 상기 상승 순환이 발생하는 체적 내에 배치되도록 구성되고, 상기 폐쇄 요소(18)는 상기 하강 순환이 발생하는 체적 내에 배치되는,
액체 매체용 발효기. - 제 8 항에 있어서,
각각의 폐쇄 요소(18)에 결합되는 상기 연결 메커니즘(19)은 상기 힌지 수단(22)에서 상기 피벗 축선(21)을 중심으로 힌지결합되는 제 1 단부(201) 및 상기 폐쇄 요소(18)에 연결되는 제 2 단부(202)를 갖는 지지 암(20)을 포함하고, 상기 지지 암(20)은 상기 격벽의 두께를 통과하는,
액체 매체용 발효기. - 제 8 항에 있어서,
상기 연결 메커니즘(19)의 무게중심은 상기 상승 순환이 발생하는 체적(V1) 내에 위치되는,
액체 매체용 발효기. - 제 5 항에 있어서,
각각의 폐쇄 요소(18)에 결합되는 상기 연결 메커니즘(19)은, 한편으로는, 실질적으로 수평인 병진 방향을 따라 상기 격벽에 대해 상기 폐쇄 요소(18)의 병진에 의한 슬라이딩 수단을 포함하고, 상기 개방된 위치로부터 상기 폐쇄 위치로의 전환 및 그 반대로의 전환은 상기 병진 방향을 따라 상기 폐쇄 요소(18)의 슬라이딩에 의해 발생되고, 다른 한편으로는, 상기 폐쇄 요소(18)를 그 폐쇄 위치를 향해 항구적으로 편향시키는 탄성 복귀 부재를 포함하고, 상기 개방된 위치로의 전환은 상기 폐쇄 요소(18) 상의 상기 탄성 복귀 부재의 기계적 편향 작용에 대항함으로써 발생하는,
액체 매체용 발효기. - 제 4 항에 있어서,
상기 폐쇄 요소(18)는 상기 폐쇄 요소(18)의 폐쇄 위치에서 상기 격벽에 대해 지지되기 위한 지지면(181)을 포함하고, 상기 지지면(181)은 상기 지지면(181)이 접촉하게 되는 상기 격벽의 영역의 형상에 대해 상보적인 공간 형상을 갖는,
액체 매체용 발효기. - 제 1 항에 있어서,
상기 격벽은 상기 컨테이너(11) 내에 위치되는 내부 튜브(12)로 형성되고, 상기 내부 튜브(12)는 내부에 상기 제 1 체적을 형성하고, 외부에 상기 컨테이너(11)와 조합하여 상기 제 2 체적(V2)을 형성하는,
액체 매체용 발효기. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 유체 연통 장치(16)는 수동적 개입을 필요로 하지 않는 방식으로 자동적인,
액체 매체용 발효기.
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