DE19753900A1 - Medium-voltage fluorescent lamp made of a boro-silicate glass spiral, useful for metal vessel culture of phototropic organisms - Google Patents
Medium-voltage fluorescent lamp made of a boro-silicate glass spiral, useful for metal vessel culture of phototropic organismsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lichteinheit zur Illumination von Fermentern, Kulturtanks, Photobioreaktoren etc., die aus unterschiedlichen Materialien, wie aus Edelstahl, Glas etc., hergestellt sein können und in denen nach Auswahl eines geeigneten Leuchtstoffes für die Kultivierung, phototrophe Organismen in verschiedenen Volumina unter anpaßbaren Lichtintensitäten angezogen werden können.The invention relates to a light unit for illumination of fermenters, culture tanks, photobioreactors etc. that are made from different materials, such as stainless steel, glass etc., can be produced and in which after selecting one suitable phosphor for cultivation, phototrophic Organisms in different volumes under customizable Light intensities can be attracted.
Die Nutzung von Naturstoffen reicht weit in der Menschheitsgeschichte zurück. So wurden von vielen Völkern verschiedenste Extrakte aus Pflanzen, aber auch Komponenten von Tieren mannigfaltig genutzt. Sie dienten zur Färbung von Gegenständen, zur Ernährung wie auch zur Behandlung von Krankheiten. In der Regel konnten die gewonnenen Inhaltsstoffe sowie das Wirkprinzip nicht näher bestimmt werden. So wurden Auszüge aus Steinflechten, Krapp oder Indigo zur Färbung von Wolle verwendet. Gelbwurz diente zum Färben und Würzen von Gerichten, wurde aber bereits vor 3000 Jahren auch zur Behandlung von Hautkrankheiten empfohlen.The use of natural substances extends far into the Human history back. So many peoples various extracts from plants, but also components diversely used by animals. They were used to color Objects, for nutrition as well as for the treatment of Diseases. As a rule, the won Ingredients and the principle of action not specified become. So were extracts from stone lichen, madder or Indigo used for dyeing wool. Turmeric was used for Dyeing and seasoning dishes, but was already before 3000 Years also recommended for the treatment of skin diseases.
Auf der Suche nach biologisch aktiven Substanzen konnten in den letzten zweihundert Jahren Morphin, Atropin, Cocain als hochwirksame Reinsubstanzen aus Heilpflanzen isoliert werden. Ab 1928 folgten u. a. dann Antibiotika wie Penicilline, Cephalosporine, Tetracycline und Aminoglycosid- Antibiotika aus Mikroorganismen.In search of biologically active substances in the last two hundred years as morphine, atropine, cocaine highly effective pure substances isolated from medicinal plants become. From 1928 followed a. then antibiotics like Penicillins, cephalosporins, tetracyclines and aminoglycoside Antibiotics from microorganisms.
Mit der wachsenden Nachfrage nach neuen nachwachsenden Biomaterialien bzw. biologisch aktiven Verbindungen versucht die moderne Biotechnologie immer wieder neue Quellen zu erschließen. Hierbei geht man davon aus, daß Habitate mit großer Biodiversität auch die Wahrscheinlichkeit des Auffindens neuer verwertbarer Produkte erhöhen.With the growing demand for new renewable Biomaterials or biologically active compounds tried modern biotechnology keeps adding new sources open up. Here one assumes that habitats with great biodiversity also the probability of Increase finding new usable products.
Eine außergewöhnliche Vielfalt bietet die aquatische, speziell die marine Biosphäre. Mit einer Temperaturspanne von minus 1,5°C bis plus 350°C, einem Druckbereich von 1 atm bis 1000 atm, mit eutrophen bis oligotrophen bzw. unter Lichteinfluß stehenden und lichtfreien Zonen bietet dieser Lebensraum ein reichhaltiges Spektrum an makro- und mikrobiotischen Spezies. Man geht heute davon aus, daß im marinen Bereich 95% aller Fischspezies aber erst 5% aller Bakterienspezies bekannt sind.The aquatic, especially the marine biosphere. With a temperature range from minus 1.5 ° C to plus 350 ° C, a pressure range of 1 atm to 1000 atm, with eutrophic to oligotrophic or below This offers standing and light-free zones Habitat a rich spectrum of macro and microbiotic species. It is assumed today that in marine area 95% of all fish species but only 5% of all Bacterial species are known.
So vermutet man in diesen erst teilweise erschlossenen, sogenannten Naturstoffreserven noch eine Vielzahl interessanter Stoffwechselprodukte für potentielle Anwendungen in der human- und Tiermedizin bzw. als Agrochemikalien.So one suspects in these partially so-called natural product reserves still a large number interesting metabolic products for potential Applications in human and veterinary medicine or as Agrochemicals.
