DE10164458A1

DE10164458A1 - Bioreaktor

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Publication number: DE10164458A1
Application number: DE2001164458
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor für die Kultivierung von Mikroorganismen, mit einem lichtdurchlässigen Gehäuse (1), das eine Flüssigkeit aufnehmen kann, die von durch Gaseintrag gebildeten Gasblasen durchströmt wird. DOLLAR A Um die Herstellung zu vereinfachen, ist das Gehäuse von mindestens zwei Lagen (2, 3) einer lichtdurchlässigen, insbesondere flexiblen Folie gebildet, die durch mehrere Verbindungslinien (10 bis 13), zumindest teilweise, miteinander verbunden sind. Die zwischen den Verbindungslinien ausgebildeten Zwischenräume bilden Aufnahmeräume für die Flüssigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor für die Kultivierung von Mikroorganismen, mit einem lichtdurchlässigen Gehäuse, das eine Flüssigkeit aufnehmen kann, die von durch Gaseintrag gebildeten Gasblasen durchströmt wird.
Bioreaktoren sind Fermenter, in denen biologische Stoffumwandlungen mit Enzymen, Mikroorganismen (Bakterien, Pilze, Hefen, Algen) sowie tierischen und pflanzlichen Zellen durchgeführt werden. Im Bioreaktor sollen jeweils prozessspezifisch die optimalen Bedingungen hinsichtlich Temperatur, pH- Wert und Nährstoffkonzentration hergestellt werden können. Zu den Aufgaben eines Bioreaktors gehören daher der Stofftransport innerhalb der Flüssigphase (Durchmischen), das Dispergieren einer zweiten Phase, meist Luft, um eine große Phasengrenzfläche für guten Stoffübergang zu erhalten (Zerteilen) und der Wärmetransport, um die erzeugte Wärme abzuführen. Die Bauform eines Bioreaktors hängt von seinem Einsatzbereich ab und muss dementsprechend die spezifischen Anforderungen des verwendeten biologischen Systems berücksichtigen.

Zur Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen kommen sogenannte Photobioreaktoren zum Einsatz. Unter den in Frage kommenden Bauformern gilt der Airlift-Photobioreaktor als besonders geeignet, um phototrophe Mikroorganismen anzuzüchten und zu hoher Zelldichte zu führen. Der Airlift-Photobioreaktor weist häufig einen turmförmigen Reaktorkessel auf, bei dem durch Eintrag von Luft ein Flüssigkeitsumlauf innerhalb einer konstruktiv festgelegten Schlaufe erzeugt wird. Der Airlift-Bioreaktor ist dadurch in eine begaste und eine unbegaste Zone aufgeteilt, die boden- und kopfseitig miteinander verbunden sind, so dass sich aufgrund der hydrostatischen Druckdifferenz eine Pumpenwirkung einstellt, die zu einem Flüssigkeitsausstrom in der begasten Zone führt. Da die Durchmischung des Reaktormediums ausschließlich durch die Belüftung hervorgerufen wird, ist bei dieser Photobioreaktor-Bauform eine gute Durchmischung und ein hoher Gas-Flüssigkeits-Stoffaustausch bei geringem Energieeintrag erzielbar. Ein solcher Airlift-Photobioreaktor wird beispielsweise in der DE 199 16 597 beschrieben.

