DE2936486C2

DE2936486C2 - Verbesserung der Härte von geformten Bakterienzellaggregaten

Info

Publication number: DE2936486C2
Application number: DE2936486A
Authority: DE
Inventors: Anthony Hing Chen; Yun-Chi Elkhart Ind. Jao
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Genencor International Indiana Inc
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-09-10
Publication date: 1982-10-14
Also published as: DK151638B; YU215079A; SE7903700L; CA1110186A; BE876083A; IT1120423B; AU514883B2; DK151638C; NO792916L; HU180266B; IT7949183A0; DK377679A; JPS5741239B2; ES479854A1; GB2029856A; PL216816A1; GB2029856B; DE2936486A1; YU44406B; NL188952C

Description

Erfindungsgegenstand ist das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren. Der Patentanspruch 2 nennt eine Ausgestaltung dieses Verfahrens. -_k

Glucoseisomerase ist ein Enzym, das angewandt werden kann, um die Umwandlung von Glucose (Dextrose) in Fructose (Lävuiose) zu katalysieren. Es ist bekannt, daß Glucoseisomerase erzeugt werden kann durch Fermentation bzw. Züchtung verschiedener Organismen, wie Steptomyces flavovirens, Streptomyces echinatur, Streptomyces achromogenus, Streptomyces albus, Streptomyces olivaceus, Bacillus coagulans und ähnlichen in geeigneten Nährmedien. Die Glucoseisomerase wird innerhalb der Bakterienzellen, die während ihrer Bildung wachsen, erzeugt Die Zellen können von der Fermentationsbrühe abfiltriert und direkt als Quelle für Glucoseisomerase angewandt werden. Die direkte kommerzielle Anwendung derartiger enzymhaltiger Bakterienzellen wurde jedoch durch einen entscheidenden Nachteil verhindert Die Enzymaktivität ging während der Anwendung aus den Zellen verloren und die Lebensdauer der Zellen war gering. Dieser Nachteil wurde überwunden durch Behandlung der Bakterienzellen mit Glutaraldehyd, wie in der US-PS 37 79 869 beschrieben. Weitere Verfahren zur Immobilisierung der Enzymaktivität in Bakterienzellen sowie zur Herstellung von Aggregaten derartiger enzymhaltiger Bakterienzellen sind z. B. in der US-PS 38 21 086 und deren Reissue US-PS 29 130 und 29 136 sowie in der ZA-PS 73/5917 angegeben. Die oben angegebenen US-PS betreffen die Anwendung bestimmter anionischer und kationischer Polyelektrolytflockungsmittel. Die ZA-PS beschreibt verschiedene Kombinationen von Bindemittel, Verstärkungsmittel und Vernetzungsmittel. Während bei den obenangegebenen Verfahren Bakterienzellaggregate erhalten werden, die im allgemeinen ihre Enzymaktivität während der Anwendung beibehalten, ist es noch erforderlich, die Härte der Aggregate zu erhöhen, so daß sie kommerziell in tieferen Reaktorbetten angewandt werden können. Die US-PS 39 35 069 beschreibt die Zugabe bestimmter Metallverbindungen zu dem PoIyelektrolytflockungsmittel, um die Härte zu verbessern. Dieses Verfahren besitzt jedoch nur eine begrenzte Anwendbarkeit.

Eine Weiterentwicklung zur Verbesserung der Härte von Bakterienzellaggregaten ist in der Anmeldung P 2911 557.9 beschrieben. Danach wird die Masse der Bakterienzellen, die die gewünschte Enzymaktivität enthalten, mit einem Vernetzungsprodukt aus 1.) Glutaraldehyd, Cyanursäurehalogenid oder Kombinationen davon und Z) einem wasserlöslichen kationischen Polymer behandelt, das erhalten worden ist durch Polymerisation eines Epihalogenhydrins mit einem Alkylenpolyamin und anschließende Gewinnung des Aggregats. Die erhaltenen Aggregate können extrudiert oder auf andere Weise geformt werden, und weisen dann eine verbesserte Härte auf. Wenn derartige geformte Produkte jedoch in einer Säule zur Durchfüh rung enzymatischer Prozesse angewandt werden, ist eine noch größere Härte erforderlich, um ein Brechen unter Druck zu vermeiden.

