DE2356621C3 - Method for carrying out an aerobic fermentation - Google Patents

Description

Zirkulations- und Turbulenzströmung gebracht in großer Menge eingeführten Gases nicht hinreichendCirculation and turbulence flow brought in large amount of introduced gas is insufficient

wird, dadurch gekennzeichnet, daß ausgenutzt wird.is characterized in that it is used.

bei einer Strömungsgeschwindigkeit ν = Luft- io Die bisher verwendeten Gasblasensäulen und Blasendurcbsatz(m³/h): Fermentiersäulenquerschnitt(m²) mischkammern sind demnach so eingesetzt worden, von über 120 m/h in der Fermentiersäule im Bereich daß der Sauerstoffverbrauch der Mikroorganismen des vom Boden der Fermentiersäule aufsteigenden je Zeiteinheit gleich oder geringer als die Sauerstoff-Gasblasenstromes mittels eines Rührflügel, dessen Verteilungs- oder Dispersionsgeschwindigkeit ist. Rührscbaufeln aus mit einer Vielzahl von kurzen 15 Die Strömung in der Blasensäule oder -kammer Drahtstiften bestückten Stäben bestehen, wobei läßt sich im allgemeinen in eine Zirkulationsströmung die Drahtstifte parallel oder senkrecht zur Rota- und eine lokale Turbulenzströmung unterteilen. Die tionsebene liegen oder die Rührschaufeln aus Zirkulationsströmung ist diejenige, die nur in einer einem Maschengitter oder einer Drahtgaze ge- Richtung gerichtet ist und deren Stromlinien sich nicht bildet sind oder mittels eines Rührflügels, der aus 20 in komplizierter Weise überschneiden, wenn man sie einer quer zum aufsteigenden Gasblasenstrom ver- an der Hintereinanderfolge unterschiedlich großer laufenden, in der Fermentiersäule auf- und ab- Blasen beobachtet, während die lokale Turbulenzbewegbaren Scheibe aus Drahtgaze gebildet ist, strömung diejenige ist, deren Stromlinien sich in sehr örtlich sehr begrenzt turbulente Strömungen er- verwickelter Weise überschneiden. Durch letztere zeugt werden. 25 erfolgt jedoch eine Kollision der Blasen untereinanderat a flow rate ν = air io The previously used gas bubble ^{columns and bubble rate (m 3} / h): Fermentier ^{column cross section (m 2} ) mixing chambers have therefore been used from over 120 m / h in the fermentation column in the range that the oxygen consumption of the microorganisms of the rising from the bottom of the fermentation column per unit of time equal to or less than the oxygen gas bubble stream by means of a stirring blade, the rate of distribution or dispersion of which is. Stir paddles consist of rods equipped with a large number of short wire pins, whereby the wire pins can generally be divided into a circulating flow parallel or perpendicular to the rotary flow and a local turbulence flow. The tion level or the agitator blades from the circulation flow is the one that is only directed in a mesh or wire gauze direction and whose streamlines are not formed or by means of an agitator blade that overlaps in a complicated way when you cross them to the ascending gas bubble stream, the flow is the one whose streamlines develop into very locally very limited turbulent flows Way overlap. Be witnessed by the latter. 25, however, the bubbles collide with one another

mit größerer Stoßenergie, wodurch ein Aufplatzenwith greater impact energy, causing a rupture

der Blasen erfolgt und die Sauerstofflösungsgeschwindigkeit stark erhöht wird.the bubbles occurs and the rate of oxygen dissolution is greatly increased.

In der Gasblasensäule, in der die Energie der auf-In the gas bubble column, in which the energy of the