Da zur Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen eine Lichteinstrahlung hoher Intensität, insbesondere auch in die Tiefe des Reaktors, notwendig ist, weisen die Photobioreaktoren vorzugsweise ein großes Oberflächen-Volumen-Verhältnis auf und erfordern daher einen relativ hohen Materialeinsatz. Die Herstellung eines solchen Photobioreaktors ist unter anderem aufgrund der verwendeten Materialien wie Glas oder Plexiglas verhältnismäßig kompliziert, aufwendig und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bioreaktor für die Kultivierung von Mikroorganismen zu schaffen, der einfach aufgebaut und, auch in großen Stückzahlen, kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist durch einen Bioreaktor gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Das Gehäuse ist vorzugsweise länger als breit ausgebildet und wird vorzugsweise in Längsrichtung, zum Beispiel von Gasblasen, durchströmt. Die Gasblasen, vorzugsweise Luftblasen, werden durch Gaseintrag in eine Flüssigkeit erzeugt, die in dem Bioreaktor enthalten ist. Die beiden Folienlagen sind vorzugsweise innerhalb ihrer Randbereiche durch unterbrochene oder durchgehende Linien miteinander verbunden. Die Verbindungslinien im zentralen Bereich der Folienlagen dienen dazu, Aufnahmeräume für die Flüssigkeit zu bilden. Die Herstellung des Gehäuses aus Folie liefert den Vorteil, dass beliebige Geometrien der Zwischenräume, zum Beispiel durch Laserschweißen, einfach und kostengünstig erzeugt werden können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien im Wesentlichen geradlinig ausgebildet und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Das liefert den Vorteil, dass die Folienlagen mit einfach aufgebauten Werkzeugen, zum Beispiel durch Pressschweißen, miteinander verbunden werden können.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und deckungsgleich übereinander angeordnet sind. Das liefert den Vorteil, dass der Zuschnitt der Folienlagen, ohne hohen Fertigungsaufwand, weitestgehend automatisiert werden kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen an einer Seite einstückig miteinander verbunden sind. Das bedeutet, dass die beiden Folienlagen von ein und demselben Folienstück stammen. Dieses Folienstück wird einmal zusammengefaltet, so dass zwei Folienlagen übereinander liegen. Die sich ergebende Faltlinie ist die Verbindungslinie zwischen den beiden Folienlagen und bildet einen fluiddichten Rand des Bioreaktors.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen an zwei gegenüberliegenden Seiten einstückig miteinander verbunden sind. Eine Verbindung der Folienlagen an zwei gegenüberliegenden Seiten ist beispielsweise bei einem Folienschlauch gegeben, dessen Breite der Breite des Bioreaktors entspricht. Die Verbindungslinien können als Faltlinien ausgebildet sein, die fluiddichte Ränder des Bioreaktors bilden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen an ihren äußeren Rändern, zumindest teilweise, insbesondere durch mindestens eine Schweißnaht, fluiddicht miteinander verbunden sind. Durch die fluiddichte Verbindung an den äußeren Rändern der Folienlagen wird sichergestellt, dass keine Flüssigkeit aus dem Bioreaktor austreten kann. Dadurch wird ein steriler Betrieb des Bioreaktors ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien vertikal, in Richtung der Schwerkraft angeordnet sind. Durch die Anordnung der Verbindungslinien senkrecht zum Boden werden die Aufnahmeräume im gefüllten Zustand säulenartig ausgebildet. Ein mit Flüssigkeit gefüllter Aufnahmeraum weist im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders auf. Diese Gestalt gewährleistet im Inneren des Bioreaktors einen geringen Strömungswiderstand und die Vermeidung von Totwassergebieten. Es ist jedoch auch möglich, die Verbindungslinien horizontal anzuordnen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungslinien zwischen den Aufnahmeräumen nicht durchgehend, sondern unterbrochen ausgebildet sind, um ein Aufsteigen der Gasblasen zu ermöglichen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, das sich die Verbindungslinien nicht bis zum äußeren Rand der Folienlagen erstrecken. Dadurch soll gewährleistet werden, dass