CH649311A5

CH649311A5 - FERMENTOR FOR BREEDING MICROORGANISMS.

Info

Publication number: CH649311A5
Application number: CH457780A
Authority: CH
Inventors: Armin Prof Fiechter; Kurt Gerlach
Original assignee: Intermedicat Gmbh
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1985-05-15
Also published as: DE2924181C2; GB2054646A; DE2924181A1; FR2459284B1; GB2054646B; FR2459284A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Fermentor zum Züchten von Mikroorganismen, mit einem Gefäss, in das von unten her ein Rührwerk hineinragt und in dessen oberem Bereich sich ein zum Rotieren bestimmter Schaumabscheider befindet, der mit einer Gasauslassleitung in Verbindung steht, mit einem koaxial in dem Gefäss angeordneten, oben und unten offenen Leitzylinder, einem Begasungsrohr und mit mehreren Stechanschlüssen in der Gefässwand für Zugabe bzw. Entnahme von Gasen oder Flüssigkeiten und zum Hindurchführen von Sonden. The invention relates to a fermentor for growing microorganisms, with a vessel into which a stirrer projects from below and in the upper area of which there is a foam separator for rotation, which is connected to a gas outlet line, with a coaxially arranged in the vessel , guide cylinder open at the top and bottom, a gassing pipe and with several plug connections in the vessel wall for the addition or removal of gases or liquids and for the passage of probes.

Bei einem bekannten Fermentor dieser Art (DE-AS 2 441 427) weist das Gefäss einen stark gewölbten und gegen die Mitte eingezogenen Deckel und einen ebenfalls gewölbten und gegen die Mitte eingezogenen Boden auf. Durch den Boden hindurch ragt ein Rührwerk in das Innere des Gefässes und in einen in dem Gefäss angeordneten Leitzylinder hinein. In das Gefäss wird eine Nährlösung für Mikroorganismen hineingegeben und durch ein Begasungsrohr wird die für die Vermehrung der Mikroorganismen benötigte Luft in die Flüssigkeit geleitet. Das Rührwerk verursacht eine Strömung des Flüssigkeits-Luftgemisches. Diese Strömung verläuft in dem Ringraum zwischen Leitzylinder und Gefässwand nach oben, um durch das Innere des Leitzylinders hindurch zum Rührwerk zurückgeführt zu werden. Das Flüssigkeits-Luftgemisch wird dadurch in permanenter Bewegung und Durchmischung gehalten. Infolge der Formgebung der Gefässwände soll eine gute und gleichmässige Durchströmung des gesamten Gefässraumes erreicht werden. In a known fermentor of this type (DE-AS 2 441 427), the vessel has a strongly arched cover which is drawn in towards the center and a base which is also arched and drawn in against the center. An agitator extends through the bottom into the interior of the vessel and into a guide cylinder arranged in the vessel. A nutrient solution for microorganisms is introduced into the vessel and the air required for the multiplication of the microorganisms is passed into the liquid through a gassing pipe. The agitator causes the liquid-air mixture to flow. This flow runs upwards in the annular space between the guide cylinder and the vessel wall in order to be returned to the agitator through the interior of the guide cylinder. The liquid-air mixture is kept in constant motion and mixing. As a result of the shape of the vessel walls, a good and uniform flow through the entire vessel space is to be achieved.

Da die in starker Bewegung gehaltene und mit Luft bzw. Sauerstoff durchmischte Nährflüssigkeit Schaum entwickelt, ist im oberen Bereich ein Schaumabscheider vorgesehen, der bis in den Leitzylinder hineinragt. Der Schaumabscheider besteht aus mehreren ineinandergeschachtelten trichterförmigen Elementen, die von einer Rotorwelle angetrieben werden. Infolge der Zentrifugalkraft wird die sich an den Wänden der nach unten geöffneten Trichterelemente absetzende Flüssigkeit nach aussen geschleudert und in den allgemeinen Flüssigkeitsstrom zurückgeleitet, während die Schaum enthaltenden Gase im Inneren des Schaumabscheiders aufsteigen und das Gefäss durch eine Gasauslassleitung verlassen. Since the nutrient liquid, which is kept in motion and mixed with air or oxygen, develops foam, a foam separator is provided in the upper area, which protrudes into the guide cylinder. The foam separator consists of several nested funnel-shaped elements that are driven by a rotor shaft. As a result of the centrifugal force, the liquid settling on the walls of the funnel elements which are open at the bottom is thrown outwards and returned to the general liquid flow, while the gases containing foam rise up inside the foam separator and leave the vessel through a gas outlet line.

Obwohl bei dem bekannten Fermentor bereits ein ziemlich guter Füllgrad erreicht wird, können sich im oberen Bereich des Gefässes Schaumansammlungen bilden, die nicht von dem Schaumabscheider erfasst werden. Solche Schaumablagerungen begünstigen ein Wandwachstum, zu dem bestimmte Mikrobenkulturen neigen. Die sich an der Gefässwand absetzenden Mikroorganismen bilden eine klebrige Schicht und nehmen am Substratmetabolismus nicht mehr teil. Although a fairly good degree of filling is already achieved in the known fermenter, foam accumulations can form in the upper region of the vessel which are not captured by the foam separator. Such foam deposits promote wall growth, which certain microbial cultures tend to. The microorganisms that settle on the vessel wall form a sticky layer and no longer participate in substrate metabolism.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fermentor der eingangs genannten Art zu schaffen, der, ohne dass permanent mit Schaum gefüllte Zonen entstehen, praktisch vollständig mit einem Gemisch aus Nährflüssigkeit und Gas zu füllen ist und bei dem das Gas bzw. der Sauerstoff in gleichmässiger Verteilung in der Flüssigkeit enthalten ist. Auf diese Weise soll ein Wandwachstum der Kulturen verhindert und eine gute Raumausnutzung für das Mikrobenwachstum erzielt werden. The object of the invention is to provide a fermentor of the type mentioned which, without permanently having zones filled with foam, can be filled almost completely with a mixture of nutrient liquid and gas and in which the gas or oxygen is distributed uniformly is contained in the liquid. In this way, wall growth of the cultures is to be prevented and a good use of space for microbial growth is to be achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Schaumabscheider dicht unter der oberen Wand des Gefässes und mit vertikalem Abstand über dem Leitzylinder angeordnet ist und fächerförmig angeordnete Lamellen zum Zerschlagen des Schaumes aufweist. To achieve this object, it is provided according to the invention that the foam separator is arranged just below the upper wall of the vessel and at a vertical distance above the guide cylinder and has lamellae arranged in a fan shape for breaking up the foam.

