DE1642653A1 - Fermentation Process and Apparatus - Google Patents
Fermentation Process and ApparatusInfo
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Description
Ferment ation svorfahren und -vorrichtungFermentation process and apparatus
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fermentationsverfahren unter Verwendung einer mehi»3tufigen Forraentetionsvorrichtung, welches die Stufe der aeroben oder anaeroben Züchtung von Mikroorganismen umfasst« wobei die Vorrichtung einen Satz von senkrecht Übereinander angeordneten Kammern aufweist, die durch horizontal angeordnete« mit einen oder mehreren Löchern versehene Platten getrennt sind. Die Erfindung betrifft auch die Perraentationsvorrichtung.The present invention relates to a fermentation process using a multi-stage "3-stage retention device, which comprises the stage of aerobic or anaerobic cultivation of microorganisms," wherein the device has a set of vertically superposed chambers, which are separated by horizontally arranged "plates with one or more holes are separated. The invention also relates to the presentation device.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fermentationsverfahreh unter Verwendung einer mehr3tufigen Fermentationsvorrichtung und insbesondere ein Fermentationsverfahren/ gemäss welchem Mikroorganismen aerob oder anaerob in einer Perraentationsvorrichtung gezüchtet werden» die mit einer oder mehreren PlattenThe present invention relates to a fermentation process using a multi-stage fermentation device and in particular a fermentation process / according to which Microorganisms are cultured aerobically or anaerobically in a perforation device with one or more plates
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(Art. 711 Atai 2 Nr. 1(Art. 711 Atai 2 No. 1
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ausgestattet ist, die oich horizontal durch dleae hinduroh erstrecken, wobei jede dieser Platten eine oder mehrere öffnungen aufweist.is equipped, the oich horizontally by dleae hinduroh extend, each of these plates having one or more openings.
Industriell wird die mikrobiologische Fermentation gewöhnlich nach einem diskontinuierlichen Verfahren durchgeführt. Kontinuierliche Verfahrenstechniken wurden angestrebt, wobei entweder ein einziger Fermenter verwendet wurde oder mehrere in Serie angeordnete solche Fermenter verwendet wurden» doch wurde keine Technik so vollständig entwickele, dass sie für technische Zwecke geeignet wäre. Allgemein wird ein kontinuierliches Verfahren mit einem einzigen Fermenter im Falle der mit Wachstum verbundenen Fermentation durchgeführt, in der die Bildung eines gewünschten Produkts zusammen mit dem Wachstum des Mikroorganismus in dem Kulturmedium stattfindet. Es wird auch mit mehr als zwei Fermentern im Falle nicht mit Wachstum verbundener Fermentation durchgeführt, bei der die Bildung eines gewünschten Produkts nicht bei dem Wachstum des Mikroorganismus erfolgt,sondern nach Beendigung des mikrobiellen Wachstums ψ stattfindet. Zn diesem letzteren Falle muss die kontinuierliche Pigmentation, mit mehr als zwei Fermentern durchgeführt werden, wobei in jedem von diesen eine besondere Züchtungsphase, die von den anderen verschieden ist, vorgenommen wird« so dass das mikrobielle Wachstum und die Produktbildung getrennt während des Verfahrens stattfinden. Dies erfordert jedoch zusätzliche Einrichtungen , wie beispielsweise ein Belüftungssystem, eine Vorrichtung zum Bewegen, eine Dosierpumpe usw. mit einer Ka pa-In industry, microbiological fermentation is usually carried out in a batch process. Continuous processing techniques have been sought, using either a single fermenter or several such fermenters arranged in series »but no technique has been developed so completely that it is suitable for technical purposes. Generally, a continuous single fermenter process is carried out in the case of growth associated fermentation in which the formation of a desired product takes place along with the growth of the microorganism in the culture medium. It is also carried out with more than two fermenters in the case of non-growth fermentation, in which the formation of a desired product does not occur when the microorganism is growing but occurs after the microbial growth ψ has ceased . In the latter case, the continuous pigmentation must be carried out with more than two fermenters, each of which has a particular cultivation phase, different from the others, so that microbial growth and product formation take place separately during the process. However, this requires additional equipment, such as a ventilation system, a device for moving, a metering pump, etc. with a Ka pa-
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zit&t» die der Anzahl der verwendeten Permenter proportional 1st. Bei« Einsatz im technischen Maeestabe let die zur Durchführung des Verfahrens auf der Basis eines stationären Zuetands erforderliche Anlage sehr kostspielig.zit & t »which is proportional to the number of permers used 1st. When used on a technical scale, let the procedure be carried out on the basis of a stationary state required system very expensive.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fermentationsverfahren« bei welche« ein Permenter verwendet wird, der mehrere Kammern aufweist und neuartige Betriebscharakteristiken hat. Durch diese Charakteristiken können bessere und wirksamere Ergebnisse erzielt werden. Mit dieser Vorrichtung können nicht nur diskontinuierliche und kontinuierliche Verfahren mit Erfolg durchgeführt werden« sondern es können auch synchrone Züchtung und Gewinnung der Zellen sehr wirksam vorgenommen werden. Ausserdem können durch diese Vorrichtung die oben genannten Nachteile der bekannten kontinuierlichen Verfahren sowohl in wirtschaftlicher als auch in funktloneller Hinsicht aufgrund der folgenden vorteilhaften Merkmale vollständig ausgeschaltet werden: (1) Die Vorrichtung weist eine einfache Konstruktion auf j (2) sie erfordert nicht notwendigerweise eine Vorrichtung zum Bewegen, da die Flüssigkeit durch Belüftung gut gerührt wirdι (2) sie erfordert keine Pumpe zur Überführung der Brühe von einem Gefäss in ein anderesι (4) es iet leicht* den stationären Zustand aufrechtzuerhalten; (5) der Betrieb ist einfach und leicht zu automatisieren; (6) das Kühlen und Erhitzen erfolgt mit hohem Wirkungsgrad aufgrund der grossen wärmeübergangs fläche Je EIn-The present invention relates to a fermentation process "in which" a permenter is used which has several chambers and has novel operating characteristics. These characteristics can provide better and more effective results be achieved. With this device, not only can discontinuous and continuous processes be carried out successfully, but also synchronous breeding and Obtaining the cells can be done very effectively. In addition, the above-mentioned disadvantages of the known continuous processes, both economically and functionally, can be completely eliminated due to the following advantageous features: (1) The Device has a simple construction j (2) it does not necessarily require a device for moving, da the liquid is stirred well by aeration (2) it does not require a pump to transfer the broth from a vessel in another (4) it is easy * to maintain the steady state; (5) the operation is simple and easy to automate; (6) The cooling and heating takes place with high efficiency due to the large heat transfer surface.
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he it Innenvolumenj (7) wird ein festes Substratmaterial bei der Fermentation verwendet (im folgenden als "Feststoff-Fermentation" bezeichnet), bo werden die dispergieren Feststoffteilchen in der Säule durch den Betrieb der WährStufenvorrichtung gehalten, wodurch gewöhnlich eine gute Ausbeute im Verhältnis zu den eingesetzten Rohmaterial erzielt wird« da wenig Materialverlust durch den überlauf der Flüssigkeit auitrittj (8) bei der Feststoff-Fermentation ist es weder erforderlich, das Material zu pulverisi3ren noch ein Lösungsmittel, das für den Mikroorganismus schädlich sein kann, zu verwenden. Ein anderes bedeutendes Merkmal bei einem kontinuierlichen Betrieb ist, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren das Zellenalter in der abgezc nen fermentierten Brühe enger in Beziehung zu der durchschnittlichen Verweilzeit gehalten wird als bei einem einzigen Rührbehälter, bei welchem das Zellenalter in der fermentierten Brühe zwischen N.ull und unendlich liegt.That is, the internal volume j (7) a solid substrate material is used in the fermentation (hereinafter referred to as "solid fermentation"), bo the dispersed solid particles are kept in the column by the operation of the flow stage device, which usually results in a good yield in relation to the The raw material used is achieved «since there is little material loss due to the overflow of the liquid auitrittj (8) during solid fermentation, it is neither necessary to pulverize the material nor to use a solvent which can be harmful to the microorganism. Another important feature in continuous operation is that in the method according to the invention the cell age in the fermented broth is kept more closely related to the average residence time than in a single stirred tank in which the cell age in the fermented broth is between zero and is infinite.
Die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendete mehrstufige Fermentationsvorrichtung be3teht im wesentlichen aus einer das Gehäuse des Fermenters bildenden Säule und einer oder mehreren Platten, von denen jede mit einem oder mehreren Löchern versehen ist, wobei die Platte oder Platten horizontal quer zu dem Fermenter angeordnet ist bzw. sind, so dass dieser in Abschnitte unterteilt iefc. Baulich gesehen wex«den die Oehäuseabsohnitte des Fermenters, von denen jeder an beiden Enden offen und ge-The multi-stage used for the process according to the invention Fermentation device essentially consists of a column forming the housing of the fermenter and one or more columns Plates, each of which is provided with one or more holes, the plate or plates being horizontally transverse to the Fermenter is or are arranged so that it is divided into sections iefc. Structurally speaking, the housing absenteeism wex of the fermenter, each of which is open and closed at both ends
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flanscht ist« aufeinander gesetzt* wobei eine mit einem Looh oder Löchern versehene Platte jeweils zwischen zwei Abschnitte eingesetzt wird/ so dass eine Reihe von Kammern gebildet wird» die durch Abdecken des oben und unteren Endes verschlossen werden. (Wenn im folgenden von der ersten Kammer» zweiten Kammer usw. die Rede ist« so ist Jede Kammer vom Boden aus nach aufwärts numeriert.) Die Vorrichtung weist Einlass- und Auslassöffnungen an beiden Enden für sowohl Luft als auch Medium auf, sowie Heiz- und KUhleinrlchtungen (z.B. einen Mantel), ein Thermometer* Rohre (oder Hähne) zur Probeentnahme und andere Hilfseinrichtungen, die nützlich sein können.flanges is «placed on top of one another * with a plate provided with a loophole or holes being inserted between two sections / so that a series of chambers is formed » which are closed by covering the top and bottom. (When the first chamber is referred to as "second chamber, etc." in the following, each chamber is numbered from the bottom upwards.) The device has inlet and outlet openings at both ends for both air and medium, as well as heating and refrigeration equipment (such as a jacket), a thermometer * tube (or faucet) for sampling, and other ancillary equipment that may be useful.
Der Fermenter wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The fermenter will now be described in more detail with reference to the drawing. Show it:
Flg.1 einen Axiall&ngsschnitt durch den für das erflndungsgemässe Verfahren verwendeten Fermenter;Fig. 1 shows an axial section through the for the invention Method used fermenter;
Fig.2 eine Draufsicht auf eine mit Löchern versehene Platte;Fig. 2 is a plan view of a perforated plate;
Fig. 3 einen Axlallängaechnitfc durch eine andere AusfUhrungsfown des für das erfindungsgeiaäSiae Verfahren verwandeten Fermenters i 3 shows an axial length through a different embodiment of the fermenter i used for the method according to the invention
. 4 eine graphiäsoft« Baimt^ltimg dar Hesishung zwischen der ation ιηχά der äureh^ohtilttilJksii Vsfweil&äifc In Km-tm? Im Verglaiuh zu einer WaeiHöt'*£äii&vi2»tfe bsi d:la»ko»^ llQhu&s, gmuäss Versuch h-, al® aaigt, uA&n die. 4 a graphiäsoft « Baimt ^ ltimg dar Hesishung between the ation ιηχά der äureh ^ ohtilttilJksii Vsfweil & äifc In Km-tm? In the Verglaiuh to a WaeiHöt '* £ äii & vi2 »tfe bsi d: la» ko »^ llQhu & s, gmuäss attempt h-, al® aaigt, uA & n die
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Zellenkonzentration bei einem kontinuierlichen Verfahren unter Verwendung des Mehretufenferraenters gernäss der vorliegenden Erfindung einen stationären Zustand erreichtjCell concentration in a continuous process below Use of the multi-level ferrule according to the present one Invention reached a steady state j
Fig. 5 den Betriebszustand innerhalb jeder Kaniner des Permentere« das Kulturmedium sioh in der Fermentation befindet;Fig. 5 shows the operating status within each canine of the Permentere " the culture medium is in fermentation;
Fig. 6 die Gesamtströmungscharakteristiken des Ferment or s in Eezug auf verschiedene Kombinationen von Lochdurchraeseer einer Platte mit dem Verhältnis des öffnungsquersohnltts Jeder Platte zu dem Oesamtquersohhitt dieser Platte unter Verwendung von gewöhnlichem Wasser gemäss Versuch tj undFig. 6 shows the overall flow characteristics of the ferment or s in With reference to various combinations of hole diameters one Plate with the ratio of the opening transverse son of each plate to the overall cross-section of this plate using ordinary water according to experiment tj and
Fig. 7 ebenfalls die Geaaifltströmungacharakteristiken eines Fermenters in Bezug auf verschiedene Kombinationen des Lochdurchmeesers einer Platte mit dein Verhältnis des öffnungsquerschnitts ,jeder Platte zu dem Gesamt querschnitt der Platte unter Verwendung einer tatsächlichen fermentierten Brtlhe gemäss Versuch 2.Figure 7 also shows the overall flow characteristics of a fermenter in relation to different combinations of the hole diameter a plate with your ratio of the opening cross-section Using each plate to the total cross-section of the plate an actual fermented bread according to experiment 2.
