DE2020068A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschleunigung von Lebensvorgaengen bei Mikroorganismen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Beschleunigung von Lebensvorgaengen bei MikroorganismenInfo
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Description
8M0nohennSt.In,dOrfetr.10 ^^^^
24.if.1970
INTERMAG GETRÄNKE-TECHNIK AG., Aar au (Schweiz)
Verfahren und Vorrichtung zur Beschleunigung
von Lebensvorgangen bei Mikroorganismen
Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf ein Verfahren
zur Beschleunigung von Lebensvorgängen, wie Stoffwechsel, Vermehrung, Biosynthese u.dgl. bei Mikroorganismen,
die sich in einem vorzugsweise flüssigen Substrat, gegebenenfalls auch in einem anderen fließfähigen Medium, z.B. einem
Gas, befinden, das Nähr- und andere Stoffe enthalten kann.
Zur Beschleunigung von Lebensvorgängen, wie Stoffwechsel, Vermehrung, Biosynthese u.dgl. bei Mikroorganismen, die
sich in einem fließfähigen Substrat befinden, das Nähr- und
andere Stoffe enthalten kann, sind im wesentlichen zwei Maßnahmen Üblich;
Man hält das Substrat mit den Mikroorganismen auf einer
für den jeweils erwünschten und zu fördernden Lebensvorgang besonders geeigneten Temperatur!
man ^orgt für eine lebhafte Bewegung innerhalb des
flüssigen Substrats, um den Kontakt zwischen den Mikroorganis-
(6)
men und in dem Substrat vorhandenen, insbesondere gelösten
Nähr- oder anderen Stoffen zu begünstigen.
Es ist auch nicht mehr neu, durch entsprechende Einstellung
der Stoffzusammensetzung in dem flüssigen Substrat und eine gezielte Temperaturregelung bestimmte Lebensvorgänge
zu bevorzugen, so daß sie unter besonders günstigen Bedingungen ablaufen, während unerwünschte, normalerweise
gleichzeitig ablaufende Lebensvorgänge auf diese Weise zurückgehalten werden. Weitere Mittel für eine gezielte Beeinflussung
sind - unter anderen - die Konzentration an bestimmten, die Lebensvorgänge fördernden Stoffen und der pH-Wert des flüssigen Substrats«,
Für die meisten-.technisch ausnutzbaren Lebensvorgänge.
bei Mikroorganismen»- wie Gewinnung bestimmter Stoffwechselprodukte,
Enzyme oder für Biosynthese anderer Art, ist es von wesentlicher Bedeutung·, daß.,die Mikroorganismen-Population,
die für den.Ertrag oder die Ausbeute entscheidend ist, sich' in
einem besonders kräftigen* zur Erzeugung der Stoffwechsel-
oder Biosyntheseprodukte besonders geeigneten Zustand befindet» Dies bedingt normalerweise, daß. neben der eigentlichen
Verarbeitung des in dem Substrat befindlichem Materials auch eine gewisse Vermehrung der Mikroorganismen begünstigt werden
muß, um stets in ausreichender- Menge jiunge, leistungskräf ti geOrganismen
zur Verfügung au haben, deren Produktion an Enzymen und anderen Wirkstoffen bei Anwendung der oben ,erwähnten
zusätzlichen Maßnahmen (geeignete Temperatur* Säuerstoffzugabe
und rasche Relativbewegung zwischen Substrat --iissd den ■ -Mikroorganismen)
ein schnelles Ablaufen der angestrebten.tto*■"?
Setzungen oder Beeinflussungen möglich machen«-' . " - · ' "
Bs wurde nun gefunden, da£ man die iiblichen, technisch
auswertbaren Lebensvorgänge bei Mikroorganismen, wie-Stoffwechsel«
Vermehrung und Biosynthese, in ganz unerwarteter Weise beschleunigen kann, ohne schädliche Wirkungen auszulösen, wenn man nicht nur den Kontakt zwischen der äußeren
Zellwand der Mikroorganismen und dem flüssigen Substrat verbessert,
indem man, das flüssige Substrat mit den Mikroorganismen
kräftig rührt oder das Substrat durch eine relativ dichte
Schicht von Mikroorganismen hlndurehpreßt. Man kann die erwünschten Lebensvorgänge, insbesondere die Vermehrung, noch
dadurch wesentlich beschleunigen, daß man erfindungsgemäß
eine Suspension der Mikroorganismen in dem Substrat einer
oder mehreren kurzzeitigen Druckänderungen unterwirft.
