PL229070B1 - Sposób otrzymywania biopreparatu o przedłużonym działaniu organicznej substancji aktywnej - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania biopreparatu o przedłużonym działaniu organicznej substancji aktywnej polega na tym, że do naczynia zawierającego od 98,5 do 99,45% wag. pożywki płynnej dodaje się od 0,05 do 0,5% wag. nośnika mineralnego w postaci hydrofilowego proszku ditlenku krzemu o uziarnieniu od 20 do 200 nm oraz od 0,5 do 1% wag. nadtlenku wodoru w postaci od 25 do 45% roztworu, a następnie wprowadza się składnik aktywny preparatu w postaci komórek mikroorganizmów, po czym mieszaninę umieszcza się w bioreaktorze i poddaje się inkubacji, a po jej zakończeniu płynną pożywkę usuwa się, a równomiernie rozprowadzone komórki mikroorganizmów na nośniku mineralnym liofilizuje się, po czym w 90 do 98% wag. wodnego roztworu 2 do 5% alginianu sodu rozpuszcza się 2 do 10% wag. proszku uzyskanego w wyniku liofilizacji. Następnie uzyskaną mieszaninę wtryskuje się za pomocą dyszy rozpryskowej do zbiornika z 2 do 3% roztworem chlorku wapnia, a powstałe granulki preparatu oddziela się z roztworu chlorku wapnia poprzez filtrację, przy czym stosunek wagowy wtryskiwanej mieszaniny do roztworu chlorku wapnia wynosi co najmniej 1 do 2.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania biopreparatu o przedłużonym działaniu organicznej substancji aktywnej, mający zastosowanie w przemyśle nawozowym, a także w biotechnologii środowiskowej przy produkcji biopreparatów na cele rolnicze i remediacyjne.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 195 763 sposób wytwarzania kompozycji do kontrolowanego uwalniania aktywnych składników stosowanych w rolnictwie takich jak fungicydy lub środki owadobójcze. Sposób polega na tym, że składniki aktywne zamyka się w polimerycznych substancjach podstawowych, z wytworzeniem mikrocząstek o średnicy w zakresie od około 0,2 do około 200 mikronów. Uzyskaną kompozycję w postaci granulek stosuje się do gleby, na nasiona lub do roślin, a aktywne składniki zostają uwalniane z szybkością dostatecznie małą dla uniknięcia fitotoksyczności, ale z dostatecznie dużą do dostarczenia skutecznych ilości aktywnych składników, korzystnie w całym okresie wzrostu roślin.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 179 667 sposób otrzymywania preparatu do usuwania zanieczyszczeń. W sposobie tym w charakterze nośnika stałego mogą być stosowane takie materiały jak węgiel aktywny, ziemia okrzemkowa, szkło porowate, pianki poliuretanowe, materiały ceramiczne. Osadzanie bakterii Thiobacillus ferrooxidans na nośniku dokonuje się poprzez wprowadzenie jednorazowej porcji roztworu siarczanu, względnie wprowadzenie tyle roztworu aby zalać nośnik, a następnie jedno lub kilkakrotnie wprowadza się porcję świeżego roztworu, tak aby ostatecznie zapełnić całą objętość roboczą bioreaktora. W czasie hodowli okresowej stosuje się napowietrzanie złoża, aby stworzyć warunki tlenowe. W czasie hodowli okresowej nie odbiera się z bioreaktora pożywki. W ten sposób stworzone są warunki do rozwoju bakterii i do ich osadzania się na nośniku. Efektem tego procesu jest uzyskanie immobilizowanej kultury bakterii. Wynalazek pozwala na otrzymywanie taniego i skutecznego koagulantu żelazowego w sposób bezpieczny i nieszkodliwy dla środowiska.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszeniowego 411385 sposób wytwarzania biopreparatu do remediacji gleb polegający na tym, że składnik aktywny miesza się z nośnikiem i materiałem uzupełniającym. W sposobie tym składnik aktywny w postaci zmielonego ziarna pszenicy przerośniętego grzybnią szczepu Trichoderma o wilgotności od 30 do 40% w ilości 25-45% wag. miesza się z nośnikiem w postaci rozdrobnionej ziemi okrzemkowej po filtracji piwa o wilgotności 5-6% w ilości 15-25% wag, a następnie do uzyskanej mieszaniny dodaje się 40-50% wag. materiału uzupełniającego w postaci rozdrobnionej mieszaniny zawierającej 40-46% wag. suszonej, granulowanej wysłodki buraczanej, 18-20% wag. ryżu, 18-20% wag. ziaren jęczmienia i 18-20% wag. ziaren owsa, przy czym składnik aktywny otrzymuje się po uprzedniej 21 dniowej inkubacji w temperaturze 25°C umieszczonych w zamkniętych, perforowanych workach ziaren pszenicy wymieszanych z rozdrobnioną grzybnią szczepu Trichoderma namnożoną wcześniej na pożywce agarozowo-ziemniaczanej.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 195 988 sposób wytwarzania preparatu do usuwania i unieruchamiania kationów metali ciężkich polegający na tym, że stopniowo, miele się nośnik łupkowy oraz składnik aktywny, następnie miesza się je ze sobą, po czym dodaje się środek wiążący z wytworzeniem trójskładnikowej mieszaniny o składzie określonym przez masowy stosunek nośnik : składnik aktywny : spoiwo wynoszącym odpowiednio 1,3 do 4,3 : 1,0 do 1,3 : 1,0 do 1,5, następnie dodaje się wody z wytworzeniem zaprawy cementowej o składzie określonym przez masowy stosunek ciała stałe : woda wynoszącym odpowiednio 1: 0,38 do 0,60, po czym otrzymuje się preparat przez skruszenie się wysuszonej zaprawy cementowej po jej związaniu i utwardzeniu w ciągu 3-10 dni.