Dadurch, dass der Schaumabscheider dicht unter der oberen Wand des Gefässes angeordnet ist, entstehen oberhalb des Schaumabscheiders keine toten Räume, in denen stillstehender oder langsam bewegter Schaum erhalten bleiben könnte. Der Schaumabscheider befindet sich mit seinem zum Rotieren bestimmten Teilen in unmittelbarer Nähe der oberen Behälterwand, so dass zwischen ihm und der oberen Behälterwand nur der aus Toleranzgründen erforderliche Spalt vorhanden ist. Infolge des vertikalen Abstandes des Schaumabscheiders von dem Leitzylinder wird der Kreislauf des Flüssigkeits-Gasgemisches nicht durch den Schaumabscheider behindert, da dieser keine Querschnittsverringerung an irgendeiner Stelle der Umwälzung bewirkt. Auf diese Weise entsteht ein vollständig gerührter Fermentor ohne Totzonen mit gleichmässiger Füllung eines intensiv durchmischten weitgehend homogenen Gas-Flüssigkeitsgemisches. Ein vollständig gefüllter Fermentor eignet sich besonders zur Züchtung von Myzelien, die bei nicht-vollständiger Füllung speziell zum Wandwachstum neigen. The fact that the foam separator is arranged close to the top wall of the vessel means that there are no dead spaces above the foam separator in which standing or slowly moving foam could be retained. The foam separator with its parts intended for rotation is located in the immediate vicinity of the upper container wall, so that only the gap required for tolerance reasons is present between it and the upper container wall. As a result of the vertical distance of the foam separator from the guide cylinder, the circulation of the liquid-gas mixture is not impeded by the foam separator, since this does not reduce the cross-section at any point in the circulation. In this way, a completely stirred fermentor without dead zones is created with uniform filling of an intensely mixed, largely homogeneous gas-liquid mixture. A completely filled fermentor is particularly suitable for cultivating mycelia, which tend to grow on the wall if they are not completely filled.

Während der Schaumabscheider des erwähnten bekannten Fermentors aus einem Rotationskörper besteht, der ausschliesslich nach dem Fliehkraftprinzip arbeitet und die Flüssigkeitspartikel abschleudert, bewirken die fächerförmig angeordneten Lamellen bei dem Schaumabscheider des erfindungsge-mässen Fermentors zusätzlich ein Zerschlagen der Schaumblasen. Hierdurch wird die Wirksamkeit des Schaumabscheiders erhöht und die Schaumentstehung an allen von dem Schaumabscheider erfassten Stellen direkt im Ansatz verhindert. While the foam separator of the known fermenter mentioned consists of a rotating body that works exclusively according to the centrifugal force principle and throws off the liquid particles, the fan-shaped lamellae in the foam separator of the fermenter according to the invention additionally break up the foam bubbles. As a result, the effectiveness of the foam separator is increased and the foaming at all points detected by the foam separator is prevented directly at the base.

Um ein vollständiges und gleichmässiges Zerschlagen des Schaumes zu erreichen, weisen die Lamellen zweckmässigerweise vertikale Durchbrüche oder Kanten auf, deren Abstände von der Drehachse unterschiedlich sind. Auf diese Weise graben die Lamellen des Schaumabscheiders keine gleichmässigen Furchen in die Entstehungszone des Schaums, sondern dadurch, dass die Durchbrüche wechselweise an verschiedenen Stellen wirksam In order to achieve a complete and uniform smashing of the foam, the lamellae expediently have vertical openings or edges whose distances from the axis of rotation are different. In this way, the lamellae of the foam separator do not dig uniform furrows into the zone where the foam is formed, but rather because the openings are effective alternately at different points

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sind, wird der Zerschlagungseffekt in der gesamten Fläche des Schaumabscheiders gleichmässig. the smashing effect becomes uniform over the entire surface of the foam separator.

Um die Entstehung von Schaum speziell in der Nähe der Deckelwand des Gefässes zu verhindern, sind die Lamellen zweckmässigerweise auf der Oberseite einer Scheibe stehend angeordnet. Die Lamellen werden dabei mit ihren horizontalen oberen Kanten in unmittelbarer Nähe der Deckelwand parallel zu dieser entlang geführt, wodurch die Deckelwand von Schaum freigehalten wird. Die Unterseite der Scheibe dient zur Strömungsführung des Flüssigkeits-Gasgemisches. Sie kann eine oder mehrere Durchbrechungen aufweisen, durch die hindurch Gas in die Gasauslassleitung aufsteigen kann. In order to prevent the formation of foam, especially in the vicinity of the top wall of the vessel, the lamellae are expediently arranged on the top of a pane. The horizontal upper edges of the slats are guided parallel to the top wall in the immediate vicinity of the top wall, thereby keeping the top wall free of foam. The underside of the disc serves to guide the flow of the liquid-gas mixture. It can have one or more openings through which gas can rise into the gas outlet line.