Neben den bereits intensiver bearbeiteten Mikroorganismen wie Streptomyceten und Actinomyceten werden mit wachsendem Interesse auch seltener bearbeitete Organismen in Screeningprogramme einbezogen, um neue Produkte zu finden und zu entwickeln. Zum einen konzentriert man sich hierbei auf bisher schwieriger zu kultivierende Organismen wie Myxobakterien oder Flechten. Besonders aquatische Organismen aus dem marinen und terrestrischen Bereich (Schwämme, Korallen, Mollusken, Invertebraten, Makro- und Mikroalgen, phototrophe Bakterien) werden heute immer stärker bearbeitet. Vor allem Schwämme und Makroalgen konnten ihr Potential als Quelle neuer bioaktiver Substanzen unter Beweis stellen. Man fand bisher krebsinhibierende Metabolite, Immunsuppresiva als auch Ineffektiva. Daneben stehen Bemühungen, phototrophe Mikroalgen als Quelle für neue Wirkstoffe in der Medizin und Landwirtschaft zu erschließen, sie aber auch als Produzenten von Lebensmittelzusatzstoffen (Carotinoide) bzw. Farbstoffen (Phycobilline) für die Textilindustrie noch stärker zu berücksichtigen. In addition to the already intensively processed microorganisms like streptomycetes and actinomycetes are growing with Interest also in rarely processed organisms in Screening programs included to find new products and develop. On the one hand, you concentrate on this on organisms such as Myxobacteria or lichens. Especially aquatic organisms from the marine and terrestrial area (sponges, Corals, mollusks, invertebrates, macro and micro algae, phototrophic bacteria) are getting stronger today processed. Sponges and macro algae were especially good for her Potential as a source of new bioactive substances under Provide proof. So far, cancer inhibitors have been found Metabolites, immunosuppressants as well as ineffectives. Besides Efforts stand to source phototrophic microalgae new active ingredients in medicine and agriculture too develop, but also as producers of Food additives (carotenoids) or colorings (Phycobilline) for the textile industry even more consider.
Eine Vielzahl dieser Organismengruppen ist jedoch auch heute noch nicht ausreichend im Labor zu kultivieren, so daß man sich häufig auf das Sammeln dieser Organismen in ihren natürlichen Habitaten beschränken muß. Dies jedoch ist nicht immer mit der Forderung des Schutzes unserer natürlichen Ressourcen zu vereinbaren. Andererseits bereitet die Reproduzierbarkeit von aufgefallenen Naturstoffen Probleme, da sich die Frage nach dem eigentlichen Produzenten der interessierenden Komponente nicht immer eindeutig beantworten läßt.However, a large number of these groups of organisms is still today not yet sufficiently cultivated in the laboratory, so that one often rely on collecting these organisms in their natural habitats. However, this is not always with the requirement of protecting our natural To agree resources. On the other hand, the Reproducibility of striking natural product problems, since the question of the actual producer of the component of interest is not always clear can answer.
Ein Hauptproblem beim Versuch, aquatische und lichtabhängige Organismengruppen wie höhere Pflanzen, Mikroalgen und phototrophe Bakterien als Quelle für neue Produkte zu erschließen, ist die ausreichende Lichtversorgung.A major problem when trying to aquatic and light dependent Organism groups such as higher plants, microalgae and phototrophic bacteria as a source of new products open up is the sufficient light supply.
In der Vergangenheit wurden daher Techniken und Kultivierungsgefäße entwickelt, die eine ausreichende Kultivierung im Labormaßstab erlauben und somit ein Screening nach neuen Naturstoffen mit reproduzierbarem Ergebnis gewährleisten.Techniques and Cultivation vessels developed that are adequate Allow cultivation on a laboratory scale and thus one Screening for new natural products with reproducible Ensure result.
