DE2626292B2

DE2626292B2 - Vorrichtung zur Messung der Konzentration einer Substanz

Info

Publication number: DE2626292B2
Application number: DE2626292A
Authority: DE
Inventors: Tadahiko Tokio Ando; Norio Kawagoe Kamiyama; Tokuji Asaka Kitsunai; Yoshifumi Asaka Oikawa; Takehiko Wako Saitama Shibata
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1976-06-11
Publication date: 1979-01-11
Also published as: CA1057077A; SE7606559L; JPS5334508B2; US4075062A; DE2626292A1; DE2626292C3; JPS51146882A; SE416351B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im allgemeinen ist es bei der Kultivierung von Mikroorganismen möglich, die Zellendichte der Mikroorganismen in der Kulturlösung durch Messung der optischen Dichte der Lösung zu ermitteln, so daß es von großer Bedeutung ist, eine genaue Messung der optischen Dichte der Kulturlösung durchzuführen.

Bei der Kultivierung oder Züchtung von aeroben Mikroorganismen werden jedoch Luftblasen in großen Mengen in dem verwendeten Behälter erzeugt, wenn eine Behandlung mit Luft durchgeführt wird, so daß bei der Messung der optischen Dichte einer Probenlösung mit dem Kolorimeter die Luftblasen oft in die Meßkammer eindringen, wodurch die Lichtübertragungsfunktion durch unregelmäßige Reflexion stark beeinträchtigt wird, welche durch solche Luftblasen hervorgerufen wird, so daß dadurch die Messung ungenau wird.

Bei der gerätetechnischen Verwirklichung des Erfindungsgedankens wird von einem Kolorimeter ausgegangen, wie es in dem JP-GM 1 21 310/73 beschrieben ist; es ist jedoch auch möglich, andere Gerätetypen zu verwenden, welche dieselben Wirkungen gewährleisten. Das Gerät nach dem JP-GM 121310/73 ist ein Eintauch-Kolorimeter, welches in die Meßlösung

eingetaucht wird, um die optische Dichte der Lösung leicht aus der photoelektromotorischen Kraft zu ermitteln, welche durch ein Voltmeter angezeigt wird, das an eine Photozelle über eine entsprechende Leitung angeschlossen ist Ein solches Kolorimeter ist folgender-

IS maßen aufgebaut: Es wird Licht von einer Lichtquelle durch ein Farbfilter und durch eine Linse auf eine Probenkammer projiziert, welche derart ausgebildet ist, daß die Probe (die zu untersuchende Lösung) frei eintreten und austreten kann, um Licht aus der Lichtquelle durch die Probe hindurchtreten zu lassen. Weiterhin weist ein solches Gerät eine Photozelle oder einen Phototransistor auf, und die Lichtquelle und die Photozelle oder der Phototransistor sind jeweils über eine entsprechende Leitung mit einer Energiequelle und einem Voltmeter verbunden, welches das Absorptionsvermögen automatisch registriert

Aufgabe der Erfindung ist. es, ein Eintauch-Kolorimeter der eingangs näher erläuterten Art zu schaffen, welches ein besonders exaktes Meßergebnis liefert, welches durch Luftblasen nicht verfälscht ist

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Patentbegehren niedergelegten Merkmale.

Eine Trübung oder das Absorptionsvermögen der Kulturlösung läßt sich durch Messung der optischen

r> Dichte der Lösung ermitteln, und es ist bekannt, daß die optische Dichte der Anzahl von Mikroorganismen in der Kulturlösung proportional ist Auf diese Weise läßt sich die Anzahl von Mikroorganismen bestimmen, d. h. die Zellendichte der Mikroorganismen in der Kulturlö sung, indem die optische Dichte der Lösung ermittelt wird.

Allgemein läßt sich die optische Dichte (OD) durch die folgende Formel angeben:

OD = log

Lichtübertragungsfunktion

= — log (Lichtübertragungsfunktion)

= - log

Intensität des übertragenen Lichtes Intensität des einfallenden Lichtes

Das Eintauch-Kolorimeter wird in die Probenlösung eingetaucht, um die Dichte oder Trübung leicht aus der photoelektromotorischen Kraft zu ermitteln, welche von einem Voltmeter angezeigt wird, das über eine Leitung an die Einrichtung angeschlossen ist Wenn es daher beispielsweise erwünscht ist, die Dichte einer Kulturlösung während der Kultivierung oder des Wachstums der Mikroorganismen zu ermitteln, so läßt sich einfach das Eintauch-Kolorimeter in ein Fermenter-Gefäß eintauchen. Das Gerät kann auch in einen Fluß, einen See, einen Wasserbehälter oder eine ähnliche Einrichtung eingetaucht werden, wenn es erwünscht ist, darin die Trübung des Wassers zu ermitteln.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Kulturenbehältcr oder einen Fermenter, in welchem ein Eintauch-Kolorimeter angeordnet ist, welches eine Entschäumungseinrichtung aufweist,

