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Verfahren zur Züchtung und Vermehrung von Mikroorganismen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Züchtung und Vermehrung von Mikroorganismen bei
möglichst großer Berührungsfläche der die Mikroorganismen enthaltenden Nährflüssigkeit
mit Gasen. Es ist bekannt, daß das Sauerstoffbedürfnis von Aerobiern außerordentlich
groß ist. Die Erkenntnis, daß die Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs bzw.
der Luft nicht ausreicht, um den Sauerstoffbedarf der Mikroorganismen für eine möglichst
starke Vermehrung zu decken, hat in der Fachliteratur vielfach Ausdruck gefunden
(vgl. z. B. O. R ahn, Zbl. Bakt. II Orig. 35, 429, 191a).
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Um diesen Mangel auszugleichen, leitet man z. B. Sauerstoff oder Luft
in die Mikroorganismen enthaltende Flüssigkeit - so bei der Züchtung und Gärung
von Gärungserregern -oder man verwendet Rührer. Weiterhin ist es möglich, Zirkulatoren
zu verwenden, durch die die Flüssigkeit dauernd umgewälzt wird (vgl. F. Weleminsky
und E. Butschowitz, Zbl. Bakt. I Orig. 104, 433, 1927). Man kann auch die Nährflüssigkeit
über kaskadenförmig angeordnete Flächen fließen lassen, wie es z. B. für die Züchtung
von Pilzen vorgeschlagen worden ist. Alle diese Verfahren sind jedoch nicht geeignet,
den außerordentlich großen Sauerstoffbedarf der Mikroorganismen zu befriedigen.
Es ist deshalb bereits mehrfach empfohlen worden, größere Luftmengen durch die Flüssigkeit
zu schicken, indem man das Gas vorher durch poröse Bodenkörper in sehr feine Blasen
verteilt. Abgesehen davon, daß hierzu erheblich Drücke notwendig sind, hat dieses
Verfahren den Nachteil, riesige Schaummengen zu entwickeln, weshalb es in der Praxis
nur anwendbar ist, wenn man gleichzeitig für die Vernichtung des Schaums Sorge trägt.
Eine weitere Möglichkeit, eine verhältnismäßig große Oberfläche zwischen Gas und
Flüssigkeit zu schaffen, bietet sich dadurch, daß man den entstehenden Schaum selbst
als Gasträger verwendet, indem man den Schaum ständig umwälzt, so daß er die Flüssigkeit
durchströmt, dort zum Teil gelöst wird und neu entstehend eine ziemlich intensive
Belüftung herbeiführt. Aber auch dieser Arbeitsweise haften verschiedene Nachteile
an: Man kann sie nur in geschlossenen Systemen verwenden, man kann der raschen Schaumentwicklung
wegen das Gas nur schwer erneuern und vor allem nur verhältnismäßig kleine Flüssigkeitsmengen
in Benutzung nehmen, wobei sehr große Räume zur Verfügung- stehen müssen, damit
ein möglichst großer Teil der Flüssigkeit in Schaum verwandelt werden kann.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung treten diese Übelstände nicht
auf. Das Neue besteht darin, daß das zur Reaktion kommende Gas durch eine Düse oder
durch ein System von solchen geleitet und die Flüssigkeit durch eine oder mehrere
entsprechend angeordnete Düsen angesaugt, mitgerissen und in Form eines feinen Nebels
verteilt. (versprüht) wird. Durch Veränderung der Düsenöffnungen, der Abstände
der
Düsen voneinander sowie durch Änderung -des Überdrucks des verwandten Gases kann
man die Feinheit der einzelnen versprühten Teilchen in ziemlich weiten Grenzen abstufen.
An sich ist die Technik des Vernebelns von Flüssigkeiten mit Gasen ein auf den verschiedensten
Gebieten zu den mannigfachsten Zwecken angewandtes Verfahren. Es handelt sich jedoch
in diesen Fällen entweder nur darum, eine Flüssigkeit sehr fein zu verteilen oder
sie innig mit dem Gas zu mischen, wie beispielsweise beim Explosionsmotor, oder
um allgemein chemische Methoden, wie die Einwirkung von Chlor auf flüssige organische
Verbindungen, von Sauerstoff auf flüssigen Schwefel, von gasförmigen Säuren auf
Basen zur Gewinnung von Salzen o. dgl.