zwischen den Enden der Verbindungslinien und dem jeweils zugehörigen äußeren Rand der Folienlagen eine Fluidverbindung zwischen den einzelnen Aufnahmeräumen aufrecht erhalten wird. Die Fluidverbindung ermöglicht den Aufbau einer Strömung zwischen den einzelnen Aufnahmeräumen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien von, insbesondere durchgehenden, Schweißnähten gebildet werden. Die Schweißnähte haben den Vorteil, dass sie fertigungstechnisch, zum Beispiel durch Laserschweißen oder Pressschweißen, sehr einfach und kostengünstig herstellbar sind. Anstatt durch Schweißen kann die gezielte Verbindung zwischen den Folienlagen aber auch durch Kleben erfolgen. Es ist auch möglich, die Verbindung zwischen den Folienlagen, zum Beispiel als Schnappverbindung, lösbar zu gestalten. Wenn die Schweißnähte durchgehend ausgeführt sind, besteht keine direkte Strömungsverbindung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Aufnahmeräumen. Es ist aber ohne weiteres möglich, solche direkten Strömungsverbindungen zwischen zwei nebeneinanderliegenden Aufnahmeräumen herzustellen, in dem man die Verbindungslinien nicht durchgehend, sondern unterbrochen, zum Beispiel als Strichlinien, ausführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume für die Flüssigkeit an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, unteren Enden miteinander in Verbindung stehen. Die Verbindung kann, wie vorab beschrieben ist, über die Länge der die Aufnahmeräume bildenden Verbindungslinien realisiert werden. Die Verbindung kann aber auch über Schlauchverbindungen zwischen den einzelnen Aufnahmeräumen realisiert werden. Die Verbindung dient dazu, eine Strömung durch die einzelnen Aufnahmeräume aufrecht zu erhalten, wenn die darin enthaltene Flüssigkeit von Gasblasen durchströmt wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist durch eine Gaszuführeinrichtung gekennzeichnet, durch die mindestens einem der säulenartigen Aufnahmeräume, insbesondere allen säulenartigen Aufnahmeräumen, von unten Gas zugeführt wird. Wenn allen Aufnahmeräumen Gas zugeführt wird, dann sorgen die in den säulenartigen Zwischenräumen aufsteigenden Gasblasen für eine gleichmäßige Durchmischung der Flüssigkeit. Es ist aber auch möglich, die Aufnahmeräume paarweise miteinander zu verbinden, und nur jeweils einen Aufnahmeraum eines solchen Paares mit Gasblasen zu beaufschlagen. Durch die Aufteilung in begaste und unbegaste Aufnahmeräume wird eine umlaufende Schlaufenströmung durch die beiden ein Paar bildenden Aufnahmeräume gewährleistet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführeinrichtung ein schlauch- oder röhrenförmiges Gebilde umfasst, das im Bereich der unteren Enden der säulenartigen Aufnahmeräume mit mehreren Durchtrittsöffnungen für Gas ausgestattet ist. Diese Lösung hat den Vorteil, dass nicht jeder Aufnahmeraum mit einem separaten Gaszuführschlauch ausgestattet sein muss. Die Durchtrittsöffnungen für Gas sind in dem schlauch- oder röhrenförmigen Gebilde vorzugsweise jeweils unterhalb des zu durchströmenden Aufnahmeraums angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass das schlauch- oder röhrenförmige Gebilde von, in Richtung der Schwerkraft betrachtet, oben in das Gehäuse eingeführt ist. Diese Anordnung liefert den Vorteil, dass Undichtigkeiten an der Einführstelle des schlauch- oder röhrenförmigen Gebildes im unteren Teil des Gehäuses vermieden werden. Die Schnittstelle zwischen dem schlauch- oder röhrenförmigen Gebilde und dem Gehäuse kann vorteilhaft in einem oberen Teil des Gehäuses angeordnet sein, der im Betrieb nicht mit Flüssigkeit gefüllt ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, unteren Enden mit mindestens einer Austrittsöffnung für die Flüssigkeit in Verbindung stehen, die unterhalb der Aufnahmeräume angeordnet ist. Dadurch wird aufgrund der Schwerkraft ein automatisches Entleeren der Aufnahmeräume bei geöffneter Austrittsöffnung gewährleistet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich unterhalb der säulenartigen Aufnahmeräume im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist. Dadurch wird ein rückstandfreies Entleeren des Gehäuses gewährleistet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, oberen