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Verfahren zur Herstellung von AzotobakterprÅaparaten zur Bodenbakterisierung bzw. als Futtermittel
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oderverarbeitet werden können. Dadurch wird die Erzeugung ausserordentlich verbilligt, abgesehen davon, dass diese oft sehr lästigen Abfallstoffe eine zweckmässige Verwertung finden.
Eine weitere Originalität der Erzeugung nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Bakterienmasse aus der Kulturflüssigkeit durch
Zentrifugieren gewonnen wird, d. h. durch eine analoge Methode, wie es bei der Gewinnung von
Hefemasse zur Erzeugung von Presshefe der Fall ist. Infolge des Zentrifugierens bleibt eine grössere Anzahl von Zellen in der Volumeneinheit der
Flüssigkeit. ! Diese F1üsisgkeit kann man auch di- rekt zur Bakterisierung benutzen, wodurch eine grössere Anzahl von Azotobakter-Individuen zum Ansatz gewonnen wird.
Die bei der Erzeugung erwünschte und für die Verhinderung der Infektionen notwendige Beseitigung der Metabolite ist zwar an sich bereits bekannt, die Originalität der vorliegenden Erfindung ist jedoch darin zu erblicken, dass das Problem dieser Beseitigung der Metabolite unter Anwendung von Adsorbentien, wie Karboraffin, Knochenmehl, Kaolin, Erden u. ähnl. gelöst wird.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die reife Maische separiert und für weitere Ansätze wird zentrifugierte Bakterienmilch verwendet, wobei während des Verfahrens gelüftet wird. Der Herstellungsvorgang selbst verläuft hiebei einfacher und unter günstigeren Bedingungen unter Gewinnung grosser Azotobaktermassen. Das Produkt kann auch als hochwertiges Futtermittel Verwendung finden.
Für die Herstellung des Nährbodens wird zur Propagation und Züchtung der Kulturen Agar nach Ashby verwendet und zum Schütteln der Kultur sodann ein modifiziertes Medium nach Fjodorov. Die Ansatzmaische für die Gärungen wird erfindungsgemäss auf bereits zusammengestellten Substraten hergestellt und hiefür werden bei der Glukoseherstellung anfallende Abfälle, welche Glukose, einschliesslich Dextrin enthalten, d. s. Sirupe aus der Erzeugung von Kristallglu-
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kose aus Stärke, aus welchen keine reine Glukose mehr hergestellt werden kann, benützt.
Es können jedoch mit Vorteil, auch mehrere kohlenstoffhaltige, stickstoffreie oder geringe Stickstoffmengen enthaltende Abfälle zur Anwendung gelangen, wie Abfallstärke, Stärkeabfall, Sirupe, ferner diese Stoffe enthaltende Abwässer usw. Für die Ansatzmaischen wird ein Substrat verwendet, enthaltend 15g bei. der Glukoseherstel- lung anfallender Abfälle (Glukosegehalt = zirka 75'0/o), 0, 3 g Kaliumdiphosphat, 0, 2 g Kaliummonophosphat, 0, 2 g Magnesiumsulfat, 0, 2 g Natriumchlorid, 0, 1 g Caciumsulfat, 1 mg Spurenelementlösung, 4 g Calciumcarbonat und 1000 ml Wasser, pH-Wert 6, 8-7, 0.
Die genannten Substrate werden zwei- bis dreimal in einem Dampfkessel oder einem Autoklaven sterilisiert. Die Zusammensetzung des Mediums für die Hauptgärung ist die gleiche wie für die Ansatzmaischen.
Von den Glukoseherstellungsabfällen oder von den übrigen oben genannten Rohstoffen werden auf 1 Liter 10-20 g zugesetzt und der pH-Wert wird durch Zusatz von Magnesium- oder Calciumcarbonat eingestellt.
Die Züchtung und Erhaltung der Reinkulturen erfolgt auf festen Nährböden nach der bekannten Ashby-Technik und auf flüssigen Nährböden entsprechend der obigen Vorschrift unter Lüftung, wobei in den Kultivationsstufen der Anteil der Ansatzmaische nicht weniger als 1 : 10 betragen soll. Anderseits kann der Ansatzmaische Biomasse in Form von bei der Hauptgärung gewonnener und von der vergorenen Maische durch Abschleudern, Auswaschen und neuerliches Abdicken abgetrennter Bakterienmasse zugesetzt werden.