Da der Schaumabscheider nicht in den Leitzylinder hineinragt, kann sein Durchmesser so gross gemacht werden, dass er praktisch die gesamte Deckelwand des Gefässes erfasst. In diesem Fall ist es aber nicht möglich, durch die Deckelwand hindurch Sonden in das Innere des Gafässes hineinzuführen. Um bei einem entsprechend grossen Schaumabscheider dennoch Sondern in die Bereiche hoher Turbulenz einführen und Korrekturmittel zugeben zu können, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass zahlreiche Stechanschlüsse strahlenförmig in einem Ringstück angeordnet sind, das zwischen einer zylindrischen Gefässwand und der Bodenwand angeordnet ist. Die Stechanschlüsse führen in einen Bereich hoher Turbulenz hinein, der sich für die Positionierung von Messsonden, beispielsweise zur pH-Wertbestimmung oder zur Ermittlung des Partialdrucks des Sauerstoffs, besonders eignet. In diesem Bereich lassen sich die Flüssigkeitswerte repräsentativ ermitteln. Infolge der grossen Turbulenzen wird ein Bewuchs der Membranen der Sonden mit Organismen verhindert. Besonders wirksam ist auch die Zugabe von Korrekturmitteln im Bereich hoher Turbulenz, weil dann unverzüglich eine gleichmässi-ge Verteilung der Korrekturmittel erfolgt. Since the foam separator does not protrude into the guide cylinder, its diameter can be made so large that it covers practically the entire top wall of the vessel. In this case, however, it is not possible to insert probes into the interior of the gas container through the cover wall. In order to nevertheless be able to introduce a correspondingly large foam separator into the areas of high turbulence and to be able to add correction means, in an advantageous further development of the invention it is provided that numerous piercing connections are arranged in a radial manner in a ring piece which is arranged between a cylindrical vessel wall and the bottom wall. The piercing connections lead into a region of high turbulence, which is particularly suitable for the positioning of measuring probes, for example for determining the pH value or for determining the partial pressure of the oxygen. The liquid values can be determined in a representative manner in this area. Due to the great turbulence, the membranes of the probes are not overgrown with organisms. The addition of correction agents in the area of high turbulence is also particularly effective because the correction agents are then immediately and uniformly distributed.

Das Ringstück kann an seiner Innenwand als Strömungsleitkörper ausgebildet sein und über seine im Querschnitt erweiterte Ausbauchung die zylindrische Gefässwand und die Bodenwand im wesentlichen knickfrei verbinden, wobei die Stechanschlüsse im Bereich der Ausbauchung unter einem Winkel zur Horizontalen geneigt sind. Dies ergibt eine aus strömungstech-nischen Gründen besonders günstige Bauform, die mit einfachen Konstruktionselementen zu realisieren ist. Der Fermentor kann aus einem zylindrischen Teil hergestellt werden, das mit einer Deckelwand abgeschlossen ist. Auch die Bodenwand hat eine konstruktiv einfache Gestalt. Die Stechanschlüsse befinden sich in dem Ringstück, wo sie strahlenförmig angeordnet sind, so dass sie einander nicht behindern. Die Konzentration der Stechanschlüsse im Ringstück hat zur Folge, dass andere Teile keine entsprechende Bearbeitung erfordern und dass alle oder wenigstens der grösste Teil aller Anschlusseinrichtungen, wie Schläuche, Kabel usw. zu dem Ringstück führen. Dies macht die gesamte Konstruktion und auch die angeschlossenen Leitungen übersichtlich und erleichtert dadurch das Arbeiten mit dem Fermentor. The ring piece can be designed on its inner wall as a flow guide body and can connect the cylindrical vessel wall and the bottom wall essentially without kinks via its bulge which is enlarged in cross section, the lug connections in the region of the bulge being inclined at an angle to the horizontal. This results in a design which is particularly favorable for flow-technical reasons and which can be realized with simple construction elements. The fermentor can be made from a cylindrical part that is closed with a cover wall. The bottom wall also has a structurally simple shape. The piercing connections are located in the ring piece, where they are arranged in the form of a beam, so that they do not impede one another. The concentration of the piercing connections in the ring piece means that other parts do not require any corresponding processing and that all or at least the majority of all connection devices, such as hoses, cables, etc. lead to the ring piece. This makes the entire construction and the connected lines clear and thus makes working with the fermentor easier.

Im folgenden wird unter Bezugsnahme auf die Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the figures. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Fermentors mit dem Rührantrieb und dem Antrieb des Schaumabscheiders, 1 is a side view of the fermenter with the stirrer drive and the drive of the foam separator,

Fig. 2 in vergrössertem Massstab einen Längsschnitt durch den Fermentor nach Fig. 1, 2 on an enlarged scale a longitudinal section through the fermentor according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 3, Fig. 6 eine Draufsicht des Schaumabscheiders und Fig. 7 Ansichten verschiedener Lamellen des Schaumabscheiders. 3 shows a cross section along the line III-III of FIG. 2, FIG. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3, FIG. 5 shows a section along the line VV of FIG. 3, FIG. 6 shows a Top view of the foam separator and FIG. 7 views of different slats of the foam separator.

