NO143668B - Fremgangsmaate og apparat for aerob dyrkning av mikroorganismer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og apparat for aerob dyrkning av mikroorganismer, og

utgjør en forbedring av eller modifikasjon av britisk patent nr. 1.3 5 3.008.

Reaksjoner som krever intim kontakt mellom en gass og en væske, f.eks. aerobe fermenteringer, har inntil nå vanligvis blitt utført i industriell skala med utstyr som hovedsakelig består av en stor tank hvor gassen innføres i bunnen eller nær ved bunnen. Intim kontakt mellom gass og væske oppnås ved å holde væsken i

jevn sirkulasjon ved å anvende mekaniske røreverk eller ved hjelp av den innførte gass eller ved en kombinasjon av disse metoder.

I det tilfelle at sirkulasjonen opprettholdes ved innføring av gass

så består sirkulasjonsmønsteret i kjent utstyr av en relativt hurtig oppadgående fase og en langsom nedadgående fase. Ved fermenteringer som utføres på denne måten absorberes til ført oksygen i den flytende kulturen i løpet av den relativt korte oppadgående fasen, mens i løpet av den noe lengere nedadgående fasen underkastes den flytende kulturen for anaerobe eller nesten anaerobe betingelser.

Det industrielle fremskritt generelt og spesielt utviklingen innenfor industriell fermentering som omfatter innføringen av nye prosesser for fremstilling av proteiner og andre fermenterings-produkter har resultert i en øket størrelsesorden når det gjelder fremstillingen og har nødvendiggjort anvendelsen av anlegg med betydelig større kapasitet.

Det utstyr som er beskrevet ovenfor kan ikke tilpasses for

å møte de moderne krav tilfredsstillende, siden det av forskjellige fysikalske og biologiske årsaker ikke er kommersielt gjennomførbart å øke størrelsen av tankene utover visse grenser.

Ved fermenteringer som krever store mengder tilført oksygen

er det vanskelig og kostbart, spesielt når det anvendes mekaniske røreverk, å tilføre den nødvendige mengde av luft eller andre oksygenbærende gasser til prosessen, å holde"de forskjellige krevede egenskaper av den flytende kulturen som sirkulerer konstante i alle punkter gjennom tanken og holde den flytende kulturen på en egnet og konstant temperatur gjennom det hele. Dette begrenser det maksimale volum av tanken, og for således å bibeholde en økonomisk form på tanken er høyden vanligvis begrenset (til ca. 15 meter i de fleste tilfeller).

I de senere år har det vært stor interesse for fremgangsmåter for fremstilling av encelleproteiner for anvendelse som f6r-

tilsetning ved dyrkning av mikroorganismer på substrater som inneholder billige karbonkilder. Slike prosesser krever ofte en stor mengde tilført oksygen, spesielt når mikroorganismen vokser med høy hastighet og når det anvendes et substrat, f.eks. et hydrokarbon eller delvis oksydert hydrokarbon, hvor oksygenbehovet til mikroorganismen er meget stort. For at et slikt produkt skal kunne konkurrere økonomisk med mere tradisjonelle f6rstoffer er det nødvendig å utføre fermenteringen i et stort anlegg. For vellykket kommersiell drift er det nødvendig at man oppnår en høy overførings-hastighet av oksygen til væskekulturen ved fremgangsmåten for at

det høye oksygenbehovet av hurtig voksende kulturer av høye celle-masseverdier kan dekkes i et fermenteringsapparatur av et gitt volum. Den overføringshastigheten av oksygen som man kan oppnå

i en vanlig fermenteringsapparatur av praktisk størrelse er ikke tilfredsstillende for drift av en kommersiell vellykket prosess av denne type.

Britisk patent nr. 1.353.008 omhandler en fremgangsmåte

for aerob fermentering av et substrat ved hjelp av mikroorganismer som er istand til å utnytte substratet for vekst hvor fermenteringsmediet, som består av substrat og mikroorganismer, sirkuleres kontinuerlig mellom to områder som har forskjellig hydrostatisk trykk, luft og/eller oksygen oppløses i fermenteringsmediet i området som har høyere hydrostatisk trykk og karbondioksyd som fremstilles under fermenteringen forlater fermenteringsmediet i området med lavere hydrostatisk trykk.

