SK11872001A3

SK11872001A3 - Carrier of biomass, method of fermentation therewith and devices therefor

Info

Publication number: SK11872001A3
Application number: SK1187-2001A
Authority: SK
Inventors: Miroslav Němec; Danuška Horáková; Bohumil Piller; Jiří Jelínek; Bořivoj Skopálek; Karel Kosař; Tomáš Šruma; Ladislav Chládek; Pavel Vojta
Original assignee: Výzkumný Ústav Pivovarský A Sladařský A. S.; František Štancl-Ekoplast Štancl; Ladislav Chládek; Pavel Vojta
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2002-01-07
Also published as: CA2372438A1; DE10084026T1

Abstract

A biomass carrier consisting of a system of fibres mu- tually oriented in a defined way, at least a part of which is arranged into loops and/or hairs. Fibres are made of material suitable for mi- croroorganisms and are preferably arranged into threads forming three thread systems (11, 12, 13) in which a first system (11) is arranged in a row of alternating loops forming the volume of the biomass car- rier (1), a second thread system (12) transversely passes through said first thread system (11), and a third thread system (13) wraps jointly the first and second systems (11, 12). The invention also relates to a method of colonization of the biomass carrier by microorganisms and to a method of fermentation of a fermentable substrate by living or- ganisms in the fermentation industry, in particular in brewery, in the production of wine, vinegar and other fermented bewerage in which the biomass carrier (1) is colonized with microorganisms. The fer- mentation substrate is led to the surface of the colonized biomass car- rier (1). By the fermentation develops CO2 that stirs the substrate and ensures uninterrupted contact of the surface of the colonized biomass carrier (1) with the substrate thus accelerating and intensifying the fermentation process. The invention also relates to a method of sani- tation of the fermentation device and to a device for carrying out the method of fermentation and sanitation.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka nosiča biomasy, tvoreného sústavou vlákien, z ktorých aspoň časť je usporiadaná do slučiek.The invention relates to a biomass carrier comprising a set of fibers, at least a portion of which is arranged in loops.

Ďalej sa vynález týka spôsobu osídľovania nosiča biomasy podľa vynálezu mikroorganizmami, spôsobu vsádzkovej fermentácie fermentovateľného substrátu živými mikroorganizmami v kvasnom priemysle, najmä v pivovarníctve, pri výrobe vína, ostu a ďalších fermentovaných výrobkov, pri ktorých je nosič biomasy podľa vynálezu osídlený mikroorganizmami a spôsobu sanitácie fermentačného zariadenia na uskutočňovanie spôsobov vsádzkovej fermentácie.The invention further relates to a method for settling a biomass carrier according to the invention with microorganisms, a method for batch fermentation of a fermentable substrate by living microorganisms in the fermentation industry, in particular in brewing, wine, oste and other fermented products. apparatus for carrying out batch fermentation methods.

Vynález sa týka tiež zariadenia na fermentáciu substrátov, najmä mladiny pri výrobe piva niektorým zo spôsobov podľa vynálezu a tak isto zariadenia na uskutočňovanie sanitácie podľa vynálezu.The invention also relates to a device for the fermentation of substrates, in particular wort in the production of beer by any of the methods according to the invention, as well as a device for carrying out the sanitation according to the invention.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Technika kultivácie mikroorganizmov vo forme biofilmu patrí do skupiny kultivácií s tzv. fixovanými bunkami. Táto biotechnológia sa uplatňuje napr. v oblasti čistiarní odpadových vôd a vôd z mestských aglomerácií. Odpadové vody z priemyslu majú obvykle silné heterogenné zloženie, ktorého príčina spočíva vo zvláštnej štruktúre každej z výrob. Odpadové vody však takmer vždy obsahujú organické látky, biogenné prvky a látky anorganické. Z organických látok môžu byť prítomné bielkoviny, tuky, cukry, uhľovodíky, tenzidy, organické kyseliny, organické riedidlá, atď.The cultivation technique of microorganisms in the form of biofilm belongs to the group of cultivations with so-called biofilm. fixed cells. This biotechnology is applied e.g. in the field of waste water treatment plants and water from urban agglomerations. Industrial wastewater usually has a strong heterogeneous composition, the cause of which is due to the particular structure of each production. However, waste water almost always contains organic substances, biogenic elements and inorganic substances. Of the organic substances, proteins, fats, sugars, carbohydrates, surfactants, organic acids, organic diluents, etc. may be present.

Podľa typu odpadovej vody v nej môže byť prítomné tiež nezanedbateľné množstvo divokých mikroorganimov (až 10⁶ mľ¹) s vysokým degradačným potenciálom, ktoré už počas dopravy odpadových vôd do čistiarní môžu čiastočne degradovať ľahko odbúrateľné a biologicky využiteľné látky. Priamo v čistiarňach odpadových vôd potom tieto divoké mikroorganizmy môžu osídľovať vhodné nosiče biomasy a ďalej sa podieľať na intenzifikácii čistiarenského procesu.Depending on the type of wastewater, a considerable amount of wild microorganisms (up to 10 ⁶ ml ^-1 ) with a high degradation potential may also be present in the wastewater, which may partially degrade easily degradable and biologically usable substances already during the transport of wastewater to the treatment plants. Directly in wastewater treatment plants, these wild micro-organisms can then populate suitable biomass carriers and further participate in the intensification of the treatment process.

Okrem oblasti čistenia odpadových vôd nachádzajú mikroorganizmy, tentoraz už ušľachtilé a rastúce opäť v biofilmoch na nosičoch biomasy, využitie v rade priemyselných odvetví. Ide teda o cielené využitie mikroorganizmov na špeciálne biochemické výroby.In addition to the field of waste water treatment, microorganisms, this time noble and growing again in biofilms on biomass carriers, find use in a number of industries. It is therefore a targeted use of microorganisms for special biochemical production.

Účinnosť danej technológie využitia mikroorganizmov je silne ovplyvnená podmienkami, v ktorých mikroorganizmy metabolizujú využiteľné zdroje uhlíku a energie, najmä má vplyv koncentrácia biomasy, teda súboru mikroorganizmov, ktorá je ovplyvňovaná charakteristikami nosičov biomasy. Ako nosiče biomasy sa používajú najrôznejšie materiály, napr. voštiny, dosky, útvary poréznych materiálov, hobliny, piliny, troska, slama, vláknové útvary z PES atď.The efficiency of a given micro-organism technology is strongly influenced by the conditions in which the micro-organisms metabolize usable carbon and energy sources, in particular having an impact on the biomass concentration, that is a set of micro-organisms, which is influenced by the biomass carrier characteristics. A variety of materials are used as biomass carriers, e.g. honeycombs, slabs, porous material formations, shavings, sawdust, slag, straw, PES fibers, etc.

Jedna z ciest, ako zvyšovať koncentráciu biomasy v aeróbnych aj anaeróbnych biotechnologických systémoch je využitie špeciálnych nosičov biomasy, či už úplne alebo čiastočne fixovaných alebo voľne sa vznášajúcich v substráte. Biofílm mikroorganizmov môže byť fixovaný na povrchu nosiča biomasy alebo sa zachytáva do pórov vporéznom nosiči biomasy alebo môže byť fixovaný na špeciálnom nosiči biomasy a od okolitého prostredia je oddelený polopriepustnou membránou. Tiež sa používajú rôzne kombinované nosiče biomasy, ktoré spájajú prednosti celistvých a poréznych nosičov biomasy.One way to increase biomass concentration in both aerobic and anaerobic biotechnology systems is to use special biomass carriers, either wholly or partially fixed or loosely floating in the substrate. The biofilm of the microorganisms may be fixed on the surface of the biomass support or trapped in pores in a porous biomass support or it may be fixed on a special biomass support and separated from the environment by a semipermeable membrane. Various combined biomass carriers are also used which combine the advantages of solid and porous biomass carriers.

Nevýhodou doteraz známych nosičov biomasy je, že majú obmedzenú schopnosť vytvárania počiatočného biofilmu. Ich ďalšou nevýhodou je relatívne malý aktívny povrch biomasy, z čoho vyplýva, že na dosiahnutie potrebného výkonu Čistiaceho zariadenia je nutné použiť pomerne veľké množstvo nosiča biomasy, teda buď nosič biomasy s veľkou plošnou výmerou alebo nosič biomasy s veľkým objemom. Ďalšou nevýhodou súčasných nosičov biomasy je ich vysoký hydraulický odpor, pričom mikroorganizmy na nich usídlené sú z nich pomerne často vyplavované.A disadvantage of the prior art biomass carriers is that they have a limited ability to form an initial biofilm. Their further disadvantage is the relatively small active biomass surface, which implies that a relatively large amount of biomass carrier, i.e. either a large area biomass carrier or a large volume biomass carrier, is required to achieve the required performance of the cleaning apparatus. Another disadvantage of current biomass carriers is their high hydraulic resistance, and the microorganisms deposited thereon are washed out quite often.

Známe spôsoby fermentácie v kvasnom priemysle väčšinou nosiče biomasy vôbec nepoužívajú a fermentácia, napr. pri výrobe piva, prebieha v otvorených fermentačných kadiach alebo v uzavretých cylindricko kužeľovitých tankoch pod tlakom CO2. Z DE 4430905 je známa kontinuálna výroba piva, pri ktorej dokvasovanie prebieha na sklenených gulôčkach, ktoré slúžia ako nosič kvasiniek. Žiadny zo známych spôsobov fermentácie nevedie k podstatnému skráteniu času fermentácie.The known fermentation methods in the fermentation industry do not generally use biomass carriers at all, and fermentation, e.g. in beer production, it takes place in open fermentation vats or in closed cylindrical conical tanks under CO2 pressure. DE 4430905 discloses the continuous production of beer, in which the fermentation takes place on glass beads which serve as yeast carriers. None of the known fermentation methods leads to a significant reduction of the fermentation time.

Cieľom vynálezu je zvýšiť účinnosť, výkon a finančnú efektívnosť doteraz používaných biotechnologických procesov poskytnutím optimálnych životných podmienok pre rast a enzymatickú aktivitu technicky využívaných mikroorganizmov.It is an object of the invention to increase the efficiency, performance and financial efficiency of the biotechnology processes used hitherto by providing optimal living conditions for the growth and enzymatic activity of technically used microorganisms.

·· · • · ··· · • · · · • · · ·· ··· · · ··· · · · · · · · · ·

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Cieľ technického riešenia sa dosiahne nosičom biomasy tvoreným sústavou vlákien, z ktorých aspoň časť je usporiadaná do slučiek, ktorého podstata spočíva v tom, že vlákna sú usporiadané do nití, ktoré tvoria trojicu systémov nití, z ktorých prvý systém nití je usporiadaný do striedavých slučiek, ktoré tvoria objem nosiča biomasy, pričom naprieč prvým systémom nití po celej dí žke nosiča biomasy prechádza druhý systém nití tvorený základnou niťou, pričom slučky prvého systému nití sú k základnej niti pripojené obtočením obtáčaciou niťou, tvoriacou tretí systém nití, ktorá upevňuje slučky prvého systému nití na základnú niť, slúžiacu ako nosná niť nosiča biomasy.The object of the invention is achieved by a biomass carrier comprising a system of fibers, at least a part of which is arranged in loops, the principle being that the fibers are arranged in threads which form a triple thread system, of which the first thread system is arranged in alternating loops. forming the volume of the biomass carrier, wherein a second base yarn system extends across the first yarn system throughout the length of the biomass support, wherein the loops of the first yarn system are attached to the base yarn by a twisting yarn forming a third yarn system that secures the loops of the first yarn system on a base thread serving as a carrier thread of the biomass carrier.

