NL8601495A - Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan. - Google Patents

Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan. Download PDF

Info

Publication number
NL8601495A
NL8601495A NL8601495A NL8601495A NL8601495A NL 8601495 A NL8601495 A NL 8601495A NL 8601495 A NL8601495 A NL 8601495A NL 8601495 A NL8601495 A NL 8601495A NL 8601495 A NL8601495 A NL 8601495A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
reactor vessel
flow
vessel
reactor
concentration
Prior art date
Application number
NL8601495A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Suiker Unie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=19848146&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NL8601495(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority to NL8601495A priority Critical patent/NL8601495A/nl
Application filed by Suiker Unie filed Critical Suiker Unie
Priority to AU73669/87A priority patent/AU603578B2/en
Priority to DK287887A priority patent/DK287887A/da
Priority to DE8787201074T priority patent/DE3778428D1/de
Priority to EP87201074A priority patent/EP0249288B1/en
Priority to ES198787201074T priority patent/ES2031117T3/es
Priority to AT87201074T priority patent/ATE75260T1/de
Priority to NZ220606A priority patent/NZ220606A/en
Priority to CA000539147A priority patent/CA1313159C/en
Priority to IE151887A priority patent/IE60231B1/en
Priority to JP62143013A priority patent/JPS6356296A/ja
Priority to US07/059,590 priority patent/US4891318A/en
Priority to FI872567A priority patent/FI89182C/fi
Priority to NO872398A priority patent/NO168255C/no
Publication of NL8601495A publication Critical patent/NL8601495A/nl
Priority to GR920401148T priority patent/GR3004806T3/el

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
    • C12P19/06Xanthan, i.e. Xanthomonas-type heteropolysaccharides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18Flow directing inserts
    • C12M27/20Baffles; Ribs; Ribbons; Auger vanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18Flow directing inserts
    • C12M27/22Perforated plates, discs or walls
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/32Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of substances in solution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/42Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of agitation speed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/818Aeration or oxygen transfer technique
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215Microorganisms
    • Y10S435/822Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/91Xanthomonas

