DE19528871C2 - Begasungs-Rohrmodul mit selektiv gasdurchlässiger Schlauchmembranen und damit versehene Reaktoren für Zellkulturtechnik sowie Wirbelschicht-Reaktoren für Zellkultivierung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Begasungs-Rohrmodule für Zellkultur-Reaktoren mit blasenfreier Begasung über selektiv gasdurchlässige Schlauchmembranen und sie umfaßt damit versehene Reaktoren für Zellkulturtechnik sowie Wirbelschicht-Reaktoren für Zellkultivierung.

Im Bereich der Zellkulturtechnik, bei der insbesondere pharmakologisch wirksame Wertstoffe mit Hilfe animali­ scher Zellen gewonnen werden, spielt die ausreichende Sauerstoffzufuhr auf möglichst schonende Weise eine bedeutende Rolle. Es wurde daher schon zeitig an die Sauerstoffzufuhr über die Diffusion durch nicht-poröse Membranen gedacht, für die als Material u. a. Silikon­ kautschuk genannt wird (DE-PS 24 31 450).

In der DE-PS 29 40 446 wird ein Fermenter zur Züchtung tierischer Zellen in Suspensions- oder Monolayerkultur mit interner Flüssigkeitszirkulation mittels eines Rührwerks beschrieben, bei dem das Nährmedium über eine Membran mit Sauerstoff versorgt wird, die vorzugsweise aus Silikongummi besteht und als Schlauch spiralförmig auf eine Trägerfläche aufgewickelt ist.

Die WO 87/03615 beschreibt ein Verfahren zur Sauer­ stoffversorgung in Fermentern durch blasenfreie Begasung über eine porenfreie Kunststoffmembran (mit integrierter Gewebeverstärkung), die im Fermenter auf formsteifen Stützelementen gelagert ist. Diese Anordnung soll in einem Rührkessel- oder auch in Wirbelschicht- oder Fließbettfermentern eingesetzt werden.

Vertrieben werden von der Dr. Bräutigam Membrantechnik in Hamburg glasfaserverstärkte Membranschläuche auf einem Edelstahlrohr als Träger, die bis ca. 5 bar druckbelastbar sind und als sogenannte selbsttragende Membrankerzen angeboten werden, die zwischen einem oberen und einem unteren Gasverteiler eingesetzt in einem mit Rührwerk versehenen Reaktor mit 1000 l Arbeitsvolumen angewandt werden sollen.

Diese derzeit angebotenen und eingesetzten Membran­ filterkerzen sind kostspielig und erfordern obere und untere Gasverteilerkammern bzw. -anschlüsse. Solche Gassammler im unteren Reaktorbereich sind ggf. für eine optimale Strömungsverteilung im Reaktor hinderlich.

Ziel der Erfindung sind daher für Anwendung und Handhabung besonders geeig­ nete Begasungs-Rohrmodule.

Die zu diesem Zweck entwickelten Begasungs-Rohrmodule der eingangs genannten Art sind gekennzeichnet durch eine am unteren Ende mit einem Verschlußstück versehene Schlauch-Membran, in das ein enges, formsteifes, axiales Gasleitrohr mit zumindest einer Durchlaßöffnung am unteren Ende und einem obe­ ren Stutzen für Gaszu- oder -ableitung eingreift, der über das mit Verbindungsele­ menten für Gaszu- oder -ableitung versehene obere Ende der Schlauch-Membran hinaus reicht.

Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Das erfindungsgemäße Begasungsmodul ist als Doppelrohr mit Gasumkehr am unteren Ende ausgebildet, so daß Gassammler bzw. Verteiler für die Gaszu- und -ableitung im Reaktorkopf angeordnet werden können. Das axiale Gasleitrohr ist formsteif und im unteren Verschlußstück - ggf. aufsteckbar - verankert, das insbesondere bei Ausführungen von geringer Länge bzw. Höhe als - vorzugsweise konischer - Strömungsleitkörper ausgebildet sein kann oder insbesondere bei großer Ausführung als Paßstück in einen unteren Strömungs-Verteilerboden eines Fermenters eingreift. Das Verschlußstück kann ggf. in eine untere Sammelhalterung integriert sein.