Bs sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen» die im Vertikaischnitt einen zylindrischen mehrstufigen Fermenter zeigt s der aus vier Kammern (1) besteht» die Übereinander mit den Platten (2) als Trennviandungen angeordnet sind. (Fig. 2 zeigt die Oberfläche ölner Platte.) Jede Kammer kann mit ainer Temperaturreguliereinrichtung, wie beispielsweise ©ineia Mantel (5) und einer elektrischen Heizung, ausgestattet sein und das KopfetUck (5) sowie der Boden (6) sind mit einem Paar von Rohren (Bs Referring now to Fig. 1, reference "a cylindrical multi-stage fermenter in vertical section showing the s are arranged as Trennviandungen consists of four chambers (1)» the superposition with the plates (2). (Fig. 2 shows the surface of an oil plate.) Each chamber can be equipped with a temperature regulating device, such as, for example, a jacket (5) and an electric heater, and the headgear (5) and the bottom (6) are equipped with a pair of Pipes (
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verbunden, die das Einströmen lind AbfHessen von Luft bzw. Medium ermöglichen. Diese Rohre können direkt an die Kammern angeschlossen sein* und in diesem Falle sind Abschlussteile (5) und (6) nicht erforderlich.connected to the inflow and removal of air or Enable medium. These pipes can be connected directly to the chambers * and in this case end parts (5) and (6) not required.
Der Fermenter weist gewöhnlich eine Anzahl von Kammern von einheitlicher Form und Grosse auf, die übereinander angeordnet sind, doch kann er auch Kammern, die in Form und Grosse verschieden sind, aufweisen. Die Hauptsache ist, dass der Fermenter durch eine Platte oder Platten unterteilt ist, von denen jede zumindest eine Öffnung aufweist. Die Grosse, Höhe und Breite des Fermenters kennen daher frei gewählt werden, und die Form der Kammer kann teilkugelig, wie in Flg. 3 gezeigt, oder oval oder kubisch sein. Es ist besser, dass der Gesamtaufbau eines solchen Fennentere, wenn alle Kammern verbunden sind, ein langgestrecktter ist. Bei einer speziellen AusfUhrungsform des Fermenters, wie er in den in einigen der folgenden Beispiele beschriebenen Versuchen verwendet wurde, weist Jede Kammer eine Höhe von 12 cm und einen Durchmesser von 7 om aufj jede Platte hat 100 Löcher von 2 mm Durchmesser,The fermenter usually has a number of chambers of uniform shape and size arranged one above the other, but it can also have chambers which are different in shape and size. The main thing is that the fermenter is divided by a plate or plates, each of which has at least one opening. The size, height and width of the fermenter can therefore be freely selected, and the shape of the chamber can be partially spherical, as in Flg. 3, or oval or cubic. It is better that the overall structure of such a fen entere, when all the chambers are connected, be elongated. In a special embodiment of the fermenter, as it was used in the experiments described in some of the following examples, each chamber has a height of 12 cm and a diameter of 7 mm, each plate has 100 holes 2 mm in diameter, und" die Gesamtquerschnittsflache> die von den Löchern eingenommen wird, beträgt etwa 8 - 10 # der Gesamtquerschnittsfläche der Platte. Die hier angegebenen Werte sind lediglich ein Beispiel für die Beziehung des Lochdurchmessers mit dem Öffnungsverhältnis einer Platte zur Gesemtplattenquerschnittsflache. Die Kombination dieser Grossen variiert, wie im folgenden noch erörtert wird, in einem weiten Bereich.and "the total cross-sectional area > occupied by the holes is approximately 8-10 # of the total cross-sectional area of the plate. The values given here are only an example of the relationship between the hole diameter and the opening ratio of a plate to the total plate cross-sectional area. The combination of these sizes varies, as will be discussed below, in a wide range.
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Die Gehäuse teile können aus Metall,Glas oder Kunststoff gefertigt sein. Bin transparentes Material ist jedoch zweckmässig, da das Innere des Fermenters während des Betriebs dann sichtbar 1st. Das Material, aus dem die Platten gefertigt sind, 1st ebenfalls frei wählbar, doch sollten die Bestandteile des Mediums und das infolge· der Fermentation erzeugte Produkt, die auf das Plattenmaterial wirken und dieses korrodieren können» in Betracht gezogen werden. Manchmal werden Drahtgewebeplatten oder poröse oder perforierte Platten verwendet. Die Gröeae von jedem Loch und die Anzahl der Löcher (Öffnungsquerschnittsfläche) werden durch solche Faktoren, wie Oröese des Fermenters und ArtThe housing parts can be made of metal, glass or plastic. A transparent material is useful, however, because the inside of the fermenter is then visible during operation. The material from which the panels are made is 1st likewise freely selectable, but the constituents of the medium and the product produced as a result of the fermentation should contain the act on the plate material and this can corrode »be considered. Sometimes wire mesh panels are used or porous or perforated plates are used. The size of each hole and the number of holes (opening cross-sectional area) are caused by such factors as oroese of the fermenter and type der gewünschten mikrobiellen Reaktion, bestimmt. Die Anzahl der Kammern wird durch die besten Bedingungen vom Standpunkt solcher Faktoren, wie gewünschter Fermentationatyp, Höhe und Volumen des Fermenters, Belüftungssystem, Druckabfall und dgl., bestimmt. Jede eingesetzte Platte kann mit den Flanschen der Gehäuseteile mit Dichtungen dazwischen verschraubt sein. Probeentnahme-, Besohickungs- und/oder Abzugsleitungen (oder Hähne) (7), die an einzelnen Kammern montiert sind, sind ebenfalle zur Kontrolle und Steuerung der Fermentation nützlich, da sie den Austritt oder Eintritt von flüssigem Inhalt ermöglichen. Ein Luftfilter ist wie bei den üblichen Fermentern vorgesehen. Schllesslich kann dieser mehrstufige Ferraenter entweder allein oder in einer Gruppe verwendet werden.the desired microbial response. The number of Chambers is determined by the best conditions from the standpoint of such factors as desired fermentation type, height and volume of the fermenter, ventilation system, pressure drop and the like. certainly. Each inserted plate can be screwed to the flanges of the housing parts with seals in between. Sampling, filling and / or discharge lines (or taps) (7), which are mounted on individual chambers, are also included useful for the control and regulation of the fermentation as they allow the exit or entry of liquid contents. An air filter is provided as in the usual fermenters. Ultimately, this multi-stage Ferraenter can either do it alone or used in a group.
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Spezielle Merkmale dieser Ferraentationevorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, sind aus den folgenden Versuchen ersiohtlich:Special features of this fermentation device, as described above can be seen from the following experiments:
Versuoh 1Versuoh 1
Die wirkung der Plattenbeschaffenheit, d.h. des Durchmessers der Löcher und des Verhältnisses der perforierten Querschnittsfläche jeder Platte zur Gesatntquerschnittsfla'che dieser Platte* auf die Strömungscharakteristiken der für das erfindungsgensässe Verfahren verwendeten Fermentationsvarriehtung viurde untersucht. Die Vorrichtung war, wie in Fig. 1 gezeigt, mit perforierten Platten in vier Kammern unterteilt» von denen jede einen Dui*©haesser von 7 cm und eine Höhe von 12 cm aufwies. Wasser wurde mit einer Bate von 6 1 je Stunde in diese Vorrichtung vo» Boden aus eingepumpt und floss von der obersten Kammer ab. Andererseits wurde luft vom Boden durch die an diese» angebracht® Düse aiit einer Rate von 10 1 je Minute augeftihrt.The effect of the plate quality, ie the diameter of the holes and the ratio of the perforated cross-sectional area of each plate to the total cross-sectional area of this plate * on the flow characteristics of the fermentation variant used for the process according to the invention was investigated. The device was as shown in Fig. 1, divided by perforated plates into four chambers "each having a DUI * © Haesser of 7 cm and a height of 12 cm had. Water was pumped into this device from the bottom at a rate of 6 liters per hour and flowed off from the uppermost chamber. On the other hand, air was drawn in from the floor through the nozzle attached to this at a rate of 10 liters per minute.
Wenn die Luft und die Flüssigkeit in stationärem Zustand strömten, wurde eine Tracer-Lösung von dem Waesereinlass aus durch £-funktionelles Einspritzen eingeführt. Die Änderung der Tracer-Konzentration wurde in bestimmten Zeitabständen am Auslass dieser Vorrichtung bestimmt, und es wurde so eine Empfindliohkeltskurve, d.h. Empfindlichkeit gegen Störung, erhalten. Die Gesamtströmungsaharakteristiken wurden durch die entsprechenden Zahlen der in.Reihe angeordneten Behälter ausgedrückt, wie es in Fig. 6 gezeigt 1st. Wenn jede Kammer der Vorrichtung sich unab-When the air and liquid flowed in steady state, a tracer solution was passed through the water inlet £ -functional injection introduced. The change in tracer concentration was determined at certain time intervals at the outlet of this device, and a sensitivity curve was i.e., susceptibility to disturbance. The overall flow characteristics were expressed by the corresponding numbers of the containers arranged in a row, as shown in Fig. 6 is shown. When each chamber of the device is
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hängig von den. anderen In dem stationären Zustand mit Belüftung befindet» so wäre die entsprechende Anzahl von in Reihe angeordneten Behältern vier. Wenn jedoch irgendein RUckoisehen unter den Kammern stattfindet, so wäre die Anzahl weniger als vier. Dies bedeutet, dass sich ein mehrstufiger Fermenter gemäss der vorliegenden Erfindung in der gleichen Weise verhält wie die entsprechende Anzahl von in Serie angeordneten Behältern P mit gleichem Volumen.dependent on the. other located in the steady state with ventilation »so would be the corresponding number of in series arranged containers four. If, however, any looking back takes place under the chambers, the number would be less than four. This means that a multi-stage fermenter according to of the present invention behaves in the same way as the corresponding number of containers arranged in series P with the same volume.
Unter Verwendung der Platten mit Löchern mit 2 mm Durchmesser und einem Verhältnis von Gesamtlochquerschnittsflache in jeder Platte zur Gesaratplattenquerschnittsflache im Bereich von 1 bis 30 % wurde das Verhalten des Fersaenters nicht beeinflusst. Bei einem Lochdurchmesser von mehr als 3 am sollte Jedoch das Öffnungsverhältnis kleiner sein, um die Heterogenität in den Fermenter aufrechtzuerhalten. Aus diesen Versuch 1st zu schlieseen, dass sehr komplizierte Beziehungen zwischen dem Lochdurchnesser und dem Verhältnis der perforierten Querschnittsfläche einer Platte zu der Oesaratquerschnittsflache dieser Platte existieren« um einen optimalen Zustand fUr die Kombination von beiden zu erzielen. Der obige Versuch beruhte auf dem reinen Wasser-Luft-System, und die Situation wird daher durch das verwendete System weitgehend beeinflusst.Using the plates with holes 2 mm in diameter and a ratio of the total hole cross-sectional area in each plate to the total plate cross-sectional area in the range of 1 to 30% , the behavior of the heel was not affected. With a hole diameter of more than 3 am, however, the opening ratio should be smaller in order to maintain the heterogeneity in the fermenter. From this experiment it can be concluded that very complicated relationships exist between the hole diameter and the ratio of the perforated cross-sectional area of a plate to the oesarat cross-sectional area of this plate in order to achieve an optimal condition for the combination of the two. The above experiment was based on the pure water-air system and the situation is therefore largely influenced by the system used.
Versuch 2Attempt 2
Die Wirkung der Plattenbeschaffenheit, wie sie in Versuch 1 beschrieben ist, auf d.1e Strömungscharakteristiken eines erfin-The effect of the plate properties, as described in Experiment 1, on the flow characteristics of an invented
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dungsgemässen Fermenters wurde untersucht, wobei dieses Mal eine tatsächliche Fermentationsbrühe verwendet wurde*according to the fermenter was examined, this time an actual fermentation broth was used *
Xanthomonas eampestoris E-J24 wurde bei JK)0C zwei Tage lang in einem Medium gezüchtet, das 3 £» u2.ur.ose> Ö»2 & Pe pt on, 0,2 % Fumarsäure* 0,2 % KH2PO2^ 0*2 # Ns3CO3 und 0*05 % MgSO^ . 7HgO enthielt und mit ITaOH auf pH 6,0 eingestellt war. Die oben erhaltene viskose Kulturbrühe wurde zur Bestimmung der StrÖmungs-Charakteristiken dieses Fermentes in der gleichen Weise wie in Versuch 1 beschrieben verwendet. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.Xanthomonas eampestoris E-J24 was cultured at JK) 0 C for two days in a medium containing 3 £ »u2.ur.ose> Ö» 2 & Pt on, 0.2 % fumaric acid * 0.2 % KH 2 PO 2 ^ 0 * 2 # Ns 3 CO 3 and 0 * 05 % MgSO ^. 7HgO and adjusted to pH 6.0 with ITaOH. The viscous culture broth obtained above was used to determine the flow characteristics of this ferment in the same manner as described in Experiment 1. The results are shown in FIG.