Takýto nosič biomasy má vďaka súčtu povrchov jednotlivých systémov nití, ktoré sú tvorené niekoľkými vláknami, a v dôsledku usporiadania systémov nití veľký aktívny povrch na osídlenie mikroorganizmami a značnú schopnosť zadržiavať biomasu veľkého objemu a spoľahlivo umožňuje jej rast. Súčasne sa ním dosiahne zvýšenie aktívneho povrchu biomasy, čím sa zvýši výkon už existujúcich čistiacich alebo fermentačných biotechnologických zariadení bez väčších nákladov. Vďaka vysokému aktívnemu povrchu prináša tento nosič biomasy vysokú úsporu plochy aj objemu zariadenia pri rovnakom výkone alebo umožňuje realizovať vyššie zaťaženie technologického procesu a celkovú intenzifikáciu biotechnologického procesu v existujúcich zariadeniach. Nosič biomasy podľa vynálezu má jednoduchú prevádzku a v dôsledku jeho intenzifikačných faktorov dochádza k úsporám prevádzkových nákladov, nákladov na údržbu a k úsporám investícií. Nosič biomasy podstatne zvyšuje schopnosť mikroorganizmov vytvárať začiatočný biofilm a uľahčuje prívod živýn a kyslíka alebo iných akceptorov vodíka a elektrónov k aktívnej biomase. Naviac uľahčuje odvádzanie produktov biomasy alebo vznikajúcich plynov, má nízky hydraulický odpor so stabilným technologickým výkonom a má tiež značnú schopnosť prispôsobovať sa organickému, hydraulickému a tepelnému kolísaniu a zlepšuje usadzovanie a minimalizuje množstvo vznikajúceho kalu, takže odkalovanie bioreaktora je potom ľahšie. Súčasne má schopnosť zadržiavať škodliviny, napr. zbytky ropných látok. Výskumom bolo zistené, že na bezchybnú funkciu nosiča biomasy sú vhodné prírodné vlákna, hutnícke vlákna, najmä slkenené a chemické vlákna, či už z prírodných alebo syntetických polymérov, pričom prírodné vlákna a chemické vlákna z prírodných polymérov sú použiteľné len obmedzene, z dôvodov relatívne nízkej pevnosti. Z chemických vlákien nie sú všetky typy vlákien vhodné na bezchybnú funkciu nosiča biomasy. Znamená to, že niektoré druhy a typy chemických vlákien sú mikroorganizmami tak prokaryontnými či eukaryontnými už primárne zle osídlované, čím je vytváraný nedostatočný objem biomasy v biofilme na nosiči biomasy a znižuje sa tým účinnosť celého biotechnologického procesu. Pri ·· ···Such a biomass carrier has, due to the sum of the surfaces of the individual thread systems consisting of several fibers, and due to the arrangement of the thread systems, a large active surface for microorganism populations and a considerable ability to retain large volume biomass and reliably allow it to grow. At the same time, it achieves an increase in the active surface of the biomass, thereby increasing the performance of existing biotechnological purification or fermentation facilities at no cost. Due to the high active surface, this biomass carrier brings high savings in area and volume of the device at the same power output or enables to realize higher load on the technological process and overall intensification of the biotechnological process in existing facilities. The biomass carrier according to the invention is simple to operate and, due to its intensification factors, savings in operating costs, maintenance costs and investment are saved. The biomass carrier substantially increases the ability of microorganisms to form an initial biofilm and facilitates the delivery of nutrients and oxygen or other hydrogen and electron acceptors to the active biomass. In addition, it facilitates the removal of biomass or gaseous products, has low hydraulic resistance with stable technological performance, and also has considerable ability to adapt to organic, hydraulic and thermal fluctuations, and improves settling and minimizes sludge formation, making bioreactor blowdown easier. At the same time, it has the ability to retain pollutants, e.g. oil residues. Research has found that natural fibers, metallurgical fibers, in particular glass fibers and chemical fibers, whether natural or synthetic, are suitable for the flawless function of the biomass carrier, and natural fibers and chemical fibers of natural polymers are of limited use because of the relatively low strength. Of the chemical fibers, not all types of fibers are suitable for the perfect functioning of the biomass carrier. This means that some types and types of chemical fibers are already poorly populated by microorganisms so prokaryotic or eukaryotic, which creates insufficient biomass in the biofilm on the biomass carrier and reduces the efficiency of the whole biotechnological process. At ·· ···

♦ ♦ • · • · ·· · · • • • • ··· · · · • • • · · • · · • • • · • ·

··· ·· ·· ·· • · · · • · ··• · · · • · · · ·· ·· nosičoch biomasy z niektorých chemických vlákien sú mikroorganizmy z nosiča biomasy ľahko vyplavované, čím opäť dochádza k znižovaniu účinnosti biotechnologického procesu. Toto spôsobujú niektoré aditiva, ktoré sa pridávajú do hmoty chemických vlákien za účelom zníženia ich lesku. Preto je výhodné, ak sú chemické vlákna vláknami lesklými, t. j. vláknami, ktoré neobsahujú matovacie prostriedky. Ide najmä o matovacie prostriedky na báze titandioxidu (TÍO2), ktorý v rôznom množstve obsahujú niektoré chemické vlákna. Preto je teda aspoň časť vlákien zo sústavy vzájomne definovane orientovaných vlákien nosiča biomasy tvorená chemickými vláknami, ktoré neobsahujú TÍO2.Biomass carriers from some chemical fibers are easily washed out of the biomass carrier by the biomass carriers, which again reduces the efficiency of the biotechnology carrier. process. This is due to some additives that are added to the mass of chemical fibers to reduce their gloss. Therefore, it is preferred that the chemical fibers are shiny fibers, i. j. fibers which do not contain matting agents. These are in particular matting agents based on titanium dioxide (TiO2), which contain various chemical fibers in varying amounts. Therefore, at least a portion of the fibers of the system of mutually defined biomass carrier fibers are constituted of TiO2-free chemical fibers.

Podstata spôsobu osídlovania nosiča biomasy je uvedená vo význakovej časti nárokov 3 až 5 a jednoduchosť osídlovania je spôsobená najmä materiálom vlákien, povrchovou úpravou, vysokou Členitosťou povrchu vlákien a elektrickými silami medzi mikroorganizmami a povrchom vlákien, z ktorého sú niťové systémy nosiča biomasy vyrobené.The essence of the method of settling the biomass carrier is set forth in the characterizing part of claims 3 to 5 and the ease of settlement is mainly due to the fiber material, surface treatment, high fiber surface segmentation and electrical forces between the microorganisms and fiber surface.

Podstata spôsobu vsádzkovej fermentácie fermentovateľného substrátu mikroorganizmami osídleným nosičom biomasy podľa vynálezu spôsobom osídlovania podľa vynálezu je opísaná vo význakovej časti nároku 6. Výhodou takejto fermentácie je jej akcelerácia a intenzifikácia, spôsobená stálym premiešavaním substrátu CO2, udržiavaním kvasiniek a nosiča biomasy vo vznose a v dôsledku toho stálym kontaktom celého povrchu nosiča biomasy so substrátom.The principle of the batch fermentation process of a fermentable substrate of a microorganism-populated biomass carrier according to the invention is described in the characterizing part of claim 6. The advantage of such a fermentation is its acceleration and intensification caused by constant mixing of the CO2 substrate, keeping yeast and biomass carrier by contacting the entire surface of the biomass support with the substrate.

V nárokoch 7 a 8 je postupne opísaná podstata spôsobu vsádzkovej fermentácie podľa vynálezu pre uzatvorený fermentačný okruh vo vsádzkovom fermentačnom systéme, a pre otvorený fermentačný okruh vo vsádzkovom fermentačnom systéme.The principles of the batch fermentation process according to the invention for a closed fermentation circuit in a batch fermentation system, and for an open fermentation circuit in a batch fermentation system are described successively in claims 7 and 8.

Vzhľadom na to, že nosič biomasy osídlený mikroorganizmami nie je možné sanitovať bežným spôsobom, bol vyvinutý oddelený spôsob sanitácie nosiča biomasy, ktorého podstatu opisuje význaková časťnároku 9. Tento spôsob zaisťuje dokonalú sanitáciu celého fermentačného systému známymi chemickými sanitačnými prostriedkami a šetrnú sanitáciu bioreaktora s nosičom biomasy, takže po sanitácii sa aspoň čiastočne zachová osídlenie nosiča biomasy mikroorganizmami a nepoškodí sa nosič biomasy.Since the biomass carrier inhabited by microorganisms cannot be sanitized in a conventional manner, a separate method of sanitizing the biomass carrier has been developed, the essence of which is described in feature 9. This method ensures perfect sanitation of the entire fermentation system by known chemical sanitizers and gentle sanitation of the bioreactor with the biomass carrier. so that, after sanitation, the micro-organism is populated with the biomass support and at least partially does not damage the biomass support.

Podstata rôznych vyhotovení zariadení na uskutočňovanie vsádzkovej fermentácie spôsobmi podľa vynálezu na osídlených nosičoch biomasy podľa vynálezu je opísaná vo význakovej časti nárokov 10 až 15, pričom nároky 10 a 1 sa týkajú vsádzkovej fermentácie v uzatvorenom okruhu, nárok 12 vsádzkovej fermentácie v otvorenom okruhu a nárok 13 vsádzkovej fermentácie v uzatvárateľnom bioreaktore s osídleným nosičom biomasy.The essence of the various embodiments of the apparatus for carrying out batch fermentation by the methods according to the invention on settled biomass carriers according to the invention is described in the characterizing part of claims 10 to 15, wherein claims 10 and 1 relate to batch closed fermentation, claim 12 batch open fermentation and claim 13 batch fermentation in a sealable bioreactor with a populated biomass carrier.

Uloženie nosiča biomasy v dolnej časti bioreaktora s voľným priestorom okolo stien umožňuje lepšie premiešavanie substrátu oxidom uhličitým (CO₂) vznikajúcim v priebehu fermentácie.Placing the biomass carrier at the bottom of the bioreactor with free space around the walls allows for better mixing of the substrate with carbon dioxide (CO ₂ ) formed during fermentation.

Podstata zariadenia na uskutočňovanie sanitácie je opísaná vo význakoch nárokov 16 a 17 a spočíva v pripojení sanitačnej stanice, obsahujúcej dve od seba oddelené sanitačné tekutiny. Pričom druhý sanitačný prostriedok slúži na šetrnú ale dostatočnú sanitáciu bioreaktora s nosičom biomasy. Pri zariadení s uzavretým alebo otvoreným fermentačným okruhom je bioreaktor opatrený uzatvárate ľným obtokovým potrubím na obtekanie bioreaktora pri sanitácii zariadenia sanitačným prostriedkom.The essence of the sanitation device is described in the features of claims 16 and 17 and consists in connecting a sanitation station comprising two separate sanitation fluids. The second sanitation means serves for gentle but sufficient sanitation of the bioreactor with the biomass carrier. In apparatus with a closed or open fermentation circuit, the bioreactor is provided with a closable bypass line to bypass the bioreactor when sanitizing the device with sanitizing means.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Príkladné vyhotovenie zariadenia podľa vynálezu, sprievodný graf a tabuľka sú znázornené na výkresoch, kde na obr. 1 je nakreslený príklad vyhotovenia nosiča biomasy v schématickom vyobrazení, na obr. 2 je nakreslená schéma zariadenia na vsádzkovú fermentáciu substrátu s uzavretým fermentačným okruhom, na obr. 3 je schéma zariadenia na vsádzkovú fermentáciu substrátu s uzatvárateľným bioreaktorom, na obr. 4 je schéma zariadenia na vsádzkovú fermentáciu substrátu s otvoreným fermentačným okruhom. Obr. 5 znázorňuje fotografiu nití nosiča biomasy osídlených kvasinkami a obr. 6 znázorňuje fotografiu detailu nite nosiča biomasy osídleného kvasinkami. Na obr. 7 je znázornený graf porovnania rôznych technológií fermentácie piva a obr. 8 znázorňuje tabuľku porovnania priebehu fermentácie pri výrobe piva pre klasickú technológiu fermentácie, fermentáciu v cylindricko kužeľovom tanku a fermentáciu s osídleným nosičom biomasy podľa vynálezu.An exemplary embodiment of the device according to the invention, an accompanying graph and a table are shown in the drawings. 1 is an exemplary embodiment of a biomass carrier in a schematic illustration; FIG. 2 is a schematic diagram of a batch fermentation apparatus for a closed-loop fermentation substrate; FIG. 3 is a schematic diagram of a batch fermentation substrate apparatus with a closable bioreactor; FIG. 4 is a schematic of an apparatus for batch fermentation of a substrate with an open fermentation circuit. Fig. 5 is a photograph of yeast populated biomass carrier yarns; and FIG. 6 shows a photograph of a yarn-populated yarn biomass carrier thread detail. In FIG. 7 is a graph showing a comparison of different beer fermentation technologies; and FIG. 8 shows a table comparing the fermentation process in beer production for conventional fermentation technology, cylindrical-cone tank fermentation and the settled biomass carrier fermentation according to the invention.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Nosič 1 biomasy je tvorený lineárnym, plošným alebo priestorovým vláknovým útvarom, to znamená, že je vytvorený buď vo forme povrazu alebo stuhy alebo plošnej textílie alebo trojrozmerného telesa. Vlastný vláknový útvar je potom vytvorený buď z prírodných vlákien alebo je vytvorený zo zmesi prírodných a chemických vlákien ako z prírodných polymérov tak zo syntetických polymérov, alebo je vytvorený len z chemických vlákien. Každá z materiálových zložiek nosiča biomasy môže byť sama o sebe tvorená buď rovnakými vláknami alebo zmesou vlákien niekoľkých druhov, napr. zmesí niekoľkých druhov prírodných vlákien alebo zmesí niekoľkých druhov prírodných vlákien a chemických vlákien alebo zmesi niekoľkých druhov chemických vlákien. Je tiež možné, aby aspoň niektorá zo zložiek bola z časti tvorená hutníckymi vláknami, najmä vláknami sklenenými.The biomass carrier 1 is formed by a linear, planar or spatial fibrous formation, that is, it is formed either in the form of a cord or ribbon or of a flat fabric or a three-dimensional body. The actual fiber formation is then formed either from natural fibers or is formed from a mixture of natural and chemical fibers, both natural polymers and synthetic polymers, or is formed solely of chemical fibers. Each of the material components of the biomass carrier may itself consist of either the same fibers or a mixture of fibers of several kinds, e.g. mixtures of several types of natural fibers or mixtures of several types of natural fibers and chemical fibers or mixtures of several types of chemical fibers. It is also possible for at least some of the constituents to be partly metallurgical fibers, in particular glass fibers.

