DE202009012775U1

DE202009012775U1 - Device for microfiltration in bioreactors

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Publication number: DE202009012775U1
Application number: DE200920012775
Authority: DE
Original assignee: Helmholtz Zentrum fuer Umweltforschung GmbH UFZ
Current assignee: Helmholtz Zentrum fuer Umweltforschung GmbH UFZ
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2019-09-23

Abstract

Mikrofiltrationsvorrichtung in Bioreaktoren, umfassend
– eine Schutzhülse (10) mit Flüssigkeitseintrittsöffnungen (20), wobei die Schutzhülse (10) ein geschlossenes Ende (14) mit einem innen liegenden Fixierungselement (12) und ein offenes Ende (16), das als Manschette (18) ausgebildet ist, aufweist
– eine in dem Hohlraum der Schutzhülse (10) angeordnete Filtrierungseinheit (22) mit in Bündeln angeordneten Hohlfasern (24), wobei die Hohlfaserbündel entlang der Längsachse flüssigkeits- und/oder suspensionsdurchlässig sind und an einem ersten Ende (26) mit einem Verschlusselement (28) verschlossen und an einem zweiten Ende (30) mit einem Halteelement (32) fixiert sind, wobei sich an dem zweiten Ende (30) ein Sammelraum (36) für das Filtrat bildet und die offenen Enden (30) der Hohlfasern (24) in dem Sammelraum (36) enden und wobei die Filtrierungseinheit (22) in dem Hohlraum der Schutzhülse (10) derart angeordnet ist, dass das Verschlusselement (28) der Filtrierungseinheit (22) in dem Fixierungselement (12) der Schutzhülse (10) positioniert ist und das Halteelement...Microfiltration device in bioreactors comprising
- A protective sleeve (10) with liquid inlet openings (20), wherein the protective sleeve (10) has a closed end (14) with an inner fixing element (12) and an open end (16) which is designed as a sleeve (18)
- A in the cavity of the protective sleeve (10) arranged filtration unit (22) arranged in bundles with hollow fibers (24), wherein the hollow fiber bundles along the longitudinal axis liquid and / or suspension permeable and at a first end (26) with a closure element (28 sealed at a second end (30) with a holding element (32), wherein at the second end (30) forms a collecting space (36) for the filtrate and the open ends (30) of the hollow fibers (24) in the collecting space (36) terminate and wherein the filtration unit (22) in the cavity of the protective sleeve (10) is arranged such that the closure element (28) of the filtration unit (22) in the fixing element (12) of the protective sleeve (10) is positioned and the retaining element ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mikrofiltration in Bioreaktoren. Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung zur Mikrofiltration in den Bioreaktor direkt eingesetzt und muss nicht in einem zusätzlichen Außenkreislauf betrieben werden. Die Vorrichtung zur Mikrofiltration umfasst eine Filtrierungseinheit mit Hohlfasern, die in einer Schutzhülse zur mechanischen Stabilisierung angeordnet ist und ein Mittel, das die Schutzhülse verschließt, dabei die Filtrierungseinheit fixiert und gleichzeitig das Absauen des Filtrats ermöglicht.The The invention relates to a device for microfiltration in bioreactors. According to the invention Device for microfiltration used directly in the bioreactor and does not have to be in an additional External circuit operate. The microfiltration device comprises a Filtration unit with hollow fibers in a protective sleeve for mechanical stabilization is arranged and a means that the protective sleeve closes, while the filtration unit fixed and at the same time the sowing of the filtrate.

Bei der Kultivierung von Mikroorganismen und der Produktsynthese auf zellulärer Basis verlangen bestimmte Versuchseinstellungen und Anwendungen eine Rückhaltung der Biomasse bei gleichzeitiger kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Dosierung von Medien und Substraten sowie der Abführung adäquater Mengen verbrauchter Medien und/oder von Produkten.at the cultivation of microorganisms and product synthesis cellular Base require certain trial settings and applications a retention biomass with simultaneous continuous or discontinuous Dosing of media and substrates as well as the removal of adequate quantities consumed media and / or products.

Grundsätzlich sind hierfür Mikrofiltrationseinheiten mit entsprechender Porengröße geeignet. Bei der Kultivierung von Bakterien wird üblicherweise eine Porengröße von 0,2 μm verwendet. Generell werden Mikrofiltrations-Systeme kommerziell angeboten und können in einem nachgeschalteten Aufreinigungsschritt die Biomasse von den flüssigen Bestandteilen trennen. Nachteilig daran ist vor allem, dass sich nachgeschaltete Systeme nicht zur kontinuierlichen Prozessführung eignen und gerade eine Versorgung mit frischen Medien bzw. die Abnahme von Produkten und Stoffwechselprodukten während der Kultivierungszeit nicht möglich ist.Basically therefor Microfiltration units with appropriate pore size suitable. In the cultivation of bacteria, a pore size of 0.2 μm is usually used. In general, microfiltration systems are commercially available and can in a downstream purification step, the biomass of the liquid Separate components. The disadvantage of this is especially that Downstream systems are not suitable for continuous process control and just a supply of fresh media or the decrease of Products and metabolites during the cultivation period not possible is.

Es sind aktuell Produkte auf dem Markt, welche die Fermentationstechnik mit der Cross-flow Technik kombinieren, wie z. B. das SARTOFLOW^® Alpha plus System von Sartorius Stedim Biotech. Es gibt darüber hinaus Bioreaktoren, die solche Ultrafiltrationssysteme als gerätespezifische Option anbieten, wie beispielsweise für den Laborfermenter der Firma Infors, Bottmingen, Schweiz, Typ T47000T. Das bei Infors applizierte Mikrofiltrationsmodul der Firma Fresenius, St. Wendel, Deutschland (Polysulfon SPS 9005-4), wie auch die bei den anderen Systemen eingesetzten Anlagen, werden im Außenkreislauf betrieben. Das bedeutet, dass ein Teil der Reaktorsuspension in einem zweiten Kreislauf mikrofiltriert wird, wobei das Filtrat das Produkt darstellt oder verworfen wird und die Biomasse wieder dem Bioeraktor zugeführt wird. Die Förderung der Suspension erfolgt dabei z. B. über eine Zahnradpumpe mit hoher Leistung.There are currently products on the market, which combine the fermentation technology with the cross-flow technique, such. For example, the SARTOFLOW ^® Alpha plus system from Sartorius Stedim Biotech. There are also bioreactors that offer such ultrafiltration systems as a device-specific option, such as for the laboratory fermenter from Infors, Bottmingen, Switzerland, type T47000T. The infiltration microfiltration module from Fresenius, St. Wendel, Germany (polysulfone SPS 9005-4), as well as the systems used in the other systems, are operated in the external circuit. This means that a part of the reactor suspension is microfiltered in a second cycle, wherein the filtrate is the product or discarded and the biomass is fed back to the bioeractor. The promotion of the suspension takes place z. B. via a gear pump with high performance.