Unter kurzzeitigen Druckänderungen sind solche Druckänderungen zu verstehen, die sowohl an der äußeren Zellwand
und deren Cytoplasmamembran als auch an den semipermeabler!
Häuten im Inneren der Zelle, etwa an der Zellkernmembran,
Differenzdrücke erzeugen können, welche sich gegebenenfalls
zu an sich vorhandenen osmotischen Drücken addieren und die
betreffenden Membranen besser durchlässig für Nähr-, Wirk- und andere Stoffe aachen, die beispielsweise für die Biosynthese
und die Vermehrung von entscheidender Bedeutung sind*
Es 1st an sich bekannt, daß in rascher Folge auf eine
Mikroorganismen-Suspension In einem flüssigen Substrat ausgeübte
Druokstöße In Form von ültrasohallschwingungen nach
kurzer Zelt zu einer Zerstörung der Mikroorganismen führen
können. Man führt dieses Zerstören der Mikroorganismen bzw.
das Beendigen ihrer Lebensfunktion auf ein chemisches Zerreißen großmolekularer, für die Lebensvorgänge wichtiger
Eiweißverbindungen und/oder auf eine Koagulation von
anderen Stoffen zurüok.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Entdeckung
zugrunde, daß kurzzeitige Druckänderungen, wie sie beispielsweise in einer Schalldruckwelle auftreten, im Falle
größerer Energie im allgemeinen nur dann für Mikroorganismen lebensbedrohend sind, wenn sie in rascher Folge auf die Mikroorganismen
einwirken. Eine einzige oder auch mehrere diskrete, in größeren Zeitabständen aufeinanderfolgende Druckänderung(en)
- selbst wenn es sich um relativ hohe Druckdifferenzen innerhalb dieser Druckänderungen handelt - sind offenbar unschädlich
für die meisten Mikroorganismen mit einfachem Zellaufbau.
Eingehende Versuche lassen erwarten, daß wan Drücke anwenden
kann, die über die osmotisohen Drücke hinausgehen, welche sich an den Zellmembranen unter bestimmten Bedingungen einstellen.
Innerhalb eines Temperaturbereichs, wie er für Stoffwechselvermehrung,
Biosynthese u.dgl. bevorzugt in Frage kommt, d.h. in einem Bereich zwischen +5 und +40°, lassen
sich Druckänderungen in dem Gebiet zwischen 20 und 0,25 ata anwenden, wobei Drucksprünge von 20 at auftreten können, wenn
es sich um kleinzelllge Mikroorganismen handelt.
Wie sieh bei der versuchsmäßigen Auswertung der vorliegenden Erfindung gezeigt hat, stellen die erfindungsgemäß auf die Mikroorganismen-Suspension auszuübenden kurzzeitigen Druokänderungen - bzw. nur eine derartige kurzzeitige
Druckänderung - nur einen "Auslösefaktor" darj für den
weiteren Ablauf des durch eine solche "Auslösung" oder bildlich gesprochen "Initialzündung" ausgelösten Vorgangs sind
dann übliche oder von den üblichen hur wenig abweichende
Lebensbedingungen bzw. Stoffwechsel- und Biosynthesebedingun-
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gen für die Mikroorganismen einzuhalten.
Um aber auch die weiteren Stadien der einmal oder in größerer zeitlicher Folge ausgelösten Lebensvorgänge unter
möglichst günstigen Bedingungen und so rasch als zulässig ablaufen zu lassen, erweist es sloh als vorteilhaft, die
zumindest einer kurzzeitigen Druckänderung unterworfene Suspension weiterhin pulsierenden Drücken auszusetzen» deren
Aufgabe es ist, den Kontakt der Mikroorganismenzellen mit den im flüssigen Substrat enthaltenen Stoffen zu verbessern.
