NL1014783C2 - Reactor voor vaste stof fermentatie (VSF). - Google Patents

Description

» " » r REACTOR VOOR VASTE STOF FERMENTATIE fVRF) 5 De uitvinding heeft betrekking op een reactor voor het uitvoeren van vaste stof fermentaties (VSF).

Uit WO 94/18306 (EP 0683815) is een zodanige reactor bekend omvattend: - een afsluitbaar verticaal mengvat; 10 - een verticaal mengorgaan, dat in functie nabij de wand van het mengvat kan bewegen; - een toevoer voor te fermenteren stof in een deksel aan de bovenzijde van genoemd mengvat; - sterilisatiemiddelen; 15 - verwarmings- en/of koelmiddelen; - inoculatiemiddelen inclusief middelen voor inbrengen van , voedingsmiddeloplossing; - een afvoer voor stoffen, nadat deze aan fermentatie zijn onderworpen geweest aan de onderzijde van genoemd mengvat.

20 De uit WO 94/18306 (EP 0683815) bekende fermentor is een cilindrisch mengvat dat aan de onderzijde voorzien is van een scharnierende cirkelvormige deur of deksel.

Vanzelfsprekend is het mogelijk om de fermentorinhoud door toepassing van koeling in de fermentor zelf af te koelen.

25 Volgens de uitvinding is de reactor voor het uitvoeren van vaste stof fermentaties (VSF) een conische verticale menger 1 met een langs de wand bewegend mengelement met een toevoer 2 aan de bovenzijde en een ontlaadklep 3 aan de onderzijde.

Toepassen van een conische menger heeft de volgende voordelen: 30 · Het conische vat heeft een betere uitloop door de trechtervorm.

• Er is verhoudingsgewijs een groot warmte-uitwisselingsoppervlak, er zijn geen dode hoeken waar materiaal in kan achterblijven.

1 014783 » -2- • De combinatie van een conisch vat met een langs de wand bewegend mengelement zorgt voor homogene temperatuurverdeling en optimale menging.

• De conische vorm van de wand neemt een deel van de zwaartekracht op 5 het onderste deel van het substraat weg, zodat dit materiaal minder snel geplet wordt.

• De fermentor kan geleidelijker worden gelost.

Een ander voordeel is dat de fermentoren gesteriliseerd kunnen worden 10 en ook steriel bedreven worden, er kunnen steriele monsters worden genomen.

Tevens is dit ontwerp goed op te schalen.

Opgemerkt wordt dat de bovengenoemde conische menger 1 voorzien 15 kan zijn van alle voor de werkwijze noodzakelijke hulpmiddelen, zoals bijvoorbeeld kijkglazen, temperatuuropnemers, drukopnemers, monstername-inrichtingen, toevoerinrichtingen voor stoom en gassen zoals lucht, stikstof of kooldioxide enz.

Met betrekking tot het toepassen van een conisch mengvat bij vaste stof 20 fermentatie (VSF) wordt nog verwezen naar de DDR (Oost-Duitse) octrooipublicatie DD 260837. Figuur 2a hiervan handelt over een menger voor vaste stof fermentatie (VSF), omvattend een horizontaal mengvat, dat dubbel-conisch is, met een horizontale mengas met loodrecht daarop stijve of elastische roer of afstrijkstroken.

25 In verband met DD 260837 wordt opgemerkt dat deze menger een groot loos volume bezit. Het grote loze volume neemt ruimte in beslag, wat vooral minder gunstig is als de fermentatie-inhoud moet worden gekoeld of gesteriliseerd.

Volgens een gunstige uitvoering is de conische menger 1 een conisch 30 vat 4 met één of meer transportschroeven 5 volgens een beschrijvende lijn van het conisch vat 4, bevestigd aan één of meer uithouders 6 en roteerbaar om de as 7 daarvan.

1014783 -3-

r I

Volgens een andere gunstige uitvoering omvat de conische menger 1 een conisch mengvat 4 met één of meer menglinten 8 langs het binnenoppervlak van het mengvat 4, elk door middel van uithouders 6 roteerbaar bevestigd aan een rotatieas 7 door de middellijn van het mengvat 5 4.

De conische menger 1 is bij voorkeur voorzien van een in hoofdzaak bolvormig deksel 9.

Een bolvormig deksel heeft het voordeel dat er meer ruimte is voor werkwijzevoorzieningen zoals de toevoer 2, en inrichtingen voor de afvoer 10 van dampen, enz.

Volgens een zeer gunstige uitvoering is de ontlaadklep 3 een bolvormige klep.