Das System ist prinzipiell praktikabel. Dennoch ergeben sich eine Reihe von allgemeinen und speziellen Unzulänglichkeiten, die die Anwendung erschweren. Vor allem werden immer wieder Separationseffekte beobachtet, d. h. im externen Volumen des Mikrofiltrationsmoduls findet eine ungewollte Anreicherung von Biomasse statt, was zu einer Beeinträchtigung der Filtrationsleistung und schließlich zu einem Verschluss der Filtermembranen führt und die Biomasse im Hauptreaktor abreichert. Dadurch ergibt sich eine Inhomogenität der Milieubedingungen im Fermenter und der Suspension im Außenkreislauf, die eine Beeinträchtigung des physiologischen Zustandes der Mikroorganismen zur Folge hat und die den Fermentationsprozess und die erhaltenen Produkte negativ beeinflusst.The System is in principle practicable. Nevertheless, there are a number general and specific shortcomings that complicate the application. Above all, separation effects are repeatedly observed, i. H. in the external volume of the microfiltration module finds an unwanted Enrichment of biomass takes place, causing an impairment the filtration performance and finally to a closure of the Filter membranes leads and depletes the biomass in the main reactor. This results an inhomogeneity the environmental conditions in the fermenter and the suspension in the external circuit, the one impairment the physiological state of the microorganisms result and the fermentation process and the products obtained negative affected.

Mittels einer pulsweisen Begasung können diese Effekte zwar minimiert werden, allerdings besteht dabei die Gefahr, dass einzelne Fasern der Filtrationsmembran durch die mechanische Belastung abreißen. Als Folge davon muss der Fermentationsprozess abgebrochen und beendet werden, was zu einem immensen Zeitverlust führt. Ferner ist ein Mehrweg-Modul, das eigentlich für mehrere Ansätze eingesetzt werden soll, nach einem Membranriss unbrauchbar, so dass hohe Zusatzkosten entstehen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch die mechanische Belastung seitens der Zahnradpumpe Bakterienzellen teilweise zerstört, d. h. desintegriert werden. Dies äußert sich in starker Schaumbildung im Fermenter und stellt ein großes Problem bei vielen Fermentationsprozessen dar.through a pulsatile gassing can this Although effects are minimized, there is a risk that individual fibers of the filtration membrane by the mechanical Demolish load. As a result, the fermentation process must be stopped and terminated which leads to an immense loss of time. Furthermore, a reusable module, that actually for used several approaches should be unusable after a membrane tear, so high additional costs arise. Another disadvantage is that by the mechanical Load from the gear pump Partially destroyed bacterial cells, d. H. be disintegrated. This manifests itself in strong foaming in the fermenter and poses a big problem in many fermentation processes.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Mikrofiltration in Bioreaktoren zur Verfügung zu stellen, die die Probleme im Stand der Technik überwindet.It Thus, the object of the present invention is a device to provide microfiltration in bioreactors that solve the problems in the prior art overcomes.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die den Einsatz eines Mikrofiltrationsmoduls direkt im Fermenter ermöglicht. Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Mikrofiltrationsvorrichtung in Bioreaktoren umfassend eine Schutzhülse mit Flüssigkeitseintrittsöffnungen, wobei die Schutzhülse ein geschlossenes Ende mit einem innen liegenden Fixierungselement und ein offenes Ende, das als Manschette ausgebildet ist, aufweist, eine in dem Hohlraum der Schutzhülse angeordnete Filtrierungseinheit mit in Bündeln angeordneten Hohlfasern, wobei die Hohlfaserbündel entlang der Längsachse flüssigkeits- und/oder suspensionsdurchlässig sind und an einem ersten Ende mit einem Verschlusselement verschlossen und an einem zweiten Ende mit einem Halteelement fixiert sind, wobei sich an dem zweiten Ende ein Sammelraum für das Filtrat bildet und die offenen Enden der Hohlfasern in dem Sammelraum enden und wobei die Filtrierungseinheit in dem Hohlraum der Schutzhülse derart angeordnet ist, dass das Verschlusselement der Filtrierungseinheit in dem Fixierungselement der Schutzhülse positioniert ist und das Halteelement der Filtrierungseinheit in der Manschette der Schutzhülse flüssigkeitsdicht positioniert ist und ein Mittel zum Fixieren der Filtrierungseinheit und Absaugen des Filtrats, wobei das Mittel mit der Manschette der Schutzhülse formschlüssig und flüssigkeitsdicht verbunden ist.According to the invention, a device is provided which enables the use of a microfiltration module directly in the fermenter. The present invention relates to a microfiltration device in bioreactors comprising a protective sleeve with liquid inlet openings, the protective sleeve having a closed end with an inner fixing element and an open end, which is designed as a sleeve, arranged in the cavity of the protective sleeve filtration unit with arranged in bundles Hollow fibers, wherein the hollow fiber bundles are liquid- and / or suspension permeable along the longitudinal axis and closed at a first end with a closure element and fixed at a second end with a holding element, wherein forms a collecting space for the filtrate at the second end and the open Ends of the hollow fibers end in the collecting space and wherein the filtration unit is arranged in the cavity of the protective sleeve such that the closure element of the filtration unit is positioned in the fixing element of the protective sleeve and the Halteele ment of the filtration unit in the sleeve of the protective sleeve liquid-tight positio is and a means for fixing the filtration unit and suction of the filtrate, wherein the means with the sleeve of the protective sleeve is positively and fluid-tightly connected.