Vor allem in der Lebensmittelindustrie wurden bisher zwei Grundtypen von Systemen bei der Anzucht von phototrophen Mikroorganismen entwickelt. Dies sind zum einen offene Systeme die in großen Flachbecken (größer 10.000L) in sonnenreichen Gebieten kommerziell betrieben werden (Microalgae, E.W. Becker, Cambridge University Press 1994, page 91), jedoch witterungsabhängig sind und keine axenische Kultivierung zulassen. Mit diesem Verfahren werden derzeit ca. zehn unterschiedliche phototrophe Mikroalgen zur Gewinnung von Biomasse bzw. Pigmenten als Zusatzstoff für Lebens- und Futtermittel großtechnisch mit einer Ausbeute von bis zu 300t/a weltweit kultiviert.So far, especially in the food industry, there have been two Basic types of systems in the cultivation of phototrophic Microorganisms developed. On the one hand, these are open Systems in large shallow pools (larger than 10,000L) in sunny areas are operated commercially (Microalgae, E.W. Becker, Cambridge University Press 1994, page 91), but are weather dependent and not axenic Allow cultivation. With this procedure are currently about ten different phototrophic microalgae Obtaining biomass or pigments as an additive for Large-scale food and feed with a yield of up to 300t / a cultivated worldwide.
Die geschlossenen Systeme lassen sich wiederum in Systeme mit externer bzw. interner Lichtquelle unterscheiden. Zu den erstgenannten gehören Kultivierungssysteme mit transparenten Gefäßwänden (DE 296 07 285), die als Platten-, Solar-, Hohlrohr- als auch als Folienreaktoren ausgeführt sein können.The closed systems can in turn be divided into systems differentiate with external or internal light source. To the the former include cultivation systems with transparent Vessel walls (DE 296 07 285), which as plate, solar, Hollow tube as well as foil reactors can.
Dabei besteht oft das Problem, daß vorhandenen Fermentersysteme der Biotechnologie nicht nutzbar sind und somit eine kostenintensive Neugestaltung dieser Systeme erforderlich ist. Weiterhin bestehen Probleme mit der thermischen Autoklavierbarkeit, der Reinigung sowie der Sicherheit bei Glasgefäßen mit einem Kultivierungsvolumen größer 1000 L.There is often the problem that existing Fermenter systems of biotechnology are not usable and thus a costly redesign of these systems is required. There are still problems with the thermal autoclavability, cleaning and Safety with glass vessels with a cultivation volume larger than 1000 L.
Eine weitere Möglichkeit zur Konstruktion von geschlossenen Photobioreaktoren sind interne Lichtquellen zur Illumination phototropher Mikroorganismen im Kulturgefäß (WO 91/07080).Another way to construct closed Photobioreactors are internal light sources for illumination phototrophic microorganisms in a culture vessel (WO 91/07080).
Eine Lösung sind hierbei die seitlich abstrahlenden Lichtleiter, welche jedoch nicht immer autoklavierbar und technisch nur aufwendig einsetzbar sind. Außerdem besteht derzeit ein ungünstiges Verhältnis von Energieeintrag und Lichtausbeute.One solution here is the side radiating Light guides, which, however, are not always autoclavable and are technically difficult to use. There is also currently an unfavorable ratio of energy input and Luminous efficacy.
Andere Lösungen nutzen röhrenförmige doppelwandige Glas einsätze, wobei eine Neuanpassung des Fermenterdeckels notwendig wird und die Lichtabstrahlfläche je Röhre gering ist (J. of Fern, and Bioengineering: A Novel Internally Illuminated Stirred Tank Photobioreactor for Large-Scale Cultivation of Photosynthetic Cells, J. C. Ogbonna et.al. Vol. 82, No 1, 61-67, 1996) Gleichzeitig treten bei diesen Lösungen hohe Verluste an Kultivierungsvolumen durch diese Einbauten auf.Other solutions use tubular double-walled glass inserts, with a readjustment of the fermenter cover is necessary and the light emission area per tube is small (J. of Fern, and Bioengineering: A Novel Internally Illuminated Stirred Tank Photobioreactor for Large-Scale Cultivation of Photosynthetic Cells, J.C. Ogbonna et.al. Vol. 82, No 1, 61-67, 1996) At the same time occur with these Solutions high losses in cultivation volume through this Internals on.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine interne Lichtquelle anzubieten, die in herkömmlichen, metall umschlossenen Fermentersystemen eingesetzt werden kann und somit auch autoklavierbar ist. Ein weiteres Erfordernis ist eine hohe Lichtabstrahlfläche bezogen auf das Volumen der Lichtquelle. Zusätzlich soll die Lichtquelle leicht zu reinigen und an verschiedene Kulturvolumina anpaßbar sein. The invention has for its object an internal Offer light source in conventional, metal enclosed fermenter systems can be used and is therefore also autoclavable. Another requirement is a high light emission area based on the volume of the Light source. In addition, the light source is said to be light clean and be adaptable to different culture volumes.