Description

* ~ NO 33923 5»’
Korte aanduiding: Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan.
De uitvinding heeft in eerste instantie betrekking op een werkwijze voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan, waarbij als reactiecomponenten water, een één of meer suikers en voedingszouten bevattend productiemedium, en een ent-5 materiaal van een geschikte aërobe bacterie in een reactorvat worden gemengd en dat medium onder toevoer van zuurstof bevattend gas aan fermentatie wordt blootgesteld.
Gebruikelijk is polysacchariden te bereiden in een zogenaamd geroerd vat. Gebleken is dat bij gebruik van zo een vat, in 10 de circulatietijd, dat is de tijd dat een vloeistofelementje nodig heeft om vanaf de roerder door het vat rondgevoerd en terug naar de roerder te worden gevoerd, een sterke spreiding optreedt. Deze spreiding heeft een ongunstige invloed op het rendement van het proces, immers zullen de vloeistofdeeltjes met een relatief snelle circulatie-15 tijd tekort worden onderworpen aan de behandeling (onvoldoende omzetting), terwijl vloeistofdeeltjes met een trage circulatietijd te lang aan de behandeling worden blootgesteld. De viscositeit neemt tijdens het fermentatieproces toe en vanaf een bepaalde viscositeits-waarde creëert de roerder een draaiende cilinder terwijl de rest 20 nagenoeg stilstaat. Bovendien zal bij toepassing van een geroerd vat een relatief hoge zuurstofconcentratie bij de roerder en een relatief lage zuurstofconcentratie bij de vatwand optreden. Deze nadelige verschijnselen worden versterkt naar mate de reologische eigenschappen van het mengsel veranderen: het mengsel wordt viskeuzer. Om toch een zo 25 volledig mogelijke omzetting te bereiken, zijn vaak hoge energiekosten noodzakelijk waarbij de energie vooral wordt gebruikt voor het roeren.
Een ander probleem van het uitvoeren van een proces in een geroerd vat is dat het vanaf laboratoriumschaal op technische schaal vergroten (opschalen) van de apparatuur gepaard gaat met grote verandering van de 30 condities waaronder het proces verloopt.
Deze bezwaren kunnen worden ondervangen door toepassing van de werkwijze en inrichting volgens de niet vóórgepubliceerde Europese octrooiaanvrage 85 201 863.9 van aanvraagster. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een circulatiebuis zonder einde waarin een 35 circulatiepropstroom teweeg wordt gebracht, welke stroom door een aantal in-lijn-mengers wordt gevoerd. Een dergelijke circulatiebuis S6014S’ 2 ! -¾ is vanwege de zwakte van de constructie betrekkelijk duur en kwetsbaa terwijl het wandoppervlak ten opzichte van de inhoud relatief groot is. De investering is dan ook hoog.
Volgens de uitvinding is nu gebleken dat boven-5 genoemde bezwaren van een geroerd vat kunnen worden ondervangen zonder toepassing van een relatief dure, kwetsbare circulatiebuis, en wel doordat de reactiecomponenten door middel van pompmiddelen in het reactorvat in een circulatiestroom worden gebracht, welke circulatie-stroom een stijgstroom en een daalstroom omvat welke stromen van elkaar 10 zijn gescheiden door één of meer in het reactorvat aangebrachte schotten, waarbij de menging tot stand komt doordat de stijgstroom en/of de daalstroom in hoofdzaak in de vorm van een propstroom door één of meer statische in-lijn-mengers wordt gevoerd.
Door toepassing van een constante circulatiesnelheid 15 kunnen zeer behoorlijke resultaten worden bereikt die ver uitsteken boven de resultaten van een geroerd vat. In het algemeen is het echter aan te bevelen op ten minste één plaats de concentratie van een reactiecomponent of een daarvan afgeleide waarde te meten en aan de hand van die meting de reactiesnelheid binnen kritische minimale en 20 maximale grenzen te re'gelen overeenkomstig de kinetiek van het proces.
Onder de reactiesnelheid van een enzymatisch of microbiologisch proces wordt verstaan de snelheid, waarmee een bepaalde graad van chemische omzetting bereikt wordt. Het kan daarbij gaan om de snelheid van een bepaalde zuurstofopname, koolzuurproductie, warmte-25 productie, substraatverbruik, productvorming en dergelijke. In het algemeen geldt dat de reactiesnelheid toeneemt tot een bepaalde concentratie van een reactiecomponent (C-minimum kritisch) vervolgens min of meer constant blijft tot een bepaalde hogere concentratie van die component (C-maximum kritisch) en tenslotte afneemt bij concentraties 30 van die component die nog hoger zijn. Het zal duidelijk zijn dat het gunstig is dat tijdens het uitvoeren van een proces de concentratie van een component tussen de kritische maximum en minimum concentratie-waarden wordt gehouden. Door toepassing van een vat waarin onder andere met behulp van in-lijn-mengers een propstroom wordt gehandhaafd, kan de 35 concentratie van de component of van meer componenten tussen de kritische waarden worden gehouden door de reactiesnelheid met behulp van één of meer coneentratiemetingen of metingen van daarvan afgeleide waarden in de hand te houden. In het bijzonder komt de stroomsnelheid van de propstroom in aanmerking om te worden geregeld aan de hand van 8601483 3 * de meting of metingen van de concentratie van een component of een daarvan afgeleide waarde. Deze stroomsnelheid bepaalt in feite de contacttijd tussen de verschillende reactiecomponenten, terwijl ook transportgrootheden (gas-vloeistof; vloeistof-vloeistof; 5 vast-vloeistof) door de stroomsnelheid worden bepaald.