Bei der Herstellung von geformten Bakterienzellaggregaten wird eine bestimmte Menge eines feinteiligen Produktes mit einer Teilchengröße, die für die kommerzielle Verwendung zu klein ist, hergestellt Verschiedene Verfahren zur Verwendung dieser feinen Teilchen sind bekannt In der US-PS 40 60 456 ist die Rückführung der erzeugten feinen Teilchen in den Flockungsbehälter angegeben, wo ein Flockungsmittel für die Bakterienzellaggregate angewandt wird. Während nach dieser Druckschrift die feinen Teilchen wieder zur Herstellung von geflockten Aggregaten angewandt werden, findet sich kein Hinweis auf eine Verbesserung der Härte des Produkts. Die Anwendung von zurückgeführten Enzymträgern ist in den US-PS 4002 576; 40 78 970 und 40 87-330 angegeben. Dort findet sich jedoch kein Hinweis darauf, daß derartige zurückgeführte Substanzen zur Verbesserung der Härte geformter Produkte dienen können.

Die Erfindung betrifft das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren zur Verbesserung der Härte der geformten Bakterienzellaggregaten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, wenn das entstehende Aggregat getrocknet ist und dann für die Anwendung rehydratisiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedene enzymhaltige Bakterienzellen angewandt werden. In der weiteren Beschreibung wird ein Verfahren angegeben für Bakterienzellen, die Glucoseisomeraseaktivität enthalten.

Die Bakterienzellen, die Glucoseisomeraseaktivität enthalten und für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, können nach bekannten Verfahren

so erzeugt werden. Solche enzymhaltigen Zellen werden zweckmäßig gebildet, indem eine Kultur von Streptomyces olivaceus NRRL 3583 oder dessen Mutanten in einem geeigneten Nährstoffe enthaltenden Medium unter submersen aeroben Bedingungen gezüchtet wird.

Diese Züchtung ist in der US-PS 36 25 828 beschrieben. Die entstehenden Bakterienzellen werden von der Fermentationsbrühe durch Filtration oder Zentrifugieren abgetrennt Die als Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemä- Be Verfahren angewandten Bakterienzellaggregate können nach verschiedenen bekannten Verfahren erhalten werden. Derartige Aggregate werden am günstigsten erhalten durch Behandlung der oben angegebenen Bakterienzellen mit Glutaraldehyd nach dem in der US-PS 37 79 869 angegebenen Verfahren. Die Bakterienzellaggregate werden zweckmäßig erhalten durch Behandlung mit einem Vernetzungsprodukt aus 1.) Glutaraldehyd, Cyanursäurehalogenid oder

3 4

deren Kombinationen, und 2.) einem wasserlöslichen mindestens 1 Mol pro Mol Aminogruppen in dem

kationischen Polymer, das erhalten worden ist durch Polyamin-Polymer vorhanden sein, um eine uner-

Polymerisation eines Epihalogenhydrins mit einem wünschte Vernetzung des Polyamin-Polymers mit Alkylenpolyamin. Dieses Verfahren ist in der älteren Glutaraldehyd zu vermeiden. Anmeldung P 29 11 5575 beschrieben. Im folgenden 5 Die Reaktion zwischen Cyanursäurehalogenid allein

wird die Herstellung von Bakterienzellaggregaten nach und dem Polyamin-Polymer wird am besten bei einem

diesem erwähnten älteren Verfahren beschrieben. pH-Wert von 8 bis 9, einer Temperatur von 0 bis 10⁰C