Weiterhin müssen Parameter wie abgegebene Lichtintensität und abgestrahlte Wellenlänge variabel sein, da gerade in dieser Organismengruppe aufgrund ihrer so unterschiedlichen natürlichen Habitate große Unterschiede im Lichtbedarf als auch in der nutzbaren Lichtwellenlänge bestehen. Nicht zuletzt soll die Lichtquelle zur besseren Handhabung prinzipiell einfach aufgebaut als auch kostengünstig herstellbar sein.Furthermore, parameters such as the light intensity emitted and the emitted wavelength can be variable, since just in this group of organisms because of their so different natural habitats as big differences in lighting needs also exist in the usable light wavelength. Not lastly, the light source should be used for better handling basically simple and inexpensive be producible.
Die Lösung dieses Problems erfolgt mit einer Mittelspan nungslampe gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 (siehe Abb. 1).This problem is solved with a medium voltage lamp according to claims 1 to 5 (see Fig. 1).
Die Mittelspannungslampe zur Illumination von Reaktionsgefäßen für biotechnologische Anwendungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe einen spiralförmig oder der Geometrie des Reaktionsgefäßes angepaßten Glaskörper Abb. 1, (3) aus Borosilikatglas nach ISO/DIN 3585 z. B. DURAN umfaßt, der innenseitig durch ein Trocken- bzw. F Flüssigverfahren mit einem Leuchtstoff nach Normfarbtafel DIN 5033 beschichtet Abb. 1, (4) wurde, anschließend nach Evakuierung und Befüllung mit Edelgas Abb. 1, (5) (einschließlich Quecksilber als Ionisationsquelle) eingebrannt wurde und durch ionische Anregung zum Leuchten gebracht werden kann.The medium voltage lamp for illuminating reaction vessels for biotechnological applications is characterized in that the lamp has a glass body which is spiral-shaped or is adapted to the geometry of the reaction vessel Fig. 1, ( 3 ) made of borosilicate glass according to ISO / DIN 3585 z. B. DURAN, which was coated on the inside by a dry or F liquid process with a phosphor according to standard color chart DIN 5033 Fig. 1, ( 4 ), then after evacuation and filling with inert gas Fig. 1, ( 5 ) (including mercury as Ionization source) was burned in and can be illuminated by ionic excitation.
Durch den nach Kultivierungsanforderungen entsprechend ausgewählten Leuchtstoff bzw. ausgewählter Kultivierungs größe, kann die Mittelspannungslampe in verschiedenen Größen mit angepaßten Elektroden in geometrisch unterschiedlichster Form Licht mit verschiedenster spektraler Zusammensetzung in durch mit einem Dimmer regelbarer Intensität direkt an das umgebende Kulturmedium abgeben. Weiterhin wird somit durch die Vermeidung einer zusätzlichen Ummantelung der Lampe ein geringer Kulturvolumenverlust erreicht. Mittels zum Bau geeignet ausgewählten Werkstoffe kann die Lampe direkt autoklaviert werden, bzw. ist eine Kultivierung im Temperaturbereich von 2°C bis 150°C möglich. Durch Verwendung von Stabilisierungsstreben an den ausgezogenen Enden der Mittelspannungslampe wird eine Handhabung im Betrieb als auch bei der Reinigung in herkömmlichen Spülmaschinen einfacher und sicherer. Angesichts der verwendeten Technologie der Mittelspannungslampe liegt im Betrieb ein vergleichbar guter Wirkungsgrad vor. Die Wärmeabgabe an das ungebende Medium ist gering, was einer Kultivierung von phototrophen Organismen bei niedrigen Temperaturen entgegenkommt.Due to the according to cultivation requirements selected fluorescent or selected cultivation size, the medium voltage lamp can come in different sizes with adapted electrodes in a wide variety of geometries Form light with various spectral composition in by directly adjusting the intensity with a dimmer dispense surrounding culture medium. Furthermore, through avoiding an additional sheath of the lamp low loss of culture volume achieved. By means of construction the lamp can be directly selected be autoclaved, or is a cultivation in Temperature range from 2 ° C to 150 ° C possible. By Use of stabilizing struts on the extended Ends of the medium voltage lamp is a handling in Operation as well as cleaning in conventional Dishwashers easier and safer. Given the technology used in the medium voltage lamp Operation a comparably good efficiency. The Heat emission to the medium is low, which one Cultivation of phototrophic organisms at low Temperatures are accommodating.
Die Lampe hat den Vorzug, daß sie in bestehende Fermenter systeme der Biotechnologie eingesetzt werden kann. Hierbei können diese Reaktionsgefäße aus Glas, verschiedensten Metallen, Kunststoffen oder beliebig anderen inerten Materialien gefertigt sein. Da die Lampe in verschiedensten Formen gefertigt werden kann, ist sie auch in Fermentern mit unterschiedlichster geometrischer Auslegung einsetzbar.The lamp has the advantage of being in existing fermenters systems of biotechnology can be used. Here these glass reaction vessels can be of various types Metals, plastics or any other inert Materials. Because the lamp in various Molds can be made, it is also in fermenters Different geometrical design can be used.