Der in Fig. 1 in Seitenansicht dargestellte Fermentor besteht aus dem Reaktionsgefäss 10, das im wesentlichen zylindrisch ist, dem Motor 13 für den Antrieb des Rührwerks 12 und dem Motor 13 für den Antrieb des Schaumabscheiders 14. Das Reaktionsgefäss 10 weist eine Bodenplatte 15 und eine Deckelplatte 16 auf, zwischen denen der Zylinderkörper 17 durch Zuganker 18 gespannt ist. Die Zuganker 18 erstrecken sich ausserhalb des Zylinderkörpers 17 zwischen Bodenplatte 15 und Deckelplatte 16, durch die sie hindurchragen und an deren Aussenseiten sie mit Schrauben 19 verspannt sind. The fermenter shown in side view in FIG. 1 consists of the reaction vessel 10, which is essentially cylindrical, the motor 13 for driving the agitator 12 and the motor 13 for driving the foam separator 14. The reaction vessel 10 has a base plate 15 and a Cover plate 16, between which the cylinder body 17 is tensioned by tie rods 18. The tie rods 18 extend outside the cylinder body 17 between the base plate 15 and the cover plate 16, through which they protrude and on the outside of which they are clamped with screws 19.

An der Unterseite der Bodenplatte 15 sind drei sternförmig angeordnete horizontale Stege 20 befestigt, die nach aussen abstehen und auf ein (nicht dargestelltes) Auflager gestellt werden, das den gesamten Fermentor trägt. On the underside of the base plate 15, three star-shaped horizontal webs 20 are attached, which protrude outwards and are placed on a support (not shown) which carries the entire fermenter.

Der vertikal angeordnete untere Elektromotor 11 für den Antrieb des Rührwerks 12 ist über eine Lagerhülse 21 mit der Bodenplatte 15 verbunden. Durch die Lagerhülse 21 hindurch ragt koaxial die Rührwerkswelle 22 in das Reaktionsgefäss 10 hinein. The vertically arranged lower electric motor 11 for driving the agitator 12 is connected to the base plate 15 via a bearing sleeve 21. The agitator shaft 22 projects coaxially into the reaction vessel 10 through the bearing sleeve 21.

In ähnlicher Weise ist der vertikal angeordnete obere Elektromotor 13 für den Antrieb des Schaumabscheiders 14 über eine Lagerhülse 23 mit der Deckelplatte 16 verbunden. Durch die Lagerhülse 23 ragt die Welle 24 für den Schaumabscheider 14 hindurch. In a similar manner, the vertically arranged upper electric motor 13 for driving the foam separator 14 is connected to the cover plate 16 via a bearing sleeve 23. The shaft 24 for the foam separator 14 projects through the bearing sleeve 23.

Fig. 2 zeigt die Konstruktion des Reaktionsgefässes im einzelnen. Fig. 2 shows the construction of the reaction vessel in detail.

Das Ende der Antriebswelle 24 ist an eine Hohlwelle 25 angeschraubt, an deren unterem Ende sich ein Flansch 26 befindet, an dem der Schaumabscheider 14 befestigt ist. Die Hohlwelle 25 ragt durch eine Platte 27 hindurch, die auf der Deckelplatte 16 montiert ist und einen durch die Deckelplatte 16 hindurchgehenden Ansatz 28 aufweist. Der zylindrische Ansatz 28 ist über eine Gleitringdichtung 29 gegenüber der Hohlwelle 25 abgedichtet und durch einen Dichtungsring 30 gegenüber der Deckelplatte 16 abgedichtet. The end of the drive shaft 24 is screwed to a hollow shaft 25, at the lower end of which there is a flange 26 to which the foam separator 14 is attached. The hollow shaft 25 projects through a plate 27 which is mounted on the cover plate 16 and has a shoulder 28 which extends through the cover plate 16. The cylindrical extension 28 is sealed against the hollow shaft 25 by a mechanical seal 29 and sealed against the cover plate 16 by a sealing ring 30.

Das an dem Schaumabscheider 14 freiwerdende Gas steigt durch eine Mittelöffnung 31 des Flansches 26 und durch die Hohlwelle 25 hindurch auf in einen Ringraum 32 der Lagerhülse 23 hinein. Im Bereich des Ringraumes 32 ist die Lagerhülse 23 an eine Gasauslassleitung 33 angeschlossen, durch die das Gas, das in den Ringraum 32 gelangt ist, abgeleitet wird. Das Gas kann einem Analysator zugeführt werden, der kontinuierlich oder in regelmässigen Zeitabständen die Zusammensetzung des Gases bestimmt. Der Ringraum 32 ist nach oben hin durch eine Lager- und Dichtungsplatte 34 abgeschlossen, durch die die Welle 24 abgedichtet hindurchführt. The gas released at the foam separator 14 rises through a central opening 31 of the flange 26 and through the hollow shaft 25 and into an annular space 32 of the bearing sleeve 23. In the area of the annular space 32, the bearing sleeve 23 is connected to a gas outlet line 33 through which the gas which has entered the annular space 32 is discharged. The gas can be fed to an analyzer which determines the composition of the gas continuously or at regular intervals. The annular space 32 is closed at the top by a bearing and sealing plate 34, through which the shaft 24 passes in a sealed manner.

Der Schaumabscheider 14, der an der Unterseite des Flansches 26 befestigt ist, weist eine Scheibe 35 auf, die einen vertikalen Abstand zu dem Flansch 26 hat und eine Mittelöffnung 36 besitzt. Der äussere Rand 37 der Scheibe ist schräg nach aussen geneigt, so dass die Scheibe 35 eine Art Haube zum Auffangen des aufsteigenden Gases bildet. The foam separator 14, which is fastened to the underside of the flange 26, has a disc 35 which is at a vertical distance from the flange 26 and has a central opening 36. The outer edge 37 of the disc is inclined outwards so that the disc 35 forms a kind of hood for collecting the rising gas.