Die für das Aggregationsverfahren angewandten ungefähr 1 bis 2 h lang durchgeführt Das Cyanursäure-Bestandteile sind leicht zugänglich. Glutaraldehyd und halogenid sollte in einem Molverhältnis von mindestens Cyanursäurehalogenid wie Cyanursäuretrichlorid, Cya- io 1 Mol pro Mol Aminogruppen in dem Polyamin-Polynursäuretribromid, Cyanursäuretrijodid und ähnliche mer vorhanden sein, um eine unerwünschte Vernetzung sind im Handel erhältlich oder können nach bekannten . des Polyamin-Polymers mit dem Cyanursäurehalogenid Verfahren hergestellt werden. Das bei diesen Aggrega- zu vermeiden. Cyanurhalogenid wie Cyanurtrichlorid tionsverfahren angewandte spezielle Epihalogenhydrin- hat drei reaktionsfähige Halogenatome. Eines dieser Polyamin-Poiymer ist im Handel erhältlich. Dieses is Halogenatome reagiert bei 0°C oder darüber. Nach Handelsprodukt besitzt ein Molekulargewicht von Reaktion des ersten Halogenatoms reagiert das zweite weniger als einer Million, enthält ungefähr 0,288 mMol bei 30 bis 50° C und das letzte bei 90 bis 100⁰Q Es ist Aminogruppen pro Gramm Lösung (entsprechend der günstig, zunächst lediglich das erste Atom in dem Ninhydrinbestimmung) und kommt als Lösung, enthal- Cyanurhalogenid mit dem Polyamin-Polymer zur tend 30 Gew.-% Feststoffe, bezogen auf das Gesamtge- 20 Reaktion kommen zu lassen. Wenn das entstehende wicht der Lösung, in den Handel. Dieses Produkt ist der Vernetzungsprodukt anschließend mit den Bakterien-US-PS 39 15904 angegeben. Die Verbindung wird dort zellen umgesetzt und während des Trocknens auf als wasserlösliches kationisches Polymer bezeichnet das höhere Temperaturen erhitzt wird, reagieren die erhalten worden ist durch Polymerisation eines anderen aktiven Stellen (Halogenatome) des Cyanurha-Epihalogenhydrins mit einem Alkylenpolyamin der 25 logenids mit dem Polyamin-Polymer unter Bildung Formel RjRaNRNHj, wobei R eine niedere Alkylen- weiterer Vernetzungen zu dem Bakterienzellaggregat gruppe mit 2 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen ist und Die Reaktion zwischen dem Polyamin-Polymer und Ri und R.2 jeweils eine niedere Alkylgmppe mit 1 bis der Kombination aus Glutaraldehyd und Cyanurhalogeungefähr 6 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei das nid wird in einzelnen Stufen durchgeführt. Zunächst Molverhältnis von Epihalogenhydrin zu Polyamin 30 wird das Cyanurhalogenid mit dem Polyamin-Polymer ungefähr 0,60 :1 bis ungefähr 2,7 :1 beträgt Bei der bei pH 8 bis 9 und 0 bis 10⁰C ungefähr 1 bis 2 Stunden Polymerisation wird das Alkylenpolyamin mit ungefähr lang umgesetzt Am besten besitzen zu diesem 50 bis ungefähr 90% der zu polymerisierenden Menge Zeitpunkt die Reaktionsteilnehmer ein Molverhältnis an Epihalogenhydrin umgesetzt die Reaktion läuft ab, von 1 Mol Cyanursäurehalogenid zu 2 Mol Aminogrupbis das Reaktionsmedium eine im wesentlichen gleich- 35 pen in dem Polyamin-Polymer. Ein Überschuß an mäßige Viskosität erreicht hat und der restliche Anteil Glutaraldehyd wird anschließend zugegeben und die des Epihalogenhydrins wird in einzelnen Anteilen Reaktion unter den gleichen pH- und Temperaturbedinzugegeben, um das kationische Polymer zu erhalten, gungen ungefähr 0,5 Stunde fortgesetzt. wobei die Polymerisationstemperatur ungefähr 60 bis Bakterienzellaggregate werden hergestellt, indem ungefähr 12O⁰C beträgt Das erhaltene Produkt wird im 40 man eine Masse von Bakterienzellen mit dem folgenden als das »Polyamin-Polymer« bezeichnet Vernetzungsprodukt, das wie oben beschrieben worden

Das zur Erzeugung der Bakterienzellaggregate ist, bei einem pH-Wert von ungefähr 8 bis 9, einer

angewandte Vernetzungsprodukt kann eines von drei Temperatur von ungefähr 0 bis 30⁰C ungefähr 0,5 bis 1,5

möglichen Produkten sein. Das Polyaminpolymer kann Stunden zusammenbringt Das Vernetzungsprodukt

mit Glutaraldehyd oder Cyanursäurehalogenid oder mit 45 wird in einer solchen Menge und Konzentration