Da die meisten biologischen Fermentationen ein vorheriges Autoklavieren des Kulturgefäßes voraussetzen, wurde die Lampe in allen ihren Bestandteilen aus thermisch hoch stabilen Komponenten wie Borosilikatglas gefertigt. Somit kann sie einzeln oder einschließlich Kulturgefäß autoklaviert werden, bzw. ist ein Einsatz bei Kultivierungstemperaturen größer 100°C möglich.Since most biological fermentations are previous Autoclaving the culture vessel was the Lamp in all its components from thermally high stable components such as borosilicate glass. Consequently can be used individually or including a culture vessel be autoclaved, or is used in Cultivation temperatures greater than 100 ° C possible.
Die Lampe kann in den verschiedensten denkbaren geometrischen Formen ausgelegt werden. Neben einer spiralförmigen Ausführung, können auch schlangenartig gewundene als auch plattenförmige Formen realisiert werden, wobei das Volumen der Glaskörper variabel ist. Dadurch läßt sie sich an unterschiedlichste Reaktionsgefäße anpassen, bzw. ist auch die Lichtabstrahlfläche bezogen auf das Lampenvolumen frei wählbar.The lamp can be in the most different conceivable geometric shapes. In addition to one spiral design, can also be serpentine winding as well as plate-like shapes can be realized, the volume of the vitreous is variable. This leaves they adapt to different reaction vessels, or is also the light emission surface based on that Lamp volume freely selectable.
Um die abgegebenen Wellenlängen dem zu kultivierenden Organismus anzupassen, kann die Lampe mit unterschiedlichsten Leuchtstoffen (Phosphatsalze) innseitig beschichtet werden. Die entsprechenden Wellenlängen können über die Norm-Farbtafel nach DIN 5033 bestimmt werden. Zusätzlich kann durch unterschiedliche Edelgaskombinationen (Argon/Krypton) in der Lampe der Betriebstemperaturbereich nach unten verschoben werden.At the given wavelengths to be cultivated The lamp can adapt to the organism a wide variety of phosphors (phosphate salts) on the inside be coated. The corresponding wavelengths can can be determined using the standard color chart according to DIN 5033. In addition, through different noble gas combinations (Argon / Krypton) in the lamp the operating temperature range be moved down.
Durch Regulierung der Ionisationsspannung und die daraus resultierende Variation der Leuchtstoffanregung ist es mit der Lampe möglich, unterschiedlichste Lichtleistungen an die Umgebung abzustrahlen. Die anzulegende Spannung ist hierbei den verwendeten Elektroden anzupassen.By regulating the ionization voltage and the resulting resulting variation in fluorescent excitation it is with the lamp possible, different light outputs to the Area. The voltage to be applied is here to adapt to the electrodes used.
Die Lampe beruht auf der Technologie der Mittelspannungs lampen. Ihr Wirkungsgrad ist gegenüber vielen anderen Beleuchtungssystemen sehr günstig. Da die Arbeitstemperatur der Lampe zwischen 50°C-60°C liegt, ist keine spezielle Kühlung der Lampe erforderlich, so daß sie direkt in das entsprechende Medium eintauchen kann.The lamp is based on the medium voltage technology lamps. Their efficiency is compared to many others Lighting systems very cheap. Because the working temperature the lamp is between 50 ° C-60 ° C is not a special one Cooling of the lamp is required so that it goes directly into the appropriate medium can immerse.
Die Lampe wurde so konzipiert, daß ihr Einbau in bestehende Fermentersysteme erfolgen kann. Hierzu sind an einer gewünschten Stelle (Fermenterdeckel, Seitenwand etc.) am Fermenter zwei entsprechende Bohrungen anzubringen, durch die die Lampenelektroden geführt und steril abgedichtet werden können. Die Reinigung der Lampe nach abgeschlossener Kultivierung kann bei geeigneter Größe der Lampe in handelsübliche Spülmaschinen erfolgen.The lamp was designed so that it can be installed in existing Fermenter systems can take place. For this purpose, one desired location (fermenter cover, side wall etc.) on Fermenter to make two corresponding holes which led the lamp electrodes and sealed sterile can be. Cleaning the lamp after completing Cultivation can be carried out with a suitable size of lamp commercially available dishwashers.