Britisk patent nr. 1.353.008 beskriver også en fermenteringsapparatur som har to kammere (et stigerør og et fallrør) og midler slik at fermenteringsmediet sirkulerer kontinuerlig mellom kammerne, det finnes også midler, i nærheten av den nederste enden av et av kammerne (stigerøret), for innføring av en oksygenholdig gass i fermenteringsapparaturen og for å fremstille, når fermenteringsapparatet inneholder et fermenteringsmedium, en forskjell mellom det hydrostatiske trykk i den nederste delen av de to kammere som er tilstrekkelig til at fermenteringsmediet sirkulerer kontinuerlig mellom de to områder som har forskjellig hydrostatisk trykk,

det finnes midler for at gassen skal unnvike fra den øvre delen av fermenteringsapparaturen.

Oppfinnelsen ifølge britisk patent nr. 1.353.008 er godt egnet for fermenteringsprosesser i stor skala, siden den muliggjør en høy overføringshastighet av oksygen til den flytende kulturen uten en tilsvarende økning i kraftforbruk sammenlignet med de konvensjonelle fermenteringsapparaturer som er angitt ovenfor.

Det har nå vist seg at når fremgangsmåten ifølge britisk patent nr. 1.353.008 utføres i en fermenteringsapparatur som har en høyde over et visst nivå og som har visse relative dimensjoner av stigerør og fallrør og ved visse betingelser for tilførsel av oksygenholdig gass, får man meget tilfredsstillende resultater (når det gjelder overføringshastighet av oksygen, kraftoverføringsforhold og vekst av mikroorganismer) for drift i stor skala under betingelser som krever tilførsel av store mengder oksygen.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det skaffet tilveie

en fremgangsmåte for aerob dyrkning av mikroorganismer i en væske som sirkuleres kontinuerlig rundt i et apparat som omfatter minst ett kammer for oppadgående strøm (i det følgende betegnet som stigerør) og minst ett kammer for nedadgående strøm (i det følgende betegnet som fallrør), hvor de øvre og nedre endene, av fallrøret (fallrørene) er tilknyttet henholdsvis de øvre og nedre ender av stigerøret (stigerørene), idet sirkulasjon av væsken i apparatet oppnås ved å tilsette en oksygenholdig gass. Fremgangsmåten karakteriseres ved at det anvendes et apparat som er minst 20 meter høyt og hvor det totale utnyttbare tverrsnitt av stige-røret (stigerørene) er mellom 3 og 8 ganger det totale anvendbare tverrsnitt av fallrøret (fallrørene), og gassen tilsettes i en så stor mengde at man får en gjennomsnittshastighet på minst 15 cm/sek. av væsken i stigerøret (stigerørene). Fortrinnsvis tilføres 10 til 60% av totalvolumet av tilført gass i apparatet, til væsken i fallrøret (fallrørene).

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det også skaffet tilveie en fermenteringsapparatur som omfatter minst ett kammer for oppadgående strøm (i det følgende betegnet som stigerør) og minst ett kammer for nedadgående strøm (i det følgende betegnet som fallrør) hvor de øvre og nedre ender av stigerøret (stigerørene) er tilknyttet til henholdsvis de øvre og nedre ender av fallrøret (fallrørene) og midler for å innføre oksygenholdig gass i apparatet. Apparatet karakteriseres ved at det har en høyde på minst 2o meter, det totale utnyttbare tverrsnitt av stigerøret (stigerørene) er mellom 3 og 8 ganger det totale utnyttbare tverrsnitt av fallrøret (fallrørene) og gassinnføringsmidlene er tilstrekkelig til å gi en gjennomsnittshastighet på minst 15 cm/sek. til væsken i stigerøret (stigerørene). Fortrinnsvis er fermenteringsapparaturen utstyrt med midler for innføring av en mengde på 10 til 60% av det totale volum av innført gass i væsken i fallrøret (fallrørene).

Under oppstartingen efter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilføres all eller nesten all gass i stigerøret (stigerørene) i en viss tid for å begynne sirkulasjonen av væsken. Denne oppstartings-prosessen fortsetter inntil væsken sirkulerer jevnt med en passende hastighet, dvs. inntil gjennomsnittshastigheten av væsken i fallrøret (fallrørene) er minst 100 cm/sek. Oppfinnelsen er meget egnet for aerobe fermenteringsprosesser som krever et høyt opptak av oksygen.