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nichtrostenden, mit keramischer Lüftung und Temperaturregelung versehenen Behältern durchgeführt. Die dem gärenden Mittel zugesetzte Zukkermenge soll zweckmässig 2Off), nicht überschrei- ten.
Sehr wichtig ist der Zusatz sterilen Carboraffia gemeinsam mit der zugesetzten Ansatzmaische. Ausser Carboraffin können auch andere adsorptive Eigenschaften aufweisende Stoffe, wie Knochenmehl, Kaolin, Erden, Kieselsäuregel u. ähnl. entsprechend dem Verwendungszweck des Endproduktes, als Boden-Bakterienmasse bzw. als Futtermittel zur Anwendung gelangen. Carboraffin wird in Mengen von 0, 3 bis 0, 5 g auf 1 Liter Nährmedium zugesetzt und es bezweckt die Beseitigung der Metabolite und die Erhöhung des Lüftungseffektes. Die Metaboliten ermöglichen nämlich eine Vermehrung der infizierenden Mikroorganismen und erniedrigen die Qualität des Präparates. Dabei erniedrigen sie den Kohlenstoffgehalt und dies bedeutet Zuckerverluste und eine Ergiebigkeitserniedrigung der Zellenmasse.
Durch die Adsorption der Metabolite iurch Carboraffin wird die Infektionsgefahr be- ichränkt und ein Arbeiten unter weniger sterilen Bedingungen ermöglicht. Während des Gärung' ;- verlaufes wird der pH-Wert verfolgt und auf 7, C gehalten und die Temperatur auf 26-280 C. Die
Dauer der Kultivierung beträgt 3-4 Tage.
Das Abschleudern der reifen Maische kann aul angepassten, mit Düsen vom Durchmesser 0, 2 bi : 0, 5 mm versehenen, Hefezentrifugen bei 7000-
8000 Umdrehungen/Min. erfolgen. Es ist seht wichtig die Leistung der Zentrifuge einzustellen d. h. das Verhältnis der abgeschleuderten Bak- terienmilch und der Maische festzusetzen.
Nach der ersten Separation wird die abgeschleudert
Milch ein- bis zweimal unter denselben Bedin- gungen neuerlich eingedickt. Die zentrifugiertc
Maische wird mikroskopisch kontrolliert. Die auf die Dichte 8-120 Blg. neuerlich eingedickte Milch wird im Verhältnis l : l mit reinem Wasser ver- dünnt, gewaschen und neuerlich durch Sepan- tion auf die geeignete Konzentration gebracht.
Auf diese Weise wird zu 900/0 eine evcnuc1lc bakterielle Infektion ausgeschlossen, denn die in- fizierenden Bakterien sind spezifisch leichte.
Ausserdem werden auch die schwachen und toten Azotobakterzellen beseitigt, so dass das gewonne- ne Konzentrat bloss vitale und gesunde Indivi- duen enthält.
Das gewonnene bakterielle Milchkonzentrat kann folgendermassen verwendet werden :
1. als Ansatzmaische für einen weiteren Gärungs. prozess, wodurch die Gärung schneller und wirt- schaftlicher verläuft.
2. direkt für die Bakterisierung von Böden für Nutzpflanzen unter eventuellem Zusatz von Calziumcarbonat und einiger, die Dauerhaftigkeit der Präparate erhöhender Stoffe (es werden z. B. 10-20 mg Pentachlorphenolat pro Liter zugesetzt, welches dem Wachstum des Azotobakters nicht schadet, dagegen vor dem Angriff anderer infizierender Bakterien, wie Bakterien der Gattung Pseudomonas, Bakterien der Gattung Micrococcus, Buttersäure-Bakterien) schützt.
3. nach Trocknung im Vakuum als Eiweisskon- zentrat oder Trockenpräparat für die Bodenbakterisation, 4. nach Mischung mit steriler Erde (im Verhältnis 1 : 20-100) oder mit Torf u. ähnl., direkt als Mittel zur Bakterisation von Nutzpflanzen.
5. nach durchgeführter Lyophilisierung, beispielsweise mittels Frost und Hochvakuum, oder Aufbewahrung in Zuckerlösungen zur Herstellung von Präparaten wie unter 4. angeführt, 6. nach eventueller Trockung als Eiweissfutter- mittel welches einen Prozentsatz von zirka 200/o an Protein enthält.