Die erfindungsgemäße Mikrofiltrationsvorrichtung umfasst also im Wesentlichen drei Hauptbestandteile, und zwar die Schutzhülse, die darin angeordnete Filtrierungseinheit und das Fixierungs- und Absaugmittel, das die Schutzhülse gegenüber der Umgebung abschließt, die Filtrationseinheit in der Schutzhülse in ihrer Position fixiert und gleichzeitig das Absaugen des Filtrats gewährleistet. Die Filtration erfolgt mittels Unterdruck, wobei das Filtrat entlang der Längsachsen der Hohlfasern in diese eintritt, in dem durch das Halteelement gebildeten Sammelraum gesammelt wird und dann durch das Mittel zum Absaugen des Filtrats aus dem System entfernt wird. Die erfindungsgemäße Mikrofiltrationsvorrichtung wird direkt im Bioreaktor angeordnet und wird komplett von Suspension umströmt. Dadurch entfällt vorteilhafterweise der Außenkreislauf mit den oben geschilderten Nachteilen. Die Mikrofiltrationsvorrichtung kommt daher erfindungsgemäß in einem definierten Milieu zum Einsatz und physiko-chemische Gradienten werden vermieden.The Microfiltration device according to the invention Thus, it essentially comprises three main components, namely the Protective sleeve, the filtration unit and the fixing and suction means arranged therein, the protective sleeve across from completes the environment, fix the filtration unit in the protective sleeve in position and at the same time ensures the suction of the filtrate. The filtration takes place by means of negative pressure, wherein the filtrate along the longitudinal axes the hollow fibers enters into this, in which by the holding element collected collecting space is collected and then by the means for suction the filtrate is removed from the system. The microfiltration device according to the invention is placed directly in the bioreactor and is completely by suspension flows around. This is eliminated Advantageously, the outer circuit with the disadvantages described above. The microfiltration device Therefore, according to the invention comes in one defined environment for use and physicochemical gradients are avoided.

Des Weiteren werden die Hohlfasern der Filtrierungseinheit ständig von Medium umströmt, so dass eine Anreicherung von Biomasse vermieden wird. Die Filtrierungseinheit ist dabei derart in der Schutzhülse installiert, dass eine Längsausrichtung der Fasern ohne Überdehnung gewährleistet und ein leichtes Schwingen ermöglicht wird. Die Schutzhülle stellt zudem einen Schutz der Hohlfasern im Faserbündel vor mechanischer Belastung durch bewegte, in der Regel rotierende, Flüssigkeiten dar, so dass es innerhalb der Schutzhülse zu einer Abbremsung der Geschwindigkeit der Suspension kommt. Dennoch bleibt die Gesamtfläche der Hohlfasern frei zugänglich, so dass ein maximaler Filtrationseffekt möglich ist. Das Ausmaß der Durchströmung bzw. der Bremseffekt innerhalb der Mikrofiltrationsvorrichtung werden über die Zahl und den Durchmesser der Flüssigkeitseintrittsöffnungen variiert und so an die mechanische Belastbarkeit der Hohlfasern und die Kräfte durch Flüssigkeitsbewegung angepasst.Of Furthermore, the hollow fibers of the filtration unit are constantly from Medium flows around, so that an enrichment of biomass is avoided. The filtration unit is so in the protective sleeve installed that longitudinal alignment of the Fibers without overstretching guaranteed and allows easy swinging becomes. The protective cover poses In addition, a protection of the hollow fibers in the fiber bundle from mechanical stress by moving, usually rotating, liquids, so that it within the protective sleeve comes to a deceleration of the speed of the suspension. Nevertheless, it remains the total area the hollow fibers freely accessible, so that a maximum filtration effect is possible. The extent of the flow or the braking effect within the microfiltration device is over the Number and the diameter of the liquid inlet openings varies and so to the mechanical strength of the hollow fibers and the forces through fluid movement customized.

Andererseits kommt es durch die bewegte Suspension innerhalb der Mikrofiltrationsvorrichtung zu einem Spüleffekt an den einzelnen Hohlfasern im Faserbündel, so dass es insbesondere bei Dauerbetrieb zu keiner Anreicherung von Partikeln im Ultrafiltrationsmodul, besonders innerhalb des Faserbündels kommt, so dass Homogenität im gesamten Reaktionsraum einschließlich des Innenraums der Mikrofiltrationsvorrichtung gewährleistet und eine Verblockung der Membranen vermieden wird.on the other hand it comes through the moving suspension within the microfiltration device a rinse effect at the individual hollow fibers in the fiber bundle, so it in particular during continuous operation, no accumulation of particles in the ultrafiltration module, especially within the fiber bundle comes, so that homogeneity in the entire reaction space including the interior of the microfiltration device guaranteed and blocking of the membranes is avoided.

Die erfindungsgemäße Filtrierungseinheit ist im Wesentlichen ein Hohlfaserbündel im offenen Verbund, das an einem Ende mit einem Verschlusselement verschlossen ist. Am anderen Ende werden die Fasern in Relation zueinander durch ein Halteelement fixiert. Der Zugang zum Sammelraum, der durch das Halteelement gebildet wird, bleibt offen. Durch diese Anordnung wird eine Filtrierungsrichtung erzeugt. Der Eintritt des Filtrats erfolgt entlang der Längsachse der einzelnen Hohlfasern durch geeignete Poren. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Ausschlussgrenze der Poren der Hohlfasern im Bereich von 0,01 bis 2 μm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5 μm, noch bevorzugter bei 0,2 μm. Die Länge der Hohlfasern entlang ihrer Längsachse liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 cm, insbesondere im Bereich von 5 bis 30 cm, noch bevorzugter im Bereich von 5 bis 15 cm. Die Anzahl der Hohlfasern eines Faserbündels liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 5000, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1000, weiter bevorzugt im Bereich von 250 bis 500. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die Gesamtfiltrationsfläche der Hohlfasern im Bereich von 2·10^–4 m² bis 10 m², vorzugsweise im Bereich von 2·10^–2 m² bis 1·m², noch bevorzugter Bereich von 2·10^–2 m² bis 0,5 m².The filtration unit according to the invention is essentially a hollow fiber bundle in open composite, which is closed at one end with a closure element. At the other end, the fibers are fixed in relation to each other by a holding element. The access to the collecting space, which is formed by the holding element, remains open. By this arrangement, a Filtrierungsrichtung is generated. The entry of the filtrate takes place along the longitudinal axis of the individual hollow fibers by means of suitable pores. In a preferred embodiment of the invention, the exclusion limit of the pores of the hollow fibers is in the range of 0.01 to 2 μm, preferably in the range of 0.1 to 0.5 μm, more preferably 0.2 μm. The length of the hollow fibers along their longitudinal axis is preferably in the range of 1 to 50 cm, in particular in the range of 5 to 30 cm, more preferably in the range of 5 to 15 cm. The number of hollow fibers of a fiber bundle is preferably in the range of 10 to 5000, preferably in the range of 100 to 1000, more preferably in the range of 250 to 500. In a preferred embodiment of the invention, the total filtration surface of the hollow fibers in the range of 2 · 10 ^{- 4} m ² to 10 m ² , preferably in the range of 2 × 10 ^-2 m ² to 1 × m ² , more preferably in the range of 2 × 10 ^-2 m ² to 0.5 m ² .