Prosesser som oppfinnelsen passer meget godt for,

omfatter fremstillingen av encelleprotein ved å. dyrke mikroorganismer på hydrokarboner eller delvis oksyderte hydrokarboner (f.eks. metanolholdige) substrater eller fremstillingen av aminosyrer (f.eks. lysin, glutaminsyre og metionin) eller fremstillingen av sitronsyre og enzymer (f.eks. glukoseisomerase) eller fremstillingen av antibiotika (f.eks. penicillin).

Betegnelsen gjennomsnittshastighet av væske eller flytende kultur i stigerøret (stigerørene) eller fallrøret (fallrørene)

betyr gjennomsnittshastigheten av væsken eller flytende kultur i stigerøret (stigerørene) eller fallrøret (fallrørene) over hele tverrsnittet av kammeret. Siden-det indre tverrsnitt av disse kammere, særlig stigerøret (stigerørene), ikke behøver å

være like stort over hele lengden, kan hastigheten av væsken eller flytende kultur i hvert kammer variere langs lengden.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse vil innføringen av gass i den flytende kulturen forandre hele det sirkulerende medium til en flytende væske med redusert tetthet som består av gassbobler, væske og mikroorganismer, og for-

skjellen i hulrom mellom stigerøret (stigerørene) og fallrøret.

(fallrørene) som skyldes innført gass gir væsken en hastighet som er tilstrekkelig høy under normale driftsbetingelser slik at man får en i alt vesentlig homogen dispersjon av bobler. I

denne form sirkulerer den flytende kulturen rundt i systemet i "plug flow", dvs. "plug flow" med en viss mengde turbulent blanding.

Alle volumelementer av væskekulturen sirkulerer hurtig

og jevnt mellom områder av høyt og lavt hydrostatisk trykk i de lavere og høyere deler av systemet. I høytrykksområdet absorberes oksygenet som er nødvendig for vekst av mikroorganismer i kulturen, mens i området med lavere trykk desorberes CO^som er fremstilt. I den øvre del av systemet frigjøres avgass fra den sirkulerende flytende kulturen og får unnslippe.

Den overføringshastigheten av oksygen til den flytende kulturen som kan oppnås ved en aerob fermenteringsprosess er viktig, siden den bestemmer hastigheten av mikroorganismeproduksjonen som kan oppnås i en fermenteringsapparatur av et gitt volum.

Overføringshastigheten i stor skala er fortrinnsvis minst

2 kg 02/m 3 h og fortrinnsvis 4 til 12 kg 02/m 3h. Siden overførings-hastigheten blant annet er avhengig av den totale høyden av systemet, er det viktig, dersom man skal opprettholde en passende mikrobiell veksthastighet og produktivitet, at høyden bør overskride en minsteverdi. Ved fermenteringsapparaturen ifølge oppfinnelsen kan en passende overføringshastighet oppnås når totalhøyden er 20 meter. Imidlertid foretrekkes høyder på minst 30 meter,

spesielt høyder på 40 til 60 meter.

Gassen som innføres i systemet under den aerobe

fermentering, som kan være oksygen, luft eller en eller annen oksygenholdig gassblanding, tjener forskjellige formål:

1. Den forårsaker sirkulasjon av kulturen i systemet.

2. Den gir oksygen for mikroorganismene.

3. Ved et passende valg av innføringssteder for gass og de mengder av gass som innføres på de forskjellige steder, kan man utøve en viss grad av kontroll over fremgangsmåten. Spesielt kan strømningshastigheten og derved sirkulasjonstiden av mediet reguleres. Fordelingen av konsentrasjonen av oppløst oksygen

kan også reguleres.

4. Overflaten av boblene som skyldes innført gass er tilgjengelig for desorbsjon av C02. Volumet og sammensetningen av innført gass kan anvendes for å regulere fordelingen av konsentrasjonen av C02i væsken eller flytende kultur.

Totalmengden av innført gass, innføringsstedene og de proporsjonale mengder som innføres på de forskjellige steder kan variere avhengig av de krav som mikroorganismen stiller og den nødvendige sirkulasjonshastighet. Gassen kan innføres i fallrøret (fallrørene) i ett eller en rekke nivåer, f.eks. 2 til 5. Fortrinnsvis tilføres gassen i stigerøret (stigerørene) i ettnivå, skjønt gassen kan også innføres i stigerøret i en rekke nivåer. Egnede steder for innføring av gass i hvert kammer er fordelt langs fallrøret (fallrørene), men er konsentrert ved eller nær bunnen av stigerøret (stigerørene).