···· · ·

Konštrukcia vlastného vláknového útvaru je taká, že tento má veľkú plochu povrchu, ktorý je prispôsobený na osídlenie mikroorganizmami a pre ich rast a množenie, pričom umožňuje tak dostatočný prívod živín, kyslíka alebo iných akceptorov vodíka a elektrónov k mikroorganizmom, ako aj ľahké odstraňovanie produktov látkovej výmeny a minimalizuje tvorbu kvapalinového filmu, ktorý bežne pokrýva biofilmy mikroorganizmov usídlených na nosičoch biomasy v bioreaktoroch s malou turbulenciou v jadre prúdiaceho metabolizovaného substrátu.The design of the fiber structure itself is such that it has a large surface area which is adapted to be populated by microorganisms and for their growth and multiplication, thus allowing sufficient supply of nutrients, oxygen or other hydrogen and electron acceptors to the microorganisms as well as easy removal of fabric products. exchanges and minimizes the formation of a liquid film which normally covers biofilms of microorganisms deposited on biomass carriers in low turbulence bioreactors in the core of the flowing metabolized substrate.

Na tento účel sú vhodné vláknové útvary s vláknami usporiadanými do sústavy slučiek, ktoré majú relatívne (v istých medziach) stály tvar a usporiadanie. To znamená, že tieto slučkové usporiadania vlákien vo vláknovom útvare môžu byť vhodným spôsobom zafixované v relatívne stálych polohách voči sebe.For this purpose, fiber formations having fibers arranged in an array of loops having a relatively (within certain limits) stable shape and arrangement are suitable. That is, these loop arrangements of fibers in the fiber formation can be appropriately fixed at relatively stable positions relative to each other.

Jedým z takých vhodných usporiadaní vláknového útvaru je usporiadanie znázornené na obr. 1. Znázornený nosič biomasy pozostáva z troch systémov nití, pričom prvý systém 11 nití tvorí slučky 111 vláknového útvaru, ktoré vytvárajú objem vláknového útvaru. Druhý systém 12 nití tvorí základná niť vo vnútri vláknového útvaru a je situovaný naprieč prvým systémom U nití, ako je zrejmé z obr. 1. Tretí systém 13 nití tvorí obtáčacia niť prvého systému 11 nití a druhého systému 12 nití a zaisťuje tak viac menej stálu vzájomnú polohu prvého systému H nití voči druhému systému 12 nití.One such suitable configuration of the fiber formation is that illustrated in FIG. 1. The biomass carrier shown comprises three yarn systems, the first yarn system 11 forming loops 111 of a fiber formation that make up the volume of the fiber formation. The second yarn system 12 forms the base yarn within the fiber formation and is situated across the first yarn system U, as shown in FIG. 1. The third yarn system 13 forms a yarn of the first yarn system 11 and the second yarn system 12, thereby ensuring a more or less constant position of the first yarn system H relative to the second yarn system 12.

Nie všetky vlákna svojim chemickým zložením sú však vhodné na osídlovanie mikroorganizmami. Experimentálne bolo preukázané, že osídlenie povrchu vlákien v nosiči 1 biomasy mikroorganizmami pri vytváraní dostatočného počiatočného biofilmu je závislé na materiáli vlákien, ktorý nesmie pôsobiť proti životu a rastu mikroorganizmov. Ľhlej je vytvorenie počiatočného biofilmu závislé na prítomnosti kladného povrchového elektrického náboja vlákna, pretože mikroorganizmy majú spravidla záporný náboj, takže spravidla kladný povrchový náboj vlákna uľahčuje usídlenie mikroorganizmu na vlákne. Ďalším dôležitým patametrom pri vytváraní počiatočného biofilmu je povrchová štruktúra vlákien, to znamená, že čím členitejší je povrch vlákna, tým je tento povrch jednak väčší a jednak sa na takom povrchu vlákna lepšie usídľujú mikrooganizmy. Schopnosť vytvárania počiatočného biofilmu tiež závisí na spracovaní, prípadne úprave vlákna, čím sa dosiahne ovplyvnenie tak chemických ako aj mechanických vlastností vlákna.However, not all fibers by their chemical composition are suitable for settlement by microorganisms. It has been shown experimentally that the microorganisms populating the surface of the fibers in the biomass carrier 1 to produce a sufficient initial biofilm is dependent on the fiber material which must not counteract the life and growth of the microorganisms. Instead, the formation of the initial biofilm is dependent on the presence of a positive surface electric charge of the fiber, since the microorganisms generally have a negative charge, so that a generally positive surface charge of the fiber facilitates the microorganism to settle on the fiber. Another important patameter in the formation of the initial biofilm is the surface structure of the fibers, i.e., the more rugged the surface of the fiber, the larger the surface is and the microoganisms deposit better on such fiber surface. The ability to form an initial biofilm also depends on the processing or treatment of the fiber, thereby affecting both the chemical and mechanical properties of the fiber.

Tieto podmienky spĺňajú prírodné vlákna, vlákna hutnícke, najmä vlákna sklenené a chemické vlákna a to tak z prírodných polymérov ako aj z polymérov syntetických. Chemické vlákna však nie sú upravené pomocou matovacích prostriedkov, ktorými sa matuje povrch lesklých chemických vlákien a ktoré na mikroorganizmy neskôr usídlené na nosiči biomasy ·· ··· ·· ··· • · · • · • ··These conditions are met by natural fibers, metallurgical fibers, in particular glass fibers and chemical fibers, both from natural polymers and from synthetic polymers. However, the chemical fibers are not treated with matting agents which matte the surface of the shiny chemical fibers and which are later deposited on the biomass carrier for micro-organisms later deposited on the biomass carrier.

·· · · ·· · · ·· · · • · • · • · • · • · • · • • • • ·· · · • · • · A A • • • · · · ^W • · · · ^W • · • · • · • · • * • * ·· · · ·· · · ·· · ·

pôsobia veľmi negatívne. Jedná sa najmä o matovací prostriedok na báze T1O2. Chemické vlákna sú teda vlákna lesklé. Chemickými vláknami zo syntetických polymérov sú najmä vlákna polyesterové, kopolyesterové , polyamidové, polyaramidové, polyvinylové, polyvinylidenové, polyfluoretylenové a polyolefinové vlákna, z ktorých sú to najmä polypropylenové. Chemickými vláknami z prírodných polymérov sú najmä vlákna na báze celulózy. Chemické vlákna môžu byť na dosiahnutie požadovanej členitosti povrchu tvarované vzduchom.are very negative. In particular, it is a matting agent based on T1O2. The chemical fibers are therefore glossy fibers. The synthetic fibers of the synthetic polymers are, in particular, polyester, copolyester, polyamide, polyaramid, polyvinyl, polyvinylidene, polyfluoroethylene and polyolefin fibers, in particular polypropylene fibers. In particular, the chemical fibers of natural polymers are cellulose-based fibers. The chemical fibers may be air-shaped to achieve the desired surface segmentation.

Na podrobnejšie vysvetlenie použitia jednotlivých typov vlákien sa uvádza niekoľko nasledujúcich konkrétnych prípadov materiálového usporiadania nosiča 1 biomasy uskutočneného podľa príkladu znázorneného na výkrese.In order to explain in more detail the use of the individual types of fibers, the following are specific examples of the material arrangement of the biomass support 1 carried out according to the example shown in the drawing.

Príklad 1 - vytvorenie nosiča biomasyExample 1 - Creation of a biomass carrier

Nosič 1 biomasy je vytvorený ako textilný útvar z nekonečných technických chemických vlákien, pričom prvý systém 11 nití je vytvorený z polyesterového vlákna na báze polyetylentereftalátu, lesklého, vysoko pevného, vzduchom tvarovaného vlákna bez úpravy TÍO2, typ 568 dtex 1100/Í200 x 4. Druhý systém 12 nití je vytvorený z lesklého, vysoko pevného, vzduchom tvarovaného polyesterového vlákna na báze polyetylentereftalátu, typ 568 dtex 1100/Í200 x 3 s minimálnou relatívnou pevnosťou 7,3 cN.dtex'¹. Tretí systém 13 nití je vytvorený z polyesterového vlákna na báze polyetylentereftalátu tvarovaného vzduchom dtex 240 x 1. Tento nosič 1 biomasy má kladný povrchový náboj a zaraďuje sa do aerobných alebo anaeróbnych bioreaktorov na rast, množenie a metabolizmus mikroorganizmov v biofilme. Jeden kilogram tohto nosiča biomasy má povrch využiteľný na rast biomasy asi 55 m², čo znamená, že jeho špecifický povrch je 55 m . kg’ .The biomass carrier 1 is formed as a textile formation of filamentous technical chemical fibers, the first yarn system 11 being formed of a polyester fiber based on polyethylene terephthalate, a shiny, high strength, air-shaped fiber without TiO2 treatment, type 568 dtex 1100 / Í200 x 4. the yarn system 12 is formed of a shiny, high strength, air-shaped polyester fiber based on polyethylene terephthalate, type 568 dtex 1100/1200 x 3, with a minimum relative strength of 7.3 cN.dtex ^-1 . The third yarn system 13 is formed from an air-shaped polyethylene terephthalate polyester fiber dtex 240 x 1. One kilogram of this biomass carrier has a surface usable for biomass growth of about 55 m ² , which means that its specific surface area is 55 m. kg '.

Príklad 2 - vytvorenie nosiča biomasyExample 2 - Creation of a biomass carrier

Nosič 1 biomasy je vytvorený ako textilný útvar z nekonečných technických chemických vlákien, pričom prvý systém 11 nití je vytvorený z polyesterového vlákna na báze polyetylentereftalátu, lesklého, vysoko pevného, vzduchom tvarovaného vlákna bez úpravy T1O2, typ 558 dtex 1100/Í200 x 4. Druhý systém 12 nití je vytvorený z lesklého, vysoko pevného, vzduchom tvarovaného polyesterového vlákna na báze polyetylentereftalátu, typ 558 dtex 1100/1200 x 3 s minimálnou relatívnou pevnosťou 7,3 cN.dtex·*. Tretí systém 13 nití je vytvorený z polyesterového vlákna na báze vzduchom tvarovaného polyetylentereftalátu SLOTERA, typ 750 PM dtex 400. Tento nosič 1 biomasy má kladný povrchový náboj a zaradúje sa do bioreaktorov na rast aeróbnych aj anaerobných mikroorganizmov. Jeden ·· ···The biomass carrier 1 is formed as a textile formation of filamentous technical chemical fibers, wherein the first yarn system 11 is formed of a polyester fiber based on polyethylene terephthalate, a glossy, high strength, air-shaped fiber without T1O2 treatment, type 558 dtex 1100 / Í200 x 4. The yarn system 12 is made of a shiny, high strength, air-shaped polyester fiber based on polyethylene terephthalate, type 558 dtex 1100/1200 x 3 with a minimum relative strength of 7.3 cN.dtex · *. The third yarn system 13 is made of polyester fiber based on SLOTERA type 750 PM dtex 400 air-shaped polyethylene terephthalate. This biomass carrier 1 has a positive surface charge and is included in bioreactors for the growth of both aerobic and anaerobic microorganisms. One ·· ···

·· · · ·· · · ·· · · • · • · • · • · • · • · • · • · ·· · · • • v in • · • · • • • · • · • • • • • · • · • • • • • · • · ·· · · ·· · · • · • ·

kilogram tohto nosiča biomasy má povrch využiteľný na rast biomasy asi 50 m², jeho špecifický povrch je teda 50 m², kg'¹.kilogram of this biomass carrier has a surface usable for biomass growth of about 50 m ² , its specific surface area thus being 50 m ² , kg ^-1 .

Príklad 3 - vytvorenie nosiča biomasyExample 3 - Creation of a biomass carrier

Nosič 1 biomasy je vytvorený ako textilný útvar z troch systémov nití obsahujúcich chemické vlákna. Prvý systém 11 nití je vytvorený zo skleneného hodvábu dtex 680 x 5. Druhý systém 12 nití je vytvorený zo skleneného hodvábu dtex 680 x 2 a hodvábu PROLEN dtex 1000 x 1. Tretí systém 13 nití je vytvorený zo skleneného hodvábu dtex 680 x 1. Tento nosič 1 biomasy sa zaraďuje sa do bioreaktorov na rast aeróbnych aj anaerobných mikroorganizmov a jeho povrch má kladný povrchový náboj. Takýto nosič biomasy má špecifický povrch využiteľný na rast biomasy asi 35 m², kg'¹.The biomass carrier 1 is formed as a textile formation of three yarn systems containing chemical fibers. The first yarn system 11 is made of glass fiber dtex 680 x 5. The second yarn system 12 is made of glass fiber dtex 680 x 2 and PROLEN dtex 1000 x 1. The third yarn system 13 is made of glass fiber dtex 680 x 1. The biomass carrier 1 is included in bioreactors for the growth of both aerobic and anaerobic microorganisms, and its surface has a positive surface charge. Such a biomass carrier has a specific surface area usable for biomass growth of about 35 m ² , kg ^-1 .

