DE3875090T2

DE3875090T2 - Reaktor versehen mit einer fluidisierten kammer.

Info

Publication number: DE3875090T2
Application number: DE8888121451T
Authority: DE
Inventors: Koji Aono; Ryoichi Doki; Mamuro Kuwazuru; Tetsuo Nakamura; Kouzou Shimoda; Yukitaka Shukunobe; Tomoe Yoshida
Original assignee: Iwai Kikai Kogyo Co Ltd; Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Iwai Kikai Kogyo Co Ltd; Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2008-12-23
Also published as: JPH01174375A; JPH0697985B2; DE3875090D1; CA1303537C; US4983361A; EP0322749A2; EP0322749A3; EP0322749B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verringern von Schwierigkeiten heim Waschen und Desinfizieren immobilisierter Enzyme oder immobilisierter Mycele (hiernach immobilisierter Biokatalysator genannt) und die Absorbtion von nutzbarem Material zu Gel, immobilisiertem Träger oder dergleichen in einen Reaktor, der eingesetzt wird, wenn ein Rohstoff mit Materialien benutzt wird, der Stoffe umfaßt, an denen Eiweiß oder dergleichen leicht anhaftet.
Bisher waren Produktionsverfahren für immobilisierte Biokatalysatoren sehr neuigkeitsträchtig, und es gibt viele Reaktoren wie den Füllschichttyp, den Typ mit fluidisiertem Bett, den Typ mit Rührtank und den Membrantyp, die alle auf dem erwähnten Gebiet eingesetzt werden. Bezüglich der Verfahren zum Waschen und Desinfizieren von immobilisiertem Biokatalysator in den Reaktoren gibt es die Veröffentlichung in der japanischen Patentschrift 33873/87. In der genannten Erfindung wird ein Reaktor mit einem Apparat zum Waschen und Desinfizieren von immobilisiertem Biokatalysator durch einen geschlossenen Kreislauf verbunden, um einen Trägerkreislauf des in Wasser dispergierten immobilisierten Biokatalysators zu ermöglichen.
In der japanischen Patentschrift 33873/87 sind der Apparat zum Waschen und Desinfizieren und der Reaktor getrennt angeordnet, deswegen kann der Apparat zum Waschen und Desinfizieren nicht betrieben werden, wenn der Reaktor in Benutzung ist, was zu einem schlechten Wirkungsgrad führt, und es entsteht ein weiterer Raumbedarf für den Wasch- und Desinfizierapparat, was zu einem unwirtschaftlichen Kostenanstieg führt. Weiter sind trotz des geschlossenen Kreislaufes der Reaktor und der Apparat zum Waschen und Desinfizieren miteinander durch Leitungen und Ventile verbunden, deswegen ist es möglich, daß der immobilisierte Biokatalysator durch die Verbindungsmittel verunreinigt wird.
Weiter muß beim Wasch- und Desinfiziervorgang mit der fluidisierten Kammer nach dem Stand der Technik ein Antriebssystem zum Rühren oder Waschen vorgesehen sein, weil die Säulenkammer und der immobilisierte Biokatalysator getrennt gewaschen werden.
Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, um die Schwierigkeiten beim Waschen und Desinfizieren von immobilisiertem Biokatalysator zu verringern und die Absorbtion von nutzbarem Material zu Gel, immobilisiertem Träger und dergleichen zu schaffen, ohne weiteren Raum zu benötigen für das Wasch-, Desinfektions- und Antriebssystem zum Rühren oder Waschen. Erfindungsgemäß wird zum Erfüllen der oben genannten Aufgabe ein Reaktor geschaffen mit einer fluidisierten Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die fluidisierte Kammer mit einer Säulenkammer verbunden ist, die darin ein ein Ausströmen von immobilisiertem Biokatalysator, Gel, immobilisiertem Träger oder dergleichen verhinderndes Netz aufweist, eine Innenröhre mit einem weiteren, ein Ausströmen von immobilisiertem Biokatalysator, Gel, immobilisiertem Träger oder dergleichen verhinderndes Netz an ihrem Spitzenöffnungsbereich aufweist, wobei sich die Innenröhre durch die fluidisierte Kammer zu der Säulenkammer erstreckt und somit Berührung mit der Säulenkammer hat, und wobei die Innenröhre in der fluidisierten Kammer bewegbar ist.
