DD145114B1

DD145114B1 - Antischaummittel fuer die fermentationsindustrie

Info

Publication number: DD145114B1
Application number: DD21461279A
Authority: DD
Inventors: Guenter Ruhland; Erhard Wolleschensky
Original assignee: Jenapharm Veb
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1986-05-07
Also published as: DD145114A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifikation von Antischaummittel, die sich durch eine gute Langzeitwirkung sowie durch eine sparsame und kostengünstige Anwendung in der Fermentationsindustrie auszeichnen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die in der Fermentationsindustrie verwendeten natürlichen und synthetischen Antischaummittel in ihrer Anwendung Nachteile haben, indem die synth. Antischaummittel durch hohe Kosten die Fermentation sehr verteuern, und die natürlichen Antischaummittel auf Grund ihrer geringen Wirksamkeit und unzureichenden Langzeitwirkung große Zugabemengen erfordern, und dadurch den Fermentationsverlauf und die Aufarbeitung stören.

1. [HALL, DICKINSON, PRITCHARD u. EVANS in HOCKENHULL: "Process in Industrial Microbiology" Volume 12,1973, S. 169-234;

2. SOLOMONS, G. L.

„Materials and Methods in Fermentation" Akademie Press 1969;

3. WANG, FEWKES in

"Developments in Industrial Microbiology" Volume 18,1976, S.39 bis 59].

Eine alleinige Anwendung synthetischer Antischaummittel hat sich für den Kohlenstoff-Stoffwechsel während der Fermentation als ungünstig erwiesen. Eine getrennte und gleichzeitige Zugabe von natürlichen und synthetischen Antischaummitteln während der Fermentation ist technologisch schwierig zu handhaben.

International wird auf eine separate Verwendung der genannten synthetischen und natürlichen Entschäumer als Einzelkomponenten orientiert, um unerwünschte Veränderungen des Entschäumergemisches insbesondere während der Hitzesterilisation auszuschließen [Eirik Nestaas und Daniel I. C. Wang Messachusetts Institute of Technology Penicillinfermentation in Biotechnology and Bioengineering Vol. XXIII, Pp. 2803 bis 2813 (1981)].

Des weiteren die Firmenschriften: S. Queener und R.Swartz, EIi Lilly and Company Indianapolis, Indiana 46206 U.S.A.; Traders Guide to fermentation Media formulation Traders Protein Ltd. Memphis, Tennessee 38108 und Spofa, Vereinigte Pharmazeutische Werke Praha 3, Ziskow.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, durch geeignete Modifikation der bekannten Antischaummittel solche Voraussetzungen zu schaffen, daß die genannten Nachteile umgangen werden.

Merkmale der Erfindung

Es wurde gefunden, daß die bisher u.a. schon in Form von Einzelkomponenten als Antischaummittel verwendeten pflanzlichen Öle wie Maiskeimöl, Sonnenblumenöl und Sojaöl bzw. tierischen Fette wie Schweineschmalz und synthetischen Antischaummittel wie Polypropylenglykol durch Mischverhältnisse sich so modifizieren lassen, daß ein synergistischer Effekt erzielt wird.

Es wurde gefunden, daß im Interesse einer guten Wirksamkeit, und einfachen technologischen Handhabbarkeit bestimmte Mischungsverhältnisse zu bevorzugen sind. Das pflanzliche Öl bzw. tierische Fett ist stets in den Grenzen von 50 Vol.-% bis 60VoI.-% und das synthetische Antischaummittel Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von ca. 2000 bis 3000 in den Grenzen von 40Vol.-% bis 50VoI.-% an einer Mischung beteiligt.

Die Erfindung bezieht sich konkret auf folgende Mischungen von pflanzlichen Ölen bzw. eines tierischen Fettes mit Polypropylenglykol, die gemäß Tabelle 1 dargelegt sind.

Tabelle 1

Mischungsverhältnis Mischungsverhältnis

Pflanzliches Öl bzw. tier. Fett Polypropylenglykol

50 bis 60 Vol.-% Maiskeimöl 50 Vol.-% bis 40 Vol.-%

50 bis 60 Vol.-% Sojaöl 50 Vol.-% bis40 Vol.-%

50 bis 60 Vol.-% Sonnenblumenöl 50 Vol.-% bis 40 Vol.-%

50 bis 60 Vol.-% Schweineschmalz 50 Vol.-% bis 40 Vol.-%

Die Mischungen differieren etwas untereinander in ihrer Antischaumwirkung. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß entsprechend Tabelle 1 die Variante 50VoI.-% bis 60Vol.-% Maiskeimöl — 50Vol.-% bis 40 Vol.-% Polypropylenglykol die günstigste Antischaumwirkung besitzt. Außerdem stellt diese Variante infolge des geringen Preises des Maiskeimöles die ökonomisch vorteilhafteste Lösung dar.