Die Frequenz dieser pulsierenden Drücke wird zweckmäßigerweise
innerhalb des Tonfrequenzgebietes gehalten, damit die
oben erwähnten, durch Ultrakurzwellen bedingten Schädigungen der Mikroorganismen vermieden werden*
'Eine besonders günstige Verfahrensweise zur Beschleuni*·
gung von Lebensvorgängen bei Mikroorganismen gemäß der vorliegenden Erfindung, Insbesondere zur Beschleunigung der
Vermehrung, besteht darin, daß man auf einen stetigen Strom
der Suspension zumindest einmal zunächst einen relativ
hohen Druak einwirken läßt, dann für eine sehr kurze Zeit
die Suspei
ision einem niedrigen Druök aussetzt und sofort den
Druck wieder auf einen Normalwert erhöht.
Besonders günstige Versuohswerte haben sich bei Bierhefezellen'
für plötzliche Drucksenkungen von etwa 5 ata bis
auf 0,5 bis 0,4 ata während einer Zeitdauer von etwa einer
Mikrosekunde und ein sofortiges Wiederansteigen des Druckes
auf einen Wert von ungefähr 1 ata ergeben.
Die fLUf die Mikroorganismen-Suspension einwirkenden
1Ö&848/ÖTT!
Druckänderungen kann man ausnutzen« um der Suspension Nähroder
andere Stoffe zuzugeben, auch Gase, wie Sauerstoff« gasförmige Kohlenwasserstoffe od.dgl.% man kann aber auch
.diese Druckpulsationen benutzen« um während der sehr kurzen
Unterdruckperiode der Mikroorganismensuspension Oase zu entziehen«
die sich als Reaktionsprodukte des Stoffwechselvorgangs an der äußeren Zellwand in Form von kleinen Bläschen
ansetzen und durch ihre Anwesenheit den Stoffaustausoh durch
die Zellwand empfindlich hemmen.
Die oben erwähnten kurzzeitigen Druskänderungen können
in irgendeiner Weise erzeugt werden« so kann man beispielsweise
durch eine in einem Gefäß befindliche Mikroorganismensuspension
einen Druckstoß Mudurchleiten« der ausgehend
von einer Wand des Gefäßes als Unter- oder Üfaerdruok-Stoßwelle
die Suspension durchläuft, Vorteilhafter für die praktische Durchführung des erfindungsgemäien Verfahrens ist jedoch
die Verwendung einer Düse« etwa einer Venturidüse oder
einer EJektorpumpe, bei der die unter Überdruck der Düse zugeführte
Mikroorganismen-Suspension !innerhalb des engsten
Düsenquersohnitts« den sie mit entsprechend großer Geschwindigkeit durchströmt, einem sehr niedrigen statischen Druck
ausgesetzt ist« der sich erst wieder hinter der Düse bei einer Erweiterung des Strömungsquerselmitts erhöht.
Eine ejektorartig ausgebildete Düse inaeht das Einführen
oder Abführen von zusätzlichen Stoffen* äas bereits oben erwähnt
wurde, besonders einfach.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr eine
Reihe von Durchführungsbeispielen beschrieben« bei denen
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zur Erzeugung der kurzzeitigen Druckänderungen Jeweils Düsen
verwendet worden sind.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische
Versuchsanordnung mit einem Vorratsgefäß 1 für eine MikroorganisBiensuspension,
in der sich ein Rührwerk 2 befindet. Von der Unterseite dieses Gefäßes führt eine Flüssigkeitsleitung zu einer Pumpe 3, welche die aus dem Gefäß angesaugte
Mikroorganismensuspension auf einstellbare tiberdrücke bringt. Von der Pumpe aus fließt die Mikroorganismensuspension einer
Düse k zu, die beispielsweise als Venturi-Düse ausgebildet
sein kann.
Im Versuchsfalle handelte es sich um eine Ejektorpumpe.
