Es ist bekannt, dass man durch Aufschliessen von Hefezellen aus dem Inhalt derselben verschiedene wertvolle Stoffe, insbesondere zum Beispiel Proteinsubstanzen, gewinnen kann.
Für das Aufbrechen oder Zerstören der Zellwände der Hefezellen zum Zugänglichmachen ihres Inhaltes gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie chemische, thermische und mechanische Verfahren. So kann man beispielsweise in chemischen Verfahren die Zellwände durch Lösungsmittel mindestens teilweise auflösen. Solche chemischen Verfahren haben den Nachteil, dass die Lösungsmittel auch den Zellinhalt beeinflussen und schädigen können und dass es sehr oft schwierig oder praktisch unmöglich ist, die Lösungsmittel von den zu gewinnenden Produkten anschliessend wieder vollständig zu trennen. Insbesondere wenn die Produkte später in Nahrungsmitteln verwendet werden sollen, sind auch Spuren von den eingesetzten Lösungsmitteln in den Produkten oft unzulässig. Zudem sind diese chemischen Verfahren relativ kompliziert und für den grosstechnischen Einsatz wenig geeignet.
Von den bekannten thermischen Verfahren, bei welchen die Zellwände der Hefezellen durch Wärmeeinwirkungen zum Platzen gebracht werden, wird insbesondere das folgende häufig verwendet: Man schleudert eine Suspension der aufzuschliessenden Hefezellen gegen eine heisse Platte, wobei die Hefezellen, wenn sie mit der Platte in Berührung kommen, plötzlich erhitzt werden und mindestens teilweise platzen.
Auch dieses Verfahren, welches heute im grosstechnischen Masstab praktisch ausschliesslich angewandt wird, weil es kontinuierlich durchführbar ist, ist relativ umständlich und aufwendig. Zudem kann durch die Wärmeeinwirkung auch bei diesem Verfahren der Zellinhalt geschädigt werden, und wenn man aus diesem Grund die Wärmeeinwirkung kleiner macht, d. h. die Temperatur der genannten Platte reduziert, dann nimmt der Prozentsatz der aufgeschlossenen Hefezellen stark ab.
Um Hefezellen im Labormasstab auf mechanischem Wege möglichst schonend aufzuschliessen, ist auch schon versucht worden, in einem Reagenzglas in einer Suspension von Hefezellen und Glasperlen die Glasperlen mittels eines Vibrators oder Vibromischers zum Vibrieren zu bringen, wobei die Hefezellen durch aufeinanderprallende Glasperlen zerquetscht werden. Dieses chargenweise durchgeführte Verfahren wäre natürlich zum Aufschliessen von Hefezellen im grosstechnischen Masstab ungeeignet. Zudem besitzt dieses Verfahren den Nachteil, dass in der Suspension von vibrierenden Glasperlen im Reagenzglas tote Zonen entstehen können, wo die Vibration der Perlen ungenügend ist und wo sich nicht aufgeschlossene Hefezellen ansammeln können. Auch müssen anschliessend in einer zusätzlichen Operation die mehr oder weniger aufgeschlossenen Hefezellen wieder von den Glasperlen getrennt werden.
Es wurde nun gefunden, dass es, ausgehend von dem letztgenannten bekannten Verfahren, möglich ist, ein kontinuierliches Verfahren zu schaffen, welches in grosstechnischem Masstab durchführbar ist, wobei gleichzeitig auch die anderen genannten Nachteile des bekannten Verfahrens vermieden werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufschliessen von Hefezellen, wobei man in einer Suspension der Hefezellen vibrierende Perlen auf die Zellen einwirken lässt, dadurch gekennzeichnet, dass man die Suspension der Hefezellen in einem kontinuierlichen Strom von einem Einlass zu einem Auslass durch ein Gefäss führt, in welchem in der Suspension eine Zone vibrierender Perlen derart aufrecht erhalten wird, dass die beim Einlass zugeführten Hefezellen diese Zone durchqueren müssen, bevor sie den Auslass erreichen.
Die Perlen können dabei mindestens teilweise dauernd in dem Gefäss verbleiben, wobei also die Trennung der aufgeschlossenen Hefezellen von den Perlen in dem Gefäss selbst erfolgen kann. Besonders vorteilhaft kann hierbei die Suspension der Hefezellen unten in das Gefäss eingeführt und aus einem oberen Teil des Gefässes abgeführt werden, wobei die Trennung der aufgeschlossenen Hefezellen von den Perlen durch Flotation, unterstützt von Verdrängung durch die nachströmende Suspension, bewirkt werden kann. Es ist natürlich auch möglich, die Perlen, die einem gewissen Verschleiss ausgesetzt sind, in relativ langsamem Strom kontinuierlich aus dem Gefäss abzuziehen und durch frische Perlen zu ersetzen.
wobei dieser langsame Strom der Perlen im Gegenstrom.
Querstrom oder Gleichstrom zur Hefesuspension geführt werden kann.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist ein Gefäss. in welchem Hefezellen aufgeschlossen werden, schematisch dargestellt.
