DE102006009156A1 - Procedure for disintegration of dried, biological material e.g. plant parts, includes introducing penetration medium into material, distributing the material in carrier medium, and electroporation of mixture of carrier medium and material - Google Patents
Procedure for disintegration of dried, biological material e.g. plant parts, includes introducing penetration medium into material, distributing the material in carrier medium, and electroporation of mixture of carrier medium and material Download PDFInfo
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Abstract
Description
Wirkstoffe, die als Heilmittel, Nahrungsergänzungsmittel, Aromen, Duftstoffe, Farben usw. dienen, oder sonstige für die Lebenshaltung oder in der Industrie verwertbare Stoffe, die in der Natur vorkommen, finden sich oft in den Zellen biologischer Materialien. Diese biologischen Materialien sind aus Zellen aufgebaut, die jeweils eine Zellmembran umfassen, welche den Zellinhalt umschließt.drugs as a remedy, dietary supplement, Flavors, fragrances, colors, etc. are used, or otherwise for the lifestyle or industrially utilizable substances that occur in nature, are often found in the cells of biological materials. This biological Materials are composed of cells, each one cell membrane include, which encloses the cell contents.
Um an die verschiedenen Wirkstoffe, die im Zellinhalt, aber auch in der Zellembran selbst enthalten sind, heranzukommen, muß die Zellmembran geöffnet werden. Hierfür finden insbesondere mechanische Verfahren zum Zerstören der Zellmembran Verwendung. Auch physikalische Verfahren (z.B. Kochen), chemische Verfahren und biologische Verfahren (Fermentierung u. ä.) sind zum Freisetzen von Wirkstoffen bekannt.Around to the different active ingredients in the cell contents, but also in the cell membrane itself are contained, must come to the cell membrane open become. Therefor find particular mechanical methods for destroying the Cell membrane use. Also physical methods (e.g., cooking), chemical processes and biological processes (fermentation and the like) known for releasing drugs.
Unter Wirkstoff soll hier nicht nur ein Wirkstoff im engen pharmakologischen Sinne verstanden werden, sondern auch jeder (wegen Anwesenheit oder Abwesenheit) wirtschaftlich interessante Stoff.Under Active ingredient is not just an active ingredient in close pharmacological Meaning, but also everyone (because of presence or Absence) economically interesting substance.
In jüngerer Zeit verwendet man auch die Elektroporation zum Öffnen von Zellmembranen. Die Elektroporation ist jedoch auf solche biologische Materialien beschränkt, die wasser- und/oder ölhaltige Zellen umfassen.In younger Time is also used to electroporation to open cell membranes. The electroporation however, is limited to those biological materials that water and / or oily cells include.
Manche biologische Materialien, die Wirkstoffe enthal ten, enthalten aber in ihren Zellen kaum Wasser oder kein Wasser mehr. Es sind dies z.B. getrocknete Pflanzenteile oder Pflanzenteile, die von Hause aus nur geringen Wassergehalt haben, z.B. Rinden, bestimmte Pflanzenwurzeln oder Nadeln von Tannen, Latschen etc..Some however, biological materials containing active ingredients are included hardly any water or water in their cells. They are e.g. dried parts of plants or parts of plants by home of only low water content, e.g. Barks, certain plant roots or needles of firs, pines etc ..
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren geschaffen werden, welches auch bei derartigen biologischen Materialien, die keine oder nur wenig Flüssigkeit enthalten, einen effektiven und schonenden Aufschluß ermöglicht.By the present invention is intended to provide a method which also in such biological materials that no or only a little liquid contain, allows an effective and gentle digestion.
Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.These The object is achieved by a method with the specified in claim 1 Characteristics solved.
Durch die vorliegende Erfindung wird es erstmals möglich, auch für diese Materialien ein schonendes und sehr effektives Aufschließen der Zellen zu erhalten.By the present invention becomes possible for the first time, even for these Materials a gentle and very effective unlocking the To get cells.
Dies gelingt bei (verglichen mit thermischen Methoden) geringem Energieeinsatz und geringer Erwärmung des biologischen Materiales und damit schonend. Die Ausbeute beim Extrahieren von Wirkstoffen und Schadstoffen in einem sich an das Aufschließen anschließenden Extraktionsschritt ist verbessert. Die Behandlungszeit ist verkürzt. Auch erfolgt der Aufschluß im gesamten Volumen im wesentlichen synchron und damit homogen.This succeeds in (compared with thermal methods) low energy input and little warming of the biological material and thus gentle. The yield at Extracting active substances and pollutants in one to the catch up subsequent Extraction step is improved. The treatment time is shortened. Also the digestion takes place in total volume substantially synchronous and thus homogeneous.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu seiner Durchführung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.advantageous Further developments of the method and apparatus of the invention to its implementation are subject of dependent Claims.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf ein besonders schonendes Wiedereinbringen von Flüssigkeit in die Zellen des biologischen Materiales von Vorteil.The Development of the invention according to claim 2 is with regard to a particularly gentle reintroduction of liquid in the cells of the biological material of advantage.
Dabei zeichnet sich das Verfahren gemäß Anspruch 3 dadurch aus, daß das Wiedereinbringen von Flüssigkeit in die Zellen in kurzer Behandlungszeit erfolgt.there the method is characterized according to claim 3 characterized in that the Re-introducing liquid into the cells in a short treatment time.
Der Anspruch 4 gibt bevorzugte Beispiele für die Temperatur an, bei welcher das Wiedereinbringen von Flüssigkeit in die Zellen erfolgt.Of the Claim 4 gives preferred examples of the temperature at which the reintroduction of liquid into the cells.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 dient der Beschleunigung des Wiedereinbringens von Flüssigkeit in die Zellen.Also The development of the invention according to claim 5 is used for acceleration the re-introduction of liquid into the cells.
Während der Elektroporationsbehandlung ist die zu behandelnde Mischung aus biologischem Material und Penetrationsmedium einem starken elektrischen Feld ausgesetzt. Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 wird erreicht, daß diese Mischung von gasförmigen Komponenten befreit wird, die zu Durchschlägen durch die Mischung während der Elektroporationsbehandlung führen könnten.During the Electroporation treatment is the mixture of biological to be treated Material and penetration medium a strong electric field exposed. With the development of the invention according to claim 5 is achieved that this mixture of gaseous Components are released, resulting in breakdowns through the mixture during the Conduct electroporation treatment could.
Bei gasförmigen Bestandteilen, welche sich in der Mischung aus Penetrationsflüssigkeiten und biologischem Material befinden, kann es sich um kondensierbare Dämpfe handeln, z.B. niedersiedende ätherische Öle oder dergleichen.at gaseous Ingredients which are in the mixture of penetration liquids and biological material can be condensable fumes act, e.g. low-boiling essential oils or like.
Mit dem Verfahren gemäß Anspruch 7 wird erreicht, daß diese Bestandteile gesammelt und einer Wiederverwendung oder einer kontrollierten Entsorgung zugeführt werden können.With the method according to claim 7 is achieved that this Components collected and reused or controlled Disposal supplied can be.
Das im Anspruch 8 angegebene Verfahren zeichnet sich durch ein besonders schonendes Wiedereinbringen von Flüssigkeit in das biologische Material aus.The specified in claim 8 method is characterized by a particularly gentle reintroduction of liquid into the biological Material off.
Dabei sind die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 9 und 10 im Hinblick auf gute Effektivität und kurze Behandlungszeit von Vorteil.there are the developments of the invention according to claims 9 and 10 in terms of good effectiveness and short treatment time of advantage.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 dient einem intensiven und raschen Wiederzuführen von Flüssigkeit zum Inneren der Zellen des biologischen Materiales.The development of the invention according to claim 11 is an intensive and rapid Re-introducing liquid to the interior of the cells of the biological material.