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durch- 30 steigenden Gasblasen ausgenutzt wird, um diese führung einer aeroben Fermentation, bei der zur mit der Flüssigkeit zu vermischen, ist somit die vorinnigen Vermischung des in eine Fermentierungssäule herrschende Strömung eine Zirkulationsströmung, eingebrachten Gases mit dem Substrat das Gemisch Daraus resultiert, daß ein zufriedenstellendes Ergebnis in eine Zirkulations- und Turbulenzströmung ge- selbst dann nicht zu erwarten ist, wenn versucht wird, bracht wird. Ein solches Verfahren findet beispiels- 35 die Sauerst.offlösungsgeschwindigkeit durch eine Steiweise bei der Einzell-Proteinherstellung, der Anti- gerung des Gasblasendurchsatzes zu erhöhen. Außerbiotika-Fermentierung und der Fermentation von dem bleibt die Energie'umsetzung niedrig. Methan oder Sulfitablaugen Anwendung. In der Blasenmischkammer kann zwar der nach Bei der Behandlung eines Substrats, das auf Petro- dem Prinzip einer Turbine arbeitende Rührflügel in leumgrundstoffen aufbaut, ist im allgemeinen die 40 einem gewissen Ausmaß turbulente Strömungen er-Umsetzungsgeschwindigkeit niedrig. Wird dabei die zeugen. Jedoch wird die Energie der in großer Menge Produktion in großem Maßstab durchgeführt, so zugeführten Blasen nicht optimal ausgenutzt, so daß sollte die Energiezufuhr so niedrig wie möglich ge- auch hier der Energieumsatz niedrig bleibt. Wegen halten werden. Es sind bereits verschiedene Einrich- der verhältnismäßig großen Rührfläche ist auch die tungen für diesen Zweck konzipiert worden, jedoch 45 Turbulenzströmung örtlich nicht sehr begrenzt und haben sich diese bisher in der Praxis als nicht zu- es findet auch das für die Erreichung einer günstigen friedenstellend erwiesen. Dies gilt auch für die in Sauerstofflösungsgeschwindigkeit angestrebte Aufden Fig. l(a) und l(b) der Zeichnung im Schnitt brechen der Gasblasen nicht oder nur ungenügend dargestellten bekannten Fermentiereinrichtungen zur statt.The invention relates to a method for through- 30 ascending gas bubbles is used to these Conducting an aerobic fermentation, in which to mix with the liquid, is therefore the first thing to do Mixing of the flow prevailing in a fermentation column with a circulation flow, Introduced gas with the substrate, the mixture As a result, a satisfactory result in a circulation and turbulence flow is not to be expected even if an attempt is made to is brought. One such method is found, for example, in the oxygen solution rate by a step in the production of single-cell proteins, to increase the anti-aging of the gas bubble throughput. Extra-Biotic Fermentation and the fermentation of which the energy conversion remains low. Methane or sulphite waste application. In the bubble mixing chamber, the after When treating a substrate, the propeller working on the petroleum principle of a turbine in In general, the flow rate of a certain degree of turbulence is the rate of conversion low. Will be the witness. However, the energy of large-scale production carried out in large quantities, so supplied bubbles is not optimally utilized, so that the energy supply should be as low as possible - here too the energy expenditure remains low. Because will hold. There are already various devices, the relatively large stirring surface is also the lines have been designed for this purpose, but turbulent flow is not very localized and So far, this has not been found in practice - it also finds that for achieving a favorable one proved satisfactory. This also applies to the aim for the oxygen dissolution rate Fig. 1 (a) and 1 (b) of the drawing in section, the gas bubbles do not break or only insufficiently shown known fermentation facilities to take place.

