Physiologische und Verfahrenstechnische Grundlagenuntersuchungen zum Einsatz von Starterkulturen für die Manganoxidation bei der Aufbereitung von Mineral-Rohwässern nach aktuellem Lebensmittelrecht

Hoffmann, Andreas

Unbehandelte Natürliche Mineralwässer enthalten oft zweiwertiges Eisen und Mangan. Diese führen nach Luftkontakt zu braunen bis schwarzen Ausfällungen. Die zur Zeit gängigste Behandlungsmethode nutzt ozonangereicherte Luft mit anschließender Filtration. Diese Methode ist kostenintensiv und nach aktuellem Lebensmittelrecht deklarationspflichtig (RL 96/70 EG). Manganoxidierende Mikroorganismen werden in Grundwasseraufbereitungs-anlagen seit Jahrzehnten genutzt. Dennoch ist es nicht unproblematisch, diese Technik auf Mineralwasser zu übertragen, da in diesen oft besondere Bedingungen herrschen, wie besonders hohe Gehalte an Hydrogencarbonat, bestimmten Mineralstoffen und Spurenelementen, sowie besondere pH-Verhältnisse. In dieser Arbeit wurden physiologische Grundlagenuntersuchungen durchgeführt, um die Fähigkeiten der Isolate als Starterkulturen zu untersuchen. Es wurden 18 manganoxidierende Isolate isoliert und physiologisch untersucht. Die taxonomische Diversität manganoxidierender Mikroorganismen ist offenbar weit größer, als bislang bekannt. Bestimmte Parameter können die Manganoxidations-Systeme ungünstig beeinflussen. Erhöhte Gehalte an Spurenelementen, Kupfer oder Mineralstoffen können die Manganoxidation verhindern. Auch andere Parameter, wie der pH-Wert, die Temperatur oder die Sauerstoffkonzentration beeinflussen die Manganoxidation. Weitergehende Tests wurden in einer halbtechnischen Versuchsanlage durchgeführt. Mit Isolaten der Gattung Leptothrix konnte das Mangan aus beiden untersuchten Wässern innerhalb weniger Stunden quantitativ entfernt werden. Eine dauerhafte unkontrollierte Nitritbildung wurde nicht festgestellt.

Untreated Natural Mineral Waters often contain dissolved bivalent iron and manganese. These elements result to brown or black deposits. The common method of treatment uses ozone-enriched air and filtration. This method is rather expensive and it has to be declarated (Directive 96/70/EC). Although manganese-oxidizing bacteria have been used in groundwater-plants for many decades, it ist not nessesarily easy to adapt this method on Mineral-Waters, as there can be special conditions, like high concentrations of hydrogencarbonate, minerals and trace elements and a diffrerent pH-value. In this paper, physiological examinations were done to check the abilities of those microorganisms as starting cultures. Eighteen manganese-oxidizing strains were isolated and physiological examined. Physiological examinations led to the conclusion, that the taxonomical diversity of manganese-oxidizing bacteria is more diverse than known so far. Further tests with five isolates showed, that effects on manganese-oxidation-systems can lead to difficulties. Trace elements, copper or other minerals may prevent oxidation processes. Other parameters like temperature, oxygene or pH-value also have some effects. Further investigations have been carried out in a testing-plant. The manganese could be removed with isolates of the Leptothrix-group within few hours. The concentration of manganese did not increase within several weeks. No nitrite was detectable in the outflow of the testing plant after some days.

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Hoffmann, Andreas: Physiologische und Verfahrenstechnische Grundlagenuntersuchungen zum Einsatz von Starterkulturen für die Manganoxidation bei der Aufbereitung von Mineral-Rohwässern nach aktuellem Lebensmittelrecht. 2005.

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