DD280332A1 - METHOD FOR IMPLEMENTING ANAEROUS FABRIC CONVERSIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchfuehrung anaerober Stoffwandlungen. Sie bezieht sich auf die Ueberschichtung anaerober, waessriger Medien mit einer hydrophoben Fluessigkeit, die mit hydrophob-oleophilen, aeroben grampositiven Bakterien beladen ist. Sie wirkt sauerstoffzehrend und damit auf den anaeroben Prozess produktivitaetssteigernd. Eine umweltrelevante Wirkung ist ausserdem die Desodorierung fluechtiger Abbauprodukte.The invention relates to a method for carrying out anaerobic Stoffwandlungen. It refers to the superimposing of anaerobic, aqueous media with a hydrophobic liquid loaded with hydrophobic-oleophilic, aerobic Gram-positive bacteria. It works to oxygenate and thus to increase the productivity of the anaerobic process. An environmentally relevant effect is also the deodorization of volatile degradation products.
Description
aus dem Bestand von Stammsainmlungen selektiert wurden. Diese Bakterien werden entweder direkt auf der Grundlage der in der tiüssigen Hydrophobphase enthaltenen Stoffe oder auf der Grundlage wasserlöslicher Substtate, wie Ethanol, Methanol, Acetat, verschiedenen Zuckern vorkultiviert und in die Hydrophobphase eingelagert. Dies geschieht dadurch, daß die hydrophob-oleophilen Bakterien, wenn sie an die Grenzfläche Öl/Wasser gelangen, in das Öl übertreten. Dies wird erreicht, indem die flüssige, ölige Phase mit dem wäßrigen, bakterienhaltigen Medium etwa 10 Minuten gemischt, geschüttelt oder gerührt und danach die entstandene Emulsion in einem Beruhigungsgefäß oder durch Zentrifugation wieder in die beiden Phasen getrennt wird. Falls das Wachstumssubstrat Bestandteil der öligen Phase ist, befinden sich die Bakterien von vornherein in dieser Phase und vermehren sich dort.were selected from the stock of Stammsainmlungen. These bacteria are pre-cultured either directly on the basis of the substances contained in the tiüssigen hydrophobic phase or based on water-soluble Substtate, such as ethanol, methanol, acetate, various sugars and incorporated into the hydrophobic phase. This happens because the hydrophobic-oleophilic bacteria, when they reach the interface oil / water, pass into the oil. This is achieved by mixing, shaking or stirring the liquid, oily phase with the aqueous, bacteria-containing medium for about 10 minutes and then separating the resulting emulsion in a settling vessel or by centrifugation into the two phases again. If the growth substrate is part of the oily phase, the bacteria are in this phase from the outset and multiply there.
Die hydrophobe Flüssigkeitsphase enthält nach dieser Behandlung, bezogen auf die Trockensubstanz, 0,5-10Og der aeroben Bakterienbiomasse im Liter. Das wäßrige Medium, in dem die anaerobe Umsetzung stattfinden soll, wird dann, entweder nach erfolgter Inertgasspülung oder ohne diese, vor oder nach Beimpfung mit anaeroben Mikroorganismen, vor oder nach Zusatz von anaerober subzelluläien Reaktanden oder ohne solche Beimpfung und Zusätze, mit der bakterienhaltigen hydrophoben Flüssigphase überschichtet. Falls keine sauerstoffaustreibende Vorbehandlung des Mediums vorgenommen wurde, erfolgt nun die Auszehrung des im Medium enthaltenen Sauerstoffs im Verlauf von 2-24 Stunden. Sobald das Medium sauerstofffrei ist, wird die Beimpfung mit den Anaerobiern vorgenommen oder ist bei Vorhandensein einer autochthonen, obligat anaeroben Mikroflora, mit deren Entwicklung zu rechnen. Die Überschichtung ist so vorzunehmen, daß die gesamte an die Außenluft angrenzende Oberfläche des anaeroben Mediums von der bakterienhaltigen Hydrophobphase (BHP) bedeckt ist. Diese Oberfläche soll im Verhältnis zum Gesamtvolumen möglichst klein sein. Die Schichtdicke der BHP beträgt 5-50mm. Sie wird im Fall der Verstoffwechslung ihrer Bestandteile durch Frischmaterial in größeren Abständen aufgefüllt. Das Verfahren kann angewandt werden bei der alkoholischen Gärung mit Hefen, Pilzen und Bakterien, bei der Gewinnung von Milchsäure, bei der Aceton- Butanol-Gärung mit Clostridien und anderen anaeroben, reduktiven Stoffwandlungsprozessen. Es ist von besonderem Interesse beim Abbau organischer Stoffe, der unter Beteiligung anaerober Mikroorganismen und unter Methanbildung abläuft. Die Vorteile des Verfahrens