Opgemerkt wordt dat uit de gepubliceerde Europese octrooiaanvrage 0.111.253 een werkwijze voor het uitvoeren van een chemische reactie, in het bijzonder een bio-chemische reactie bekend is, welke werkwijze wordt uitgevoerd in een reactorvat dat door een 10 wand in twee kamers is verdeeld; in het vat wordt geen propstroom teweeggebracht. Ook van in-lijn-mengers wordt niet gerept, 'viel wordt de concentratie van een reactiecomponent, namelijk de reactieremmende component direct of indirect gemeten en wordt aan de hand van die meting de toevoer van één of meer nieuwe componenten in de reactor 15 zodanig geregeld dat een maximum niet wordt overschreden.
Behalve voor het regelen van de stroomsnelheid van de propstroom kan worden gekozen voor het regelen van de toevoersnelheid van· een substraat, dit is een reactiecomponent die als voedingsstof wordt gebruikt. Een belangrijk substraat bij de bereiding van xanthaan 20 is zuurstof. Het komt erop neer dat de concentratie vaü het substraat direct achter de statische mengers kleiner zal zijn dan de kritische maximumwaarde, terwijl direct voor de statische mengers, dat wil zeggen aan het eind van de circulatiebaan, deze waarde groter moet zijn dan de kritische minimumwaarde. De reactiesnelheid kan beheerst worden door 25 bij een zorgvuldig gekozen omloopsnelheid van de propstroom aan de hand van metingen van de substraatconcentratie meer of minder substraat toe te voeren. Voor het bereiken van energiebesparing verdient het echter de voorkeur om bij een zorgvuldig gekozen substraattoevoer de reactiesnelheid te beheersen door regeling van de stroomsnelheid van de prop-30 stroom aan de hand van de metingen van de concentratie van een reactiecomponent of een daarvan afgeleide waarde. Overigens is niet uitgesloten dat de reactiesnelheid wordt beheerst door het tegelijkertijd regelen van de propstroomsnelheid en de toevoer van een reactiecomponent.
35 Van invloed op het proces zijn onder andere ook het aantal injectiepunten van substraat en de dimensionering van de statische mengelementen en het aantal daarvan. Deze liggen voor een bepaalde inrichting echter meestal vast en zijn daarom meestal ongeschikt om aan de regeling te worden onderworpen.
g δ 0 1 4 0 ¥ -** 4
Wezenlijk voor het uitvindingseffect is dat zowel de optimalisatie van de reactor als de sturing van de procescondities wordt bepaald door de reactiekinetiek.
Toepassing van statische mengers heeft het voordeel 5 dat relatief weinig energie wordt verbruikt en dat het reactievolume betrekkelijk klein kan zijn, terwijl de vloeistof zich als een prop-stroom beweegt4
In plaats van de concentratie van een reactiecompo-nent zelf kan een daarvan afgeleide waarde worden gemeten, waarbij 10 afhankelijk van het proces onder andere in aanmerking komen de pH, de zuurstofspanning, de temperatuur en dergelijke.
De uitvinding betreft tevens een reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan. Om de werkwijze volgens de uitvinding te kunnen uitvoeren is het vat door 15 één of meer in hoofdzaak verticale schotten in daal- en stijgdelen verdeeld, zijn in ten minste één van die delen statische in-lijn-mengers aangebracht en binnen of buiten het vat pompmiddelen aanwezig zijn om in het vat een circulatiestroom met stijg- en daalstroom teweeg te brengen.
- 20 Het schot kan cilindrisch zijn waarbij het vat wordt verdeeld in een cilindrisch gedeelte en een ringvormig deel.
Een andere mogelijkheid is dat het schot of de schotten recht of licht gebogen zijn.
Om het proces tussen kritische minimale en maximale 25 reactiesnelheden te kunnen regelen zal het reactorvat ten minste één meetelement voor het meten van de concentratie van één of meer reactie-componenten of een daarvan afgeleide waarde hebben, terwijl regel-middelen aanwezig zijn om de pompsnelheid afhankelijk van de gemeten waarde te regelen. Liefst is het reactorvat op ten minste één plaats 30 voorzien van meetelementen voor het meten van de in hoofdzaak maximale en de in hoofdzaak minimale concentratie van een reactiecomponent of een daarvan afgeleide waarde.
De fermentatievloeistof krijgt bij het bereidings-proces van polysacchariden door aërobe bacteriën structuureigenschap-35 pen, in het bijzonder pseudo-plasticiteit. Bij viskeus wordende mengsels is in elk geval een pomp nodig voor de circulatie. Bij de bereiding van microbiële polysacchariden waarbij de viscositeit onder een bepaalde waarde blijft, kan de circulatie ook tot stand worden gebracht door het injecteren van substraat, in het bijzonder het sssnsu ψ -*> 5 gebruikte gasmengsel.
Het belangrijkste voordeel van de uitvinding is dat onder handhaving van een relatief goedkoop sterk reactorvat bij hetzelfde energieverbruik de productopbrengst aanzienlijk hoger is dan bij een 5 geroerd vat. Bij toepassing van een geroerd vat moet men in verband met de sterke stijging van de viscositeit stoppen bij een punt waar de productopbrengst nog betrekkelijk laag is. Deze beperking bestaat in veel mindere mate bij de werkwijze volgens de uitvinding.