Im Interesse des wirksamsten und wirtschaftlichsten Einsatzes der Antischaummittelmischungen ist es jedoch erforderlich, die notwendige Menge an Antischaummittelmischung in der Kulturlösung sowie ihre prozentuale Zusammensetzung für jedes Verfahren getrennt zu bestimmen.

Eine mittlere Konzentration von 0,01 VoI,-% bis 0,2 Vol.-% von jeder der angeführten Mischungen von 50 Vol.-% Öl/Fett + 50 VoI.-% Polypropylenglykol dürfte für alle Verfahren in der Fermentationsindustrie ausreichen, um die Schaumbildung gerade noch zu unterdrücken. Die Spezifik des Verfahrens (wie z. B. gleichzeitige Nutzung des pflanzlichen Öles/tierischen Fettes als C-Quelle) sowie die vorhandenen Ressoursen sind jedoch letztendlich entscheidend für die Auswahl sowie die prozentuale Zusammensetzung der zu wählenden Mischung.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Gemische eines pflanzlichen Öles bzw. tierischen Fettes mit Polypropylenglykol stellen stabile, je nach Mischungsverhältnis gelbliche bis bräunliche ölige Flüssigkeiten dar. Sie sind länger als 3 Monate haltbar.

Leichte Trennungen lassen sich durch Schütteln beseitigen. Die Gemische können mit oder auch ohne Nährlösung unter den üblichen Bedingungen bis 135⁰C sterilisiert, im Temperaturbereich von 20°C bis40°C und im pH-Bereich von 3 bis 8 eingesetzt werden. Die Zugabe kann während der gesamten Fermentation erfolgen. Eine öftere Zugabe kleinerer Mengen ist jedoch wirksamer als die Zugabe größerer Portionen.

In der nachstehend angeführten Tabelle 2 ist der synergistische Effekt des erfindungsgemäß eingesetzten Gemisches gegenüber den Einzelkomponenten dargestellt. Unter anderem wurden die Zeit bis zu einem bestimmten gebildeten maximalen bzw. minimalen Schaumvolumen, die Zugabe des Antischaummittels, die Konzentration, die Langzeitwirkung unter Berücksichtigung des neu gebildeten Schaumvolumens und die maximale Schaumhöhe berücksichtigt.

Die Ergebnisse für Tabelle 2 wurden unter folgenden Testbedingungen erhalten:

Modellösung: 10Vol.-%ige Melasselösung Testbedingungen: Glasröhre: Länge 100cm

Durchmesser 5 cm Begasung: mit Fritte 11 G 2

Luftmenge: 150 Liter/h

Füllung: 1 000ml Melasselösung

= 50 cm Füllhöhe Zugabe des Antischaummittels: tropfenweise: lOTropfen ^ 0,45 ml Temperatur: 25⁰C

In der genannten Tabelle bedeuten:

S max = maximal erreichte Schaumhöhe in Zentimeter [cm]

T max = Zeit bis zum Erreichen des maximalen Schaumstandes von 90 Zentimetern in Sekunden [s] T min = Zeit vom Luftstopp bis Zusammenfallen des Schaumes in Sekunden [s]

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll durch die nachstehend angeführten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1

Es wird eine 10%ige Melasselösung mit Leitungswasser hergestellt. 1000 ml dieser Lösung werden in eine graduierte Glasrohre (Länge 100cm, Durchmesser 5cm, bei 1000 ml Füllung, Füllhöhe = 50 Zentimeter) gefüllt. Am Boden der Glasrohre ist zur Begasung eine Fritte (11 G 2) eingeklebt.

Die Melasselösung wird konstant mit 150 Liter Luft/Stunde begast, bis der Schaumstand ein maximum erreicht hat. Danach wird die Luftzufuhr unterbrochen, bis der Schaum zusammengefallen ist.

Folgende Parameter werden gemessen:

S max = maximal erreichte Schaumhöhe in Zentimetern [cm]

T max = Zeit bis zum Erreichen des maximalen Schaumstandes von 90 Zentimetern in Sekunden [s] T min = Zeit vom Luftstopp bis zum Zusammenfallen des Schaumes in Sekunden [s]

Für Beispiel 1 ergeben sich folgende Meßwerte S max = 48cm T max = 15s T min = 900s

Beispiel 2

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (£0,135ml & 0,0135%) Maiskeimöl zugesetzt werden. Für Beispiel 2 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 22 cm T max = 45 s T min = 30s

Zum besseren Vergleich werden alle folgenden Beispiele mit 3 Tropfen Antischaummitteln durchgeführt.