Bezüglich der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Reaktors mit der fluidisierten Kammer ist eine Ausgestaltung zur Elution, zum Waschen und Desinfizieren mit Hinweis auf Fig. 1 erklärt. Eine Lösung, die Substrat enthält, wird von einem Einlaß 12A in eine Innenröhre 12 gefüllt und fließt durch ein oberes Netz zum Verhindern eines Ausströmens in eine Füllkörperkammer 17, um mit dem immobilisiertem Biokatalysator in der Füllkörperkammer 17 zu reagieren. Nach der Reaktion fließt die Lösung zu einem nächsten Verfahrensschritt durch ein unteres Netz zum Verhindern eines Ausströmens 15, beim Waschen und Desinfizieren des immobilisierten Biokatalysators ist dieser wegen des großen Druckverlustes durch das Anhaften von Eiweiß oder dergleichen an dem immobilisierten Biokatalysator geleitet, und die Innenröhre 12 ist nach oben gezogen, um eine Außenfläche einer Spitzenöffnung 13 in Kontakt mit einer Innenfläche einer oberen Fläche eines Trichterabschnitts 4 zu bringen. Bei hohem Druck wird eine Waschflüssigkeit in den Reaktor durch eine Trichterröhre 9 geleitet und von der Spitzenöffnung 13 durch die Innenröhre 12 abgeleitet. Dadurch kann der immobilisierte Biokatalysator frei von dem oberen Netz zum Verhindern eines Ausströmens 14 des oberen Trichterabschnitts 4 der fluidisierten Kammer 2 zu dem unteren Netz zum Verhindern eines Ausströmens 15 an dem unteren Abschnitt einer Säulenkammer 3 bewegt werden, und eine Wirbelströmung der Waschflüssigkeit wird hauptsächlich in der fluidisierten Kammer 2 erzeugt, und der immobilisierte Biokatalysator wird durch die Wirbelströmung umbewegt und gewaschen. Nach dem Waschen wird der immobilisierte Biokatalysator durch ein oberflächenaktives Agens wie quaternäres Ammoniumsalz sterilisiert, und der Sterilisiervorgang wird ebenfalls dadurch ausgeführt, daß die Desinfektionsflüssigkeit bei hohem Druck durch die Trichterröhre 9 eingeführt wird und die Flüssigkeit durch die Spitzenöffnung 13 durch die Innenröhre 12 wie bei dem oben erwähnten Waschvorgang ausgeführt wird. Nach dem Stoppen der Zufuhr von Desinfektionslösung wird der gewaschene und desinfizierte immobilisierte Biokatalysator in die Säulenkammer 3 geführt. Danach wird der Außenumfang der Spitzenöffnung 13 der Innenröhre 12 mit einer Innenfläche 3A der Säulenkammer 3 in Kontakt gebracht. Die verbleibende Flüssigkeit in der fluidisierten Kammer wird durch einen Auslaß 10 für die Waschflüssigkeit oder dergleichen abgeführt, wobei der Auslaß an einer höheren Position angeordnet ist als die Spitzenöffnung 13.
Der erfindungsgemäße Reaktor mit der fluidisierten Kammer hat die folgenden Vorteile:
In dem erfindungsgemäßen Reaktor mit der fluidisierten Kammer entsteht keine Notwendigkeit für einen getrennten Raum für Wasch- und Desinfektionsmittel für den immobilisierten Biokatalysator, weil die Mittel zum Waschen und Desinfizieren des immobilisierten Biokatalysators in dem Reaktor integriert sind, und dadurch ist er sehr wirksam und ökonomisch.
Weiter wird der immobilisierte Biokatalysator in dem erfindungsgemäßen Reaktor mit der fluidisierten Kammer nicht durch Anordnungen verunreinigt, weil die Leitungen und Ventilanordnungen zum Waschen und Desinfizieren nicht außerhalb des Reaktors angeordnet sind.
Weiter besteht keine Notwendigkeit, ein Antriebssystem zum Rühren und Waschen bereitzustellen, weil die Waschund Desinfektionsflüssigkeit in den Reaktor bei hohem Druck zugeführt werden.
Weiter kann in dem erfindungsgemäßen Reaktor mit der fluidisierten Kammer die Absorbtion von nutzbarem Material zu Gel, immobilisiertem Träger und dergleichen durchgeführt werden.
Die oben angeführten und weiteren Aufgaben der Erfindung werden mit Bezug auf die Beschreibung und die anhängende Zeichnung näher erläutert, in welcher:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung ist, teilweise geschnitten, die eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reaktors mit der fluidisierten Kammer zeigt,
Fig. 2 ein Schnitt des in Fig. 1 gezeigten Reaktors mit der fluidisierten Kammer ist, und
Fig. 3 eine ausführliche Schnittzeichnung der Säulenkammer ist.