Bij de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen 10 uitvoeringen van reactorvaten zullen nu aan de hand van de figuren nader worden toegelicht.
De in de figuren getekende reactorvaten van gewoonlijk cilindrische vorm, zijn bestemd voor de bereiding van polysaccha-riden, waarbij in het bijzonder aan xanthaan wordt gedacht. Reactie-15 componenten zijn water, een productiemedium dat één of meer suikers en voedingszouten bevat en een entmateriaal van een geschikte aërobe bacterie, in het geval van xanthaanbereiding: Xanthomonas Campestris.
Deze componenten worden gedurende een bepaalde tijd, bijvoorbeeld 72 uur, bij een bepaalde temperatuur, bijvoorbeeld 30°C, en een bepaalde 20 pH, bijvoorbeeld 7, onder’ toevoer van lucht in een reactorvat gemengd waarbij door fermentatie een polysaccharide wordt gevormd.
De reactorvaten zijn niet de gebruikelijke geroerde vaten, doch in elk van de vaten zijn één of meer verticale schotten 1 aangebracht die de vatruimte verdelen in een aantal deelruimtes, waarin 25 door middel van een pomp 2 een circulatie tot stand wordt gebracht. De genoemde deelruimtes begrenzen stijg- en daalstromea.
Uit de pijlen in de figuren volgt in welke deelruimte een stijgstroom respectievelijk een daalstroom wordt opgewekt. Ten minste één van de deelruimtes in elk vat omvat een aantal statische 30 in-lijn-mengers 3, bijvoorbeeld van een constructie beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 75.02953, 77.00090 of 80.04240. Deze mengers 3 verdelen de hoofdstroom in deelstromen, verwisselen de onderlinge positie van de deelstromen en verenigen vervolgens de deelstromen. Indien nodig kan een verwarmings- c.q. koeleenheid aan elk vat 35 zijn toegevoegd om de temperatuur op de gewenste waarde (bijvoorbeeld 30°C) te houden. Overigens komt tijdens het fermentatieproces warmte vrij. Een dergelijke verwarmings- c.q. koeleenheid kan bijvoorbeeld bestaan uit een dubbele vatmantel met een toevoer en een afvoer voor verwarmings- c.q. koeImed ium„
S601 49'J
'δ 6
Van elk vat is de luchttoevoer met 4 en de afvoer voor bij het fermentatieproces gevormd gasmengsel met 5 aangeduid.
In figuur 1 is het schot 1 cilindrisch. De stijg-stroom van de circulatiestroming bevindt zich binnen het schot 1, 5 terwijl de daalstroom aanwezig is in de ringvormige ruimte tussen de vatwand en het schot 1. De pomp 2 is buiten het vat geplaatst. De statische mengers 3 zijn in de stijgstroom geplaatst. Zij hebben een dubbele functie: zij mengen de bestanddelen van de vloeistof in een richting dwars op de stromingsrichting en zij dispergeren de gasfase 10 zodanig dat een verhoogde stofoverdracht in de mengers plaats vindt. De pompsnelheid wordt zo gekozen dat een bepaalde circulatietijd wordt bereikt terwijl voldoende stofoverdracht plaats vindt.
De ringvormige ruimte tussen het schot 1 en de vatwand zou ter bevordering van de gelijkmatigheid van de daalstroom 15 kunnen zijn voorzien van bijvoorbeeld een spiraalvormige geleider.
Figuur 2 verschilt van figuur 1 doordat de daalstroom door de van statische mengers voorziene cilindrische inwendige ruimte van het schot 1 wordt geleid terwijl de stijgstroom door de ringvormige ruimte wordt gevoerd.
20 Figuur 3 verschilt van figuur 1 en figuur 4 verschilt van figuur 2 doordat de circulatiepomp 2 in het vat is geplaatst.
Eén van de problemen bij de keuze van een geschikte pomp kan zijn dat het gevormde polysacchariden, bijvoorbeeld xanthaan, pseudo-plastisch is. Een centrifugaalpomp met wormvormige inducer of 25 een pomp met gecombineerde axiaal centrifugaalwerking zijn geschikte oplossingen voor dit probleem.
Figuur 5 toont een reactorvat dat door een recht schot in twee delen van ongelijke grootte is verdeeld. Het grootste deel is voorzien van statische in-lijn-mengers 3 en begrenst tijdens 30 bedrijf de stijgstroom.
Figuur 6 verschilt van figuur 5 doordat de daalstroom door de statische in-lijn-mengers gaat.
Figuur 7 toont een uitvoering met drie rechte schotten die met de vatwand 4 deelruimtes begrenzen waarvan er twee 35 voor een stijgstroom en twee voor een daalstoom dienen. De voor de stijgstroom bestemde deelruimtes zijn van statische in-lijn-mengers 3 voorzien. Er kunnen twee pompen 2 nodig zijn. Het voordeel van deze uitvoering is dat de verhouding hoogte .‘diameter relatief klein kan zijn.
8601493 7 * *
De reactoren werken in het algemeen portiegewijs, hoewel sommige types in het bijzonder de types waar de deelruimte(s) met statische mengers gebruikt wordt voor een stijgstroom ook voor continue toe- en afvoer van reactiecomponenten geschikt zijn.
5 Om een reactor te laten functioneren volgens de uitvinding wordt hij geheel gevuld met genoemde reactiecomponenten en wordt de pomp ingeschakeld waarbij lucht als substraat toegevoerd wordt via de inlaat 4. In de statische mengers vindt een innige menging van de reactiecomponenten plaats. De componenten worden door de aërobe 10 bacteriën gedeeltelijk geconsumeerd waardoor de bacteriën zich vermenigvuldigen en een product uitscheiden. Er wordt als substraat gebruik gemaakt van de zuurstof uit de lucht en deze zuurstof wordt door de aërobe bacteriën geconsumeerd. Na menging zal overtollig gas moeten worden afgescheiden, bijvoorbeeld door een vloeistof-gas-15 scheider. Het afgescheiden gas wordt bij 5 afgevoerd.