An der Oberseite der Scheibe 35 finden sich aufrechtstehen-de Lamellen 38, die fächerförmig bzw. sternförmig angeordnet sind. Die Oberkanten der Lamellen 38 befinden sich in unmittelbarer Nähe der Unterseite der Deckelwand 16. Der Schaumabscheider hat einen solchen Durchmesser, dass er sich nahezu über die gesamte innere Querschnittsfläche des Zylinderkörpers 17 erstreckt. On the top of the disk 35 there are upright slats 38 which are arranged in a fan-shaped or star-shaped manner. The upper edges of the fins 38 are in the immediate vicinity of the underside of the cover wall 16. The foam separator has a diameter such that it extends almost over the entire inner cross-sectional area of the cylinder body 17.

Unterhalb des Schaumabscheiders 14 und mit vertikalem Abstand von diesem ist der Leitzylinder 40 angeordnet. Der Leitzylinder 40 ist doppelwandig ausgeführt. Die Aussenwand ist mit 41, die Innenwand mit 42 und die obere Stirnwand mit 43 bezeichnet. Die untere Stirnwand des Leitzylinders ist ebenfalls verschlossen, jedoch führen durch die untere Stirnwand hindurch zwei Rohre 44 bzw. 45 in den Ringraum des Leitzylinders 40 hinein. Die Rohre 44 und 45 stehen auf der Bodenplatte 15 auf und sind mit Anschlussleitungen verbunden, die durch die Bodenplatte 15 hindurchführen. Das Rohr 45 ist relativ kurz und endet im unteren Bereich im Inneren des Leitzylinders 40, während das Rohr 44 lang ist und bis in die Nähe des The guide cylinder 40 is arranged below the foam separator 14 and at a vertical distance from it. The guide cylinder 40 is double-walled. The outer wall is designated 41, the inner wall 42 and the upper end wall 43. The lower end wall of the guide cylinder is also closed, but two tubes 44 and 45 lead through the lower end wall into the annular space of the guide cylinder 40. The tubes 44 and 45 stand on the base plate 15 and are connected to connecting lines which lead through the base plate 15. The tube 45 is relatively short and ends in the lower region inside the guide cylinder 40, while the tube 44 is long and close to the

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oberen Endes des Ringraumes des Leitzylinders 40 ragt. Die Rohre 44 und 45 haben an ihren Enden Öffnungen 48 bzw. 47. -Das Rohr 45 dient als Einlassrohr für ein Heizmedium, das in den Ringraum des Leitzylinders 40 gelangt, und das Rohr 44 bildet das Auslassrohr für das Heizmedium. Die Durchflussmenge bzw. die Temparetur des Heizmediums können geregelt werden, so dass durch den Wärmeaustausch an den Wänden 41 und 42 des Leitzylinders eine gleichmässige Konditionierung des Flüssigkeits-Gasgemisches erreicht wird. In der Sterilisationsphase kann auf dieselbe Weise Dampf durch den Ringraum des Leitzylinders hindurchgeschickt werden. protrudes the upper end of the annular space of the guide cylinder 40. The tubes 44 and 45 have openings 48 and 47 at their ends. The tube 45 serves as an inlet tube for a heating medium which enters the annular space of the guide cylinder 40, and the tube 44 forms the outlet tube for the heating medium. The flow rate or the temperature of the heating medium can be regulated so that the heat exchange on the walls 41 and 42 of the guide cylinder results in a uniform conditioning of the liquid-gas mixture. In the sterilization phase, steam can be sent through the annulus of the master cylinder in the same way.

Wie Fig. 3 zeigt, besteht die Aussenwand 41 des Leitzylinders 40 in Draufsicht aus drei gleichen Ringsegmenten 50, von denen sich jedes über einen Winkel von 120° erstreckt. Die Seitenkanten der Ringsegmente 50 sind rechtwinklig nach aussen abgebogen, so dass Flansche 49 gebildet werden. Die Flansche 49 der Ringsegmente 50 sind gegeneinander-gesetzt und miteinander verbunden. Ein Flanschpaar bildet jeweils eine vertikale Leitwand, die sich von der Aussenwand 41 des Leitzylinders 40 aus radial nach aussen bis in die Nähe der Innenfläche des Zylinderkörpers 17 erstreckt. As shown in FIG. 3, the outer wall 41 of the guide cylinder 40 consists of three identical ring segments 50 in plan view, each of which extends over an angle of 120 °. The side edges of the ring segments 50 are bent outwards at right angles, so that flanges 49 are formed. The flanges 49 of the ring segments 50 are set against one another and connected to one another. A pair of flanges each form a vertical guide wall, which extends radially outward from the outer wall 41 of the guide cylinder 40 to the vicinity of the inner surface of the cylinder body 17.

Der Leitzylinder 40, der von Rohren 44 und 45 und einem weiteren, ebenfalls auf der Bodenplatte 15 aufstehenden Rohr 51 (Fig. 3) getragen wird, endet mit Abstand über der Bodenplatte 15. Kurz unterhalb des Leitzylinders 40 ist ein Begasungsrohr 52 angeordnet, dessen Ende ringförmig gebogen ist und die Welle 22 des Rührwerks 12 koaxial umgibt. Das Begasungsrohr 52 dient zum Einleiten von Sauerstoff, Luft oder einem anderen geeigneten Gas in das Innere des Reaktions-gefässes 10. The guide cylinder 40, which is carried by pipes 44 and 45 and a further pipe 51 (FIG. 3) which also stands on the base plate 15, ends at a distance above the base plate 15. A fumigation tube 52 is arranged just below the guide cylinder 40, the End is bent in a ring and surrounds the shaft 22 of the agitator 12 coaxially. The gassing tube 52 serves to introduce oxygen, air or another suitable gas into the interior of the reaction vessel 10.