Die folgenden Beispiele dienen zur Exemplifizierung der Erfindung, sollen diese aber in keiner Weise einschränken.The following examples serve to exemplify the Invention, but should not restrict this in any way.
Die Lampe wurde in ein 15L Kulturgefäß (H 640 min; DM 270 mm) aus Borosilikatglas 3.3 nach ISO/DIN 3585 mit geringer spez. Wärmespannung (ρ = 0,24 N × mm-2 × K-1) eingebaut. Das Kulturgefäß verfügt über eine runde kopfseitige Öffnung von 90 mm, welche mit einem Siliconstopfen steril verschlossen werden kann (siehe Abb. 2).The lamp was placed in a 15L culture vessel (H 640 min; DM 270 mm) made of borosilicate glass 3.3 according to ISO / DIN 3585 with low spec. Thermal stress (ρ = 0.24 N × mm -2 × K -1 ) installed. The culture vessel has a round opening at the top of 90 mm, which can be closed sterile with a silicone stopper (see Fig. 2).
Der hier spiralförmig ausgeführte Lampenkörper Abb. 1, (3) wurde ebenfalls aus Borosilikatglas nach ISO/DIN 3585 gefertigt. Hierzu wurde das Glasrohr (L 1500 mm; ID 6 mm; AD 8 mm) zu 13 Windungen auf einem Glasrohr aufgewickelt, so daß der Außendurchmesser der Lampe 75 mm betrug. Die Enden der Windungen wurden mit 300 mm langen Borosilikatrohren (AD 13 mm) verschmolzen. An dem freigebliebenen Ausgang diese Rohre wurden 80 mA Hartglaselektroden Abb. 1, (1) Typ 4011004P6, AD 17 mm (geliefert von Casut & Partner, 76889 Schweigen) angesetzt, so daß die Lampe eine Gesamtlänge von 550 mm erreichte. Zur Stabilisierung beim Handling wurden die angefügten Borosilikatrohre mit zwei Stabilisierungsstreben Abb. 1, (2) verbunden.The lamp body Fig. 1, ( 3 ) made here in a spiral was also made of borosilicate glass according to ISO / DIN 3585. For this purpose, the glass tube (L 1500 mm; ID 6 mm; OD 8 mm) was wound in 13 turns on a glass tube so that the outer diameter of the lamp was 75 mm. The ends of the turns were fused with 300 mm long borosilicate tubes (OD 13 mm). 80 mA hard glass electrodes Fig. 1, ( 1 ) type 4011004P6, OD 17 mm (supplied by Casut & Partner, 76889 Schweigen) were attached to the free exit of these tubes, so that the lamp reached a total length of 550 mm. To stabilize the handling, the attached borosilicate tubes were connected with two stabilizing struts Fig. 1, ( 2 ).
Um zunächst einen möglichst breiten Spektralbereich bei der Lichtabgabe zu erhalten, wurde auf die Innenseite aller Glasrohre Abb. 1, (4) der Leuchtstofftyp G69 weiß/2b (FVL- Nr. 102; Koordinaten in der Norm-Farbtafel nach DIN 5033 mit Hg: X-Achse 0,358; Y-Achse 0,360; Farbtemperatur 4750 Kelvin) mittels Trockenpulververfahren aufgebracht (Bezug des Leuchtstoffs von Leuchtstoffwerk GmbH Heidelberg, Im Klingenbühl 8; 6900 Heidelberg-Pfaffengrund).In order to initially obtain the widest possible spectral range when emitting light, the inside of all glass tubes Fig. 1, ( 4 ) the fluorescent type G69 white / 2b (FVL No. 102; coordinates in the standard color chart according to DIN 5033 with Hg: X-axis 0.358; Y-axis 0.360; color temperature 4750 Kelvin) applied using the dry powder method (purchase of the phosphor from Leuchtstoffwerk GmbH Heidelberg, Im Klingenbühl 8; 6900 Heidelberg-Pfaffengrund).
Nach Beschichten der Rohre wurden diese evakuiert und mit Argon Abb. 1, (5) befüllt. Anschließend wurde die Lampe mit Leuchtstoff bei ca. 900°C eingebrannt.After coating the pipes, they were evacuated and filled with argon Fig. 1, ( 5 ). The lamp was then burned in at around 900 ° C. using phosphor.