aeroben Fermentation. 50 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist hiernach, Bei der in F i g. l.(a) gezeigten Einrichtung wird die den Wirkungsgrad der aeroben Fermentation bei zur Mischung des Gases α mit der Flüssigkeit b not- einem geringeren Misch- und Gasblasenaufwand als wendige Energie dem aufsteigenden Gas α selbst bisher zu erhöhen. Dies wird bei dem eingangs geentnommen, das in großer Menge in eine Luft- oder nannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch erreicht, Gasblasensäule eingedrückt wird. Hierbei kann zwar 55 daß bei einer Strömungsgeschwindigkeit ν = Lufteine gleichförmige Mischung zwischen Gas und Flüssig- durchsatz (m³/h): Fermentiersäulenquerschnitt (m²] kcit erfolgen, jedoch tritt der Sauerstoffübergang nicht von über 120 m/h in der Fermentiersäule im Bereich in einem für die Fermentation zufriedenstellenden des vom Boden der Fermcntiersäule aufsteigender Maße ein, weil die eingebrachte Mischenergie eine Gasblasenstromes mittels eines Rührflügels, desser ganz erheblich stärkere Zirkulationsströmung be- 60 Rührschaufeln aus mit einer Vielzahl von kurzer wirkt, als für die gegebene Größenordnung der Drahtstiften bestückten Stäben bestehen, wobei di< Blasen günstig ist. Drahtstifte parallel oder senkrecht zur Rotations Bei der bekannten Einrichtung gemäß Fig. l(/>) ebene liegen oder die Rührschaufeln aus einem Ma kommt zur Mischung des Gases und der Flüssigkeit schengitter oder einer Drahtgaze gebildet sind ouc ein nach dem Prinzip einer Turbine arbeitender 65 mittels eines Rührflügels, der aus einer quer zun Rührflügel c zur Anwendung. Bei einer solchen Blasen- aufsteigenden Gasblasenstrom verlaufenden, in de mischkammer läßt sich zwar die für eine gleich- Fermentiersäule auf- und abbewegbaren Scheibe au förmiße Mischung oder Dispersion notwendige Zir- Drahtgaze gebildet ist, örtlich sehr begrenzt turbuaerobic fermentation. 50 is object of the present invention hereinafter, In the embodiment shown in F i gl (a) means which is the efficiency of the aerobic fermentation with the fluid b in α to the mixture of the gas emergency less mixing and gas bubble effort than agile energy to the ascending gas to increase α itself so far. This is taken from that which is achieved according to the invention in large quantities in an air or named process by pushing in a gas bubble column. In this case, a uniform mixture between gas and liquid throughput (m ³ / h): fermentation ^{column cross-section (m 2} ] kcit can take place at a flow velocity ν = air, but the oxygen transfer does not exceed 120 m / h in the fermentation column in the area to an extent that is satisfactory for the fermentation than that rising from the bottom of the fermentation column, because the mixing energy introduced creates a gas bubble flow by means of a stirring paddle, which has a considerably stronger circulation flow with a large number of paddles that are shorter than those fitted for the given size of the wire pins Rods are made, with bubbles being favorable. Wire pins parallel or perpendicular to the rotation In the known device according to FIG ouc a 65 working on the principle of a turbine means of a propeller, which consists of a transverse to propeller c for application. In the case of such a bubble-rising gas-bubble stream running in the mixing chamber, the Zir wire gauze necessary for a fermenting column that can be moved up and down in the same manner is formed locally very limited turbu

¹I ¹ I.

,trömungen, currents

, -«„naen erzeugt werden. Kennzeichnend für Die Betriebsweise der ernndungsgemäüen Einrich-, - «" naen are generated. Characteristic for the mode of operation of the equipment in accordance with the

]_ente utromuiiB _demnach u.a. der Einsatz von tung zur Gärung ist folgende: „ . . . . _h„_n ] _en te utromuiiB _accordingly the use of tung for fermentation is the following: “. . . . _h " _n

_die Erfindung J Jj^ . ^ _{übUchp Substrat wird} in die Säule 1 eingegeben _the invention J Jj ^. ^ _{üchp substrate is added} to column 1

definierten ™ffg™_ma _die Einhaltung einer ober- und es wird Luft, Sauerstoff, eme M.schur g,on Luftdefined ™ ffg ™ _m a _compliance with a top and it is air, oxygen, eme M.schur g, on air

wirksamer Ruhrtocneunu 5. 3 und Substrat oder eine Mischung von Sauerstoff undmore effective Ruhrtocneunu 5. 3 and substrate or a mixture of oxygen and

««^wSSSKSr das für eine günstige Energie- Substrat in die Säulei durch d.e Luftzuführung«« ^ WSSSKSr that for a cheap energy substrate in the column through the air supply

_Auf diese Weise lab sicn α b Zirkulation- eingedrückt. Die Durchmischung erfolgt durch den _In this way, the circulation is depressed. Mixing takes place through the

^ufflSetZUn8 _7U tuften Enzströmungen und weiter- Mikro-Rührflügel 3. Die ^üOMtem^ratur J^d ^ufflSetZUn8 _7U tuften enzströmungen and further- micro-impellers 3. The ^ üOMtem ^ ratur J ^ d

SfÄ"iAt einhergehenden Aufbrechung __ ^Z^^ZL^ SS'den SfÄ "iAt accompanying breakup __ ^ Z ^^ ZL ^ SS'den

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richtung gemäii F ig. 2 zur Anwendung kommen steuert.direction according to fig. 2 are used controls.

können. Im folgenden werden Versuchsbeispiele wieder-be able. In the following test examples are given again.

Im nachfolgenden wird für die erfindungsgemäß gegeben, die den Erfolg des erfindungsgemäßen Ververwendeten Rührflügel die Kurzbezeichnung »Mikro- 25 fahrens belegen: Rührflügel« benutzt.In the following, the success of the invention is given for those according to the invention The short description of the agitator paddle »Micro- 25 drive: Propeller «used.