Unter Verwendung der Platten mit Löchern mit 5 mm Durchmesser und einem öffnungsverhältnis in Jeder Platte im Bereich von 1 bis 40 % wurde die Hete^ogenität in dem Fermenter völlig aufrechterhalten. Bei einem Lochdurchmesser von mehr als 8 mm sollte dagegen das Öffnungsverhältnis kleiner sein, um die Heterogen! tat aufrechtzuerhalten.Using the plates with holes 5 mm in diameter and an opening ratio in each plate in the range of 1 to 40 % , the heterogeneity in the fermenter was fully maintained. With a hole diameter of more than 8 mm, on the other hand, the aperture ratio should be smaller in order to avoid the heterogeneous! did maintain.
Aue den obigen Versuchen 1 und 2 ist ersichtlich» dass eine solche Beziehung eine komplizierte Funktion der Flüssigkeitseigenschaften» wie Dichte, Viskosität und Oberflächenspannung» der Belüftungsrate» der Flüssigkeitsströmungsrate* des Abstands von einer Platte zu einer anderen,deε Durchmessers einer Platte (der Grosse des Fermenters) usw. ist. Die Wahl der Platte bezüglich der obigen Korabination von Lochdurchmesser und Off-From the above experiments 1 and 2 it can be seen that such a Relationship is a complicated function of fluid properties such as density, viscosity and surface tension Aeration rate »the liquid flow rate * the distance from one plate to another, deε the diameter of a plate (the size of the fermenter), etc. is. The choice of plate regarding the above coordination of hole diameter and off-
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nungsVerhältnis hängt auch von dem Fermentationsobjekt ab. Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Faktoren sollte die optimale Beschaffenheit einer Platte individuell bei jedem Versuch vor dem tatsächlichen Einsatz des Percenters bestimmt werden. Es 1st zwar sehr schwierig solche Plattenbeschaffenheiten zu verallgemeinern, doch liegt die am häufigsten angewendete Kombination im Bereich zwischen 1 und 20 mm bezüglich des Durchmessers der Löcher und 1 und 40 % bezüglich dee öffnungsVerhältnisses.The ratio of the fermentation also depends on the fermentation object. Taking into account the factors described above, the optimal properties of a plate should be determined individually for each experiment before the Percenters are actually used. Although it is very difficult to generalize such plate properties, the most frequently used combination is in the range between 1 and 20 mm for the diameter of the holes and 1 and 40 % for the opening ratio.
Versuch 3Attempt 3
Ein ZUohtungsmedium (pH 7*0), das je 1 1 g Oluooee, 0,5 g Hefeextrakt, 5*0 g m^Cl, 1,0 g NH4NO,, 2,0 g Na3SO4, 0,1 g MgSC4. 7H2O, 3*0 g K3HPO4 und 1,0 g KH2PO4 enthielt» wurde In einen zylind erf örmigen Fermenter mit einer Höhe von 130 cm und einem Durchmesser von 7 cm eingebracht, der durch fünf quer angeordnete Platten gleichmäaslg in sechs Kammern unterteilt war.A zuohtungsmedium (pH 7 * 0), each 1 1 g Oluooee, 0.5 g yeast extract, 5 * 0 gm ^ Cl, 1.0 g NH 4 NO, 2.0 g Na 3 SO 4 , 0.1 g MgSC 4 . 7H 2 O, 3 * 0 g of K 3 HPO 4 and 1.0 g of KH 2 PO 4 contained »was introduced into a cylindrical fermenter with a height of 130 cm and a diameter of 7 cm, through five transversely arranged plates was divided equally into six chambers.
Die Beimpfung wurde mit 5 VoI-£ einer Impfkultur von E. coil B-548* die 18 Stunden gezüchtet worden war, vorgenommen. Die zugefUhrte Luft strömte mit einer linearen Geschwindigkeit von 7 cm/Sekunde durch den Fermenter. Nach dem Beginn des mikrobiellen Wachstums füllte die Luft in jeder Kammer einen leeren Rsum im oberen Teil dieser Kammer gegen die unmittelbar darüber bs-The inoculation was carried out with 5% of an inoculum of E. coil B-548 * which had been grown for 18 hours. the Supplied air flowed through the fermenter at a linear velocity of 7 cm / second. After the onset of microbial growth, the air in each chamber filled an empty résumé in the upper part of this chamber against the bs-
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findliche Platte aus. Eine bestimmte Menge Flüssigkeit, die in jeder einzelnen Kairoer gehalten wurde» wurde in Abhängigkeit von der Menge an zugeführter Luft» dem Durchmesser der Löcher* dem Öffnungsverhältnis in jeder Platte, den physifalisehen Eigenschaften der Flüssigkeit und dgl. bestimmt. Ss wurde diese bestimmte Menge Flüssigkeit in jeder Kammer gehalten, wobei selten Mischen mit der Flüssigkeit in der benachbarten Kammer auftrat. Auf diese Weise arbeitete jede Kammer getrennt und einzeln als einzelne Fermentationsvorriehtung.sensitive plate. A certain amount of liquid that is in every single Cairo was held "became dependent on the amount of air supplied »the diameter of the holes * the focal ratio in each plate, the physical view Properties of the liquid and the like. Determined. This certain amount of liquid was kept in each chamber, whereby infrequent mixing with the liquid in the adjacent chamber occurred. In this way each chamber worked separately and individually as a single fermentation device.
Die Phasen von bakteriellem Wachstum in der Kultur in den jeweiligen Kammern wurden beobachtet und aufgezeichnet (nachfolgende Tabelle I). Zusammenfassend gesagt unterscheiden sich die Wachstumsphasen von einer Kammer zu einer anderen, und die Unterschiede zwischen den erhaltenen Werten liegen »usserhalb des Bereiche statistischer Fehler. Die Werte in Tabelle I geben die optische Dichteeinheit an (in nachfolgenden bezeichnet als U.O.D.: optische Dichte bei 610 πΐμ χ Anzahl von Verdünnungen)*The stages of bacterial growth in the culture in the respective Chambers were observed and recorded (Table I below). In summary, they differ Stages of growth from one chamber to another, and the differences between the values obtained lie »outside the range of statistical errors. The values in Table I give the optical density unit (hereinafter referred to as U.O.D .: optical density at 610 πΐμ χ number of dilutions) *
Kammerchamber
(vom Boden aus) U.O.P. zu verschiedenen Züchtungastunden(from the ground) U.O.P. to different breeding hours
0 1 2 3 40 1 2 3 4
Nr. 1 0,10 0,220 0,421 0,756 1,02No. 1 0.10 0.220 0.421 0.756 1.02
Nr. 2 0,10 0,210 0,412 0,74} 0,98No. 2 0.10 0.210 0.412 0.74} 0.98
Nr. 3· 0,11 0,207 0,410 0,735 0,95No. 3 x 0.11 0.207 0.410 0.735 0.95
Nr. 4 0,11 0,205 0,405 O:731 0,95No. 4 0.11 0.205 0.405 O : 731 0.95
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Versuch 4Attempt 4
Nach den obigen Arbeitsweisen wurde eine Fermentation in einem anderen ^ermenter durchgeführt, der dieses Mal in 10 Kammern mit in gleiohem Abstand angeordneten Platten unterteilt war, wobei jade Platte Löcher mit einem Durchmesser von 2 mm und ein Öffnungsverhältnis von 11 % aufwies.According to the above procedures, fermentation was carried out in another fermenter, which this time was divided into 10 chambers with equally spaced plates, each plate having holes with a diameter of 2 mm and an opening ratio of 11 % .
fe Nach 3-stündiger Kulturinitiierung wurde ein Medium mit derfe After culture initiation for 3 hours, a medium with the gleichen Zusammensetzung wie in Versuch 3 mit einer konstanten Rate vom Boden des Permenters aus zugeführt. Die Verdünnungsrate, bezogen auf das Gesamtvolumen des? Mediums» betrug 1/5 je Stunde. Insbesondere wurde die Menge an zugefUhrtem Medium mo eingestellt, dass die Verdünnungerate in der Bödenkammer die maximale spezifische Wachstumsrate des Mikroorganismus nicht überstieg, überschüssige Flüssigkeit, die durch den Fermenter nach oben geführt wurde» floss voa oberen Ende über.the same composition as in Experiment 3 is fed at a constant rate from the bottom of the permenter. The dilution rate, based on the total volume of the? Medium »was 1/5 per hour. In particular, the amount of zugefUhrtem mo medium was adjusted so that the Verdünnungerate did not exceed the maximum specific growth rate of the microorganism in the soil chamber, excess liquid which has been passed through the fermenter up "VOA flowed over the upper end.
ψ Die Unterschiede in der Zellenkonzentration von einer Kammer ψ The differences in cell concentration from one chamber zu der nächsten wurden mit fortschreitender Zeit ersichtlicher, und nach 17 bis 20 Stunden kam der Gradient in der Zellenkonzentration in einen stationären Zustand. Die Zellenkonzentration (U.Q.D.) bei diesem Zustand und der Nucleinsäuregehalt je U.O.D. in den einzelnen Kammern sind in Tabelle II angegeben. In Fig. 4 sind ebenfalls die Zellenkonzentrationen in einigen Kammern in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Verweilzeit, zu Yergieichszwecken zusammen mit der Wach3tumskurve bei dis -kontinuierlicher Kultur, gezeigt.to the next became more apparent with the passage of time, and after 17 to 20 hours, the gradient in the cell concentration became steady. The cell concentration (U.Q.D.) at this condition and the nucleic acid content depending U.O.D. in the individual chambers are given in Table II. Also in Fig. 4 are the cell concentrations in some Chambers shown as a function of the average residence time, for energy calibration purposes together with the growth curve for discontinuous culture.
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•Tabelle II• Table II
Kammer Zellenkonzentraticn Nueieinsäure (vom Boden aus) (U.0.D.) r-HNS/U.O.D.Chamber Cell Concentrate Nucleic Acid (from the bottom ) (U.0.D.) r-HNS / UOD
Nr. 3 0,310 15*0 No. 3 0.310 15 * 0
Hr. 5 0,492 10,0Mr. 5 0.492 10.0
Hr. 7 0,698 8*3Mr. 7 0.698 8 * 3
Hr. 9 0,792 8,0Mr. 9 0.792 8.0
Nr. 10 0,810 7*9No. 10 0.810 7 * 9
Die obigen beiden Versuche J und k zeigen* dass die raehr~ atufige Fermentatio&svorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: Wenn Mikroorganismen in einem solchen Fermenter wie in Versuch > gezüchtet werden» wirkt jede Kammer als einzelner Fermenter* in welchem die Luft den oberen Teil des Raums angrenzend an die darüber befindliche Platte ausfüllt und hier als Kissen wirkt. Mit anderen Vierten« das Medium innerhalb einer Kammer wird durch Belüftung gründlich gemischt, doch mischt es sich kaum mit dem Medium in den benachbarten Kammern. Die Gehalte an Seilen variieren daher zwischen den einzelnen Kammern.The above two experiments J and k show * that the extensive fermentation device has the following features: When microorganisms are "grown" in such a fermenter as in the experiment, each chamber acts as an individual fermenter in which the air adjoins the upper part of the room fills the plate above and acts as a cushion here. With other fourths, “the medium within one chamber is thoroughly mixed by aeration , but it hardly mixes with the medium in the adjacent chambers. The content of ropes therefore varies between the individual chambers.