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Demgegenüber ist das sog. Inhalatorprinzip zur Züchtung und Vermehrung
von Mikroorganismen noch nicht benutzt worden. Man kann sich zu diesem Zwecke eines
geschlossenen Systems bedienen, indem man eine bestimmte Gasmenge zum Vernebeln
benutzt und ständig umwälzt, bis die Reaktion beendet ist. Hierbei ist es möglich,
das Gas zu erneuern und gegebenenfalls entstehende Abgase zu entfernen.
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Man kann indes auch in offenen Systemen arbeiten, wobei man das Gas
entweichen läßt, nachdem man es vorher durch die in der Technik üblichen Mittel
von den mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen befreit hat, die, falls notwendig und
erwünscht, mit der Ausgangsflüssigkeit wieder vereint werden.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
man solche Flüssigkeiten mit Gasen vernebeln kann, die zur Schaumbildung neigen.
Bei allen anderen Arbeitsweisen wird hierbei Schaum entstehen, dessen Zerstörung
neue Aufgaben stellt und besondere Einrichtungen erfordert. Nach dem neuen Verfahren
entsteht jedoch keinerlei Schaum, was durch zahlreiche Versuche mit starkschäumenden
Flüssigkeiten, wie z. B. Lösungen von Eiweiß, Seifen, Saponinen u. dgl., erwiesen
worden ist. Es ist im Gegenteil zu bemerken, daß etwa entstandener Schau durch die
Vernebelung zerstört wird. Um eine etwaige Schaumentwicklung bei Auftreffen der
niederfallenden Flüssigkeitsteilchen auf den Flüssigkeitsspiegel zu verhindern,
kann man entsprechende Abschirmvorrichtungen vorsehen.
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Somit wird nach der Erfindung eine auf keine andere Weise zu erreichende
Oberfläche zwischen Flüssigkeit und Gas geschaffen, durch die in jedem Falle das
Sauerstoffbedürfnis der Mikroorganismen befriedigt wird, ohne daß Schaum entwickelt
wird, gleichgültig, ob man in geschlossenen Systemen oder in offenen arbeitet.
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Durch zahlreiche Versuchsserien ist der Beweis erbracht worden, daß
die Ernten, die nach der neuen Arbeitsweise erzielt werden, diejenigen aller anderen
Verfahren um das Vielfache übersteigen. Besonders bemerkenswert ist es, daß die
Erschütterung durch das Versprühen die Mikroorganismen nicht im geringsten schädigt,
entgegen den Abgaben, die sich in der Literatur finden. Eine wesentliche Bedeutung
des neuen Verfahrens besteht in der großen Zeitersparnis bei der Züchtung von Mikroorganismen.
Es gelang nach einer Zeit von 8 Stunden Bakterienernten zu erzielen, die nach anderen
Belüftungsverfahren erst nach 48 Stunden und länger zu erreichen waren. .
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie durch das
überaus rasche, in logarithmischer Progression erfolgende Wachstum der Mikroorganismen
ermöglicht, zugesetzte Zucker unter Vermeidung der Vergärung und der Entwicklung
von Alkohol, Säuren usw. vollständig zu verbrennen. Diese Bedingung ist wichtig
für die Züchtung verschiedenster Mikroorganismen, z. B. von Preßhefe für die mannigfaltigsten
Zwecke. Zur Erreichung dieses' Zieles, der Züchtung von Hefe mit starker Vermehrungsfähigkeit,
aber geringem Gärvermögen, sind zahlreiche Verfahren angegeben worden, die sich
meist auf die chemische Zusammensetzung der Nährflüssigkeit und auf den allmählichen
Zusatz verschiedener Nährstoffe zur wachsenden Hefe beziehen. Nach der Erfindung
sind keine Maßnahmen dieser Art erforderlich. Es ist jeder Nährboden, auf dem der
betreffende Mikroorganismus angeht, zu verwenden.
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Es versteht sich von selbst, daß das neue Verfahren nicht nur bei
der Züchtung von aeroben Mikroorganismen mit Vorteil benutzt werden kann, sondern
in gleicher Weise bei Verwendung indifferenter Gase, wie beispielsweise Kohlensäure,
Stickstoff usw., für anaerobe Mikroorganismen zu empfehlen ist.