Das obere Ende des insbesondere der Gasrückführung dienenden axialen Leitrohres ist - insbesondere beim Einsatz einer Mehrzahl von Modulen in einem größeren Reaktor - vorzugsweise mit einem Verbindungselement zu einem Gassammler versehen oder mit einem solchen bleibend verbunden, während ein äußeres Verbindungs­ element am oberen Ende des Moduls dem Anschluß des Membranschlauches an einen Gasverteiler für die Gaszuleitung dient. Diese "äußere" Verbindung kann ggf. lediglich durch Aufpressen des Schlauchendes auf einen entsprechenden Anschlußstutzen des Gaszuleit-Sammlers herbeigeführt werden.

Bei Reaktoren, insbesondere Wirbelschicht-Reaktoren, Reaktor mit relativ geringem Durchmesser (Ringspalt 12 mm), die mit nur einem Rohrmodul ver­ sehen sind, wird dessen oberes Ende zweckmäßigerweise in den Reaktordeckel integriert oder integrierbar vorgesehen. Der Deckel hat dann insbesondere eine entspre­ chende (dichte) Durchführung für eine die Membran abschließende, mit Gaszu­ führung versehene Schlauchkappe, durch welche die Verlängerung des Axialrohres (abgedichtet) hindurchgreift. Das Ende des Axialrohres kann in einem "Abblas­ stutzen" enden oder zu einem Gassammler führen.

Für die erfindungsgemäßen Rohrmodule werden vorzugsweise möglichst dünne Schlauchmembranen vorgesehen, deren herstellungsbe­ dingte Dickenfluktuationen jedoch bei Betriebsdruck noch nicht zur Lochbildung führen sollen. Membrandicken von 0,4 bis 0,8 mm, insbesondere 0,5 bis 0,7 mm werden bevorzugt. Als Membranmaterial dient insbesondere Silicongummi bzw. Materialien auf Siliconbasis,wie sie von W. L. Robb in den Annals New York Acad. Sci. 146 (1968) 199ff. beschrieben werden.

Besonders zweckmäßig wird der ansonsten auflagefreie Membranschlauch mit einem innenseitigen Stützgewebe versehen, das die zur Verfügung stehende Membranfläche praktisch nur kontaktiert und nicht durch Einbezug mindert. Dazu dient insbesondere ein Glasseidengeflecht von ca. 1 mm Wandstärke, wie es bislang z. B. für elektrische Isolierschläuche gemäß DE 41 00 265 A1 - allerdings zusammen mit größeren Silikonwandstärken - vorgesehen wird.

Durch das erfindungsgemäße Begasungs-Rohrmodul kann mit preiswerter Membrantechnik für eine ausreichende Sauerstoffzufuhr von bis zu 200 mg/l × h (und darüber) gesorgt werden, wobei spezifische Membranflächen von 30 bis 150 m²/m³ Reaktorinhalt bevorzugt werden.

Die bevorzugten Membranschläuche mit innenseitigem Stützgewebe sind ohne weiteres in Längen bis zu 2 m und darüber einsetzbar, und zwar für Produktionsreaktoren unterschiedlicher Konstruktion und Anwendungsart, sie in der Zellkulturtechnik in Betracht kommen.

Besonders bevorzugt werden jedoch Wirbelschichtreak­ toren mit in einem Trägergranulat immobilisierten Zellen, wobei hohe Zelldichten bis 10⁸/ml Träger­ granulat erreicht und somit wirtschaftlich interes­ sante Reaktoren von Technikgröße betrieben werden können.

Als Granulat bzw. Trägerkörper werden insbesondere offenporige Teilchen von relativ geringer Größe von 0,4 bis 1 mm ⌀ und einem spezifischen Gewicht von <1 g/cm³ bevorzugt, die insbesondere aus inertem Glas oder Keramikmaterialien bestehen können. Es sind aber auch (insbesondere beschwerte) Trägerkörper auf der Basis von künstlichen oder natürlichen Polymeren einsetzbar. Besonders bewährt hat sich kommerziell verfügbares offenporiges Sinterglas hoher Porosität, wie es als Siran® von der Fa. Schott in Mainz vertrieben wird.