Dabei ist die Verfahrensführung gemäß Anspruch 12 wiederum im Hinblick auf Verkürzung der Behandlungszeit von Vorteil.there is the procedure according to claim 12 again with a view to shortening the treatment time of advantage.
Beim Einbringen von Penetrationsmedium unter Druck haben sich die im Anspruch 13 angegebenen Drucke besonders bewährt. Diese Drucke lassen sich auch unter Verwendung von druckfesten Reaktoren verwenden, wie sie üblicherweise in chemischen Betrieben vorgehalten werden.At the Introducing penetration medium under pressure have the in the Claim 13 specified prints particularly proven. These prints can be also using pressure-resistant reactors, as they usually do be kept in chemical companies.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 dient einer Vergrößerung der Oberflächen und der Verbesserung des Zugangs zum Inneren des biologischen Materiales.The Development of the invention according to claim 14 serves to increase the Surfaces and improving access to the interior of the biological material.
Eine mechanische Zerkleinerung kann mit den herkömmlichen Zerkleinerungseinrichtungen, insbesondere Mühlen erfolgen. Als Beizen eignen sich insbesondere solche Chemikalien, die das Penetrationsmedium abweisende Oberflächenschichten des biologischen Materiales beschädigen oder entfernen. Auch durch Bestrahlung mit Licht oder ionisierenden Strahlen kann man die Oberflächen von biologischem Material so konditionieren, daß die Durchlässigkeit von Penetrationsmedium verbessert wird.A Mechanical comminution can be done with conventional comminution equipment, in particular mills respectively. As pickling in particular such chemicals, the penetration medium repellent surface layers of the biological Damage material or remove. Also by irradiation with light or ionizing You can blast the surfaces of biological material so that the permeability is improved by penetration medium.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 15 wird erreicht, daß die behandelten Oberflächen des biologischen Materiales beim Eindringen des Penetrationsmediums noch unverändert vorliegen. Auch wird durch das soforti ge Weiterverarbeiten des vorbehandelten Materiales gewährleistet, daß sich dort keine degenerativen Prozesse wie Oxidation oder dergleichen abspielen.With the development of the invention according to claim 15 is achieved that the treated surfaces of the biological material upon penetration of the penetration medium still available. Also is by the immedi ate further processing of pretreated Material ensures that there no degenerative processes such as oxidation or the like play.
Als den Zugang zum Zellinnern verbesserte Vorbehandlung kann auch ein erstes Elektroporationsverfahren verwendet werden, wie im Anspruch 16 angegeben. An diese schließt sich dann eine weitere Elektroporationsbehandlung an.When Improved pre-treatment can also provide access to the cell interior first electroporation method as claimed 16 indicated. Close to this then another electroporation treatment.
Gemäß Anspruch 17 kann man den Effekt der ersten Elektroporationsbehandlung noch dadurch verstärken, daß man den zurückgeführten Teil der ersten Elektroporationsbehandlung unterworfenen Materiales einer Zwischenbehandlung unterzieht.According to claim 17 one can still see the effect of the first electroporation treatment reinforce it, that he the returned part of the a material subjected to a first electroporation treatment Intermediate treatment.
Anspruch 18 gibt verschiedene Möglichkeiten für eine solche Zwischenbehandlung an. Es handelt sich hierbei im Prinzip um die gleichen Behandlungen, welche auch als Vorbehandlung in Frage kommen.claim 18 gives different possibilities for one such intermediate treatment. These are in principle to the same treatments, which are also suitable as pretreatment.
Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 19 erhält man eine besonders gute Penetration des Zellinnern mit Flüssigkeit, da bei dem zweiten Penetrationsschritt die bei der ersten Elektroporation geschaffenen Zellwanddefekte das Eindringen von Flüssigkeit in das Zellinnere unterstützen.at the method according to claim 19 receives a particularly good penetration of the cell interior with liquid, because at the second penetration step that at the first electroporation created cell wall defects the penetration of liquid into the cell interior.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 20 ist im Hinblick auf ein besonders effektives Einbringen von Flüssigkeit in das Innere der Zellen des biologischen Materiales von Vorteil.Also the development of the invention according to claim 20 is in view on a particularly effective introduction of liquid into the interior of the Cells of the biological material of advantage.
Das Verfahren gemäß Anspruch 21 gestattet es, aus dem elektroporierten Material eine als Wirksubstanz gewünschte oder als Schadstoff unerwünschte Komponente zu extrahieren.The Method according to claim 21 allows one from the electroporated material as an active substance desired or undesirable as pollutant Extract component.
Dabei ist die Weiterbildung nach Anspruch 22 im Hinblick auf eine hohe Ausbeute der Extraktion der genannten Komponenten von Vorteil.there is the development according to claim 22 in terms of a high Yield of extraction of said components of advantage.
Die im Anspruch 23 angegebenen Feldstärken haben sich besonders gut zur Elektroporation von biologischen Materialien bewährt.The in claim 23 specified field strengths are particularly good proven for the electroporation of biological materials.
Dabei gestattet es das Verfahren nach Anspruch 24, die Feldstärke unter Berücksichtigung der Größe der Zellen des biologischen Materiales optimal einzustellen.there allows the method of claim 24, the field strength under consideration the size of the cells to optimally adjust the biological material.
Beim Elektroporieren von Material werden an die Elektroden des Elektroporationsreaktors sehr kurze Hochspannungsimpulse angelegt, die bei ordnungsgemäßem Betrieb zu den Raum zwischen den Elektroden im wesentlichen gleichförmig ausfüllenden Stromimpulsen führen, welche durch die zu behandelnde Mischung fließen. Dabei erzeugt der Strom an den Zellen den im Anspruch 24 angesprochenen Potentialunterschied. Für die Effektivität der Elektroporationsbehandlung ist mit entscheidend, daß dort, wo Raum durch Zellen des biologischen Materiales erfüllt ist, der Strom überwiegend durch die Zellen hindurchgeht und nicht im Kurzschluß um die Zellen herumfließt. Andererseits muß überhaupt ein Strom fließen, damit man den gewünschten Spannungsabfall über die Zellen erhält. Führt man das Elektroporationsverfahren gemäß Anspruch 25, so ist die Leitfähigkeit der Mischung auf einen Wert eingestellt, der ein gutes Elektroporationsergebnis gewährleistet.At the Electroporating material is applied to the electrodes of the electroporation reactor very short high voltage pulses applied when operating properly to the space between the electrodes substantially uniform filling Carry current pulses, which flow through the mixture to be treated. The electricity is generated at the cells referred to in claim 24 potential difference. For the effectiveness the electroporation treatment is crucial that there, where space is filled by cells of biological material, the stream predominantly passes through the cells and not in the short circuit around the Cells flow around. On the other hand, there must be one Flow of electricity, so that the desired voltage drop across the Cells receives. Does that lead you Electroporation method according to claim 25, so is the conductivity the mixture is adjusted to a value that ensures a good Elektroporationsergebnis.
Anspruch 26 gibt bevorzugte Werte für die Länge der zur Elektroporation verwendeten Feldimpulse an.claim 26 gives preferred values for the length the field pulses used for electroporation.
Anspruch 27 nennt Frequenzen, mit denen die zur Elektro poration verwendeten Feldimpulse bevorzugt aufeinanderfolgen.claim 27 names frequencies with which those used for electroporation Field pulses preferably follow one another.