Celem wynalazku było opracowanie łatwego i taniego sposobu otrzymywania trwałego biopreparatu, posiadającego zdolność kontrolowanego uwalniania substancji biologicznej przeznaczonego do bezpośredniej aplikacji w rolnictwie, zwłaszcza remediacji gleb za pomocą ogólnodostępnych metod agrotechnicznych.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że do naczynia zawierającego od 98,5 do 99,45% wag. pożywki płynnej dodaje się od 0,05 do 0,5% wag. nośnika mineralnego w postaci hydrofilowego proszku di-tlenku krzemu o uziarnieniu od 20 do 200 nm oraz od 0,5 do 1% wag. nadtlenku wodoru w postaci od 25 do 45% roztworu, a następnie wprowadza się składnik aktywny preparatu w postaci komórek mikroorganizmów, po czym mieszaninę umieszcza się w bioreaktorze i poddaje się inkubacji, przy ciągłym mieszaniu przez okres od 24 do 48 godzin w temperaturze od 18 do 27°C, przy prędkości mieszania nie większej niż 150 obrotów na minutę, po zakończeniu inkubacji płynną pożywkę usuwa się, a równomiernie rozprowadzone komórki mikroorganizmów na nośniku mineralnym liofilizuje się, po czym w 90 do 98% wag. wodnego roztworu 2 do 5% alginianu sodu rozpuszcza się 2 do 10% wag.

PL 229 070 B1 proszku uzyskanego w wyniku liofilizacji, po czym uzyskaną mieszaninę wtryskuje się za pomocą dyszy rozpryskowej do zbiornika z 2 do 3% roztworem chlorku wapnia, a powstałe granulki preparatu oddziela się z roztworu chlorku wapnia poprzez filtrację, przy czym stosunek wagowy wtryskiwanej mieszaniny do roztworu chlorku wapnia wynosi co najmniej 1 do 2.

Zastosowanie w sposobie proszku di-tlenku krzemu oraz przeprowadzenie liofilizacji materiału biologicznego zapewnia uzyskanie preparatu o dużej trwałości i wydłużonym okresie działania.

Dzięki zastosowanemu sposobowi możliwe było uzyskanie gotowego do użycia biopreparatu, przeznaczonego do zastosowań w rolnictwie i remediacji, posiadającego efekt kontrolowanego uwalniania materiału biologicznego do środowiska. Otrzymany preparat charakteryzuje się również większą odpornością w odniesieniu do niekorzystnych warunków środowiskowych oraz ma wyższą efektywność działania.

P r z y k ł a d 1

Przykład zastosowania sposobu otrzymywania biopreparatu o przedłużonym działaniu organicznej substancji aktywnej dotyczył przygotowania 10 g kapsułek o średnicy 0,2-0,5 mm. Do zakręcanego, szklanego naczynia o objętości 1000 ml wprowadzono 900 ml pożywki płynnej o wadze 788 g w postaci bulionu odżywczego, 4 g di-tlenku krzemu o uziarnieniu 30 nm oraz 32 ml 25% nadtlenku wodoru, roztwór zawierający 8 g nadtlenku wodoru. Następnie tak przygotowaną mieszaninę zaszczepiono 1 ml płynnej hodowli bakterii z rodzaju Pseudomonas. Naczynie wraz z zawartością przeniesiono na wytrząsarkę automatyczną i mieszano przez okres 24 h, w temperaturze 21°C, z prędkością 110 obrotów na minutę, w pozycji poziomej. Po inkubacji całość mieszaniny odwirowano oraz oddzielono od supernatantu poprzez usunięcie płynu znad osadu. Następnie materiał biologiczny poddano liofilizacji. W ostatnim etapie 5 g proszku uzyskanego w wyniku liofilizacji wprowadzono do 50 ml 2% roztworu alginianu sodu i dokładnie wymieszano zawartość. Tak przygotowana mieszanina została poddana dyspersji ciśnieniowej za pomocą aerografu w 120 ml 2,5% roztworze chlorku wapnia do momentu uzyskania pożądanej ilości gotowego preparatu. Na koniec kapsułki oddzielone zostały od roztworu chlorku wapnia w procesie filtracji. Efektem opisanej procedury było pozyskanie polimerowych kapsułek składających się z rdzenia w którym zatopione są immobilizowane na mineralnym nośniku z di -tlenku krzemu, bakterie z rodzaju Pseudomonas oraz osłonki w postaci polimerowego płaszcza zbudowanego z alginianu wapnia.