Glutaraldehyd und Cyanursäurehalogenid umgesetzt angewandt daß die Bakterienzellen mit ungefähr 4,5 bis

werden. ungefähr 60 Gew.-% der wirksamen Bestandteile des

Der Glutaraldehyd und/oder das Cyanursäurehalcge- Vernetzungsproduktes, bezogen auf das Trockenge-

nid, die gemeinsam als Komponente (1) bezeichnet wicht der Zellen, zusammengebracht werden. Nach

werden, wird umgesetzt mit dem Polyaminpolymer, das so Ablauf der oben angegebenen Reaktion wird die

als Komponente (2) bezeichnet wird, bei einem erhaltene Bakterienzellaggregataufschlämmung gün-

pH-Wert von ungefähr 6 bis 10 und einer Temperatur stigerweise in einen Vorrats- oder Zwischenbehälter

von ungefähr 0 bis 30⁰C und einer Zeit von ungefähr 0,5 oberhalb einer Filtervorrichtung, wie einem Rotations-

bis 2,5 h. Das gesamte Vernetzungsprodukt enthält vakuumfilter, gegeben. Die Aufschlämmung wird dann

ungefähr 12 bis ungefähr 77 Gew.-% Komponente (1) 55 filtriert wobei ein Filterkuchen aus nassem Bakterien-

und ungefähr 23 bis ungefähr 88 Gew.-% Komponente zellaggregat entsteht Dieses feuchte Bakterienzellag-

(2), bezogen auf das Gesamtgewicht der aktiven gregat wird dann extrudiert oder auf andere Weise in

Bestandteile in den Komponenten (1) und (2). Der die gewünschte Form gebracht und bei ungefähr 6O⁰C Glutaraldehydgehalt des Reaktionsprodukts beträgt 0 mehrere Stunden getrocknet Das wie oben erhaltene

bis ungefähr 77 Gew.-% und der Cyanursäurehalogenid- 60 getrocknete Aggregat wird vermählen, auf eine

gehalt ungefähr 0 bis ungefähr 22 Gew.-%, bezogen auf Teilchengröße von 0,71 bis 1,19 mm. Das Produkt mit

das Gesamtgewicht der wirksamen Bestandteile in den einer Teilchengröße von mehr als 1,19 mm wird erneut

Komponenten (1) und (2). gemahlen, während das Produkt mit einer Teilchengrö- Die Reaktion zwischen Glutaraldehyd und dem ße von weniger als 0,71 mm und einem Feuchtigkeitsge- Polyaminpolymer wird zweckmäßig bei einem pH-Wert 65 halt von ungefähr 12 Gew.-% zurückgeführt wird,

von 8 bis 9 und einer Temperatur von ungefähr 18 bis Die wie oben erhaltenen, getrockneten feinteiligen

25°C innerhalb von ungefähr 0,5 h durchgeführt. Der Bakterienzellaggregate oder Feinstoffe, die kleiner als

Glutaraldehyd sollte in einem Molverhältnis von 0,71 mm sind, werden nach dessen Bildung aber vor

dessen Formung z.B. durch Extrudieren zu dem Bakterienzellaggregat zugegebea Das kann günstigerweise auf mindestens zwei Arten erreicht werden. Bei einem Verfahren können die feinen Anteile mit der Bakterienzellaufschlämmung in dem Vorrats- oder Zwischenbehälter vor dem Filter vermischt werden. Bei einem anderen Verfahren können die Feinteile mit dem feuchten Bakterienzellaggregat vermischt werden, bevor diese in den Extruder eintritt Die getrockneten, feinteiügen Bakterienzellaggregate werden zu dem Bakterienzellaggregat in einer Menge von 5 bis 70 Gev/.-Wo, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe in dem Gemisch zugesetzt, insbesondere in einer Menge von 30 Gew.-%j bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe (vgl die beiden Patentansprüche).

Das Gemisch des feinteiügen Produktes und der feuchten Bakterienzellaggregate wird geformt, am besten durch Extrudieren eines solchen Gemisches durch einen Spritzkopf mit geringem Querschnitt Das geformte Gemisch oder Extrudat wi~d getrocknet und das getrocknete Aggregat vermählen und klassiert, um die gewünschte Teilchengröße abzutrennen. Die feinteiligen Produkte können wieder zurückgeführt werden. Günstig ist ein Spritzkopf mit öffnungen von ungefähr 3,18 bis ungefähr 1,59 mm.