Anspruch 28 gibt die Gesamtanzahl von Feldimpulsen an, denen biologisches Material während der Behandlung im Elektroporationsreaktor unterworfen sein sollte.Claim 28 indicates the total number of field pulses, the biological material currency should be subjected to treatment in the electroporation reactor.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 29 ist im Hinblick darauf von Vorteil, die im Elektroporationsreaktor erzeugten Stromimpulse bevorzugt durch das Innere der Zellen des biologischen Materiales zu leiten.Also the development of the invention according to claim 29 is in terms this is advantageous, the current pulses generated in Elektroporationsreaktor preferably through the interior of the cells of the biological material to lead.
Das Verfahren gemäß Anspruch 30 ist für gängige getrocknete oder wenig Flüssigkeit enthaltende biologische Materialien bevorzugt. Auch im Hinblick auf lebensmittelrechtliche oder arzneimittelrechtliche Vorschriften ist Wasser oder eine wässrige Lösung ein bevorzugtes Penetrationsmedium und/oder Trägermedium.The Method according to claim 30 is dried for common or a little liquid containing biological materials preferred. Also in view on food law or pharmaceutical legislation is water or an aqueous solution preferred penetration medium and / or carrier medium.
Für das Trägermedium werden in der Regel größere Volumina benötigt als für das Penetrationsmedium. Das Trägermedium muß nach der Elektroporationsbehandlung in der Regel auch entsorgt werden. Insofern ist das Verfahren gemäß Anspruch 31 besonders vorteilhaft, da für die Aufbereitung von Wasser und dessen Entsorgung oder Wiederverwendung bewährte Verfahren bekannt sind.For the carrier medium are usually larger volumes needed as for the penetration medium. The carrier medium have to go to the electroporation treatment usually be disposed of. In this respect, the method according to claim 31 particularly advantageous because of the treatment of water and its disposal or reuse proven Methods are known.
Für manche biologische Materialien ist es vorteilhaft, ein gas- oder dampfförmiges Penetrationsmedium oder Trägermedium zu verwenden, wie im Anspruch 32 angegeben.For some biological materials, it is advantageous to use a gaseous or vaporous penetration medium or carrier medium to use, as indicated in claim 32.
Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 33 erfolgt das Hindurchbewegen des biologischen Materiales durch den Elektroporationsreaktor besonders schonend und unter geringer Reibung an den Wänden und unter geringer innerer Reibung der Mischung.at the method according to claim 33, the biological material is passed through the electroporation reactor particularly gentle and less Friction on the walls and with little internal friction of the mixture.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 34 ist im Hinblick auf eine gute Trennung von elektroporiertem Material und Trägermedium von Vorteil.The Development of the invention according to claim Figure 34 is for good separation of electroporated material and carrier medium advantageous.
Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 35 im Hinblick auf die Trennung des Trägermediums von dem behandelten biologischen Material dann von Vorteil, wenn das behandelte biologische Material ein wasserhaltiges Material ist.there is the development of the invention according to claim 35 in terms of the separation of the carrier medium of the treated biological material then advantageous if the treated biological material is a hydrous material is.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 36 ist im Hinblick auf ein effektives und rasches Wiedereinbringen von Flüssigkeit in das biologische Material von Vorteil.Also The development of the invention according to claim 36 is in view to an effective and rapid reintroduction of liquid in the biological material of advantage.
Das Verfahren gemäß Anspruch 37 dient zum effektiven Gewinnen eines Wirkstoffes aus dem biologischen Material.The Method according to claim 37 is used for effectively obtaining an active ingredient from the biological Material.
Mit dem Verfahren gemäß Anspruch 38 kann man Schadstoffe aus einem biologischen Material entfernen.With the method according to claim 38 you can remove pollutants from a biological material.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 40 erlaubt das Erzeugen von starken Hochspannungsimpulsen unter Verwendung einer nicht zu aufwendigen Ladeschaltung.The Development of the invention according to claim 40 allows the generation of strong high voltage pulses below Use of a not too expensive charging circuit.
Bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 41 hat man eine laufende Information über den korrekten Ablauf der Elektroporationsbehandlung und kann Abweichungen vom Sollverlauf zum Kompensieren der Abweichung verwenden. Dies kann entweder über einen Arbeitsparameter des Vorbehandlungsreaktors, einen Arbeitsparameter des Elektroporationsreaktors oder einen Arbeitsparameter der Fördereinrichtung erfol gen, welche die Mischung durch den Elektroporationsreaktor bewegt, oder auch durch Kombinationen der vorgenannten Einflußmöglichkeiten.at the device according to claim 41 one has a current information about the correct course of the Electroporation treatment and may deviate from the desired course to compensate for the deviation. This can either be over one Working parameters of the pretreatment reactor, a working parameter the electroporation reactor or a working parameter of the conveyor Success conditions, which the mixture through the electroporation reactor moved, or by combinations of the aforementioned influence possibilities.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 42 ist im Hinblick auf das Kleinhalten von gas- und dampfförmigen Komponenten in der vorbehandelten Mischung von Vorteil und damit im Hinblick auf das Verhindern von Durchschlägen im Elektroporationsreaktor.The Development of the invention according to claim 42 is with regard to the keeping small of gaseous and vaporous components in the pretreated mixture of advantage and thus with regard to on preventing punches in the electroporation reactor.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 43 ist wieder im Hinblick auf kurze Behandlungszeit im Vorbehandlungsreaktor von Vorteil.The Development of the invention according to claim 43 is again in view of short treatment time in the pretreatment reactor advantageous.
Eine Vorrichtung, wie sie im Anspruch 44 angegeben ist, erlaubt ein weitgehend automatisiertes Abwickeln von Vorbehandlung und Elektroporationsbehandlung.A Device as stated in claim 44 allows a largely Automated handling of pretreatment and electroporation treatment.
Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 45 kann man die Schneckenpumpe dazu verwenden, Druckunterschiede zwischen dem Vorbehandlungsreaktor und dem Elektroporationsreaktor einzustellen. So kann man insbesondere im Vorbehandlungsreaktor einen Unterdruck zu Entgasungszwecken aufrechterhalten, während man im Elektroporationsreaktor einen Überdruck einstellt, der im Hinblick auf die Vermeidung von elektrischen Durchschlägen von Vorteil ist.at a device according to claim 45 you can use the screw pump to pressure differences between the pre-treatment reactor and the electroporation reactor adjust. So you can in particular in the pretreatment reactor maintaining a vacuum for Entgasungszwecken while you in the electroporation reactor adjusts an overpressure, which in With regard to the prevention of electrical breakdowns of advantage is.
Hierzu kann man am Ausgang des Elektroporationsreaktors eine Zellenradschleuse, eine Drossel, ein Ventil, insbesondere ein Quetschventil oder eine andere einen Druckunterschied aufnehmende Komponente, z.B. eine Pumpe vorsehen.For this can you at the output of the electroporation reactor a rotary valve, a throttle, a valve, in particular a pinch valve or a other pressure differential absorbing component, e.g. a Provide pump.
Ist die Schneckenpumpe ebenfalls gemäß Anspruch 45 in ihrer Drehzahl steuerbar, so kann man über den Durchsatz von Mischung durch den Elektroporationsreaktor rasch Einfluß auf die Elektroporationsbehandlung nehmen.is the screw pump also according to claim 45 controllable in their speed, so you can about the throughput of mixture rapidly influence the electroporation treatment by the electroporation reactor to take.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 46 ist im Hinblick auf eine flexible, rasche und sichere Anpassung der Arbeitsparameter der Vorrichtung an verschiedene zu behandelnde biologische Materialien von Vorteil.The development of the invention according to An Claim 46 is advantageous with regard to a flexible, rapid and secure adaptation of the working parameters of the device to various biological materials to be treated.
