[发明专利]具有气升型内部循环的反应装置和利用所述装置的发酵过程

说明书

本发明涉及一种具有气升型内部循环的反应装置，其包括：竖直的圆柱形容积部；竖直元件，其以与所述容积部的壁形成内部空间的这样的方式定位在所述容积部内，所述竖直元件具有圆形的且正交于所述元件的竖直轴线的横截面，并且沿所述轴线具有可变的内径，所述元件被表示为“引流管”；至少一个气体分配器，其定位在所述装置的底部上；所述装置的特征在于：所述内部竖直元件的直径和所述圆柱形容积部的内径之间的比率在0.05至0.5的范围内，并且竖直元件的高度和圆柱形容积部的高度之间的比率小于0.5。

本发明涉及一种具有气升型内部循环(air-lift type internal circulation)的反应装置，该反应装置可以用于进行两相气-液反应和三相气-固-液反应。特别地，所述装置可以用于进行需氧微生物诸如例如酵母菌的补料分批发酵(fed-batchfermentation)。

此外，本发明涉及需氧微生物诸如例如酵母菌的发酵过程，该发酵过程以补料分批方式在所描述并要求保护的具有气升型内部循环的反应装置中进行。

在本专利申请中，即使没有明确地陈述，在该文本中提及的所有操作条件应当被认为是优选的条件。

为了本解释的目的，术语“包括(comprise)”或“包括(include)”还涵盖术语“由...组成”或“基本上由...组成”。

为了本解释的目的，除非另外陈述，否则范围定义总是包括极值。

用于发酵的两相反应器或三相反应器通常是鼓泡式反应器(bubble reactor)或搅拌式反应器。从能量角度看，后者是稍微效率低并且成本高的，且因此其应用受到反应的规模和类型的限制(T.Ichii，I.S.Takehara，H.Konno，T.Ishida，H.Sato，A.Suzuki，K.Yamazumi；“Development of a new commercial-scale airlift fermentor for rapidgrowth of yeast”；J.Ferment.Bioeng.；75；[1993])。

补料分批发酵通常在搅拌式反应器或鼓泡塔中进行，在容许大的空间以便容积随时间变化的反应器中进行。在网式引流管(net draft tube)存在的情况下以补料分批模式使用气升型系统(例如在US 2004/6746862中描述的，C.–C.Fu，W.–T.Wu，S.–Y.Lu；“Performance of airlift bioreactors with net draft tube”；EnzymeMicrob.Technol.；33；[2003]以及J.–Y.Wu，W.–T.Wu；“Fed-batch culture ofSaccharomyces cerevisiae in an airlift reactor with net draft tube”；Biotechnol.Prog.；7；[1991])。

补料分批发酵允许较高的反应收率(Y.-H.Changa，K.–S.Changa，C.–W.Huang，C.–L.Hsuc，H.–D.Janga；“Comparison of batch and fed-batch fermentations usingcorncob hydrolysate for bioethanol production”；Fuel；97；[2012])。

气升型发酵罐用于大规模发酵，并且与鼓泡塔相比，允许液相的更好的混合(“Bubble Column Reactors”，W.-D.Deckwer；Wiley；1992)。