Das entstehende getrocknete Aggregat kann bis zu seiner späteren Anwendung in einem enzymatischen Verfahren aufbewahrt werden. Bei der Anwendung wird das getrocknete Aggregat rehydratisiert und für die Anwendung vorbereitet Ein Beispiel für eine derartige Vorbereitung bzw. Konditionierung ist in der US-PS 39 74 036 angegeben.

Ein Hauptvorteil der erfindungsgemäß hergestellten Aggregate besteht in der verbesserten Härte nach dem Rehydratisieren, verglichen mit bekannten Bakterienzellaggregaten. Die Härte wird bezogen auf den Widerstand gegenüber einem Zusammenpressen der Bakterienzellaggregatteilchen (Druckfestigkeit). Bei der Messung wurde ein Instron Universal Tester Modell 1102 angewandt (US-PS 39 35 069).

Die Prüfzelle des Instron Testers besteht aus einem transparenten Polyacryl-Zylinder mit einem Innendurchmesser von 437 cm, einem Außendurchmesser von 6,45 cm und einer Höhe von 31,8 cm. Der Bodenteil besitzt eine 0,635 cm dicke Stufe mit einer öffnung von 3,81 cm, die als Halterung für einen Mikrofilter dient Ein günstiges Mikrofilter ist eine Spinndüse bzw. Platte, wie sie zum Textiispinnen angewandt wird, mit 14 500 öffnungen mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2032 mm.

Ein Stempel aus korrosionsfreiem Stahl (Typ 304) mit einem Durchmesser von 43 cm und einer Länge von 13,66 cm ist so befestigt, daß er koaxial in den Zylinder paßt. Entsprechende Anzeigevorrichtungen befinden sich an der Prüfzelle, um eine Probendicke von 10,17 cm anzuzeigen. Es sind auch Vorrichtungen vorhanden, um einen verringerten Druck oder ein Vakuum am Boden der Prüfzelle anzulegen und etwaige durch das Mikrofilter hindurchgehende Flüssigkeit zu sammeln.

Wenn eine Probe der Bakterienzellaggregate in die oben beschriebene Prüfzelle gebracht und über den Stempel Druck auf die Probe ausgeübt wird, wird diese zusammengepreßt. Der Druck, der erforderlich ist, um die Probe um einen bestimmten Betrag zusammenzudrücken, ist ein Maß für ihre Härte.

Das folgende Verfahren zur Bestimmung der Härte nach der dehydratisierung ist in den Beispielen angewandt worden:

Eine Lösung von 33 Gew.-% Glucose wurde auf einen pH-Wart von 8,1 eingestellt Es wurden 130 g getrocknete Bakterienzellaggregate mit 1300 ml dieser Glucoselösung 1 h unter leichtem Rühren bei 24° C vermischt Das entstehende Gemisch konnte ungefähr 30 s über ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,84 mm ablaufen. Die Feststoffe wurden dann erneut in einem Anteil der oben angegebenen Glucoselösung suspendiert und 5 min bei 24°C gerührt Die entstehende Aufschlämmung konnte sich 5 min absetzen und wurde dann wie oben von der Flüssigkeit getrennt Die Feststoffe wurden erneut in einem frischen Anteil der Glucoselösung resuspendiert und 5 min bei 24° C gerührt Ungefähr die Hälfte der entstehenden Aufschlämmung wurde dann bis auf eine Höhe von 10,17 cm in die Prüfzelle gegossen. Es wurde ein Unterdruck von 25,4 mm. Hg am Boden der Prüfzelle 3 min angelegt, um die Flüssigkeit durch das Mikrofilter abzusaugen. Der Stempel wurde nach unten geführt, bis er gerade die Oberseite der Probe erreichte. Der Kopf des Instron Instruments wurde so auf den Stempel aufgesetzt, daß er sich mit einer Geschwindigkeit von 1,27 cm pro Minute nach unten bewegte und auf eine Eindringtiefe von 2^4 cm abgestoppt Die Geschwindigkeit des Papierstreifens wurde auf 12,7 cm pro Minute eingestellt Nach dem Eindringen wurde der Stempel genau 1 Minute angehoben. Er wurde erneut mit der Oberseite der Probe in Berührung gebracht und das Gerät so eingestellt, daß es bei einer Eindringtiefe von 2,54 cm stoppte. Der Druck der erforderlich war, um das zweite Eindringen zu erreichen, ist ein Maß für die Härte der Probe.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