Gemäss der Zeichnung wird eine Suspension von aufzuschliessenden Hefezellen in Wasser oder einer wässrigen Lösung, insbesondere einer Pufferlösung. aus einer Leitung 1 über einen Einlass 2 in den unteren Teil eines kreiszylindri- schen Gefässes 3 in kontinuierlichem Strom eingeführt. In dem Gefäss ist ein Vibratorglied 4 angeordnet. das über einen Stössel 5 in vertikale Vibration versetzt wird. z. B. mit einer Frequenz von etwa 50 Hz. Ferner befinden sich in der Flüssigkeit, die im Gefäss etwa bis zur Höhe a steht, Perlen, die vom Vibratorglied 4 zum Vibrieren gebracht werden. Im vibrierenden Zustand, wobei die Perlen miteinander zusammenstossen und Hefezellen zwischen sich zerquetschen. reichen die Perlen etwa bis zur Höhe b.
Die Perlen können insbesondere Glasperlen oder Glaskügelchen von etwa 0.5 mm Durchmesser sein; stattdessen könnten aber auch die Perlen aus anderem Material, z. B. aus Stahl, Rubin. Saphir usw., verwendet werden. Im ruhenden Zustand, d. h. bei abgestelltem Vibrator.
wäre die Dicke der Perlenschicht z. B. etwa 2 bis 3 mal kleiner als im vibrierenden Zustand.
Es ist klar, dass man mit dem Vibratorglied A. das zusätzlich in bekannter Weise eine Zirkulation nach den Pfeilen P bewirkt, relativ leicht im mittleren Teil des Gefässes 3 eine sich über den ganzen Querschnitt des Gefässes erstreckende Zone, in der die Perlen maximal vibrieren. aufrecht erhalten kann, insbesondere wenn der Gefässquerschnitt kreisrund ist.
Statt mit dem Vibratorglied 4 könnte man eine solche Zone aber gewünschtenfalls auch in anderer Weise erzeugen: so könnte man beispielsweise in oder an dem Gefäss 3 eine oder mehrere Schall- oder Ultraschallquellen in geeigneter Weise anordnen. Durch diese Zone maximaler Vibration müssen alle Hefezellen, die durch den Einlass 2 zugeführt werden. hindurchtreten, bevor sie einen im oberen Teil des Gefässes angeordneten Auslass 6 erreichen. Damit wird sichergestellt. dass ein maximaler Prozentsatz der den Auslass 6 erreichenden Hefezellen aufgeschlossen ist, auch wenn sich in toten Räumen, etwa in den unteren Ecken des Gefässes. vorübergehend nicht aufgeschlossene Hefezellen aufhalten können.
Der Auslass 6 kann einfach ein Überlauf sein; gewünschtenfalls könnte man aber die Suspension der aufgeschlossenen Hefezellen auch in anderer Weise aus dem oberen Teil des Gefässes 3 oberhalb der Perlenvibrationszone kontinuierlich abziehen.
In dem anhand der Zeichnung beschriebenen Verfahren ist die Tatsache besonders vorteilhaft, dass die aufgeschlossenen Hefezellen innerhalb des Gefässes 3 selbsttätig wieder von den Perlen getrennt werden, nachdem sie die Zone maximaler Perlenvibration durchlaufen haben. da die Perlen von der Schwerkraft im wesentlichen unterhalb der Höhe b gehalten werden, so dass im wesentlichen nur die Hefezellensuspension den Auslass 6 erreichen kann. Die Trennung der Hefezellen von den Perlen erfolgt also gewissermassen durch Flotation.
und sie wird noch dadurch unterstützt, dass die aufgeschlossenen Hefezellen von der nachströmenden Suspension nach oben verdrängt werden.
Gewünschtenfalls kann man aber auch auf diese besondere Art der Trennung verzichten; die Vorteile des möglichst vollständigen Aufschlusses und der kontinuierlichen Arbeitsweise lassen sich auch erzielen. wenn man die Hefesuspension in anderer Weise durch die Zone maximaler Perlenvibration hindurchführt. Beispielsweise könnte man eine aufzuschliessende Hefesuspension oben beim Durchlass 6 zuführen und unten beim Durchlass 2 abführen und dabei mittels eines Siebes 7 im Durchlass 2 die Perlen zurückhalten. Es wäre ferner auch möglich, die Trennung der aufgeschlossenen Hefe von den Perlen ausserhalb des Gefässes vorzunehmen, d. h., die Hefesuspension und die Perlen gemeinsam, im Gleichstrom (von oben nach unten oder von unten nach oben) durch das Gefäss zu führen.
Dabei kann die Trennung mittels irgend welcher geeigneter bekannter Trennverfahren, wie Filtrieren, Zentrifugieren, Flotation usw., erfolgen. und die abgetrennten Perlen können wieder der frisch zugeführten Suspension von aufzuschliessenden Hefezellen zugesetzt werden.
