DE19715819C1 - Verfahren zum Aufschluß von gasförmiger Stoffwechselprodukte erzeugenden Mikroorganismen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschluß von gas­ förmige Stoffwechselprodukte erzeugenden Mikroorganismen und eine Verwendung solcher Mikroorganismen.

Bekannt ist es, Mikroorganismen in Suspension unter Verwen­ dung von Kugelmühlen aufzuschließen, d. h. deren Zellenstruk­ turen zu zerstören. - Der Nachteil eines solchen Zellauf­ schlusses besteht darin, daß zu dessen Durchführung ein hoher apparativer Aufwand und ein hoher Energieeinsatz erforderlich ist. Außerdem wird die Suspension durch Abrieb der in Kugel­ mühlen eingesetzten Mahlkörper verunreinigt. Eine Verunreini­ gung ist insbesondere dann unerwünscht, wenn der Aufschluß zur Gewinnung von Wirkstoffen aus den Zellen durchgeführt wird.

Aus der DE 27 33 000 C2 ist ein kontinuierliches Verfahren zur Desintegration bzw. zum Aufschluß von Mikroorganismen be­ kannt. Dabei wird eine die Mikroorganismen enthaltende Sus­ pension unter Überdruck mit Gas gesättigt. Der Überdruck wird in einer Desintegrationsbaugruppe rasch entspannt. Dabei nimmt die Löslichkeit des Gases ab. Es bilden sich Gasbläs­ chen. Bei der Entspannung des Überdrucks in der Desintegrati­ onsbaugruppe wirken hohe Strömungskräfte auf die Mikroorga­ nismen. Dadurch werden die Mikroorganismen aufgeschlossen. Auch dabei kommt es zu einem Abrieb innerhalb der Desinte­ grationsbaugruppe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll ein Ver­ fahren bereitgestellt werden, welches einen einfachen und ko­ stengünstigen Aufschluß von Mikroorganismen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.

Nach Maßgabe der Erfindung sind bei einem Verfahren zum Auf­ schluß von gasförmige Stoffwechselprodukte erzeugenden Mikro­ organismen die folgenden Schritte vorgesehen:

• a) Einbringen der Mikroorganismen in einen Druckbehälter,
• b) Einbringen von Nährstoffen für die Mikroorganismen in den Druckbehälter, so daß die Mikroorganismen gasförmige Stoffwechselprodukte erzeugen,
• c) druckfestes Verschließen des Druckbehälters
• d) Aufbringen eines Überdrucks für eine vorgegebene Halte­ zeit und
• e) rasches Entspannen des im Druckbehälter befindlichen Überdrucks.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die von den Mikroorga­ nismen erzeugten gasförmigen Stoffwechselprodukte aus. Diese liegen bei aufgebrachtem Überdruck innerhalb der Mikroorga­ nismen in physikalischer Lösung vor. Beim raschen Entspannen des Überdrucks gehen die Stoffwechselprodukte in die Gasphase über. Es bilden sich also innerhalb der Mikroorganismen Gas­ bläschen, die deren Aufschluß bewirken. Das Vorsehen besonde­ rer Mittel zur Erzeugung eines hohen Überdrucks ist daher nicht erforderlich. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfah­ ren ohne Verwendung von Baugruppen geführt werden, die beim Entspannen des Überdrucks hohe Strömungskräfte bewirken.

Vorteilhafterweise können die Schritte lit. a und b zusammen­ gefaßt werden, indem die Mikroorganismen vor dem Einbringen in den Druckbehälter in einer wäßrigen Lösung suspendiert und der wäßrigen Lösung Nährstoffe zugesetzt werden. Die Nähr­ stoffe können aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: zell­ verwertbare Kohlenstoffverbindungen, insbesondere Acetate, Mineralien und Spurenelemente.

Zum Aufschluß von aeroben Mikroorganismen ist es zweckmäßig, die wäßrige Lösung oder die Suspension mit einem sauerstoff­ haltigen Gas, vorzugsweise mit Preßluft, zu begasen.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal kann der Überdruck durch ein Druckmittel, vorzugsweise durch ein sauerstoffhal­ tiges Gas, aufgebracht werden. Der Überdruck kann aber auch pneumatisch, hydraulisch, hydrostatisch und thermisch erzeugt werden. Die Temperatur in der Suspension kann zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit durch ein Heizmittel erhöht wer­ den. Dabei kommt vorzugsweise eine Einrichtung zur Erzeugung von Mikrowellen in Betracht.

Der Überdruck im Druckbehälter liegt bei maximal 100 bar, vorzugsweise bei 30 bar. Die Haltezeit kann 30 Minuten betra­ gen. Das Entspannen des im Druckbehälter befindlichen Über­ drucks erfolgt zweckmäßigerweise innerhalb von etwa 3 Minu­ ten, vorzugsweise innerhalb von 1 Minute.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist die Verwendung der von Mikroorganismen innerhalb ihrer Zellen erzeugten, bei Normaldruck gasförmigen Stoffwechselprodukte zum Aufschluß derselben vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Belebter Klärschlamm wird zunächst mit Preßluft begast und anschließend in einen Druckbehälter gegeben. Als zellverwert­ bare Kohlenstoffverbindungen werden dem Klärschlamm Acetat­ verbindungen, bspw. Ammoniumacetat, zugesetzt. Der Druckbe­ hälter wird druckfest verschlossen und ein Überdruck von etwa 30 bar eingestellt. Nach einer Haltezeit von 30 Minuten wird der Überdruck innerhalb von einer Minute auf Normaldruck ent­ spannt.

Eine Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) einer filtrierten Probe vor und nach der Durchführung des Verfah­ rens ergibt, daß die Zellen der Mikroorganismen durch das Verfahren zuverlässig zerstört werden. Dieser Befund wird durch mikroskopische Untersuchungen bestätigt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Aufschluß von gasförmige Stoff­ wechselprodukte erzeugenden Mikroorganismen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Einbringen der Mikroorganismen in einen Druckbehälter,
• b) Einbringen von Nährstoffen für die Mikroorganismen in den Druckbehälter, so daß die Mikroorganismen gasförmige Stoffwechselprodukte erzeugen,
• c) druckfestes Verschließen des Druckbehälters,
• d) Aufbringen eines Überdrucks für eine vorgegebene Halte­ zeit,
• e) rasches Entspannen des im Druckbehälter befindlichen Überdrucks.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mikroorganismen vor dem Einbringen in den Druckbehälter in einer wäßrigen Lösung suspendiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der wäßrigen Lösung und/oder der Suspension die Nährstoffe zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Nährstoffe aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: zellverwertbare Kohlen­ stoffverbindungen, insbesondere Acetate, Mineralien und Spu­ renelemente.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die wäßrige Lösung und/oder die Suspension mit einem sauerstoff­ haltigen Gas, vorzugsweise mit Preßluft, begast wird/werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die im Druckbehälter aufgenommene Suspension durch ein Druck­ mittel, vorzugsweise durch ein sauerstoffhaltiges Gas, unter Überdruck gesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur in der Suspension durch Heizmittel erhöht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Heizmittel eine Einrichtung zur Erzeugung von Mikrowellen aufweisen.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Überdruck maximal 100 bar, vorzugsweise etwa 30 bar, be­ trägt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltezeit etwa 30 Minuten beträgt.

11. Verwendung der von Mikroorganismen innerhalb ihrer Zel­ len erzeugten, bei Normaldruck gasförmigen Stoffwechselpro­ dukte zum Aufschluß derselben.