Die Herstellung der Bakterienpräparate erfolgt in der Weise, dass das Bakterienkonzentrat im Verhältnis 1 : 20 bis 1 : 100 mit steriler Humuserde, Kaolin oder Erden vermischt und bis zur Aufbrauchung bei normaler Temperatur aufbewahrt wird.
Ausführungsbeispiel.
Die Ansatzmaische wird aus 65 kg Glukoseher-
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2 kg Kaliummonophosphar.1, 2kg Kaliumdiphosphat, 1, 30kg krist. Magnesiumsulfat, 1, 30 kg Natriumohlorid, 10 g Natriumciolybdänat und 0, 6 kg Calciumsulfat hergestellt. Das erwähnte Gemenge wird in 10 hl Wasser gelöst und 15-20 Minuten gekocht. Die Glukoseherstellungsabfälle, enthaltend zoo Trockensubstanz, haben folgende Zusammenset-
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: 74, 40/ostoffe.
Diese Ansatzmaische wird in den Gärbottich übergeleitet und mit sterilem oder einwandfreiem Brunnenwasser auf 65 hl verdünnt und 9, 0 kg steriles Magnesiumkarbonat und 3 kg steriles Carboraffin zugesetzt. Die Maische wird verrührt, auf eine Temperatur von 250 C gebracht und mit 20 Litern frisch abgeschleuderter, zweimal gewaschener Milch einer Azotobakter Chroococcumkultur inokuliert und unter Verwendung keramischer Kerzen bei einem Luftverbrauch von 20 bis 30 Litern/Min. und pro 1 hl Maische gelüftet. Die eingeblasene Luft wird, bevor sie in die Feinstverteilervorrichtung gelangt, zum Auffangen vom Keimen durch einen Wattefilter geleitet.
Nach 36-48 Stunden, wenn die Glukose beinahe aufgebraucht ist, werden 4, 8 hl einer albgekochten (Kochdauer 20 Minuten) und auf 250 C abgekühlten Lösung von Glukoseherstellungsab- fällen (Glukosegehalt zirka 75% bei 950/o Trockensubstanz) und Nährstoffen zugeführt, welche 130 kg Glukoseherstellungsabfälle, 2 kg Kaliummonophosphat, 0, 8 kg Kaliumdiphosphat, 1 kg Natriumchlorid, 0, 1 kg Calicumsulfat und 2 kg Natriummolybdat enthält.
Gleichzeitig werden, entsprechend dem pil- Wert, 4 bis 9 kg Magnesiumkarbonat und 2 kg Carboraffin zugesetzt. Die Lüftung wird auf der gleichen Höhe gehalten. Während der Gärung wird eine Temperatur von 25 bis 300 C und ein pu-Wert von 6, 5 bis 7, 0 aufrecht erhalten und mit Hilfe einer kleinen Menge Entschäumungsfett wird entschäumt. Nach weiteren 36-48 Stunden ist die Maische durchgegoren und weist eine restliche Glukosemenge von 0, 05 bis 0, 15'% und eine Vergrösserung des Gesamtstickstoffes in der Maische von 14 bis 18 mg Stickstoff auf 1 g verdauter Glukose auf. Die vergorene Maische wird nun der ersten Separationsstufe zugeführt.
Weil Carboraffin für die Bakterisierungsverwen- , dung harmlos ist, ist seine Beseitigung nicht notwendig. Die erste Bakterienmilch wird im Ver- hältnis l : l bis 1 : 2 mit einwandfreiem Brun- nenwasser verdünnt, gewaschen und neuerlich separiert. Dieser Vorgang wird wiederholt. Die
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Dichteraum getrocknet und als Futtermilch verwertet oder zur Bakterisierung von Böden verwendet.
Zur Bakterisierung eines Hektars Kulturpflan- zen, bodens werden 11/2 Liter. des Konzentrates verwendet. Auf diese Weise gelangt man zu einem zur Bakterisierung des Bodens ausserordentlich geeigneten Präparat, welches einen um ein Vielfaches höheren Titer aufweist als die bisher in Verwendung stehenden Präparate. Aus der genannten Menge von Glukoseherstellungsabfällen (Glukosegehalt zirka 75/o,) gewinnt man praktisch 35-40 kg Azotobaktertrockensubstanz (d. i. 20% Ausbeute Trockensubstanz auf Zucker).