Eine Lösung eines Polyamin-Polymers wurde hergestellt durch Verdünnen von 1750 g BETZ 1180 Lösung, enthaltend 525 g aktive Substanz, mit destilliertem Wasser unter Bildung von 151. Der pH-Wert wurde auf 9 eingestellt Eine Glutanildehydlösung wurde hergestellt durch Verdünnen von 2670 ml 25%iger Glutaraldehydlösung, enthaltend 667 g aktive Substanz, mit destilliertem Wasser auf 151. Der pH-Wert wurde ebenfalls auf 9 eingestellt Diese beiden Lösungen wurden dann vermischt und destilliertes Wasser auf insgesamt 421 zugegeben. Die Reaktion fand bei einem pH-Wert von ungefähr 9 und einer Temperatur von ungefähr 25" C innerhalb von 0,5 h statt Das entstehende Produkt wurde aus einem Reaktionsgemisch hergestellt, enthaltend 56 Gew.-% Glutaraldehyd, 44 Gew.-% Polyamin-Polymer, bezogen auf das Gesamtgewicht von Glutaraldehyd (Komponente 1) und Polyamin-Polymer (Komponente 2).

Eine Kultur einer Mutante von Streptomyces olivaceus NRRL 3583 wurde in einem bewegten belüfteten Fermenter, enthaltend ein entsprechendes Nährmedium, wie in der US-PS 36 25 828 beschrieben, gezüchtet Die entstehende Fermentationsbrühe, die eine Masse von Bakterienzellen enthielt, wurde durch Zugabe entsprechender Puffersubstanzen auf einen pH-Wert von 8 bis 9 eingestellt Die wie oben hergestellte Lösung wurde zu der Fermentationsbrühe in einer Menge von 6 ml pro g Trockengewicht der Zellen gegeben, um 17 Gew.-% gesamtes Reaktionsprodukt, bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen, zu erhalten. Nach ungefähr 30 min langer Reaktion bei 25° C und einem pH-Wert von 8 bis 9 wurde die so

behandelte Fermentationsbrühe, die die Bakterienzellaggregate enthielt, in einen Vorratsbehälter gegeben, aus dem sie auf einen Rotationsvakuumfilter geführt wurde. Der entstehende feuchte Filterkuchen wurde in einer Schneidevorrichtung auf ungefähr 1 cm² große Stücke ^r-, geschnitten. Dieser geschnittene feuchte Filterkuchen besaß einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 76 Gew.-°/o und wurde in vier Teile aufgeteilt. Ein Anteil wurde durch einen Spritzkopf mit 6 öffnungen und

3.18 mm mit Hilfe einer drucklosen Extruderschnecke mit 100 UpM extrudiert Das entstehende extrudierte Bakterienzellaggregat wurde 4 bis 6 h bei 60° C getrocknet und gemahlen. Die entstandenen Teilchen wurden abgetrennt um die gewünschte Fraktion, die durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von

1.19 mm hindurchging, aber auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,71 mm zurückgehalten wurde, zu gewinnen. Die feinen Anteile, die durch das Sieb mit der Maschenweite von 0,71 mm hindurchgingen, wurden für die weitere Verwendung gesammelt Der Anteil zwischen 0,71 und 1,19 mm wurde als »Vergleich« bezeichnet. Seine G'ucoseisomeraseaktivität wurde nach dem in der US-PS 37 79 869 angegebenen Verfahren bestimmt. Sie betrug 430 Glucoseisomerase-Einheiten (G.I.U.) pro g. Die Härte wurde ebenfalls, wie oben beschrieben, gemessen.

Die restlichen drei Portionen des Filterkuchens aus feuchten Bakterienzellaggregaten wurden einzeln in einem Mischer mit geregelten Mengen des wie oben hergestellten getrockneten Bakterienzellaggregats von Streptomyces olivaceus mit einer Zellteilchengröße von weniger als 0,71 mm vermischt und besaßen einen Feuchtigkeitsgehalt von 12 Gew.-%. Jede der drei Portionen (Proben IB, IC und ID) wurde dann einzeln extrudiert, getrocknet, gemahlen und wie oben für die Vergleichsprobe angegeben getrennt, um Bakterienzellaggregate zu erhalten, mit einer Kornfraktion von 0,71 bis 1,19 mm. Die Härte und Enzymaktivität jeder so hergestellten Probe wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

Die Härte der Proben ist angegeben als prozentuale Zunahme gegenüber der Härte der Vergleichsprobe.