Wird andererseits das Kulturmedium mit einer bestimmten Rate vom Boden des Percenters aus eingeführt,, d.h. die Fermentation kontinuierlich durchgeführt* so ist die Verteilung der Zellen etwas anders. Während das Medium in jeder Kammer gut gerührt und gemischt wird, bewegt sich eine gewisse Menge des Mediums, die der vom Boden aus einströmemnden Menge entspricht, aufwärts von einer Kammer zu der nächsten durch die Locher in der oberen PlafcVe. Hiei^ei hindern Foktoranr ι*ίη tfie Eei.tnang an der PlaV.to :V.£ 109882/0298 On the other hand, if the culture medium is introduced at a certain rate from the bottom of the percentile, ie the fermentation is carried out continuously, * the distribution of the cells is somewhat different. As the medium in each chamber is well stirred and mixed, an amount equal to the amount flowing in from the bottom moves upward from one chamber to the next through the holes in the top plate. Hiei ^ ei prevent Foktoran r ι * ίη tfie Eei.tnang at the PlaV.to: V. £ 109882/0298
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der Flüssigkeitsgehaita die Belüftung und dgl.* das Medium am Äufströmen und bewirken So5 dass die Luft den oberen Teil einer Kammer unter der oberen Platte ausfüllt 9 wie wenn alle Kammern gesondert wie oben beschrieben betrieben werden. Diese Bedingungen sind in Fig. 5 gezeigt. Die AufwSrtsströraung und Zufuhr des Mediums werden jedoch quantitativ durchgeführt. Wenn das Medium in jeder Kammer gründlich gemischt ists nimmt die Strömung des Mediums als Ganzes die deutliche Form einer Kolbenströmung . Das Medium wird so nach oben gedrückt und am oberen Ende des Fermenters quantitativ abgezogen. Das gleiche Prinzio kann auf den Betrieb mit einer Batterie von Fennentern * die in Reihe angeordnet sind« angewendet werden.the liquid housing, the aeration and the like. * The medium flows on and so 5 that the air fills the upper part of a chamber under the upper plate 9 as if all chambers are operated separately as described above. These conditions are shown in FIG. However, the upward flow and supply of the medium are carried out quantitatively. If the medium is thoroughly mixed in each chamber s takes the flow of medium as a whole the significant form of a piston flow. The medium is thus pushed upwards and drawn off quantitatively at the upper end of the fermenter. The same principle can be applied to operation with a battery of fenenters * arranged in series «.
Der Versuch 4 zeigt, dass* wenn das Wachstum den stationären Zustand erreicht, jede Kammer Zellen bei der durchschnittlichen Verweilzeit hält. Die Zellenkonaentration variiert daher mit den Kammern. Spezieller ausgedrückt erfolgt die Züchtung kontinuierlich unter solchen Bedingungen* dass die gellen sich am Boden stets am Beginn ihrer logarithmischen Wachstumsphase befinden, diejenigen in der Mitte in der Zwischenphase und diejenigen am oberen Ende in der Endphase» und zwar durch eine geeignete Korabination der Strömungsrate des Mediums mit der Zellenwachstumsrate. Wird ein gewünschtes Produkt bei dem Zellenwachstum oder bei einer gewissem Periode der Wachstumsphase gebildet« so tritt die unterschiedliche Verteilung der Produktkonzentration in der gleichen Weise auf.Experiment 4 shows that * if the growth is stationary State reached, each chamber holds cells at the average residence time. The cell concentration therefore varies with it the chambers. More specifically, the cultivation is continuous under such conditions * that the gels on the ground are always at the beginning of their logarithmic growth phase, those in the middle in the intermediate phase and those at the top in the final phase »by one appropriate coordination of the flow rate of the medium with the rate of cell growth. Becomes a desired product in cell growth or formed during a certain period of the growth phase, so the different distribution of the product concentration occurs in the same way on.
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Die Tatsachea dass der Unterschied in der Zellenkonzentration in den jeweiligen Kammern nicht nur auf physikalischen Faktoren beruht, wurde mittels der biologischen Aktivitäten von Zellen nachgewiesen., die aus den Jeweiligen Kammern entnommen wurden„ beispielsweise durch den Nucleinsäuregehalt der gellen. Es 1st wesentlich* dass beim Betrieb jeder Kammer als einzelne Fermentlervorriehtung in einem kontinuierlichen Verfahren das Verhältnis des Volumens der Kammer zu der Strömungsrate des Mediums* d.h. die Verdünnungsrate* die maximale spezifische Wachstumsrate des Mikroorganismus nicht übersteigt. Die aus dem Oberlauf erhaltenen Zellen haben daher unter stationären Züchtungsbedingungen eine gewisse durchschnittliche Verweilzeit oder ein gewisses Zellenalter. Je mehr der Fermenter unterteilt ist, um so mehr arbeitet das Gesamtverfahren nach einem perfekten Kolbenströmungsmuster und umso deutlicher wird das Muster des Zellenkonzentrationsgradienten. Dies kann sowohl theoretisch als auch experimentell nachgewiesen werden.The fact that the difference in the cell concentration in the respective chambers is based not only on physical factors was demonstrated by means of the biological activities of cells that were removed from the respective chambers “for example by the nucleic acid content of the cells. It is essential * that when each chamber is operated as a single fermenter device in a continuous process, the ratio of the volume of the chamber to the flow rate of the medium * ie the dilution rate * does not exceed the maximum specific growth rate of the microorganism. The cells obtained from the upper reaches therefore have a certain average residence time or a certain cell age under stationary cultivation conditions. The more the fermenter is subdivided, the more the overall process works according to a perfect piston flow pattern and the clearer the pattern of the cell concentration gradient becomes. This can be proven both theoretically and experimentally.
Es wurde ein kontinuierliches Verfahren beschrieben* bei weichem das Medium vom Boden des Fermenters aus eingeführt wird/ doch kann das gleiche Grundverfahren stattdessen auch umgekehrt unter Einführung des Mediums vom oberen Ende her ohne Sinbusse der vorteilhaften Charakteristiken des bereits beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden. In diesem zweiten Falle tritt die Verteilung der Zellen natürlich vom oberen Ende nach dem Boden zu auf. Bei anaerober Fermentation wird durch Inert-A continuous process has been described * with soft the medium is introduced from the bottom of the fermenter / however, the same basic procedure can also be used in reverse, introducing the medium from the upper end without Sinuses of the advantageous characteristics of that already described Procedure to be carried out. In this second case, the distribution of the cells naturally follows from the top to the ground. In the case of anaerobic fermentation, inert
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gass> wie beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxyd und/oder im Verlaufe der Fermentation entwickelte Gasblasen der gleiche Effekt wie mit Luft oder Belüftung bei aerofcer Fermentation erzielt.gas s> such as nitrogen or carbon dioxide and / or gas bubbles developed in the course of fermentation have the same effect as achieved with air or aeration in aerofcer fermentation.
Die Schaffung der oben beschriebenen neuen Fermentationsvorrichtung ermöglicht ein neues Fermentaticnsverfahren unter Anwendung der oben beschriebenen Charakteristiken auf dein Gebiet der mikrobiologischen Reaktionen, die sich von rein chemisches Reaktionen unterscheiden. Einige Beispiele filr Fermentationsverfahren unter Verwendung der erfindungsgemässen Vorichtung und verschiedener Arten von Materialien werden im folgenden angegeben ίThe creation of the new fermentation device described above enables a new fermentation process to be used the characteristics described above in the field of microbiological reactions that differ from purely chemical Distinguish reactions. Some examples of fermentation processes using the device according to the invention and various types of materials are given below ί
(1) Übliche Fermentation(1) Ordinary fermentation
Viele Untersuchungen und Studien der üblichen Fermentation wurden bereits durchgeführt.» doch wurde bei keiner ein Verfahren* wie das erfindungsgemSsse, angewendet. Dieses wird in besonders wirksamer Weise auf ein kontinuierliches Fermentationsverfahren angewendet. Zu Beginn wird das Medium wie bei einem diskontinuierlichen Verfahren in einen Fermenter eingeführt 3 mit dem gewünschten Stamm von Mikroorganismen geimpft und unter Belüftung bei einer geeigneten Temperatur gezüchtet. Es ist kein Bewegen erforderlich» da die Platten mit den Löchern diese Arbeit erledigen. Nach einer gewissen Zeitspanne wird zusätzliches Medium in einer Volumenmenge, die von der Kapazität des Fermenters und der speziellen Wachstumsrate des Stamms ab»Many examinations and studies of the usual fermentation have already been carried out. " but none of them applied a method like the one according to the invention. This is particularly effectively applied to a continuous fermentation process. Initially, as in a batch process, the medium is introduced into a fermenter 3 inoculated with the desired strain of microorganisms and cultured with aeration at a suitable temperature. No moving is required because the plates with the holes do the job. After a certain period of time, additional medium is added in a volume that depends on the capacity of the fermenter and the specific growth rate of the strain »
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hängt, eingeführt? um die gewünschte Endbrühe am Auslass des Fermenters zu erhalten» Wie in Versuch 1I gezeigt.-» variiert das Sellenalter von Kammer zu Kammer, und die £ellenalterverteilung im überlauf hat grosse Ähnlichkeit mit einer Kolbengangscharakteristik . Es ist leicht ersichtlich,, dass ein kontinuierliches Verfahren sich im Vergleich zu einem diskontinuierlichen Verfahren durch seine hohe Produktivität auszeichnet.depends, introduced? in order to obtain the desired final broth at the outlet of the fermenter »As shown in experiment 1 I. -» the cell age varies from chamber to chamber, and the cell age distribution in the overflow is very similar to a piston path characteristic. It is easy to see that a continuous process is distinguished by its high productivity compared to a batch process.
(2) Feststoff-Fermentation(2) Solid fermentation
Es existieren einige Berichte über Fermentationen* bei welchen feste Materialien verwendet werden* doch wurden sie kaum für den industriellen Gebrauch entwickelt mit Ausnahme der Steroidfermentation. Die Fermentation von aromatischen Substanzen, wie beispielsweise Naphthalin und Anfchracan* die Verwendung von festem Paraffin bei der Fermentation und die Oxydation von Steroiden sind einige Beispiele für Feststoff-Fermentationen« die in gewissem Ausmass erfolgreich im Labormassstab durchgeführt wurden. Bei Durchführung in technischem Massstab treten jedoch verschiedene Probleme auf,und es werden nicht immer adäquate Ausbeuten erzielt. Ein wesentliches Problem bezieht sich auf die Behandlung von festen Materialien. Die genannten festen Materialien sind solches die in Wasser unlöslich oder wenig löslich sind. Bin Mikroorganismus würde nur den sehr kleinen Anteil der schlecht löslichen Materialien der sich im Wasser löst» assimilieren und daraus ein gewünschtes Produkt produzieren. Es ist daher sowohl theoretisch als auch experi-There have been some reports of fermentations * in which solid materials are used * but they have hardly been developed for industrial use with the exception of steroid fermentation. The fermentation of aromatic substances, such as naphthalene and Anfchracan * the use of solid paraffin in fermentation and the oxidation of steroids are some examples of solid fermentations « which to a certain extent have been successfully carried out on a laboratory scale. When performing on a technical scale however, there are various problems and adequate yields are not always obtained. A major problem relates focus on the treatment of solid materials. The solid materials mentioned are those which are insoluble or in water are sparingly soluble. A microorganism would only absorb the very small portion of the poorly soluble materials in the Water dissolves »assimilate and produce a desired product from it. It is therefore both theoretical and experimental
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raentell nachweisbar* dass die Auflösungsrate des Materials in Wasser der begrenzende Faktor für die Waehstumsrate der Mikroorganismen und die Produktionsrate eines geviUnschten Produkts wird und dass die Produktivität je Zeiteinheit im Langzeitbetrieb niedrig ist. Zur Erhöhung der Auflösungsrate des festen Materials wird das Material verflüssigt* indem es erst pulverisiert wird, um eine grosse Oberfläche zu sohaffen^ und dann eine grosse Menge in V/asser gegeben wird oder indem es in einem Lösungsmittel vor dem Einbringen in Wasser gelöst wird und sohliesslich durch kräftiges Bewegen.Raentell verifiable * that the rate of dissolution of the material in Water is the limiting factor for the growth rate of microorganisms and the production rate of a undesirable product and that the productivity per unit of time in long-term operation is low. To increase the rate of dissolution of the solid Material, the material is liquefied * by first pulverizing it is used to create a large surface, and then a large amount is given in water or by putting it in one Solvent is dissolved in water before adding and then finally by vigorous agitation.
