DD215799A1

DD215799A1 - METHOD AND DEVICE FOR VISCOSITY CONTROL OF FERMENTATION MEDIA

Info

Publication number: DD215799A1
Application number: DD25122683A
Authority: DD
Inventors: Erhard Feiler; Joachim Sawistowsky
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1984-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft die Viskositaetskontrolle von Fermentationsmedien bei der Zuechtung von Bakterien im neutralen pH-Bereich. Das Ziel der Erfindung ist eine stabile und oekonomische Prozessfuehrung im Fermentationsprozess durch rechtzeitiges Signalisieren eines Viskositaetsanstieges. Dabei war die Aufgabe zu loesen, eine einfache Vorrichtung anzuwenden, die eine kontinuierliche Viskositaetskontrolle im Dauerbetrieb gestattet. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass das Fermentationsmedium unter definierten Bedingungen durch den Strahlengang einer Lichtschranke abtropft, und die Tropfenzahl pro Zeiteinheit mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird. Im Falle einer Unterschreitung wird ein Alarmsignal ausgeloest.The invention relates to the viscosity control of fermentation media in the cultivation of bacteria in the neutral pH range. The aim of the invention is a stable and economical process management in the fermentation process by timely signaling of a viscosity increase. The task to solve was to use a simple device that allows a continuous viscosity control in continuous operation. The essence of the invention is that the fermentation medium drips under defined conditions through the beam path of a light barrier, and the number of drops per unit time is compared with a predetermined value. In case of underrun an alarm signal is triggered.

Description

Titel der Erfindung , Title of the invention ,

Verfahren und Vorrichtung zur Viskositätskontrolle von FermentationsmedienMethod and device for viscosity control of fermentation media

field of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle der Viskosität von Fermentationsmedien» Sie kann sowohl bei Fernientationsprczessen im Labormaßstab als auch im klein- und großtechnischen Maßstab angewandt werden« Sie ist in die IPK C 12 M einzuordnen.The invention relates to a method and a device for controlling the viscosity of fermentation media. It can be used both in laboratory scale laboratory scale and in small scale and industrial scale. It can be classified in the IPK C 12 M.

Characteristic of the known technical solutions

Bei der Züchtung von' Bakterien im neutralen pH-B.ereich kann es zu einer unerwünschten Schleimbildung kommen« Die Schleimbildung beeinträchtigt den Sauerstoffeintrag des Fermentors erheblich, so daß es infolge dessen' zu starken Störungen im Zuchtungsprczeß kommen kann. Die Schleimbildung bewirkt eine Erhöhung der Viskosität des Fermentationsmediums* Das sofortige Erkennen eines be- . ginnenden Viskositätsanstieges ist daher für die Prozeßführung sehr wichtig» um'rechtzeitig Maßnahmen gegen eine unerwünschte Schleimbildung einleiten zu können»In the breeding of 'bacteria in the neutral pH range. It can lead to an undesirable slime formation. The formation of slime affects the oxygen input of the fermenter significantly, so that it can' cause severe disturbances in Zuchtungsprczeß. The formation of slime causes an increase in the viscosity of the fermentation medium * Immediate detection of a . starting viscosity increase is therefore very important for the process control "in order to be able to take timely measures against undesired slime formation"

Die Viskosität wird mit Viskosimetern bestimmt. Kommerzielle Viskosimeter sind in großer Zahl bekannt, die sowohl für Einzelmessungen als auch für kontinuierliche Messungen geeignet sind, · '.-The viscosity is determined by viscometers. Commercial viscometers are known in large numbers, which are suitable both for single measurements and for continuous measurements.