I noen av apparatene ifølge foreliggende oppfinnelse hvor fallrøret (fallrørene) og stigerøret (stigerørene) er helt adskilt og er forbundet med rør ved de øvre og nedre ender, kan stigerørs-gassen tilføres i det laveste tilknyttede rør som for dette formål ansees å utgjøre en del av stigerøret (stigerørene). Det laveste tilknyttede rør er fortrinnsvis skråttliggende oppover i retning av hoveddelen av stigerøret (stigerørene). For lett oppstarting efter fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse finnes det et spesielt gassforråd for innføring av gass i den øvre delen av stigerøret (stigerørene). Foretrukne mengder av gass som innføres i fallrøret (fallrørene) er 20 til 40% av totalvolumet av gass som tilføres til systemet.

Den nøyaktige geometriske form av fermenteringsapparaturen kan variere meget slik som fremgår av figurene. Stigerøret (stigerørene) og fallrøret (fallrørene) kan passende plasseres eksternt i forhold til hverandre og være fullstendig adskilt bortsett fra forbindelsesrør ved de øvre og nedre ender eller kan være plassert i et enkelt kar som er avdelt innvendig ved hjelp av en eller flere skillevegger som har åpninger i de øvre og nedre ender. Stigerøret (rørene) og fallrøret (fallrørene) kan være sylindre som er plassert eksternt i forhold til hverandre eller knyttet sammen ved hjelp av rør som kan være horisontale, eller ved tilknytninger nederst være U-formet. Systemet kan alternativt bestå av 2 kammere som er koaksiale, slik at ett, fortrinnsvis stigerøret, omgir det andre. Systemet består fortrinnsvis av en rekke stigerør som er plassert eksternt i forhold til og tilknyttet et enkelt fallrør, særlig 3 til 8 stigerør tilknyttet et enkelt fallrør.

I det siste tilfelle kan hvert enkelt stigerør ha det

samme tverrsnitt som fallrøret, idet arealet av alle fallrørene er større. Et slikt system kan lett prefabrikeres.

De hastigheter som oppnås av den flytende kulturen i fall-røret (fallrørene) og i stigerøret (stigerørene) er avhengig av tverrsnittene av disse kammere, dvs. av diameterne når de er sylindriske. Kammerne er nødvendigvis ikke av jevn diameter langs hele lengden og det er ofte ønskelig at stigerøret (stigerørene) består av to deler vertikalt over hverandre, idet den laveste delen har større tverrsnitt. I dette tilfelle er tverrsnittet av den laveste seksjonen i stigerøret (stigerørene) fortrinnsvis mellom 3 og 8 ganger større enn den øverste delen. Fortrinnsvis utgjør den laveste delen 30 til 60% av totallengden av stigerøret. Alternativt kan tverrsnittet av stigerøret (stigerørene) reduseres jevnt mot høyden.

For å unngå oppsamling av store mengder CO2sirkuleres den flytende kulturen hurtig mellom områder av høyt og lavt trykk i fermenteringsapparaturen. Tiden som den flytende kulturen anvender for å sirkulere helt rundt i systemet er fortrinnsvis 0,5 til 5 minutter, særlig mellom 1 og 3 minutter. Den hastigheten som oppnås av den flytende kulturen i ethvert punkt i stigerøret (stigerørene) eller fallrøret (fallrørene) vil være avhengig av tverrsnittet av den delen av kammeret.. For at den flytende

kulturen skal sirkulere hovedsakelig i "plug flow" må den minste hastigheten i stigerøret (stigerørene) overskride 10 cm/sek. Fortrinnsvis er gjennomsnitshastighetene 20 til 80 cm/sek i stige-

røret (stigerørene) (i den laveste del dersom dette kammeret ikke er av jevnt tverrsnitt) og 200 til 500 cm/sek i fallrøret (fall-rørene) .

Fermenteringsapparatet kan kjøres enten satsvis eller kontinuerlig.

