BRPI0409837B1

BRPI0409837B1 - Fermentador no estado sólido

Info

Publication number: BRPI0409837B1
Application number: BRPI0409837-4A
Authority: BR
Inventors: Peter Lueth
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-07-17
Publication date: 2014-01-28
Also published as: TR200504027T2; RU2005133000A; EP1502946A1; CN1780904A; CA2520721A1; ATE422210T1; WO2005012478A8; AU2004261682A1; JP2007500502A; DK1502946T3; US20050059141A1; DE10335522A1; JP4663640B2; BRPI0409837A; DE502004008945D1; EP1502946B1; CN100347283C; WO2005012478A1; MXPA05011688A; ZA200508807B

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FERMENTA- DOR NO ESTADO SÓLIDO". A presente invenção refere-se a um fermentador no estado sóli- do para o cultivo de microorganismos em substratos sólidos, em particular para volumes grandes. O campo de aplicação da invenção é a indústria mi- crobiológica. A WO 99/57239 já mostrou um fermentador no estado sólido que compreende pelo menos dois níveis de fermentador permeáveis ao ar e à água e dispostos um acima do outro, que são conectados com as paredes do recipiente de tal maneira que nem o ar nem a água podem fluir passando para o outro lado, havendo um substrato de cultura nos níveis do fermenta- dor para os microorganismos que serão cultivados e um dispositivo de res- friamento que é ajustado sob cada nível.

No uso, este fermentador demonstra um número de desvanta- gens. 1. O uso de um sistema de resfriamento na forma de espirais de resfriamento para cada nível individual do fermentador, que correm abaixo dos níveis de cada uma tem que ser fornecida com um fluxo do agente refri- gerante e com uma descarga do agente refrigerante de fora passando pela parede do fermentador, resulta em um alto risco de contaminação do materi- al do fermentador com o agente refrigerante utilizado para o resfriamento.

Este risco de contaminação em particular deve ser reprimido devido ao fato de que cada espiral de resfriamento tem que estar conectada com o alimen- tador do agente refrigerante e com os tubos de resfriamento fora do fermen- tador com o auxílio de 2 conectores (para alimentação e para a descarga do agente refrigerante). Podem ocorrer vazamentos nestes conectores. O risco da ocorrência dos ditos vazamentos aumenta à medida que o número de níveis do fermentador aumenta. Como um resultado das peças de conexão do sistema de resfriamento que se projetam para dentro do fermentador da parte de fora (uma alimentação e uma descarga por nível de fermentador), a inserção dos níveis de fermentador ali abaixo é conectada com dificuldades.

Na inserção, têm que ser mantidas em um ângulo ou foram fornecidas com um recesso com a finalidade de serem diminuídas passando pelas conexões e na parte inferior do fermentador. 2. Um problema adicional com o fermentador no estado sólido descrito sob a WO 99/57239 é que os níveis do fermentador são colocados em "anéis ou dispositivos com outros formatos" (reivindicação 4). Estes "a- néis ou dispositivos com outros formatos" são fornecidos com uma junta de vedação termo estável. Isto é para prevenir que a água ou o ar flua passan- do pelos níveis do fermentador. Entretanto, estes "anéis ou dispositivos com outros formatos" possuem o efeito de que a inserção do nível abaixo do mesmo seja conectada com dificuldades.

Portanto, a invenção se baseia na tarefa de eliminar as ditas desvantagens do fermentador no estado sólido reivindicado na WO 99/57239 através de alterações na construção e de possibilitar o uso de vo- lumes grandes.

