DE102015012847A1

DE102015012847A1 - Verfahren und Einrichtung zum Zwischenlagern von Mikroben

Info

Publication number: DE102015012847A1
Application number: DE102015012847.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06
Also published as: DE102015012847A8

Abstract

Verfahren zum Zwischenlagern von Mikroben, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroben mit einem Trägermedium gemischt werden und anschließend das Gemisch gekühlt gelagert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Zwischenlagern von Mikroben.
Bei der Herstellung etwa von Methangas aus insbesondere Kohlendioxid enthaltenden Abgasen wird das Abgas durch mindestens einen Reaktor geleitet, der ein poröses Material enthält, welches von einer mit Mikroben versetzten Nährlösung geflutet ist, wobei sich dabei das Kohlendioxid durch die Mikroben in Methan umwandelt.
Da es sich bei den Mikroben um einen lebenden Zellmechanismus handelt, kann sich dieser zum einen bei günstigen Temperaturen, z. B. bei 55°C, vermehren und zum anderen auch dezimieren, d. h. teilweise oder ganz absterben. Ferner können derartige Reaktoren temporär außer Betrieb gesetzt werden, so dass noch vorhandene und brauchbare zwischengelagert werden müssen, um sie dann bei einem späteren erneuten Anfahren des Reaktors wieder zur Verfügung zu haben. Auch neue Mikrobenstämme, die nicht gleich verwendet werden können, müssen in geeigneter Weise zwischengelagert werden, um nicht zu verderben.
Aufgabe der Erfindung
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein praktikables Verfahren und eine geeignete Einrichtung hierfür zum Zwischenlagern von Mikroben zu schaffen, mit welchem die eingangs gestellten Forderungen auf einfache Weise erfüllt werden können.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13.
Hierbei ist wesentlich, dass ein solches Trägermedium gewählt wird, das bei einer gekühlten Zwischenlagerung der Mikroben keine Kristallbildung in den einzelnen Bakterienzellen ermöglicht, was deren Absterben zur Folge hätte. Dafür eignet sich insbesondere Glyzerin oder ein anderes passendes Trägermedium.
Zweckmäßig wird das Glyzerin vor dem Vermischen mit den Mikroben in einen sauerstofffreien Behälter abgefüllt, der durch eine CO2-Begasung des leeren Behälters in einfacher Weise erreicht werden kann.
Das eigentliche Vermischen des Trägermediums mit den Mikroben erfolgt am besten in einem Mischbehälter und zwar vorzugsweise in einem Verhältnis Glyzerin/Mikroben von 50:50, wobei es hier notwendig ist, den leeren Mischbehälter vorher durch eine CO2-Begasung sauerstofffrei zu machen. Selbstverständlich sind auch andere Mischungsverhältnisse möglich, was immer auch von der Beschaffenheit der beiden zu mischenden Komponenten abhängt.
Um nun die Mikroben zu konservieren, wird das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben durch eine spiralförmige Kühlschlange mit etwa 20–30 Windungen geführt, welche zweckmäßigerweise durch flüssigen Stickstoff gekühlt wird.
Sodann wird die abgekühlte Mischung aus Trägermedium und Mikroben in handliche Behälter verbracht, wobei sich dafür entsprechende Plastikflaschen bestens eignen.
Nach dem Abfüllen in die handlichen Behälter werden diese nur noch in eine Gefriertruhe gelegt, welche zweckmäßigerweise eine Temperatur zwischen etwa –18°C bis –20°C aufweisen sollte.
Bei Gebrauch müssen dann lediglich die z. B. in handlichen Plastikflaschen gekühlt vorliegenden Mikroben nur wieder erwärmt, d. h. aufgetaut werden, um zum raschen Einsatz zu kommen.
Als Mikroben für die Umwandlung von Kohlendioxid in Methan eignen sich besonders ein Methanosarcinasstamm und/oder ein Bakterium Thermoautotrophicum.
Bei anderen bakteriell beschickten Reaktoren, ob aerob oder anaerob, kann ebenso die mikrobielle Population entsprechend konserviert und zwischengelagert werden.
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung zeichnet sich als zweiter Lösungsschritt die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Zwischenlagern von Mikroben besonders dadurch aus, dass diese getrennte Behälter für das Trägermedium und die Mikroben aufweist, die mit einem Mischbehälter verbunden sind, dem sich ein Kühlaggregat anschließt, durch welches das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben einer Abfüllstation und einer gekühlten Endlagerung zuführbar ist.
Figurenbeschreibung