Tenminste in het deel waarin zich de statische mengers bevinden wordt een propstroom bewerkstelligd. Niet uitgesloten is dat tussen de statische mengers toevoerorganen zijn geplaatst om bepaalde componenten te kunnen toevoeren.
”20 Van wezenlijk belang is dat de condities waaronder de reactie plaats vindt, onafhankelijk van de grootte van de reactor kunnen worden geoptimaliseerd en dat het energieverbruik tot een minimum kan worden beperkt. Het opschalen van het proces wordt vergemakkelijkt doordat het procesverloop in de reactor goed is te beschrijven en 25 daardoor te modelleren. Microbiële polysacchariden hebben de eigenschap dat zij de reologie van het medium sterk beïnvloeden. Ten opzichte van een geroerd vat wordt steeds een energiebesparing bereikt.
Ook bij een constante circulatiesnelheid kunnen bij de bereiding van polysacchariden goede resultaten worden bereikt. Het 30 verdient echter de voorkeur de concentratie van een reactiecomponent of een daarvan afgeleide waarde op één of meer plaatsen te meten en de reactiesnelheid aan de hand van die meting te regelen. Bij wijze van voorbeeld is in figuur 1 aangegeven hoe het regelcircuit zou kunnen zijn uitgevoerd. Aan het boveneinde van het stijgdeel 1 bevindt zich 35 een meetelectrode 6 terwijl aan het ondereinde van het daaldeel 2 een meetelectrode 7 is aangebracht. Deze meetelectroden zijn verbonden met een regeleenheid 8 die de pomp 2 zodanig stuurt dat de reactiesnelheid binnen kritische minimale en maximale grenzen komt te liggen. In het bijzonder zal de meetelectrode 6 worden gebruikt om na menging de 850143*.! 8
Sf- hoogste concentratie aan substraat vast te stellen, terwijl het doel van de meetelectrode 7 is om de laagste concentratie aan substraat te bepalen. Voor het bereiken van een optimale reactiesnelheid zal de propstroomsnelheid door de pomp zo worden ingesteld dat de concentratie 5 van het substraat steeds binnen een maximale en minimale kritische waarde komt te liggen. Een en ander houdt concreet in dat indien de meetelectrode 6 vaststelt dat de hoogste concentratie aan substraat boven de kritische maximale waarde komt te liggen, de pompsnelheid zal worden verlaagd, terwijl als door meetelectrode 7 wordt gemeten dat de 10 laagste substraatconcentratie onder de kritische minimum waarde komt te liggen de pompsnelheid zal worden verhoogd.
De meetelectroden meten de concentratie van het substraat of een andere reactiecomponent zelf of een waarde die een directe functie is van die concentratie, waardoor afhankelijk van het 15 proces onder andere in aanmerking komen de pH, de zuurstofspanning, de temperatuur en de druk.
De pompsnelheid wordt geregeld om de reactie een optimaal verloop te laten hebben. Niet uitgesloten is echter dat de pompsnelheid constant is en dat de toevoersnelheid van substraat en/of 20 andere reactiecomponenten wordt geregeld aan de hand van de metingen van de concentratie of daarvan afgeleide waarden. Er kan op meer plaatsen geïnjecteerd worden en het aantal injectiepunten kan aan de hand van genoemde metingen worden gevarieerd. Ook regeling van de productafvoersnelheid behoort tot de mogelijkheden.
25 Wezenlijk voor de uitvinding is dat het proces in een gewoon stevig relatief goedkoop reactorvat kan plaats vinden dat door ten minste één schot is verdeeld in deelruimtes. Voorts is wezenlijk dat in de deelruimtes een circulatiestroom met een stijgstroom en een daalstroom wordt teweeggebracht en dat ten minste één van deze 30 stromen in de vorm van een propstroom door één of meer statische in-lijn-mengers wordt gevoerd.
86014&? 9 ~
VOORBEELD
Xanthomonas Campestris ATCC 13951 wordt gedurende 48 hr bij 30eC gekweekt op een tryptonglucose gistextractagar. Van een 5 losliggende kolonie wordt materiaal in een kolf met glucose gistextract moutextract oplossing geïnoculeerd en gesuspendeerd, waarna onder schudden bij 30°C gedurende 24 hr wordt gekweekt. 1 1 van dit ent-materiaal wordt toegevoegd aan 25 1 fermeutatiemedium bevattend glucose als koolstofbron in een concentratie van 4 gew. % en gistextract als 10 een organische stikstofbron in een concentratie van 0,5 gew. %.
Magnesiumionen worden toegevoegd als MgSO^ in een concentratie van 0,05 gew. %. De pH wordt tijdens de fermentatie constant gehouden tussen 6,5 en 7,5 door toevoeging van KOH in een concentratie van 2N.
Een basische buffer wordt gebruikt in de vorm van K2HPO4 in een 15 concentratie van 0,2 gew. %. Dit materiaal bevond zich in een reactorvat zoals boven beschreven met een volume van 120 1. De omlooptijd bedroeg 8 min. zodat de omloopsnelheid 15 1/min bedroeg. De temperatuur was 31eC en per minuut werd 40 1 lucht toegevoerd. Het circuleren van het materiaal werd 72 hr voortgezet. Het bleek dat 5 a 6 gew. % 20 xanthaan was gevormd waarbij per reactorvolume 4 kW aan energie was verbruikt. Bij eenzelfde energie-input (4kW/m^) in een geroerd vat (op 120 1 schaal) duurt de fermentatie 144 uur. De bereikte productconcentratie is dan 3 gew. %. Op pilot plant schaal wordt bij toepassing van een geroerd vat deze productconcentratie bij een 25 energie-input van 4-5 kW/m^, in 144 hr bereikt. In 72 hr wordt bij deze energie-input echter een veel lagere productconcentratie, namelijk 1,8 a 2,0 % verkregen.
_ 833 1 4a -1