Die Einrichtung gemäß F i g. 2 besteht im wesent- Beispiel ιThe device according to FIG. 2 consists in the essential example ι

liehen aus einer Säulei, einer Sprühdüse 2 zur Schaum- Candida petrophilum ATCC 20226 wurde in einborrowed from a column egg, a spray nozzle 2 to foam Candida petrophilum ATCC 20226 was in a

entfernung und einem Mikro-Rührflügel 3, der in Nährmedium mit einem pH-Wert von 5,0 geimpft, der Säule 1 lediglich ganz bestimmte, lokal begrenzte 30 Das Nährmedium enthielt (in Volumprozent) 3 % Turbulenzströmungen erzeugen kann. Normal-Hexadecalin, 0,3% Harnstoff, 0,1% Ammo-removal and a micro-impeller 3, which is inoculated in nutrient medium with a pH value of 5.0, of column 1 only very specific, locally limited 30 The nutrient medium contained (in percent by volume) 3% Can generate turbulent currents. Normal hexadecalin, 0.3% urea, 0.1% ammo

Weiterhin sind eine Luftzuführung 4, eine Um- niumsulfat, 0,2% Kaliumphosphat, 0,05% Magnesiwälzpumpe5 und ein Wärmetauscher 6 vorgesehen. umphosphat, 0,008% Eisen(II)-sulfid und 0,1% Mais-Mit Bezugszeichen 7 ist ein Kontrollgerät zur Über- quellwasser. Der Mikroorganismus wurde bei 3O⁰C wachung des Flüssigkeitsstandes bezeichnet, während 35 unter aeroben Bedingungen gezüchtet. Die reine, 8 ein Temperaturüberwachungsgerät und 9 ein Über- flüssige Kultur wurde in einer Menge von 5% einer wachungsgerät für den pH-Wert sind. Hauptkultur zugegeben, die in ihrer Zusammen-Furthermore, an air supply 4, a umnium sulfate, 0.2% potassium phosphate, 0.05% magnesium circulating pump 5 and a heat exchanger 6 are provided. Umphosphat, 0.008% iron (II) sulfide and 0.1% corn-With reference number 7 is a control device for over- source water. The microorganism was conducted at 3O ⁰ C monitoring the liquid level designated as 35 under aerobic conditions. The pure, 8 a temperature monitor and 9 a superfluous culture were in an amount of 5% a monitor for the pH. Main culture admitted, which in their

Der Mikro-Rührflügel 3 besteht im wesentlichen Setzung ähnlich der vorstehend angegebenen reinen aus einer Drehwelle 12, einer Kupplungsmuffe 11 und Kultur war, mit der Ausnahme, daß 100 y/L an einer Mehrzahl von Rührschaufeln, die horizontal 40 Vitamin B, anstelle von Maisextraktbrühe zugegeben und in gleichen Winkelabständen an der Kupplungs- wurde. 10 1 der Hauptkultur wurden in eine Fermenmuffe 11 befestigt sind. Die Rührschaufeln sind mit tiersäule mit einem Durchmesser von 250 mm und einer bestimmten Anzahl von in gleichem Abstand einem Fassungsvermögen von 20 1 eingegeben. In voneinander angeordneten Drähten 10a (F ig. 3, 4) der Fermentiersäule lief ein Mikro-Rührflügel mit ausgestattet, die in horizontaler oder vertikaler Rieh- 45 einem Durchmesser von 12 cm sowie mit drei Rührtung abstehen. Gemäß F ig. 5 kann der Mikro- schaufeln, die jeweils mit drei Drahtstücken von Rührflügel 3 auch durch eine Anzahl von Rühr- 1,5 mm Durchmesser bestückt waren, mit 600 U/min schaufeln gebildet sein, die aus einem Maschengitter um. Die Oberflächen-Gasgeschwindigkeit Vs betrug oder einer Drahtgaze bestehen. 184 m/h. Die Gärung wurde unter aeroben Bedin-The micro-agitator blade 3 consists essentially of settlement similar to the pure one given above was made up of a rotating shaft 12, a coupling sleeve 11 and culture, with the exception that 100 y / L an a plurality of paddles which horizontally added 40% vitamin B, instead of corn extract broth and at equal angular intervals on the coupling was. 10 1 of the main culture were placed in a fermentation socket 11 are attached. The paddles are with an animal column with a diameter of 250 mm and a certain number of at the same distance a capacity of 20 1 entered. In wires 10a (Fig. 3, 4) of the fermentation column arranged from one another were accompanied by a micro-impeller equipped, which can be arranged horizontally or vertically with a diameter of 12 cm and with three stirring stick out. According to Fig. 5 can be made of micro-blades, each with three pieces of wire from Agitator blades 3 were also equipped with a number of agitator 1.5 mm in diameter, with 600 rpm shovels be formed from a mesh around. The superficial gas velocity Vs. or a wire gauze. 184 m / h. The fermentation was carried out under aerobic conditions