Zweckmäßigerweise wird in einem Wirbelschichtreaktor gearbeitet und das untere Ende der Membranmodule greift in konturgleiche Aufnahmen im "Siebboden" (als Sieb­ platte, Schlitzplatte, insbesondere Parallelschlitz­ platte, Glockenboden oder dergl. ausgebildet) am unteren Ende des Reaktors ein, durch den das umlaufende Medium zur Aufwirbelung der mit Zellen bewachsenen Trägerkörper geleitet wird. Die Gassammler befinden sich insbesondere oberhalb der Trenngrenze der durch zuströmendes Medium fluidisierten Trägerkörper.

In Verbindung mit sehr feinen Trägerkörpern kann auch ein sehr fein perforierter Verteilerboden oder ein sehr feines Maschensieb unter einer die Membran-Verschlußstücke bzw. Membranenden fixierenden Halterung vorgesehen sein.

Als besonders nützlich erweist sich der Einsatz der erfindungsgemäßen Begasungs-Rohrmodule für Wachstums- und Zellstudien sowie pharmakologische Tests mit Zellmischpopulationen in einer Wirbelschicht mit einem einzigen axialen Rohrmodul in einem Reaktor, wie er weiter unten in Verbindung mit Fig. 1 an Hand eines Beispiels erläutert wird.

Hier wird das axiale Rohrmodul unten durch einen insbesondere konischen Strömungsleit­ körper abgeschlossen und bildet zusammen mit der vorzugsweise mit Thermosta­ tisierungsmantel versehenen Reaktorwand einen Ringraum oder Ringspalt von etwa 4-12 mm Spaltbreite, in dem die mit Biobewuchs versehenen Trägerkörper durch über den konisch verjüngten Boden zuströmendes Medium im Fließzustand gehalten werden, das oberhalb der Trenngrenze zum Rezyklierungskreis abgeführt wird.

Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung von Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen; es zeigen im Schema:

Fig. 1 einen Wirbelschicht-Reaktor mit nur einem Begasungs-Rohrmodul gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Reaktor analog zu Fig. 1 mit abgewandelter Trägerausschleusung;

Fig. 3 einen Wirbelschichtreaktor mit einer Mehrzahl von Begasungs-Rohrmodulen gemäß der Erfindung;

Fig. 4 und 5 Varianten zum Reaktor gemäß Fig. 3 in Teildarstellung mit Realisierungsde­ tail.

Der in n Fig. 1 gezeigte Reaktor wurde insbesondere für Zelluntersuchungen und Entwick­ lungen konzipiert und kann in relativ geringer Größe ausgeführt werden, etwa für Arbeitsvo­ lumina einschließlich des Rezyklierungskreises, die maximal 100 ml groß sind. Für spezifische pharmakologische Entwicklungen und Untersuchungen sind jedoch Reaktoren auch in der durch Fig. 1 veranschaulichten Einzelrohrmodulversion mit größeren Abmessungen zweck­ mäßig, wobei u. a. auch mit erheblichen Membrandurchmessern gearbeitet werden kann.

Das in Fig. 1 wiedergegebene Schema umfaßt den Reaktorbehälter 1 mit Heizmantel 2 und einen Rezyklierungskreis 3 für das flüssige Medium, der insbesondere von einer peristaltischen Umlaufpumpe 4 angetrieben wird. Über 5 wird gemäß einer jeweils gewählten Dosierstrategie für die gewünschten Untersuchungsbedingungen (insbesondere optimale Wachstums- bzw. Erhaltungsbedingungen) flüssiges Medium in den Kreislauf eingespeist, dessen Medium, wie durch 6 angedeutet, bezüglich unterschiedlicher Parameter - insbesondere mit einer Sauerstoffsonde - überwacht wird. Bei 7 wird dem Reaktor Medium (z. B. durch einen Überlaufanschluß) ent­ nommen. Zudosierung und Entnahme können auch im Kreislauf oder Reaktor integriert sein.

Die Wirbelschicht 8 mit biobewachsenen Trägern wird durch die unten in den Reaktor 1 einlau­ fende Rezyklierungsströmung im Fließzustand gehalten: Die Wirbelkörper werden durch ihr höheres spezifisches Gewicht innerhalb der Reaktorröhre festgehalten und somit am Austragen am oberen Reaktorende in den Kreislauf gehindert. Innerhalb der zylindrischen Röhre, die das Wirbelbett enthält, ist axial ein Rohrmodul 9 mit Silikonmembran angebracht, über die der Sauerstoff für die Zellen eingetragen wird.

