203786. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szénhidrát-tartalmú táptalajok folyamatos fermentálására baktériumokkal
1 HU 203 786 B 2 feleslegben lévő tápoldatot a 19 vezetéken keresztül vezetjük el. A tápoldat egy részét, ahogy azt az 1. ábrán szaggatott vonallal jelöljük, a 20 vezetéken keresztül, a 21 szivattyú segítségével a keverős bioreaktorba vezetjük vissza. A termékben dús gázt a 13 lepárló modulból a 22 vezetéken keresztül a 23 hűtőegységbe vezetjük, ahol a keletkezett terméket kondenzáltjuk és a 24 vezetéken keresztül elvezetjük. A terméktől mentesített gázt a 25 vezetéken keresztül visszavezetjük a 13 lepárló modulba. A 2. ábra szerinti kiviteli alaknál a rögzített ágyas reaktorból a 8 vezetéken keresztül a 9 szivattyú segítségével elvezetett, termékben dús tenyészlevet egy 30 melegítő berendezésbe vezetjük, ahonnan az egy 31 keverőbe kerül. A keverőbe a 32 vezetéken keresztül extrahálószert vezetünk, és az extrahálószer és a termékben dús tenyészlé keverékét a 33 elválasztóba vezetjük a 34 vezetéken keresztül. A 33 elválasztóban a termékben feldúsult extrahálószert és a terméktől mentesített tápoldatot egymástól elválasztjuk, oly módon, hogy a termékben dús extrahálószert a 35 vezetéken, a terméktől megszabadított tápoldatot pedig a 36 vezetéken keresztül távolítjuk el. A terméktől mentesített tápoldat a 37 vezetéken keresztül visszavezethető a rögzített ágyas reaktorba, a tápoldat-felesleget pedig a 38 vezetéken elvezetjük. A 2. ábrán szaggatott vonallal jelölt módon a terméktől mentesített tápoldat a 39 vezetéken keresztül, a 40 szivattyú segítségével az első eljárási lépésbe is visszavezethető. Az extrahálószer és termék elválasztása önmagában ismert módon, desztillációval vagy hasonló módon történhet. A 3. ábra szerinti kiviteli alaknál a 8 vezetéken át a 9 szivattyú segítségével elvezetett, termékben dús tenyészlevet isméfa 10 hőcserélőbe vezetjük, amelyből azt a 41 vezetéken keresztül a 42 melegítő berendezésbe vezetjük. Innen a tenyészlé a 43 vezetéken keresztül egy 44 sztrippelő oszlopba jut. A sztrippelő oszlopban a termékben dús tenyészlevet gáz ellenárammal kezeljük, melyet a 45 vezetéken keresztül a 46 szivattyú segítségével fúvatunk be. A termékben feldúsult sztrippelő gázt a 47 vezetéken keresztül egy 48 hűtőberendezésbe vezetjük, amelyben a termékek kondenzálódnak, és azokat a 49 vezetéken keresztül elvezetjük. A terméktől mentesített gázt a 46 szivattyún és 47 vezetéken keresztül ismét a 44 sztrippelő oszlopba vezetjük viszsza. A terméktől mentesített tápoldatot az 50 vezetéken keresztül az 51 szivattyú segítségével visszavezetjük a 10 hőcserélőbe, ahol a még meleg tápoldatot friss, a 7 rögzített ágyas reaktorból kijövő tenyészlével érintkeztetjük. A10 hőcserélőből a terméktől mentesített tápoldat az 52 vezetéken keresztül a 7 rögzített ágyas reaktorba jut. Jelen esetben is a tápoldat-felesleget elvezetjük a rendszerből. A szaggatott vonallal jelölt 54 vezetéken az 55 szivattyú segítségével a terméktől mentesített tápoldat visszavezethető az első eljárási lépésbe, azaz a 4 keverős bioreaktorba. A találmány szerinti eljárást az alábbi példákban részletesen is ismertetjük. Minden fermentációs inokulumot a Clostridium acetobutylicum (McCoy, Fred, Peterson és Aastings 1926) ATCC 824 (beszerezhető az ATCC-től) frissen spóráztatott törzstenyészetéből állítunk elő. 1 ml törzstenyészettel 25 ml autoklávozott vegetatív táptalajt (ez megegyezik a fermentációs táptalajjal, de 20 mg/liter cukrot tartalmaz) oltunk be és ezt hősokkolás után 37 'C-on 4 napon át inkubáljuk. Megfelelő tenyészet előállítására további passzálásokat végzünk. Az utolsó fázisból származó tenyészettel ezután 5 térf./térf.%-os inokulumot készítünk és azt az oldószertermelési szakasz megindítására a „kettős tű” technikával bevisszük az aktuális fermentációs táptalajba (1. az 1. példát). 1. példa A termelési lépéshez az alábbi összetételű tápoldatot alkalmazzuk: xilóz (vízmentes) 60 g/1 KH2PO4 lg/1 K2HPO4 1 g/1 (NH4)2S04 2 g/1 MgS04*7H20 0,1 g/1 NaCl 0,01 g/1 Na2Mo04*2H20 0,01 g/1 CaCl2 0,01 g/1 MnS04*2H20 0,015 g/1 FeS04*7H20 0,015 g/1 biotin 0,1 mg/1 tiamínium-klorid 0,002 g/1 p-amino-benzoesav 0,002 g/1 Na2S2C>4 0,035 g/1 resazurin 0,001 g/1 élesztőextraktum 0,5 g/1 NaOOCCHj 2,2 g/1 Mikroorganizmusként Clostridium acetobutylicum ATCC 824 törzset alkalmazunk. A mikroorganizmust megfelelő előtenyészetként alkalmazzuk. A tápoldatot az 1 előkészítő tartályból a 4 keverős reaktorba vezetjük, 0,34t1 átfolyási sebességgel. Az inokulum a 4 bioreaktor térfogatának 10%-a. A fermentációt a keverős reaktorban 37 °C hőmérsékleten végezzük, miközben a reaktor tartalmának pH-értékét 5,1-en tartjuk. A megfelelő átfolyási érték tartásával a 4 bioreaktorban a sejtsűrűséget lényegében azonos értéken tartjuk, melynek során a baktériumok növekedésével nyert új sejteket az 5 vezetéken keresztül a 7 rögzített ágyas reaktorba tápláljuk, ahol azok adhézióval kötődnek a hordozóanyaghoz. Hordozóanyagként nyíltpórusú zsugorított üveget használunk, és a zsugorított üveg térfogata a teljes munkatérfogat 50%-át teszik ki. A 7 rögzített ágyas reaktorban 33 °C fermentációs hőmérsékletet tartunk, és a fermentációt 4,3 pH- értéken hajtjuk végre. A teljes átfolyási sebesség mindkét eljárási lépésben 0,154t1. A 7 rögzített ágyas reaktor tartalmát nitrogéngázzal kezeljük, oly módon, hogy a reaktorhoz csatlakoztatott vezetékekkel egy állandó cirkulációt biztosítunk. A fenti eljárás termelési és kitermelési értékeit, illetve adatait az alábbiakban adjuk meg: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
