203288. lajstromszámú szabadalom • Berendezés biokatalitikus folyamatok megvalósítására szilárd fázisú biokatalizátor segítségével
HU 203288B szerinti kiviteli példával, ezért a korábban már használt hivatkozási számokat az azonos berendezés-részek jelölésére értelemszerűen alkalmazzuk. A 2a., 2b. ábra szerinti berendezés preformált, szemcsés hordozóanyagra rögzített mikroorganizmusokkal történő kvázifolyamatos fermentáció megvalósítására alkalmas formában van kiképezve. A folyamat sajátossága, hogy anaerob, illetve kis levegőigényű, ugyanakkor a melléktermékként keletkező gáz (például széndioxid) gátolja a fermentációt — például Saccharomyces sejtekkel végzett etanolfermentációt —, ezért a C02-nek a folyadékfázisból történő kiszorítására inert gázt (például nitrogént), vagy inert gáz-levegő keveréket használunk. További jellemzője a folyamatnak, hogy a termék ugyancsak fermentációt gátló hatású, ezért a folyadék-visszakeveredés csökkentése érdekében több berendezést kaszkád-elrendezésben üzemeltetünk. Amint erre már utaltunk, a 2a. ábra szerinti berendezés I fluidum bevezető egysége csak abban tér el az la. ábra szerinti ilyen egységtől, hogy az 51 termosztáló köpennyel van ellátva, amely a keskeny 51a termosztáló teret határolja. A ül fázisszétválasztó egységhez felül nem a szólcseppképző egység csatlakozik, hanem a 18 kamrába annak az 53 fedelén át hordozó szemcse adagoló 51 csonk, a sejtszuszpenzió beadagolásához előirányzott 54 csonk, valamint a gáz (levegő) kibocsátására szolgáló 55 csonk torkollik. A 18 kamrát az 56a termosztáló teret kívülről határoló 56 termosztáló köpeny veszi körül. A jellemző célszerű geometriai méretek e kiviteli példa esetében a következők: dk: D\ -1:1,7; Dl :di Z 1,8:1. AkényszercirkulációsVgázdiszpergáló egység ebben az esetben a kaszkád-elrendezés egyes tagjai közötti kapcsolatot is biztosítja, és 50 cirkulációs vezetékének az átmérője mintegy 1/5-e a 15 reakciótér D i átmérőjének. Az 50 cirkulációs vezetékbe épített 42 áramlásgyorsító elem, előnyösen konfúzor ebben az esetben is a folyadékáram sebességének nagymértékű megnövelésére, a 43 fúvóka pedig a 44 csövön betáplált gázáram egyenletessé tételére szolgál, és a 45,46 diszpergáló elemek az intenzív gáz-folyadék keveredésének, valamint a gázfázis kisméretű buborékokká történő szétosztásának a biztosításához van előirányozva. A 47a és 40b szelepekhez csatlakozó 49, illetve 48 csonkok szolgálnak a 2b. ábrán látható kaszkádelrendezés egyes tagjainak a kaszkádsorba való bekötésére. Ha a 2a. ábra szerinti berendezést a 2b. ábra szerinti kaszkád-elrendezés másodiké tagjának tekintjük, akkor a 48 csonk szolgál a tápfolyadék betáplálására, ami az első Ki tag szempontjából folyadékelvétel, amit célszerűen az 57 szivattyúval hajtunk végre. A 49 csonkon át (2a. ábra) történik a folyadékelvétel, ami a kaszkádsor harmadik Ai3 tagja szempontjából betáplálás, és e művelethez az 58 szivattyú van előirányozva (2b. ábra). A kaszkádsor egészének az 59 szivattyú a betápláló eszköze. Az 57, 58, 59 szivattyúk által szállított folyadékáramok térfogati sebességének az összehangolása célszerűen szintszabályozással történik. A kaszkádelemek olyan vezeték- és szeleprendszerrel is összeköthetők, amelynek révén a sorrendjük