Das Rührwerk 12 weist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Flügelräder 53 bzw. 54 auf, die an der Welle 22 befestigt und im Inneren des Leitzylinders 40 in gegenseitigem Abstand angeordnet sind. Das Flügelrad 54 befindet sich im oberen und das Flügelrad 53 im unteren Bereich des Leitzylinders 40. Die Flügel der beiden Flügelräder haben die gleiche Schrägstellung, so dass beide Flügelräder das Flüssigkeits-Gasgemisch jeweils in derselben axialen Richtung pumpen bzw. vorwärtstreiben. Im vorliegenden Fall wird die Welle 22 so gedreht, dass das Flüssigkeits-Gasgemisch in Richtung der in Fig. 2 eingezeichneten Pfeile 55 im Inneren des Leitzylinders 40 nach unten gepumpt wird, ausserhalb des Leitzylinders 40 aufsteigt und von oben her wieder in den Leitzylinder zurückströmt. In the present exemplary embodiment, the agitator 12 has two impellers 53 and 54, which are fastened to the shaft 22 and are arranged at a mutual distance from one another in the interior of the guide cylinder 40. The impeller 54 is located in the upper and the impeller 53 in the lower region of the guide cylinder 40. The blades of the two impellers have the same inclination, so that both impellers pump or propel the liquid-gas mixture in the same axial direction. In the present case, the shaft 22 is rotated such that the liquid-gas mixture is pumped downward in the direction of the arrows 55 shown in FIG. 2 inside the guide cylinder 40, rises outside the guide cylinder 40 and flows back into the guide cylinder from above.

Zwischen dem Zylinderkörper 17 und der Bodenplatte 15 befindet sich ein Ringstück 56, das sternförmig verteilt zahlreiche Stechanschlüsse 57 bzw. 58 aufweist. Im vorliegenden Fall sind sechs Stechanschlüsse 57 für die Zuführung bzw. Abführung von Gasen oder Flüssigkeiten und fünf Stechanschlüsse 58 für die Einführung von Messsonden vorgesehen. Die Stechanschlüsse 57 bzw. 58 sind als Rohrstücke ausgebildet, die schräg nach oben und aussen weisen, wobei die Rohrstücke der Stechanschlüsse 58 für Messsonden aus Führungsgründen länger ausgebildet sind als die Stechanschlüsse 57, die entweder durch das Einschrauben von Verschlussstopfen 59 verschlossen oder durch das Einschrauben von Leitungsstücken an andere Aggregate angeschlossen werden. Between the cylinder body 17 and the base plate 15 there is a ring piece 56, which has numerous piercing connections 57 and 58 distributed in a star shape. In the present case, six plug connections 57 are provided for the supply or discharge of gases or liquids and five plug connections 58 for the introduction of measuring probes. The piercing connections 57 and 58 are designed as pipe sections that point obliquely upwards and outwards, the pipe sections of the piercing connections 58 for measuring probes being made longer for guidance reasons than the piercing connections 57, which are either closed by screwing in sealing plugs 59 or by screwing in of pipe sections can be connected to other units.

Durch die Stechanschlüsse 58 hindurch werden Sonden z.B. zur Messung des pH-Wertes, zur Messung des Partialdrucks des Sauerstoffs, zur Druckmessung oder zur Temperaturmessung in das Innere des Reaktionsgefässes eingeführt. Die Stechanschlüsse 57 dienen zum Zuführen von Luft oder anderen Gasen bzw. zum Zuführen des Fermentationssubstrates. Probes e.g. for measuring the pH value, for measuring the partial pressure of oxygen, for measuring pressure or for measuring temperature inside the reaction vessel. The piercing connections 57 serve for supplying air or other gases or for supplying the fermentation substrate.

Das Ringstück 56, dessen Form im einzelnen aus Fig. 2 hervorgeht, bildet über dem Boden des Reaktionsgefässes 17 eine seitliche ringförmige Ausbauchung 60, deren unterer Bereich sich nahezu horizontal und fast übergangslos an die Innenseite der Bodenwand 15 anschliesst und deren oberer Bereich ebenfalls nahezu knickfrei in die Zylinderwand des Zylinderkörpers The ring piece 56, the shape of which can be seen in detail in FIG. 2, forms a lateral annular bulge 60 above the bottom of the reaction vessel 17, the lower area of which adjoins the inside of the bottom wall 15 almost horizontally and almost seamlessly and the upper area of which is also almost kink-free into the cylinder wall of the cylinder body