Der Reaktor hat ein Gesamtvolumen (einschließlich Umlauf) von 60 ml und eine Trägerkörperfüllung entsprechend 20 ml Schüttvolumen. Die Membran des Begasungsmoduls hat eine Stärke von 0,5 mm und ist am unteren Ende durch einen Strömungsleitkörper 10 als Verschlußstück abgeschlossen, der in das konisch verjüngte untere Ende des Reaktors ragt, das dem Durchmesser der Umlaufschläuche (<7,5 mm) angepaßt ist. Das Reaktorrohr hat einen Durchmesser von 16 mm und wird oben durch eine Verschluß­ kappe 11 abgeschlossen, durch welche der Begasungs-Rohrmodul 9 hindurchgreift und ober­ halb des Deckels mit einem Einspeisstutzen 12 für Gas versehen ist, während die Abluft über das obere Ende des Gasleitrohres 13 abgeblasen wird oder zu einem Gassammelraum gelangt. Das Gasleitrohr 13 greift unten in das Verschlußstück 10 ein, in dem sein Ende gleitend ge­ führt oder eingeschweißt sein kann. Oberhalb des Verschlußstücks hat das Leitrohr eine Öff­ nung 14, die den Zutritt von Gas aus dem Ringraum zwischen Membran und Leitrohr in das Leitrohr hinein ermöglicht. Bei der gezeigten Anordnung mit Verbindungsöffnung 14 am unte­ ren Ende können sich ggf. innerhalb des Membranraums sammelnde Kondensate vom Gas­ rückstrom mitgenommen und abgeführt werden. - In den Kreislauf ist über ein T-Stück ein Medien-Probenahmegefäß A eingekoppelt, das nach einem Befüllen steril über der Flamme oder unter der Sterilbank gewechselt werden kann. Für die Entnahme von Trägerproben ist eine Trägerfalle B im Kreislauf vorgesehen. Durch eine kurzzeitige Erhöhung der Drehzahl der Pumpe bzw. Strömungsgeschwin­ digkeit im Kreislauf werden Träger in der Kreislauf mitgenommen und in der Trägerfalle "gefangen" und können dann (durch Auswechseln der Falle) entnommen werden. Mit "F" sind Sterilfilter bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Trägerprobeentnahme mit einem Faltenbalg 15 von variabler Länge von z. B. 12-23 cm, in dem sich ein Teflonschlauch 16 befindet. Im ausgefahrenen Zu­ stand des Faltenbalges 15 befindet sich der Teflonschlauch oberhalb des Reaktormediums im Kopf der Reaktorröhre. Somit behindert der Schlauch nicht die Strömungseigenschaften des Reaktors. Im eingefahrenen Zustand befindet sich der Schlauch im Wirbelbett, wie angezeigt. Die Trägerentnahme erfolgt durch kurzzeitige Saugwirkung über Unterdruck am Schlauchen­ de. Die Träger werden in eine Flasche 17 am Ende des Schlauches gesogen, die dann steril gewechselt wird. In der Verbindung vom Faltenbalg 15 aus flexiblem Edelstahl zur Flasche 17 befindet sich eine Reduzier- und Klemmverschraubung 18 und eine Sterilkupplung 19. Mit der Flasche 17 kann ein Peleusball 20 über ein Sterilfilter 20′ verbunden sein, um auf einfache, ma­ nuelle Weise Medium und Trägerreste im Schlauch durch Überdruck zurück in den Reaktor zu befördern. Somit kann eine Trägerprobe steril aus dem Reaktor entnommen werden.