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F ig. 4 er- 50 gungen 18 Stunden lang bei einer Temperatur zwischen strecken sich die Drähte 10a, deren Durchmesser 30 und 33°C und mit einem pH-Wert von 4 bis 5 gleich oder kleiner als die Blasengröße ist, vertikal durchgeführt, wobei sich eine Wachstumsrate μ von von den Rührschaufeln ab. Wenn die Rührschaufeln 0,19 (Hr-¹) ergab. Die tatsächlich zugeführte Leistung in Drehung versetzt werden, werden die aus der für das Mischen betrug 0,5 kW/m³, was durch ein Luftzuführung 4 austretenden Blasen durcheinander- 55 Torsions-Meßgerät ermittelt wurde, gewirbelt und in Blasen kleinerer Abmessungen zer- Zum Vergleich wurde eine herkömmliche Fermen-In the embodiment according to FIG. The wires 10a, the diameter of which is 30 and 33 ° C. and a pH of 4 to 5 equal to or smaller than the bubble size, are carried out vertically for 18 hours at a temperature between stretching, with a growth rate μ off of the paddles. When the stirring paddles read 0.19 (Hr- ¹ ). The actually supplied power is set in rotation, the values for the mixing was 0.5 kW / m ³ , which was determined by an air supply 4 exiting bubbles A conventional Fermen-

rissen, da örtlich turbulente Strömungen erzeugt tiereinrichtung mit zwei Rührflügeln, nämlich einer werden. Turbinenscheibe von 12 cm Durchmesser und mitcracks, as locally turbulent flows generated animal device with two agitator blades, namely one will. Turbine disc with a diameter of 12 cm and with

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 haben die sechs Rührschaufeln mit einer Breite von je 2,5 cm Rührschaufeln des Mikro-Rührflügels 3 horizontal 60 eingesetzt, die mit 800 U/min betrieben wurden. Es abstehende Drähte 10a. Bei der Ausführungsform lag eine Oberflächen-Gasgeschwindigkeit Vs von nach F ig. 5 besteht jede Rührschaufel aus einem 60 m/h vor. Verwendet wurde der gleiche Hefestamm länglichen Stück Drahtgaze IQb, während die Aus- und die gleiche Kulturzusammensetzung unter den führungsform nach F i g. 6 ein scheibenförmiges gleichen Bedingungen wie vorstehend beschrieben. Stück Drahtgaze 10c vorsieht, die in vertikaler Rieh- 65 Dabei betrug die Wachstumsratc μ = 0,18 (Hr-¹) tung (vgl. den Doppelpfeil) hin- und herbewegt wird, und die tatsächliche Leistungszufuhr 12 kW/m³ (geso daß hierdurch lokale Turbulenzströmungen erzeugt. messen mit Torsionsmeßgerät). Wurde die Drehzahl ' " auf 600 U/min mit einer entsprechenden Leistungs-In the embodiment according to FIG. 3, the six paddles, each 2.5 cm wide, had paddles of the micro-paddle 3 used horizontally, which were operated at 800 rpm. There protruding wires 10a. In the embodiment, a surface gas velocity Vs was as shown in FIG. 5, each paddle consists of a 60 m / h front. The same yeast strain, elongated piece of wire gauze IQb, was used, while the embodiment and the same culture composition under the guidance form according to FIG. 6 a disk-shaped same conditions as described above. Wire gauze piece 10c provides that in the vertical Rieh- 65 The Wachstumsratc was μ = 0.18 (Hr- ¹⁾ processing (see. The double arrow) is reciprocated, and the actual power supply 12 kW / m ³ (geso that this creates local turbulence currents. Measure with a torsion meter). Has the speed '"been set to 600 rpm with a corresponding power

können.be able.

verringerung auf 5,0 kW/m³ herabgesetzt, dann betrug die Wachstumsrate μ 0,1 (Hr"¹). Bei Absenken der Drehzahl auf 500 U/min (Leistungszufuhr 4,2 kW/m³) sank die Wachstumsrate auf 0,03 (Hr"¹).reduced to 5.0 kW / m ³ , then the growth rate μ was 0.1 (Hr " ¹ ). When the speed was reduced to 500 rpm (power supply 4.2 kW / m ³ ) the growth rate fell to 0, 03 (Hr " ¹ ).