Dieses Verfahren erfordert nicht nur einen ausserordentlichen Zeitaufwand und Auftaand an Arbeit und Ausrüstung,, sondern führt auch zu einem beträchtlichen Materialverlust. Das Lösungsmittel beeinträchtigt häufig das Wachstum der Mikroorganismen s ferner treten Probleme bei der Wahl der Materialien bezüglich der Quantität und Qualität auf-, und schliesslich sind die Kosten sicher nicht zu vernachlässigen. Zusätzlich zu den obigen Problemen neigen die in Wasser gegebenen pulverisierten Materialien manchmal dazu« in den kolloidalen Zustand überzugehen. Bsi Anwendung in grosser Menge gehen auch nicht verwertete feste Materialien in der abgezogenen KulturbrUhe verloren. Dieses Problem tritt sowohl bei diskontinuierlichen als auch bei kontinuierlichen Verfahren auf, doch inabesondere bei letzteren, da eine gewisse Menge an Medium aus der Fermentationsvorrichtung abfliesst.This method not only requires an extraordinary amount of time and labor and equipment, but also results in a considerable loss of material. The solvent often impaired the growth of microorganisms s also having problems in the choice of materials with regard to the quantity and quality up, and finally the cost is certainly not negligible. In addition to the above problems, the powdered materials put in water sometimes tend to "go to the colloidal state." When used in large quantities, unused solid materials are also lost in the withdrawn culture broth. This problem occurs in both discontinuous and continuous processes, but especially in the latter, since a certain amount of medium flows out of the fermentation device.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Überwindung aller oben genannten Probleme. Bei dem diskontinuierlichen VerfahrenThe present invention enables all of the above problems to be overcome. In the discontinuous process
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braucht der Fermenfcer keine spezielle Einrichtung zur Fulverisierung Gder Emulgierung des festen Materials aufzuweisen, und es wird eine grössere Menge an festem Material als gewannlieh verwendet. Dies erhöht im Verhältnis den Oberflächenberelch des festen Materials je Einheit an Menge Medium und beschränkt die Wachsturasrate des Mikroorganismus nicht, wodurch die Beschränkungen überwunden werden* die bei dem gewöhnlichen Feststoff-Perraentationsverfahren leicht auftreten. Dann wird ein Medium in den Permenter eingeführt 9 das gewisse für das Wachstum des Mikroorganismus wesentliche Bestandteile enthält, und die Temperatur wird,, wenn die Fermentation erfolgt 3 eingestellt und Luft eingesprüht. Bei des diskontinuierlichen Verfahren ist es nicht erforderlich, dass jede Kammer als solche wirkt* und es besteht eine freie Wahl bezüglich der Grosse und des perforierten Bereichs einer Platte. Die Löcher können gross sein. Es kann sogar ein grobes Drahtnetzt verwendet werden. Die Wahl erfolgt je nach den Mikroorganismen und dem verwendeten Material. Die Platten erfüllen hier mehrere Aufgaben, na*m~ lieh, das Material in dem Medium zu halten« die vom Boden her eingeführte, aufwärts strömende Luft zu zerteilen, so dass sich die Luft in dem Medium in allen Richtungen ausbreitet * und so das Medium und die Luft in engem Kontakt zu halten, was zu einer hohen Sauerstoffübeffülirungsrate führt.the fermenter does not need to have a special facility for fulverization or emulsification of the solid material, and a greater amount of solid material than is used is usually used. This proportionally increases the surface area of the solid material per unit amount of the medium and does not limit the growth rate of the microorganism, thereby overcoming the limitations that are easily encountered in the ordinary solid-permeation method. Then a medium is introduced into the permenter 9 which contains certain components essential for the growth of the microorganism, and the temperature is adjusted when the fermentation takes place 3 and air is sprayed in. With the discontinuous process, it is not necessary for each chamber to act as such * and there is a free choice with regard to the size and the perforated area of a plate. The holes can be large. Even a coarse wire mesh can be used. The choice is made depending on the microorganisms and the material used. The plates fulfill several tasks here, namely to keep the material in the medium, to break up the upward-flowing air introduced from the bottom, so that the air in the medium spreads in all directions * and so does the medium and keeping the air in close contact, resulting in a high rate of oxygen inflation.
Nach der Fermentation wird die fermentierte Brühe abgezogen und dem Isolierungsverfahren des Produkts unterworfen. Nach Abziehen der flüssigen Phase bleibt festes Material in dem Fer-After fermentation, the fermented broth is drawn off and subjected to the isolation process of the product. After peeling the liquid phase, solid material remains in the
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menter, das nicht mit dem Mikroorganismus reagiert hat, und eine weitere Fermentation kann durch einfache Zufuhr des Mediums durchgeführt werden. Dies kann viele Male wiederholt werden, bis das verbleibende feste Material vollständig verbraucht ist. So wird das Verfahren in diesem Fermenter frei von den Nachteilen durchgeführt,, die stets gewöhnliche Fermentationsverfahren unter Verwendung fester Materialien beeinträchtigt haben.menter that did not react with the microorganism, and a further fermentation can be carried out by simply adding the medium. This can be repeated many times until the remaining solid material is completely consumed. So the process in this fermenter becomes free carried out by the disadvantages, the always ordinary fermentation process using solid materials.
Das kontinuierliche Verfahren wird in der gleichen Weise wie das diskontinuierliche Verfahren begonnen. Hier ist es jedoch wesentlich s dass jede Kammer gesondert und einzeln arbeitete und es kann erforderlich sein/. Platten mit kleineren Löchern zu verwenden, jedoch ohne sie so klein zu machen? dass ein Verlust an Luftdruck bewirkt wird oder Fremdelemente die Löcher verstopfen und eine glatte Strömung der Flüssigkeit verhindern können und dgl.. Die Grosse der Löcher und des perforierten Bereichs einer Platte sollten durch solche Faktoren bestimmt werden» wie die Höhe der verwendeten Säule, ihren Querschnitt, das Verhältnis von Säulenhöhe zu Querschnitt„ den Abstand von einer Platte zu einer anderen (Höhe einer Kammer)/ die physikalischen Eigenschaften des zu verwendenden Mediums, die zugeführte Luftmenge» die Art der Fermentation und dgl.. Diese werden vor Beginn des Verfahrens bestimmt.The continuous process is started in the same way as the batch process. There is however much s that each chamber separately and worked individually, and it may be necessary /. Using plates with smaller holes, but without making them so small? that a loss of air pressure is caused or foreign elements can clog the holes and prevent a smooth flow of the liquid; and the like. The size of the holes and the perforated area of a plate should be determined by such factors as the height of the column used, its cross-section , the ratio of column height to cross-section "the distance from one plate to another (height of a chamber) / the physical properties of the medium to be used, the amount of air supplied" the type of fermentation and the like. These are determined before the start of the process.
Eine gewisse Zeit nach Inoculation des Mikroorganismus und nach Beginn der Fermentation wird zusätzliches Medium vom Boden aus quantitativ unter Belüftung bei einer gesteuerten TemperaturA certain time after the inoculation of the microorganism and after the start of fermentation, additional medium becomes available from the soil off quantitatively with ventilation at a controlled temperature
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zugeführt* und die Fermentation wird so kontinuierlich so lange als gewünscht durchgeführt. Die Belüftung bewirkt ein gründliches Bewegen des Mediums in jeder Kammer, überschüssiges, durch die Zufuhr vom Boden her nach oben gepresstes Medium fliesst am oberen Ende über3 wobei dessen Menge der zugeftihrten Menge entspricht. Sehlieslsieh wird ein Zellenkonzentrationsgradient von der Bodenkammer zu der Kammer am oberen Ende in Richtung der Mediumströmung erzeugt.fed * and the fermentation is carried out continuously for as long as desired. The aeration causes a thorough movement of the medium in each chamber, excess medium, which has been pressed up by the supply from the bottom, flows over 3 at the upper end, the amount of which corresponds to the supplied amount. This creates a cell concentration gradient from the bottom chamber to the chamber at the top in the direction of the medium flow.
Wird ein festes Material als einzige Kohlenstoffquelle für den zu züchtenden Mikroorganismus verwendet, so sollte dieses in die einzelnen Kammern vor Beginn des Verfahrens eingebracht werden. In diesem Falle wird die Menge, die in jede Kammer einzubringen ist;, durch die Beziehung von Zellenalter zu dem zu verbrauchenden festen Material bestimmt. Wenn das Material keine direkte Fermentationsquelle sondern Substrat ist, auf welches ein durch den Mikroorganismus während der Fermentation erzeugtes Enayni wirkt {bei der Steroidoxydation), und die Produktion von Enzym eine gewisse Beziehung zu dem Zellenalter hat, verläuft die kontinuierliche Fermentation mit einem mehrstufigen Fermenter noch vollständiger. Mit anderen Worten, die Wirkung eines durch einen Mikroorganismus erzeugten Enzyms kann in wirksamer Weise dadurch Induziert werden, dass das Material nur in die Kammern eingebracht wird, die Zellen eines gewissen Alters, die dieses Enzym erzeugen» enthalten, da das Zellenalter in den jeweiligen Kammern variiert. Da3 kontinuierliche Verfahren kann fortgeführt werden, bis das Material vollständig verbreuoht ist.If a solid material is used as the sole source of carbon for the microorganism to be grown, it should be used in the individual chambers are introduced before the start of the proceedings. In this case the amount that goes into each chamber is to be brought in;, through the relationship of cell age to the solid material to be consumed is determined. If the material is not a direct fermentation source but a substrate, on which one by the microorganism during fermentation generated Enayni works {in the steroid oxidation), and the production of enzyme has a certain relationship to the cell age, the continuous fermentation proceeds with a multistage Fermenter even more complete. In other words, the action of an enzyme produced by a microorganism can be effectively induced by only introducing the material into the chambers, the cells of one certain ages that produce this enzyme »contain, as the cell age in the respective chambers varies. Da3 continuous Procedure can be continued until the material is completely covered.
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p) Fermentation bei Erdölpz'oduktenp) Fermentation in petroleum products
Aufgrund der UnlSslichkeit von einigen Materialien treten bei der Verwendung von Erdölprodukten zur Fermentation in technischem Massstab Probleme auf. Mikroorganismen werden zur Entschwefelung oder Entparaffinierung von öl vsrwenclet sowie in Erdölprodukten gezüchtet s und der erfiridungsgemMsse irehrstufige Fermenter kaiin mit Vorteil bei solchen ^erfahren verwendet werden,Problems arise with the use of petroleum products for fermentation on an industrial scale because of the insolubility of some materials. Microorganisms are vsrwenclet for desulphurisation or dewaxing of oil and petroleum products in s bred and erfiridungsgemMsse irehrstufige fermenter Kaiin to advantage in such ^ learn be used
Bei dei· kontinuierlichen Fermentation in Üblichen Fermentern erfolgt keine vollständige Assimiiiorung von Erdölprodukten2 und es ist schwierig* ölrÜGkstMnde von den Bekterienzellen in der tiberfliessenden KulturbrUhe abautrennen, Ein Verfahren unter Verwendung eines Fermenters gemäss der vorliegenden Erfindung ermöglichte dass der obere Teil des Fermenters als vollständiger Assimilator fUr ölrückstände «irkti so dass die Seilen darin vollständig ausgewachsen sind \xnä die abgezogene Kulturbrühe hauptsächlich aus Wasser besteht.In the continuous fermentation in conventional fermenters, there is no complete assimilation of petroleum products 2 and it is difficult to separate oil residues from the bacterial cells in the overflowing culture broth for oil residues «ircti so that the ropes in it are completely grown \ xnä the withdrawn culture broth consists mainly of water.
Zur Entschwefelung oder Entparaffinierung, int ein kontinuierliches Verfahren unter Verwendung sines mehrstufigen Fermenters vorteilhafte um eine Endbrühe mit dem erwarteten Ausmass an Reaktion zu erhalten. Mit zumindest einem Erdölprodukt, das in dem Medium leicht emulgiert und kontinuierlich vom Boden des Fermenters aus eingebracht wurde,- kann die Fermentation unter Belüftung und Einstellung der Menge an zugeführtera Medium so durchgeführt warden, dans ein« Bi'tthe erhalten wird« die einFor desulfurization or dewaxing, int a continuous Method using his multi-stage fermenter advantageous around a final broth with the expected level of reaction to obtain. With at least one petroleum product that is easily emulsified in the medium and continuously from the bottom of the Fermenter was introduced from, - the fermentation with aeration and adjustment of the amount of medium supplied be carried out, then a "Bi'tthe will be received" the one
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einheitliches Reaktionsausraass aufweist. In diesem Fall wird ebenfalls die Verteilung des Alters der fellen festgestellt, und die erhaltenen Zellen habsn eine gewisse ermittelte Qualität . "has uniform reaction outcome. In this case, too, the distribution of the age of the pelts is determined , and the cells obtained have a certain determined quality. "
synchrone Fermentation synchronous fermentation
Wie bereits wiederholt erwähnt wurde,* weist bei Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens in einer mehrstufigen Fermentationsvorrichtung geraäse der Erfindung das Medium in jeder Kammex* eine Kulturphase, die von denjenigen in anderen Kammern verschieden ists auf. In manchen Fällen erfordert die Fermentation die Anwendung einer synchronen Methode s um die optimale gellenvertellung zu erzielen. Es wurde beispielsvieise festgestellte dass eine Extraktion von Ribonukleinsäure aus Hefesellen wirksamer am Ende der logarithmischen Wachstumsphase des Stamirs durchgeführt werden kann, lfm dies zu erreichen* wurden einige Vorrichtungen und Verfahren ausgestaltet g um Zellen des optimalen Alters bei kontinuierlicher Fermentation zu erhalten» Die erfindungsgemässe Methode und Vorrichtung sind jedoch neu. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie bei der sonstigen Fermentation, und die Zufuhrmenge und -rate* die Kapazität der jeweiligen Kammern und Anzahl der Platten werden demzufolge so bemessen und bestimmt!? dass die fermentierte Endbrühe auf den Endzustand der logarithmischen Wachstumsphase gebracht wird.As has already been mentioned repeatedly, * indicates when carrying out a continuous process in a multistage fermentation apparatus geraäse the invention, the medium in each Kammex * a culture phase, s is different from those in other chambers. In some cases, fermentation requires the use of a synchronous method to achieve the optimum gellenvertellung s. It was beispielsvieise determined that an extraction of RNA from Hefesellen effective at the end of the logarithmic growth phase of the Stamirs can be carried out, this linear meters to reach * were some devices and methods g designed to cells of the optimal age to obtain with continuous fermentation "The inventive method and However, devices are new. The method of operation is the same as for the other fermentation, and the feed quantity and rate * the capacity of the respective chambers and number of plates are accordingly measured and determined ! that the fermented final broth is brought to the final state of the logarithmic growth phase.