Mit Bezugnahme auf die Zeichnung bezeichnet in Fig. 1 die Bezugszahl 1 einen Reaktor, wobei eine hohle Säulenkammer 3 mit dem unteren Abschnitt einer hohlen fluidisierten Kammer 2 verbunden ist. Die fluidisierte Kammer 2 wird durch einen zentralen Zylinderabschnitt 5 dargestellt, einen oberen Trichterabschnitt 4 und einen unteren Trichterabschnitt 6. Der untere Flansch 4B des oberen Trichterabschnitts 4 und der obere Flansch 5A des Zylinderabschnitts 5 und der untere Flansch 5B des Zylinderabschnitts 5 und der obere Flansch 6A des unteren Trichterabschnitts 6 sind jeweils verschraubt.
Es ist ein Flansch 6B an dem unteren Abschnitt des unteren Trichterabschnitts 6 vorgesehen, welcher Flansch mit einem oberen Flansch 3A der Säulenkammer 3 durch eine Klemmkupplung 7 verbunden ist. Der untere Flansch 3B der Säulenkammer 3 ist mit dem oberen Flansch 9A der Trichterröhre 9 durch eine Klemmkupplung 8 verbunden. Es ist ein Auslaß 10 für die Waschflüssigkeit oder dergleichen an dem oberen Abschnitt der Säule 3 vorgesehen, und eine Ummantelung 11 ist um den Außenumfang des unteren Abschnitts der Säulenkammer 3 vorgesehen. Die Bezugszahlen 11A und 11B zeigen einen Einlaß und einen Auslaß für Kühlwasser, welches in die Ummantelung 11 gefüllt ist.
Die Bezugszahl 12 zeigt eine Innenröhre, die sich durch einen Einlaß 4A für die Innenröhre ertreckt und an seinem einen Endabschnitt einen Trichterkopf aufweist. Ein Netz zum Verhindern von Ausströmen 14 ist auf der Außenfläche der Spitzenöffnung 13 vorgesehen. Der Außenumfang der Spitzenöffnung 13 ist so ausgerichtet, daß er eine Innenwand 3A der Säulenkammer 3 berührt. Die Innenröhre 12 kann auf- und niederbewegt werden, deswegen wird beim waschen und Desinfizieren eines immobilisierten Biokatalysators die Innenröhre 12 nach oben gezogen, um die Außenfläche der Spitzenöffnung 13 in Berührung mit der oberen Innenfläche des oberen Trichterabschnitts 4 zu bringen. Die Bezugszahl 20 zeigt eine Entlüftung, und die Bezugszahl 21 zeigt einen Abschnitt, an dem die Trichterspitzenöffnung 13 angebracht ist.
Ein weiteres Netz zum Verhindern eines Ausströmens 15 ist an dem unteren Endabschnitt der Säulenkammer 3 vorgesehen. Der immobilisierte Biokatalysator 16 ist in der Füllkörperkammer 17 durch das Netz zum Verhindern des Ausströmens 14, die Innenwand 3A und das Netz zum Verhindern des Ausströmens 15 begrenzt. Mit Bezugnahme auf Fig. 3 zeigt die Bezugszahl 18 eine Auslaßöffnung zum Entnehmen eines Musters des immobilisierten Biokatalysators, und die Bezugszahl 19 zeigt eine Musterröhre, die frei in den Auslaß 18 eingesetzt und herausgeführt werden kann. Ein Quetschhahn (nicht gezeigt) ist an seinem Ende vorgesehen. Die Flüssigkeit, die in die Füllkörperkammer 17 eingefüllt ist, und der immobilisierte Biokatalysator können frei dadurch herausgeführt werden, daß die Musterröhre 19 in die Auslaßöffnung 18 eingeführt und zur Musterentnahme wieder entnommen wird. Da der Innendruck in der Säulenkammer höher als der Atmosphärendruck ist, besteht keine Notwendigkeit für besondere technische Vorkehrungen zum Entnehmen der Flüssigkeit und des immobilisierten Biokatalysators. So kann der Zustand des Waschens und Desinfizierens des immobilisierten Biokatalysators und der Elutionskapazität durch Untersuchung eines Musters aus der Auslaßöffnung 18 festgestellt werden.
Weiter ist der erfindungsgemäße Reaktor nicht auf den Typ beschränkt, der ein Füllschichtreaktor mit nach unten gerichteter Durchströmung ist, sondern kann auch auf einen solchen Reaktor mit Aufwärtsströmung und auf einen Reaktor mit fluidisiertem Bett angewendet werden.
Wenn ein Zustand dergestalt aufrechterhalten wird, daß die Innenröhre 12 herausgezogen wird, um die Außenfläche der Spitzenöffnung 13 in Kontakt mit der oberen Innenfläche des oberen Trichterabschnitts 4 zu bringen, kann weiter ein geeignetes Material durch die Röhre 9 eingebracht und durch das Gel oder den immobilisierten Träger absorbiert werden, das zwischen dem Netz zum Verhindern eines Ausströmens 14 und dem Netz zum Verhindern eines Ausströmens 15 eingefüllt ist.

