Stickstoff hält Kulturen fit

Die Autoren: Michael Paulsen Plant Manager, Danisco Dipl.-Ing. Stefan Zerwas Marketingleiter Pharma, Air Liquide

Die wahre Schatztruhe von Danisco in Niebüll sind die vakuumisolierten und mit flüssigem Stickstoff gekühlten Container, in denen rund 10 000 verschiedene Stämme wohlbehütet lagern. Das Stammsortiment umfasst ca. 150 bis 200 verschiedene Topp-Kulturen. Bei Bedarf werden sie aus dem Kälteschlaf geweckt.

Die Vermehrung erfolgt in kleinen Röhrchen, den sogenannten Cryotubes, in die geringe Mengen der Kulturen dosiert und dann im Wasserbad gleichmäßig temperiert werden. Sind die Bedingungen ideal, so verdoppeln sich die aktiven Mikroorganismen alle 20 Minuten durch Zellteilung. Daher müssen sie mehrmals in immer größere Gefäße und schließlich in große Tanks umgefüllt werden. Dies geschieht unter permanenter Überwachung beispielsweise von Temperatur und pH-Wert. Ist der Idealzustand der jeweiligen Kultur erreicht, muss es schnell gehen: Die Fermentationswärme wird schlagartig mithilfe von Eiswasser abgeführt und so die Kultur abgekühlt. Ein Konzentrat – rund 5 bis 10 % der angesetzten Lösung – wird separiert, mit bestimmten Schutzstoffen versetzt, um die wertvollen Organismen zu bewahren, und dann kalt gelagert.

Um die Mikroorganismen in eine gut dosierbare Form zu bringen, werden sie bei Danisco in einem Air-Liquide-Pelletizer besonders schnell zu Pellets gefrostet. Die Schnelligkeit ist dabei entscheidend, denn nur so lassen sich hohe Überlebensraten nach dem Auftauen und damit die gewünschten Eigenschaften bei der späteren Anwendung erzielen. Erst das Pelletieren ermöglicht eine Standardisierung der Kulturen.

Der Pelletizer verbindet die Vorteile des schnellen Anfrierens in flüssigem Stickstoff mit der wirtschaftlichen Nutzung des Energiegehalts des kalten Stickstoffgases. Im Pelletizer wird der flüssige Stickstoff aus einem Vorratsbehälter mit speziellen Pumpen in eine Pelletierrinne gefördert, wodurch sich ein laminarer Stickstoffstrom bildet. Die Flüssigkeit mit den Kulturen wird am Anfang der Rinne in den Stickstoffstrom getropft und darin oberflächlich angefroren. Die so in Kugelform mit einem Durchmesser von etwa 5 mm fixierten Pellets fließen mit dem Kältemittel auf ein engmaschiges Förderband, das den Stickstoff durchlässt, aber die Pellets zurückhält und vom Förderband wegtransportiert. Das Durchfrieren der Pellets erfolgt beim Transport zum Austrag in dem aus verdampfendem Stickstoff gebildeten Kaltgasstrom. Der abgetrennte flüssige Stickstoff gelangt über eine Rücklaufrinne zurück in den Vorratsbehälter, das Gas wird aus der Anlage abgesaugt und an die Atmosphäre abgegeben. Das fertige Produkt ist schüttfähig und damit einfach zu dosieren.

Anschließend werden die Pellets in die benötigten Verpackungseinheiten von 200 bis 500 g abgefüllt und bei -45 °C rund zwei Wochen gelagert. Nach jedem Prozessschritt werden bei Danisco Proben genommen und analysiert. Nach etwa 6 bis 10 Tagen ist dann klar, ob die Produkte den Anforderungen des Anwenders entsprechen. Dabei haben Reinheit und eine gleichbleibende Qualität für Danisco oberste Priorität.

Deshalb wird die Ware erst freigegeben und ausgeliefert, wenn alle Tests und Proben erfolgreich waren. Verpackung und Transport, immerhin in rund 90 Länder weltweit, erfolgen ohne Unterbrechung der Kühlkette. Dabei kommt Trockeneis als Kältemittel zum Einsatz, das selbst für Lieferungen in die USA und nach Asien für eine zuverlässige Kühlung sorgt.

Online-Info: www.cav.de/0411439