Enden miteinander in Verbindung stehen. Die Verbindung gewährleistet, dass die beispielsweise säulenartigen Aufnahmeräume jeweils an ihren beiden Enden miteinander in Verbindung stehen. Dadurch wird eine schlaufenartige Strömung durch die Aufnahmeräume ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, oberen Enden mit einer Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit in Verbindung stehen, die oberhalb der Aufnahmeräume angeordnet ist. Dadurch wird ein Befüllen des Gehäuses mit Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft, von oben, ohne eine zusätzliche Fördereinrichtung, ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse oben mit einer Gasaustrittsöffnung ausgestattet ist. Das oben austretende Gas kann über ein entsprechendes Gasrückführleitungssystem wieder dem Bioreaktor zugeführt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit mindestens einer Entlüftungsöffnung und/oder mindestens einer Belüftungsöffnung ausgestattet ist. Die Entlüftungsöffnung ist vorzugsweise oben an dem Gehäuse angeordnet und kann mit einem Rückschlagventil ausgestattet sein. Durch die Entlüftungsöffnung wird ein schnelles und vollständiges Befüllen des Gehäuses gewährleistet. Die Belüftungsöffnung ist vorzugsweise ebenfalls oben in dem Gehäuse angeordnet und kann mit der Entlüftungsöffnung zusammenfallen. Die Belüftungsöffnung dient dazu, ein schnelles und vollständiges Entleeren des Gehäuses zu gewährleisten.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, wie Polyethylen, Polypopylen oder Polyvinylchlorid, gebildet ist. Bei der Materialauswahl kommt es darauf an, dass die Folie durchsichtig und flexibel sein muss.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Fig. 1 einen Bioreaktor gemäß einer ersten Ausführungsform in der Draufsicht;
Fig. 2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Bioreaktor gemäß einer zweiten Ausführungsform in der Draufsicht.
In Fig. 1 ist ein Bioreaktor 1 in der Draufsicht dargestellt. Der Bioreaktor 1 ist aus zwei rechteckigen Folienlagen 2 und 3 gebildet, die deckungsgleich aneinander anliegen. Die beiden Folienlagen 2 und 3 sind aus einem durchsichtigen, flexiblen Kunststoff gebildet.
Die beiden Folienlagen 2 und 3 sind an ihren äußeren Rändern durch flächige Schweißnähte 5, 6, 7 und 8 miteinander verbunden. Die Schweißnähte 5 bis 8 bilden sozusagen einen Rahmen, der den Raum zwischen den Folienlagen 2 und 3 nach außen hin fluiddicht abschließt. Innerhalb der Schweißnähte 5 bis 8 sind die beiden Folienlagen 2 und 3 durch linienförmige, vertikal angeordnete Schweißnähte 10, 11, 12 und 13 miteinander verbunden. Die Schweißnähte 12 bis 13 dienen dazu, den Raum zwischen den Folien 2 und 3 in säulenartige Aufnahmeräume zu unterteilen.
Zwischen der Schweißnaht 5 und der Schweißnaht 10 ist ein erster Aufnahmeraum 15 ausgebildet. Zwischen der Schweißnaht 10 und der Schweißnaht 11 ist ein zweiter Aufnahmeraum 16 ausgebildet. Zwischen der Schweißnaht 11 und der Schweißnaht 12 ist ein dritter Aufnahmeraum 17 ausgebildet. Zwischen der Schweißnaht 12 und der Schweißnaht 13 ist ein vierter Aufnahmeraum 18 ausgebildet. Zwischen der Schweißnaht 13 und der Schweißnaht 7 ist ein fünfter Aufnahmeraum 19 ausgebildet. Die Aufnahmeräume 15 bis 19 haben jeweils die Gestalt eines Kreiszylindermantels aus durchsichtiger Folie. Die Aufnahmeräume 15 bis 19 weisen einen Durchmesser von 0,5 bis 80 cm, insbesondere von 3 bis 20 cm auf. Die Länge der Aufnahmeräume 15 bis 19 beträgt zwischen 20 und 200 cm. Zwischen den Enden der Schweißnähte 10 bis 13 und den Schweißnähten 6 und 8 ist jeweils ein Stück freigelassen, in dem die Folien 2 und 3 nicht miteinander verbunden sind. Dadurch wird sowohl im Bereich der Schweißnaht 6 als auch im Bereich der Schweißnaht 8 eine Fluidverbindung zwischen den Aufnahmeräumen 15 bis 19 gewährleistet.
Im Inneren des Bioreaktors 1 ist eine Flüssigkeit 22 enthalten. Die Flüssigkeit kann durch einen Rohrstutzen 24 in den Bioreaktor 1 eingefüllt werden, wie durch einen Pfeil 25 angedeutet ist. Der Rohrstutzen 24 ist im Bereich der Schweißnaht 6 zwischen den Folienlagen 2 und 3 eingeschweißt. Der Austritt der Flüssigkeit 22 aus dem Bioreaktor 1 wird durch einen Rohrstutzen 28 ermöglicht, der im Bereich der Schweißnaht 8 zwischen den Folienlagen 2 und 3 eingeschweißt ist. Die austretende Flüssigkeit ist durch einen Pfeil 29 angedeutet. Der Bioreaktor 1 kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden.