Bevor Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben werden, sollen zunächst allgemeine Gesichtspunkte bei der Realisierung der Erfindung behandelt werden, wobei auf den komplexeren Fall des Aufschlusses von flüssigkeitsarmem biologischem Material Bezug genommen wird. Der einfachere Fall des Aufschlusses von biologischem Material, dessen Zellen schon ausreichend Flüssigkeit erhalten, erfolgt sinngemäß, indem man den Schritt der Flüssigkeitsanreicherung weglässt.Before embodiments the invention are described in detail, should first general Aspects treated in the realization of the invention being on the more complex case of the digestion of low-liquid biological material. The simpler case of Digestion of biological material whose cells are already sufficient liquid obtained by analogy one the step of the liquid enrichment omits.
Manche biologische Materialien, die Wirkstoffe enthalten, enthalten in ihren Zellen kaum Wasser oder kein Wasser mehr. Es sind dies z.B. getrocknete Pflanzenteile oder Pflanzenteile, die von Hause aus nur geringen Wassergehalt haben, z.B. Rinden, bestimmte Pflanzenwurzeln oder Nadeln von Tannen, Latschen etc..Some biological materials containing active ingredients are included in little water or water for their cells. These are e.g. dried plant parts or parts of plants that are from home have only low water content, e.g. Barks, certain plant roots or needles of firs, pines etc ..
Erfindungsgemäß wird dem flüssigkeitsarmen biologischen Material zunächst in einem ersten Verfahrensschritt ein Penetrationsmedium zugeführt, das sich in die Zellen einbaut, und in einem zweiten Verfahrensschritt werden die Zellwände des mit Penetrationsmedium angereicherten biologischen Materiales in einem Trägermedium verteilt und durch Elektroporation zerstört.According to the invention is the liquid-poor biological material first fed in a first step, a penetration medium, the builds into the cells, and in a second process step become the cell walls the enriched with penetration medium biological material in a carrier medium distributed and destroyed by electroporation.
Es kommen insbesondere flüssige und gasförmige Penetrationsmedien in Betracht. Sie haben generell die Aufgabe die elektrische Leitfähigkeit der Zellen auf einen Wert einzustellen, der im Leitfähigkeitsspektrum flüssigkeitsreicher lebender Zellen liegt, z.B. dem der Blätter von Laubbäumen, Salaten und Früchten. In der Praxis bedeutet dies eine Leitfähigkeit einer aus den letzgenannten Materialien hergestellten Maische von etwa 0,1 mS/cm bis etwa 100 mS/cm, meistens zwischen etwa 0,5 mS/cm und 30 mS/cm.It come in particular liquid and gaseous Penetration media into consideration. They generally have the task of electric conductivity to set the cells to a value that is in the conductivity spectrum liquid-rich of living cells, e.g. the leaves of deciduous trees, salads and Fruits. In practice, this means a conductivity one of the latter Mash produced from materials of about 0.1 mS / cm to about 100 mS / cm, usually between about 0.5 mS / cm and 30 mS / cm.
Unter biologischem Material soll in den Ansprüchen und in der vorliegenden Beschreibung jegliches Material verstanden werden, bei welchem ein Zellinhalt von einer Zellwand umschlossen ist. Es kann sich hierbei sowohl um eukaryotische Materialien (wie pflanzliche Materialien) als auch um prokaryotische Zellen handeln.Under Biological material is intended in the claims and in the present Description of any material understood in which a cell content is enclosed by a cell wall. It can be both here to eukaryotic materials (such as herbal materials) as well to act prokaryotic cells.
Diese Materialien unterscheiden sich nicht unerheblich in der Größe ihrer Zellen. Bei kleinerem Zelldurchmesser wird eine ensprechend höhere elektrische Feldstärke bei der Elektroporation verwendet, um einen Spannungsabfall über den einzelnen Zellen im Bereich von etwa 0,5 V bis etwa 2 V zu erzielen.These Materials are not insignificant in the size of their Cells. With smaller cell diameter is a correspondingly higher electrical field strength used in electroporation to cause a voltage drop across the individual cells in the range of about 0.5 V to about 2 V to achieve.
Zum Herstellen bzw. Wiederherstellen einer Leitfähigkeit in biologischen Zellen verwendbare Medien werden in den Ansprüchen und in der Beschreibung als Penetrationsmedien bezeichnet, da sie durch die Zellwände oder fehlerhafte Stellen derselben ins Zellinnere eindringen.To the Establishing or restoring conductivity in biological cells usable media are defined in the claims and in the description referred to as penetration media, as they pass through the cell walls or faulty parts of the same penetrate into the cell interior.
Es handelt sich hierbei in erster Linie um Flüssigkeiten und Gase (insbesondere Dämpfe) mit entsprechenden elektrischen Eigenschaften.It These are primarily liquids and gases (in particular Fumes) with corresponding electrical properties.
Da viele wenig oder kein Wasser enthaltende Zellen Salze enthalten, reicht es oft aus, normales Wasser oder Wasserdampf in die Zellen einzubringen, um dort eine elektrische Leitfähigkeit herbeizuführen.There many cells containing little or no water contain salts, Often enough, normal water or water vapor in the cells to bring in there electrical conductivity.
Unter den geeigneten Penetrationsflüssigkeiten befindet sich nicht nur Wasser, sondern auch wässrige Lösungen, z.B. isotonische Salzlösungen oder vergleichbare biologisch aktive Lösungen. Es können aber auch andere, nicht normalerweise in Zellen angefundene Flüssigkeiten und Gase verwendet werden, die ähnliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen, wenn sie nur in einem Flüssigkeits-Vorbehandlungschritt in die Zellen des biologischen Materials aufgenommen werden.Under the appropriate penetration fluids not only is water, but also aqueous solutions, e.g. isotonic saline solutions or comparable biologically active solutions. But it can also other liquids not normally found in cells and gases are used which are similar electric conductivity if only in a liquid pre-treatment step be absorbed into the cells of the biological material.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die mit Penetrationsmedium angereicherten Zellen des biologischen Materiales in einem Trägermedium in ein elektrisches Wechselfeld gebracht, wie es typischerweise für die Elektroporation verwendet wird.at the method according to the invention are the enriched with penetration medium cells of the biological Materiales in a carrier medium brought into an alternating electric field, as is typical for the Electroporation is used.
Geeignete Trägermedien haben eine schwache elektrische Leitfähigkeit. Hierunter soll eine Leitfähigkeit verstanden werden, die nicht wesentlich besser, vorzugsweise schlechter ist als die Leitfähigkeit der Zellen, damit die beim Elektroporieren fließenden Stromimpulse nicht an den Zellen vorbeilaufen.suitable carrier media have a weak electrical conductivity. Below is a conductivity be understood, which is not much better, preferably worse is as the conductivity the cells, so that the current flowing during electroporating current pulses not pass the cells.
Typische Leitfähigkeitswerte für gute Trägermedien liegen daher im Bereich von wenigen mS/cm.typical conductivity values for good carrier media are therefore in the range of a few mS / cm.
Eine weitere Grundeigenschaft der Trägermedien ist ihre Durchschlagfestigkeit unter den zum Elektroporieren verwendeten elektrischen Feldern (typischerweise 1 kV/cm bis hin zu 100 kV/cm).A further basic property of the carrier media its dielectric strength is below that used for electroporating electric fields (typically 1 kV / cm up to 100 kV / cm).