Die Hohlfasern werden vorzugsweise aus Kunststoff oder Polymermembranen gebildet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Hohlfasern aus Polyacrylnitril (PAN), Polypropylen (PP) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PESU) oder Polytetrafluorethylen (PTFE), vorzugsweise aus Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PESU) oder Polytetrafluorethylen (PTFE), besonders bevorzugt aus Polysulfon (PSU).The Hollow fibers are preferably made of plastic or polymer membranes educated. In a particularly preferred embodiment of the invention the hollow fibers consist of polyacrylonitrile (PAN), polypropylene (PP) or polyvinylidene fluoride (PVDF), polysulfone (PSU), polyethersulfone (PESU) or polytetrafluoroethylene (PTFE), preferably from polysulfone (PSU), polyethersulfone (PESU) or polytetrafluoroethylene (PTFE), particularly preferably from polysulfone (PSU).

Geeignete Materialien für das Halteelement und/oder das Verschlusselement sind temperaturresistente Kunststoffe. Erfindungsgemäß werden unter dem Begriff „temperaturresistente Kunststoffe” solche Kunststoffe verstanden, die nach einer Vielzahl von Autoklavierungsvorgängen, d. h. Wasserdampf für mindestens 20 min bei 121°C und 1,3 bar Druck, keine oder lediglich unwesentliche Materialbeeinträchtigungen aufweisen. Geeignete Kunststoffe sind z. B. Polycarbonat, Polypropylen, zyklische Olefinpolymere, Polybuten, Polymethylpenten oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Erfindungsgemäß bevorzugt werden das Halteelement und/oder das Verschlusselement aus Polyurethan oder Epoxidharz hergestellt. Alternativ kann das Halteelement auch aus rostfreiem Stahl, vorzugsweise aus VA-Stahl gefertigt werden.suitable Materials for the retaining element and / or the closure element are temperature-resistant Plastics. According to the invention under the term "temperature-resistant Plastics "such Plastics understood that after a variety of autoclaving operations, d. H. Steam for at least 20 minutes at 121 ° C and 1.3 bar pressure, no or only insignificant material impairments exhibit. Suitable plastics are z. Polycarbonate, polypropylene, cyclic olefin polymers, polybutene, polymethylpentene or polytetrafluoroethylene (PTFE). According to the invention are preferred the holding element and / or the closure element made of polyurethane or epoxy resin. Alternatively, the retaining element also made of stainless steel, preferably made of VA steel.

Das Haltelement der Filtrierungseinheit dient erfindungsgemäß vor allem dazu, das Hohlfaserbündel zusammenzuhalten und in der Schutzhülse zu fixieren. Zudem muss gewährleistet sein, dass keine Flüssigkeit in den Sammelraum gelangt, die nicht durch die Hohlfasermembranen filtriert wurde. Dafür muss das Halteelement in der Manschette formschlüssig und flüssigkeitsdicht anliegen. Daher ist das Halteelement erfindungsgemäß an beiden Enden und an der Außenseite planar ausgefertigt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Haltelement einen O-Ring, d. h. ein ringförmiges Dichtungselement auf, wobei die Stärke des O-Rings die Größe des Sammelraums bestimmt. Halteelement und O-Ring weisen vorzugsweise denselben Durchmesser auf.The holding element of the filtration unit is used according to the invention primarily to hold together the hollow fiber bundle and to fix it in the protective sleeve. In addition, it must be ensured that no Liquid that has not been filtered through the hollow fiber membranes enters the plenum. For this purpose, the retaining element in the sleeve must rest positively and liquid-tight. Therefore, the holding element according to the invention is made planar at both ends and on the outside. In a particularly preferred embodiment of the invention, the holding element has an O-ring, ie an annular sealing element, wherein the thickness of the O-ring determines the size of the collecting space. Retaining element and O-ring preferably have the same diameter.

Das Verschlusselement der Filtrierungseinheit dient zum einen dazu, das Hohlfaserbündel am Ende zu verschließen und zum anderen dazu, das Ende in der Schutzhülse zu positionieren. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlusselement an seiner Außenseite ein Gewinde auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Außenseite des Verschlusselementes glatt gestaltet.The Closure element of the filtration unit serves on the one hand, the hollow fiber bundle to close at the end and second, to position the end in the protective sleeve. In a preferred embodiment the closure element has a thread on its outside. In a further preferred embodiment is the outside the closure element smooth design.

Die erfindungsgemäße Schutzhülse besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Geeignete rostfreie Stähle sind beispielsweise VA-Stähle, vorzugsweise V2A-, V4A-, V1A-, V3A- oder V5A-Stahl und besonders bevorzugt V2A-Stahl. Die Schutzhülse setzt sich vom geschlossenen Ende aus betrachtet aus den funktionellen Bestandteilen Fixierungselement, Grundkörper und Manschette zusammen. Vorzugsweise ist die Schutzhülse einteilig ausgestaltet. Die Form der Schutzhülse richtet sich nach der Form der Filtrierungseinheit, d. h. der Form des Hohlfasersbündels. Besonders bevorzugt handelt es sich daher bei der Schutzhülse um einen Hohlzylinder.The Protection sleeve according to the invention is preferably made of stainless steel. Suitable stainless steels are, for example, VA steels, preferably V2A, V4A, V1A, V3A or V5A steel and most preferably V2A steel. The protective sleeve sets viewed from the closed end from the functional components Fixation element, basic body and cuff together. Preferably, the protective sleeve is in one piece designed. The shape of the protective sleeve depends on the shape of the Filtration unit, d. H. the shape of the hollow fiber bundle. Especially Therefore, the protective sleeve is preferably a hollow cylinder.