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in der Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie IH-III in der F i g. 2, in welchem in vergrößertem Maßstab ein Einlaß für eine Kulturenlösung in den Innenraum des Zylinders des !Colorimeters veranschaulicht ist,

F i g. 4 und 5 jeweils eine schematische Darstellung eines Durchgangs bzw. einer Probenkammer,

F i g. 6 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung in teilweise geschnittener Darstellung, und zwar in einer bevorzugten Ausführungsform mit zwei Photozellen oder Phototransistoren und mit einer Probenmeßkammer und einer Referenzproben-Meßkammer,

F i g. 7 und 8 jeweils eine vergrößerte schematische Darstellung des Durchgangs und der Meßkammer, wie sie in der Vorrichtung verwendet werden,

Fig.9 und 10 jeweils eine graphische Darstellung, welche die Meßergebnisse der optischen Dichte in einer Kultur eines Bacillus subtilis veranschaulichen, indem ein erfindungsgemäßes Eintauch-Kolorimeter verwendet wurde, und

Fig. 11 und 12 jeweils eine graphische Darstellung, welche die Meßergebnisse der optischen Dichte bei Hefekulturen veranschaulichen (Saccharomyces cerevisiae), wobei die Meßergebnisse mit dem erfindungsgemäßen Eintauch-Kolorimeter ermittelt wurden.

Das Eintauch-Kolorimeter hat einen Doppelzylinderaufbau in seinem oberen Teil, welcher derart ausgebildet ist, daß eine nach unten gerichtete Strömung der Probenflüssigkeit im inneren oder im äußeren Zylinder erzeugt wird, indem der Flüssigkeitspegelunterschied ausgenutzt wird, welcher durch das Anheben des Flüssigkeitspegels entsteht, der auf der Außenseite des Kolorimeters hervorgerufen wird, wenn die Lösung dazu gebracht wird, beim Umrühren gegen das Kolorimeter zu strömen, und zwar in der Weise, daß die in der Lösung befindlichen Luftblasen die Möglichkeit haben, aus der Lösung nach oben zu entweichen, während die Lösung selbst im Zylinder nach unten strömt. Dann wird die Strömungsrichtung der Lösung in einer Verbindungseinrichtung zwischen dem inneren Zylinder und dem äußeren Zylinder umgekehrt, so daß die Lösung im äußeren Zylinder nach dem Austreten aus dem inneren Zylinder nach oben strömt oder aber im inneren Zylinder nach oben strömt, nachdem sie aus dem äußeren Zylinder ausgetreten ist Wenn die Lösung das Ende des äußeren oder des inneren Zylinders erreicht, wird die Strömungsrichtung erneut umgekehrt, so daß die Lösung dann im äußeren bzw. im inneren Zylinder nach unten strömt Durch eine solche doppelte Umkehrung der Strömungsrichtung werden die Luftblasen aus der Lösung ausgeschieden, und die Lösung gelangt in eine Zwischenkammer, um durch eine Meßkammer hindurchgeführt zu werden, die im unteren Teil der Zwischenkammer angeordnet ist Anschließend tritt die Lösung aus der unteren Kammer, welche im unteren Teil der Meßkammer angeordnet ist, nach unten aus und auf diese Weise zirkuliert die Lösung in dem Kolorimeter. Somit weist die Meßkammer einen Lösungseinlaß und einen Lösungsauslaß auf, die in der Zwischenkammer bzw. in der unteren Kammer angordnet sind, so daß die Probenflüssigkeit kontinuierlich durch die Meßkammer hindurciiströmen kann, damit eine kontinuierliche Messung der optischen Dichte der Lösung gewährleistet ist In der Meßkammer wird Licht von einer Lichtquelle im unteren Teil der Anordnung in die ProbenP.üssigkeit in der Meßkammer durch ein Farbfilter und eine Kondensorlinse eingestrahlt Das ausgesandte Licht wird in einer photometrischen Kammer eingefangen und wird dort zur Messung

,o verwendet Diese photometrische Kammer ist mit Photozellen oder Phototransistoren ausgestattet die gegenüber von der Lichtquelle angeordnet sind. Die Lichtquelle und die Photozellen oder Phototransistoren sind jeweils an eine Energiequelle und an ein Voltmeter über eine entsprechende Leitung angeschlossen, um die Messung der optischen Dichte der Probenflüssigkeit ■durchzuführen.