Claims (9)

1. Werkwijze voor de fermentatiebereiding van poly-sacchariden, in het bijzonder xanthaan, waarbij als reactiecomponenten water, een één of meer suikers en voedingszouten bevattend productie-medium, en een entmateriaal van een geschikte aërobe bacterie in een 5 reactorvat worden gemengd en dat medium onder toevoer van lucht aan fermentatie wordt blootgesteld, met het kenmerk, dat de reactiecomponenten door middel van pompmiddelen in het reactorvat in een circulatiestroom worden gebracht, welke circulatiestroom een stijg-stroom en een daalstroom omvat welke stromen van elkaar zijn gescheiden 10 door één of meer in het reactorvat aangebrachte schotten, waarbij de menging tot stand komt doordat de stijgstroom en/of de daalstroom in hoofdzaak in de vorm van een propstroom door één of meer statische in-lijn-mengers wordt gevoerd.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 15 kenmerk, dat op ten minste één plaats de concentratie van een reactiecomponent of een daarvan afgeleide waarde wordt gemeten en aan de hand van die meting de reactiesnelheid binnen kritische minimale en maximale grenzen wordt geregeld overeenkomstig de kinetiek van het proces.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de reactiesnelheid wordt geregeld met behulp van het regelen van de stroomsnelheid van de propstroom in de circulatiebuis.
4. Werkwijze volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de reactiesnelheid wordt geregeld met behulp van het 25 regelen van de toevoer-van reactiecomponenten in de circulatiebuis.
5. Reactorvat voor de fermentatiebereiding van poly-saccahariden, in het bijzonder xanthaan, met het kenmerk, dat het vat door één of meer in hoofdzaak verticale schotten in daal-en stijgdelen is verdeeld, in ten minste één van die delen statische 30 in-lijn-mengers zijn aangebracht, en binnen of buiten het vat pompmiddelen aanwezig zijn om in het vat een circulatiestroom met stijg- en daalstroom teweeg te brengen.
6. Reactorvat volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat het schot cilindrisch is en het vat verdeeld in een 35 cilindrisch deel en een ringvormig deel.
7. Reactorvat volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat het schot of de schotten recht of licht gebogen I zijn. ! 8601
8. Reactorvat volgens één van de conclusies 5, 6 of 7, met het kenmerk, dat de reactor ten minste één meet-element voor het meten van de concentratie van één of meer reactie-componenten of een daarvan afgeleide waarde heeft, en dat regelmiddelen 5 aanwezig zijn om de pompsnelheid afhankelijk van de gemeten waarde te regelen.
9. Reactorvat volgens conclusie 8,met het kenmerk, dat de reactor op ten minste één plaats van meet-elementen is voorzien voor het meten van de in hoofdzaak maximale en de 10 in hoofdzaak minimale concentratie van een reactiecomponent of een daarvan afgeleide waarde. 8 δ 0 1 4 $
NL8601495A 1986-06-09 1986-06-09 Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan. NL8601495A (nl)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8601495A NL8601495A (nl) 1986-06-09 1986-06-09 Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan.
AU73669/87A AU603578B2 (en) 1986-06-09 1987-05-29 Method and reactor vessel for the fermentative preparation of polysaccharides, in particular xanthane
DK287887A DK287887A (da) 1986-06-09 1987-06-04 Fremgangsmaade og reaktionsbeholder til fremstilling af polysakkarider, navnlig xanthan, ved gaering
DE8787201074T DE3778428D1 (de) 1986-06-09 1987-06-05 Verfahren und reaktionskessel fuer die herstellung von polysacchariden durch fermentierung, insbesondere von xanthan.
EP87201074A EP0249288B1 (en) 1986-06-09 1987-06-05 Method and reactor vessel for the fermentative preparation of polysaccharides, in particular xanthane
ES198787201074T ES2031117T3 (es) 1986-06-09 1987-06-05 Metodo y deposito reactor para la preparacion fermentativa de polisacaridos, en particular xantano.
AT87201074T ATE75260T1 (de) 1986-06-09 1987-06-05 Verfahren und reaktionskessel fuer die herstellung von polysacchariden durch fermentierung, insbesondere von xanthan.
NZ220606A NZ220606A (en) 1986-06-09 1987-06-08 Method and reactor vessel for the fermentative preparation of polysaccharides
FI872567A FI89182C (fi) 1986-06-09 1987-06-08 Foerfarande och reaktioskaerl foer framstaellning av polysackarider, saerskilt xantan, genom fermentation
CA000539147A CA1313159C (en) 1986-06-09 1987-06-08 Method and reactor vessel for the fermentative preparation of polysaccharides, in particular xanthane
IE151887A IE60231B1 (en) 1986-06-09 1987-06-08 Method and reactor vessel for the fermentative preparation of polysaccharides, in particular xanthane
JP62143013A JPS6356296A (ja) 1986-06-09 1987-06-08 多糖類、とくにキサントンの発酵による生成方法および装置
US07/059,590 US4891318A (en) 1986-06-09 1987-06-08 Method for the fermentative preparation of polysaccharides, in particular xanthane
NO872398A NO168255C (no) 1986-06-09 1987-06-09 Fermenteringsreaktor samt anvendelse av denne til fremstilling av polysakkarider, saerlig xantan.
GR920401148T GR3004806T3 (nl) 1986-06-09 1992-06-04