Den flytende kulturen sirkulerer hovedsakelig i "plug flow"

som gjør at man oppnår en høy grad av homogenitet. Nesten hele volumet av fermenteringsapparaturen kan anvendes for vekst av mikroorganismer og man eliminerer rom hvor det råder anaerobe betingelser. Dette muliggjør en høy grad av kontroll over fermenteringsparameterne slik som temperatur, pH og substrat-konsentrasjon, og derved oppnår man et forbedret og mer jevnt produkt. Når fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes f.eks. for å fremstille encellet protein utviser mikroorganismen en høy grad av morfologisk jevnhet og en forbedret overføring av substratkarbon til cellekarbon. Oppfinnelsen mulig-

gjør også at man oppnår effektiv sirkulasjon og unngår å anvende eksterne sirkulasjonssløyfer for å fjerne reaksjonsvarmen og fermenteringsvarmen.

Oppfinnelsen gir gode resultater

når det gjelder oppnåelige overføringshastigheter av oksygen og kraftforbruk. De resultater som kan oppnås eksperimentelt og. beregninger basert på disse er vist i det følgende.

Overføringshastigheten av oksygen og kraftoverførings-forholdene som kan oppnås i fermenteringsapparaturer av forskjellige høyder ble beregnet teoretisk for fermenteringsapparaturer av den konstruksjon som er vist i figur 1.

Volumoverføringshastigheten av oksygen er den hastigheten

i kg 02pr. time og m 3 av væsken som oksygen oppløses i den flytende kulturen.

Kraftoverføringsforholdet er forholdet mellom oksygen-overføringen og kraftforbruket uttrykt som kg 0 ? oppløst i den flytende kulturen pr. kilowatt-time arbeid som er anvendt for å komprimere luften før innføring i den flytende kulturen. Kraft-overføringsforholdet avtar medøkende overføringshastighet og for økonomisk drift av en fermenteringsapparatur er det ønskelig at begge parametere bør være så store som mulig.

Beregningene ble utført ved å utlede ligninger hvor over-føring av gassene (særlig oksygen og CC^) mellom gassboblene og den flytende kulturen og ved også å beregne trykkforandringene i de forskjellige deler av systemet.

Nødvendig energi for å komprimere gassen ble beregnet ut fra de følgende forutsetninger: 1. Trykket i den øvre delen av systemet (hvor gassutskillelsen finner sted) er 1,5 bar absolutt. 2. Et trykk på 1 bar tapes mellom kompressoren og utløpet i fermenteringsapparaturen. 3. Gassen som tilfører oksygen antas å være luft av 1 bar og 20°C. Kompresjonsprosessen antas å være adiabatisk (isentropisk) og gir en trykkøkning som er tilstrekkelig for å motvirke det antatte tap av 1 bar og for å.tilføre luften til fermenteringsapparaturen ved det trykket (eller trykk) som eksisterer ved

tilførselsstedet (eller stedene).

Disse antagelser resulterer i et estimat av kompresjonsarbeidet som er realistisk for kravene til avgitt effekt av store aksiale kompressorer hvor det er kjøling mellom de to trinn. Man antar at opptil 45% av gassen tilføres i fallrøret i opptil 3 steder.

Resultatene fremgår av tabellen:

Tabellen ble beregnet under forsiktige antagelser når det gjelder masseoverføringskoeffisient og gjennomsnitlig boblestørrelse.

Den viser at volumovérføringshastigheten av oksygen øker når høyden

av fermenteringsapparaturen øker. De beste tidligere kjente resultater når det gjelder kjente fermenteringsapparaturer har vært overføringshastigheter på ca. 3 kg pr. time pr. m 3 av væske-

kulturen og dette er bare blitt oppnådd ved lavere kraftoverførings-forhold enn kan oppnås ved hjelp av foreliggende oppfinnelse. Fermenteringsapparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse er således

en vesentlig forbedring i forhold til det som er -kjent tidligere.

Høyden av fermenteringsapparaturen ser man er viktig for å oppnå

denne forbedring.

Det bør bemerkes at fremgangsmåten for å anrike oksygen-tilførselsgassen ved å anvende ren oksygen eller en blanding av ren oksygen med luft kan føre til enda høyere overføringshastigheter.