In dem engsten Querschnitt dieser Düse geht der statische
Druok innerhalb der Mikroorganismensuspension auf Werte
zwischen O, J5 und 0,5 ata zurückί am Ausgang der Düse stellt
sich ein etwas li^er Atmosphärendruck liegender Druck ein,
der im wesentlichen durch den Strömungswiderstand innerhalb der Leitung 5 bedingt ist, über welche die Suspension wieder
in das Gefäß 1 zurückgeleitet werden kann.
In dem Vorratsgefäß 1 kann anstelle des in der Figur dargestellten Rührwerks 2 auch ein Erzeuger für pulsierende
Drücke eingebaut sein, der leichte Druckänderungen im
Tonfrequenzgebiet erzeugt, die den Stoffaustausch durch
die Zellwände begünstigen.
Für den Fall einer Vermehrung von Mikroorganismen,
insbesondere Hefezellen, zum Zwecke der Eiweißgewinnung kann
es sich als zweckmäßig erweisen, beispielsweise aus dem
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Vorratsgefäß 1 - gegebenenfalls auch aus der Umlaufleitung 3
bis 5 - einen größeren Anteil der Suspension abzuleiten
und über eine Pumpe 6 durch eine weitere Ejektordüse 7 zu
fördern, in der die Hefesuspension mit aus einem Waschwassergefäß 8 über die Leitung 9 zugeführten Waschwasser gewaschen
wird.
Mit einer Vorrichtung einfachster Art, die das Vorratsgefäß 1, die Pumpe 3 und eine Ejektordüse 4 umfaßte, wurden
einige Versuche gefahren:
a) Vermehrung von Backhefe in einer Melasselösung;
b) Vermehrung von Bierhefe in einer Bierwürze.
Es wurde jeweils eine Suspension der Hefe in der Melasselösung
bzw. der Bierwürze durch die Pumpe und die EjektordÜse hindurchgefördert
und dann für eine gewisse Zeit sich selbst überlassen. Der engste Querschnitt der EjektordÜse 4 war ein Kreisquerschnitt mit 3 nun Durohmesser.
In dem ersten Versuch wurde die Baekhefesuspension In
Melasselösung mit 1,4 atü durch die Düse 4 hindurchgepreßt,
der Durchsatz lag etwa zwischen 1,5 und 1,8 nr/h. Nach 70 Minuten konnte festgestellt werden, daß das Gewicht der Backhefe
um 50 % zugenommen hatte.
Bei diesen Versuchen wurden die Hefemengen Über Membranfilter abfiltriert, im Vakuumtrookner bis zuv öewiohtskonstanz getrocknet und dann gewogen. Diese Wägungen geben
also genau die Massenzunahme der eingesetzten Hefe an, so
daß unmittelbar auf die Vermehrungsgesohwindigkeit geschlossen
werden kann« Bei dem ersten Versuch ergab sich eine
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Gewichtszunahme nach 70 Minuten, was einer Generationszeit
von l40 Minuten entsprechen würde.
Durch Erhöhen des Staudruckes vor der Ejektordüse 4
auf einen Wert von 4 atü ergab sich bei der gleichen Düse
von J mm Durchmesser und einem Durchsatz von etwa 3 1117h
innerhalb der Zeit von 70 Minuten eine Gewichtszunahme von 100 #; dies bedeutet also, daß die Generationszeit -* innerhalb
der sich die Hefemasse verdoppelt «bei diesem Ausgangsdruck
nur 70 Minuten betrug.
Der mit Bierhefe und Bierwürze durchgeführte Versuch, bei dem der Staudruck vor der Ejektordüse 4 atü betrug,
ergab bei einem Durchsatz von ca. j3 ir/h und dem gleichen
Düsendurohmesser von 3 mm eine Hefe-Gewichtszunahme von 100 %.
innerhalb von 20 Minuten. <
Dies bedeutet, daß die Generationszeit von Bierhefe in Bierwürze durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ir[ ganz Überraschender Welse verkürzt werden konnte.
j ■·...■■ -.■■■-..