Ein Elektroporationsfeld umfasst eine Vielzahl aufeinanderfolgender schmaler und hoher Feldimpulse, wobei die Feldstärke so hoch gewählt ist, daß schon existierende kleine Poren und/oder Ionenkanäle in den Zellwänden vergrößert werden oder neue Poren in den Zellwänden geschaffen werden.One Electroporation field includes a plurality of successive ones narrow and high field pulses, the field strength is chosen so high that already existing small pores and / or ion channels in the cell walls are increased or new pores in the cell walls be created.
Als Trägerflüssigkeit eignet sich insbesondere schwach leitendes Wasser. Unter schwach leitend soll in diesem Zusammenhang ein Wasser verstanden werden, welches typische Trinkwasserqualität oder gehobene Brauchwasserqualität aufweist, also ein Wasser mit einer Leitfähigkeit von 0,1 mS/cm bis etwa 10 mS/cm.As a carrier liquid is particularly suitable weakly conductive water. Under weakly conductive should be understood in this context, a water that has typical drinking water quality or elevated water quality, ie a water with a conductivity of 0.1 mS / cm to about 10 mS / cm.
Anstelle von Wasser können jedoch auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, sofern sie die entsprechenden elektrischen Eigenschaften aufweisen, die sicherstellen, daß an den einzelnen Zellen des aufzuschließenden Materiales in gegenüberliegenden Randbereichen Potentialunterschiede von größenordnungsmäßig 0,5 V bis 2 V oder mehr erreicht werden.Instead of of water can but also other liquids used, provided they have the appropriate electrical properties ensure that at the individual cells of the aufzuschließenden Material in opposite Edge areas Potential differences of the order of 0.5 V to 2 V or more can be achieved.
Das Aufschließen von biologischem Material kann nicht nur mit der Zielsetzung erfolgen, anschließend an das Aufschließen einen nützlichen Wirkstoff zu extrahieren, sondern auch im Hinblick auf die Zielsetzung, aus dem aufgeschlossenen Material einen unerwünschten Schadstoff zu eliminieren, z.B. in einem Nahrungsmittel einen unerwünschten Bitterstoff oder dergleichen.The catch up of biological material can not only be done with the objective of subsequently at the unlocking a useful one To extract active substance but also in terms of objective, to eliminate unwanted pollutants from the digested material, e.g. in a food, an undesirable bitter substance or the like.
Die
erfindungsgemäß verwendete
Elektroporation ist zwar an sich in Verbindung mit wasserhaltigen
biologischen Materialien bekannt, wie der Aufsatz von Bluhm, Frey
et al. in den Nachrichten des Forschungszentrums Karlsruhe, Jahrgang
35, Heft 3, 2003, Seiten 105 bis 110 zeigt. Die
Diese bekannten Verfahren eignen sich aber, wie eingangs dargelegt, nicht für solche biologische Materialien, die flüssigkeitsarm sind.These However, known methods are not, as stated above, not for such biological materials that are low in liquid are.
Auch sind dort keine Maßnahmen getroffen, die dem Auftreten von Durchschlägen entgegenwirken.Also There are no measures there met, which counteract the occurrence of breakdowns.
Durch die vorliegende Erfindung wird es dagegen möglich, auch bei heiklen Materialien ein schonendes und sehr effektives Aufschließen der Zellen zu erhalten.By the present invention, however, it becomes possible, even with delicate materials to obtain a gentle and very effective disruption of the cells.
Dies gelingt bei (verglichen mit thermischen Methoden) geringem Energieeinsatz und geringer Erwärmung des biologischen Materiales und damit schonend. Die Ausbeute beim Extrahieren von Wirkstoffen und Schadstoffen in einem sich an das Aufschließen anschließenden Extraktionsschritt ist verbessert. Die Behandlungszeit ist verkürzt. Auch erfolgt der Aufschluß im gesamten Volumen im wesentlichen synchron und damit homogen.This succeeds in (compared with thermal methods) low energy input and little warming of the biological material and thus gentle. The yield at Extracting active substances and pollutants in one to the catch up subsequent Extraction step is improved. The treatment time is shortened. Also the digestion takes place in total volume substantially synchronous and thus homogeneous.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:below The invention will be described with reference to embodiments with reference closer to the drawing explained. In this show:
Einer
Zerkleinerungsstation
Die
Zerkleinerungsstation
Das
gemahlene pflanzliche Material bleibt im Kontakt mit dem Wasser
ausreichend lange im Vorbehandlungsreaktor
Alternativ kann man das Einbringen von Wasser in die Zellen des pflanzlichen Materiales mit überhitztem Wasserdampf vornehmen, wobei eine Temperatur von bis etwa 150°C aus apparativen Gründen und Gründen des Schutzes des biologischen Materiales bevorzugt werden.alternative You can introduce water into the cells of the plant Material with overheated Make steam, with a temperature of up to about 150 ° C for instrumental reasons and establish the protection of the biological material are preferred.
Nochmals im Hinblick auf die Schonung des pflanzlichen Materiales und insbesondere von in diesem enthaltenden Eiweißen wird eine Temperatur des Wasserdampfes von etwa 50°C bis etwa 80°C bevorzugt, wobei man vorteilhaft auch den Druck des Wasserdampfes so erniedrigt, daß das Wasser bei der genannten Temperatur siedet. Dies bedeutet bei einer Temperatur von 80°C einen Druck von etwa 0,47 bar, bei 70°C einen Druck von 0,32 bar und bei 50°C einen Druck von 0,12 bar.again with regard to the protection of the plant material and in particular of protein contained in this is a temperature of the Water vapor of about 50 ° C preferred up to about 80 ° C, advantageously also reducing the pressure of the water vapor, that this Water boils at the stated temperature. This means at one Temperature of 80 ° C a pressure of about 0.47 bar, at 70 ° C a pressure of 0.32 bar and at 50 ° C a pressure of 0.12 bar.
Es
sei darauf hingewiesen, daß die
Arbeitstemperatur und Behandlungsdauer im Vorbehandlungsreaktor
Nach
ausreichender Verweilzeit im Vorbehandlungsreaktor
Bei Zellabmessungen im Bereich von einigen μm bis einigen 100 μm sowie bei gängigen Leitfähigkeiten von pflanzlichen Maischen von einigen zig-μS/cm bis einigen zig-mS/cm bedeutet dies, das Erzeugen elektrischer Feldstärken im Inneren des Elektroporationsreaktors im Bereich zwischen 1 kV/cm und 100 kV/cm.at Cell dimensions ranging from a few microns to several 100 microns and at common conductivities of vegetable mash of a few tens of μS / cm to several tens of mS / cm this, generating electric field strengths inside the electroporation reactor in the range between 1 kV / cm and 100 kV / cm.
Im einzelnen wird man die Feldstärke je nach dem aufzuschließenden Material wählen. Dabei kann man in kleinerem Ausmaße auch durch Vergrößerung der Länge der einzelnen Feldimpulse einen fehlenden Amplitudenteil der Feldimpulse ausgleichen, was die Verwendung eines einfacheren und preisgünstigeren Impulsgenerators ermöglicht.in the single one becomes the field strength depending on the unlocked Select material. It can be to a smaller extent by enlarging the Length of individual field pulses a missing amplitude portion of the field pulses compensate, making the use of a simpler and cheaper Pulse generator allows.