17 übergeht. In dem oberen konischen Bereich der Ausbauchung 60, die insgesamt etwa tropfenförmig bzw. birnenförmig ist, münden die Stechanschlüsse 57 bzw. 58 in das Innere des Reaktionsgefässes 17 ein. Da die Stechanschlüsse rechtwinklig durch die Wand des Ringstückes 56 hindurchführen, verlaufen sie schräg nach unten in das Innere des Reaktionsgefässes. Die Messsonden ragen somit in den Bereich hoher Turbulenzen hinein, wo die Messwerte, wie z.B. der pH-Wert und der Partial-druck des Sauerstoffs für den gesamten Gefässinhalt repräsentativ bestimmbar sind. Durch die hohen Turbulenzen im Bereich des unteren Endes des Leitzylinders wird auch der Bewuchs der Sonderelektroden mit Organismen verhindert. Vorteilhaft ist ferner, dass die Zugabe von Korrekturmittel durch die Stechanschlüsse 57 ebenfalls in den Bereich hoher Turbulenzen hinein erfolgt, so dass eine schnelle und gleichmässige Verteilung und Durchmischung möglich ist. Wegen des grossen Durchmessers des Schaumabscheiders 14 ist die sonst übliche Durchführung von Elektroden durch die Deckelwand des Reaktionsgefässes bei dem dargestellten Fernmentor ohnehin nicht möglich. 17 passes. In the upper conical area of the bulge 60, which overall is approximately drop-shaped or pear-shaped, the piercing connections 57 and 58 open into the interior of the reaction vessel 17. Since the piercing connections run through the wall of the ring piece 56 at right angles, they run obliquely downward into the interior of the reaction vessel. The measuring probes thus protrude into the area of high turbulence, where the measured values, e.g. the pH value and the partial pressure of the oxygen can be determined representatively for the entire contents of the vessel. The high turbulence in the area of the lower end of the guide cylinder also prevents the special electrodes from being overgrown with organisms. It is also advantageous that the correction means are also added through the piercing connections 57 into the region of high turbulence, so that a rapid and uniform distribution and mixing is possible. Because of the large diameter of the foam separator 14, the otherwise usual passage of electrodes through the top wall of the reaction vessel is not possible in the remote ment shown.

Fig. 4 zeigt den Anschluss des Rohres 44 zum Abführen des Heizmediums an einen externen Anschlussstutzen 61. Die Bodenplatte 15 weist eine von ihrem äusseren Rand ausgehende Radialbohrung 62 auf, an deren äusseres Ende der Anschlussstutzen 61 angeschraubt ist. Die Radialbohrung 62 steht mit einer Axialbohrung 63 der Bodenplatte 15 in Verbindung. Auf das Ende der Axialbohrung 63 ist das untere Ende des Rohres 44 aufgesetzt. Die Abdichtung erfolgt mit einer auf die Bodenplatte 15 aufgeschraubten Ringplatte 64, die einen Dichtring enthält. 4 shows the connection of the pipe 44 for discharging the heating medium to an external connection piece 61. The base plate 15 has a radial bore 62 starting from its outer edge and the connection piece 61 is screwed to its outer end. The radial bore 62 is connected to an axial bore 63 of the base plate 15. The lower end of the tube 44 is placed on the end of the axial bore 63. Sealing takes place with an annular plate 64 screwed onto the base plate 15, which contains a sealing ring.

In ähnlicher Weise erfolgt auch der Anschluss des Rohres 45 an den Anschlussstutzen 65 (Fig. 3), durch den das Heizmedium zugeführt wird. In a similar manner, the pipe 45 is also connected to the connecting piece 65 (FIG. 3) through which the heating medium is supplied.

Das Einleiten von Luft oder reinem Sauerstoff in die Begasungsleitung 52 erfolgt gemäss Fig. 5 durch einen Anschluss 66 in der Wand des Ringstückes 56. Der Anschluss 66 wird über ein Schraubstück 67 mit einer Zuführleitung 68 verbunden. Das Schraubstück 67 weist ein in das Begasungsrohr 52 hinein vorstehendes Rohrstück 69 auf. Das in das Begasungsrohr 52 eingeleitete Gas tritt durch zahlreiche Löcher des Begasungsrohres 52 im Inneren des Reaktionsgefässes 10 aus. 5, air or pure oxygen is introduced into the gassing line 52 through a connection 66 in the wall of the ring piece 56. The connection 66 is connected to a supply line 68 via a screw piece 67. The screw piece 67 has a pipe piece 69 projecting into the gassing pipe 52. The gas introduced into the gassing tube 52 exits through numerous holes in the gassing tube 52 in the interior of the reaction vessel 10.

Der Fermentor ist von einer aufklappbaren Sterilisierhülse 70 aus gitterförmigem Material umschlossen, die die Zuganker The fermentor is enclosed by a hinged sterilizing sleeve 70 made of grid-shaped material, which the tie rods

18 und den Zylinderkörper 17 umgibt, wie Fig. 2 zeigt. 18 and surrounds the cylinder body 17, as shown in FIG. 2.

In den Figuren 6 und 7 sind Einzelheiten des Schaumabscheiders 14 dargestellt. Auf der Scheibe 35 befinden sich aufrechtstehend die fächerförmig angeordneten Lamellen 38, von denen in Fig. 7 die Lamellen 381, 382, 383 und 384 in Seitenansicht dargestellt sind. Die Lamellen haben vertikale Durchbrüche bzw. Schlitze 72, die sich von der Scheibe 35 aus über einen Teil der Lamellenhöhe erstrecken. Aus Fig. 7 geht hervor, dass die Durchbrüche 72 sich bei benachbarten Lamellen an unterschiedlichen Stellen befinden. Auf diese Weise wird bei rotierendem Schaumabscheider die Entstehung von kreisförmigen Furchen vermieden und eine gute Durchwirbelung und Zerschlagung des Schaumes in der Entstehungsphase bewirkt. An der Oberkante der Lamellen befindet sich jeweils ein Stufenabschnitt 73, der ebenfalls unterschiedliche Positionen haben kann und der wahlweise einmal eine linke und einmal eine rechte Begrenzungskante büden kann. Gemäss Fig. 7b ist an der Lamelle 382 zusätzlich eine seitliche Aussparung 74 am äusseren Rande vorgesehen. 6 and 7 show details of the foam separator 14. The disc-shaped lamellae 38 are upright on the disk 35, of which the lamellae 381, 382, 383 and 384 are shown in a side view in FIG. 7. The slats have vertical openings or slots 72 which extend from the disk 35 over part of the slat height. 7 shows that the openings 72 are located at different locations in the case of adjacent lamellae. In this way, the formation of circular furrows is avoided with a rotating foam separator and good swirling and breaking up of the foam is brought about in the development phase. On the upper edge of the slats there is a step section 73, which can also have different positions and which can optionally have a left and a right boundary edge. According to FIG. 7b, a lateral recess 74 is additionally provided on the lamella 382 on the outer edge.