Es seji noch darauf hingewiesen, daß die oben geschilderten Versuche ohne Sauerstoffzuführung gefahren wurden; es
ist anzunehmen, daß bei Sauerstoffzugabe, insbesondere bei
den Versuqhen mit Bäckerhefe in Melasselösung, noch weit
günstigere; Ergebnisse erzielt werden können.
Die Untersuchung der Hefezellön nach Abschluß der
Versuche zjeigten jeweils vollkommen normale Hefebilder
mit scharfen Konturen, ohne irgendwelche pathologischen
Anzelohehj Die vermehrten, sehr gut sichtbaren Chromatin-Gebilde
l|merhalb der Zellen weisett auf den angelaufenen
INSPECTED
- ίο -
Vermehrungs-Mechanismus hin, wie auch das mile oskopische Bild
sehr deutlich Kernteilungs- und Sproß-Figuren zeigte.
Aus den Versuchen kann gefolgert werden, daß kurzzeitige Anwendung von Druckänderungen in denjenigen Grenzen, wie sie
auch unter bestimmten Bedingungen als osmothische Druckdifferenzen
an den Zellmembranen auftreten können, ohne nachteilige Folgen für die einzelnen Mikroorganismen sind und
lediglich den Stofftransport durch die äußere Zellwand und die inneren Zellmembranen beschleunigen·
Aus dem ersten Versuch mit einem Staudruck von nur 1,4 atü und einem schroffen Abfall auf einen am engsten
Düsenquerschnitt zu ungefähr 0,6 at absolut errechneten kleinsten Druck ist bereits eine Verkürzung der Generationszelt
auf ungefähr die Hälfte der unter sonst günstigsten Bedingungen erzielbaren Generationszeiten zu entnehmen.
Weiterhin durchgeführte, vorbereitende Versuche lassen den Schluß zu, daß bei Bakterien noch mit wesentlich höheren
Druckdifferenzen gearbeitet werden kann, so dürften bei gram-negativen Bakterien Drucksprünge bis 10 at, bei
gram-positiven Bakterien sogar bis 20 at zulässig sein, da die Zellmembranen Druckänderungen in dieser Größenordnung
standhalten dürften.
Bemerkenswert ist, daß bei den oben genannten Versuchen der Überdruck vor der Düse relativ langsam ansteigt, da er
durch eine Pumpe erzeugt wird, daß aber die kurzzeitige
Druokherabsetzung innerhalb der Düse außerordentlich
schnell vor sich geht. Da die Durchflußgeschwindigkeiten durch den.die Einschnürung enthaltenden Düsenteil in der
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- li -
Größenordnung von 50 bis 150 m/s liegen, sind die Zeiten,
während der der Druckabfall und der nachfolgende Druckanstieg
erfolgen, sehr kurz, sie liegen in der Größenordnung von wenigen Mlkrosekunden·
Dieser schnelle Druckabfall und der sofortige Druckanstieg muß auf die Flüssigkeit innerhalb der Mikroorganismen-Zellen
wie ein Stoß* wirken, der momentan größere Druokunterschlede beiderseits der semipermeablen Zellmembranen
erzeugt und Bewegungen von kleinsten körperlichen Gebilden innerhalb der Zelle hervorruft, die unter der Einwirkung
normalerer Druckänderungen nicht oder zumindest nicht in dem Maße auftreten würden»
Wesentlich dürfte ferner sein, daß die durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen begünstigte Penetrationskinetik der Zellmembranen im Sinne einer erleichterten Diffusion in der
gleichen Weise eine Funktion der Sättigungskinetik sein dürfte, wie dies beim normalerweise erfolgenden enzymatisohen Geschehen
des aktiven Transportes durch die Zellwände der Fall 1st.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß kurzzeitige oder mit relativ langen Zwischenzelten auftretende pulsatorische
Druckänderungen im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Beschleunigung des Stofftransports durch die Zellwände
und -membranen ergeben, wobei drei Transportfunktionen besonders
definiert werden können:
1 · Influx und fixflux zwischen dem die Zelle umgebenden
äußeren Raum und dem Cytoplasma der Zelle, d.h. Transport
durch die Zellwand bzw. die Cytoplasmamembran.
