DE845484C

DE845484C - Process for accelerating the growth of microorganisms by means of pressure wave treatment

Info

Publication number: DE845484C
Application number: DER3959A
Authority: DE
Inventors: Ralph Freeman Dr Me Shropshire
Original assignee: Raytheon Manufacturing Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1946-10-26
Filing date: 1950-09-30
Publication date: 1952-07-31

Description

Verfahren zur Beschleunigung des Wachstums von Mikroorganismen durch Druckwellenbehandlung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschleunigung des Wachstums von Mikroorganismen, insbesondere pflanzlicher Mikroorganismen, wie z. B. Hefen, Schimmelpilzen und Bakterien.Process to accelerate the growth of microorganisms by Pressure wave treatment The present invention relates to a method for Accelerating the growth of microorganisms, especially plant microorganisms, such as B. yeasts, molds and bacteria.

Es gibt vielerlei Arbeitszweige in der Industrie, die die Anlage relativ ausgedehnter Mikroonganismenkulturen zur Voraussetzung haben; dies trifft insbesondere für die Herstellung von Hefe für Back- und Fermentationszwecke, für die Herstellung von Hefen, Schimmelpilzen und Bakterien für pharmazeutische Zwecke und für die Herstellung von Bakterienkulturen zum Zwecke der Kriegsführung zu. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Beschreibung eines Verfahrens, mittels welchem es möglich ist, das Wachstum solcher Mikroorganismenkulturen um ein Vielfaches der normalen Wachstumsgeschwindigkeit zu beschleunigen.There are many branches of industry in which the plant is relative extensive cultures of microonganisms are a prerequisite; this is particularly true for the production of yeast for baking and fermentation purposes, for the production of yeasts, molds and bacteria for pharmaceutical purposes and for manufacture of bacterial cultures for the purpose of warfare too. A subject of the present Invention is the description of a method by means of which it is possible the growth of such microorganism cultures by a multiple of the normal growth rate to accelerate.

Erfindungsgemäß wird eine Mikroor,ganismenkultur in einer Nährlösung mit Druckschwingungen behandelt, deren Schwingungsenergie so liegt, daß in dem behandelten Erzeugnis keine Kavitation auftreten kann, so daß die Zerstörung des Zellgewebes der Organismen vermieden wird; die Behandlung geschieht innerhalb eines Zeitraums von etwa r :Minute bis etwa r Stunde; im Anschluß daran folgt eine Wachstumsperiode, innenhalb welcher das Erzeugnis nicht der Einwirkung von Schwin gongen - ausgesetzt wird. Wenn dies gewünscht wird, was in manchen Fällen von Vorteil ist, können bei der Anwendung des Verfahrens jeweils abwechslungsweise Perioden vorgesehen werden, während welcher das Erzeugnis der Einwirkung von Schwingungen ausgesetzt wird, und Perioden, während welcher das Erzeugnis sieh in Ruhe befindet. Durch eine solche Behandlung wird' eine sehr große Beschleunigung des Wachstums der betreffenden Mikroonggnismen erzielt.According to the invention, a microorganism culture in a nutrient solution treated with pressure oscillations, the oscillation energy of which is so that in the treated Product no cavitation can occur, so that the destruction of the cell tissue the organisms are avoided; the treatment occurs within a period of time from about r: minute to about r hour; this is followed by a growth period, inside which the product is not exposed to Schwin gongen - is suspended. If so, which is an advantage in some cases alternating periods can be used when applying the method be provided during which the product is exposed to vibrations and periods during which the product is at rest. Such a treatment will 'greatly accelerate growth of the micro-congregations concerned.

Die Vorgänge, die auf Grund der Anwendung von Druckschwingungen in der-oben beschriebenen Weise zur Beschleunigung des Wachstums von Mikroorganismen führen, sind nicht vollständig bekannt: als eventuell mögliche Erklärung wenden folgende Hypothesen gegeben, es wird jedoch bemerkt, daß dieselben in. keiner Weise den Geltungshereich der vorliegenden Erfindung eingrenzen.The processes that occur due to the application of pressure oscillations in the manner described above to accelerate the growth of microorganisms are not fully known: turn as a possible explanation The following hypotheses are given, but it is noted that they are in no way limit the scope of the present invention.

