DE2052548B1

DE2052548B1 - Gerät zur Wachstumsbeschleunigung von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE2052548B1
Application number: DE19702052548D
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-10-27
Filing date: 1970-10-27
Publication date: 1972-03-23

Description

Bei einer Versuchsausführung erwiesen sich die nachstehend genannten Abmessungen, die im Bedarfsfall für alle Größen um ein Vielfaches zu erhöhen sind, als besonders günstig: Gefäßdurchmesser D1 . . Gefäßdurchmesser D,.... 13 mm 13 mm Grfäßhöhch ..... 98 nun Stabdurchmesser dl . 2 mm Wendeldurchmesser D2 ...... 12 mm Durchmesser d2 des Leiters der Wendel . . . . . . . . . 1 mm Windungsabstand w der Wendel ... 6 mm Wird bei sonst gleichbleibenden Abmessungen die Windungszahl der Wendel erhöht, so erhöht sich die Größe der Wendeloberfläche und damit auch die störende Doppelschichtkapazität. Wird der Durch messer der Wendel und damit der Abstand der Wendel von dem Stab erhöht, dann nimmt der Wirkungsgra,d ab, da weniger Feldlinien die Nährflüssigkeit durchqueren.
Die le g. 2 zeigt den Wachstumsunterschied ciner durch clek trischen Strom behandelten Nährtlussrgken gegenüber cmer unbchndelten Näbrllüssigket m Abhangagkent von der angewendeten stromstärke bci Gleich- und Wechselstrom. Die günstigsten Werte liegen bei Wechselstrom bei etwa 10-³ A, Gefäß, d. h. 10 3A A,cm² wenn die Oberfläche der eingetauchten Stabelektrode wie bei der vorgenannten Versuchsausführung etwa 10cm² beträgt. Bei Gleichstrom sind die Werte auf Grund der Elektrolyse niedriger und liegen bei 0.1 ' mA/Gefäß. d. h. etwa 20 A/cm² Der Wachstumsunterschied tritt je nach der verwendeten Nährtlüssikeit und Bakterienart etwa zwischen der 4. und 7. Stunde der Behandlung ein.
Das crfindungsgemäße Gerät ist mit Vorteil z. B.
In Kläranlagen, in der Hefe-industrie und in der pharmazeutischen Industre zu verwenden.
An Hand der nachstehenden Beispiele wird die Wachstumsbeschleunigung mit dem erfindungsgemQißen Gerät gegenüber einem Gerät des Standes der Technik dargelegt.

Beispiel 1 Die mit dem erfindungsgemäßen Gerät erzielbare Wachstumsbeschleunigungciniger repräsentativer Vertreter zu züchtender Mikroorganismen unter Einfluß von elektrischem Strom wurde nach 6stündigem Wachstum bei 30 C gemessen wobei die Zellzahl in einem Testvolumen von 10 ml bei einer Schichtdicke von l cm und einer Meßstrahlung von 650 nm als Extinktion bestimmt wurde.

Ergehnx

\ | K I P I I ! 1°ó

\/likroorEanlsmen~I K

Escherichia coli . 1 196 0,261 0065 t +33,16

Serratia marcescens 0,201 1 0,252 1 0051 t25,37

Proteus vulgaris . 0*21] 0,270 | 0,059 +27,96

Bacillus subtilis . 0,190 0,239 0.049 +25,78

Staphylococcus

albus 0,210 0,267 0,057 +27,14

Btickerhefe 0.188 0,256 0.068 : + 36,17

Las handelt sich hrerher um Durcbrchnutswerte von fünf Messungen. wobei K = kxtinkton ohne Bchandlung.

P = Hxtinktion der bchandehen Suspension.
I = P - K = Zunahmc und Zunahme in Prozent darstellen.
Die Ziichtung der Mikroorganismen erfolgte in der Nlihrlösung Standard I der Firma Merck. Die Ausgangsextinktion der eben beimpften Ntihrlösung betrug im Vergleich zur unbeimpfien Nährlösung 0.006.

Beispiel 2 Versuche über den wachstumsbeschleunigenden Effekt einer zylindrischen Meßanordnung. bestehend aus mittleren Stabelektrode aus V2A-Stahl und einem V2A-Blechzynder als Außenelektrode, gemäß dem .ind der Technik haben folgende Ergebnisse gezelgt:

Ergebms bnis

K K P

4likroorcanlsmrn 0.012

Escherichiacoli . 0,110 0.121 0,012 l0

Serratia marcescens 0,121 0,132 t 0,011 +9,1

Proteus vulgaris. 0,119 0,130 | 0.011 i +9.2

Bacillus subtilis 0,110 0.171 0,011 tlO

Staphylococcus

albus 1 0,120 0,132 1 0.012 | +10

Bäckerhefe 0,105 0,119 / 0,014 +13

Man erkennt sofort eine kleinere Wachstumsrate, die bei gleichen Parametern um etwa zwei Drittel verringert ist. Der Grund für diese Erscheinung liegt einmal in der größeren Oberfläche und zum anderen in der durch die Abschirmwirkung der äußeren undurchsichtigen Zylinderelektrode behinderten Photosynthese, Bei den Ergebnissen handelt es sich wiederum um Durchschnittswerte von fünf Messungen nach 6stündiger Züchtung. Alle anderen Bedingungen sind die gleichen wie im Beispiel 1.