bestehen darin, daß auch in offenen Gefäßen ein zuverlässiger Abschluß gegenüber Luftsauerstoff erreicht wird, daß die sauerstoffzehrenden Mikroorganismen von den anaeroben Produktionsstämmen räumlich getrennt sind, daß sie daher nicht wegen Sauerstoffmangel oder wegen der Bildung toxischer Stoffe absterben und außerdem nicht, oder höchstens in einem vernachlässigbaren Umfang, um deren Substrate konkurrieren. Die Einlagerung in die ölige Phase gewährleistet auch im Ruhezustand eine extrem lange Überlebensdauer (mehrere Monate bis Jahre). Beimpfung, Probenahmen, Messungen, Rührungen und andere Manipulationen können auf einfache Weise unter Durchstoßen der flüssigen Deckschicht ausgeführt werden, ohne daß der anaerobe Status der Hauptkultur gefährdet wird. Ein weiterer Vorteil, insbesondere für Faulungsprozesse, besteht darin, daß flüchtige, durch ihren Geruch lästige Abbauprodukte in der hydrophoben Deckschicht, im Sinne eines Biofilters, absorbiert und abgebaut werden, so daß dieser Deckschicht gleichzeitig eine desodorierende Wirkung zukommt. Diese Wirkung kann sowohl durch die Dicke der Schicht als auch durch die Besonderheiten der eingesetzten hydrophoben Stämme beeinflußt werden. Stämme mit einem breiten Substratspektrum, das Kohlenwasserstoffe, Kohlenhydrate und Ci-Verbindungen umfaßt, sind besonders geeignet.The hydrophobic liquid phase contains after this treatment, based on the dry matter, 0.5-10Og of the aerobic bacterial biomass in liters. The aqueous medium in which the anaerobic reaction is to take place is then, either after inert gas flushing or without, before or after inoculation with anaerobic microorganisms, before or after the addition of anaerobic subcellular reactants or without such inoculation and additives, with the bacterial hydrophobic Overlaid liquid phase. If no oxygen-expelling pretreatment of the medium has taken place, then the depletion of the oxygen contained in the medium takes place in the course of 2-24 hours. Once the medium is deoxygenated, inoculation with the anaerobes or in the presence of an autochthonous, obligate anaerobic microflora is expected to develop. The overlay should be made so that the entire surface of the anaerobic medium adjacent to the outside air is covered by the bacteria-containing hydrophobic phase (BHP). This surface should be as small as possible in relation to the total volume. The layer thickness of the BHP is 5-50mm. In the case of the metabolisation of its components, it is filled up with fresh material at longer intervals. The method can be used in alcoholic fermentation with yeasts, fungi and bacteria, in the production of lactic acid, in the acetone-butanol fermentation with clostridia and other anaerobic, reductive Stoffwandlungsprozessen. It is of particular interest in the degradation of organic matter, which involves the participation of anaerobic microorganisms and methane formation. The advantages of the method are that even in open vessels a reliable conclusion to atmospheric oxygen is achieved that the oxygen-consuming microorganisms are spatially separated from the anaerobic production strains, that they do not die because of lack of oxygen or because of the formation of toxic substances and also not, or at most to a negligible extent, to compete with their substrates. The storage in the oily phase ensures an extremely long survival time (several months to years) even at rest. Inoculation, sampling, measurements, stirring and other manipulations can be easily accomplished by puncturing the liquid topcoat without jeopardizing the anaerobic status of the major culture. A further advantage, in particular for digestion processes, is that volatile decomposition products which are troublesome due to their odor are absorbed and decomposed in the hydrophobic covering layer, in the sense of a biofilter, so that this covering layer simultaneously has a deodorizing effect. This effect can be influenced both by the thickness of the layer and by the peculiarities of the hydrophobic strains used. Strains with a broad substrate spectrum comprising hydrocarbons, carbohydrates and C i compounds are particularly suitable.
Durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher eräutert.By the following embodiments, the invention will be explained in more detail.