Die beschriebenen Verfahren eignen sich vorzüglich für den kontinuierlichen Dauerbetrieb. Dabei sind die Perlen natürlich einem gewissen Verschleiss ausgesetzt. Um nun ein Stillsetzen des Verfahrens zum Auswechseln der Perlen auch nach längerer Zeit unnötig zu machen, kann man vorzugsweise kontinuierlich Perlen aus dem Gefäss oder, bei dem zuletzt geschilderten Verfahren, aus dem Perlenkreislauf entfernen und durch frische Perlen ersetzen, und zwar mit einer (im Vergleich zur mittleren resultierenden Geschwindigkeit der Hefezellen) relativ langsamen, dem Perlenverschleiss angepassten Geschwindigkeit.
Hierfür bieten sich verschiedene Möglichkeiten. Bei dem zuletzt geschilderten Verfahren werden die Perlen im Gleichstrom mit der Hefesuspension durch das Gefäss geführt. Bei anderen Verfahren kann man einen relativ langsamen Strom von Perlen durch das Gefäss im Querstrom oder im Gegenstrom zum Strom der Hefesuspension erzeugen, wobei kontinuierlich frische Perlen zugeführt und mehr oder weniger verbrauchte Perlen abgeführt werden.
Wenn beispielsweise die Hefesuspension wie beschrieben von oben nach unten vom Durchlass 6 zum Durchlass 2 geführt wird, dann kann man frische Perlen in geringer Menge mit der Hefesuspension durch den Durchlass 6 zuführen und verbrauchte Perlen durch einen zusätzlichen unteren Auslass 8 (in der Zeichnung in unterbrochenen Linien angedeutet) oder durch einen zusätzlichen oberen Auslass 9 (ebenfalls in unterbrochenen Linien angedeutet), der etwa auf der
Höhe b liegt, langsam abführen. Man könmte auch Perlen bei
8 zuführen und bei 9 abführen oder umgekehrt.
Wenn die Hefesuspension in der zuerst geschilderten, bevorzugten Weise von unten nach oben vom Einlass 2 zum
Auslass 6 geführt wird, dann kann man wieder Perlen bei 8 zuführen und bei 9 wieder abführen oder umgekehrt. Das
Abführen einer geringen Menge von Perlen kann auch durch den Auslass 6 erfolgen, wenn dieser etwas tiefer als dargestellt liegt, so dass er die Höhe b noch tangiert.
Andererseits kann der Auslass 6 auch zum Zuführen von Perlen im Gegenstrom zur Hefesuspension verwendet werden. Ähnlich können Perlen auch durch den Einlass 2 in geringer Menge zu- oder abgeführt werden, wenn man das Sieb 7 weglässt: Wenn die Strömung in der Leitung 1 so stark ist, dass sie das Eindringen von Perlen in die Leitung 1 verhindert, dann kann eine geringe Menge
Perlen mit der Hefesuspension durch den Einlass zugeführt werden; wenn dagegen die Strömung in der Leitung 1 kleiner ist. dann können Perlen im Gegenstrom zur Hefesuspension durch den Einlass 2 abgeführt werden.
Beispiel
Es wurde ein Gefäss der in der Zeichnung dargestellten Art mit einem Innendurchmesser von 3,5 cm verwendet, in welchem sich etwa 35 g Glasperlen von etwa 0,5 mm Durchmesser befanden. Durch den Einlass 2 wurde eine Suspension von aufzuschliessenden Hefezellen in einer wässrigen Pufferlösung zugeführt, welche Suspension zusammengesetzt war aus 1 kg Presshefe + 350 ml Pufferlösung auf 1,3 Liter Suspension.
Die Durchflussgeschwindigkeit der Suspension durch das Gefäss betrug etwa 3-5 ml/min, wobei sich stets etwa 35 ml Suspension im Gefäss befanden. Das in die Suspension mit den Perlen eingetauchte Vibratorglied 4 hatte einen Durchmesser von 2 cm und wurde mit 50 Hz betrieben. Aus der das Gefäss verlassenden Suspension aufgeschlossener Hefezellen konnte durch Zentrifugieren mit der Ultrazentrifuge aus ursprünglich 1 kg Presshefe ein Extrakt gewonnen werden, das nach Verdünnen auf 1,5 Liter 20-25 mg Protein pro ml enthielt.
In diesem Beispiel wurde in relativ kleinem Masstab gearbeitet. Für die grosstechnische Anwendung des beschriebenen Verfahrens wird man selbstverständlich grössere Gefässe einsetzen, wobei die Gefässgrösse lediglich begrenzt ist durch das Erfordernis. dass in dem Gefäss eine Zone möglichst gleichmässig starker Vibration der Perlen erzeugt werden soll, durch die alle Hefezellen zwischen dem Einlass und dem Auslass hindurchtreten müssen. Mit geeigneten Vibrationserzeugern. wie z. B. Schall- oder Ultraschallquellen, kann man eine solche durchgehende Vibrationszone auch in relativ grossen Gefässen aufrechterhalten. Schliesslich können selbstverständlich, zur weiteren Erhöhung der aufgeschlossenen Hefemenge.
mehrere Gefässe parallelgeschaltet werden.