Príklad 4 - vytvorenie nosiča biomasyExample 4 - Creation of a biomass carrier

Nosič 1 biomasy je vytvorený ako textilný útvar z troch systémov nekonečných technických chemických vlákien, pričom prvý systém 11 nití je vytvorený z priadze z lesklej regcnerovanej celulózy typu LYOCELL tex 100 x 4. Druhý systém 12 nití je vytvorený z lesklého, vysoko pevného, vzduchom tvarovaného polyesterového vlákna na báze polyetylentereftalátu, typ 558 dtex 1100/Ω00 x 3 s minimálnou relatívnou pevnosťou 7,3 cN.dtex'¹. Tretí systém 13 nití je vytvorený z polyesterového vlákna na báze vzduchom tvarovaného polyetylentereftalátu SLOTERA, typ 750 PM dtex 400. Tento nosič 1 biomasy sa zaraduje sa do bioreaktorov na rast aeróbnych aj anaerobných mikroorganizmov a má špecifický povrch asi 40 m², kg¹.The biomass carrier 1 is formed as a textile formation of three continuous filament chemical fiber systems, the first yarn system 11 being formed of a LYOCELL tex 100 x 4 shiny regenerated cellulose yarn. The second yarn system 12 is formed of a glossy, high-strength, air-shaped polyester fiber based on polyethylene terephthalate, type 558 dtex 1100 / Ω00 x 3 with a minimum relative strength of 7,3 cN.dtex ^-1 . The third yarn system 13 is formed from polyester fiber based on SLOTERA air-shaped polyethylene terephthalate, type 750 PM dtex 400. This biomass carrier 1 is included in bioreactors for the growth of both aerobic and anaerobic microorganisms and has a specific surface area of about 40 m ² , kg ¹ .

Tento nosič 1 biomasy je použiteľný v biotechnologických procesoch, t. j. tam, kde sú na zaistenie technologického procesu použité nárastové kultúry napr. mikroorganizmy a to tak v nových zariadeniach ako aj v zariadeniach už existujúcich s cieľom intenzifikácie a zvýšenia výkonových parametrov týchto zariadení. Pri použití v čistiarňach odpadových vôd dochádza k skráteniu času nutnému na dostatočné zníženie koncentrácieuhlíkatých a dusíkatých látok v odpadovej vode. Svojim inertným lineárne, plošne alebo priestorovo usporiadaným nosným materiálom poskytuje tento nosič biomasy možnosť vytvárať napr. v aktivačných nádržiach vysokú koncentráciu biomasy s minimálnou tvorbou prebytočného kalu. Tento nosič 1 biomasy je možné použiť v bioreaktoroch či biotechnologických zariadeniach pracujúcich tak na princípe aeróbneho tak aj anaeróbneho metabolizmu ušľachtilých či divokých mikroorganizmov. Tento nosič biomasy môže byť použitý tiež ako nosič imobilizovaných mikroorganizmov a/aleboenzýmovtak v aeróbnych ako aj v anaeróbnych bioreaktoroch. Tento nosič 1 biomasy ··This biomass carrier 1 is useful in biotechnological processes, i. j. where growth cultures are used to ensure the technological process, e.g. microorganisms, both in new plants and in existing plants with the aim of intensifying and increasing the performance parameters of these plants. When used in sewage treatment plants, the time required to sufficiently reduce the concentration of carbon and nitrogen in the waste water is reduced. With its inert, linear, planar or spatially arranged carrier material, this biomass carrier provides the opportunity to produce e.g. in activation tanks a high concentration of biomass with minimal production of excess sludge. This biomass carrier 1 can be used in bioreactors or biotechnology plants operating on the principle of both aerobic and anaerobic metabolism of noble or wild microorganisms. This biomass carrier can also be used as a carrier for immobilized microorganisms and / or enzymes in both aerobic and anaerobic bioreactors. This Biomass Carrier ··

·· · · ·· · · ·· · · v in • • • • • · • · • · • · ·· · · • • • • ·· · · • · • · * * • • • • • · · · · • · · · · • • * * • · · · • · · · • • ·· · · ·· · · • · • · • · · • · ·

• ··· • · · • · · ··· ·· môže byť ďalej využitý pri fermentácii v kvasnom priemysle, najmä v pivovarnítve, pri výrobe vína, octu a ďalších fermentovaných nápojov, ako bude opísané ďalej.It can further be used in fermentation in the fermenting industry, especially in the brewing industry, in the production of wine, vinegar and other fermented beverages, as described below.

Materiál vlákien, povrchová úprava, vysoká členitosť povrchu vlákien a sily medzi mikroorganizmami a povrchom vlákien, z ktorého sú niťové systémy 11. 12, 13 nosiča 1 biomasy vyrobené, podporujú dokonalé osídlenie povrchu nití nosiča 1 biomasy fermentujúcimi jednobunečnými mikroorganizmami, napr. kvasinkami a to v jednej aj v niekoľkých vrstvách, ako je znázornené na obr. 5 a 6. Udržiavaniu mikroorganizmov na povrchu nosiča 1 biomasy napomáha tak veľká členitosť povrchu a veľkosť náboja ako aj vzájomná previazanosť niťových systémov 11. 12,13.The fiber material, surface treatment, high fiber surface segmentation, and forces between the microorganisms and the fiber surface from which the yarn systems 11, 12, 13 of the biomass support 1 are made, promote perfect densification of the yarn surface of the biomass support 1 by fermenting unicellular microorganisms. yeast, both in single and multiple layers, as shown in FIG. 5 and 6. The maintenance of microorganisms on the surface of the biomass carrier 1 is facilitated by both a large surface segmentation and a charge size as well as the interconnection of the thread systems 11. 12,13.

Osídľovanie nosiča 1 biomasy je opísané nižšie na fermentáciu mladiny pri výrobe piva v príkladoch 5, 7, 8 a na fermentáciu vínneho muštu pri výrobe vína v príklade 6. Osídľovanie nosiča 1 biomasy trvá maximálne 48 hodín a môže byť stacionárne alebo prietokové.The settling of the biomass carrier 1 is described below for the fermentation of wort in beer production in Examples 5, 7, 8 and for the fermentation of must in the production of wine in example 6. The settlement of the biomass carrier 1 takes a maximum of 48 hours and can be stationary or flow.

Pri vlastnej fermentácii, napr. mladiny pri výrobe piva, je nosič 1 biomasy uložený v bioreaktore 26, ako je opísané v príkladoch 5 až 8 a znázornené na obr. 2, 3, 4, pričom okolo kvasinkami osídleného povrchu všetkých sústav H, 12, 13 nití nosiča i biomasy preteká mladina. Pri fermentácii sa kvasinky rozmnožujú, pričom kvasinky, nachádzajúce sa vo väčšej vzdialenosti od povrchu nite nosiča 1 biomasy sa uvoľňujú a oddeľujú od ostatných a v dôsledku CO2, ktorý pri fermentácii vzniká, sú unášané nahor, čím je fermentovaná mladina premiešavaná a uvoľnené kvasinky sú udržované vo vznose, takže celý povrch všetkých systémov H, 12, 13 nití nosiča 1 biomasy je rovnomerne obtekaný mladinou. V priebehu fermentácie je povrch nití nosiča 1 biomasy osídľovaný ďalšími kvasinkami, Preto je nosič i biomasy aj po ukončení jedného cyklu fermentácie dostatočne osídlený kvasinkami na zahájenie ďalšieho cyklu fermentácie. Ľhlší cyklus fermentácie sa obvykle zahajuje po sanitácii bioreaktora 26 s nosičom 1 biomasy alebo samotného nosiča 1 biomasy horúcou vodou s teplotou 75 - 95° C počas aspoň 30 min. a po sanitácii ostatných častí zariadenia známymi sanačnými prostriedkami, ako je opísané v príkladoch uskutočnenia 5 až 8.In the actual fermentation, e.g. In the production of beer, the biomass carrier 1 is embedded in a bioreactor 26 as described in Examples 5 to 8 and shown in FIG. 2, 3, 4, with wort flowing around the yeast-populated surface of all of the carrier systems and biomass systems H, 12, 13. During fermentation, the yeasts reproduce, while the yeasts which are at a greater distance from the yarn surface of the biomass carrier 1 are released and separated from the others and are transported upward as a result of the CO2 produced during the fermentation. so that the entire surface of all yarn systems H, 12, 13 of the biomass carrier 1 is evenly wound around the wort. During the fermentation, the yarn surface of the biomass carrier 1 is settled by other yeasts. Therefore, the biomass carrier and the biomass carrier are sufficiently populated with yeast after the end of one fermentation cycle to start the next fermentation cycle. The leaner fermentation cycle is usually initiated after sanitizing the bioreactor 26 with the biomass carrier 1 or the biomass carrier 1 alone with hot water at 75-95 ° C for at least 30 min. and after sanitation of other parts of the apparatus by known remediation means as described in Examples 5 to 8.

Spôsob fermentácie podľa vynálezu, pri ktorom sú fermentačné mikroorganizmy, napr. kvasinky osídlené na povrchu nití nosiča 1 biomasy, pričom okolo tohto povrchu nití nosiča i biomasy preteká fermentovaný substrát, napr. mladina pri výrobe piva, urýchľuje fermentáciu zo siedmych a viacerých dní pri fermentácii vo fermentačných kadiach na dva dni (48 hod.), najmä v závislosti na teplote substrátu.The fermentation process of the invention, wherein the fermentation microorganisms are e.g. yeast populated on the yarn surface of the biomass carrier 1, wherein a fermented substrate, e.g. wort in beer production, accelerates fermentation from seven or more days in fermentation vats to two days (48 hours), especially depending on substrate temperature.

Na obr. 7 je znázornený graf porovnávajúci známe spôsoby fermentácie piva so spôsobom fermentácie podľa vynálezu. Z porovnania vyplýva, že ukončenie fermentácie sa pri rovnakej teplote dosiahne pri klasickom spôsobe fermentácie vo fermentačných kadiach (grafIn FIG. 7 is a graph comparing known fermentation methods of beer to the fermentation process of the invention. The comparison shows that the end of fermentation at the same temperature is achieved in the classical fermentation method in fermentation vats (graph

·· ····· ···

Fl) za 7 dní, pri fermentácii v cylindickokužeľovom tanku (pod tlakom CO2) (graf F2) za 5 dní a pri spôsobe fermentácie podlá vynálezu s nosičom 1 biomasy, ktorého povrch je osídlený kvasinkami (graf F3), za dva dni. Podrobnejšie porovnanie všetkých troch spôsobov fermentácie ukazuje tabuľka 1 na obr. 8.F1) in 7 days, in a cylindrical-cone tank (under CO2 pressure) (graph F2) in 5 days, and in the method of fermentation according to the invention with a yeast-populated biomass carrier 1 (graph F3), in two days. A more detailed comparison of all three fermentation methods is shown in Table 1 in FIG. 8th

Príklady vyhotovenia zariadenia na uskutočňovanie fermentácie pomocou nosiča 1 biomasy osídleného živými mikroorganizmami a k akcelerácii a intenzifikácii takej fermentácie v kvasnom priemysle, najmä pivovarníctve, pri výrobe vína, octu a ďalších fermentovaných nápojov sú znázornené na obr. 2 až 4.Exemplary embodiments of an apparatus for carrying out fermentation using a biomass carrier 1 inhabited by living microorganisms and for accelerating and intensifying such fermentation in the fermenting industry, in particular in the brewing industry, in the production of wine, vinegar and other fermented beverages are shown in FIG. 2 to 4.