Am
Ausgang des Elektroporationsreaktors
Der
aufgeschlossene Materialstrom
Ein
Extraktstrom
Das oben beschriebene Verfahren kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden, wobei die verschiedenen Reaktoren mit kontinuierlich arbeitenden Drehschleusen oder entsprechenden intermittierend betätigten Ventilen versehen werden, was hier nicht im einzelnen erläutert zu werden braucht.The The method described above may be batchwise or continuous carried out be, with the different reactors with continuously operating Rotary locks or corresponding intermittently actuated valves be provided, which need not be explained in detail here.
Auch tierisches Material, aus dem Wirkstoffe gewonnen werden sollen, wird oft zunächst getrocknet, um es vor der Verarbeitung länger lagern oder über größere Strecken preisgünstig transportieren zu können. Es kann dann genau so verarbeitet werden, wie oben unter Bezugnahme auf pflanzliche Materialien beschrieben.Also animal material from which active substances are to be obtained, is often first dried to store it longer before processing or over longer distances inexpensive to be able to transport. It can then be processed exactly as described above described on herbal materials.
Bei den oben beschriebenen Verfahrensbeispielen handelte es sich um solche, bei denen organische Wirkstoffe aus den Ausgangsmaterialien gewonnen werden sollten. Es versteht sich, daß man dieses Verfahren auch gleichermaßen dazu verwenden kann, anorganische Stoffe aus biologischem Material zu gewinnen ("leaching").at the process examples described above were those in which organic active ingredients from the starting materials should be won. It is understood that one this procedure too equally to use inorganic substances from biological material to win ("leaching").
Bei
den oben beschriebenen Verfahren lag auch das Interesse an den aus
dem Ausgangsmaterial gewonnenem Wirkstoffen. Man kann das erfindungsgemäße Verfahren
aber auch als Reinigungsverfahren verwenden, bei welchem aus einem
Ausgangsmaterial ein unerwünschter
löslicher
Schadstoff entfernt wird. In diesem Falle wird dann der Extraktstrom
Abwandlungen
des oben beschriebenen Verfahrens sind in
Erste
Variationen des Verfahrens beziehen sich darauf, daß zumindest
ein Teil des Materialstromes
Für manche
Materialien kann es vorteilhaft sein, einen vollständigen Aufschluß des Materiales nicht
in einem einzigen Durchlauf durch den Elektroporationsreaktor
Die
Zwischenbehandlung
Die Zwischenbehandlung kann aber auch in einer chemischen Behandlung bestehen, welche ausgehend von dem im ersten Elektroporationsschritt erzeugten Fehlern in den Zellwänden neue Angriffspunkte für eine folgende weitere Elektroporation bilden.The Intermediate treatment can also be used in a chemical treatment which starting from that in the first electroporation step generated errors in the cell walls new targets for one form the following electroporation.
Auch kann man dadurch, daß man ins Innere der Zellen über bei der ersten Elektroporation erzeugte Zellwandfehler eine stärker elektrisch leitende Flüssigkeit eindiffundieren läßt, bei einer weiteren Elektroporation, bei welcher weiterhin schlecht leitende Trägerflüssigkeit verwendet wird, den Strom durch den Reaktor stärker durchs Innere der einzelnen Zellen richten und so deren Zerstörung verbessern.Also can one by the fact that one into the cells inside cell wall defects generated at the first electroporation are more electrically conductive conductive liquid diffuse, at Another electroporation, in which still poorly conductive carrier fluid is used, the flow through the reactor stronger through the interior of the individual Align cells to improve their destruction.
Bei
einer weiteren Variante wird ein Teil des Materialstromes
Schließlich kann
man einen Teil des Materialstromes
Weitere
Varianten des in
Zur
Steuerung der Durchsätze
in den Wegen
In
weiterer Abwandlung des in
Der
Vorbehandlungsreaktor
Steuerbare
Durchsatzregler D46 und D48 dienen wieder zum Einstellen der Materialströme in den
Leitung
Im
Inneren der Behälters
Ein
Elektromotor
Im
Behälter
Die
im Behälter
Das
Innere des Behälters
Der
Auslaß der
Vakuum-Pumpe
Bei dem Kondensat kann es sich je nach verwendetem biologischem Material z.B. um leicht flüchtige ätherische Öle handeln, die einer Weiterverwendung zugeführt werden können.at The condensate may vary depending on the biological material used e.g. to act on volatile volatile oils, which fed to a re-use can be.
Der
Auslaß des
Behälters
Der
Auslaß der
Schneckenpumpe
Um
den im Inneren des Elektroporationsreaktors
Der
Elektroporationsreaktor
Als
Material für
das Gehäuse
In
die in der Zeichnung obere und untere Begrenzungsfläche des
Reaktionskanales
Die
Elektroden
Von
diesen ist die untere Elektrode
Ein
Spannungsteiler
Das
Aufladen des Kondensators
Zur
Steuerung des Schalters
Zusätzlich kann
der Steuerkreis
Die
Steuersignale τ,
T und V werden von einem Prozeßrechner
Dem
Prozessrechner
Ein
Monitor
Typische Werte für τ sind etwa 10 ns bis etwa 100 μs, vorzugsweise etwa 100 ns bis etwa 50 μs.typical Values for τ are about 10 ns to about 100 μs, preferably about 100 ns to about 50 μs.
Typische Werte für 1/T sind etwa 0,1 Hz bis etwa 500 Hz, vorzugsweise etwa 0,2 Hz bis etwa 50 Hz, nochmals bevorzugt etwa 0,5 Hz bis etwa 40 Hz.typical Values for 1 / T are about 0.1 Hz to about 500 Hz, preferably about 0.2 Hz to about 50 Hz, more preferably about 0.5 Hz to about 40 Hz.
Jedes
Mal, wenn ein durch einen Schaltimpuls der Schalter
Durch diese Ströme wird unter Berücksichtigung der elek trischen Leitfähigkeit der Maische zwischen den oberen und unteren Abschnitten der Zellwand einer Zelle Spannungsunterschiede im Bereich von etwa 2 V erzeugt. Diese Unterschiede sind so groß, daß in den Zellwände schon bestehende kleine Poren und Ionenkanäle irreversibel auf geweitet werden und die Zellwand so zerstört wird.By these streams is under consideration the electric conductivity the mash between the upper and lower sections of the cell wall a cell voltage differences in the range of about 2 V generated. These differences are so big that in the cell walls existing small pores and ion channels are irreversibly widened and destroying the cell wall becomes.
Wenn
die Leitfähigkeit
der Maische zu klein ist, ist der Strom, der beim Schließen des
Schalters
Aus diesem Grunde muß die Leitfähigkeit der Maische in einem bestimmten Fenster liegen, dessen untere Grenze bei etwa 0,1 mS/cm und dessen obere Grenze bei etwa 100 mS/cm liegt.Out that is why the conductivity the mash lie in a certain window, its lower limit is about 0.1 mS / cm and its upper limit is about 100 mS / cm.
Um
die Leitfähigkeit
der Maische laufend zu überwachen,
ist der Meßwiderstand
Der
Prozeßrechner
Gleichzeitig
wird der Prozeßrechner
Die der Fließgeschwindigkeit des Trägerwassers entsprechende Fördergeschwindigkeit der Zellen durch den Elektroporationsreaktor ist so bemessen, daß die Zellen einer ausreichenden Anzahl von Feldimpulsen ausgesetzt sind, um die Zellwände so stark zu zerstören, daß aus dem Inhalt der Zelle bzw. der Zellwände in einem nachfolgenden Behandlungsschritt mit einer gewünschten Ausbeute und einer gewünschten Extraktionszeit Wirkstoffe entnommen werden können.The the flow rate of the carrier water corresponding conveying speed the cells through the electroporation reactor is sized so that the cells a sufficient number of field pulses are subjected to the cell walls like that strong to destroy that out the content of the cell or the cell walls in a subsequent Treatment step with a desired Yield and a desired Extraction time drugs can be removed.