Wenn die Rührflügel abgenommen wurden und die Luft in die Einrichtung mit einer Oberflächen-Gasgeschwindigkeit von 200 m/h, 400 m/h und 600 m/h eingedrückt wurde, dann betrug die Wachstumsrate μ jeweils 0,05, 0,08 und 0,1 (Hr"¹).When the impellers were removed and the air was forced into the device at a surface gas velocity of 200 m / h, 400 m / h and 600 m / h, then the growth rate μ was 0.05, 0.08 and 0, respectively. 1 (Hr " ¹ ).

Beispiel IIExample II

Es wurde eine aerobe Fermentation des Mikroorganismus Microbacterium ammoniaphilum ATCC 15354 durchgeführt. Der pH-Wert lag bei 7,0 ± 0,2 und die Temperatur betrug 32° C. Das Nährmedium bestand aus 6% Melasse, 0,23% KH₂PO₄, 0,052% MgSO₄ und 0,2% (NH₄)₂SO₄. 4001 an flüssiger Kultur wurden in ein Nährmedium überführt, das aus 15% Melasse (als Zucker), 0,23% KH₂PO₄, 0,05% MgSO₄, 0,0005% MnSO₄ und 0,06% (NH₄)₂SO₄ bestand. Es wurde die Fermentiereinrichtung gemäß Beispiel I miteinerOberflächen-Gasgeschwindigkeit Vs von 150 m/h verwendet, wobei der Rührflügel mit einer Drehzahl von 500 U/min und mit einer Leistung von 0,3 kW/m³ betrieben wurde. Der pH-Wert wurde durch Anwendung von NH₃-GaS zwischen 7,0 und 8,0 eingeregelt und es wurden der flüssigen Kultur 4,5 und 7,0 Stunden nach dem Beginn der Fermentation 0,05% eines oberflächenaktiven Mittels zugegeben. Nach Ablauf von 35 Stunden konnten 7,8 g/dl Glutaminsäure entnommen werden.Aerobic fermentation of the microorganism Microbacterium ammoniaphilum ATCC 15354 was carried out. The pH value was 7.0 ± 0.2 and the temperature was 32 ° C. The nutrient medium consisted of 6% molasses, 0.23% KH ₂ PO ₄ , 0.052% MgSO ₄ and 0.2% (NH ₄ ) ₂ SO ₄ . 4001 of liquid culture were transferred to a nutrient medium which consists of 15% molasses (as sugar), 0.23% KH ₂ PO ₄ , 0.05% MgSO ₄ , 0.0005% MnSO ₄ and 0.06% (NH ₄ ) ₂ SO ₄ existed. The fermentation device according to Example I was used with a surface gas velocity Vs of 150 m / h, the agitator blade being operated at a speed of 500 rpm and with a power of 0.3 kW / m ³ . The pH was _{controlled between 7.0 and 8.0 by using NH 3} -GaS and 0.05% of a surfactant was added to the liquid culture 4.5 and 7.0 hours after the start of fermentation. After 35 hours, 7.8 g / dl of glutamic acid could be withdrawn.

ίο Unter den gleichen Bedingungen wurde die herkömmliche Fermentiereinrichtung mit dem Turbinen-Rührflügel nach Beispiel II eingesetzt, wobei der Rührflügel mit einer Drehzahl von 500 U/min und einer Leistungsaufnahme von 5,0 kW/m³ arbeitete.ίο The conventional fermentation device with the turbine impeller according to Example II was used under the same conditions, the impeller operating at a speed of 500 rpm and a power consumption of 5.0 kW / m ³ .

Es wurde eine spezifische Luftgeschwindigkeit von 60 m/h eingehalten. Nach 40 Stunden konnten 7,2 g/dl Glutaminsäure erhalten werden. Bei einer Drehzahl von 500 U/min (mit einer Leistungsaufnahme von 4,2 kW/m³) bzw. bei 400 U/min (mit einer Leistungs-A specific air speed of 60 m / h was maintained. After 40 hours, 7.2 g / dl of glutamic acid could be obtained. At a speed of 500 rpm (with a power consumption of 4.2 kW / m ³ ) or at 400 rpm (with a power

ao aufnahme von 3,3 kW/m³) erhielt man 7,2 g/dl bzw. 3,8 g/dl Glutaminsäure.ao consumption of 3.3 kW / m ³ ) one received 7.2 g / dl or 3.8 g / dl glutamic acid.

