Abstract
Long-term continuous ethanol production of up to 80 g/l with a volumetric ethanol productivity of 63 g/l/h was maintained for more than 72 days using a vertical rotating immobilized cell reactor of the bacterium Z. mobilis. Continuous production of higher ethanol concentration was unsuccessful due to an inhibition of cell growth by long exposure to high ethanol concentrations. However, ethanol concentration as high as 120 g/l and volumetric ethanol productivity of 13 g/l/h were achieved in a repeated-batch fermentation system using the same bioreactor. By a simple washing operation at the end of each run, immobilized biomass could be effectively regenerated and used to carry out more than 10 successive fermentation cycles.
In einer frueheren Veroeffentlichung wird ein vertikal stehender rotierender Bioreaktor fuer das Arbeiten mit immobilisierten Zellen konstanter Konzentration vorgestellt. Dabei kommt zum Ausdruck, dass der Apparat zum langzeitigen kontinuierlichen Umwandeln von hoeherkonzentrierter Glucoseloesung in hoeherprozentiges Ethanol dienen soll. Auch ist zu ersehen, dass es das Ziel der damaligen Untersuchungen war, die bei den gebraeuchlichen Verfahren auftretenden hohen Kosten fuer das Rektifizieren zu verringern. Nunmehr wird das Ergebnis einer Studie bekanntgemacht, die Auskunft ueber die Brauchbarkeit der Methode und ueber die Moeglichkeit einer besseren Wirtschaftlichkeit des Vorgehens geben sollte. Hierzu waren zu immobilisierende Zellen eines Stammes der Bakterie Zymomonas mobilis verwendet worden. Die Naehrloesung enthielt 160 oder 200 g/l Glucose. Sie wurde in den Reaktor bei einer Loesungsrate von 0,7 h(exp -1) gepumpt. Die Untersuchungsergebnisse sind tabellarisch und graphisch dargestellt. Es zeigt sich, dass die kontinuierliche Ethanolproduktion von bis zu 80 g/l mit einer volumetrischen Alkoholgewinnung von g*l(exp -1)*h(exp -1) fuer die Dauer von mehr als 72 Tagen ununterbrochen aufrechterhalten werden konnte. Hoehere Ethanolkonzentrationen waren wegen der Inhibition des Zellwachstums nicht erreichbar. Doch konnten Alkoholkonzentrationen von etwa 120 g/l und eine volumetrische Ethanolproduktion von g*l(exp -1)*h(exp -1) in einer wiederholten diskontinuierlichen Fermentation beim Einsatz desselben Reaktors erreicht werden. Bei einer relativ niedrigen Drehgeschwindigkeit des Apparats entstand auch ein geringerer Energieaufwand - und damit geringere Energiekosten - als bei Fermentationsprozessen mit freien Zellen. 1 Abb, 1 Tab, 23 Qu R. Wasmund