Je 50ml PBB-Medium (phosphatgepuffertes Grundmedium), das 0,5VoI.-% Methanol und 1 mg χ I1 Natriumresazurinat als Redoxfarbstoff enthielt, wurden mit je 25 ml Paraffinöl überschichte!, in dem oleophile Bakterien des Stammes Corynebacterium spec. - IMET 11350, die auf Glucose als Kohlenstoffquelle vorkultiviert wurden, suspendiert waren. Die mitgeführten Blindversuche wurden mit Paraffinöl ohne Mikroorganismen überschichtet. Alle Proben blieben ohne Durchmischung bei 30 C stehen.Each 50 ml of PBB medium (phosphate-buffered base medium) containing 0.5VoI .-% methanol and 1 mg χ I 1 sodium resazurinate as a redox dye were overlain with 25 ml of paraffin oil !, in the oleophilic bacteria of the strain Corynebacterium spec. - IMET 11350 pre-cultured on glucose as carbon source. The entrained blind tests were overcoated with paraffin oil without microorganisms. All samples remained at 30 C without mixing.
Auf Grund des Gehaltes an Natriumresazurinat waren die wäßrigen Phasen anfangs blau gefärbt. Im Verlauf von 40 Stunden wurden sie in den Fällen, in denen das zur Überschichtung verwendete Paraffinöl mit Bakterien beladen war, entfärbt. Diese Entfärbung zeigt an, daß das Redoxpotential des wäßrigen Mediums infolgt Sauerstoffverbrauchs bei der Substratoxidation (Paraffinöl) durch die hydrophoben Mikroorganismen des verwendeten Stammes unter -15OmV (bezogen auf die Normal-Wasserstoffelektrode) gesunken und damit die Voraussetzung für das Wachstum anaerober Mikroorganismen gegeben war.Due to the content of sodium resazurinate, the aqueous phases were initially colored blue. Over the course of 40 hours, they were decolorized in cases where the paraffin oil used for overcoating was loaded with bacteria. This discoloration indicates that the redox potential of the aqueous medium in the oxygen consumption in the substrate oxidation (paraffin oil) by the hydrophobic microorganisms of the strain used below -15OmV (relative to the normal hydrogen electrode) dropped and thus was the prerequisite for the growth of anaerobic microorganisms.
Je 50ml PBB-Medium, das 0,5Vol.-% Methanol enthielt, wurden mit je 25ml Paraffinöl überschichtet (Schichtdicke 10mm), das mit oleophilon Bakteiien des Stammes Corynebacterium spec. - IMET 11347, die auf Methanol als Kohlenstoffquelie vorkultiviert wurden, beladen waren (etwa 10g χ Γ'). In den mitgeführten Blindversuchen wurde mit Paraffinöl ohne Bakterienbt-Iadung überschichtet. Alle Proben blieben ohne Durchmischung 48h bei 30"C stehen mit dem Ziel, die in Beispiel 1 beschriebene Sauerstoffzenrung herbeizuführen. Danach wurden alle Proben mit 10ml einer Anreicherungskultur von Methanosarcina sp. derart beimpft, daß die Deckschicht mit der Pipette durchstoßen wurde. Die Gasentwicklung in den Standkulturen wurde volumetrisch gemessen.Each 50 ml of PBB medium, which contained 0.5% by volume of methanol, was covered with 25 ml of paraffin oil (layer thickness 10 mm), which had been coated with oleophilon bacteria of the strain Corynebacterium spec. - IMET 11347 pre-cultured on methanol as carbon source (approximately 10 g χ Γ '). In the entrained blind experiments was covered with paraffin oil without bacterial loading. All samples were left without mixing for 48 hours at 30 ° C. with the aim of producing the oxygenation described in Example 1. Thereafter, all samples were inoculated with 10 ml of an enrichment culture of Methanosarcina sp., Such that the cover layer was pierced with the pipette The cultures were measured volumetrically.
Dauer der Fermentation Entwickelte Gasmenge (ml)Duration of fermentation Evolved amount of gas (ml)
von Methanosarcina sp.of Methanosarcina sp.
(h)(H)
1818
42 90 114 13842 90 114 138
Das gebildete Gas bestand zu 90% aus Methan.The gas formed was 90% methane.
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD89326257A DD280332A1 (en) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | METHOD FOR IMPLEMENTING ANAEROUS FABRIC CONVERSIONS |
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DD280332A1 true DD280332A1 (en) | 1990-07-04 |
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DD (1) | DD280332A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102009003780A1 (en) * | 2009-04-11 | 2010-11-11 | Schmack Biogas Gmbh | Methanogenic microorganisms for the production of biogas |
-
1989
- 1989-03-06 DD DD89326257A patent/DD280332A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102009003780A1 (en) * | 2009-04-11 | 2010-11-11 | Schmack Biogas Gmbh | Methanogenic microorganisms for the production of biogas |
DE102009003780B4 (en) * | 2009-04-11 | 2014-07-10 | Schmack Biogas Gmbh | Methanogenic microorganisms for the production of biogas |
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