Fig. 3 zeigt einer als Wirbelschichtreaktor mit einer Mehrzahl von Begasungs-Rohrmodulen gemäß der Erfindung. Wie in Fig. 3 skizziert, umfaßt der Wirbel­ schichtreaktor für Zellkulturtechnik einen im wesentlichen zylindrischen Behälter 21 mit einer (entfernbaren) Abdeckung 22, durch die Gaszu- und -ableitungen 23 und 24 hindurchgreifen. 25 und 26 sind Gasverteiler- bzw. -sammeleinrichtungen, über die das Gas (Luft bzw. insbe­ sondere Sauerstoff, dem ggf. in der ersten Einfahrphase CO₂ zugemischt sein kann) in die Begasungs-Rohrmodule 27 gelangt und wieder abgeführt wird. Diese bestehen im wesentlichen aus einem äußeren Membranschlauch 28 mit innenseitigem Stützgewebe 29, das gemäß vorlie­ gendem Beispiel aus einem relativ dicken formgebenden Glasseidengeflecht von etwa 1 mm Stärke besteht. Das in der Ausschnittsvergrößerung näher dargestellte untere Ende des Rohr­ moduls 27 hat ein Verschlußstück 30 mit insbesondere konischer Kontur, das in den unteren Siebboden 31 der Wirbelschicht eingreift, der gleichzeitig als Strömungsverteiler wirkt.

Über ein in der konischen Verschlußkappe 30 fixiertes, z. B. aus Edelstahl bestehendes Axial­ rohr 32, das am unteren Ende eine die Axialrohr-Außen- und -Innenseite verbindende Öff­ nung 32′ von z. B. 2,0 mm ⌀ aufweist, wird das von oben durch den Membranschlauch 28 geschickte Gas über den Gassammler 26 zurückgeführt. Grundsätzlich kann die Strömungs­ richtung des sauerstoffhaltigen Gases durch den Membranmodul nach Belieben gewählt wer­ den, vorteilhaft ist jedoch die gezeigte Art der Rückströmung durch ein relativ enges Axial­ rohr 32, wodurch mögliche Kondensate innerhalb des Schlauchmoduls im Betrieb aus dem Modul herausgetrieben werden können und die innere Oberfläche der Membranschläuche "trocken" gehalten wird. Das Axialrohr sorgt im übrigen für die mechanische Integrität des Moduls, dessen Membran somit keines Gerüstrohres bedarf. Dabei werden für die Realisierung z. B. V4A-Rohre von 2 mm Innendurchmesser und 1 mm Wandstärke für Rohrmodule im Technikumsmaßstab mit Membrandurchmessern von 1 cm vorgesehen.

Die in der Vergrößerung gezeigte Art der Fixierung des Schlauchendes, das umgestülpt, wie bei 33 angedeutet, auf die Verschlußkappe 30 aufgepreßt wird, ist besonders einfach und ef­ fektiv, da in der gezeigten Weise die Silikonfolie des Schlauches gleichzeitig als innere Dich­ tung gegenüber der Verschlußkappe wirkt.

Im Reaktor wird über eine Rezyklierungsleitung 34 mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe 35 für eine ausreichende Strömung gesorgt, welche die mit Zellen bewachsenen Wirbelkörper 36 in Suspension hält, die vom Kulturmedium derart angeströmt werden, daß sich ein Gleichgewicht zwischen Sedimentation und Anströmkräften einstellt. Auf diese Weise bildet sich ein stabiles Fließbett mit einer diskreten Trenngrenze 37 zum überstehenden Kulturmedium aus. Aus die­ sem Überstand wird kontinuierlich Produktlösung abgezogen, einerseits in den beschriebenen Bypaß 34, andererseits für die Produkternte über 38. Eine kontinuierliche Versorgung mit fri­ schem Kulturmedium wird über 39 gewährleistet. Die Pfeile 40 deuten jeweils die Strömungs­ richtung an.

Als Trägerkörper werden gemäß vorliegendem Beispiel offenporige Siran®-Perlen mit einer Porosität um 50% aus Borosilikatglas mit Durchmessern zwischen 400 und 700 µm gewählt. Für die Gaszuführung über 23 werden Drucke gewählt, die den hydrostatischen Druck im Wir­ belschichtreaktor maximal um 1 bar, insbesondere um nicht mehr als 0,5 bar, übersteigen. Der obere Anschluß der Membranmodule kann bleibend oder lösbar gewählt werden, wobei im ein­ fachsten Falle eine der Anpreßverbindung am unteren Ende entsprechende obere Verbindung gewählt werden kann.

In Fig. 4 ist eine Detailabwandlung des Reaktors gemäß Fig. 3 angedeutet. Dabei wurde für analoge Elemente das gleiche Bezugszeichen verwendet, so daß sich diesbezüglich eine erneute Beschreibung erübrigt.