Das wohl einfachste Gerät ist der Auslaufbecher, Andere einfache Geräte, sind das Ubbelohde- und das Höpplerviskosimeter. Mit diesen Viskosimetern können nur Einzelmessungen durchgeführt werden. Für die Bestimmung der Viskosität von schleimhaltigen Fermentationsabläufen sind diese Geräte nur bedingt geeignet, da diese Medien tixotrophe Eigenschaften haben« Für das Erkennen einer beginnenden Viskcs,itätserhöhung sind sie jedoch geeignet. Diese Einschränkung gilt nicht für einen anderen Typ von Viskosimetern, die Rotationsviskosimeter» Beispiele für diese Viskosimeter sind das Viskosimeter RN -bzw, Rheotest 2 des VEB MLW Prüfgerätewerk Medingen. Diese Geräte erlauben jedoch auch keine kontinuierlichen Messungen, Für die Vorbereitung und Durchführung von Einzslmessungen und die nachfolgenden Reinigungsarbeiten der Geräte nach erfolgter Messung ist stets ein großer Zeitaufwand erforderlieh« Vorteilhafter sind für den vorgesehenen Einsatzzweck Prozeßviskosimeter, Das Prozeßviskosimeter "ursalyt". der o« g« Firma ist für kontinuierliche Messungen vorgesehen, jedoch führen "Langzeitmessungen, wie sie bei Fermentationsprozessen erforderlich sind» auf die Dauer zu einem starken Verschleiß der mechanisch bewegten Teile, Viskosimeter ohne bewegliche mechanische Teile arbeiten z. B, mit einer Ultraschallmeßsonde» wie das Ultrasc'hallviskosimeter 505 der Fa, unipan» VR Polen« Ein derartiges Meßsystem ist weitgehend verschleißfrei, jedoch ist die zeilzerstörende Wirkung des Ultraschalls bekannt und wird sogar zum Zellaufschluß benutzt, so daß die Anwendung eines solchen Meßprinizips bei Fermentationsprozessen nicht erfolgen kann.Probably the simplest device is the flow cup. Other simple devices are the Ubbelohde and Höppler viscometers. With these viscometers only individual measurements can be carried out. These devices are only of limited suitability for determining the viscosity of mucous fermentation processes, since these media have tixotrophic properties. However, they are suitable for detecting incipient viscosity increase. This restriction does not apply to another type of viscometer, the rotary viscometer. Examples of these viscometers are the viscometer RN-or Rheotest 2 of the VEB MLW Prüfgerätewerk Medingen. However, these devices do not allow continuous measurements, For the preparation and implementation of Einzslmessungen and subsequent cleaning of the devices after the measurement is always a large amount of time erforderlieh «Advantageous are for the intended use process viscometer, the process viscometer" ursalyt ". the o «g« company is designed for continuous measurements, but "long-term measurements , as required in fermentation processes" lead in the long term to severe wear of the mechanically moving parts, viscometers without moving mechanical parts work, for example, with an ultrasound measuring probe » Such a measuring system is largely wear-free, however, the cell-destroying effect of ultrasound is known and is even used for cell disruption, so that the application of such a measuring principle in fermentation processes can not be done.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin»bei bakteriellen Fermentationsprczessen eine ökonomische und stabile Prozeßführung mit geringem technologischen Aufwand zu gewährleisten.The aim of the invention is to ensure an economical and stable process management with low technological expenditure in bacterial fermentation processes.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es» ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Viskosität des Fermentationsmediums bei bakteriellen Fermentationen kontinuierlich kontrolliert und damit rechtzeitig die Schleimbildung erkannt werden kann. , Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe so gelöst, daß eine kontinuierliche Viskositätsmessung ohne mechanisch bewegte Tsile direkt am Fermentor durchgeführt wird, indem/das zu bestimmende Fermentationsmedium'durch den Strahlengang einer Lichtschranke abtropft, deren Signale von einem Verstärker verstärkt werden, wobei von einem Zählwerk die ' Anzahl der Tropfen pro Zeiteinheit gezählt, mit einer für schleimfreies Medium vorgegebenen Tropfenzahl verglichen und bei Unterschreitung dieser vorgegebenen Zahl ein Alarm-· - signal ausgelöst wird,The object of the invention is »to provide a method and a device with which the viscosity of the fermentation medium in bacterial fermentations continuously controlled and thus timely slime formation can be detected. According to the invention, the object has been achieved such that a continuous viscosity measurement without mechanically moved Tsile is carried out directly on the fermenter by / the fermentation medium to be determined drips through the beam path of a light barrier, the signals of which are amplified by an amplifier, Number of drops counted per unit of time, compared with a number of drops specified for slime-free medium and an alarm signal is triggered if this predetermined number is undershot,

Die dazu benutzte Vorrichtung besteht aus einem Niveaugefäß mit einem Qberlaufrohr und einem am Boden befindlichen ' als Kapillare ausgebildeten Auslauf rohr, wobei sich unterhalb des Auslaufrohres der Strahlengang einer Lichtschranke befindetj^ die mit einem Verstärker und einem Zählwerk verbunden ist» ' ; DaS ays dem Fermentor kontinuierlich abfließende Fermenta- '} ti on smedium gelangt in das Niveau ge faß, das so ausgebildet * - ist, daß das Fermentationsmedium einerseits entgast und andererseits das nicht am Boden durch das Auslaufrohr abtropfende Fermentationsmedium durch das Oberlaufrohr abfließen kann« Dadurch befindet sich über dem als Kapillare ausgebildeten Auslaufrohr stets ein konstantes Flüssigkeitsniveau» Die Kapillare ist in Länge und Durchmesser so bemessen, da& Wasser als Vergleichsflüssigkeit mit niedriger Viskosität .abtropft. Die von der Kapillare abfallenden Tropfen unterbrechen den Strahlengang einer Lichtschranke, deren Signale verstärkt werden. Von einem Zählwerk werden^ in einer vorgegebenen Zeiteinheit gezählt und angezeigt.The apparatus used for this purpose consists of a level vessel with a Qberlaufrohr and a located at the bottom 'formed as a capillary outlet tube, which is below the outlet pipe of the beam path of a photoelectric sensor is connected to an amplifier and a counter "'; DaS ays the fermentor continuously flowing fermentation '} ti on smedium reaches the level ge barrel which is formed so * - is that the fermentation medium on the one hand degassed and on the other hand can flow does not drip through the outlet pipe at the bottom of the fermentation medium through the upper pipe "This there is always a constant liquid level above the outlet pipe designed as a capillary. "The length and diameter of the capillary are such that & water drops as a comparatively low viscosity liquid. The drops falling from the capillary interrupt the beam path of a light barrier whose signals are amplified. From a counter ^ are counted and displayed in a given time unit.