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Vile bereits dargelegt wurde s kann die erfindungsgeniSssa Fermentationsvorrichtimg aufgrund iiirsr besonderen Qualität sehr wirksam bei verschiedenen kontinuierlichen Fermentationsverfahren angewendet werden. Neben der hohen Wirksamkeit sind die Kosten de.r erforderlichen Anlage gering* und es wird ©ine hohe Ausbeute je Einheit in allen Fällen erzielt. S has already set out the vile erfindungsgeniSssa Fermentationsvorrichtimg can be very effective applied to various continuous fermentation process due iiirsr particular quality. In addition to the high effectiveness, the costs of the required system are low * and a high yield per unit is achieved in all cases.
Es ist ferner ein wesentliches Merkmal des in der Fermentationsfe teehnlk verwendeten Grund ve rf ahrens,, dass die rnikrobiellen Zellen in einem Medium oder einer Suspension nach Beendigung der Fermentation von dem Medium oder der Suspension abgetrennt werden müssen. Dies erfolgt gewöhnlich durch Zentrifugieren und Filtrieren. Weder das Zentrifugieren noch das S'iltrieren kann jedoch zur Isolierung von reinen Bakterienssellen führen·, da auch andere feste Substanzen als die Zellen in dem Medium gesammelt werden^ und es ist schwierig solche Substanzen von den Zellen durch Waschen abzutrennen. Wenn eine spezielle Form von Zellen gewünscht wird oder beispielsweise für einen technischen Zweck nur eine Sporensuspfnsion vervjendet werden soll, ermöglicht es weder das Zentrifugieren noch das Filtrieren, Sporen von vegetativen Zellen abzutrennen. Wenn die Zellen als industrielle Materialien für die Produktion von Enzymen verwendet werden sollen* ist es erforderlich, nur die gezüchteten Zellen, die eine spezielle Eigenschaft haben, zu sammeln, beispielsweise diejenigen mit einem hohen Nucleinsäuregehalt oder nach Entfernung von autolysierten Zellmaterialien hochgradig aktivierteIt is also an essential feature of the fermentation furnace Teehnlk used the basic procedure, that the microbial cells be separated from the medium or the suspension in a medium or a suspension after the fermentation has ended have to. This is usually done by centrifugation and filtration. Neither centrifugation nor filtration can but lead to the isolation of pure bacterial cells · because solid substances other than the cells were also collected in the medium and it is difficult to separate such substances from the cells by washing. When a special form of Cells is desired or, for example, only one spore suspension is to be used for a technical purpose neither centrifugation nor filtration is used to separate spores from vegetative cells. If the cells as industrial Materials to be used for the production of enzymes * it is required only the cultured cells that have a special property of collecting, for example those with high nucleic acid content or highly activated after removal of autolyzed cellular materials
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l'ic-j · le«. übliche l5o3ie:inmjjsra©thodQn können diese Erfordernisse nicht öi'i'iiilen. Aussserdem ist es vom fachlichen Staiidkpunkt aus, ■beispielsweise vom physiologischen* immunologischen? cytolo-Cisohen und mikrobiologischen Standpunkt aus, häufig erforderlich, i'Girie Bakterienseilen an gewinnen. Eisher wurde keine perfekte Methode sur Abtrennung solcher Zellen bekannt.l'ic-j · le «. Usual l5o3ie: inmjjsra © methods cannot meet these requirements. In addition, it is from the technical stability point, ■ for example from the physiological * immunological? From a cytolo-cisohen and microbiological point of view , often necessary, i'Girie bacterial ropes to gain. No perfect method of separating such cells has been known to date.
'&qX imUörsuohungen= die auf die Konzentrierung, ilev/innung und/ oder Isolierung von Bakterienseiliin mit spezifischen JBigensohaf- '& qX imUörsuohungen = those on the concentration, removal and / or isolation of bacterial lines with specific JBigensohaf-
i;oj». gerichtet waren? wurde gefunden» dass diese Zwecke und Erfordernisse durch Verwendung eines mehrstufigen Fermenters erroiohv werden können: in welchen eine Eakteriensellensuispension uder eine Suspension von Sellfraktionen eingeführt wird. Diese Rüspenqion wird vom Boden her belüftet, um einen Schaum zu bilden. Zellen oder Proteinteilchen werden an der Oberfläche des Schauras geraäss ihrer Ladung adsorbiert. Diese Bakterienzellen werden in dem Fermenter aufwärts fraktioniert, konzentiert und/oder verteilt.i; oj ». were directed? it has been found that these purposes and requirements can be met through the use of a multi-stage fermenter : into which a bacterial cell suspension or a suspension of sell fractions is introduced. This rüspenqion is aerated from the ground to form a foam. Cells or protein particles are adsorbed on the surface of the Schauras due to their charge. These bacterial cells are fractionated, concentrated and / or distributed upwards in the fermenter.
Ira einzelneren wird die Eaktex-ienaellen suspension oder die Suspension von Zellfraktionen in einen mehrstufigen Fermenfcer eingeführt, in den erforderlichenfalls ein Schäumungsraittel eingeführt wird und der vom Boden her belüftet wird. Diese BaIcteriensiellen oder Zellen Traktionen werden* wenn die Suspension schäumt, an der Oberfläche des Schaums in einer gewissen Rate JeIra individuals will use the Eaktex-ienaellen suspension or the Suspension of cell fractions in a multistage fermenter introduced, if necessary, a foaming agent is introduced and which is ventilated from the ground. These BaIcteriensielle or cell tractions are * when the suspension foams, depending on the surface of the foam at a certain rate
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nach der Zusammensetzung der Suspension, der Anordnung des Schaums, der Art des Sehäumungsmittels und dergl. verteilt, wobei die Konzentrationsrate von der jenigen in einem flüssigen Medium verschieden ißt* und der Schaum geht durch die Löcher in joder Trennplatte nach oben in die unmittelbar darüber befindliche Kammer t in der er in Kontakt mit dem Medium kommt* und weiter nach oben durch das Medium in dieser und durch eine weitere Platte und so weiter, bis er das obere Ende des Fermenfe ters erreicht.according to the composition of the suspension, the arrangement of the foam, the type of foaming agent and the like. The concentration rate differs from that in a liquid medium * and the foam goes through the holes in the separating plate up into the one immediately above it Chamber t in which it comes into contact with the medium * and further up through the medium in this and through another plate and so on until it reaches the upper end of the Fermenfe ters.
Im stationären Zustand findet keine Änderung in der in jeder Kammer enthaltenen PlUssigkeitsmenge statt, und das Kedium aus der oberen Kammer strömt* wenn der Schaum sich von einer Kammer in die nächste nach oben bewegt, in einer Menge herab, die derjenigen des FlUssigkeitsgehalts des Schaums entspricht. D.h., der Schaum steigt auf, während das Medium sich abwärts bewegt, und es findet an jeder Teilerplatte zwischen den beteiligten Kammern eine Wechselwirkung der Mediumlö'sung statt. ψ An dieser Verbindungsstelle werden die Bellen, wenn die Zellenkonzentration an dem Schaum höher als diejenige in dem Me-■ dium ist, nach oben gedrückt. Wenn die Zellenkonzentration in dem Medium höher als diejenige an dem Schaum ist, tritt ein entgegengesetzter Effekt auf. Die Konzentration von Zellen an dem Schaum differiert im Grad nach solchen Faktoren, wie Typ des Mediums, verwendeten Bakterienzellen oder Zellfraktionen und Art des Sehäumungsmittels und pH-Wert. Diese BedingungenIn the steady state, there is no change in the amount of liquid contained in each chamber, and the kedium flows out of the upper chamber as the foam moves up from one chamber to the next, in an amount equal to that of the liquid content of the foam . That is, the foam rises while the medium moves downwards, and an interaction of the medium solution takes place at each divider plate between the chambers involved. ψ At this junction, if the cell concentration on the foam is higher than that in the medium, the barks are pushed upwards. If the cell concentration in the medium is higher than that on the foam, an opposite effect occurs. The concentration of cells on the foam differs in degree according to such factors as the type of medium, bacterial cells or cell fractions used, and the type of foaming agent and pH. These conditions
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sollten durch Vorversuch© vorher eingestellt werden. Es können so Zellen mit einer spezifischen Eigenschaft konzentriert und/ oder fraktioniert «erden. Dieses Verfahren kann noch wirksamer durch wiederholte Zyklen des oben beschriebenen Verfahrens durchgeführt «erden. Wenn dagegen das Medium oder die flüssige Phase gebraucht vjlrd3 kann sie aus den Kammern, in denen der Zellengehalt gering 1st, entnommen werden.should be set beforehand by means of a preliminary test ©. In this way, cells with a specific property can be concentrated and / or fractionated. This procedure can be carried out more effectively by repeated cycles of the procedure described above. In contrast, if the medium or the liquid phase vjlrd used 3 may be derived from the chambers in which the cell content 1st low, are removed.
Die erfindungsgemässe Fermentationsvorrichtung kann so zum Sammeln und Abtrennen gewünschter Zellkörper verwendet werden« wobei im allgemeinen ' mehr als 90 # der uesamtzellen abgetrennt und/oder fraktioniert werden* ohne dass eine nachteilige physikalische und chemische Beeinflussung durch Erhitzen, durch grössere Änderungen des pH-Werts und dgl. auftritt. Ausserdem können die Zellen erforderlichenfalls anschliessend mit höherem Wirkungsgrad als bei den Üblichen Methoden filtriert oder zentrifugiert werden. Einfache Betriebsweisen bei der Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens sind ein weiterer /orteil der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz zu dem erfindungsgemässen Verfahren werden die Zellen in einem üblichen Fermenter gleichförmig verteilt und können daher nicht konzentriert und/ oder abgetrennt werden.The fermentation device according to the invention can thus be used for collecting and separating desired cell bodies are used "wherein generally more than 90 # of the total cells are separated and / or be fractionated * without any disadvantageous physical and chemical influence through heating, through larger ones Changes in pH and the like occur. In addition, the cells can then, if necessary, with a higher degree of efficiency be filtered or centrifuged than with the usual methods. Simple modes of operation in the implementation a continuous process are a further advantage of the present invention. In contrast to the inventive Process the cells in a conventional fermenter uniformly distributed and therefore cannot be concentrated and / or separated.
Die Art und Konsistenz der Versohäumungsmittel« die in dem Verfahren verwendet werden können, hängt von dem Zustand und der Art der zu verwendenden Zollen ab. Verschiedene Arten von oberflächenaktiven Substanzen, Fettsäureaminen > anorganischen SaI- The type and consistency of the overspill «included in the proceeding can be used depends on the condition and type of inch to be used. Different types of surfactants, fatty acid amines> inorganic SaI
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zen und dgl., können einzeln oder in Korabination verwendet werden. Die Konsistenz kann durch einfache Prüfungen bestimmt werden.zen and the like, can be used individually or in coordination will. The consistency can be determined by simple checks.
Durch das obige Verfahren können Sporen.» Froteingranulae, ZeIlfragmente und dgl., sowie vegetative Zellen und Mikroorganismen getrennt, konzentriert und/oder fraktioniert werden. Andererseits wird ein Medium oder eine Kulturbrühe erhalten, die frei von Bakterienzellen oder anderen Fremdelementen ist.The above procedure can cause spores. " Frote granules, cell fragments and the like, as well as vegetative cells and microorganisms are separated, concentrated and / or fractionated. on the other hand a medium or a culture broth is obtained which is free from bacterial cells or other foreign elements.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren, bei welchem die speziellen Charakteristiken der mehrstufigen Fermentationsvorriehtung angewendet werden« können Bakterienzellen aus einem Kulturmedium abgetrennt, konzentriert und/oder fraktioniert werden. Eine solche Methode ist bisher nicht bekannt geworden, und sie ist für industrielle Anwendungen ausserordentlich wertvoll.By the inventive method, in which the special Characteristics of the multi-stage fermentation device can be used «bacterial cells can be separated from a culture medium, concentrated and / or fractionated. Such a method has not yet become known and it is extremely valuable for industrial applications.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung« ohne sie zu beschränken.The following examples explain the invention without adding to it restrict.