Um die Lampe im Kulturgefäß zu fixieren, wurde sie in eine bestehende Begasungs- und Temperiereinheit integriert. Hierzu wurden 2 Bohrungen (DM 16 mm) in den zum Verschluß dienenden Siliconstopfen (H 60 mm; mDM 90 mm) gebohrt. Durch Einführen der Elektroden in diese Bohrungen wird die Lampe durch Pressdichtung fixiert, als auch ein steriles Abdichten der beschriebenen Bohrungen erreicht (siehe Abb. 2).To fix the lamp in the culture vessel, it was integrated into an existing gassing and temperature control unit. For this purpose, two holes (DM 16 mm) were drilled in the silicone stopper (H 60 mm; mDM 90 mm) used for the closure. By inserting the electrodes into these holes, the lamp is fixed by means of a press seal and the described holes are sealed sterile (see Fig. 2).
Zur Ansteuerung bzw. Regulierung der Lichtintensitäten werden die Elektroden über einen Transformator (CT4040; NEON PRODUCTS GmbH; Hergelsbendenstraße 18, 52080 Achen) mit der zur Ionisation des Gases notwendigen- Spannung versorgt Abb. 1, (6). Zur Einstellung beliebiger Spannungswerte wurde ein handelsüblicher Lichtdimmerschalter verwendet Abb. 1, (7).To control or regulate the light intensities, the electrodes are supplied with the voltage required for ionization of the gas via a transformer (CT4040; NEON PRODUCTS GmbH; Hergelsbendenstrasse 18, 52080 Achen) Fig. 1, ( 6 ). A commercially available light dimmer switch was used to set any voltage values Fig. 1, ( 7 ).
Zur Abtötung von unerwünschten Mikroorganismen wurde sowohl die einzelne Lampe als auch das Kulturgefäß mit eingebauter Lampe mit einem 2stündigem Autoklavierprogramm (VARIOKLAV® Dampfsterilisator) vor der Benutzung kontaminationsfrei gemacht.Both have been used to kill unwanted microorganisms the single lamp as well as the culture vessel with built-in Lamp with a 2 hour autoclave program (VARIOKLAV® Steam sterilizer) contamination-free before use made.
Eine Reinigung der Lampe konnte mit einer Laborwaschmaschine realisiert werden.The lamp could be cleaned with a laboratory washing machine will be realized.
Die unter Beispiel 1 beschriebene Kombination von Lampe und Kulturgefäß wurde zur axenischen Kultivierung der Mikroalge Galderia spec. (GT 077201), (Rhodophyta) auf Galderia Medium eingesetzt.The combination of lamp and described in Example 1 Culture vessel became the axenic cultivation of the microalgae Galderia spec. (GT 077201), (Rhodophyta) on Galderia Medium used.
Mit IN H2SO4 wird das Medium auf pH 2 eingestellt.The medium is adjusted to pH 2 with IN H 2 SO 4 .
Die auf Schrägagar bezogene, axenische Kultur wurde zur Konservierung auf Festmedium ausplatiert und bei 4°C gelagert. Als erste Vorkultur wurden 100 mL Medium in 300 mL Erlenmeyerkolben mit gut bewachsenen Agarstückchen beimpft und bei 25°C vor einer Leuchtbank (171 W × m-2, Abstand 0,7 in) inkubiert. Zweimal wöchentlich erfolgte eine Durchmischung der Kultur durch leichtes Schwenken des Kolbens.The axenic culture related to inclined agar was plated for preservation on solid medium and stored at 4 ° C. As the first preculture, 100 mL medium in 300 mL Erlenmeyer flasks were inoculated with well-overgrown pieces of agar and incubated at 25 ° C in front of a light bench (171 W × m -2 , distance 0.7 in). The culture was mixed twice a week by gently swirling the flask.
Nach 19 Tagen erfolgte mittels der ersten Vorkultur die Animpfung der zweiten 1 L Vorkultur. Hierzu wurden sterile 1000 mL Meßzylinder (modifiziert) mit 900 mL autoklaviertem Medium befüllt und mit 100 mL der ersten Vorkultur beimpft. Die Begasung als auch die Durchmischung der Kulturbrühe erfolgte durch sterilfiltrierte Luft (CO2-Gehalt: 0,034%; Midisart 2000; Sartorius).After 19 days, the first 1 culture was used to inoculate the second 1 L of culture. For this purpose, sterile 1000 mL measuring cylinders (modified) were filled with 900 mL autoclaved medium and inoculated with 100 mL of the first preculture. The gassing and the mixing of the culture broth was carried out using sterile-filtered air (CO 2 content: 0.034%; Midisart 2000; Sartorius).