Die in den Beispielen I und II erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegeben:The results obtained in Examples I and II are shown in Table 1 below:

Tabelle 1Table 1

VsVs U/minRPM Leistungpower μμ a Xa X BemerkungenRemarks Vh)Vh) (m/h)(m / h) kW/m³ kW / m ³ (Hr-'(Mr-' HerkömmlichesConventional 6060 600600 5,05.0 0,040.04 übermäßige Schaumbildungexcessive foaming Verfahren mit Turbinen-
rührflügelProcess with turbine
impeller 100100 600600 5,05.0 0,040.04 übermäßige Schaumbildungexcessive foaming 120120 600600 5,05.0 0,050.05 übermäßige Schaumbildungexcessive foaming 150150 600600 5,05.0 0,050.05 übermäßige Schaumbildungexcessive foaming Erfindungsgemäßes VerfahrenMethod according to the invention 200200 600600 5,05.0 0,070.07 übermäßige Schaumbildungexcessive foaming mit Mikro-Rührflügelwith micro-impeller 6060 600600 0,50.5 0,030.03 übermäßige Schaumbildungexcessive foaming 100100 600600 0,50.5 0,040.04 übermäßige Schaumbildungexcessive foaming 120120 600600 0,50.5 0,110.11 keine Schaumbildungno foaming 150150 600600 0,50.5 0,180.18 keine Schaumbildungno foaming 200200 600600 0,50.5 0,190.19 keine Schaumbildungno foaming Vs (m/h) = Oberdachcn-Gasgcschwimligkcit --Vs (m / h) = upper roof gas swimming pool - Luftdurchsatz (Menge je Zeiteinheit) (mAir flow rate (amount per unit of time) (m U/min - Drehzahl des RührwerksRPM - speed of the agitator Situlcnqucrschnittsnitche (m")Situlcnqucrschnittsnitche (m ") μ (Hr-¹) « SpcziQschc Wachstumsratc μ = y μ (Hr- ¹ ) «SpcziQschc growth rate μ = y

Dabei β X dio Dichte des Bakterlcnstammes (kg/m¹) undHere β X is the density of the bacterial strain (kg / m ¹ ) and

ι die Fermentationsdauer (Hr) ι the fermentation time (Hr)

(/< unterliegt einer gewissen Schwankung auf Orund der Rcproduktionsphasc. Der angegebene Wert ist der Wert von μ zur Zeit μΧ an seinem Maximum.)(/ <is subject to a certain fluctuation on Or and the Rcproduktionsphasc. The specified value is the value of μ at the time μΧ at its maximum.)

Aus der Tabelle 1 ist zu ersehen, daß der bei der herkömmlichen Blascnmischkammer auftretende Encrgieverkist erflndungsgemüß beträchtlich reduziert wird. Außerdem ist zu ersehen, daß sich mit dem erllndungsgemllßcn Verfahren bei geringerer Leistungsaufnahme dus Fortschreiten der Fermentation im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren ganz betrilchtllch steigern läßt, indem die über den Mikro-Rührflügcl zugcfllhrte Leistung mit der Oberflächengasgeschwindigkeit der in die Einrichtung eingedrückten Luft Im entsprechenden Gleichgewicht ge- halten wird.From Table 1 it can be seen that the According to the invention, the amount of energy that occurs in conventional bubble mixing chambers is considerably reduced. It can also be seen that the According to the invention, the process with lower power consumption allows the fermentation to proceed in the Compared to the conventional process, it can be increased considerably by the fact that the power supplied via the micro-agitator blades is balanced with the surface gas velocity of the air forced into the device. will hold.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Durchführung der erflndungsgemllßcn Fermcntlcrtmg mit dem Mikro-It has been shown that when carrying out the according to the invention with the micro- Rilhrflügcl die von der Luftzuführung aus aufsteigenden Schaumblasen in winzige Bläschen aufgebrochen werden und dann in der Flüssigkcitskammcraufstelgcn, in der lokalisiert turbulente Strömungen ausgebildet werden. Das Ergebnis ist, daß die Kontaktflüche erheblich erhöht wird und demzufolge ein günstiger Gtts/Flüssigkeitskontnkt erzielt wird. (Vergleiche folgende Tabelle 2).Rilhrflügcl broken the foam bubbles rising from the air supply into tiny bubbles are and then formed in the liquid kcitskammcraufstelgcn in which localized turbulent flows will. The result is that the contact area is increased considerably and consequently a cheaper one Gtts / Fluid Contact is achieved. (Compare Table 2 below).