Fig. 4 zeigt eine Art der Ausführung des oberen Reaktorendes mit einem lösbaren Deckel 22, in den Gasverteiler 25 und Gassammler 26 integriert sind. Die oberen Enden der Axialrohre 32 sind im Boden des Gassammlers 26 abgedichtet fixiert (ggf. verschweißt) oder lösbar mit Dichtung verschraubt o. dgl. Der untere Boden des Gasverteilers 25 ist mit Stutzen 25′ verse­ hen, auf welche die mit Gewebe versehene Schlauchmembran 23 dichtend aufgezogen ist.

Das untere Verschlußstück 30 des Rohrmoduls ist in einer für die Rohrmodulmehrzahl gemein­ samen Halterung 30′ integriert (ggf. verschraubt), die nicht durch die Strömungsverteilerplatte selbst gebildet wird und in der gezeigten Form ohne Fixierung (z. B. als Teflongitter, ggf. Lochgitter) am unteren Reaktorrohrende vorgesehen ist. Darunter kann sich ein die in der Wir­ belschicht befindlichen Trägerkörper zurückhaltender (nicht gezeigter) Siebboden etwa nach Art eines Glockenboden bzw. Umkehrrinnenbodens oder eines Feinsiebes befinden.

Fig. 5 zeigt weiteres konstruktives Detail für einen Reaktor mit Mehrfach-Rohrmodul-Anordnung (auch hier sind zum Reaktor gemäß Fig. 3 analoge Elemente mit gleichen Be­ zugszeichen versehen).

Gemäß Fig. 5 sind die zum Gasverteiler bzw. Gassammler führenden Rohrstutzen oder Rohr­ enden 23, 24 im lösbaren Reaktordeckel 22 verschweißt. Der Begasungs-Rohrmodul 27 hat am unteren Ende ein Verschlußstück 30 mit Einrastkontur in eine nicht gezeigte untere Halte­ rung im Reaktor. Auf der Außenseite des Verschlußstücks ist die innenseitig mit Gewebe ver­ sehene Membran 28, 29 mittels eines Klemmrings 41 befestigt. In das Verschlußstück 30 greift das axiale Gasleitrohr 32 mit Durchlaßöffnung 32′ ein, das oben in ein Verbindungsstück 42 eingeschweißt ist, in dessen oberem Kragen eine Dichtung 43 geführt ist, die für einen dichten Abschluß des in den oberen Gassammler führenden Rohrendes sorgt. Nach unten zu hat das Verbindungsstück 42 eine Verbindungsbohrung 44 zum Gasverteiler, die zum Membran-Ringraum hin offen ist. Eine Dichtung 45 sorgt für die Abdichtung des Ringraums innerhalb der durch einen oberen Klemmring 41′ am Verbindungsstück 42 befestigten Membran gegen den Innenraum des Reaktorbehälters 21.

Claims (23)

1. Begasungs-Rohrmodul für Zellkultur-Reaktoren mit blasenfreier Begasung über selektiv gasdurchlässige Schlauchmembranen, gekennzeichnet durch eine am unteren Ende mit einem Verschlußstück (10) versehene Schlauch-Membran (9), in das ein enges, formsteifes, axiales Gasleitrohr (13) mit zumindest einer Durchlaßöffnung (14) am unteren Ende und einem oberen Stutzen für Gaszu- oder -ableitung eingreift, der über das mit Verbindungselementen für Gaszu- oder -ableitung versehene obere Ende der Schlauch-Membran (9) hinaus reicht.

2. Begasungs-Rohrmodul nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verbindungselemente für die Gaszuleitung am oberen Ende der Schlauch-Membran (9) und einen oberen Gasableitstutzen am oberen Ende des Gasleitrohres.

3. Begasungs-Rohrmodul nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein flexibles Stützgewebe in Kontakt mit der Innenseite der Membran.

4. Begasungs-Rohrmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verbindungen für die Integration seines oberen Endes in den Reaktordeckel.

5. Begasungs-Rohrmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein als Strömungsleitkegel ausgebildetes unteres Verschlußstück.