Tabelle I

Probe	Gesamt-Feuchtig-	Gew.-% bezogen	auf den Gesamt-	Prozentuale	Aktivität
	keilsgehalt	feststoflgehalt		Zunahme der Härte	G. I. U./g
	Gew.-%	zurückgeführte	Filterkuchen
		feine Anteile
IA (Vergleich)	76.0	0	100	_	430
IB	69.5	28.1	71.9	42.46	459
IC	56.5	60.1	39.9	49.01	433
ID	43.5	77.9	22.1	133.15 ■'	231

Die Verringerung der Enzymaktivität bei der Probe sind. Es scheint, daß die Zugabe von feinen Teilchen in

ID beruht vermutlich auf einer Inaktivierung durch die 40 einer Menge bis zu ungefähr 70 Gew.-%, bezogen auf

erhöhte Temperatur und den Druck, die durch den die Gesamtfeststoffe angewandt werden kann, ohne die

geringeren Feuchtigkeitsgehalt im Extruder aufgetreter. Enzymaktivität zu verschlechtern.

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit mischt Diese drei Proben wurden getrennt durch

den folgenden Abwandlungen. Es wurden drei Proben Spritzköpfe mit sechs Öffnungen von 3,18 mm bzw. acht

des feuchten Filterkuchens einzeln mit jeweils 46,8 50 öffnungen von 1,59 mm bzw. zehn öffnungen von

Gew.-% zurückgeführter feinteiliger Bakterienzellag- 1,19 mm, gepreßt Die Ergebnisse sind in der folgenden

gregate, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt ver- Tabelle angegeben.

Tabelle Π

Gesamtfeuchtigkeits
gehalt

Gew.-%

Gew.-% bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt

zurückgeführte feine Anteile

Filterkuchen Spritzkopf
mm

Prozentuale
Zunahme der
Härte

Aktivität G. I. U./g

2A (Vergleich)

8032
73.87
73.87
73.87

46.8 46.8 46.8

100 53.2 53.2 53.2 3,18
3,18
1,59
1.19

36.22
53.58
14.82

576
542
557
533

ίο

Die Spritzkopf-Durchmesser von 3,18 bis 1,59 mm ergeben eine erwünschte große Zunahme der Härte ohne entsprechenden Aktivitätsverlust.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit den folgenden Abänderungen. Es wurden drei Proben des feuchten Filterkuchens einzeln mit 60,1 Gew.-% zurückgeführter feiner Anteile der Bakterienzellaggregate, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, vermischt. Alle vier Proben wurden dann durch einen Spritzkopf mit acht Öffnungen von 1,59 mm extrudiert. Die Vergleichs-Tabelle III

probe (3A) wurde mit einer keinen Druck erzeugenden Schnecke mit 60 UpM extrudiert. Die Probe (3B) wurde mit den feinen Anteilen vermischt und unter den gleichen Bedingungen wie die Vergleichsprobe extrudiert. Eine weitere Probe (3C) wurde mit den feinen Anteilen vermischt und mit einer 3 :1 verdichtenden Schnecke mit 40 UpM extrudiert. Die Probe (3D) wurde mit den feinen Anteilen vermischt und mit einer Schnecke mit einer 3 :1 Verdichtung mit 30 UpM extrudiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben.