az üzemeltetés során változtatható. . A kaszkádreaktor (kaszkádsor) K\-Ki tagjait (reaktorait) a 60, 61 vezetékek 11 kötik össze egymással. A 2a„ 2b. ábra szerinti berendezés a következőképpen működik: a kaszkádsor K1-K3 tagjait (2b. ábra) az 57-59 szivattyúk segítségével tápoldattal töltjük fel. Ezután a 47b szelepeket zárjuk, és a kaszkádsor reaktorait — a fermentorok általánosan ismert sterilezési eljárásának megfelelően — gőzzel sterilezzük. A sterilezési művelet befejezése után a reaktorokat hűtjük, majd a fermentáció hőfokát beállítjuk, és a sterilezett növesztő tápoldatba az adagoló 52 csonkon át juttatjuk be a rögzített Saccharomyces sejteket tartalmazó biokatalizátor-szemcséket, vagy az 52 csonkon keresztül sterilhordozó szemcséket, az 54 csonkon keresztül pedig Saccharomyces sejtszuszpenziót adagolunk, és a tápoldat szintjét a 17 betétcső felső peremének a szintjére állítjuk be (2a. ábra). A következő lépésben steril inert gázt, vagy inert gáz-levegő elegyet adagolunk a 43 fúvókát tartalmazó 44 csonkon át a kaszkádreaktor Ad -Kj, tagjaiba olyan térfogatárammal, amely elegendő a fermentáció során keletkező CO2 kiszorítására, és biztosítja a reaktortérben a folyadék/szilárd szuszpenzió autocirkulációját. Az intenzív gáz-folyadék anyagátadás biztosítása érdekében a cirkulációs 38 szivattyúkkal kaszkádtagonként cirkuláltatjuk a folyadékot az 50 cirkulációs vezetékekben levő 45 és 46 diszpergáló elemeken keresztül (lásd az la-le. ábrákkal kapcsolatban elmondottakat is). A O2 tartalmú gáz mindegyik Ki-Ki tagban (reaktorban) a III fázisszétválasztó egység 18 kamrájában lép ki a folyadékfázisból, és az 55 csonkon át hagyja el a reaktort, a folyadék pedig a 21 szűrőn és a 22 csonkon át hagyja el a 15 reakcióteret (a 21 szűrő a katalizátor-szemcséket visszatartja), és az 50 cirkulációs vezeték 37 szívóágán a 38 szivattyúba, onnan pedig a 39 nyomóágba jut vissza. Előre meghatározott sejtszám elérése után az 57-59 szivattyúkkal (2b. ábra) megindítjuk a folyamatos steril tápoldat-betáplálást, és végezzük a folyamatos termékelvételt. A találmány szerinti berendezés 3a. és 3b. ábra szerinti kiviteli alakja olyan rögzített enzimmel katalizált biokémiai reakció megvalósítására szolgál, amely enzim egyik szubsztrátja folyadékfázisban, a másik szubsztrátja pedig gázfázisban van, és az enzim kis sűrűségű, deformációra hajlamos, aprószemcsés hordozóanyagra van rögzítve. Ilyen reakció például a glükóz oxidációja glukonsawá, poliakrüamid gyöngypolimer-hordozóra rögzített glükózoxidáz enzim jelenlétében. A berendezés fő részei a VI folyadékelvezető egység felfelé bővülő csonkakúp alakú 63 kamrával rendelkezik, amelyből folyadékelvezető 64 csonk torkollik ki, és amelybe segédgáz-áram betáplálására szolgáló 65 csonk torkollik be. A berendezésben levő folyadék a katalizátorhordozó szemcséktől mentes állapotban való eltávolításához a 66 szeleppel ellátott 69 csonk van előirányozva. A 64,67 és 69 csonkoknak a 63 kamrába torkolló nyílásait a kamra belső felületei mentén elhelyezkedő, ugyancsk csonkakúp alakú, célszerűen szitaszövetből készült 70 szűrőelem határolja el a kamra belső terétől. A 70 szűrőelem nyílásmérete ebben az esetben és úgy 12 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7