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und zwar einerseits anhand eines schematisch dargestellten bevorzugten Ablaufplanes zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zwischenlagern von Mikroben und andererseits anhand dieses Ablaufplanes auch der schematische Aufbau der für die Durchführung des Verfahrens besonders geeigneten Einrichtung, wobei der Ablaufplan die einzige Figur bildet.
Gemäß dieses Ablaufplanes sind ein Behälter 1 für das Trägermedium und ein weiterer Behälter 2 für die Mikroben vorgesehen, welche z. B. jeweils einen Inhalt von 5–10 Liter (l) aufweisen. Der Behälter 1 besitzt einen mit einem Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen 3 und einen ebenfalls mit einem Kugelhahn verschließbaren Anschluss 4 für die CO2-Begasung, welche vor der Füllung des Behälters 1 mit dem Trägermedium, im vorliegenden Fall Glyzerin, erfolgt.
Der Behälter 2, der für die Aufnahme der Mikroben vorgesehen ist, besitzt ebenfalls einen mit einem Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen 5 sowie eine Schlauchkupplung 6 zum jeweiligen nicht dargestellten Reaktor. Die Schlauchkupplung 6 ist ebenfalls durch einen Kugelhahn verschließbar.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass bei dem gesamten Ablaufplan bzw. der gesamten Einrichtung vorteilhaft Kugelhähne verwendet werden, da deren Dichtkörper eine Kugel mit einer zylindrischen Bohrung ist, so dass bei geöffnetem Hahn ein gerader Strömungsdurchgang praktisch ohne jeden Widerstand vorliegt, was insbesondere für die lebenden Mikroben von großem Vorteil ist.
Die getrennt voreinander angeordneten Behälter 1 und 2 sind über Rohre 7 und 8 mit dazwischengeschalteten Kugelhähnen 9 und 10 mit einem Mischbehälter 11 verbunden, an den wiederum eine CO2-Flasche 12 angeschlossen ist.
Von dem Mischbehälter 11 führt ein Rohr 13 mit dazwischengeschaltetem Kugelhahn 14 zu einer spiralförmigen Kühlschlange 15, welche aus einem nicht rostenden V2A-Stahl oder einem anderen nicht korrodierendem wärmeleitenden Material besteht und z. B. 20 Windungen aufweist. Die Kühlschlange 15 befindet sich in einem Schutzbehälter 16, in dem eine Kühlung durch flüssigen Stickstofferfolgt, angedeutet bei 17, und kann dann als Ganzes als Kühlaggregat bezeichnet werden.
Schließlich geht vom Boden des Schutzbehälters 16 eine mit der spiralförmigen Kühlschlange 15 verbundene Rohrleitung 18 ab, welche ebenfalls mit einem Kugelhahn 19 ausgestattet ist und die mit einer nicht näher dargestellten Abfüllstation 18' verbunden ist, in welcher z. B. Plastikflaschen 20 als Konservierungsbehälter mit dem gekühlten Gemisch aus Glyzerin und Mikroben abgefüllt werden. Die befüllten Flaschen 20 kommen dann schließlich in eine gekühlte Endlagerung in der Form einer Gefriertruhe 21, wo sie dann bei Temperaturen von etwa –18°C und –20°C zwischengelagert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zwischenlagern von Mikroben weist folgende Verfahrensschritte auf:
Zuerst wird der Behälter 1 in leerem Zustand über den Anschluss 4 mit CO2 begast, um dessen Innenraum sauerstofffrei zu bekommen. Sodann wird der Behälter 1 über den Einfüllstutzen 3 mit Glyzerin gefüllt. Entsprechend der Menge an Glyzerin wird anschließend der Behälter 2 mit Mikroben gefüllt und zwar entweder „frische Ware” über den Einfüllstutzen 5 oder über die Schlauchkupplung 6 „gebrauchte Ware” aus dem Reaktor, wobei in beiden Fällen jeweils die vorgesehenen Kugelhähne in bekannter Weise zu betätigen sind.
Die nun mit gleichen Anteilen gefällten Behälter 1 und 2 werden dann mittels der Kugelhähne 9 und 10 geöffnet, so dass das Glyzerin durch die Rohrleitung 7 und die Mikroben durch die Rohrleitung 8 in den Mischbehälter 11 fließen, der vorher ebenfalls in leerem Zustand durch eine an diesen angeschlossene CO2-Flasche sauerstofffrei gemacht worden ist.
Durch Öffnen des Kugelhahns 14 fließt sodann die Mischung durch die spiralförmige Kühlschlange 15, die mit Hilfe der Stickstoffkühlung 17 vorgekühlt wurde, so weit, dass eine sichtbare Eisbildung an der Kühlschlange 15 vorhanden ist.
Danach wird der Kugelhahn 9 zur Abfüllstation 18' geöffnet und die abgekühlte Mischung in geeignete 2 l Plastikflaschen 20 verbracht. Schließlich werden die tiefgekühlten Mikroben in die Gefriertruhe 21 bei –18°C bis –20°C zwischengelagert.
Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren nebst seiner Einrichtung dafür eine Reihe von Vorteilen und zwar