Claims

1. Reaktor, versehen mit einer fluidisierten Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die fluidisierte Kammer mit einer Säulenkammer verbunden ist, die darin ein ein Ausströmen verhinderndes Netz aufweist, eine Innenröhre mit einem weiteren, ein Ausströmen verhinderndes Netz an ihrem Spitzen-Öffnungsbereich sich durch die fluidisierte Kammer zu der Säulenkammer derart erstreckt, daß sie mit der Säulenkammer in Kontakt ist, und die Innenröhre in der fluidisierten Kammer frei auf und nieder bewegbar ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Spitzen-Öffnung der Innenröhre trichterförmig oder zylindrisch ist.

3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen-Öffnung der Innenröhre mit einer Innenseite der Säulenkammer in Kontakt ist.

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Ausströmen verhindernde Netz in einer Fläche gegenüber einer mit der fluidisierten Kammer verbundenen Fläche in der Säulenkammer angeordnet ist.

5. Reaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß ein zur Spitzen-Öffnung der Innenröhre passender Passungsabschnitt in einer Fläche gegenüber einer mit der Säulenkammer verbundenen Fläche in der fluidisierten Kammer angeordnet ist.

6. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ummantelung um die Außenfläche der Säulenkammer vorgesehen ist.

7. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulenkammer unter der fluidisierten Kammer angeordnet ist.

8. Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß für Waschflüssigkeit oder dergleichen nahe der fluidisierten Kammer und der Säulenkammer vorgesehen ist.