Denne metoden er ikke spesiell for foreliggende oppfinnelse, men

kan lett kombineres med denne. På lignende måte kan overførings-hastigheten økes ved å konstruere hele fermenteringsapparaturen som et trykkar slik at trykket heves over atmosfæretrykket. Denne metoden kan også kombineres med foreliggende oppfinnelse. Men begge disse to kjente metoder for å øke overføringshastigheten,

dvs. anvendelsen av ren oksygen eller å sette systemet under trykk,

også har ulemper som er kjent for fagmannen. Det er spesielt fordelaktig ifølge foreliggende oppfinnelse at overførings-

hastigheter så høye som er vist i tabellen kan oppnås med luft som oksygentilførselsgass, og med et godt kraftoverføringsforhold,

og uten å heve konsentrasjonen av oppløst C02i den fortynnede kulturen til et høyt nivå.

Oppfinnelsen illustreres ved hjelp av de følgende

tegninger, hvor

Figur 1 er et tverrsnitt av en fermenteringsapparatur som

har stigerøret og fallrøret plassert eksternt i forhold til hverandre. Figur 2 er et snitt av en fermenteringsapparatur hvor stigerøret og fallrøret er plassert koaksialt og hvor stigerøret er ringformet i tverrsnitt.

Figur 3 er et snitt av fermenteringsapparaturen i figur 2

hvor stigerøret er sirkulært i tverrsnitt.

Figur 4 er et snitt av en fermenteringsapparatur hvor stige-røret har et konstant tverrsnitt langs hele lengden av fermenteringsapparaturen . Figur 5 er et snitt av en alternativ form av en fermenteringsapparatur som er vist i figur 4 hvor stigerøret er sirkulært i tverrsnitt.

Figur 6 er et loddrett snitt langs linjen x-x på

figur 6A av en alternativ form for fermenteringsapparatur som er vist i figur 1 hvor det er en rekke stigerør og stigerøret har et konstant tverrsnitt langs lengden av fermenteringsapparaturen. Figur 6A er et plansnitt av fermenteringsapparaturen vist i figur 6.

Figur 7 er et loddrett snitt langs linjen x-x på

figur 7A for en alternativ form av fermenteringsapparaturen vist i figur 1 hvor det er en rekke stigerør.

Figur 7A er et plansnitt under linjen Y-Y i figur 7 av fermenteringsapparaturen vist i figur 7.

For enkelthets skyld er en passende plassering av varmeveksleren for å fjerne fermenteringsvarmen, eller for å fjerne eller tilsette nødvendig varme for kjemisk omsetning, bare vist i figur 1.

Fermenteringsapparaturene som er vist i figur 1, 2, 3 og

7 har ét stigerør eller flere stigerør som består av sylindriske eller ringformede henholdsvis øvre og nedre deler 1 og 2 som er tilknyttet, via et reduksjonsstykke 3', en lavere seksjon 2

som har en diameter som er større enn den øvre seksjon 1.

Fermenteringsapparaturene som er vist i figurene 4, 5 og

6 har et stigerør eller flere stigerør 4 som består av en sylinder eller ringformet del med konstant tverrsnitt.

Den øvre enden av stigerøret er knyttet til den øvre enden

av fallrøret 5 via forbindelsesstykket 6, som kan være horisontalt sylindrisk som i figurene 1, 6 og 7, eller kan bestå av en vertikal ■ sylindrisk del 7 og konisk forbindelsesstykke 8 og 9 som utgjør en forlengelse av stigerøret eller fallrøret som vist i figurene 2,

3, 4 og 5.

Den lavere enden av stigerøret er knyttet til den lavere enden av nedløpsrøret ved hjelp av forbindelsesdelen 10 som kan være sylindrisk som i figurene 1, 6 og 7 eller horisontalt, sirkulært og utgjør bunnen til fermenteringsapparaturen i figurene 2, 3, 4 og 5.

En oksygenholdig gass, f.eks. luft, innføres i den laveste delen av stigerøret via rørene 11 og gir kontinuerlig sirkulasjon av væskefasen som oppfyller fermenteringsapparatet opp til nivået A-A. Det øvre forbindelsesstykket 6 får ikke lov til å fylles av

væske for at man skal få en fri overflate som gassboblene kan unnvike fra fra væsken og passere ut gjennom utluftingsventilen 12. Ytterligere oksygenholdig gass, f.eks. luft, innføres i fallrøret gjennom en eller en rekke av rør 13, hvorav to er vist i figurene 1 til 7. Tilførselsmediet som inneholder