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8601495 1986-06-09
NL8601495A NL8601495A (nl) 1986-06-09 1986-06-09 Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8601495A true NL8601495A (nl) 1988-01-04

Family

ID=19848146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8601495A NL8601495A (nl) 1986-06-09 1986-06-09 Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan.

Country Status (15)

Country Link
US (1) US4891318A (nl)
EP (1) EP0249288B1 (nl)
JP (1) JPS6356296A (nl)
AT (1) ATE75260T1 (nl)
AU (1) AU603578B2 (nl)
CA (1) CA1313159C (nl)
DE (1) DE3778428D1 (nl)
DK (1) DK287887A (nl)
ES (1) ES2031117T3 (nl)
FI (1) FI89182C (nl)
GR (1) GR3004806T3 (nl)
IE (1) IE60231B1 (nl)
NL (1) NL8601495A (nl)
NO (1) NO168255C (nl)
NZ (1) NZ220606A (nl)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3834443A1 (de) * 1988-10-10 1990-04-12 Biotechnolog Forschung Gmbh Verfahren zur fermentativen herstellung exozellulaerer polysaccharide in blasensaeulen
AT394576B (de) * 1991-01-16 1992-05-11 Vogelbusch Gmbh Reaktor zur durchfuehrung biologischer reaktionen mittels biokatalysatoren
DE69221841T2 (de) * 1991-12-20 1998-01-22 Shinetsu Bio Inc Verfahren zur Herstellung von gereinigtem Xanthangummi
EP0698662B1 (en) 1994-07-26 2001-06-06 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Apparatus and method for the production of xanthan gum
GB9611635D0 (en) * 1996-06-04 1996-08-07 Toja Amsterdam Bv Managing waste effluents etc.
US20020097634A1 (en) * 2001-01-24 2002-07-25 Pilkington Phyllis Heather Gas lift bio-reactor designs
BRPI0608286A2 (pt) * 2005-03-08 2009-12-22 Authentix Inc sistema, método e dispositivo para identificar e quantificar marcadores para autenticar um material e método para identificar, autenticar, e quantificar marcadores latentes em um material
US8354069B2 (en) 2005-03-08 2013-01-15 Authentix, Inc. Plug flow system for identification and authentication of markers
US10682586B2 (en) 2017-10-03 2020-06-16 Quinton Downe Devices, systems and methods for capturing energy in distilling operations