Eine der Wirkungen der Druckschwingungen niedriger Schwingungsenergie kann darin bestehen, daß durch diese Schwingungen jeder einzelnen Zelle infolge der Erschütterung der Organismenkultur fortgesetzt eine neue umgebende Nährlösung zugeführt wird. Offenbar treten jedoch noch weitere Wirkungen auf: Es kann sein, daß der Stoffwechsel der einzelnen Zellen auf Grund dien Einwirkung der Schwingungen so verändert wird, daß sich die Fortpflanzungsfreudigkeit steigert und/oder die Lebensvorgänge der jeweiligen Zelle beschleunigt werden. Es ist auBerdiem möglich, daß die Einwirkung der Schwingungsenergie die Durchlässigkeit der Zellwandungen verändert, so .daß der Eintritt von Nährlösung in dieselben erleichtert wird und gleichzeitig der Austritt von Stoffwechselprodukten aus denselben etihöht wird, wobei bekannt ist, daß eitrige dieser Stoff weehselprodukte das Wachstum der Zellen beeinflussen. Es ist durchaus möglich, daß mit dem beschriebenen Verfahren eine Zusammenwirkung aller der genannten Faktoren erzielt wird.One of the effects of compressive vibrations of low vibrational energy can consist in the fact that each individual cell as a result of these vibrations the agitation of the organism culture continued a new surrounding nutrient solution is fed. Apparently, however, there are other effects: It can be that the metabolism of the individual cells is due to the action of the vibrations is changed in such a way that the willingness to reproduce increases and / or the Life processes of the respective cell are accelerated. It is also possible that the effect of the vibrational energy increases the permeability of the cell walls changed, so .that the entry of nutrient solution into the same is facilitated and at the same time the escape of metabolic products from them is increased, it is known that this substance causes purulent growth of cells influence. It is quite possible that with the method described a Interaction of all of the factors mentioned is achieved.

Bei der Beschleunigung des Wachstums vor Mikroorganismen durch die Einwirkung von Druckschwingungen niedriger Schwingungsenergie scheint es, daß bei einer gegebenen Größenordnung der Schwingungsenergie der Grad des Wachstums in gewissem Umfang mit der Vergrößerung der Zeitspanne, während welcher das Erzeugnis der Einwirkung der Schwingungen ausgesetzt wird, wächst. In dieser Richtung wird jedoch sehr bald eine Grenze erreicht. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß in vielen Fällen eine weitere Steigerung des bisherigen Höchstwerts des beschleunigten Wachstums der Mikroorganismen dadurch erzielt werden kann, daß abwechslungsweise jeweils eine Schwingungsperiode und eine Ruwheperiode vorgesehen wird. Die Zeitdauer dieser ein, zelnen Perioden ist bei verschiedenen Mikroorganismen verschieden lang und ruß in jedem Falle eigens bestimmt werden, um jeweils in einer gegebenen Gesamtzeit einen größten Wirkungsgrad zu erzielen. Es hat sich herausgestellt, daß die Dauer der Vibrationsbdharrdlungsperio& zeitlich am günstigsten so gewählt wird, daß sie ungefähr gleich der Dauer des Generationswechsels der Mikroorganismen ist; das heißt, im statistischen Sinn gesprochen, daß jeweils nur die erste Generation der Mikroorganismen der Einx-irkung der Schwingungen ausgesetzt wird. Danach folgt eine Ruheperiode, während welcher die zweite Generation von Organismen heranwächst. Die Vibration kann beim Erscheinen der dritten Generation der Mikroorganismen wieder einsetzen und so weiter.In accelerating the growth of microorganisms through the Exposure to pressure vibrations of low vibrational energy, it appears that with a given order of magnitude of the vibrational energy the degree of growth in certain Extent with the increase in the period of time during which the product is exposed exposed to vibrations grows. However, this will happen very soon reached a limit. However, it has been found that in many cases further increase of the previous maximum value of the accelerated growth of the microorganisms can thereby be achieved that alternately in each case one period of oscillation and a rest period is provided. The duration of these individual periods is of different length in different microorganisms and soot is unique in each case can be determined to achieve the greatest efficiency in each case in a given total time to achieve. It has been found that the duration of the vibration period & the best time is chosen so that it is approximately equal to the duration of the generation change which is microorganisms; that is, in the statistical sense, that each only the first generation of microorganisms is exposed to the effects of vibrations will. This is followed by a period of rest during which the second generation of organisms grows up. The vibration can occur with the appearance of the third generation of microorganisms reinstall and so on.