Die Lamellen 38 sind auf der Scheibe 35 angeschweisst. Im Mittelbereich sind sie ausserdem durch eine ringförmige horizontale Platte 75, die in entsprechende Schlitze oder Aussparungen hineinragt, zentriert und miteinander verbunden. The fins 38 are welded onto the disc 35. In the central region, they are also centered and connected to one another by an annular horizontal plate 75 which projects into corresponding slots or recesses.

Die Phasentrennung des Schaumabscheiders ermöglicht, The phase separation of the foam separator enables

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

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dass der Fermentor in total gefülltem Zustand betrieben werden kann und dennoch über die Gasauslassleitung 33 kein flüssiges Substrat mit abgeführt wird. Der Schaumabscheider 14 rotiert in derselben Drehrichtung wie die Flügelräder 53 und 54, so dass er die Materialströmung nicht behindert und kein dem that the fermenter can be operated in a completely filled state and still no liquid substrate is removed via the gas outlet line 33. The foam separator 14 rotates in the same direction of rotation as the impellers 53 and 54, so that it does not hinder the material flow and not the

Substratstrom entgegengesetztes Antriebsorgan bildet. Wenn der Fermentor zu etwa 80% mit flüssigem Substrat gefüllt wird, vermischt sich das Substrat homogen mit dem restlichen Luftanteil, so dass sich eine gleichmässige Füllung über das gesamte Gefässvolumen ergibt. Forms substrate current opposite drive member. If about 80% of the fermenter is filled with liquid substrate, the substrate mixes homogeneously with the remaining air, so that there is a uniform filling over the entire vessel volume.

v v

6 Blätter Zeichnungen 6 sheets of drawings

Claims

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1. Fermentar zum Züchten von Mikroorganismen, mit einem Gefäss, in das von unten her ein Rührwerk hineinragt und in dessen oberem Bereich sich ein zum Rotieren bestimmter Schaumabscheider befindet, der mit einer Gasauslassleitung in Verbindung steht, mit einem koaxial in dem Gefäss angeordneten, oben und unten offenen Leitzylinder, einem Begasungsrohr und mit mehreren Stechanschlüssen in der Gefässwand für Zugabe bzw. Entnahme von Gasen oder Flüssigkeiten und zum Hindurchführen von Sonden, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumabscheider (14) dicht unter der oberen Wand (16) des Gefässes (10) und mit vertikalem Abstand über dem Leitzylinder (40) angeordnet ist und fächerförmig angeordnete Lamellen (38) zum Zerschlagen des Schaumes aufweist. 1. Fermentation for growing microorganisms, with a vessel into which a stirrer protrudes from below and in the upper area of which there is a foam separator for rotation, which is connected to a gas outlet line, with a coaxially arranged in the vessel at the top and guide cylinder open at the bottom, a gassing pipe and with a plurality of plug connections in the vessel wall for adding or removing gases or liquids and for passing probes through, characterized in that the foam separator (14) is located just below the upper wall (16) of the vessel (10 ) and is arranged at a vertical distance above the guide cylinder (40) and has fan-shaped lamellae (38) for breaking up the foam.

2. Fermentor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (38) vertikale Durchbrüche (72) oder Kanten (73) aufweisen, deren Abstände von der Drehachse unterschiedlich sind. 2. Fermentor according to claim 1, characterized in that the lamellae (38) have vertical openings (72) or edges (73) whose distances from the axis of rotation are different.

2 2nd

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

3. Fermentor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (38) auf der Oberseite einer Scheibe (35) stehend angeordnet sind. 3. Fermentor according to claim 1 or 2, characterized in that the lamellae (38) are arranged standing on the top of a disc (35).

4. Fermentor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zahlreiche Stechanschlüsse (57, 58) strahlenförmig in einem Ringstück (56) angeordnet sind, das zwischen einer zylindrischen Gefässwand (17) und der Bodenwand (15) angeordnet ist. 4. Fermentor according to one of claims 1 to 3, characterized in that numerous piercing connections (57, 58) are arranged in a radial manner in a ring piece (56) which is arranged between a cylindrical vessel wall (17) and the bottom wall (15).

5. Fermentor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringstück (56) an seiner Innenwand als Strömungsleitkörper ausgebildet ist und über eine im Querschnitt erweiterte Ausbauchung (60) die zylindrische Gefässwand (17) und die Bodenwand (15) im wesentlichen knickfrei verbindet und dass die Stechanschlüsse (57, 58) im Bereich der Ausbauchung (60) unter einem Winkel zur Horizontalen geneigt sind. 5. Fermentor according to claim 4, characterized in that the ring piece (56) is formed on its inner wall as a flow guide and connects the cylindrical vessel wall (17) and the bottom wall (15) substantially without kinks via a bulge (60) with an enlarged cross section and that the piercing connections (57, 58) in the region of the bulge (60) are inclined at an angle to the horizontal.

6. Fermentor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitzylinder (40) abstehende vertikale Leitwände (49) aufweist, durch die der Ringraum zwischen Leitzylinder und Gefässwand unterteilt ist. 6. Fermentor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the guide cylinder (40) has projecting vertical guide walls (49) through which the annular space is divided between the guide cylinder and the vessel wall.

7. Fermentor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitzylinder (40) als Wärmetauscher ausgebildet ist. 7. Fermentor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the guide cylinder (40) is designed as a heat exchanger.