Die
Gesamtzahl der Feldimpulse, denen das Zellmaterial im Elektroporationsreaktor
In
Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles kann man den
Schalter
Das
in
Komponenten
der in
Die
Anlage nach
Insbesondere kann als Penetrationsflüssigkeit Wasser verwendet werden, dem die Leitfähigkeit erhöhende Substanzen, insbesondere Salze zugefügt sind, während als Trägerflüssigkeit normales Leitungswasser mit geringerer Leitfähigkeit oder deionisiertes oder destilliertes Wasser verwendet wird.Especially can as a penetration liquid Water are used, the conductivity increasing substances, in particular Salts added are while as a carrier liquid normal tap water with lower conductivity or deionized or distilled water is used.
Die
Trägerflüssigkeit
kann auch eine solche sein, die sich mit der im Vorbehandlungsreaktor
Auch
Gase kommen als Trägermedium
in Frage, sofern sie schwach leitend und durchschlagfest sind. Um
eine Schwerkraftentmischung von Trägermedium und biologischem
Material zu vermeiden, wird dabei der Elektroporationsreaktor
An
den Ausgang des Vorbehandlungsreaktors
Ein
steuerbarer Durchsatzregler D106, der ähnlichen Aufbau aufweisen kann,
wie die unter Bezugnahme auf die vorstehenden Figuren beschriebenen
Durchsatzregler, gibt die Größe des Materialstromes
in der Leitung
Ein
dem Maischestrom
Der
Materialstrom
Der
am Ausgang des Elektroporationsreaktors
Das
Trägermedium
wird über
eine Leitung
Ein
steuerbarer Durchsatzregler D114 gibt vor, wie viel Mischung über die
Leitung
Auf diese Weise ist es möglich, unterschiedliche Leitfähigkeiten im Trägermedium und im Inneren der zu zer störenden Zellen einzustellen, derart, daß der zwischen den Elektroden der Elektroporationsstation fließende Strom bevorzugt durch die Zellen fließt, wo solche zur Verfügung stehen.On this way it is possible different conductivities in the carrier medium and inside the disturbing Adjust cells such that the current flowing between the electrodes of the electroporation station preferably flows through the cells, where such are available stand.
Beim
Ausführungsbeispiel
nach
Beim
Ausführungsbeispiel
nach
Erreicht
beim Ausführungsbeispiel
nach
Beim
Ausführungsbeispiel
nach
Hierzu
ist ein Vorratsbehälter
In
weiterer Abwandlung sind bei der Anlage nach Figur 5 im Gehäuse
Erfolgt
in dem Reaktionskanal
Schließlich ist
bei der Anlage gemäß
Einen
weiteren Leitfähigkeitssensor
Unter
Bezugnahme auf die
Hierzu überwacht
der Prozessrechner
Außerdem überwacht
der Prozessrechner
Er
kann dies anhand der Lichtimpulse tun, die auf den Lichtsensor
Grundsätzlich arbeitet
eine Hauptroutine des Prozessrechners
Der
Prozessrechner
Zunächst wird
in einem Block
Ist
dies nicht der Fall, wird ein Feldimpulszähler (Block
Wird
ein Durchschlag festgestellt, so wird zunächst in einem Block
In
einem nächsten
Schritt wird in einem Block
Hierzu
kann gehören,
die Fördergeschwindigkeit
v der Mischung kurzfristig zu erhöhen, um einen zu gut leitenden
inhomogenen Bereich der Mischung aus dem Elektroporationsreaktor
auszutragen, bevor der nächste
Hochspannungsimpuls angelegt wird Ist für das übergeordnete Programm erkennbar,
dass es sich um einen voraussichtlich singulären Durchschlag handelte, so
kann das übergeordnete
Programm gerade entgegengesetzt die Verkleinerung der Fördergeschwindigkeit
für sachdienlich
halten, damit das im Reaktorkanal
Nach
der im Block
Dann erfolgt von dort ein Rücksprung zum Startpunkt S der Hauptroutine.Then there is a return from there to the starting point S of the main routine.
Wird
ein Durchschlag festgestellt, so wird zugleich im Block
In
einem Block
Dies
wird dann aus der nachstehenden Gruppe ausgewählt sein: Alarm und/oder Fehlerhalt der
gesamten Anlage; Unterbinden weiterer Hochspannungsimpulse für eine vorgegebene
Zeit; rasches Erniedrigen der Leitfähigkeit der im Reaktorkanal
In
einem Block
In
einem weiteren Block
Wird
im Block
Ist
dies der Fall, so wird in einem Block
Diese Maßnahme kann aus nachstehender Gruppe ausgewählt sein: Erhöhen des Anteiles an biologischem Material in der Mischung, intensivere Vorbehandlung des biologischen Materiales, Zusatz eines leitfähigen Additives, Herabsetzen der Trägerwassermenge.These measure can be selected from the following group: Increase the Proportion of biological material in the mixture, more intensive pretreatment of the biological material, addition of a conductive additive, lowering the carrier water amount.
In
einem Block
Ähnliche
Regelschleifen können
ständig ausgehend
vom Ausgangswert des Leitfähigkeitsmessers
Hat
man eine Anlage mit Teilrückführung von Materialmengen,
so kann die Einstellung der richtigen Leitfähigkeit in dem Reaktorkanal
Im Hinblick auf das Vermeiden von Durchschlägen im Elektroporationsreaktor ist es vorteilhaft, dort alle Arbeitsbedingungen zu meiden, die zu der Bildung von Gas- oder Dampfblasen führen könnten. Dies bedeutet auch, daß man im Elektroporationsreaktor einen höheren Druck einstellen wird als in vorgelagerten Behandlungsreaktoren, und daß man im Elektroporationsreaktor auch eine Temperatur einstellen wird, die höher ist als die in vorgelagerten Behandlungsreaktoren.in the With regard to avoiding breakdowns in the electroporation reactor it is advantageous to avoid all working conditions there could lead to the formation of gas or vapor bubbles. This also means that he in the electroporation reactor will set a higher pressure as in upstream treatment reactors, and that in the electroporation reactor also set a temperature that is higher than that in upstream Treatment reactors.
Ebenfalls im Hinblick auf das Vermeiden von Durchschlägen wird man bei einer Vorbehandlung des biologischen Materiales darauf achten, daß dieses keine Spitzen erhält bzw. vorhandene Spitzen abgerundet werden.Also with regard to the prevention of breakdowns one is in a pretreatment of the ensure that it does not receive any peaks or existing tips are rounded off.
Das
Extrahieren der Wirkstoffe oder Schadstoffe kann dann in der Extraktionsstufe
Die Extraktionsstufe ist nicht auf die Verwendung von extrahierenden Lösungsmittel beschränkt. Es können auch physikalische Extraktionsverfahren verwendet werden, die z.B. unter Druck- und/oder Temperatureinwirkung arbeiten.The Extraction stage is not based on the use of extracting solvent limited. It can also physical extraction methods may be used, e.g. work under pressure and / or temperature.
Bei
manchen Produkten kann es in weiterer Abwandlung der Erfindung auch
von Interesse sein, ein von nicht erwünschten Stoffen befreites Produkt hinter
der Extraktionsstufe
So könnte man z.B. mit dem oben geschilderten Verfahren Kaffeebohnen behandeln, die sparsamer verwendet werden können, da eine intensivere Übertragung der Geschmacksstoffe und des Koffeins auf das Kaffeewasser möglich ist.So could one e.g. treat coffee beans using the procedure outlined above, which can be used more sparingly because a more intense transmission the flavors and the caffeine on the coffee water is possible.