Als Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Kultur gewöhnlicher Haushaltshefe aus der Familie der Saccliaroniyceten etwa 2,4 Stunden lang in einer Rohrzuckernährlösung gezüchtet. Diese Kultur wurde in einem Vibrator mit einer Schwingungszahl von 36o Hz, der im allgemeinen der in der amerikanischen Patentschrift 2 138 o5i beschriebenen Bauart glich, der Einwirkung von Schwingungen unterworfen. Bei der verwendeten Apparatur hatte die Membran der Vibrationskammer einenungefährenDurchmesservon6oomm, während die von der Apparatur aufgenommene Leistung etwa 1/s -kW betrug. Dieser Wert konnte gesteigert werden, bis die Membranschwingungen eine Amplitude annahmen, die knapp unterhalb der Amplitude lag, bei welcher Kavitation auftrat. Es wurde eine genügende Menge von Hefe bereitgestellt, um einen fortgesetiten Umlauf des behandelten Guts aus einem Behälter durch dein Vibrator hindurch und zurück zu dem Behälter zu gewährleisten. Die Vibration wurde auf die Dauer von etwa io Minuten angewandt. :N ach der Behandlung wurde den so behandelten Zellkulturen eine genügende Menge von Rolirzuckernährlösung zugeführt, um denselben zu ermöglichen, in einem Zeitraum von etwas weniger als 2.4 Stunden zu wachsen. Vergleichsversuche mit der Wachstumsgeschwindigkeit von Hefezellen, die nicht der Einwirkung von Schwingungen ausgesetzt waren, undvonHefezellen, die in der beschriebenen Weise dem Einfloß von Schwingungen ausgesetzt wurden., zeigten, daß die Wachstumsintensität der behandelten Zellen etwa 5o mal größer ist als diejenige der unbehandelten Zellen.As an example of a method according to the invention, a culture of common household yeast from the Saccliaroniyceten family was grown in a cane sugar broth for about 2.4 hours. This culture was in a vibrator having a vibration number of 36o Hz, resembling generally of the type described in the American patent specification 2,138 o5i, subjected to the action of vibrations. In the apparatus used, the membrane of the vibration chamber had an approximate diameter of 6oomm, while the power consumed by the apparatus was about 1 / s-kW. This value could be increased until the membrane vibrations assumed an amplitude that was just below the amplitude at which cavitation occurred. Sufficient yeast was provided to allow continued circulation of the treated material from a container, through the vibrator, and back to the container. The vibration was applied for about ten minutes. : After the treatment, the cell cultures thus treated were supplied with a sufficient amount of Rolir sugar nutrient solution to enable them to grow in a period of a little less than 2.4 hours. Comparative experiments with the growth rate of yeast cells which were not exposed to the action of vibrations and of yeast cells which were exposed to the inflow of vibrations in the manner described showed that the growth intensity of the treated cells is about 50 times greater than that of the untreated cells.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for accelerating the growth of plant microorganisms, characterized in that the organism cultures are exposed in intermittent sequence to the action of pressure oscillations, the oscillation energy of which is selected so that the cell structure cannot be destroyed.

2. The method according to claim i, characterized in that the microorganisms are exposed to the effects of pressure oscillations for a period of time, essentially the time it takes for a generation of these microorganisms to develop is equivalent to.

3. The method according to claim 2,. Characterized in that the treatment of microorganism cultures takes place in such a way that the same after being exposed to the influence of 1) ruckscliwitrgu, ngsetuergie for the first time, enough time is given to a two: ibe and one. third generation of microorganisms, and that at Begititi of the appearance of the third generation of Microorganisms exposed the culture again to the influence of the vibrational energy is, for the duration of a period of time which is essentially equal to the duration of creation of the third generation mentioned. .

4. The method according to claim 2, characterized in that that the treatment of the microorganism cultures takes place in such a way that they after being exposed to the influence of the jerk energy for the first time, Time is given to grow and that then alternately in the same way one generation each of the organisms exposed to vibrations.

5. A method for accelerating the growth of yeast, characterized in that that a yeast culture in a cane sugar nutrient solution at room temperature for a period of time of about 2.4 Sturähen is given to grow, after which the culture in the long run is exposed to the action of pressure vibrations for about 10 minutes, the The energy chosen is so large that the cell structure of the yeast organisms does not destroy is and - that then additionally added cane sugar nutrient solution and the culture another 2.1 hours is given to wax.