de elementer som er viktige for fermenteringen innføres i fermenteringsapparaturen gjennom røret 14 og kulturen fjernes fra fermenteringsapparaturen via røret 15. Stigerørsseksjonen inneholder utstyr for å bryte opp boblene slik som 16. Figur 1 viser varmeveksleren 17 i fallrøret 5, skjønt varmeveksleren kan plasseres på et hvilket som helst punkt i stigerøret eller fall-røret. Alternativt kan en rekke varmevekslere plasseres enten i stigerørseksjonen eller i fallrørseksjonen eller i begge.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for aerob dyrkning av mikroorganismer

i en væske som sirkuleres kontinuerlig rundt i et apparat som omfatter minst ett kammer for oppadgående strøm (i det følgende betegnet som stigerør) og minst ett kammer for nedadgående strøm (i det følgende betegnet som fallrør), hvor de øvre og nedre endene av fallrøret (fallrørene) er tilknyttet henholdsvis de øvre og nedre ender av stigerøret (stigerørene), idet sirkulasjon av væsken i apparatet oppnås ved å tilsette en oksygenholdig gass,karakterisert vedat det anvendes et apparat som er minst 20 meter høyt og hvor det totale utnyttbare tverrsnitt av stigerøret (stigerørene) er mellom 3 og 8 ganger det totale anvendbare tverrsnitt av fallrøret (fallrørene), og gassen tilsettes i en så stor mengde at man får en gjennomsnittshastighet på minst 15 cm/sek. av væsken i stigerøret (stigerørene).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat 10 til 60% av det totale gassvolum som tilføres i apparatet, tilføres til væsken i nedløps-røret (nedløpsrørene).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2,karakterisert vedat det dyrkes mikroorganismer i et medium som inneholder et hydrokarbon eller et delvis oksydert hydrokarbon, for fremstilling av éncelle-protein.

4. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det anvendes et apparat med en høyde som er 40 til 60 meter.

5. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat gassen tilføres til væsken i fallrøret (fallrørene) i 1 til 5 nivåer.

6. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det anvendes et apparat med 3 til 8 stigerør som er plassert eksternt i forhold til, og forbundet til et enkelt fallrør.

7. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det anvendes en gasstilførsel som gir en gjennomsnittshastighet av væsken i stigerøret (stigerørene) på 20 til 80 cm/sek.

8. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat mellom 20 og 40% av totalvolumet av gass som tilføres til apparatet tilføres til væsken i fallrøret (fallrørene).

9. Fermenteringsapparatur som omfatter minst ett kammer for oppadgående strøm (i det følgende betegnet som stigerør) og minst ett kammer for nedadgående strøm (i det følgende betegnet som fallrør) hvor de øvre og nedre ender av stigerøret (stigerørene) er tilknyttet til henholdsvis de øvre og nedre ender av fallrøret (fallrørene) og midler for å innføre oksygenholdig gass i apparatet,karakterisert vedat apparatet har en høyde på minst 20 meter, det totale utnyttbare tverrsnitt av stigerøret (stigerørene) er mellom 3 og 8 ganger det totale utnyttbare tverrsnitt av fallrøret (fallrørene) og gassinnføringsmidlene er tilstrekkelig til å gi en gjennomsnittshastighet på minst 15 cm/sek. til væsken i stigerøret (stigerørene).

10. Fermenteringsapparatur som angitt i krav 9,karakterisert vedat den har midler for innføring av 10 til 60% av totalvolumet av tilsatt gass i væsken i fallrøret (fallrørene).

11. Fermenteringsapparatur som angitt i kravene 9 eller 10,karakterisert vedat den har en høyde på 40 til 60 meter.

12. Fermenteringsapparatur som angitt i hvilket som helst av kravene 9 til 11,karakterisert vedat den har midler for innføring av gass i fallrøret (fallrørene), i 1 til 5 nivåer.

13. Fermenteringsapparatur som angitt i krav 9 til 12,karakterisert vedat den har 3 til 8 stigerør som er plassert eksternt i forhold til og tilknyttet et enkelt fallrør.

14. Fermenteringsapparatur som angitt i krav 13,karakterisert vedat tverrsnittet av hvert stigerør er det samme som for fallrøret.

15. Fermenteringsapparatur som angitt i hvilket som helst av kravene 9 til 14,karakterisert vedat stigerøret (stigerørene) omfatter to deler vertikalt over hverandre og at den laveste delen har et større tverrsnitt.