Een bolvormige klep heeft het voordeel dat deze in hoge mate storingsvrij is, goed afdichtbaar is en goede doseermogelijkheden levert bij het 15 lossen van de fermentor.

Naar aanleiding van het voorafgaande volgt hieronder nog enige toelichting op de besproken reactor, ook wel vaste stof fermentor genoemd, en op een toepassing van het fermentatieproces.

Tenslotte volgen nog twee figuren met beschrijving van 20 voorkeursuitvoeringen.

De vaste stof fermentor

Een voor het vaste stof fermentatieproces geëigende inrichting bestaat 25 uit: - conusvormige ketel met bolvormig deksel - de ketel en deksel zijn voorzien van een dubbele wand of halve-pijpspiraal, zodat de inhoud van de ketel kan worden verwarmd en/of gekoeld, - de inhoud van de ketel wordt gemengd met behulp van een langs de 30 wand bewegende draaiende schroef dan wel een centraal aangedreven lintvormig mengorgaan i 0 147 83 -4- - onder in de ketel bevindt zich een bolvormige klep voor het uitdragen van de ketelinhoud - behoudens de beschreven openingen is de inhoud van de ketel hermetisch afgesloten, teneinde contaminatie van de inhoud en weglekken 5 van materiaal uit de fermentor te voorkomen > onder in de ketel bevinden zich toevoermogelijkheden voor stoom en gassen zoals lucht, stikstof of kooldioxide - in de ketelwand zijn één of meer temperatuuropnemers aangebracht, - in de ketelwand kan een monsternemer worden aangebracht, 10 - in het deksel zijn voorzieningen getroffen voor: - het insproeien van kweken van micro-organismen en/of vloeistoffen - het afvoeren van gassen en dampen - het meten van temperatuur en druk - het vullen van de ketel met substraat 15 - het inspecteren c.q. reinigen van de ketel - via de aandrijving kunnen centraal in de ketel één of meerdere temperatuuropnemers worden geplaatst.

Typische groottes van de fermentor lopen uiteen van 5 liter voor de laboratoriumuitvoering tot 10 è 20 rr? voor industriële uitvoeringen.

20 Opgemerkt wordt, dat de fermentoren gesteriliseerd kunnen worden en ook steriel bedreven worden. Er kan steriel monsters worden genomen.

Het fermentatieproces 25 Een vaste stof fermentatieproces kan bijvoorbeeld als volgt verlopen: 1) de fermentor wordt gevuld met de te fermenteren vaste stof 2) de ketel wordt gesloten en de inhoud wordt gesteriliseerd door een combinatie van verhitting van de wand en injectie van stoom, opdat de inhoud voldoende lang op een bepaalde temperatuur wordt gehouden 30 3) kleine ketels kunnen ook in zijn geheel in een autoclaaf worden gesteriliseerd ! J14783 -5- 4) na het instellen van de juiste temperatuur van de ketelinhoud, wordt de kweek van het micro-organisme op het substraat gesproeid 5) gedurende het fermentatieproces worden de temperatuur, vochtigheid, zuurgraad en zuurstofgehalte van de ketelinhoud gecontroleerd 5 en bijgeregeld, veelal via de toevoer van gassen en dampen aan de onderzijde van de ketel en afvoer van afvalgassen via de bovenzijde 6) gedurende het fermentatieproces kan de inhoud van de ketel worden gemengd om de temperatuur homogeen te houden, de aan- en afvoer van gassen en dampen te vergemakkelijken en te voorkomen dat de inhoud van 10 de ketel aaneengroeit. Dit mengen geschiedt over het algemeen langzaam en soms ook onderbroken.

7) de voortgang van het fermentatieproces wordt gevolgd via de bepaling van de afgevoerde gassen en dampen, visueel via inspectiepoorten en/of via monsters die steriel uit de ketel worden afgenomen via de 15 monsternemer in de ketelwand.

8) na afloop van het fermentatieproces wordt het geproduceerde materiaal via de ontlaadklep aan de onderzijde gelost.

In verband met het onder 6) bovenvermelde mengen wordt nog het volgende opgemerkt.

20 Naar aanleiding van de eerder in de inleiding vermelde Oost-Duitse octrooipublicatie DD 260837, wordt door gedeeltelijk dezelfde uitvinders in de latere Duitse octrooipublicatie DE DD 294043 vermeld dat een bepaalde vaste stof fermentatie-omzetting op verkleinde graankorrels niet goed verloopt (zie voorlaatste alinea blz. 1 van DE DD 294043).