Die Flüssigkeitseintrittsöffnungen sind vorzugsweise gleichmäßig über den Grundkörper der Schutzhülse verteilt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Manschette keine Flüssigkeitseintrittsöffnungen auf. Anzahl und Größe der Flüssigkeitseintrittsöffnungen sind variabel ausgestaltet und auf die Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt, mit der die Filtrierungseinheit durchströmt werden soll. Der Durchmesser der Flüssigkeitseintrittsöffnungen liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1,2 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 und 1,0 cm. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weisen die Flüssigkeitseintrittsöffnungen der Schutzhülse verschiedene Durchmesser auf. Vorzugsweise sind die Flüssigkeitseintrittsöffnungen einer Größe in Reihen und alternierend angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass Flüssigkeitseintrittsöffnungen gleicher Größe nicht einander gegenüber liegend positioniert sind, was zu einer zusätzlichen Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension in der Schutzhülse führt.The Liquid inlet openings are preferably even over the body the protective sleeve distributed. In a particularly preferred embodiment of the invention the cuff has no liquid inlet openings on. Number and size of the liquid inlet openings are variable and tuned to the flow velocity, with which the filtration unit is to be flowed through. The diameter the liquid inlet openings is preferably in the range of 0.1 to 1.2 cm, particularly preferred in the range of 0.3 and 1.0 cm. In a particularly preferred embodiment have the liquid inlet openings the protective sleeve different diameters. Preferably, the liquid inlet openings are one Size in rows and arranged alternately. This ensures that liquid inlet openings not the same size opposite each other are positioned horizontally, resulting in an additional reduction in the flow rate the suspension in the protective sleeve leads.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die Länge der Schützhülse entlang ihrer Längsachse im Bereich von 3,5 bis 55 cm, vorzugsweise im Bereich von 7,5 bis 35 cm, weiter bevorzugt im Bereich von 7,5 bis 17,5 cm. Das an dem geschlossenen Ende der Schutzhülse positionierte Fixierungselement ist vorzugsweise als Hülse ausgestaltet.In a preferred embodiment of the invention, the length of the Protective sleeve along its longitudinal axis in the range of 3.5 to 55 cm, preferably in the range of 7.5 to 35 cm, more preferably in the range of 7.5 to 17.5 cm. That at the closed end of the protective sleeve positioned fixing element is preferably designed as a sleeve.

Der Durchmesser der Schutzhülse richtet sich nach dem Umfang des Faserbündels, d. h. nach der Anzahl der zur erfindungsgemäßen Filtrierungseinheit angeordneten Hohlfasern. Ein geeigneter Durchmesser der Schutzhülse liegt im Bereich von 0,5 bis 10 cm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 cm und weiter bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 cm. Um einen flüssigkeitsdichten Abschluss an dem Übergang von der Manschette auf den Grundkörper der Schutzhülse zu gewährleisten, ist der Durchmesser der Manschette in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung 1 bis 25%, insbesondere 3 bis 20%, weiter bevorzugt 5 bis 15% größer als der Durchmesser des Grundkörpers der Schutzhülse selbst. Somit wird am Übergang Grundkörper-Manschette eine Stufe geschaffen, auf der das Halteelement der Filtrierungseinheit aufliegt und daher den von der Manschette umschlossenen Raum von dem die Schutzhülse umgebenden Medium abschirmt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Manschette der Schutzhülse ein Innengewinde auf. In einer alternativen Ausführungsform ist die Manschette der Schutzhülse glatt, d. h. ohne Innengewinde ausgestaltet.Of the Diameter of the protective sleeve depends on the circumference of the fiber bundle, i. H. according to the number to the filtration unit according to the invention arranged hollow fibers. A suitable diameter of the protective sleeve is located in the range of 0.5 to 10 cm, preferably in the range of 0.5 to 5 cm and more preferably in the range of 1 to 3 cm. To get a liquid-tight Graduation at the transition from the cuff to ensure the body of the protective sleeve is the diameter of the sleeve in a preferred embodiment of the invention 1 to 25%, in particular 3 to 20%, more preferably 5 to 15% larger than the diameter of the body the protective sleeve itself. Thus, at the transition Base sleeve created a step on which the holding element of the filtration unit rests and therefore the space enclosed by the cuff of the protective sleeve shielding surrounding medium. In a particularly preferred embodiment has the sleeve of the protective sleeve an internal thread on. In an alternative embodiment, the cuff is the protective sleeve smooth, d. H. designed without internal thread.

Das erfindungsgemäße Mittel zum Fixieren der Filtrationseinheit und Absaugen des Filtrats verschließt die Schutzhülse an ihrem offenen Ende. Dieser Verschluss erfolgt formschlüssig und flüssigkeitsdicht. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Mittel zum Fixieren der Filtrationseinheit und Absaugen des Filtrats an dem zur Manschette der Schutzhülse komplementären Ende ein Außengewinde auf. Dieses Außengewinde ist vorzugsweise zum Innengewinde der Manschette komplementär. Um einen Austritts des Filtrats zu verhindern ist zwischen dem Mittel zum Fixieren der Filtrationseinheit und Absaugen des Filtrats und dem Halteelement der Filtrierungseinheit eine Dichtung, vorzugsweise ein Dichtungsring, beispielsweise aus PTFE positioniert.The inventive agent for fixing the filtration unit and suction of the filtrate, the protective sleeve closes at her open end. This closure is form-fitting and liquid-tight. In a preferred Embodiment of the invention has the means for fixing the filtration unit and sucking the filtrate at the end complementary to the sleeve of the protective sleeve an external thread on. This external thread is preferably complementary to the internal thread of the sleeve. To one Preventing filtrate leakage is between the means for Fix the filtration unit and aspirate the filtrate and the Holding element of the filtration unit a seal, preferably a sealing ring, for example made of PTFE positioned.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Mittel zum Fixieren der Filtrationseinheit und Absaugen des Filtrats ein Ablaufrohr für das Filtrat auf. Das Ablaufrohr ist vorzugsweise mittig in der Deckplatte des Mittels zum Fixieren der Filtrationseinheit und Absaugen des Filtrats angeordnet und kann von beliebiger Länge sein. Vorzugsweise wird die Länge des Ablaufrohrs auf die Größe des Bioreaktors abgestimmt. Bevorzugte Längen für das Ablaufrohr liegen im Bereich von 3 bis 30 cm, weiter bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 cm. Insbesondere ist das Ablaufrohr für das Filtrat an eine Pumpe zur Erzeugung von Unterdruck bzw. eine Vakuumpumpe anschließbar.In a preferred embodiment of the invention, the means for fixing the filtration unit and suction of the filtrate to a drain pipe for the filtrate. The drainpipe is preferably arranged centrally in the cover plate of the means for fixing the filtration unit and sucking off the filtrate and may be of any length. Preferably, the length of the drainpipe is tuned to the size of the bioreactor. Preferred lengths for the drain pipe are in the range of 3 to 30 cm, more preferably in the range of 5 to 15 cm. Especially the drainage pipe for the filtrate can be connected to a pump for generating negative pressure or a vacuum pump.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Ablaufrohr für das Filtrat an seiner Außenseite einen Adapter auf. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Adapter um ein mechanisches Bauteil, das den Anschluss an einen Bioreaktor ermöglicht.In a further preferred embodiment of the invention, the Drainpipe for the filtrate on its outside an adapter on. According to the invention it is the adapter to a mechanical component, the connection to a bioreactor.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Bioreaktor zur Kultivierung von Mikroorganismen und zur Produktsynthese auf zellulärer Basis dadurch gekennzeichnet, dass der Bioreaktor in seinem Innenraum eine erfindungsgemäße Mikrofiltrationsvorrichtung aufweist. Dabei taucht die gesamte Mikrofiltrationsvorrichtung in die Suspension ein. Vorzugsweise ist die Mikrofiltrationsvorrichtung über den Adapter, der an dem Ablaufrohr für das Filtrat befestigt ist, in dem Innenraum des Bioreaktors fixiert. Die erfindungsgemäße Mikrofiltrationsvorrichtung dient also dem Einsatz in Reaktoren, insbesondere in Bioreaktoren, und ist geeignet, Partikel, insbesondere Zellen und Zellverbände in Suspensionen oder Flüssigkeiten, wie z. B. wässrigen Medien durch Mikrofiltration zurückzuhalten. Die Größe der Mikrofiltrationsvorrichtung bzw. ihre Filtrationsleistung und ihre Positionierung im Bioreaktor kann an variable Arbeitsvolumina des Fermenters und über die Höheneinstellung des Ablaufrohrs angepasst werden.The The invention further relates to a bioreactor for the cultivation of Microorganisms and for product synthesis on a cellular basis characterized in that the bioreactor in its interior a microfiltration device according to the invention having. The entire microfiltration device dips in the suspension. Preferably, the microfiltration device is above the Adapter attached to the drainpipe for the filtrate is fixed, fixed in the interior of the bioreactor. The microfiltration device according to the invention thus serves for use in reactors, in particular in bioreactors, and is suitable particles, in particular cells and cell aggregates in suspensions or liquids, such as B. aqueous Retain media by microfiltration. The size of the microfiltration device or their filtration performance and their positioning in the bioreactor can be adapted to variable working volumes of the fermenter and over Height adjustment of the Drain pipe to be adjusted.