Claims

Patentansprüche: 1. Gerät zur Wachstumsbeschleunigung von in Nährflüssigkeit enthaltenen Mikroorganismen, die in einem Gefäß durch zwischen zwei Elektroden fließende Ströme beeinflußt werden, dadurch gekennzeichne t, daß die eine Elektrode als ein in dem Gefäß (1) zentral angeordneter zylindrischer Stab (2) und die andere Elektrode als eine koaxial, aber mit Abstand um diesen Stab (2) gewundene Wendel (3) ausgebildet ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengröße der Wendel (3) etwa gleich der des Stabes (2) ist.
3. Gerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D 2) der Wendel (3) maximal etwa 1 m bei einem maximalen Gefäßvolumen von etwa 10 m3 beträgt.
4. Gerät nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d 1) des Stabes (2) etwa 1/6 des Durchmessers (D1) der Wendel (3) beträgt.
5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab(2) als Rohr ausgebildet ist, wenn der Stabdurchmesser größer als 2 cm ist.
6. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d 2) des die Wendel (3) bildenden Leiters etwa halb so groß ist wie der Durchmesser (d 1) des Stabes (2).
7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsabstand (w) der Wendel (3) etwa dreimal so groß ist wie der Durchmesser(dl) des Stabes (2).

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Wachstumsbeschleunigung von in Nährflüssigkeit enthaltenen Mikroorganismen, die in einem Gefäß durch zwischen zwei Elektroden fließende Ströme beeinflußt werden.

Bei den bisher bekannten Geräten dieser Art traten entweder Schäden auf, die durch die relativ hohen Stromdichten im Präparat hervorgerufen wurden; diese wirken biologisch schädlich, da hierbei Joulsche Wärme entsteht oder Elektrolyse eintritt. Oder aber bei Verwendung kleiner Stromdichten bestand die Gefahr, daß Fehlmessungen erfolgten, wenn man in den Strömungsbereich von Isolier- und Verschiebungsströmen geriet. Im übrigen hatte man aber in keinem Fall den störenden Einfluß der sogenannten elektrischen Doppelschichten erkannt, die sich zwischen den relativ großen, zumeist parallelen Oberflächen der in die Nährflüssigkeit eingetauchten Elektroden und der Nährflüssigkeit bilden und eine bohc Störpotentialschwelle bei der Strombehandlungvon Mikroorganismen in Nährflüssigkeiten darstellen.

Die Erfindung geht daher von der Erkenntnis aus, daß es darauf ankommt, den störenden Einfluß der elektrischen Doppelschicht herabzumindern, um bei Geräten zur Wachstumsbeschleunigung von Mikroorganismen zu günstigeren und genaueren Ergebnissen zu kommen. In der weiteren Erkenntnis, daß die Kapazität der Doppelschicht unter anderem von der Art der verwendeten Elektroden und von deren Oberfläche abhängig ist, wird die Erfindung darin gesehen, daß die eine Elektrode als ein in dem Gefäß zentral angeordneter zylindrischer Stab und die andere Elektrode als eine koaxial, aber mit Abstand um diesen Stab gewundene Wendel ausgebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Elektroden wird erreicht, daß, obwohl eine größtmögliche Zahl von Feldlinien die Nährflüssigkeit durchquert, die Elektrodenoberfläche wesentlich kleiner ist als bei den bisher bekannten Geräten. Demzufolge ist auch der Einfluß der störenden Doppelschichtkapazitäten wesentlich geringer als bisher, so daß es möglich ist, die feinen Ströme durch die Nährflüssigkeit genauer zu dosieren.

Vorteilhafterweise wird die Wendel derart ausgebildet, daß die Größe ihrer Oberfläche etwa gleich der Oberflächengröße des Stabes ist. Bei zunehmender Menge der zu beeinflussenden Nährflüssigkeit wird der Durchmesser der Wendel größer gemacht, bis er maximal etwa 1 m beträgt, wenn das Gefäß ein Volumen von etwa 10 m3 aufweist.

Ein Optimum von Wachstumsbeschleunigung wird erreicht, wenn das Gerät mit Wechselstrom von 10 kHz bei einer Stromdichte von 1 mA/eingetauchte Staboberfläche betrieben wird, wenn der Durchmesser des Stabes etwa 1/6 des Durchmessers der Wendel beträgt, außerdem der Durchmesser des die Wendel bildenden Leiters etwa halb so groß wie der Durchmesser des Stabes und der Windungsabstand der Wendel etwa dreimal so groß wie der Stabdurchmesser ist.

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden bei der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels erörtert.

Die Fig 1 zeigt den Längsschnitt durch ein in Form eines Reagenzglases ausgebildeten Gefäßes 1 aus durchsichtigem Material, z.B. Glas. In diesem Behälter sind die beiden Elektroden untergebracht, von denen die eine als Stab 2, die andere als eine um den Stab 2 koaxial, aber mit Abstand von diesem gewundene Wendel 3 ausgebildet ist. Beide Elektroden, die z. B. aus nicht rostendem Stahl bestehen können, sind einerseits in einem das Gefäß 1 abschließenden Deckel 4, andererseits am Grund des Gefäßes durch ein Zwischenstück 5 in Abstand voneinander gehalten. Deckel und Zwischenstück sind vorteilhafterweise auch aus Glas.