Bei dem Versuch, dessen Ergebnisse der Tabelle 2 zu Grunde liegen, wurde der in F ig. 4 gezeigte Mikro-Rührflügel 3 eingesetzt. Die Vorrichtung zur Kultivierung des Mikroorganismenstammes, die Temperatur und die anderen Bedingungen ergeben sich aus der vorstehenden Erlilutcrung, Die Steigerung derIn the experiment, the results of which are based on Table 2, the method shown in FIG. 4 shown Micro-agitator 3 used. The device for cultivating the microorganism strain, the temperature and the other conditions result from the above explanation, The increase in

ng de nd ur :n-ng de nd ur: n-

ler nd te, on /dl ihl onler nd te, on / dl ihl on

Sauerstoff-Lösungsgcschwindigkeit, die durch die Na-Iriumsulfit-Methodc bestimmt wurde, und die Produktivität (Konzentration von Mikroorganismen χ spezifische Wachstumsrate μ) sind auf den entsprechenden Wert bei einer Oberflächen-Gasgcschwindigkcit von 184 m/h, dem jeweils der Wert 1 gegeben wurde, bezogen.Oxygen dissolution rate determined by the Na-irium sulfite method was determined, and the productivity (concentration of microorganisms χ specific growth rate μ) are on the corresponding Value at a surface gas velocity of 184 m / h, which was given the value 1 in each case.

Tabelle 2 (nachgercicht):Table 2 (Nachgercicht):

Vergleich der Wirkung der lokalen TurbulenzströmungComparison of the effect of the local turbulent flow

StrömungsgeschwindigFlow velocity HerkömmlicheConventional GasblascnsiiulcGas bubbles ErfindungsgcmiißcInvention gcmiißc EinrichtungFacility keit (m/h) in der Säulespeed (m / h) in the column Sauerstoff-Oxygen- Produktivitätproductivity Saucrstoff-Oxygen Produktivitätproductivity Lösungs-Solution Losungs-Solution geschwindigkcitspeed gcschwindigkcitspeed

184184 11 11 2,62.6 1,81.8 300300 2,22.2 1,31.3 5,15.1 1,71.7 400400 2,82.8 1,81.8 7,47.4 1,81.8

Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß nicht nur die erhält, wenn der Mikro-Rührflügcl mit geringetFrom table 2 it can be seen that this is not only obtained when the micro-agitator blade also lowers

Saucrstoff-Lösungsgcschwindigkcit, sondern auch die Leistungsaufnahme in Verbindung mit einer relativOxygen dissolution speed, but also the power consumption in connection with a relative

Produktivität beträchtlich über denjenigen Werten hohen Obcrflächcn-Gasgcschwindigkeit, nämlich übciProductivity well above those values of high surface gas velocity, namely above

liegen, die man mit der herkömmlichen Einrichtung 25 120 m/h, eingesetzt wird.lying, which is used with the conventional device 25 120 m / h.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

kulationsenergie sowie eine lokale Turbulenzenergieculation energy as well as a local turbulence energy Patentanspruch: erzielen, die den Sauerstoffübergang bzw. dessen Verteilung bewirkt, jedoch ist die Ausnutzung dieserClaim: achieve the oxygen transfer or its distribution causes, however, the exploitation of this Verfahren zur Durchführung einer aeroben Energie nur gering, weil das Verhältnis der Zirku-Method for carrying out an aerobic energy only slightly, because the ratio of the circu- Fermentation, bei der zur innigen Vermischung 5 lationsenergie zur lokalen Turbulenzenergie nichtFermentation, in which for intimate mixing 5 lation energy to local turbulence energy is not des in eine Fermentierungssäule eingebrachten angemessen bzw. optimal ist und die Energie des zumof that introduced into a fermentation column is appropriate or optimal and the energy of the for Gases mit dem Substrat das Gemisch in eine Zweck der Fermentation in die BlasenmischkammerGas with the substrate mixes the mixture for a purpose of fermentation in the bubble mixing chamber