Im Folgenden soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:in the The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Show it:

1A die erfindungsgemäße Schutzhülse 10 1A the protective sleeve according to the invention 10

1B die erfindungsgemäße Filtrierungseinheit 22 1B the filtration unit according to the invention 22

2 die erfindungsgemäße Schutzhülse 10 mit innenliegender Filtrierungseinheit 22 2 the protective sleeve according to the invention 10 with internal filtration unit 22

3 die erfindungsgemäße Schutzhülse 10 mit innenliegender Filtrierungseinheit 22 und aufgesetztem Mittel 34 zum Fixieren der Filtrierungseinheit 22 und Absaugen des Filtrats. 3 the protective sleeve according to the invention 10 with internal filtration unit 22 and attached means 34 for fixing the filtration unit 22 and suction of the filtrate.

1A zeigt eine schematische Seitenansicht der Schätzhülse 10 der erfindungsgemäßen Mirofiltrationsvorrichtung. Die Schutzhülse 10 hat vorzugsweise die Form eines Holzylinders mit einem Durchmesser von 2,5 cm und einer Länge von 15 cm. Auf der Mantelfläche der Schutzhülse 10 sind Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 verschiedener Größen angeordnet. Vorzugsweise werden Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 mit einem Durchmesser von 0,8 cm und Flüssigkeitsöffnungen 20 mit einem Durchmesser von 1 cm alternierend in Reihen angeordnet. Jede Reihe wird aus Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 einer Größe gebildet. Die Reihen werden gleichmäßig über die Mantelfläche verteilt. Vorzugsweise werden 3 Reihen mit jeweils 7 Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 mit einem Durchmesser von 1 cm und 3 Reihen mit jeweils 6 Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 mit einem Durchmesser von 0,8 cm alternierend auf der Manteloberfläche angeordnet. Durch die Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 wird ein freies Durchströmen der Mikroorganismen-Suspension im Fermenter durch den Innenraum der Schutzhülse 10 und zwischen den Hohlfasern 24 gewährleistet. 1A shows a schematic side view of the estimation sleeve 10 the Mirofiltration device according to the invention. The protective sleeve 10 preferably has the shape of a wooden cylinder with a diameter of 2.5 cm and a length of 15 cm. On the lateral surface of the protective sleeve 10 are liquid inlet openings 20 arranged in different sizes. Preferably, liquid inlet openings 20 with a diameter of 0.8 cm and fluid openings 20 arranged with a diameter of 1 cm alternately in rows. Each row is made up of fluid inlets 20 formed a size. The rows are evenly distributed over the lateral surface. Preferably, 3 rows each with 7 liquid inlet openings 20 with a diameter of 1 cm and 3 rows each with 6 fluid inlet openings 20 arranged with a diameter of 0.8 cm alternately on the mantle surface. Through the liquid inlet openings 20 is a free flow through the microorganism suspension in the fermenter through the interior of the protective sleeve 10 and between the hollow fibers 24 guaranteed.

Die Schutzhülse 10 weist ein offenes Ende 16 und ein geschlossenes Ende 14 auf. Innerhalb der Schutzhülse 10 ist an dem geschlossenen Ende 14 ein Fixierungselement 12 positioniert. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fixierungselement 12 um eine Hülse. Der Durchmesser der Hülse ist derart ausgestaltet, dass eine Filtrierungseinheit 22 widerstandsarm in die Hülse eingesteckt werden kann. Das offene Ende ist als Manschette 18 ausgestaltet, die keine Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 aufweist. Der Durchmesser der Manschette 18 ist größer als der der Schutzhülse 10 und beträgt 3,0 cm. Die Schutzhülse 10 wird aus V2A-Stahl gefertigt.The protective sleeve 10 has an open end 16 and a closed end 14 on. Inside the protective sleeve 10 is at the closed end 14 a fixing element 12 positioned. Preferably, the fixing element 12 around a sleeve. The diameter of the sleeve is designed such that a filtration unit 22 low resistance can be inserted into the sleeve. The open end is as a cuff 18 designed, no liquid inlet openings 20 having. The diameter of the cuff 18 is greater than that of the protective sleeve 10 and is 3.0 cm. The protective sleeve 10 is made of V2A steel.