P r z y k ł a d 2

Przykład zastosowania sposobu otrzymywania biopreparatu o przedłużonym działaniu organicznej substancji aktywnej w procesie remediacji gleb dotyczył przygotowania 500 g kapsułek o średnicy 0,5-2 mm. Do zbiornika ze stali nierdzewnej o objętości 10 l wprowadzono 6,5 l pożywki płynnej o wadze 4972,5 g w postaci pożywki LB, 2,5 g di-tlenku krzemu o uziarnieniu 50 nm oraz 55,56 ml 45% roztworu nadtlenku wodoru, zawierającego 25 g nadtlenku wodoru. Następnie tak przygotowaną mieszaninę zaszczepiono 10 ml płynnej hodowli bakterii z rodzaju Bacillus. Zbiornik wraz z zawartością przeniesiono na wytrząsarkę automatyczną i mieszano przez okres 48 h, w temperaturze 25°C, z prędkością 80 obrotów na minutę. Po inkubacji całość mieszaniny odwirowano oraz oddzielono od supernatantu poprzez usunięcie płynu znad osadu. Następnie materiał biologiczny poddano liofilizacji. W ostatnim etapie 20 g proszku uzyskanego w wyniku liofilizacji wprowadzono do 1000 ml 4% roztworu alginianu sodu i dokładnie wymieszano zawartość. Tak przygotowana mieszanina została poddana dyspersji ciśnieniowej za pomocą aerografu w 2500 ml 3% roztworze chlorku wapnia do momentu uzyskania pożądanej ilości gotowego preparatu. Na koniec kapsułki oddzielone zostały od roztworu chlorku wapnia w procesie filtracji. Efektem opisanej procedury było pozyskanie polimerowych kapsułek składających się z rdzenia, w którym zatopione są immobilizowane na mineralnym nośniku z di-tlenku krzemu, bakterie z rodzaju Pseudomonas oraz osłonki w postaci polimerowego płaszcza zbudowanego z alginianu wapnia.

Claims (1)

1. Sposób otrzymywania biopreparatu o przedłużonym działaniu organicznej substancji aktywnej polegający na tym, że mikroorganizmy stanowiące składnik aktywny preparatu miesza się z nośnikiem mineralnym, a następnie z materiałem uzupełniającym, znamienny tym, że do naczynia zawierającego od 98,5 do 99,45 % wag. pożywki płynnej dodaje się od 0,05 do 0,5% wag. nośnika mineralnego w postaci hydrofilowego proszku di-tlenku krzemu o uziarnieniu od

PL 229 070 B1

20 do 200 nm oraz od 0,5 do 1% wag. nadtlenku wodoru w postaci od 25 do 45% roztworu, a następnie wprowadza się składnik aktywny preparatu w postaci komórek mikroorganizmów, po czym mieszaninę umieszcza się w bioreaktorze i poddaje się inkubacji, przy ciągłym mieszaniu przez okres od 24 do 48 godzin w temperaturze od 18 do 27°C, przy prędkości mieszania nie większej niż 150 obrotów na minutę, po zakończeniu inkubacji płynną pożywkę usuwa się, a równomiernie rozprowadzone komórki mikroorganizmów na nośniku mineralnym liofilizuje się, po czym w 90 do 98% wag. wodnego roztworu 2 do 5% alginianu sodu rozpuszcza się 2 do 10% wag. proszku uzyskanego w wyniku liofilizacji, po czym uzyskaną mieszaninę wtryskuje się za pomocą dyszy rozpryskowej do zbiornika z 2 do 3% roztworem chlorku wapnia, a powstałe granulki preparatu oddziela się z roztworu chlorku wapnia poprzez filtrację, przy czym stosunek wagowy wtryskiwanej mieszaniny do roztworu chlorku wapnia wynosi co