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2. Influx und Exflux vom Cytoplasma zum Zellkern,
d.h. ein Transport durch die Poren der Zellkernmembran.
J. Austauschtransport durch das endoplasmatische
Retikulum der Zelle, wobei ein Transport durch die Kernmembran zur Zellwand und von der Zellwand zur Kernmembran
oder ein Transport vom endoplasmatischen Retikulum zum Cytoplasma und umgekehrt begünstigt wird.
4. Influx und Exflux von Cytoplasma zu den Chondriosomen
oder Mitochondrien.
Es läßt sich also nicht nur der normale Transport infolge Konzentrationsgefälles durch Wirksamwerden der Natriumpumpe
usw. durch die Zellmembranen bei dem normalen Stoffaustausch beschleunigen^ man kann auch Stofftransporte durch
mehrere Membranen hindurch beschleunigen, d.h. den Transport von Aufbau- oder Abbaustoffen (etwa Enzyme), die eine öffnung
von Membranporen bewirken, Substrate, die die Enzymproduktion anregen sowie Umbauenzyme, wie Transaminasen zum Transaminieren
der Aminosäuren oder aber Oxydasen, beschleunigen. Weiterhin ist es möglich, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren den
pH-Wert in einer Zelle derart zu beeinflussen, daß etwa die intrazellulären Proteasen, beispielsweise Kathepsin, das an
den Lysosomen lokalisiert ist, und die nur im neutralen Bereich Proteine spalten, nicht wirksam werden können und so
der proteolytische Eiweißabbau verhindert wird.
Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei noch darauf aufmerksam gemacht, daß dieses Verfahren sich nicht
nur auf die Beschleunigung der bisher bekannten Lebensäußerungen von Mikroorganismen erstreckt; man kann mit der
Anwendung dieses Verfahrens auch andere Zwecke verbinden,
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bei denen ein mehr oder weniger gerichteter Stofftransport
oder Austausch durch Zellmembranen am äußeren Umfang und im Inneren der Zelle erwünscht ist. ·
So besteht beispielsweise zur Zeit noch eine Schwierigkeit bei der unter Anwendung von Mikroorganismen durchgeführten
Gewinnung von Fett- und Eiweißstoffen aus Mineralölen, insbesondere linearen Paraffinkohlenwasserstoffen. Die
Zellen nehmen aus dem Substrat, in dem sie sich vermehren,
unerwünschte Geschmacksstoffe auf, die die Verwendung der Zellsubstanz nur für Futterzwecke gestattet oder angezeigt
erscheinen läßt.
Bei Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens für
die Vermehrung von Mikroorganismen in Substraten, die unerwünschte
Geschmacksstoffe enthalten und auf die Mikroorganismen übertragen, kann man mit der Einwirkung des
kurzzeitigen Druckgefälles auf die Mikroorganismen-Suspension
eine Reinigung der Zellen bzw. einen "Waschvorgang" verbinden,
indem man die von den Zellen absorbierten Kohlenwasserstoffe und die unerwünschten Lipide mit Wasser, salzhaltigem
Wasser, polaren Lösungsmitteln oder Waschflüssigkeiten anderer
Art bzw. einem Lieferanten für assimilierbaren Stickstoff,
saures Ammoniumphosphat, Kaliumchlorid usw. auswäscht, was
zur Beseitigung der den Geschmack ungünstig beeinflussenden Fette im Mikroorganismus führt. Die durch die Druckänderungen gemiß der Erfindung herbeigeführte beschleunigte
Austauschströmung durch die Zellmembranen, sowie die gegebenenfalls
in der Düse ohne weiteres mögliche Zufuhr von
flüssigen oder gasförmigen Stoffen anderer Art machen es
möglich, einen gezielten Abbau der geschmacklich ungünstigen Lipide innerhalb des Cytoplasmas der Zellen auf chemischem
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oder fermentativem Wege durchzuführen.