Zariadenie podľa obr. 2 obsahuje prívod 21 substrátu, ktorý je fermentovateľný, napr. mladina pri výrobe piva, vinný či ovocný mušt pri výrobe vína, víno na výrobu octu a pod. Do spomenutého prívodu 21 substrátu je substrát privádzaný známym neznázomeným spôsobom. Prívod 21 substrátu je cez prívodnú armatúru 211 vyústený do zásobníka 22 substrátu. Výstup zásobníka 22 je cez vstupnú trojcestnú armatúru 231 fermentačného okruhu prepojený obehovým potrubím 24 s čerpadlom 25. Čerpadlo 25 je ďalej obehovým potrubím 24 prepojené cez prvú obtokovú trojcestnú armatúru 232 so vstupom bioreaktora 26, v ktorého vnútornom priestore je uložené vopred určené množstvo nosiča 1 biomasy osídleného mikroorganizmami, napr. kvasinkami, alebo určeného k takému osídleniu. Výstup bioreaktora 233 je cez druhú obtokovú trojcestnú armatúru 233 prepojený obehovým potrubím 24 s odstraňovačom 27 horkých kalov, v ktorom je uložený odstraňovač 28 peny a CO2. Odstraňovač 27 horkých kalov je cez odkaľovaciu trojcestnú armatúru 234 prepojený obehovým potrubím 24 so zásobníkom 22, čím je vytvorený uzavretý fermentačný okruh. Na odkaľovaciu trojcestnú armatúru 234 je pripojený odvod 241 horkých kalov a peny, vyústený známym spôsobom do kanalizácie alebo do neznázorneného zásobníka horkých kalov a peny. Odvod CO2 z odstraňovača 28 peny môže byť napojený známym neznázomeným spôsobom na existujúci systém využitia CO2 v prevádzke. V hornej časti zásobníka 22 je umiestnená umývacia hlavica 29, ktorá je pomocou prívodného sanitačného potrubia 30 cez sanitačnú trojcestnú armatúru 235 prepojená so sanitačnou stanicou 31., ktorá obsahuje čerpadlá a aspoň dve vzájomne od seba oddelené sanitačné tekutiny, z ktorých jedna je tvorená známym sanitačným prostriedkom, najčastejšie obsahujúcim roztoky kyselín alebo hydroxidov, ďalej len sanitačný prostriedok a druhá horúcu vodu alebo horúcu vodu obsahujúcu prostriedok s dezinfekčnými účinkami v účinnej koncentrácii, napr. roztok manganistanu draselného, ďalej len horúca voda. Tiež v odstraňovači 27 horkých kalov je umiestnená umývacia hlavica 29, ktorá je prívodným sanitačným potrubím 30 pripojená na sanitačnú trojcestnú armatúru 235 a cez ňu na sanitačnú stanicu 3J_. Sanitačná stanica U. je ďalej odvodným sanitačným potrubím 32 prepojená so vstupnou trojcestnouThe device of FIG. 2 comprises a substrate inlet 21 that is fermentable, e.g. wort for beer production, wine or fruit must for wine production, wine for vinegar production etc. The substrate supply 21 is fed to the substrate inlet 21 in a manner known per se. The substrate inlet 21 is discharged through the inlet fitting 211 into the substrate reservoir 22. The outlet of the reservoir 22 is connected via a circulation line 24 to a pump 25 via an inlet three-way fitting 231 of the fermentation circuit. The pump 25 is further connected via a circulation line 24 through a first bypass three-way fitting 232 to an inlet bioreactor 26. populated with microorganisms, e.g. or intended for such settlement. The outlet of the bioreactor 233 is connected via a second bypass three-way valve 233 to the blast line 24 with a bitter sludge remover 27 in which the foam and CO 2 remover 28 is stored. The bitter sludge remover 27 is connected via a sludge three-way fitting 234 via a circulation line 24 to a reservoir 22 to form a closed fermentation circuit. A bilge and foam outlet 241 is connected to the stripping three-way fitting 234 and results in a known manner into the sewer or bunker and foam reservoir (not shown). The CO 2 evacuation from the foam remover 28 may be connected in a known (not shown) manner to an existing CO 2 system in use. At the top of the reservoir 22 there is a washing head 29, which is connected to the sanitation station 31 via a sanitary supply line 30 via a sanitary three-way fitting 235, which comprises pumps and at least two separate sanitation fluids, one of which is a known sanitation. a composition, most often containing acid or hydroxide solutions, hereinafter referred to as sanitizing agent, and a second hot water or hot water comprising a composition having disinfectant activity in an effective concentration, e.g. potassium permanganate solution, hereinafter hot water. Also, a scrub head 29 is provided in the bitter sludge remover 27, which is connected to the sanitary three-way fitting 235 and through it to the sanitation station 31 via a sanitary supply line 30. The sanitation station U is further connected to the inlet three-way inlet through the sanitation line 32

• · · • · · ·· · · ·· ·· ·· ·· ·· · • ··· • · · · ·· · • ··· • · · · • · • · • · • · • · • · • · · · ·· · · • · · · · • · · · ·· · · • · · · · * · * * · * • · • · • · · · • · · · ·· · ·· ·· · ·· ·· · · ·· ·· ·· ··

armatúrou 231 fermentačného okruhu. Prvá obtoková trojcestná armatúra 232 a druhá obtoková trojcestná armatúra 233 sú zároveň prepojené obtokovým potrubím 34 (by-pass), do ktorého je vložená odvodná trojcestná armatúra 236, na ktorej voľný výstup je pripojené odvádzacie potrubie 33 na odvod substrátu po fermentácii. Množstvo a zloženie nosiča 1 biomasy, tvar a veľkosť bioreaktora 26 závisí na technologických požiadavkách procesu fermentácie.through a fermenter circuit 231. The first by-pass three-way valve 232 and the second by-pass three-way valve 233 are simultaneously connected by a bypass pass 34 into which a three-way drain valve 236 is inserted into which a free outlet 33 is connected to the substrate drainage after fermentation. The amount and composition of the biomass carrier 1, the shape and size of the bioreactor 26 depend on the technological requirements of the fermentation process.

Príklad 5 - na fermentáciu na zariadení podľa obr. 2Example 5 - for fermentation on the apparatus of FIG. 2

Pred zahájením prvého cyklu fermentácie je celé zariadenie známym spôsobom sanitované a potom sa do bioreaktora 26 s objemom 10 hl vloží 3000 m (asi 15 kg) nosiča 1 biomasy podľa vynálezu so špecifickým povrchom 55 m², kg¹, vyrobeného z polyesterových vlákien, napr. podľa príkladu 1 a bioreaktor 26 s nosičom 1 biomasy sa sanituje horúcou vodou s teplotou 75 - 95° C počas 30 min. Horúca voda je do bioreaktora 26 privádzaná zo sanitačnej stanice 31 cez prívodné sanitačné potrubie 30, sanitačnú trojcestnú armatúru 235. umývaciu hlavicu 29 a obehové potrubie 24.Before starting the first fermentation cycle, the whole plant is sanitized in a known manner and then 3000 m (about 15 kg) of a biomass carrier 1 according to the invention with a specific surface area of 55 m ² , kg ¹ , made of polyester fibers, e.g. . according to Example 1 and the bioreactor 26 with the biomass carrier 1 is sanitized with hot water at 75-95 ° C for 30 min. The hot water is supplied to the bioreactor 26 from the sanitation station 31 via an inlet sanitation line 30, a sanitary three-way fitting 235, a washing head 29, and a circulation line 24.

Po ukončení sanitácie sa bioreaktor 26 vychladí a po vychladení sa do neho načerpá suspenzia 25 litrov pivovarských spodních kvasníc suspendovaných v mladine so sušinou 11 % (w/v). Osídľovanie nosiča 1 biomasy kvasinkami zo spomenutej suspenzie prebieha 48 hodín pri teplote okolia, potom sa prebytočná mladina s kvasinkami, ktoré neosídlili nosič 1 biomasy vypustí odvádzacim potrubím 33. Teplota pri osídľovaní nosiča 1 biomasy sa môže meniť v rozsahu od 0 do 30° C. Počas osídľovania nosiča 1 biomasy kvasinkami sa zásobník 22 naplní mladinou a uzatvorí sa prívodná armatúra 211 prívodu 21 substrátu. Sušina fermentovateľného substrátu je podľa technologických požiadaviek v rozsahu od 1,0 % (w/v) do 30 % (w/v). V ďalšom kroku sa otvoria trojcestné armatúry 231, 232, 233, 234 v smere obehového potrubia 24 a uvedie sa do činnosti čerpadlo 25. V dôsledku toho obieha mladina zo zásobníka 22 obehovým potrubím 24, pričom prechádza bioreaktorom 26, odstraňovačom 27 horkých kalov a odstraňovačom 28 peny a neznázorneným odstraňovačom CO2, vracia sa späť do zásobníka 22, z ktorého je opäť odvádzaná do bioreaktora 26. Pri prechode mladiny bioreaktorom 26 začne mladina fermentovať, pričom vzniká CO2, ktorý premiešava fermentujúcu mladinu a udržuje nosič 1 biomasy vo fermentujúcej mladine vo vznose. Zároveň mladina so sebou unáša uvoľnené kvasinky, ktoré prechádzajú do zásobníka 22, v ktorom je v dôsledku toho mladina tak isto fermcntovaná. Pri prechode fermentovanej mladiny oddeľovačom 27 horkých kalov sa v ňom známym spôsobom oddeľuje horký kal a v oddeľovači 28 peny sa známym spôsobom oddeľuje plynná zložka a fermentovaná mladina sa privádza do zásobníka 22. Oddelený horký kal a plynná zložka sa vypusťou 241 odvádzajú do kanalizácie alebo na ďalšie využitie. Po 48 ·· ···Upon completion of the sanitation, the bioreactor 26 is cooled, and after cooling, a suspension of 25 liters of brewer's bottom yeast suspended in the wort with 11% (w / v) solids is pumped into it. The settling of the biomass carrier 1 by the yeast from said suspension is carried out for 48 hours at ambient temperature, then the excess wort with the yeast which has not settled the biomass carrier 1 is discharged via the discharge line 33. The temperature of the biomass carrier 1 can vary. During the yeast colonization of the biomass carrier 1, the reservoir 22 is filled with wort and the supply fitting 211 of the substrate supply 21 is closed. The dry matter of the fermentable substrate is in the range of 1.0% (w / v) to 30% (w / v) according to technology requirements. In the next step, the three-way valves 231, 232, 233, 234 are opened in the direction of the circulation line 24 and the pump 25 is actuated. As a result, the wort from the container 22 circulates through the circulation line 24 passing the bioreactor 26, bitter sludge remover 27 and When the wort passes through the bioreactor 26, the wort begins to ferment, generating CO2, which mixes the fermenting wort and keeps the biomass carrier 1 in the fermenting wort in the air. . At the same time, the wort carries with it the released yeast, which passes into a container 22 in which the wort is also fermented as a result. When the fermented wort passes through the bitter sludge separator 27, the bitter sludge is separated in a known manner and the gaseous component is separated in a foam separator 28 in a known manner and the fermented wort is fed into the reservoir 22. The separated bitter sludge and gaseous component are discharged into the sewer or further use. Mon 48 ·· ···

a and «β «β ·· · · ·· · · ·· · · ·· · • ··· Λ Λ · · ·· · • ··· ΛΛ · · • · • · • · • · • · • · • · · · ·♦ · · • · · · · • · · · · ♦ · · • · · · · • · • · • • • · • · • · • · ··· · · · ·· · · ·· · · ·· · · Φ· Φ ·

hodinách cyklus fermentácie končí v dôsledku zníženia koncentrácie fermentovateľného substrátu (mladiny) na 2,8 %, viď graf F3 na obr. 8 a prekvasená mladina sa po otvorení trojcestných armatúr 232 a 236 v smere odvádzacieho potrubia 33 odvedie odvádzacím potrubím 33 na ďalšie spracovanie, napríklad dokvasenie v neznázornených ležiackych tankoch.hours the fermentation cycle ends due to a decrease in the fermentable substrate (wort) concentration to 2.8%, see graph F3 in FIG. 8 and the fermented wort, after opening the three-way fittings 232 and 236 in the direction of the discharge line 33, is discharged through the discharge line 33 for further processing, for example, fermentation in lying tanks (not shown).

Zníženie koncentrácie fermentovateľného substrátu je opísané pre konkrétny príklad výroby piva a na fermentáciu iných substrátov sa zvolí iná vhodná hodnota zníženia koncentrácie.The reduction of the fermentable substrate concentration is described for a particular example of beer production, and another suitable concentration reduction value is chosen for fermentation of other substrates.