Im Bereich der Schweißnaht 6 ist ein Schlauch 32 eingeschweißt, durch den Gas in den Bioreaktor eingeführt wird, wie durch einen Pfeil 33 angedeutet ist. Der Schlauch 32 verläuft zunächst parallel zu den Schweißnähten 10 bis 13 durch den Aufnahmeraum 15 bis zu der Schweißnaht 8, wo er senkrecht abgewinkelt ist. Der abgewinkelte Abschnitt des Schlauches 32 ist am Ende geschlossen. In dem abgewinkelten Abschnitt sind im Bereich der Aufnahmeräume 15 bis 19 jeweils drei Gasdurchtrittsöffnungen 35 bis 39 ausgespart. Durch die Gasdurchtrittsöffnungen 35 bis 39 gelangt das eintretende Gas 33 in die Aufnahmeräume 15 bis 19, in denen es in Form von Gasblasen 42, 43 nach oben, also von der Schweißnaht 8 zu der Schweißnaht 6, aufsteigt. Die aufsteigenden Gasblasen 42, 43 sammeln sich oben im Bereich der Schweißnaht 6 und können durch einen Gasaustrittsstutzen 45 austreten, wie durch einen Pfeil 46 angedeutet ist. Der Gasaustrittsstutzen 45 ist im Bereich der Schweißnaht 6 zwischen den Folienlagen 2 und 3 eingeschweißt.
Im Bereich der Schweißnaht 6 sind in den Folienlagen 2 und 3 zwei rechteckige Aussparungen 48 und 49 ausgespart, die zum Aufhängen des Bioreaktors 1 an entsprechenden (nicht dargestellten) Haken dienen. Im Betrieb wird der Bioreaktor 1 so angeordnet, dass die säulenartigen Aufnahmeräume 15 bis 19 senkrecht zum Boden, also vertikal angeordnet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass die Gasblasen ungehindert in den Aufnahmeräumen nach oben steigen können. Bei dem eingetragenen Gas handelt es sich zum Beispiel um Luft oder Kohlendioxid.
In Fig. 3 ist ein Bioreaktor 51 in der Draufsicht dargestellt, der aus einem schlauchförmigen Folienmaterial gebildet ist. Das schlauchförmige Material umfasst zwei Folienlagen 52 und 53, die rechteckförmig mit einem dreieckförmigen Ansatz ausgebildet sind, dessen Spitze nach unten gerichtet ist. Die beiden Folienlagen 52 und 53 sind an ihren Seitenrändern 55 und 56 einstückig miteinander verbunden. Die gemeinsamen Seitenränder 55 und 56 der Folienlagen 52 und 53 bilden Faltlinien, die den Innenraum des Bioreaktors 51 zu den Seiten hin fluiddicht abschließen. Nach unten hin ist der Raum zwischen den Folienlagen 52 und 53 durch Schweißnähte 58 und 59 fluiddicht abgeschlossen, die sich in einem Austrittsstutzen 60 für die Flüssigkeit treffen.
Nach oben hin ist der Bioreaktor 51 offen. Dadurch wird das Einfüllen der Flüssigkeit ohne separaten Einfüllstutzen ermöglicht. Außerdem kann das eingetragene Gas ungehindert oben aus dem Bioreaktor 51austreten. Ein spezieller Gasaustrittsstutzen ist nicht erforderlich.
Die beiden Folienlagen 52 und 53 sind durch Schweißnähte 61 bis 63 in verschiedene Aufnahmeräume unterteilt. Die Schweißnähte 61 bis 63 sind senkrecht zum Boden, also vertikal angeordnet. Die zwischen den Folienlagen 52 und 53 ausgebildeten Aufnahmeräume sind kreiszylindermantelförmig ausgebildet und stehen unten und oben miteinander in Verbindung, da die Schweißnähte 61 bis 63 nicht bis zum äußeren Rand der Folienlagen verlaufen, sondern vorher enden.
Zwischen den unterer Enden der Schweißnähte 61 bis 63 und den Schweißnähten 58, 59 ist ein Rohr 64 zwischen den Folienlagen 52 und 53 angeordnet, durch das Gas, wie Luft oder Kohlendioxid, in den Bioreaktor 51 eingetragen wird, wie durch einen Pfeil 65 angedeutet ist. In dem Rohr 64 sind eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen 68 ausgespart, durch die das eingetragene Gas in die Aufnahmeräume gelangt, wie durch aufsteigende Gasblasen 69 angedeutet ist.
Den beiden in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen des Bioreaktors ist gemeinsam, dass sie aus übereinanderliegenden, durchsichtigen Folienlagen gebildet sind. Beide Bioreaktoren sind seitlich fluiddicht verschlossen. Parallel zu den Seitenrändern sind Schweißnähte äquidistant angeordnet, die nicht bis zu den Rändern der Folienlagen durchgehen.