1B zeigt eine schematische Seitenansicht der Filtrierungseinheit 22 der erfindungsgemäßen Mirofiltrationsvorrichtung. Hauptbestandteil der Filtrierungseinheit 22 sind die Holfasermembranen, die als Mehrzahl von Hohlfasern 24 ein Hohlfaserbündel bilden. Die Hohlfasern 24 bestehen aus Polysulfon und weisen Poren mit einer Ausschlussgrenze von 0,2 μm auf. An einem ersten Ende 26 wurden die Hohlfasern 24 mittels eines Verschlusselementes 28 komplett versiegelt. Der Zugang zum Lumen der Hohlfasern 24 bleibt an einem zweiten Ende 30 offen. An dem zweiten Ende 30 werden die Hohlfasern 24 als Hohlfaserbündel durch ein Halteelement 32 zusammengehalten. Das Hohlfaserbündel liegt damit im offenen Verbund vor, so dass die einzelnen Hohlfasern 24 bei entsprechender Dimensionierung der Schutzhülse 10, d. h. die totale Länge der Faserbündel einschließlich des Verschlusselements 28 und des Halteelements 32 ist etwas länger, vorzugsweise 0,1–1% länger, als die Schutzhülse 10, leicht schwingen können. Das Halteelement 32 wird nach dem Verguss der Faserbündel planar ausgefertigt, um einen flüssigkeitsdichten Anschluss an ein Mittel 34 zum Fixieren der Filtrierungseinheit und zum Absaugen des Filtrats zu gewährleisten. Der Abstand zwischen dem Verschlusselement 32 und dem Mittel 34 zum Fixieren wird durch einen O-Ring 33 hergestellt und bilden einen Sammelraum 36 aus, in dem das Filtrat gesammelt und dann abgesaugt wird. Verschlusselement 28 und Halteelement 32 bestehen aus einem temperaturresistenten Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan. 1B shows a schematic side view of the filtration unit 22 the Mirofiltration device according to the invention. Main component of the filtration unit 22 are the Holfasermembranen, as a majority of hollow fibers 24 form a hollow fiber bundle. The hollow fibers 24 consist of polysulfone and have pores with an exclusion limit of 0.2 microns. At a first end 26 were the hollow fibers 24 by means of a closure element 28 completely sealed. Access to the lumen of the hollow fibers 24 stays at a second end 30 open. At the second end 30 become the hollow fibers 24 as a hollow fiber bundle by a holding element 32 held together. The hollow fiber bundle is thus in an open composite, so that the individual hollow fibers 24 with appropriate dimensioning of the protective sleeve 10 ie the total length of the fiber bundles including the closure element 28 and the retaining element 32 is slightly longer, preferably 0.1-1% longer than the protective sleeve 10 , easy to swing. The holding element 32 is planarized after casting the fiber bundles to provide a liquid-tight connection to an agent 34 to fix the filtration unit and to suck the filtrate. The distance between the closure element 32 and the agent 34 for fixing is by an O-ring 33 made and form a collection room 36 in which the filtrate is collected and then aspirated. closure element 28 and holding element 32 consist of a temperature-resistant plastic, preferably polyurethane.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Schutzhülse 10 mit innenliegender Filtrierungseinheit 22 der erfindungsgemäßen Mirofiltrationsvorrichtung. Das Verschlusselement 28 der Filtrierungseinheit 22 ist in dem Fixierungselement 12 der Schutzhülse 10 gelagert. Durch die Flüssigkeitseintrittsöffnungen 20 gelangt das die Schutzhülse 10 umgebende Medium an die Hohlfasern 24 und kann nach Anlegen von Unterdruck in deren Lumen abfiltriert werden. Die Manschette 18 stellt das offene Ende 16 der Schutzhülse 10 dar und nimmt das offene Ende 30 der Hohlfasern 24 sowie das Halteelement 32 auf. Zur weiteren Fixierung des Halteelementes 32 können in die Manschette 18 Fixierschrauben, vorzugsweise von drei Seiten eingebracht werden. 2 shows a schematic side view of the protective sleeve 10 with internal filtration unit 22 the Mirofiltration device according to the invention. The closure element 28 the filtration unit 22 is in the fixing element 12 the protective sleeve 10 stored. Through the liquid inlet openings 20 this gets the protective sleeve 10 surrounding medium to the hollow fibers 24 and can be filtered off after applying negative pressure in the lumen. The cuff 18 represents the open end 16 the protective sleeve 10 and takes the open end 30 the hollow fibers 24 and the retaining element 32 on. For further fixation of the retaining element 32 can in the cuff 18 Fixing screws, preferably from three sides are introduced.

3 zeigt eine schematische Seitenansicht der Schutzhülse 10 mit innenliegender Filtrierungseinheit 22 und aufgesetztem Mittel 34 zum Fixieren der Filtrierungseinheit 22 und Absaugen des Filtrats. Aufbau und Bezugszeichen sind analog zu 3. Zur besseren Darstellung ist die Manschette 18 jetzt durchsichtig gezeichnet. In das offene Ende 16 der Schutzhülse 10 ist das Mittel 34 zum Fixieren der Filtrierungseinheit 22 und Absaugen des Filtrats eingesetzt. Das Mittel 34 weist ein oberes planares Ende und ein Außengewinde 38, das in die Manschette 18 eingeschraubt wird. Schutzhülse 10 und Fixierungs- und Absaugmittel 34 sind zusätzlich über drei Federn entsprechender Zugskraft miteinander verbunden. In einer alternativen Ausführung kann auf ein Gewinde verzichtet werden und die Fixierung und Abdichtung nur über 3 Federn entsprechender Zugkraft erreicht werden. 3 shows a schematic side view of the protective sleeve 10 with internal filtration unit 22 and attached means 34 for fixing the filtration unit 22 and suction of the filtrate. Structure and reference numerals are analogous to 3 , For better illustration, the cuff 18 now drawn transparent. In the open end 16 the protective sleeve 10 is the means 34 for fixing the filtration unit 22 and suction of the filtrate. The middle 34 has an upper planar end and an external thread 38 that in the cuff 18 is screwed in. protective sleeve 10 and fixative and suction agents 34 are additionally connected to each other via three springs of corresponding tensile force. In an alternative embodiment can be dispensed with a thread and the fixation and sealing can be achieved only by 3 springs corresponding tensile force.

Die Filtrierungseinheit 22 bzw. das Halteelement 32 werden durch einen O-Ring 33 aus PTFE gegen das planare Ende des Mittels 34 zum Fixieren der Filtrierungseinheit 22 und Absaugen des Filtrats randständig abgedichtet. Die Geometrie der einzelnen Bauteile ist so bemessen, dass die Lumen aller Hohlfasern 24 Zugang zum Sammelraum 36 haben, der durch das Halteelement 32 und durch die Abstandshaltung über den O-Ring 33 zum planaren Ende des Mittel 34 zum Fixieren der Filtrierungseinheit 22 und Absaugen des Filtrats definiert wird. Das Mittel 34 weist als Ablaufrohr 40 für das Filtrat ein Metallrohr auf, über das bei Betrieb der erfindungsgemäßen Mikrofiltrationsvorrichtung entsprechender Unterdruck angelegt werden kann und zellfreie Flüssigkeit über die Hohlfasern 24 und den Sammelraum 36 abgezogen wird. An der Außenseite des Ablaufrohrs 40 ist der Adapter 42 befestigt, der zur Montage der erfindungsgemäßen Mikrofiltrationsvorrichtung im Bioreaktor dient.The filtration unit 22 or the holding element 32 be through an O-ring 33 made of PTFE against the planar end of the agent 34 for fixing the filtration unit 22 and sucked off the filtrate marginally sealed. The geometry of each component is such that the lumens of all hollow fibers 24 Access to the collection room 36 have that through the retaining element 32 and by keeping the distance over the O-ring 33 to the planar end of the medium 34 for fixing the filtration unit 22 and suction of the filtrate is defined. The middle 34 points as drainpipe 40 for the filtrate, a metal tube, on which during operation of the microfiltration device according to the invention corresponding negative pressure can be applied and cell-free liquid on the hollow fibers 24 and the collection room 36 is deducted. On the outside of the drainpipe 40 is the adapter 42 attached, which serves for mounting the microfiltration device according to the invention in the bioreactor.