Po ukončení určitého počtu cyklov fermentácie sa uskutoční sanitácia celého zariadenia, v ktorej prvej fáze sa uzatvorí prietok bioreaktorom 26 a do zariadenia sa vháňa zo sanitačnej stanice 31 sanitačný prostriedok, ktorý je prívodným sanitačným potrubím 30 privádzaný k umývacím hlaviciam 29 v odstraňovači horkých kalov a v zásobníku 22. Po prechode odstraňovačom 27 horkých kalov sa sanitačný prostriedok vracia časťou obehového potrubia 24 k druhej obtokovej trojcestnej armatúre 233. ktorou prechádza do obtokového potrubia 34 a cez odvodnú trojcestnú armatúru 236. prvou obtokovou trojcestnou armatúrou 232, časť obehového potrubia 24, čerpadlo 25 a vstupnú trojcestnú armatúru 231 fermentačného okruhu preteká do odvádzacieho sanitačného potrubia 32, ktorým sa vracia do sanitačnej stanice 31.. Po dokončení prvej fáze sanitácie sa uskutoční druhá fáza, spočívajúca v sanitácii bioreaktora 26 s nosičom 1 biomasy horúcou vodou s teplotou 85° C počas 30 min., ktorá sa privádza zo sanitačnej stanice 31 prívodným sanitačným potrubím 30 cez sanitačnú trojcestnú armatúru 235, odstraňovač 27 horkých kalov, obehové potrubie 24 a druhú obtokovú trojcestnú armatúru 233 do bioreaktora 26 a potom je po prietoku bioreaktorom 26 odvádzaná obehovým potrubím 24 cez prvú obtokovú trojcestnú armatúru 232. čerpadlo 25 a vstupnú trojcestnú armatúru 231 fermentačného okruhu do odvádzacieho sanitačného potrubia 32, ktorým sa vracia do sanitačnej stanice 31_. Týmto spôsobom sú z bioreaktora 26 odstraňované fyziologicky málo aktívne kvasinky a iné mikroorganizmy. Po ukončení sanitácie je zariadenie pripravené na zahájenie ďalšieho cyklu fermentácie a to napustením čerstvej mladiny do bioreaktora, pretože vbioreaktore zostalo dostatočné množstvo fyziologicky aktívnych kvasiniek osídlených na povrchu nosiča 1 biomasy. Ak klesne fyziologická aktivita kvasiniek pod určitú, vopred stanovenú medzu, sú po ukončení sanitácie dodané nové kvasinky suspendované v mladine a znova prebehne proces osídľovania nosiča 1 biomasy opísaný vyššie. Na ďalšiu fermentáciu je potom možné bioreaktor 26 použiť po 24 až 48 hodinách podľa zvoleného spôsobu osídľovania.Upon completion of a number of fermentation cycles, the entire plant is sanitized, in which the first stage is shut off through the bioreactor 26, and sanitation means is injected into the plant from the sanitation station 31, which is fed through the inlet sanitation line 30 to the scrub heads 29 in the sludge remover. 22. After passing through the bitter sludge remover 27, the sanitizer returns part of the circulation line 24 to a second bypass three-way valve 233, which passes into the bypass line 34 and through a three-way outlet valve 236, a first bypass three-way valve 232, part of the circulation line 24, pump 25 and the inlet three-way fitting 231 of the fermentation circuit flows into the drain sanitation line 32, which returns to the sanitation station 31. After the first sanitation phase is completed, the second phase consists of sanitizing the bioreactor 26 with the biomass carrier 1 with water at a temperature of 85 ° C for 30 minutes, which is fed from the sanitation station 31 via an inlet sanitation line 30 via a sanitary three-way valve 235, a bitter sludge remover 27, a circulation line 24 and a second three-way bypass valve 233 flow through the bioreactor 26 via the circulation line 24 through the first bypass three-way fitting 232. the pump 25 and the inlet three-way fitting 231 of the fermentation circuit to the drain sanitation line 32, returning it to the sanitation station 31. In this way, physiologically poorly active yeast and other microorganisms are removed from the bioreactor 26. Upon completion of the sanitation, the device is ready to begin another fermentation cycle by introducing fresh wort into the bioreactor, since sufficient physiologically active yeasts remain on the surface of the biomass carrier 1. If the physiological activity of the yeast drops below a certain predetermined limit, after the sanitation is completed, the new yeast is suspended in the wort and the biomass carrier 1 settling process described above is resumed. For further fermentation, the bioreactor 26 can then be used after 24 to 48 hours, depending on the selected settling method.

• ·· • · • ··· • ·· • · • ··· ·· • · • · ·· • · • · ·· • · ·· · · • · ·· ·· • · · • · · · • · · • · ·· ·· ·· ·· ·· · · ·· · · ·· · ·· ·

Príklad 6 - na fermentáciu na zariadení podľa obr. 2Example 6 - for fermentation on the apparatus of FIG. 2

Do bioreaktora 26 s objemom 5 hl sa vloží 500 m (asi 5 kg) nosiča 1 biomasy so špecifickým povrchom 35 m², kg'¹, vyrobeného zo skleneného hodvábu, napr. podľa príkladu 3 a bioreaktor 26 s nosičom 1 biomasy sa sanituje horúcou vodou rovnako ako v príklade 5 a tak isto rovnako sa uskutoční sanitácia zostávajúcich častí zariadenia.A 500 m (about 5 kg) biomass support 1 with a specific surface area of 35 m ² , kg ^-1 , made of glass silk, e.g. according to Example 3 and the bioreactor 26 with the biomass carrier 1 is sanitized with hot water as in Example 5, and the remaining parts of the plant are also sanitized.

Po ukončení sanitácie zariadenia a vychladení bioreaktora 26 na 15° C sa do bioreaktora 26 načerpá suspenzia 25 1 ušľachtilých vinárskych kvasiniek suspendovaných v desaťkrát zriedenom vínnom mušte na koncentráciu zodpovedajúcu 20 % (w/v) sušiny. Osídľovanie nosiča 1 biomasy vinárskymi kvasinkami zo spomenutej suspenzie prebieha 12 hodín pri teplote 15° C, potom sa prebytočný mušt s vinárskymi kvasinkami, ktoré neosídlili povrch nosiča 1 biomasy vypustí odvádzacím potrubím 33 a bioreaktor 26 sa naplní čerstvím vínnym muštom.Upon completion of the sanitation of the apparatus and cooling of the bioreactor 26 to 15 ° C, a suspension of 25 L of noble wine yeast suspended in ten-fold diluted wine must be pumped into the bioreactor 26 to a concentration corresponding to 20% (w / v) dry matter. The viticultural yeast biomass carrier 1 is settled from said suspension for 12 hours at a temperature of 15 ° C, then the excess wine yeast muster which has not settled on the surface of the biomass carrier 1 is discharged via a drain line 33 and the bioreactor 26 is filled with fresh wine must.

Vlastný cyklus fermentácie vínneho muštu prebieha tri dni (72 hod.) pri teplote 10° C podobným spôsobom, ako je opísané v príklade 5 na fermentáciu mladiny.The actual cycle of fermentation of the wine must takes place for three days (72 hours) at 10 ° C in a similar manner as described in Example 5 for wort fermentation.

Teplota fermentácie sa zvolí podľa fermentovateľného substrátu v rozsahu od 0 do 40° C.The fermentation temperature is selected according to the fermentable substrate in the range of 0 to 40 ° C.

Zariadenie podľa obr. 3 je určené na maloobjemovú fermentáciu v kvasnom priemysle, napr. pre minipivovary a obsahuje bioreaktor 26, ktorý je v dolnej časti opatrený odnímateľným kužeľom 261, ku ktorého dolnej časti je pripojená výstupná trojcestná armatúra 237 zásobníka, na ktorej ďalšie vývody je pripojené odvádzacie sanitačné potrubie 32 a odvádzacie potrubie 33, ktoré zároveň slúži ako prívod 21 substrátu na fermentáciu do bioreaktora 26.The device of FIG. 3 is intended for small-scale fermentation in the fermentation industry, e.g. for microbreweries and includes a bioreactor 26, which is provided with a removable cone 261 at the bottom, to which the outlet three-way fitting 237 of the cartridge is connected to the bottom part, to which additional outlets are connected drain sanitation line 32 and drain line 33 substrate for fermentation into bioreactor 26.

Odvádzacie sanitačné potrubie 32 je zavedené do sanitačnej stanice 31 rovnakého vyhotovenia ako podľa obr. 2. Zo sanitačnej stanice 31 vystupuje prívodné sanitačné potrubie 30, ktoré je zavedené do hornej časti vnútorného priestoru bioreaktora 26, kde je zakončené umývacou hlavicou 29.The drain sanitation line 32 is introduced into a sanitation station 31 of the same design as in FIG. 2. An inlet sanitation line 30 extends from the sanitation station 31, which is introduced into the upper part of the interior of the bioreactor 26, where it is terminated by a washing head 29.

Otvor vzniknutý po odňatí odnímateľného kužeľa 261 slúži na vkladanie alebo vynímanie nosiča 1 biomasy z vnútorného priestoru bioreaktora 26. V znázornenom vyhotovení je nosič 1 biomasy uložený v nosnom koši 262. ktorý je vynímateľne uložený vo vnútornom priestore bioreaktora 26, z ktorého je vynímaný alebo do ktorého je vkladaný otvorom v dolnej časti bioreaktora 26, ktorý vznikne po odňatí odnímateľného kužeľa 261. Nosný kôš 263 je vyrobený napr. z nerezového materiálu alebo plastu s dostatočným množstvom otvorov na prechod substrátu a CO2 pri fermentácii.The opening formed after removal of the removable cone 261 serves to insert or remove the biomass carrier 1 from the interior of the bioreactor 26. In the embodiment shown, the biomass carrier 1 is stored in a carrier basket 262. which is removably mounted in the interior of the bioreactor 26 from which it is removed or which is inserted through an opening in the lower part of the bioreactor 26, which is formed after removal of the removable cone 261. The carrier basket 263 is made e.g. made of stainless steel or plastic with enough openings to pass the substrate and CO2 during fermentation.

Na vkladanie a vynímanie nosiča 1 biomasy môže byť bioreaktor 26 opatrený prielezomTo insert and remove the biomass carrier 1, the bioreactor 26 may be provided with a hatch

262. ktorý je na obr. 3 znázornený čiarkované.262. which is shown in FIG. 3 shown in dotted lines.

• ·· • · • ··· • ·· • · • ··· ·· • · • · ·· • · • · • e • · ·· • e • · ·· ·· • · • · · · • · • · • · • · • · · · • · · · ·· · · ·· · · ·· · · ·· · ·

Príklad 7 - na fermentáciu na zariadení podľa obr. 3Example 7 - for fermentation on the apparatus of FIG. 3

Bioreaktor 26, potrubia a armatúry sa sanitujú známym sanitačným prostriedkom a po ukončení sanitácie sa do spodnej časti vnútorného priestoru bioreaktoru 26 po otvorení dolného kužeľa 261 alebo prielezu 262 vloží vzniknutým otvorom nosný kôš 263, v ktorom je uložené 30 kg nosiča 1 biomasy so špecifickým povrchom 50 m . kg‘, vyrobeného z polyesterových vlákien, napr. podľa príkladu 2, potom sa dolný kužeľ 261 alebo prielez 262 zatvorí. Následne sa nosič 1 biomasy počas 30 minút sanuje horúcou vodou s teplotou 85° C, ktorá sa do bioreaktora 26 privádza prívodným sanitačným potrubím 30 zo sanitačnej stanice 31, potom sa horúca voda z bioreaktora 26 odvedie otvorenou výstupnou trojcestnou armatúrou 237 zásobníka v smere do odvádzacieho sanitačného potrubia 32 týmto potrubím do sanitačnej stanice 31.The bioreactor 26, pipes and fittings are sanitized by a known sanitizer, and upon completion of the sanitation, after the opening of the lower cone 261 or the manhole 262, the carrier basket 263 is placed in the bottom of the interior of the bioreactor 26. 50 m. kg ‘, made of polyester fibers, eg. according to Example 2, then the lower cone 261 or hatch 262 is closed. Thereafter, the biomass carrier 1 is sanitized for 30 minutes with hot water at 85 ° C, which is fed to the bioreactor 26 via the inlet sanitation line 30 from the sanitation station 31, then the hot water from the bioreactor 26 is discharged through the open three-way tank outlet fitting 237 towards through this pipe to the sanitation station 31.

Po vypustení vody sa do bioreaktora 26 privedie pri teplote 25° C 200 1 suspenzie pivovarských kvasiniek v mladine o sušine 11 % (w/v) odvádzacím potrubím 33, ktoré tvorí zároveň prívod 21 substrátu. Následne sa napustí čerstvá mladina a pri požadovanej technologickej teplote prebieha fermentačný proces, pri ktorom dochádza k samovoľnému osídľovaniu nosiča 1 biomasy. Táto fermentácia trvá asi o jeden deň dlhšie ako fermentácia s už osídleným nosičom 1 biomasy, ktorá je opísaná nižšie. Potom sa prekvasená mladina otvorením výstupnej trojcestnej armatúry 237 zásobníka známym spôsobom vypustí do odvádzacieho potrubia 33. V ďalšom cykle fermentácie sa odvádzacím potrubím 33 tvoriacim zároveň prívod 21 substrátu do bioreaktora 26 privedie cez výstupnú trojcestnú armatúru 237 zásobníka nefermentovateľná mladina o sušine 10 % (w/v) a armatúra 237 zásobníka sa uzatvorí. Následne prebieha najdlhšie počas 40 hodín fermentácia pri teplote 9° C. Počas fermentácie sa vytvára CO2, ktorý premiešava mladinu a udržuje ju tak v neustálej cirkulácii počas celej doby fermentácie. Po ukončení fermentácie sa prekvasená mladina po otvorení výstupnej trojcestnej armatúry 237 zásobníka odvedie odvádzacím potrubím 33 známym spôsobom do neznázomeného ležiackeho tanku a ochladí sa na 0° C, potom sa proces fermentácie cyklicky opakuje s čerstvou mladinou. Sanitácia zariadenia je uskutočňovaná rovnakým spôsobom ako v príklade 5, avšak nosič 1 biomasy sa pred sanitáciou sanitačným prostriedkom vyníma z bioreaktora 26, obvykle aj s nosným košom 263 a vkladá sa späť po ukončení sanitácie, počom sa uskutoční jeho sanitácia horúcou vodou, ako je opísané vyššie.After the water has been discharged, 200 L of brewing yeast suspension in the wort with a dry matter of 11% (w / v) is fed to the bioreactor 26 at 25 ° C through a discharge line 33, which also forms the substrate supply 21. Subsequently, fresh wort is impregnated and a fermentation process is carried out at the desired technological temperature, during which the biomass carrier 1 is self-settling. This fermentation lasts about one day longer than the fermentation with the already populated biomass carrier 1 described below. Then, the fermented wort is discharged in a known manner into the discharge line 33 by opening the outlet three-way fitting 237 of the container. In a further fermentation cycle, a non-fermentable wort of 10% dry wort is fed through the outlet 3-way fitting 237 to the bioreactor 26. v) and the container valve 237 is closed. Subsequently, fermentation takes place for a maximum of 40 hours at a temperature of 9 ° C. During fermentation, CO 2 is produced which mixes the wort and keeps it circulating continuously throughout the fermentation period. After fermentation, the fermented wort, after opening the outlet three-way fitting 237 of the container, is discharged in a known manner to a lager tank (not shown) through a discharge line 33 and cooled to 0 ° C, then the fermentation process is repeated cyclically with fresh wort. The sanitation of the apparatus is carried out in the same manner as in Example 5, except that the biomass carrier 1 is removed from the bioreactor 26 prior to sanitizing with the sanitizing agent 26, usually with the carrier basket 263 and loaded back after the sanitation has been completed. higher.