Claims

1. Bioreaktor für die Kultivierung von Mikroorganismen, mit einem lichtdurchlässigen Gehäuse (1), das eine Flüssigkeit aufnehmen kann, die von durch Gaseintrag gebildeten Gasblasen durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse von mindestens zwei Lagen (2, 3; 52, 53) einer lichtdurchlässigen, insbesondere flexiblen Folie gebildet ist, die insbesondere durch mehrere Verbindungslinien (10 bis 13; 61 bis 63), zumindest teilweise, miteinander verbunden sind, und dass die zwischen den Verbindungslinien ausgebildeten Zwischenräume Aufnahmeräume für die Flüssigkeit bilden.

2. Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien (10 bis 13; 61 bis 63) im Wesentlichen geradlinig ausgebildet und im Wesentlichen parallel zueinander, äquidistant angeordnet sind.

3. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen (2, 3; 52, 53) im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und deckungsgleich zueinander angeordnet sind.

4. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen an einer Seite einstückig miteinander verbunden sind.

5. Bioreaktor nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen (52, 53) an zwei gegenüberliegenden Seiten einstückig miteinander verbunden sind.

6. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folienlagen (2, 3) an ihren äußeren Rändern, zumindest teilweise, insbesondere durch mindestens eine Schweißnaht, fluiddicht miteinander verbunden sind.

7. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien (10 bis 13; 61 bis 63) vertikal, in Richtung der Schwerkraft, angeordnet sind.

8. Bioreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungslinien (10 bis 13; 61 bis 63) nicht bis zum äußeren Rand der Folienlagen erstrecken.

9. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien (10 bis 13; 61 bis 63) von, insbesondere durchgehenden, Schweißnähten gebildet werden.

10. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume (17 bis 19) für die Flüssigkeit an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, unteren Enden miteinander in Verbindung stehen.

11. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine Gaszuführeinrichtung (32; 64), durch die mindestens einem der säulenartigen Aufnahmeräume, insbesondere allen säulenartigen Aufnahmeräumen, insbesondere von unten Gas zugeführt wird.

12. Bioreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführeinrichtung (32; 64) ein schlauch- oder röhrenförmiges Gebilde umfasst, das im Bereich der unteren Enden der säulenartigen Aufnahmeräume mit mehreren Durchtrittsöffnungen (35 bis 39; 68) für Gas ausgestattet ist.

13. Bioreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauch- oder röhrenförmige Gebilde (32) von, in Richtung der Schwerkraft betrachtet, oben in das Gehäuse (1) eingeführt ist.

14. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume (15 bis 19) an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, unteren Enden mit mindestens einer für den Austritt der Flüssigkeit vorgesehenen Austrittsöffnung (28) in Verbindung stehen, die unterhalb der Aufnahmeräume angeordnet ist.

15. Bioreaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich unterhalb der Aufnahmeräume im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist.

16. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume (15 bis 19) an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, oberen Enden miteinander in Verbindung stehen.

17. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume (15 bis 19) an ihren, bezogen auf die Schwerkraft, oberen Enden mit einer für die Flüssigkeit vorgesehenen Eintrittsöffnung (24) in Verbindung stehen, die oberhalb der Aufnahmeräume angeordnet ist.

18. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) oben mit einer Gasaustrittsöffnung (45) ausgestattet ist.

19. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit mindestens einer Entlüftungsöffnung und/oder mindestens einer Belüftungsöffnung ausgestattet ist.

20. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, wie Polyethylen, Polypopylen oder Polyvinylchlorid, gebildet ist.