6. Begasungs-Rohrmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein als Paßstück für den Eingriff in eine untere Zustrom-Verteilerplatte eines Fermenters ausgebildetes Verschlußstück

7. Begasungs-Rohrmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Membranstärke der Schlauch-Membran von 0,3-1 mm.

8. Begasungs-Rohrmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schlauchdurchmesser von 1 cm.

9. Begasungs-Rohrmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Membranmaterial auf Silikonbasis.

10. Bioreaktor, enthaltend mindestens ein Begasungs-Rohrmodul gemäß einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet dadurch, daß der Reaktor ein Wirbelschicht-Reaktor oder ein Reaktor für Zellkulturtechnik mit blasenfreier Begasung ist.

11. Wirbelschicht-Reaktor für Zellkultivierung nach Anspruch 10, bei dem die blasenfreie Begasung in einem zylindrischen Behälter mit Rezyklisierungskreis erfolgt, gekennzeichnet durch ein axiales Begasungs-Rohrmodul nach einem der Ansprüche 1-9 mit einem konischen Verschlußstück als Strömungsleitkörper im zum Flüssigkeitszulauf konisch verjüngten Behälterboden.

12. Wirbelschicht-Reaktor nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Fixierung des Rohrmoduls im Behälterdeckel.

13. Wirbelschicht-Reaktor nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch offenporige Glasträger als Trägerkörper zur Immobilisierung der Zellen.

14. Wirbelschicht-Reaktor nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Trägerkörper mit 200 bis 700 µm Durchmesser.

15. Wirbelschicht-Reaktor nach einem der Ansprüche 13 oder 14 gekennzeichnet durch Trägerkörper mit 20 bis 100 µm Porengröße.

16. Wirbelschicht-Reaktor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch einen Trägeranteil im Reaktor von 40%, gerechnet als Schüttvolumen pro Arbeitsvolumen des Reaktors inklusive Rezyklierungskreis.

17. Wirbelschicht-Reaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet durch ein Arbeitsvolumen einschließlich Rezyklierungskreis von 100 ml bei einem auf das Arbeitsvolumen bezogenen Schüttvolumenanteil der Trägerkörper von 0,2 bis 0,6, deren Durchmesser bei 1000 µm, Porengrößen bei 100 µm und Porosität bei 50% liegen.

18. Wirbelschicht-Reaktor nach einem der Ansprüche 11 bis 17, gekennzeichnet durch Sterilprobenahmesysteme, insbesondere für die Trägerprobenentnahme.

19. Reaktor für Zellkulturtechnik mit blasenfreier Begasung über gasdurchlässige Membranschläuche in Form von Rohrmodulen in einem Reaktorbehälter nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von über den Querschnitt des Behälters verteilten parallelen Begasungs-Rohrmodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit gemeinsamem Gasverteiler und gemeinsamem Gassammler am oberen Ende und unteren Verschlußstücken in Form von in Gegenkonturen einer Strömungsverteilerplatte am unteren Ende des Reaktors eingreifenden Paßstücken oder mit Verteiler-Öffnungen der Verteilerplatte zusammenwirkenden Strömungsleitkörpern.

20. Reaktor nach Anspruch 19, ausgebildet als Wirbelschicht-Reaktor mit Trägerkörpern zur Immobilisierung der Zellen.

21. Reaktor nach Anspruch 19 oder 20 von 0,5 m Höhe für Zellkulturtechnik mit Zelldichten im Bereich von 10⁷ Zellen/ml Reaktorflüssigkeit, gekennzeichnet durch Membranstärken von 0,8 mm der auf der Innenseite mit flexiblem Stützgewebe in Kontakt befindlichen Membranschläuche von 1 cm Durchmesser, die mit Mitteln zur Gasbeaufschlagung ihrer Innenräume mit einem den hydrostatischen Druck der umgebenden Reaktorflüssigkeit um 1 bar übersteigenden Druck in Verbindung stehen.

22. Reaktor nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Membranfläche von 30 bis 150 m²/m³ Reaktorinhalt.

23. Reaktor nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch Mittel zur Gasbeaufschlagung des Membraninnenraums mit einem den hydrostatischen Druck der umgebenden Reaktorflüssigkeit um 0,5 bar übersteigenden Druck.