Probe	uesamt-	Gew.-% bezogen	auf (Jen Gesamt-	Prozentuale	Aktivität
	Feuchtigkeitsgehalt	feststoflgehalt		Zunahme der	G. I. U./g
	Gew.-%	zurückgeführte	Filterkuchen	Härte
		feine Anteile
3 A (Vergleich)	78.30	0	100	_	650
3B	58.11	60.1	39.9	114.58	506
3C	58.11	60.1	39.9	117.20	517
3D	58.11	60.1	39.9	178.01	484

Alle Proben mit zurückgeführten feinen Anteilen besaßen die gewünschte höhere Härte mit annehmbaren Aktivitätsgehalten.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit den folgenden Abwandlungen. Eine Probe (4B) des feuchten Filterkuchens wurde mit 46,8 Gew.-% zurückgeführter feiner Anteile der Baktenenzellaggregate, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, vermischt. Eine andere Probe (4C) wurde bei 6O⁰C 10 min vor dem Extrudieren getrocknet Eine weitere Probe (4D) wurde vor dem Extrudieren 20 min bei 6O⁰C getrocknet und die Probe (4E) wurde 30 min bei 6O⁰C getrocknet, und schließlich die Probe (4F) 40 min bei 6O⁰C getrocknet Die nicht behandelte Vergleichsprobe (4A) und die behandelten Proben wurden alle durch einen Spritzkopf mit acht Öffnungen von 1,59 mm mit einer nichtverdichtenden Schnecke mit 80 UpM extrudiert Die Ergebnisse sind in der Tabelle IV angegeben.

Tabelle IV	Gesamt	Gew.-% bezogen	auf den Gesamt-	Prozentuale'	Aktivität
Probe	feuchtigkeitsgehalt	feststoffgehalt		Zunahme der	G. I. U./g
	Gew.-%	zurückgeführte	Filterkuchen	Härte
		feine Anteile
	74.36	0	100	—	440
4A (Vergleich)	61.69	46.8	53.2	58.14	440
4B	68.90	0	100	-21.65	446
4C	*cn >λ** U/.£AJ	η	100	2.29	465
4D	65.10	0	100	9.22	471
4E	57.00	0	100	18.37	452
4F

Aus diesen Daten geht hervor, daß ein bloßes Trocknen des Filterkuchens ohne Zugabe der zurückgeführten feinen Anteile nicht zu der erwünschten Zunahme der Härte führt, wie sie durch die geregelte Zugabe von feinen Anteilen erreicht wird.

Bei den obigen Beispielen wurden die feinen Anteile jeweils zu dem feuchten Filterkuchen vor dem Extrudieren zugegeben. Im folgenden Beispiel ist die Wirkung der Zugabe zurückgeführter feiner Teilchen der Baktenenzellaggregate vor der Filtration beschrieben.

Beispiel 5

Entsprechend Beispiel 1 wurde eine Aufschlämmung von Bakterienzellaggregaten in dem Vorratsbehälter vor dem Filter hergestellt Zu einer Probe des Behälterinhalts wurden die feinen Anteile von Bakterienzeüaggregaten in einer Menge von 30 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoff gehalt zugegeben. Das entstehende Gemisch sowie die nichtbehandelten Proben wurden getrennt filtriert, durch einen Spritzkopf mit acht Öffnungen von 1,59 mm mit einer nicht-ver-

dichtenden Schnecke mit 80 UpM extrudiert, getrocknet, vermählen und entsprechend Beispiel 1 getrennt. Die behandelte Probe, die die zurückgeführten feinen Teilchen enthielt, besaß eine Härte, die um 45,15% über der der unbehandelten Vergleichsprobe lag. Daraus geht hervor, daß die Zugabe von zurückgeführten feinen Anteilen der Bakterienzellaggregate nach der Bildung und vor dem Extrudieren der Bakterienzellaggregate

die Härte der entstehenden geformten Aggregatteilchen wesentlich erhöhen kann. Mit Hilfe der wie oben hergestellten Bakterienaggregate ist es in jedem Falle möglich, Glucose in Fructose umzuwandeln. Die Glucoseisomeraseaktivität wurde durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht verschlechtert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Härte von geformten BakterL nzellaggregaten, dadurch gekennzeichnet, daß man vorher hergestellte getrocknete Bakterienzellaggregate mit einer Teilchengröße von weniger als 0,71 mm Bakterienzellaggregaten mit einer Teilchengröße von 0,71 bis 1,19 mm nach deren Herstellung und vor deren Formung in einer Menge von 5 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe in dem Gemisch, zusetzt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorher hergestellte getrocknete Bakterienzellaggregat mit einer Teilchengröße von 0,71 mm den Bakterienzellaggregaten mit einer Teilchengröße von 0,71 bis 1,19 mm in einer Menge von 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe in dem Gemisch, zugegeben wird.