Zu typischen flüssigkeitsarmen biologischen Materialien, die mit dem oben beschriebenen Verfahren aufschließbar sind, gehören Vorprodukte für die Parfümindustrie (Rosenblätter, Lavendelblätter usw.), Vorprodukte für Drogerieartikel (Tannennadeln, Nadeln von Latschenkiefern usw.), Vorprodukte für die Pharmaindustrie (z.B. Blätter von Heilpflanzen (Eukalyptus, Pfefferminze, Melisse, Brennessel, Lindenblüten), Wirkstoffe enthaltende Rinden usw. und auch Wurzeln, Blätter und Früchte von Arzneimittelpflanzen (Hauhechelwurzel, Tollkirsche, Fingerhut usw.) und Vorprodukte für die Lebensmittelindustrie (Gewürze, Trockenfrüchte, Linsen, Erbsen usw.)To typical low-liquid biological materials obtained by the method described above digestible are, belong Precursors for the perfume industry (Rose petals, Lavender leaves etc.), Precursors for Drugstore articles (pine needles, pine pines needles, etc.), Precursors for the pharmaceutical industry (e.g., leaves of medicinal plants (eucalyptus, peppermint, lemon balm, stinging nettle, Lime blossom) Bark containing active ingredients, etc., and also roots, leaves and fruit of medicinal plants (toadstool root, belladonna, foxglove, etc.) and precursors for the food industry (spices, Dried fruits, Lentils, peas, etc.)
Typische Beispiele für tierische biologische Materialien sind z.B. Fleisch (zur Gewinnung von Fleischextrakten) und Gewebe zur Hormongewinnung (Nebennierenrindenteile) usw..typical examples for animal biological materials are e.g. Meat (for extraction of meat extracts) and tissue for hormone production (adrenal cortices) etc..
Die nachstehenden Beispiele geben einen Überblick über zusammen mit bestimmten pflanzlichen Materialien geeignete Arbeitsparameter des Elektroporationsreaktors.The The following examples give an overview together with certain plant materials suitable working parameters of the electroporation reactor.
Beispiel 1: Herstellung von HauhechelwurzelsaftExample 1: Preparation of hominy root juice
Hauhechelwurzeln wurden mechanisch auf Stückchen von etwa 5 mm Durchmesser zerkleinert.Hauhechelwurzeln were mechanically on bits crushed by about 5 mm in diameter.
So erhaltene Wurzelschnitzel wurden im Verhältnis 1:3 mit Wasser zu einer Maischelösung zusammengegeben.So obtained root chips were in the ratio 1: 3 with water to a mash solution combined.
Die Maischelösung wurde über 10 Minuten bei 19°C gerührt.The mash solution was over 10 minutes at 19 ° C touched.
Man erhält so eine vorbehandelte Maischelösung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 5,9 mS/cm.you receives such a pretreated mash solution with an electrical conductivity of 5.9 mS / cm.
Diese Maischelösung wurde in einen Elektroporationsreaktor gegeben, dessen recheckige einander gegenüberliegende Elektroden einen Abstand von 20 mm und Kantenlängen von 4 cm bzw. 13 cm aufwiesen.These mash solution was placed in an electroporation reactor whose rectangular opposite each other Electrodes have a distance of 20 mm and edge lengths of 4 cm and 13 cm respectively.
Die Maischelösung wurde bei einer Feldstärke von 12,5 kV/cm mit 15 Feldimpulsen behandelt. Deren Länge betrug 2 μs.The mash solution was at a field strength of 12.5 kV / cm treated with 15 field pulses. Their length was 2 μs.
Unmittelbar nach der Elektroporation wurde eine Leitfähigkeit der Maische von 6,9 mS/cm gemessen.immediate after electroporation, the mash conductivity was 6.9 measured mS / cm.
Nach Ruhen der Maische nach der Elektroporation über 3 Stunden wurde das Wasser abgeschüttet und der Wurzelsaft abgepresst und gefiltert.To Resting the mash after electroporation for 3 hours became the water decanted and squeezed the root juice and filtered.
Dessen Leitfähigkeit betrug 10,45 mS/cm.Whose conductivity was 10.45 mS / cm.
Der Rückstand nach dem Abpressen betrug 6,15%.Of the Residue after pressing was 6.15%.
Beispiel 2: Herstellung von LindenblütensaftExample 2: Preparation of lime blossom juice
Lindenblüten mit einem Druchmesser von 5 bis 10 mm wurden im Verhältnis 1:2 mit Wasser zu einer Maischelösung zusammengegeben.Lime blossom with a diameter of 5 to 10 mm were in a ratio of 1: 2 with water to a mash solution combined.
Die Maischelösung wurde über 10 Minuten bei 19°C gerührt.The mash solution was over 10 minutes at 19 ° C touched.
Man erhält so eine vorbehandelte Maischelösung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 3,3 mS/cm.you receives such a pretreated mash solution with an electrical conductivity of 3.3 mS / cm.
Diese Maischelösung wurde in einen Elektroporationsreaktor gegeben, dessen recheckige einander gegenüberliegende Elektroden einen Abstand von 20 mm und Kantenlängen von 4 cm bzw. 13 cm aufwiesen.These mash solution was placed in an electroporation reactor whose rectangular opposite each other Electrodes have a distance of 20 mm and edge lengths of 4 cm and 13 cm respectively.
Die Maischelösung wurde bei einer Feldstärke von 11,5 kV/cm mit 15 Feldimpulsen behandelt. Die Länge der Feldimpulse betrug 2 μs.The mash solution was at a field strength of 11.5 kV / cm treated with 15 field pulses. The length of the Field pulses was 2 μs.
Unmittelbar nach der Elektroporation wurde eine Leitfähigkeit der Maische von 4,68 mS/cm gemessen.immediate after electroporation, the mash conductivity was 4.68 measured mS / cm.
Nach Ruhen der Maische nach der Elektroporation über 3 Stunden wurde das Wasser abgeschüttet und der Saft abgepresst.To Resting the mash after electroporation for 3 hours became the water decanted and squeezed the juice.
Dessen Leitfähigkeit betrug 7,0 mS/cm.Whose conductivity was 7.0 mS / cm.
Der Rückstand nach dem Abpressen des Saftes betrug 3,84%.Of the Residue after squeezing the juice was 3.84%.
Claims (46)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200610009156 DE102006009156A1 (en) | 2006-02-24 | 2006-02-24 | Procedure for disintegration of dried, biological material e.g. plant parts, includes introducing penetration medium into material, distributing the material in carrier medium, and electroporation of mixture of carrier medium and material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200610009156 DE102006009156A1 (en) | 2006-02-24 | 2006-02-24 | Procedure for disintegration of dried, biological material e.g. plant parts, includes introducing penetration medium into material, distributing the material in carrier medium, and electroporation of mixture of carrier medium and material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102006009156A1 true DE102006009156A1 (en) | 2007-09-06 |
Family
ID=38329095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE200610009156 Withdrawn DE102006009156A1 (en) | 2006-02-24 | 2006-02-24 | Procedure for disintegration of dried, biological material e.g. plant parts, includes introducing penetration medium into material, distributing the material in carrier medium, and electroporation of mixture of carrier medium and material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102006009156A1 (en) |
-
2006
- 2006-02-24 DE DE200610009156 patent/DE102006009156A1/en not_active Withdrawn
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