.Wird''in der Zeiteinheit die für ein schleimfreies Medium vorgegebene Tropfenzahl nicht erreicht, so wird automatisch ein Alarmsignal ausgelöst. Nach Ablauf der Meßzeit wird automatisch wieder ein neuer Zählvorgang eingeleitet. Die Vor-' . . 5 „ richtung ermöglicht also sich selbständig wiederholende Messungen der Tropfenzahl» die umgekehrt proportional zur Viskosität ist, ohne eine manuelle Bedienung,If the number of drops specified for a slime-free medium is not reached in the time unit, then an alarm signal is automatically triggered. After expiry of the measuring time, a new counting process is automatically initiated again. The pre- '. , 5 "direction thus allows self-repeated measurements of the number of drops», which is inversely proportional to the viscosity, without manual operation,

Ausführunqsbeispiel — Embodiment -

Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungs-"V IQ beispiels erläutert»The invention will be explained with reference to the following embodiment "V IQ example"

Fig. 1 zeigt den Aufbau der Vorrichtung, Das aus dem Fermentor kontinuierlich abfließende Fermentatdonsmedium läuft in ein Niveaugefäß l_e Das nicht am Boden aus dem als Kapillare 3 ausgebildetem Auslauf rohr abtropfende Medium läuft über ein Oberlauf rohr 2 aus dem Niveauge-Fig. 1 shows the structure of the device, the continuously flowing from the fermenter Fermentatdonsmedium runs in a level vessel l _e The not at the bottom of the trained as a capillary 3 outlet pipe dripping medium passes through an overflow pipe 2 from the level

'.. fäS Ι· ab. Die von der Kapillare 3 abfallenden Tropfen unterbrechen den Strahlengang einer Lichtschranke 4, Die Impulse der Lichtschranke werden von einem Verstärker 5 auf sin Zählwerk 6 gegeben» Der Zähler 6 zählt die Impulse im Zeiträum von einer Minute und vergleicht die Zahl mit der für schleimfreies Medium vorgegebenen Zahl von 60 Impulsen» Sei Unterschreitung dieser Tropfenzahl, bedingt durch eine .^::T) höhere Viskosität des Mediums wird ein Alarmsignal ausgelöst j im angewandten Beispiel bei 5G Tropfen pro Minute« Nach Ablauf der Zählzeit von einer Minute wird automatisch ein neuer Zählvorgang ausgelöst, wobei das Alarmsignal bis zum Abschluß des neuen Zählvorganges erhalten bleibt» :'.. fäS Ι · off. The drops of the capillary 3 drops interrupt the beam path of a light barrier 4, The pulses of the light barrier are given by an amplifier 5 to sin counter 6 »The counter 6 counts the pulses in the time of one minute and compares the number with the predetermined for slime-free medium Number of 60 pulses »Be below this number of drops, due to a. ^:: T) higher viscosity of the medium is triggered j in the applied example, 5G drops per minute, an alarm signal "After the counting time of one minute is automatically triggered a new counting, wherein the alarm signal will remain until the completion of the new counting receive":

Claims

invention claim

! • A method for viscosity control of fermentation media »characterized ^ that the to-control fermentation medium ^ drips through the beam path of a light barrier whose signals are amplified by an amplifier, wherein counted by a counter, the _s number of drops per time unit, with one for mucus-free medium, and an alarm signal is triggered when the

2, device for controlling the viscosity of fermentation

'' / '. ,

Media, characterized in that a NiveaugefäS (1) with an upper pipe (2) and provided at the bottom as a capillary outlet pipe (3) is provided, wherein below the outlet pipe (3) of the beam path of a light barrier (4) with an amplifier (5) and a counter (6) is connected, located ·

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