Beispiel 3

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (£0,135ml £ 0,0135%) Sonnenblumenöl zugesetzt werden. Für Beispiel 3 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 25cm T max = 20s T min = 60s

Beispiel 4

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (ύ: 0,135 ml = 0,0135%) Sojaöl zugesetzt werden. Für Beispiel 4 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 21 cm T max = 40s T min = 50s

Beispiel 5

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (й: 0,135ml = 0,0135%) Schweineschmalz zugesetzt werden. Für Beispiel 5 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 30 cm T max = 90s T min = 60s

Beispiel 6

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (£ 0,135 ml й: 0,0135%) Polypropylenglykol zugesetzt werden. Für Beispiel 6 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 7cm T max = 90cm nicht erreicht. 68cm nach 300s Tmin = 12s

Bei Nichterreichen der maximalen Schaumhöhe von 90cm wurde die Belüftung nach 300s abgebrochen.

Beispiel 7

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen ,135 ml ύ: 0,0135%) eines Gemisches, bestehend aus 50% Polypropylenglykol und 50% Maiskeimöl, zugesetzt werden.

Herstellung des Gemisches:

10OmI Polypropylenglykol und 100 ml Maiskeimöl werden mit Hilfe eines Laborrührwerkes 60 Sekunden mit 300 U/min gerührt. Nach dieser Zeit ist die Mischung stabil. Für Beispiel 7 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 4cm

T max = 90cm nicht erreicht, 63cm nach 300s Tmin = 8s

Beispiel 8

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (£0,135ml £ 0,0135%) eines Gemisches, bestehend aus 50% Polypropylenglykol und 50% Sojaöl, zugesetzt werden. Herstellung des Gemisches wie unter Beispiel 7. Für Beispiel 8 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 6cm

T max = 90cm nicht erreicht, 66cm nach 300s Tmin = 11 s.

Beispiel 9

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (A0,135ml ύ: 0,0135%) eines Gemisches, bestehend aus 50% Polypropylenglykol und 50% Sonnenblumenöl, zugesetzt werden.

Herstellung des Gemisches wie unter Beispiel 7.

Für Beispiel 9 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 8cm

T max = 90cm nicht erreicht, 68cm nach 300s Tmin = 12s

Beispiel 10

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (^0,135ml ^ 0,0135%) eines Gemisches, bestehend aus 50% Polypropylenglykol und 50% Schweineschmalz, zugesetzt werden.

Herstellung des Gemisches wie unter Beispiel 7.

Für Beispiel 10 ergeben sich folgende Meßwerte

S max = 4cm

T max = 90cm nicht erreicht, 63cm nach 300s Tmin = 10s

Bei allen Prozentsätzen der Ausführungsbeispiele handelt es sich um Volumenprozente, wenn nicht anders angegeben.

Vergleichsbeispiele mit üblichen internationalen Produkten Beispiel 11

Antischaummitteln Antihabzin Firma Chinoin, VR Ungarn. Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (£0,135ml = 0,0135%) Antihabzin zugesetzt werden. Für Beispiel 11 ergeben sich folgende Meßwerte

S max = 40cm T max = 90s Tmin = 30s

Beispiel 12

Antischaummittel Q-/-0355 Firma Dow Corning, Belgien.

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (£0,135ml £ 0,0135%) Q-/-0335 zugesetzt werden.

Für Beispiel 12 ergeben sich folgende Meßwerte

S max = 30cm T max = 135s T max = 25s

Vergleichsbeispiele bei denen der synergistische Effekt nicht auftritt Beispiel 13

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (=0,135ml = 0,0135%) eines Gemisches bestehend aus 75% Maiskeimöl und 25% Polypropylenglykol, zugesetzt werden.

Herstellung des Gemisches wie unter Beispiel Für Beispiel 13 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 28cm T max = 51 s Tmin = 27s

Beispiel 14

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß vor der Begasung der Melasselösung dieser 3 Tropfen (^ 0,135 ml A 0,0135%) eines Gemisches bestehend aus 30% Schweineschmalz und 70% Polypropylenglykol, zugesetzt werden.

Herstellung des Gemisches wie unter Beispiel Für Beispiel 14 ergeben sich folgende Meßwerte:

S max = 29cm T max = 80s Tmin = 56s

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Antischaummittel für die Fermentationsindustrie durch Verwendung eines Gemisches aus pflanzlichem Öl bzw. tierischem Fett in Kombination mit Polypropylenglykol, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus 50Vol.-% bis 60Vol.-% eines pflanzlichen Öles bzw. tierischen Fettes und aus 40 Vol.-% bis 50 Vol.-% Polypropylenglykol mit einer Kettenlänge von ca. 2000 und 3000 besteht und in der Kulturlösung eine mittlere Konzentration von 0,01 Vol.-% aufrecht erhalten wird.
2. Antischaummittel für die Fermentationsindustrie nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als pflanzliche Öle Maiskeimöl, Sojaöl und Sonnenblumenöl und als tierisches Fett Schweineschmalz verwendet werden.
3. Antischaummittel für die Fermentationsindustrie nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch als Kohlenstoffquelle mit Entschäumerwirkung eingesetzt wird.

Hierzu 2 Seiten Tabellen