25 De inrichting, die men daarbij kennelijk heeft toegepast, is één van de inrichtingen volgens de figuren 1, 2a en 2b van de Oost-Duitse octrooipublicatie DD 260837. Al deze inrichtingen zijn horizontale mengvaten met een horizontale mengas.

In DE DD 294043 wordt nu opgemerkt dat aaneenkleven van de 30 substraatkorrels de omzetting stoort. Er is namelijk een neiging tot aaneenkleven tussen schimmelmycelium en substraat.

1014783 -6-

Om dit probleem nu te vermijden past men volgens DE DD 294043 een poreus substraat toe, brengt hierop inoculaat en voedingsoplossingen aan en brengt dit in een 500 ml Erlenmeyer kolf, 5 dagen bewaard bij 25°C en elke 24 uur los opgeschud (zie blz. 2 en 3 van DE DD 294043).

5 Volgens de uitvinding is nu gebleken dat toepassing van de eerder beschreven conische menger uitstekende mogelijkheden levert om aaneenkleven van bepaalde substraten te voorkomen en daarbij tevens door goede beheersing van procesparameters vaste stof fermentaties beter dan voorheen het geval uit te voeren.

10 In de nu volgende beschrijving van de bijbehorende figuren 1 en 2 worden twee voorkeursuitvoeringen beschreven van een vaste stof fermentatie (VSF) reactor volgens de uitvinding.

Figuur 1 is een gedeeltelijk opengewerkte tekening van een reactor waarbij een transportschroef aan een uithouder wordt toegepast als 15 mengorgaan.

Figuur 2 is een eveneens gedeeltelijk opengewerkte tekening waarbij een menglint, dat beweegbaar is langs het binnenoppervlak van het mengvat, wordt toegepast als mengorgaan.

In de beide figuurbeschrijvingen zijn dezelfde organen met gelijke 20 verwijzingscijfers aangegeven.

In de figuren 1 en 2 geven de verwijzingen 1, 2, 3 en 4 respectievelijk aan een conische menger 1, een toevoer 2, een ontlaadklep 3 en een conisch mengvat 4.

Verder geven in de figuren 1 en 2 de verwijzingen 6, 7 en 9 25 respectievelijk aan uithouders 6, een rotatieas 7 om de middellijn van het conisch mengvat 4 en het deksel 9 van dit mengvat.

In beide figuren 1 en 2 geven de verwijzingen 9 en 3 bovendien respectievelijk aan een bolvormige klep 3 en een bolvormig deksel 9.

In figuur 1 is een transportschroef 5 via een uithouder 6 bevestigd aan 30 een rotatieas 7 door de middellijn van het mengvat 4.

In figuur 2 is een lintvormig mengorgaan 8 via meerdere uithouders 6 bevestigd aan een rotatieas 7 door de middellijn van het mengvat 4.

i 0 147 83

Claims (5)

1. Reactor voor het uitvoeren van vaste stof fermentaties (VSF), omvattend, 5. een afsluitbaar verticaal conisch mengvat; - een verticaal mengorgaan, dat in functie nabij de wand van het mengvat kan bewegen; > een toevoer voor te fermenteren stof in een deksel aan de bovenzijde van genoemd mengvat; 10. sterilisatiemiddelen; - verwarmings- en/of koelmiddelen; - inoculatiemiddelen inclusief middelen voor het inbrengen van voedingsmiddeloplossingen; - een afvoer voor stoffen, nadat deze aan fermentatie zijn onderworpen 15 geweest aan de onderzijde van genoemd mengvat; met het kenmerk, dat de reactor een conische verticale menger (1) is met een toevoer (2) aan de bovenzijde en een ontlaadklep (3) aan de onderzijde.

2. Reactor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de conische menger 20 (1) een conisch vat (4) is met één of meer transportschroeven (5) volgens een beschrijvende lijn van het conisch vat (1), bevestigd aan één of meer uithouders (6) aan de bovenzijde van genoemd conisch vat (4) en roteerbaar om de as (7) daarvan.

3. Reactor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de conische menger 25 (1) omvat een conisch mengvat (4) met één of meer menglinten (8) langs het binnenoppervlak van het mengvat (4), elk door middel van uithouders (6) roteerbaar bevestigd om een rotatieas (7) door de middellijn van het mengvat (4).

4. Reactor volgens elk van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, 30 dat de conische menger (1) voorzien is van een in hoofdzaak bolvormig deksel (9). 1014783 -8- 9

5. Reactor volgens elk van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ontlaadklep (3) een bolvormige klep is. Ίü 14783