Esta tarefa é resolvida de acordo com a invenção descrita abai- xo. As características essenciais da área da invenção um novo tipo de resfriamento do material do fermentador e um novo tipo de material selante dos níveis do fermentador com a parede do fermentador. 1. Resfriamento do material do fermentador O resfriamento do material do fermentador é garantido por lance- tas de resfriamento (Figura 1/3) que aparecem verticalmente partindo da ba- se do fermentador. A distância das lancetas de resfriamento se baseia na quantidade de calor produzido pelos microorganismos cultivados. As lance- tas são ajustadas em um arranjo triangular uma com as outras (Figura 2) com o resultado de que cada lanceta de resfriamento manifesta a mesma distância da mais próxima. As lancetas de resfriamento compreendem um tubo interior com um diâmetro menor, que é usado para o retorno do agente refrigerante, e um tubo com um diâmetro maior. Em um tubo com m diâme- tro maior, em que o primeiro fica disposto de forma central, que é utilizado para a alimentação do agente refrigerante (Figura 3). Na seção transversal, as lancetas de resfriamento exibem uma coroa circular. O tubo é dotado de uma rolha em cone circular na extremidade superior. Preferencialmente, as extremidades do tubo interno se abrem a 1 - 2 cm na frente do interruptor do outro tubo. As lancetas de resfriamento possuem um diâmetro externo de preferencialmente 1 - 3 cm. A proporção dos diâmetros dos dois tubos um em relação ao outro deve ser preferencialmente planejada de tal forma que a velocidade do fluxo do agente refrigerante na alimentação seja equivalente à velocidade do fluxo do agente refrigerante no retorno.

Como mostrado na Figura 1, as lancetas de refrigeração ficam conectadas na face inferior no nível do fermentador mais baixo com 2 tubos que penetram no fermentador, um utilizado para a alimentação e o outro uti- lizado para o retorno do agente refrigerante. Desta maneira, a parede exter- na do fermentador que é planejada como um recipiente de pressão, precisa somente ser ultrapassada em 2 locais com a finalidade de resfriamento do material do fermentador.

As bases dos níveis do fermentador foram fornecidas com orifí- cios. Os orifícios possuem um diâmetro que é aproximadamente 1 mm maior que o diâmetro externo das lancetas de refrigeração. Podem ser fornecidos com tampas que se abrem em uma direção para cima, isto é, no substrato de cultura. Quando os níveis do fermentador estiverem inseridos no fermen- tador de cima, estas tampas são abertas pelas lancetas de resfriamento e assim abrem um caminho para o mesmo. Graças à ponta com formato de cone circular, as lancetas de resfriamento podem penetrar no substrato de cultura na inserção dos níveis do fermentador para dentro do fermentador sem problemas. Como um resultado do volume ocupado pelas lancetas de resfriamento, um nível do fermentador pode ser somente preenchido com o substrato de cultura antes da inserção no fermentador até tal extensão que há espaço suficiente no nível do fermentador após a inserção no fermenta- dor.

Entretanto, o preenchimento dos níveis do fermentador também pode ser feito após o nível em questão ter sido inserido no fermentador de forma que o nível fique logo abaixo da abertura do fermentador e as lancetas de fermentação tenham penetrado na base do fermentador até a altura pre- tendida do substrato de cultura. Neste tipo de preenchimento, não são ne- cessárias tampas para fechar os orifícios nos níveis do fermentador. Os ní- veis ficam acima da altura pretendida e inseridos no fermentador até terem contato com a base do fermentador abaixo.

Em um caso especial, o fermentador descrito pode ser operado com somente um nível preenchido com o substrato de cultura. Isto é em par- ticular possível se o substrato de cultura granular exibir uma estrutura muito estável e não houver risco de que o substrato de cultura se comprima duran- te a esterilização ou a fermentação ou altere suas características de uma forma diferente ao detrimento do processo de cultura. 2. Selagem dos níveis do fermentador à parede do fermentador Para a fermentação ou a cultura de um microorganismo aeróbi- co, é necessária uma alimentação contínua de oxigênio para o substrato de cultura sobre o qual o microorganismo se desenvolve. Portanto, o ar é guia- do através do substrato de cultura de acordo com a invenção reivindicada sob a WO 99/57239. Entretanto, isto é somente possível se os níveis do fermentador estiverem selados em direção às paredes do fermentador. De outra forma, o ar fluiria através dos níveis por causa da menor resistência e o substrato de cultura não recebería o fornecimento suficiente de oxigênio.