Ein zylindrischer Fermenter mit einem Innendurchmesser von 6 cm und einer Höhe von 120 cm war durch vier quer angeordnete Platten in gleiche Tolle unterteilt* wobei Jede Platte mehrere Löoher mit einem Durchmesser von 2 mm aufwies und das Offungsverhältnis 20 % ausmachte (vgl. Fig. *;)·A cylindrical fermenter with an inner diameter of 6 cm and a height of 120 cm was divided into equal parts by four transversely arranged plates * each plate had several holes with a diameter of 2 mm and the opening ratio was 20 % (see Fig. * ;) ·
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Rohes technisches Naphthalin wurde in einer Menge von 10 Gew.-^ der GesamtfltissigVeit in die zweite Kammer von unten einge führt, und ein von Bakterien freies Züchtungsmediurrip das 0*25 Ammoniumchlorid* 2 % Hanganchlorid« 0,005 % Ferrosulfat und Of05 % Calciumchlorid enthielt., wurde eingegossen» wonach die Kammer mit Pseudomonas aeruginosa Mr. B-3^ beimpft wurde.Crude technical naphthalene was introduced into the second chamber from below in an amount of 10% by weight of the total liquid, and a culture medium free from bacteria and containing 0 * 25 ammonium chloride * 2 % hangan chloride, 0.005 % ferrous sulphate and Of05 % calcium chloride., was poured, after which the chamber was inoculated with Pseudomonas aeruginosa Mr. B-3 ^.
Bei der Durchführung der Fermentation bei 50°C unter Belüftung mit einer lineraren Geschwindigkeit von 3 cm/Sekunde gelangte eine gewisse Menge des in dieser Kammer vorhandenen festen Naphthalins durch die Löcher in den Platten in die benachbarten Kammern. Nach 36-stUndiger Fermentation waren 10,6 g Salicylsäure «Je 1 erzeugt. Diese Salicylsäure wird durch weitere Fermentation nicht vermindert oder zersetzt.When the fermentation was carried out at 50 ° C. with aeration at a linear speed of 3 cm / second, a certain amount of the solid naphthalene present in this chamber passed through the holes in the plates into the adjacent chambers. After 36 hours of fermentation, 10.6 g of salicylic acid were produced. This salicylic acid is not reduced or broken down by further fermentation.
Nach beendeter Fermentation wurde die fermentierte Brühe vom Boden des Fermenters abgezogen» und 85 $ des anfänglichen festen Naphthalins wurde in dem Fermenter gesammelt. Unter Verwendung dieses wiedergewonnenen Naphthalins und der Zellen* die in dem Fermenter geblieben waren» wurde ein weiterer Fermentationszyklus durch einfaches Einbringen der oben beschriebenen Minerallösung durchgeführt. Dieser Arbeitsgang wurde sechsmal wiederholt.When the fermentation was complete, the fermented broth was drained from the bottom of the fermenter and 85% of the initial solid Naphthalene was collected in the fermenter. Using this recovered naphthalene and cells * that remained in the fermenter "became another fermentation cycle by simply introducing those described above Mineral solution carried out. This operation was done six times repeated.
Ein ZUchtungsmedlura mit einem Gehalt von 10 56 Glucose« 1 % Harnstoff, 0,1 $ KH2PO1^ OpO^ % MgSO4 . 7HgO, 0,6 # Maisquell-A breeding medlura with a content of 10 56 glucose «1 % urea, 0.1 $ KH 2 PO 1 ^ OpO ^ % MgSO 4 . 7HgO, 0.6 # soaked corn
trakt* 2 Teile jtract * 2 parts j
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wasser, 0,1 % Kefeextrakt* 2 Teile je Million. Fe*"8", 2 1EeIIe jewater, 0.1 % kefe extract * 2 parts per million. Fe * " 8 ", 2 1 EeIIe each
Million Mn+* und 2 ing/i Biotin wurde in den gleichen Fermenter wie in Beispiel 1 in der gleichen Weise eingebracht. Mach der Sterilisation wurde das Medium auf 300C abgekühlt «ad mit der Impfkultur in einer Menge, die 2 \rol.-# des Mediums entsprach beimpft f wobei die Impfkultur durch Züchtung von Corynebacterium gelatinosum Nr. 718jJ in einem Medium erhalten war, das die gleiche Zusammensetzung wie oben beschrieben mit der einzigen Ausnahme hattej, dass der Gluoosogehalt" 8 % betrug. Εε wurde dann bei 30eC unter einer Belüftung von 200 - 400 ecm je Minute gezüchtet. Nach 58 Stunden erreichte dor DL-Alanin-Gehalt in dem Medium 40 g/l. Die Anzahl der verwendeten Platten kann frei gewählt werden und beeinflusst selbst das Ergebnis des Arbeitsgangs im Falle dieses diskontinuierlichen Verfahrens nicht.Million Mn + * and 2 ing / i biotin were introduced into the same fermenter as in Example 1 in the same manner. Mach sterilization the medium at 30 0 C was cooled "ad with the seed culture in an amount wherein the inoculum gelatinosum by culturing Corynebacterium no. 718jJ was obtained in a medium 2 \ r ol .- # corresponded to the medium inoculated f, the same composition as described above hattej with the only exception that the Gluoosogehalt was "8% Εε was then at 30 e C under aeration of 200 -. ecm 400 per cultured minute after 58 hours reached dor DL-alanine content. in the medium 40 g / l. The number of plates used can be chosen freely and does not even affect the result of the operation in the case of this discontinuous process.
Ein kontinuierliches Verfahren unter Verwendung der gleichen Bestandteile und von fünf in gleichem Abstand quer in dem Fermenter angeordneten Platten wurde dann durchgeführt. 1/12 des Gesamtvolumens des Mediums wurde je Stunde vom Boden des Fermenters aus einegebracht. In etwa 24 Stunden war der stationäre Zustand erreicht. Der Gehalt an Zellen und Alanin in dem Medium war in den jeweiligen Kanunern verschieden. Beide Gehalte waren* wie festgestellt wurde, in der obersten Kammer am höchsten, nämlich 34 g/l Alanin und 9,2 U.O.D. Bakterienzellen. So betrug beispielsweise der Alaningehalt in den jeweiligen Kammern von unten nach oben* (1) 0,5 g/lf (2) 5 g/l, (3) 17 g/l, (4) 29 g/l, (5) 34 g/l.A continuous process using the same ingredients and five equally spaced plates across the fermenter was then carried out. 1/12 of the total volume of the medium was brought in from the bottom of the fermenter per hour. The steady state was reached in about 24 hours. The content of cells and alanine in the medium was different in the respective canoes. As was found, both contents were highest in the top chamber, namely 34 g / l alanine and 9.2 UOD bacterial cells. For example, the alanine content in the respective chambers was from bottom to top * (1) 0.5 g / l f (2) 5 g / l, (3) 17 g / l, (4) 29 g / l, (5 ) 34 g / l.
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Nach den in Beispiel 1 beschriebenen Arbeltsweisen wurde das Medium hergestellt und mit dem gleichen Bakterieninooulum beimpft. Naphthalin wurde wie in Beispiel 1 verwendet.Following the procedure described in Example 1, the Medium prepared and with the same bacterial inooulum inoculates. Naphthalene was used as in Example 1.
Nach 24-stündiger Fermentation erreichte der Salicylsäuregehalt in dem Medium 6,2 g/l· Von diesem Zeitpunkt ab wurde eine sterilisierte anorganische Salzlösung vom Boden aus mittels einer Dosierpumpe eingeführt. Der Mengenanteil dieser Lösung zu der Gesamtflüssigkeit in dem Fermenter oder die VferdUnnungsrate betrug 1/15 je Stunde · Wach 40 Stunden vom Beginn ties Verfahrens ab enthielt jede Kammer Bakterienzellen und Salicylsäure« und der stationäre Zustand war erreicht. Die Menge an gebildeter Salicylsäure betrug von der Bodenkammer aus nach oben: (1) 0,8 g/l, (2) 0,8 g/l, O) 6,} g/l und (4) 7,5 g/L Der Gehalt in der vierten Kammer war mit dem Gehalt in der abgezogenen fermentierten Brühe identisch. Die Fermentation wurde kontinuierlich etwa 10 Tage durchgeführt, bis das feste Naphthalin in dem Fermenter vollständig verbraucht war.After fermentation for 24 hours, the salicylic acid content in the medium reached 6.2 g / l. From this point onwards, a sterilized inorganic salt solution was introduced from the bottom by means of a metering pump. The proportion of this solution to the total liquid in the fermenter, or the fermentation rate, was 1/15 per hour. 40 hours awake from the beginning of the process, each chamber contained bacterial cells and salicylic acid, and the steady state was reached. The amount of salicylic acid formed from the bottom chamber upwards was: (1) 0.8 g / l, (2) 0.8 g / l, O) 6,} g / l and (4) 7.5 g / L The content in the fourth chamber was identical to the content in the fermented broth drawn off. The fermentation was carried out continuously for about 10 days until the solid naphthalene in the fermenter was completely consumed.
Ein säulenförmiger 5 1-Fermenter war in 6 Kammern unterteilt, wobei bei jeder Platte die Löcher 20 & ihrer Gesamtfläche ausmachten und die Löcher jeweils einen Durchmesser von 2 mm aufwiesen. Die Einteilung war so, dass die erste Kammer (Bodenkammer) ein Volumen von 1,5 1 aufwies und die restlichen Kammern jeweils ein Volumen von 0*7 1 hatten. Unter Verwendung vonA 5 liter columnar fermenter was divided into 6 chambers, the holes in each plate making up 20 % of its total area and the holes each having a diameter of 2 mm. The division was such that the first chamber (bottom chamber) had a volume of 1.5 liters and the remaining chambers each had a volume of 0 * 7 liters. Under the use of
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Leichtöl wurde die Fermentation von Hefe (Candida 1-ypolitica) und die Entparaffinierung druohgeführt.The fermentation of yeast (Candida 1-ypolitica) and the dewaxing were carried out with light oil.
100 Teile Medium (pH 4,5),daö 3,0 g Ammoniumsulfate 1,0 g Kalium phosphat« 0,5 g Magnesiumsulfat, 0,1 g Hefeextrakt und eine kleine Menge an Spurenelementen je 1 enthielt, wurden mit 13 Teilen Leichtöl und 0,02 Teilen eines oberflächenaktiven Mittels (Tween 40) so gemischt, dass eine stabile Emulsion gebildet wurde.100 parts of medium (pH 4.5), including 3.0 g of ammonium sulfate and 1.0 g of potassium phosphate «0.5 g magnesium sulfate, 0.1 g yeast extract and one small amount of trace elements each 1 contained, were with 13 Part of light oil and 0.02 part of a surfactant (Tween 40) mixed so that a stable emulsion was formed.
Vor dieser Stufe wurde Candida lypolitica 35 Stunden in einem Medium der gleichen Zusammensetzung wie oben gezüchtet. 5 Vol.-# dieser Vorkultur von Candida lypolitica wurde zu dem obigen emulgierten Medium zugegeben, und die Züchtung bei 28*C unter Belüftung mit einer Rate von 15 1/ Minute durchgeführt.Before this step, Candida lypolitica was grown for 35 hours in a medium of the same composition as above. 5 vol. # Of this preculture of Candida lypolitica was added to the above emulsified medium, and cultivation was carried out at 28 ° C. with aeration at a rate of 15 1 / minute.
Nach 24-atttndiger Fermentation wurde ein enulgiertes Medium, das mit 15 Teilen Leichtöl je 100 Teile Wasser gemischt war, vom Boden her mit einer Rate von 200 ml/Stunde eingeführt und so eine kontinuierliche Fermentation vorgenommen. Die fermentierte Brühe, die aus Hefezellen, nichtverwertetem Leichtöl und Wasser bestand und eine gewisse Verweilzeit hatte« wurde fortschreitend am oberen Ende des Fermenters abgezogen. After fermentation for 24 hours, an enulsified medium, which was mixed with 15 parts of light oil per 100 parts of water, was introduced from the bottom at a rate of 200 ml / hour and a continuous fermentation was carried out. The fermented broth, which consisted of yeast cells, unused light oil and water and had a certain retention time, was gradually withdrawn from the top of the fermenter.
Nach Erreichen des stationären Zustande wurde aus jeder Kammer eine Probe der Brühe entnommen . Der Gehalt an Kefezelien und Leichtöl-war der folgendes 1,6 g/l (Trockengewicht) Zellmasse und 14,0 Teile (Volumenteile) ölschicht (Je 100 Teile anfänglichem Wasser) in der ersten Kammer, 2,5 g/l und 12,8 Teile inAfter the steady state was reached, a sample of the broth was taken from each chamber. The content of kefezelia and light oil was the following 1.6 g / l (dry weight) cell mass and 14.0 parts (parts by volume) oil layer (per 100 parts of initial water) in the first chamber, 2.5 g / l and 12, 8 parts in
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der dritten und 2?1 g/l und 11,5 Teile in der fünften. Die überflieasende Brühe wurde nach bekannten Methoden in Zellkörper, entparaffiniertes Leichtöl und Wasser getrennt.the third and 2 ? 1 g / l and 11.5 parts in the fifth. The overflowing broth was separated into cell bodies, dewaxed light oil and water using known methods.