Die Kultivierungsparameter wurden wie folgt gewählt:
Kultivierungstemperatur: 25°C
Begasungsrate: 300 mL/ min
Licht-Tag/ Nacht-Rhythmus: 12h/12h
Kultivierungszeit: 51d
Lichtintensität: 100% Lampenleistung 171 W × m-2,
Abstand 0,7 in).The cultivation parameters were chosen as follows:
Cultivation temperature: 25 ° C
Fumigation rate: 300 mL / min
Light day / night rhythm: 12h / 12h
Cultivation time: 51d
Light intensity: 100% lamp power 171 W × m -2 , distance 0.7 in).
Es wurden wöchentlich 1 mL Kulturbrühe steril entnommen, und der pH-Wert (CG825; Fa. Schott, Mainz) sowie das Wachstum mittels optischer Dichte-Messung bei einer Wellenlänge von 700 nm bestimmt (UV/VIS-Spektrometer, CARY, VARIAN GmbH, Darmstadt).1 mL of culture broth was removed sterile each week, and the pH (CG825; Schott, Mainz) and growth by means of optical density measurement at a wavelength of 700 nm determined (UV / VIS spectrometer, CARY, VARIAN GmbH, Darmstadt).
Es wurde folgendes Kultivierungsdiagramm aufgenommen:
The following cultivation diagram was recorded:
Nach Anwachsen der 1L Vorkultur wurden 13 L im Kulturgefäß
autoklaviertes Galderia-Medium mit 900 mL axenischer Kultur
brühe angeimpft. Die Kultivierungsparameter wurden hier wie
folgt gewählt:
Kultivierungstemperatur: 30°C
Begasungsrate: 1L/min
Licht-Tag/Nacht-Rhythmus: 12h/12h
Kultivierungszeit: 44d
Lichtintensität: 100% Lampenleistung
Rührer: 200 U × min-1 aller 12 h.After the 1L preculture had grown, 13 L of Galderia medium autoclaved in the culture vessel were inoculated with 900 mL of axenic culture broth. The cultivation parameters were chosen as follows:
Cultivation temperature: 30 ° C
Fumigation rate: 1L / min
Light day / night rhythm: 12h / 12h
Cultivation time: 44d
Light intensity: 100% lamp power
Stirrer: 200 rpm × 1 every 12 h.
Das Konstanthalten der Temperatur wurde mittels Kryostat (UWK 90, Haake) über einen Temperaturmeßfühler (MR3001K, Heidolph) realisiert.The temperature was kept constant by means of a cryostat (UWK 90, Haake) via a temperature sensor (MR3001K, Heidolph) realized.
Nach Beendigung der Kultivierung dieser extremophilen Mikroalge wurde ohne Optimierung der Kulturparameter eine Trockenbiomasseausbeute von 3g erreicht. After finishing cultivating these extremophiles Microalgae became a without optimizing the culture parameters Dry biomass yield of 3g reached.
Abb. 1:
1 Elektrode
2 Stabilisierungsstreben
3 Glaskörper
4 Leuchtstoffbeschichtung
5 Edelgasfüllung
6 Transformator
7 Regelbarer Widerstand
Fig. 1: 1 electrode
2 stabilizing struts
3 vitreous bodies
4 fluorescent coating
5 noble gas filling
6 transformer
7 Adjustable resistance
Abb. 2:
1 Anschlußkabel der Lampe
2 Ab- und Zuführung für die Kühlschleife
3 Zuführung und Filter der Zuluft
4 Abluftfilter
5 Siliconstopfen
6 Temperaturmeßfühler
7 Kulturgefäß
8 Kühlschleife
9 Lampe
10 Begasungsring mit Fritte (0,2 µm)
11 Magnetrührer
12 Heizplatte mit Magnetantrieb
Fig. 2: 1 connecting cable of the lamp
2 discharge and supply for the cooling loop
3 Inlet and filter of the supply air
4 exhaust air filters
5 silicone plugs
6 temperature sensors
7 culture vessel
8 cooling loop
9 lamp
10 gassing ring with frit (0.2 µm)
11 magnetic stirrers
12 heating plate with magnetic drive
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997153900 DE19753900A1 (en) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | Medium-voltage fluorescent lamp made of a boro-silicate glass spiral, useful for metal vessel culture of phototropic organisms |
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| DE1997153900 DE19753900A1 (en) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | Medium-voltage fluorescent lamp made of a boro-silicate glass spiral, useful for metal vessel culture of phototropic organisms |
Publications (1)
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|---|---|
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ID=7850791
Family Applications (1)
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| DE1997153900 Withdrawn DE19753900A1 (en) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | Medium-voltage fluorescent lamp made of a boro-silicate glass spiral, useful for metal vessel culture of phototropic organisms |
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|---|---|
| DE (1) | DE19753900A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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