Um selante dos níveis do fermentador em direção às paredes do fermenta- dor é adicionalmente necessário para a inoculação do fermentador. O inócu- lo é feito de acordo com a invenção reivindicada sob a WO 99/57239 pelo fermentador que está empilhado acima do nível superior do fermentador com água esterilizada. O inóculo, que é distribuído na água, é então inserido a- través de um orifício na tampa. Uma inoculação igual a todos os níveis do fermentador é subsequentemente atingida pela água que é descarregada do fermentador novamente através de uma descarga na base. Desta maneira, há um fluxo igual através de todos os níveis do fermentador e a contamina- ção simultânea com o inóculo. Entretanto, isto é possível se a água não fluir através dos níveis do fermentador na lateral. O selo à prova de ar e à prova d'água é conseguido na invenção por um selo que é instalado entre os níveis do fermentador e é comprimido junto pela massa do nível posicionado acima do mesmo (Figuras 1/6 e 1/6a). 0 selo compreende um material termoestável, elástico (por exemplo, silico- ne). Quando o selo é empurrado, se expande para o lado e é pressionado contra a parede interna do fermentador. Isto garante então a obstrução à prova de ar e à prova d'água. Com a finalidade de prevenir que o selo seja pressionado muito fortemente, o nível do fermentador superior fica posicio- nado sobre o que fica abaixo do mesmo. Isto pode ser conseguido, por e- xemplo, por espaçadores (Figura 1/6a), que resultam no espaço para o selo pressionado que é igual entre todos os níveis. O selo pode ser instalado na borda superior do nível inferior ou na borda abaixo da base do nível superior, por exemplo, com o auxílio de uma ranhura.

Simplesmente o nível do fermentador mais baixo, que é princi- palmente utilizado para acomodar um meio de umedecimento, fica posicio- nado sobre um anel, que fica firmemente instalado na parede do fermenta- dor (Figura 1) e sobre o qual o selo fica posicionado.

Claims

1. Fermentador no estado sólido que compreende um ou mais níveis do fermentador permeáveis ao ar e à água dispostos um acima do outro conectados com as paredes do recipiente de forma que nem a água nem o ar podem fluir lateralmente, com um substrato de cultura que será encontrado nos níveis do fermentador para os microorganismos que serão cultivados, em que a refrigeração do material do fermentador é conseguida pelas lancetas de resfriamento (3) que emergem verticalmente da base do fermen- tador e são conduzidas através dos níveis do fermentador (4) e um selo (6) é instalado entre os níveis do fermentador, o selo sendo pressionado contra a parede interna do fermentador pela massa do nível (4) acima do mesmo.

2. Fermentador em estado sólido de acordo com a reivindicação 1, em que as lancetas de resfriamento (3) ficam posicionadas em um arranjo triangular uma em relação a outra e cada lanceta de resfriamento manifesta a mesma distância da mais próxima.

3. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 e 2, em que as lancetas de resfriamento (3) compreendem um tubo interno com um diâmetro menor, que é utilizado para o retorno do agente refrigerante e um tubo com um diâmetro maior, em que o primeiro fica dis- posto de forma central e que é utilizado para a alimentação do agente refri- gerante.

4. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 a 3, em que o tubo externo foi fornecido com uma rolha com formato de cone circular na extremidade superior e o tubo interno se abre preferenci- almente para fora 1 a 2 cm na frente da rolha do tubo externo.

5. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 a 4, em que as lancetas de resfriamento exibem preferencialmente um diâmetro externo de 1 a 3 cm.

6. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 a 5, em que a proporção dos diâmetros dos dois tubos em relação a um outro é preferencialmente planejada de forma que a velocidade de fluxo do agente de refrigerante é equivalente à velocidade do fluxo do agente de refrigerante no retorno.

7. Fermentador em estado sólido de acordo com a reivindicação 1, em que o selo compreende um material termorresistente, elástico que é pressionado contra a parede interna do fermentador pela massa do nível acima do mesmo (4).

8. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 e 7, em que o selo compreende silicone.

9. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 e 7 - 8, em que os espaçadores (6a) foram dispostos entre os níveis (4).

10. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 e 7 - 9, em que o selo é instalado na borda superior do nível inferior (4) ou na borda abaixo da base do nível superior (4), por exemplo, com o auxílio de uma ranhura.

11. Fermentador em estado sólido de acordo com as reivindica- ções 1 e 7 -10, em que o nível do fermentador do fundo (4), que é princi- palmente utilizado para acomodar um meio umificador, fica posicionado em um anel firmemente instalado na parede do fermentador, o anel estando po- sicionado no selo.