Príklad 8 - na fermentáciu na zariadení podľa obr. 3Example 8 - for fermentation in the apparatus of FIG. 3

Do spodnej časti biorektora 26 s objemom 2 hl sa po jeho sanitácii sanitačným prostriedkom vloží otvorom vzniknutým po odňatí odnímateľného kužeľa 261 nosný kôš 263. v ktorom je uložené 9,5 kg nosiča 1 biomasy so špecifickým povrchom 35 m², kg’¹, vyrobenéhoTo the bottom of the bioreactor 26 with a capacity of 2, the depth of the sanitation sanitary agents introduced subsequent to the withdrawal openings of the cone 261 of the removable support cage 263 which houses 9.5 kg biomass carrier 1 having a surface area of 35 m ^2, ^kg-1, produced by

• · · • · · • · • · ·· · · • · • · • · • · • • • • • · • · • • • · • · • ··· • ··· • • • • ·· · · • • • • • · · • · · • • • • • · • · • • • • • · · · • · · · ·· · · ·· · · ·· · · • •

zo skleneného hodvábu, napr. podľa príkladu 3 a bioreaktor 26 s nosičom 1 biomasy sa sanituje horúcou vodou s teplotou 85° C počas 30 minút, rovnako ako v príklade 7. Po sanitácii sa horúca voda vypustí a po ochladení bioreaktora 26 na 25° C s do neho napustí 200 1 suspenzie pivovarských kvasiniek v mladine o sušine 11 % (w/v). Počas 4 hodín prebieha pri teplote 10 až 15° C osídľovanie povrchu nosiča 1 biomasy kvasinkami. Po tomto čase sa mladina s prebytočnými voľnými kvasinkami z bioreaktora 26 vypustí. Následne sa do bioreaktora 26 privedie čerstvá mladina a fermentácia prebieha rovnako ako v príklade 7. Bioreaktor 26 s osídleným nosičom 1 biomasy sa opakovane použije na fermentáciu veľkých objemov mladiny, pričom medzi jednotlivými fermentačnými cyklami sa obvykle uskutočňuje sanitácia zariadenia sanitačným prostriedkom po vyňatí nosiča 1 biomasy a po skončení procesu a vložení nosiča 1 biomasy sa uskutoční sanitácia bioreaktora 26 horúcou vodou.of glass silk, e.g. according to Example 3 and the bioreactor 26 with the biomass carrier 1 is sanitized with hot water at 85 ° C for 30 minutes, as in Example 7. After sanitation, the hot water is drained and after cooling the bioreactor 26 to 25 ° C, 200 liters are introduced into it. a suspension of brewer's yeast in the wort with a dry matter content of 11% (w / v). The settling of the surface of the biomass carrier 1 by yeast takes place for 4 hours at a temperature of 10 to 15 ° C. After this time, the wort with excess free yeast is discharged from the bioreactor 26. Subsequently, fresh wort is fed to the bioreactor 26 and the fermentation proceeds as in Example 7. The bioreactor 26 with the settled biomass carrier 1 is reused for fermentation of large volumes of wort, with the device being sanitized by the sanitizing agent after removal of the biomass carrier 1 between fermentation cycles. and upon completion of the process and insertion of the biomass carrier 1, the bioreactor 26 is sanitized with hot water.

Zariadenie podľa obr. 4 slúži prevažne pre pivovary s fermentačnými kaďami, pri ktorých doteraz nedošlo k modernizácii fermentácie použitím cylindricko kužeľovitých tankov.The device of FIG. 4 is mainly used for breweries with fermentation tanks, where the fermentation has not yet been upgraded using cylindrical conical tanks.

Znázornené zariadenie obsahuje dva zásobníky 22 do ktorých hornej časti je známym spôsobom cez prívodnú trojcestnú armatúru 212 vyústený prívod 21 substrátu, ktorý je tvorený mladinou. K dolnej časti každého zásobníka 22 je pripojená výstupná trojcestná armatúra 237 zásobníka, ktorá je pomocným obehovým potrubím242 prepojená so vstupnou trojcestnou armatúrou 231 fermentačného okruhu, ktorá je obehovým potrubím 24 prepojená so vstupom čerpadla 25, ktorého výstup je cez prvú obtokovú trojcestnú armatúru 232 prepojený obehovým potrubím 24 so vstupom bioreaktora 26, v ktorého vnútornom priestore je uložené vopred určené množstvo nosiča 1 biomasy, určeného na osídlenie kvasinkami alebo už týmito kvasinkami osídleného. Z bioreaktora 26 pokračuje obehové potrubie 24 do fermentačných kadí 35. do ktorých je vyústené cez vstupné trojcestné armatúry 238 fermentačných kadí 35.The apparatus shown comprises two containers 22 into which, in a known manner, a substrate supply 21, which is formed by wort, flows through a three-way fitting 212 in a known manner. Connected to the bottom of each container 22 is an outlet three-way fitting 237 of the container that is connected to the inlet three-way fitting 231 of the fermentation circuit via an auxiliary circulation line 231 and connected to the inlet of a pump 25. via a conduit 24 with an inlet of a bioreactor 26, in the interior of which a predetermined amount of a biomass carrier 1, intended for or already inhabited by yeast, is stored. From the bioreactor 26, the circulation pipe 24 continues to the fermentation troughs 35, into which it flows through the inlet three-way fittings 238 of the fermentation troughs 35.

Medzi druhou obtokovou trojcestnou armatúrou 233 bioreaktora 26 a fermentačnými kaďami 35 môže byť do obehového potrubia 24 vložený odstraňovač 27 horkých kalov opatrený výpusťou 241 kalov a neznázomeným zariadením na odvod CO2.Between the second bypass three-way valve 233 of the bioreactor 26 and the fermentation cans 35, a bitter sludge remover 27 can be inserted into the circulation line 24 with a sludge outlet 241 and a CO2 removal device (not shown).

Prvá obtoková trojcestná armatúra 232 a druhá obtoková trojcestná armatúra 233 sú prepojené obtokovým potrubím 34 (by-pass), do ktorého je vložená odvodná trojcestná armatúra 236, ktorá pri tomto vyhotovení slúži na prívod a odvádzanie suspenzie pivovarských kvasníc v mladine, slúžiacich na osídľovanie nosiča 1 biomasy pred zahájením fermentácie. Na odvodnú trojcestnú armatúru 236 nadväzuje odvádzacie potrubie 33.The first bypass three-way valve 232 and the second bypass three-way valve 233 are connected by a bypass pass 34 into which a three-way outlet valve 236 is inserted, which serves in this embodiment to feed and drain the brewery yeast suspension in the wort used to settle the carrier. 1 biomass before fermentation. The outlet three-way fitting 236 is connected to a drain pipe 33.

Výstupné trojcestné armatúry 237 zásobníkov 22 sú odvodným sanitačným potrubím 32 prepojené so sanitačnou stanicou 31, z ktorej vystupuje prívodné sanitačné potrubie 30, ktoré jeThe outlet three-way fittings 237 of the cartridges 22 are connected to the sanitation station 31 via an exhaust sanitation line 32, from which a supply sanitation line 30, which is

• ·· • · • ··· • ·· • · • ··· • · • · • · • · • · • · ·· • · ·· · · • · · · ·· · · • · • · • • • • • • • • • · · • · · • · • · • · • · • • • • • · ·· • · ·· ·· · · ·· · · ·· · · ·· · ·

prepojené so vstupnou trojcestnou armatúrou 238 poslednej fermentačnej kade 35, čím je prepojiteľné s obehovým potrubím 24.connected to the inlet three-way fitting 238 of the last fermentation vessel 35, thereby being connectable to the circulation pipe 24.

Do prívodného sanitačného potrubia 30 je vložená sanitačná trojcestná armatúra 235. ktorej tretí výstup je pomocným prívodným sanitačným potrubím 301 prepojený cez pomocnú sanitačnú trojcestnú armatúru 2351 s umývacími hlavicami 29, umiestnenými v hornej časti vnútorného priestoru zásobníkov 22.A sanitary three-way fitting 235 is inserted into the sanitary supply line 30, the third outlet of which is connected via the auxiliary sanitary supply line 301 via the auxiliary sanitary three-way valve 2351 to the washing heads 29 located at the top of the interior of the containers 22.

Pred zahájením fermentácie sa najskôr uskutoční známym spôsobom sanitácia celého zariadenia, pri ktorej sanitačný prostriedok preteká mimo bioreaktora 26 obtokovým potrubím 34 a vracia sa do sanitačnej stanice 31 odvodným sanitačným potrubím 32. Po ukončení sanitácie zariadenia sa uskutoční sanitácia bioreaktora 26 s nosičom 1 biomasy horúcou vodou ako v príkladoch 5 až 8 alebo horúcou vodou s dezinfekčným prostriedkoma po jej ukončení sa do bioreaktora 26 cez odvádzacie potrubie 33 odvodnú trojcestnú armatúru 236, odtokové potrubie 34, prvú obtokovú trojcestnú armatúru 232 a časť obehového potrubia 24 napustí podľa jeho objemu vhodné množstvo suspenzie pivovarských kvasníc v mladine, čím sa zaháji osídľovanie povrchu nosiča 1 biomasy kvasinkami, ktoré trvá najdlhšie 48 hodín, v závislosti najmä na vyššie opísaných vlastnostiach povrchu vlákien systémov U, 12, 13 nití nosiča 1 biomasy. Po ukončení osídľovania povrchu nosiča 1 biomasy kvasinkami sa mladina s prebytočnými voľnými kvasinkami vypustí rovnakou cestou do odvádzacieho potrubia 33.Prior to fermentation, the entire plant is first sanitized in a known manner, wherein the sanitizer flows out of the bioreactor 26 through the bypass line 34 and returns to the sanitation station 31 via a drain line 32. After the sanitation has finished, the bioreactor 26 is sanitized with hot water 1. as in Examples 5 to 8 or hot water with disinfectant and after its completion, a bioreactor 26 via a discharge line 33 via a three-way outlet valve 236, a discharge line 34, a first bypass three-way valve 232 and a portion of the circulation line 24 of yeast in the wort, thereby initiating the yeast colonization of the surface of the biomass carrier 1, which lasts for a maximum of 48 hours, depending in particular on the above-described fiber surface properties of the U, 12, 13 yarn systems of the biomass carrier 1. Once the yeast with excess free yeast has settled on the surface of the biomass carrier 1, the wort is discharged in the same way into the drain line 33.

Medzitým bol aspoň jeden zo zásobníkov 22 naplnený čerstvou mladinou. Fermentácia sa zaháji po otvorení výstupnej trojcestnej armatúry 237 jedného zo zásobníkov 22, z ktorého nefermentovaná mladina pomocným obehovým potrubím 242 priteká k vstupnej trojcestnej armatúre 231 fermentačného okruhu, ktorá je otvorená v smere k Čerpadlu 25, ktorým je mladina malou rýchlosťou vytláčaná cez obehové potrubie 24 a prvú obtokovú trojcestnú armatúru 232 do bioreaktora 26, v ktorého vnútornom priestore obteká povrch nosiča 1 biomasy, osídlený kvasinkami. V bioreaktore 26 začína mladina fermentovať, pričom vzniká CO2, ktorý fermentujúcu mladinu premiešava a udržuje nosič 1 biomasy vo vznose, takže jeho povrch je stále v styku s mladinou. Pri prechode bioreaktorom 26 je mladina čiastočne fermentovaná a zároveň so sebou unáša kvasinky uvoľnené z povrchu nosiča 1 biomasy. po prechode bioreaktorom 26 fermentuje mladina asi z 50 - 70 %. Po prechode bioreaktorom 26 je mladina obsahujúca uvoľnené kvasinky odvádzaná obehovým potrubím 24 do niektorej z fermentačných kadí 35, v ktorej sa proces fermentácie dokončí. Pritom môže prechádzať cez odstraňovač horkých kalov a naznázornené zariadenie na odvod CO2. Dokončenie procesu fermentácie vo fermentačných kadiach trvá maximálne tri dni.Meanwhile, at least one of the containers 22 has been filled with fresh wort. Fermentation is initiated after opening the outlet three-way fitting 237 of one of the containers 22 from which the unfermented wort flows through the auxiliary circulation line 242 to the inlet three-way fitting 231 of the fermentation circuit which is open towards the pump 25 through which the wort is pushed through the circulation line 24 and a first bypass three-way fitting 232 to the bioreactor 26, in which the yeast-populated surface of the biomass carrier 1 bypasses the interior. In the bioreactor 26, the wort begins to ferment, producing CO 2, which mixes the fermenting wort and keeps the biomass carrier 1 floating so that its surface is still in contact with the wort. Upon passing through the bioreactor 26, the wort is partially fermented and at the same time carries with it the yeast released from the surface of the biomass carrier 1. after passing through the bioreactor 26, the wort ferments about 50-70%. After passing through the bioreactor 26, the wort containing the released yeast is discharged through the circulation line 24 to one of the fermentation troughs 35, in which the fermentation process is completed. In this case, it can pass through the bitter sludge remover and the CO2 removal device shown. The fermentation process in fermentation vats takes up to three days to complete.