In einem Fermenter mit einem Innendurchmesser von 6B5 cm, der in 10 Kammern unterteilt war, wobei jede der Platten 100 Löcher mit 2 mm Durchmesser aufwies, wurde die Produktion von Bakteriensporen in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt. (In a fermenter with an inner diameter of 6 × 5 cm, which was divided into 10 chambers, each of the plates having 100 holes with a diameter of 2 mm, the production of bacterial spores was carried out in a continuous process. (
Als Xmpfkultur wurde auf einem Bouillonschrägagar gelagerter Bazillus stearothermophilus ATCC 8005 in das Glucose-Bouillionmedium eingeimpft und unter aeroben Bedingungen bei 559C gezüchtet. Die Hauptεporenproduktlon wurde mit 5 Vol.-# dieser Kultur initiiert. Das Gesamtvolumen betrug 4,0 1.As Xmpfkultur mounted Bacillus stearothermophilus ATCC was inoculated into glucose-Bouillionmedium 8005 and grown under aerobic conditions at 55 C on a 9 Bouillonschrägagar. The main pore product was initiated with 5% by volume of this culture. The total volume was 4.0 l.
Das Medium enthielt 6 g Glucose* 12 g Hefeextrakt, 1 g KHgPO^, 0,1 g MnSO1^.H2Q* 0,01 g PeSO^.7H2O, 0,1 g CaCl2 und 1 1 destilliertes Wasser. Nach 4 bis 5 Stunden wurde zusätzliches Medium kontinuierlich am Boden des Fermenters in einer Menge von j$60 ml/Stunde zugeführt. Die fermentierte Brühe, die Sporen enthielt, floss am oberen Ende Über. Der Dlpioollnsäuregehalt und die U.O.D. der Zellen in den jetteiligen Kammern erreichten den stationären Zustand. Die Zellkonzentration erhöht sich gegen die oberen KaoMem zu. In den unteren Kammern wurde keine Dipicolinsäure festgestellt, sondern nur in den Kammern oberhalb der sechsten.The medium contained 6 g glucose * 12 g yeast extract, 1 g KHgPO ^, 0.1 g MnSO 1 ^ .H 2 Q * 0.01 g PeSO ^ .7H 2 O, 0.1 g CaCl 2 and 1 liter of distilled water . After 4 to 5 hours, additional medium was continuously added to the bottom of the fermenter in an amount of j $ 60 ml / hour. The fermented broth, which contained spores, overflowed at the top. The dipoleic acid content and the UOD of the cells in the jetted chambers reached the steady state. The cell concentration increases against the upper KaoMem . No dipicolinic acid was found in the lower chambers, only in the chambers above the sixth.
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Der* Diplcolinsäuregehalt wurde bei 60 γ/ml gehalten. Dies ermöglichte, dass mehr als 80 % der Gesamtzellen unter den 2üchtungsbedingungen Sporen bilden. Die Sporen enthaltende Brühe wurde zentrifugiert oder es wurden die Sporen aus der Sporensuspension durch die Schaurflotationsmethode geeainmelt.The * diplcolic acid content was kept at 60 γ / ml. This enabled more than 80 % of the total cells to form spores under the growth conditions. The broth containing spores was centrifuged or the spores were collected from the spore suspension by the shower flotation method.
Unter Verwendung einer Kulturlösung von Escherichia colii XAM-1253i die in einem 2 # GIu- öse und 1 % Hefeextrakt enthaltenden Medium 24 Stunden bei 30aC gezüchtet worden waren» wurden BaIcterienzellen konzentriert und/oder fraktioniert. Zu der obigen Kulturlösung wurden 0,2 g/l an Aluminiumsulfat und 40 mg/1 an Laurinsäure (Äthanollösung) zugegeben. Das Gemisch wurde auf pH 7?2 eingestellt und in einen zylindrischen mehrstufigen Fermenter mit einer Höhe von 120 cm und einem Durchmesser von 6 cn» gegossen* der durch 10 Platten in 11 Kammern unterteilt war. wobei in jeder Paltte die Löcher von 5 mm Durchmesser 11 % de?- gesamten Plafctenflache ausmachten. luft wurde in den obigen ψ Permenter nach dessen Füllen mit dem Gemisch mit einer Ge~ schwindigkeit von efcwa 7 cm/Sekunde eingeführt. Nach 25-minütiger Belüftung wurde eine Probe der Lösung aus jeder Kammer entnommen, und die Anzahl der Zellen wurde darin bestimmt. Die Ex*- gebnisse zeigten» dass die Anzahl der Zellen in der obersten Kammer diejenige in der Bodenkammer um etwa das 10-fache überstieg. Die Anzahl der Zellen in den dazwischen liegenden Kammern differierte stufenweise von einer Kammer zur nächsten vom BodenWere 1253i-XAM the eyelet using a culture solution of Escherichia colii in a 2 # GIu- and 1% yeast extract-containing medium for 24 hours at 30 C a grown "BaIcterienzellen were concentrated and / or fractionated. 0.2 g / l of aluminum sulfate and 40 mg / l of lauric acid (ethanol solution) were added to the above culture solution. The mixture was adjusted to pH 7-2 and poured into a cylindrical multi-stage fermenter with a height of 120 cm and a diameter of 6 cm, which was divided into 11 chambers by 10 plates. in each paltte the holes of 5 mm diameter made up 11 % of the total surface area. 7 cm / sec was air in the above ψ Permenter after its filling with the mixture with a G ~ e speed of efcwa introduced. After 25 minutes of ventilation, a sample of the solution was taken from each chamber and the number of cells therein was determined. The Ex * results showed »that the number of cells in the top chamber exceeded that in the bottom chamber by about 10 times. The number of cells in the intervening chambers gradually differed from one chamber to the next from the bottom
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aus nach oben ansteigend. Obgleich die Zellkörper in den verschiedenen Kammern durch ein Mikroskop nicht sichtbar waren, waren nichtbakterielle Festsubstanzen in den unteren Kammern sichtbar» deren Anzahl gegen den Boden zunahm. Die physiologischen Aktivitäten der aus den jeweiligen Kammern entnommenen Zellkörper wurden in Termen des Oxydationavermögens einer Zellerreinheit mit Glucose als Substrat bestimmt. Die nachfolgende Tabelle zeigt die erhaltenen Werte.Die Gesamt-U.0.D./ml wurde durch Multiplizieren der optischen Dichte bei 610 mu der verdünnten Probe mit der Anzahl der Verdünnungen erhalten.' Sie betrug in allen Kammern vor der Belüftung 5,0. Nach Belüftung variierte sie jedoch von 1*0 am Boden bis 10,4 in der neunten Kammer.from ascending upwards. Although the cell bodies in the various chambers were not visible through a microscope, non-bacterial solids were visible in the lower chambers, their number increasing towards the bottom. The physiological Activities of the cell bodies removed from the respective chambers were measured in terms of the oxidative capacity of a cell purity determined with glucose as substrate. The following table shows the values obtained. The total U.0.D./ml was determined by Multiply the optical density at 610 μm of the diluted Sample obtained with the number of dilutions. ' It was 5.0 in all chambers before ventilation. Varying after ventilation however, they go from 1 * 0 at the bottom to 10.4 in the ninth chamber.
Die nachfolgende Tabelle zeigt auch die Anzahl der Zellen in jeder Kammer gegenüber der Gesamtanzahl an Zellen: 73 % der Gesamtanzahl der Zellen fanden sich in den Kammern 7 bis 10 und die restlichen 27 % in der ersten bis sechsten Kammer. Q-;2 in der Tabelle, diet Rate der Sauerstoff absorption je Zelleneinheit, ist im Vergleich zu dem Wert in der ersten Kammer mit 1,00 als Basiswert angegeben. Es ist ersichtlich, dass die Aktivität in der ersten Kammer am niedrigsten ist und nach den oberen Kammern hin zunimmt.The table below also shows the number of cells in each chamber versus the total number of cells: 73 % of the total number of cells were found in chambers 7 to 10 and the remaining 27 % in the first to sixth chambers. Q-; 2 in the table, the rate of oxygen absorption per cell unit, is given as a base value of 1.00 compared to the value in the first chamber. It can be seen that the activity is lowest in the first chamber and increases towards the upper chambers.
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Tabelle IXITable IXI
Kammer U.0.D.(6tQ ναμ) Verteilung der (vqra Boden aus) Seilen, $Chamber U.0.D. (6tQ ναμ) Distribution of the (vqra soil made of) ropes, $
Nr. 1
Nr. 3
Nr» 5
Nr. 7
9number 1
No. 3
No. »5
No. 7
9
Ein Züchtungsmadium (pH 7,0), das 0,5 # Glucose, 133 % Hefeextrakt, 0,1 # KH2IPO4, 0,01 % MnSO4-HgO, 0,001 % FeSO4^H3O und O,OO5S6 MgSO4.7H2O enthielt, wurde mifc Bacillus subtilis IAM/1214 beimpft und unter Belüftungsbewegung 24 Stunden bei 30eC geattchteto Nach dieser Zeitspanne waren 1,9 x lOVoom Sporen aus insgesamt 2,1 χ 10Vcera Zellen gebildet. 2 1 der obigen Lösung, in der die Sporen und vegetativen Zellen des obigen Stammes gemischt waren, wurden in einen mehrstufigen Fermenter mit einem Volumen von 3,2 1 eingebracht, der durch 8 Platten (bei denen die Löcher von jeweils 4 mm Durchmesser 16 % ihrer Gesamtfläche ausmachten) in 9 Kammern unterteilt war. Die Luft wurde durch eine Belüftungsdüse am Böden mit einer Rate von 4 1/ Minute eingeführt. Bei einem pH-Wert von 7,3 und einer Temperatur von 28 ®C begann das Schäumen in den Kammern, und es wurde unmittelbar unterhalb von jeder Platte ein fortgeschrittenes Schäumen beobachtet. Die Luftmenge wurde alle 5 Minuten um 0,5 l/Minute erhöht, bis schliesslich I9 l/Minute erreicht waren. Hierdurch wurde das Volumen der Schaumschichten<fcn den fortge-A culture stage (pH 7.0) containing 0.5 # glucose, 1 3 3 % yeast extract, 0.1 # KH 2 IPO 4 , 0.01 % MnSO 4 -HgO, 0.001 % FeSO 4 ^ H 3 O and O , OO5S6 MgSO 4 .7H 2 O was MIFC Bacillus subtilis IAM / 1214 and inoculated with aeration movement 24 hours at 30 e C geattchteto After this period, 1.9 x lOVoom spores were formed from a total of 2.1 χ 10Vcera cells. 2 liters of the above solution, in which the spores and vegetative cells of the above strain were mixed, were placed in a multi-stage fermenter with a volume of 3.2 liters, which was filled by 8 plates (in which the holes of 4 mm in diameter each had 16 % their total area) was divided into 9 chambers. The air was introduced through an air vent on the floor at a rate of 4 liters / minute. At a pH of 7.3 and a temperature of 28 ®C, foaming began in the chambers and advanced foaming was observed immediately below each plate. The amount of air was increased by 0.5 l / minute every 5 minutes until it finally reached 19 l / minute. As a result, the volume of the foam layers was
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schrittenen Stellen erhöht, so dass eine gewisse Menge der Kulturlösung in jeder Kammer gehalten wurde. Naoh 120-minütiger Belüftung unter den obigen Bedingungen wurden die Anzahl der Sporen für die oberen beiden und unteren beiden Kanunern bestimmt: 1,1 χ 10 /ecm und 1,0 χ 10 /ecm für die beidenstepped places increased so that a certain amount of the Culture solution was kept in each chamber. Naoh 120 minutes Ventilation under the above conditions were the number of the spurs intended for the upper two and lower two canoes: 1.1 10 / ecm and 1.0 χ 10 / ecm for the two
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oberen Kammern und 2 χ 10' /com und 1,2 χ 10 /ecm für die beiden unteren Kammern. Mit anderen Worten zeigen die obigen Ergebnisse, dass ei;wa 90 % oder mehr der Qesaratsporen in den oberen beiden Kammern gesammelt waren. Sie zeigen auch, dass, da die Anzahl der Zellen in den Jeweiligen Kammern sich nicht stark unterschied, die Anzahl der Sporen je Anzahl der Zollen in diesen oberen Kammern betrUchtlich erhöht war . Die Flüssigkeit in diesen Kammern wurde abgezogen und als Sporensuspension verwendet .upper chambers and 2 χ 10 '/ com and 1.2 χ 10 / ecm for the two lower chambers. In other words, the above results show that 90 % or more of the qesarate spores were collected in the upper two chambers. They also show that since the number of cells in the respective chambers did not differ much, the number of spores per number of inches in these upper chambers was considerably increased. The liquid in these chambers was drawn off and used as a spore suspension.
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