Schließlich erscheint es möglich, die für eine bevorzugte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einge-,setzte
Düse bzw. den in dieser Düse auftretenden Unterdruck nicht nur für das Einspeisen von der Suspension zuzuführenden
gasförmigen Stoffen wie Sauerstoff, Propangas oder Nährstofflösungen auszunutzen, sondern diese Düse auch außerdem
zur Entgasung und zum Abziehen der eingetragenen Stoffe nach Erfolg der Reaktion zu benutzen. So kann man durch zusätzliches
Anlegen eines zweiten ünterdruckbereichs an die Saugstelle
des Venturi-Rohres durch Wasserentzug auch eine Plasmolyse der abgesaugten Mikroorganismen erreichen oder durchführen, was für die Weiterverarbeitung der Mikroorganismenmengen
sehr vorteilhaft ist.
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Claims (14)
1. Verfahren zur Beschleunigung von Lebensvorgangen, wie
Stoffwechsel, Vermehrung, Biosynthese u.dgl. bei Mikroorganismen, die sich in einem fließfähigen, insbesondere flüssigen
Substrat befinden, das Nähr- und andere Stoffe enthalten kann, dadurch gekennzeichnet , daß man
eine Suspension der Mikroorganismen in dem Substrat einer oder mehreren kurzzeitigen Druckänderungen unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei den kurzzeitigen Druckänderungen in einem Druckbereich
zwischen 20 und 0,3 ata bleibt.
J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man auf einen stetigen Strom der Suspension zumindest einmal zunächst einen relativ hohen Druck ausübt, den Druck
anschließend plötzlich sehr stark herabsetzt und ihn sofort wieder erhöht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ~5>
dadurch gekennzeichnet, daß man die Suspension vor oder nach der kurzzeitigen
Druckänderung pulsierenden Drücken aussetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bei den Druckpulsationen Frequenzen verwendet, die
sich bis in den Tonfrequenzbereich erstrecken.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch
gekennzeichnet, daß man der Suspension während der kurzzeitigen Druckänderungen Nähr- oder andere Stoffe, gegebenenfalls
auch Gase, zusetzt.
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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Gase, wie Sauerstoff, gasförmige Kohlenwasserstoffe od.dgl. im oder in unmittelbarem Anschluß an den niedrigen
Druckbereich zugibt.
8» Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man der Suspension während der kurzzeitigen Druckänderungen
Stoffe bzw. Mikroorganismen entzieht.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder J, gekennzeichnet durch einen Leitungszug für eine
Mikroorganismen-Suspension, in dem im Anschluß an eine Druckpumpe (3) eine Düse (4), wie Venturi-Düse oder Ejektor,
angeordnet ist, in der die mit Überdruck zugeführte Suspension einen sehr kurzzeitigen Druckabfall erfährt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9* gekennzeichnet durch einen
Vorratsbehälter (1) für eine Mikroorganismen-Suspension, an den einerseits die Pumpe (~5) und andererseits das Austrittsende
der Düse (4) angeschlossen sind.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 und 5* gekennzeichnet durch eine zur Aufnahme einer Mikroorganismen-Suspension
geeignetes Gefäß bzw. geeignete Leitung und eine Vorrichtung zum Erzeugen von pulsierenden Drücken
innerhalb der Suspension.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung von pulsierenden Drücken
in einem Frequenzbereich arbeitet, der sich bis in den Tonfr equerizber ei cn erstreckt.
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13· Vorrichtiong nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Düse Anschlüsse für das Einführen oder Abführen von Stoffen in oder aus der durch die Düse strömenden
Mikroorganismensuspension vorgesehen sind-
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet
durch das Verwenden von ejektorartigen Waschdüsen
(7) in einem Abzweig für das Austragen von Mikroorganismen
bzw. der Mikroorganismensuspension aus einem Kreislauf oder einem Sammelgefäß (!)<>
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DE19702020068 Pending DE2020068A1 (de) | 1970-04-24 | 1970-04-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Beschleunigung von Lebensvorgaengen bei Mikroorganismen |
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Families Citing this family (1)
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FR2456139A1 (fr) * | 1979-05-08 | 1980-12-05 | Setric | Procede d'aeration, d'evacuation des gaz de fermentation et d'elimination de calories dans les cultures de micro-organismes en milieu solide et dispositifs permettant de le mettre en oeuvre |
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