• ·· • · • ··· • ·· • · • ··· • · • · • 9 • · • · • 9 ·· • · ·· · · • · · · ·· · • · · · • · · ·· · • · · · • · · • · · · • · · · 99 99 ·· · · • · 99 • 99

Po vyprázdnení jedného zásobníka 22 sa otvorí výstupná trojcestná armatúra 237 druhého zásobníka 22, ktorý bol medzitým naplnený Čerstvou mladinou a k vstupnej trojcestnej armatúre 231 fermentačného okruhu je privádzaná nefermentovaná mladina z druhého zásobníka 22. Vyprázdnený prvý zásobník sa sanituje privedením sanitačného prostriedku zo sanitačnej stanice 31 prívodným sanitačným potrubím 30 k sanitačnej trojcestnej armatúre 235. ktorá sa otvorí v smere do pomocného prívodného sanitačného potrubia 301, ktorým sanitačný prostriedok preteká k pomocnej sanitačnej trojcestnej armatúre 2351 otvorenej v smere do prázdneho zásobníka 22, do ktorého vteká cez umývaciu hlavicu 29. Zo zásobníka 22 odteká sanitačný prostriedok výstupnou trojcestnou armatúrou 231 zásobníka cez odvodné sanitačné potrubie 32 do sanitačnej stanice 31.·Upon emptying of one hopper 22, the outlet three-way fitting 237 of the second hopper 22, which has in the meantime been filled with fresh wort, is opened and the inferior three-way fitting 231 of the fermentation circuit is fed with unfermented wort from the second hopper 22. through the sanitary line 30 to the sanitary three-way fitting 235. which opens in the direction of the auxiliary sanitary supply line 301, through which the sanitation means flows to the auxiliary sanitary three-way fitting 2351 open in the empty container 22 into which it flows through the washing head 29. From the container 22 the sanitation means flows through the outlet three-way valve 231 of the container through the drain sanitation pipe 32 to the sanitation station 31. ·

Po 10-30 cykloch sa uskutočňuje sanitácia celého zariadenia sanitačným prostriedkom a sanitácia bioreaktora 26 s nosičom 1 biomasy horúcou vodou, ako je opísané vyššie.After 10-30 cycles, the sanitation of the entire device is carried out with the sanitation agent and the bioreactor 26 with the biomass carrier 1 is heated with hot water as described above.

• ·· • ·· ·· · · ·· · · ·· · · • • ·· · ·· · • • • • • • • • • • • • ·· · · • ··· • ··· • • • • ·· · · • • • • • • • · · • · · • • • • • • • • • • • • • • ··· ·· ··· ·· ·· · · ·· · · ·· · · ··· · · ·

Zoznam vzťahových značiekList of reference marks

1 1 nosič biomasy biomass carrier 28 28 odstraňovač peny foam remover 11 11 prvý systém nití first thread system 29 29 umývacia hlavica washing head 111 111 slučky loop 30 30 prívodné sanitačné potrubie supply sanitation pipes 12 12 druhý systém nití a second yarn system 301 301 pomocné prívodné sanitačné potrubie auxiliary sanitary supply pipe 13 13 tretí systém nití a third system of threads 31 31 sanitačná stanica sanitation station 21 21 prívod substrátu substrate supply 32 32 odvodné sanitačné potrubie drain sanitation pipes 211 211 prívodná armatúra supply armature 33 33 odvádzacie potrubie drain pipe 212 212 prívodná trojcestná armatúra three-way inlet fitting 34 34 obtokové potrubie (by-pas) by-pass (by-pass) 22 22 zásobník magazine 35 35 fermentačná kád’a fermentation vat 221 221 prvý zásobník first tray 222 222 druhý zásobník second tray 231 231 vstupná trojcestná armatúra input three-way fitting fermentačného okruhu fermentation circuit 232 232 prvá obtoková trojcestná armatúra first bypass three-way fitting 233 233 druhá obtoková trojcestná armatúra second bypass three-way fitting 234 234 odkaľovacia trojcestná armatúra slip-off three-way fitting 235 235 sanitačná trojcestná armatúra sanitary three-way fitting 2351 2351 pomocná sanitačná trojcestná auxiliary sanitary three - way armatúra armature 236 236 odvodná trojcestná armatúra three-way drain fitting 237 237 výstupná trojcestná armatúra output three-way fitting zásobníka container 238 238 vstupná trojcestná armatúra kvasnej kádi input three-way fitting of fermentation vat 24 24 obehové potrubie circulating pipe 241 241 výpust’ drain ' 242 242 pomocné obehové potrubie auxiliary circulation pipe 25 25 obehové čerpadlo circulating pump 26 26 bioreaktor bioreactor 261 261 odnímateľný kužeľ removable cone 262 262 prielez manhole 263 263 nosný kôš carrying basket 27 27 odstraňovač horkých kalov bitter sludge remover

Claims

PATENT CLAIMS

A biomass carrier comprising a plurality of fibers, at least a portion of which is arranged in loops, characterized in that the fibers are arranged in yarns forming a triple yarn system (11, 12, 13), wherein the first yarn system (11) is arranged into alternating loops forming the volume of the biomass carrier, wherein a second yarn system (12) formed by the base yarn passes through the first yarn system (11) along the length of the biomass carrier, wherein the loops of the first yarn system (11) are attached to the base yarn forming a third yarn system (13) that secures the loops of the first yarn system (11) to the base yarn serving as the carrier yarn of the biomass carrier.

Biomass carrier according to claim 1, characterized in that at least a portion of the fibers of the first yarn system (11) is formed by glossy fibers that do not contain T1O2.

A method of settling a biomass support comprising a fiber assembly according to any one of the claims

1 or 2, by microorganisms in a bioreactor, characterized in that a suspension of microorganisms in the fermentable substrate having a dry matter content of 1.0 to 30% (w / v) is brought to the biomass carrier (1) and left in contact with the carrier (1) The biomass carrier (1) is sufficiently populated with microorganisms and can be used for subsequent batch fermentation of the fermentable substrate without introducing the microorganisms.

A method of batch fermentation and settling of a fiber assembly biomass carrier according to either of claims 1 or 2, characterized in that a suspension of microorganisms in a fermentable substrate having a dry matter content of 1 is fed to a bioreactor in which a predetermined amount of biomass carrier is stored. 0 to 30% (w / v) and the bioreactor is replenished with a fermentable substrate and a fermentation process is initiated in which the resulting CO2 maintains the biomass carrier (1) along with the free microorganisms in a floatable manner in the fermentable substrate. (1) biomass with a fermentable substrate and allowing the surface of the biomass support (1) to be microorganismed, after the surface of the biomass support (1) has been sufficiently populated with microorganisms, the substrate is discharged and the bioreactor is ready for subsequent batch fermentation of the fermentable substrate without feeding.

• ·· • · • ··· ·· • · • · · · • · · · ·· · • · ·· • · · • · ·· · · · · ·· ··

Method according to either of Claims 3 and 4, characterized in that the fermentable substrate containing the microorganisms is moved while settling the biomass support (1) while passing around the surface of the biomass support (1).

Process for batch fermentation of a fermentable substrate by living microorganisms in the fermenting industry, in particular brewing, in the production of wine, vinegar and other fermented products, wherein the microorganisms are a biomass carrier (1) according to any one of claims 1 or 2, characterized in that a fermentable substrate is brought to the surface of the previously populated biomass carrier (1) and is then contacted with the surface of the biomass carrier (1) inhabited by the microorganisms to start the fermentation, releasing the microorganisms from the surface. The biomass carrier (1) develops in the substrate and populate the surface of the biomass carrier (1) and the biomass carrier (1) is maintained in the fermentable substrate along with the free microorganisms in the fermentable substrate with the free microorganisms. (1) biomass with substrate , thereby accelerating and intensifying the batch fermentation process.

The batch fermentation method according to claim 6, characterized in that the biomass carrier (1) inhabited by microorganisms is stored in a bioreactor into which a fermentable substrate is fed and flows through it in a closed fermentation circuit, bypassing the surface of the biomass carrier (1). in the bioreactor it is fermented and entrains free microorganisms so that the fermentation takes place throughout the closed fermentation circuit at 0 to 40 ° C and accelerates each time the substrate passes through the bioreactor, completing the fermentation within 24 to 72 hours by reducing the fermentable substrate concentration to a predetermined a predetermined value, thereby reducing the batch fermentation time customary for the respective fermentable substrate.

A batch fermentation method according to claim 6, characterized in that the biomass support (1) inhabited by the microorganisms is stored in a bioreactor through which an fermentable substrate flows through an open fermentation circuit which bypasses the microorganism inhabited surface of the biomass support (1). the rate of substrate flow through the bioreactor is selected such that the substrate is fermented at 50-60% at the bioreactor outlet, at the bioreactor flow the substrate entrains free microorganisms and is sent to fermentation vats where the fermentation process is terminated within 72 hours by decreasing the fermentable concentration of the substrate to a predetermined value, thereby reducing the fermentation time usual for the respective fermentable substrate.

iO

• ·· · · · · · · • · • • • · • • « • ··· • • · · • • • · · • • • · * • ·· ·· · · · · · · •

Method for sanitizing a fermentation apparatus for carrying out the batch fermentation method according to any one of claims 6 to 8 comprising a bioreactor with a biomass carrier (1) according to either claims 1 or 2 inhabited by microorganisms, characterized in that the fermentation apparatus except bioreactor is sanitized by known and the bioreactor with the biomass carrier (1) is sanitized separately, thereby achieving sufficient sanitation of both the fermenter and the bioreactor with the biomass carrier (1), while at least partially preserving the population of the biomass carrier (1) by microorganisms.

Apparatus for batch fermentation of substrates, in particular wort for beer production, by a method according to claim 6 or 7, comprising a container (22) of fermentable substrate, characterized in that the container (22) is connected via a pump (25) to the bioreactor inlet (26). 1), in which a biomass carrier (1) consisting of a fiber system and inhabited by microorganisms is stored, the bioreactor outlet (26) communicating with the reservoir (22) to a closed batch fermentation circuit which is connectable to the discharge line (33).

Apparatus according to claim 10, characterized in that a bitter sludge remover (27) with a foam remover (28) and CO _{2 is} interposed between the bioreactor outlet (26) and the reservoir (22) in a closed batch fermentation circuit.

A brewing batch fermentation plant for beer production, according to claim 6 or 8, comprising at least one fermentable substrate container (22) connected via a pump (25) to the fermentation troughs (35) in an open batch fermentation circuit, characterized in that The method according to claim 1, characterized in that a bioreactor (26) is placed in the open fermentation circuit in front of the fermentation tanks (35), in which the biomass carrier (1), consisting of a fiber system and inhabited by microorganisms, is stored.

Apparatus for batch fermentation of substrates, in particular wort for beer production, by the method according to claim 4 or 5, characterized in that it comprises a bioreactor (26) in which the biomass carrier (1) is inhabited by microorganisms, wherein the bioreactor (26) is lockable during fermentation and is adapted to remove the biomass carrier (1) during sanitation.

2i

• ·· · · · · • · • · • • • • • • • · • ··· • • · · • * • · · • • • • • • • · ·· · · • · · · • ·

Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the biomass support (1) is arranged in the lower part of the bioreactor (26) with a free space around the walls of the bioreactor (26).

Apparatus according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the biomass support (1) is arranged in a bioreactor (26) in a carrier basket (263) with holes for passing the substrate.

Apparatus according to any one of claims 10 to 12, 14, 15 for performing sanitation according to claim 9, characterized in that a sanitation station (31) comprising at least two separable sanitation units is connected to the fermentation circuit, the bioreactor ( 26) is provided with a bypass line (34) connected to the fermentation circuit by means of a pair of three-way fittings (232, 233) allowing the bioreactor (26) to shut off the flow through sanitizer and opening the flow through the bioreactor (26) during separate sanitization.

Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that a sanitation station (31) comprising at least two separate sanitation units is connected to the bioreactor (26).