– einen weitgehend O2-freien Ablauf;
– eine gute und schnelle mikrobenschonende Konservierung;
– die Beibehaltung der Mikrobenvitalität;
– eine kostengünstige Lagerung;
– eine problemlose Revitalisierung zur Vermehrung;
– eine erhebliche Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme eines neuen Reaktors;
- bei einer Leistungsminderung des Reaktors ist eine sofortige Revitalisierung möglich und
– es sind Mikrobenkombinationen bei einer Änderung der Gaszusammensetzung vorteilhaft möglich.

Bezugszeichenliste

1: Glyzerinbehälter
2: Mikrobenbehälter
3: Einfüllstutzen
4: Anschluss
5: Einfüllstutzen
6: Schlauchkupplung
7: Rohrleitung
8: Rohrleitung
9: Kugelhahn
10: Kugelhahn
11: Mischbehälter
12: CO2-Flasche
13: Rohrleitung
14: Kugelhahn
15: Kühlschlange
16: Schutzbehälter
17: Stickstoffkühlung
18: Rohrleitung
18': Abfüllstation
19: Kugelhahn
20: Plastikflasche
21: Kühltruhe

Claims

Verfahren zum Zwischenlagern von Mikroben, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroben mit einem Trägermedium gemischt werden und anschließend das Gemisch gekühlt gelagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Trägermediums, das bei einer gekühlten Zwischenlagerung der Mikroben eine Kristallbildung in der einzelnen Bakterienzelle verhindert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroben insbesondere mit Glyzerin oder einem anderen geeigneten Trägermedium gemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glyzerin als Trägermedium vor dem vermischen mit den Mikroben in einen sauerstofffreien Behälter (1) abgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) durch eine CO2-Begasung sauerstofffrei gemacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium und die Mikroben in einem Mischbehälter (11) vorzugsweise im Verhältnis 50:50 gemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter (11) vor dem Füllen durch eine CO2-Begasung sauerstofffrei gemacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben eine Kühlschlange (15) durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlange (15) durch flüssigen Stickstoff (17) gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abgekühlte Mischung aus Trägermedium und Mikroben in handliche Behälter, wie Plastik-Flaschen (20) verbracht wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefgekühlten handlichen Behälter (20) mit dem Gemisch aus Trägermedium und Mikroben in eine Gefriertruhe (21) bei etwa –18°C bis –20°C zwischengelagert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikroben ein Methanosarcinastamm und/oder ein Bakterium Thermoautotrophicum verwendet wird.
Einrichtung zum Zwischenlagern von Mikroben, dadurch gekennzeichnet, dass diese getrennte Behälter (1, 2) für das Trägermedium (1) und die Mikroben (2) aufweist, die mit einem Mischbehälter (11) verbunden sind, dem sich eine Kühlschlange (15) anschließt, durch welche das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben vorgekühlt einer Abfüllstation (18') und einer gekühlten Endlagerung (21) zuführbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) für das Trägermedium jeweils einen mit einem Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen (3) und einen Gasanschluss (4) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) für die Mikroben jeweils einen mit einem Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen (5) und eine Schlauchkupplung (6) aufweist.
Einrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (1 bzw. 2) über Rohrleitungen (7 bzw. 8) unter Zwischenschaltung eines Kugelhahns (9 bzw. 10) mit dem Mischbehälter (11) verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mischbehälter (11) eine CO2-Flasche (12) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlaggregat eine spiralförmige Kühlschlange (15) dient, welche in einem Schutzbehälter (16) angeordnet und über eine Rohrleitung (18) mit einem Kugelhahn (19) mit einer Abfüllstation (18') verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlange (15) im Schutzbehälter (16) durch eine Stickstoffkühlung (17) gekühlt ist.
Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass an die Abfüllstation (18') vorzugsweise Plastikflaschen (20) anschließbar und zu einem gekühlten Endlager, wie eine Kühltruhe (21), zuführbar sind.