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3616260A (en) * 1969-02-20 1971-10-26 Process Engineering Co Fermentation process and apparatus
US3915807A (en) * 1972-09-27 1975-10-28 Valery Ivanovich Boiko Apparatus for cultivating microorganisms
CH578618A5 (nl) * 1973-08-30 1976-08-13 Mueller Hans Maennedorf
CH578369A5 (nl) 1974-05-10 1976-08-13 Sulzer Ag
US3957585A (en) * 1975-01-30 1976-05-18 Phillips Petroleum Company Method for conducting fermentation
US4019962A (en) * 1975-08-11 1977-04-26 Standard Oil Company (Indiana) Apparatus for aerobic fermentation
US4665833A (en) * 1976-11-03 1987-05-19 Fleishman Herman B Miniature electric track and train
CH611178A5 (en) 1976-12-03 1979-05-31 Sulzer Ag Process for manufacturing a stack for a static mixing device
US4207180A (en) * 1979-01-11 1980-06-10 Chang Shih Chih Gas-liquid reaction method and apparatus
US4251633A (en) * 1979-06-11 1981-02-17 Orlowski David C Multi-stage continuous system for production of heteropolysaccharides
CH642564A5 (de) 1979-10-26 1984-04-30 Sulzer Ag Statische mischvorrichtung.
DE3245312A1 (de) * 1982-12-08 1984-06-14 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Verfahren zum durchfuehren (bio-)chemischer reaktionen
IE58568B1 (en) 1984-11-15 1993-10-06 Suiker Unie Method and device for the carrying out of a microbiological or enzymatic process

Also Published As

Publication number Publication date
ES2031117T3 (es) 1992-12-01
DK287887A (da) 1987-12-10
AU7366987A (en) 1987-12-10
AU603578B2 (en) 1990-11-22
JPS6356296A (ja) 1988-03-10
NZ220606A (en) 1990-04-26
EP0249288B1 (en) 1992-04-22
IE871518L (en) 1987-12-09
CA1313159C (en) 1993-01-26
DK287887D0 (da) 1987-06-04
NO168255C (no) 1992-01-29
US4891318A (en) 1990-01-02
FI89182B (fi) 1993-05-14
FI872567A0 (fi) 1987-06-08
IE60231B1 (en) 1994-06-15
FI89182C (fi) 1993-08-25
EP0249288A3 (en) 1988-11-02
ATE75260T1 (de) 1992-05-15
EP0249288A2 (en) 1987-12-16
GR3004806T3 (nl) 1993-04-28
DE3778428D1 (de) 1992-05-27
NO168255B (no) 1991-10-21
FI872567A (fi) 1987-12-10
NO872398L (no) 1987-12-10
NO872398D0 (no) 1987-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0185407B1 (en) Method and device for the carrying out of a microbiological or enzymatic process
US4426450A (en) Fermentation process and apparatus
US7201884B2 (en) Process and apparatus for performing a gas-sparged reaction
Bylund et al. Scale down of recombinant protein production: a comparative study of scaling performance
NL8601495A (nl) Werkwijze en reactorvat voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan.
CN114127248A (zh) 用于生长微生物的生物反应器
Galaction et al. Evaluation and modeling of the aerobic stirred bioreactor performances for fungus broths
RU2585666C1 (ru) Аппарат для культивирования метанокисляющих микроорганизмов
Thamer Study the effect of different types impellers on the transfer coefficient in photobioreactor.
NL8403497A (nl) Werkwijze en inrichting voor het uitvoeren van een microbiologisch of enzymatisch proces.
RU193750U1 (ru) Усовершенствованный петельный ферментер
EP0608386B1 (en) A method for continuously recovering microbial fermentation products and/or cellular substance
RU2739528C1 (ru) Ферментер для культивирования биомассы метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulatus
NL8500602A (nl) Werkwijze voor de fermentatiebereiding van polysacchariden, in het bijzonder xanthaan.
CAŞCAVAL et al. Evaluation of the hydrodynamic regime of aerobic stirred bioreactors using the mixing distribution criteria. 1. Simulated broths
Özbaş et al. Oxygen transfer kinetics of riboflavin fermentation by Ashbya gossypii in agitated fermentors
Orhan et al. Mass Transfer Characteristics of a Fermentation Broth and İnvestigation of Bacillus amyloliquefaciens Growth in a Cocurrent Downflow Contacting Reactor (CDCR)
Galaction et al. Mixing Time for Aerobic Stirred Bioreactors (Simulated Broths)
KR20230023434A (ko) 신형 반응기
ONISCU et al. Modelling of Mixing in Stirred Bioreactors 3. Mixing Time for Aerated Simulated Broths
DK141338B (da) Fremgangsmåde til aerob dyrkning af mikroorganismer og et fermenteringsapparat til udøvelse af fremgangsmåden.
Galaction et al. Evaluation of the hydrodynamic regime of aerobic stirred bioreactors using the mixing distribution criteria 2. Saccharomyces cerevisiae broths
Cascaval et al. Modeling of mixing for stirred bioreactors: 3. Mixing time for aerated simulated broths
CASCAVAL MODELING OF MIXING FOR STIRRED BIOREACTORS 3. Mixing time for aerated simuIated broths

Legal Events

Date Code Title Description
BV The patent application has lapsed