Die Praktikabilität der erfindungsgemäßen Mikrofiltrationsvorrichtung konnte in Langzeitversuchen von bis zu sechs Wochen gezeigt werden. Die erfindungsgemäße Mikrofiltrationsvorrichtung weist eindeutig Vorteile gegenüber der bislang genutzten Mikrofiltrationseinheit in Anpassung an einen Fermenter im Außenkreislauf auf.The practicability the microfiltration device according to the invention could be demonstrated in long-term trials of up to six weeks. The microfiltration device according to the invention clearly has advantages the previously used microfiltration unit in adaptation to a Fermenter in the external circuit on.

1010: Schutzhülseprotective sleeve
1212: Fixierungselementfixing element
1414: geschlossenes Endeclosed The End
1616: offenes EndeRestricted The End
1818: Manschettecuff
2020: FlüssigkeitseintrittsöffnungenLiquid inlet openings
2222: Filtrierungseinheitfiltration unit
2424: Hohlfasernhollow fibers
2626: erstes Endefirst The End
2828: Verschlusselementclosure element
3030: zweites Endesecond The End
3232: Halteelementretaining element
3333: O-RingO-ring
3434: Mittel zum Fixieren der Filtrierungseinheit und Absaugen des Filtratsmedium for fixing the filtration unit and suction of the filtrate
3636: Sammelraumplenum
3838: Außengewindeexternal thread
4040: Ablaufrohrdrain pipe
4242: Adapteradapter

Claims

Microfiltration device in bioreactors, comprising - a protective sleeve ( 10 ) with liquid inlet openings ( 20 ), wherein the protective sleeve ( 10 ) a closed end ( 14 ) with an internal fixing element ( 12 ) and an open end ( 16 ), as a cuff ( 18 ) is formed, - one in the cavity of the protective sleeve ( 10 ) arranged filtration unit ( 22 ) with hollow fibers arranged in bundles ( 24 ), wherein the hollow fiber bundles are liquid- and / or suspension-permeable along the longitudinal axis and at a first end ( 26 ) with a closure element ( 28 ) and at a second end ( 30 ) with a holding element ( 32 ) are fixed, wherein at the second end ( 30 ) a collection room ( 36 ) forms for the filtrate and the open ends ( 30 ) of the hollow fibers ( 24 ) in the collecting space ( 36 ) and wherein the filtration unit ( 22 ) in the cavity of the protective sleeve ( 10 ) is arranged such that the closure element ( 28 ) of the filtration unit ( 22 ) in the fixing element ( 12 ) of the protective sleeve ( 10 ) is positioned and the retaining element ( 32 ) of the filtration unit ( 22 ) in the cuff ( 18 ) of the protective sleeve ( 10 ) is positioned liquid-tight and - a means ( 34 ) for fixing the filtration unit ( 22 ) and aspirating the filtrate, the agent ( 34 ) with the cuff ( 18 ) of the protective sleeve ( 10 ) is positively connected and liquid-tight.

Apparatus according to claim 1, characterized ge indicates that the hollow fibers ( 24 ) Have pores with an exclusion limit in the range of 0.01 to 2 microns, preferably in the range of 0.1 to 0.5 microns, more preferably at 0.2 microns.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow fibers ( 24 ) a total filtration area in the range of 2 × 10 ^-4 m ² to 10 m ² , preferably in the range of 2 × 10 ² m ² to 1 m ² , more preferably in the range of 2 × 10 ^-2 m ² to 0.5 m ² have.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow fibers ( 24 ) of polyacrylonitrile (PAN), polypropylene (PP) or polyvinylidene fluoride (PVDF), polysulfone (PSU), polyethersulfone (PESU) or polytetrafluoroethylene (PTFE), preferably polysulfone (PSU), polyethersulfone (PESU) or polytetrafluoroethylene (PTFE), especially preferably consist of polysulfone (PSU).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the closure element ( 28 ) has a thread on its outer side.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the retaining element ( 32 ) an O-ring ( 33 ), wherein the thickness of the O-ring (33) the size of the collecting space ( 36 ) certainly.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the protective sleeve ( 10 ) made of stainless steel, preferably made of VA steel, more preferably made of V2A, V4A, V1A, V3A or V5A steel.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the contact sleeve ( 10 ) lies along its longitudinal axis in the range of 3.5 to 55 cm, preferably in the range of 7.5 to 35 cm, more preferably in the range of 7.5 to 17.5 cm.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the main body of the protective sleeve ( 10 ) in the range of 0.5 to 10 cm, preferably in the range of 0.5 to 5 cm, more preferably in the range of 1 to 3 cm.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the sleeve ( 18 ) 1 to 25%, preferably 3 to 20%, more preferably 5 to 15% greater than the diameter of the protective sleeve ( 10 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element ( 12 ) of the protective sleeve ( 10 ) is a sleeve.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cuff ( 18 ) of the protective sleeve ( 10 ) has an internal thread.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 34 ) for fixing the filtration unit ( 22 ) and suction of the filtrate on the cuff ( 18 ) of the protective sleeve ( 10 ) complementary end of an external thread ( 38 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 34 ) for fixing the filtration unit ( 22 ) and suction of the filtrate a drain pipe ( 40 ) for the filtrate.

Apparatus according to claim 14, characterized in that the drain pipe ( 40 ) for the filtrate to a vacuum generating pump, preferably a vacuum pump can be connected.

Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the drain pipe ( 40 ) for the filtrate an adapter ( 42 ) having.

Bioreactor for the cultivation of microorganisms and for product synthesis on a cellular basis, characterized that the bioreactor in its interior a microfiltration device according to one of the claims 1 to 15.

Bioreactor according to claim 17, characterized in that the microfiltration device via the adapter ( 42 ) is fixed in the interior.