Nachfolgend wird das Kolorimeter im einzelnen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, und zwar in einer Anordnung, in welcher das Kolorimeter in einem Kulturenbehälter angeordnet ist Es wird angenommen, daß die Kulturenlösung zunächst vom Einlaß in den inneren Zylinder eintritt, die folgende Beschreibung ist jedoch auch für den Fall anwendbar, daß die Kulturenlösung zunächst in den äußeren Zylinder und anschließend erst in den inneren Zylinder gelangt Gemäß F i g. 1 ist ein Rührwerk 15 in einem Behälter 14 angeordnet, und das Rührwerk 15 wird in Drehung versetzt, um die Kulturenlösung umzurühren,

jo während sterilisierte Luft aus einer Düse eingeblasen wird, welche über eine Rohrleitung 16 zugeführt wird, um während des Umrührens eine Kultivierung zu erreichen. Wenn das Rührwerk nicht in Betrieb ist, ist gemäß Fig.3 der Flüssigkeitspegel im Behälter 14

J5 ebenso hoch wie der Flüssigkeitspegel (h) im äußeren Zylinder 20 und im inneren Zylinder 19 der Entschäumungseinrichtung.

Wenn das Rührwerk eingeschaltet wird, strömt die Kulturenlösung in der durch Pfeile in der F i g. 2 angegebenen Richtung, und wenn die Lösung auf den äußeren Zylinder 20 auftrifft, strömt sie bis zur Höhe h\ entlang dem äußeren Zylinder nach oben. Deshalb erfolgt ein Ausgleich zwischen der Kulturenlösung, welche in der. inneren Zylinder 19 durch den Einlaß 21 eingetreten ist, der entgegengesetzt zu der Rührrichtung angeordnet ist, und zwar in der Weise, daß ein Ausgleich durch denjenigen Pegel der Lösung erfolgt, welche entlang dem äußeren Zylinder 20 angestiegen ist, wobei dieser Pegel um h\ höher wird als der

so Flüssigkeitspegel Λ in der Umgebung. Somit strömt die Kulturenlösung in den inneren Zylinder 19, wobei diejenigen Luftblasen entfernt werden, welche größer sind als die Maschen des Gitters oder Siebes, welches am Einlaß 21 des äußeren Zylinders 20 angeordnet ist.

Weiterhin werden diejenigen Blasen aus der Lösung eliminiert, welche noch in der Lösung verblieben waren, während die Lösung im inneren Zylinder 19 langsam nach unten strömt, indem diese Blasen nach oben abgeführt werden.

Es ist erwünscht, eine geeignete Flüssigkeitspegeldifferenz h\ zu erreichen. Wenn beispielsweise ein Kulturenbehälter mit einem Durchmesser von 20 cm verwendet wird, ist es möglich, den gewünschten Püssigkeitspegelunterschied h\ dadurch zu erreichen, daß eine Rührgeschwindigkeit oberhalb von 150 U/min verwendet wird. Das oben beschriebene Prinzip kann offensichtlich auch auf den Fall angewandt werden, daß die Probenflüssiekeit zunächst in den äußeren Zylinder

einströmt und dann anschließend in den inneren Zylinder geführt wird, von wo sie dann in die Zwischenkammer 24 gelangt.

Die Strömungsrichtung der im inneren Zylinder 19 zunächst nach unten strömenden Flüssigkeit wird > umgekehrt, wenn die Flüssigkeit die zur Strömungsumkehr dienende Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder erreicht, welche am unteren Ende des inneren Zylinders in Form eines Durchgangs 22 angeordnet ist. Somit fließt die Lösung in diesem in Durchgang 22 nach oben, und beim Erreichen des Endes wird die Strömung erneut in ihrer Richtung umgekehrt, so daß die Lösung dann im äußeren Zylinder 20 nach unten strömt. Durch diese zweimalige Umkehr der Strömungsrichtung werden die in der Lösung enthalte- r, nen Luftblasen vollkommen aus der Lösung eliminiert, und sie steigen im äußeren Zylinder 20 nach oben und treten dort aus. Dann strömt die nunmehr von Luftblasen freie Kulturenlösung aus dem äußeren Zylinder durch die Einlasse 23 in die Zwischenkammer 24, um durch die Meßkammer 25 hindurchzugehen, welche im unteren Teil des Durchgangs angeordnet ist. In der Meßkammer wird dann die optische Dichte der Lösung gemessen. Dann strömt die Lösung aus der Austrittsöffnung 32 der Meßkammer in die untere 2^r> Kammer 26 ein und gelangt von dort durch die Austrittsöffnung 27 wieder heraus, um im Kulturenbehälter zu zirkulieren. Die Verweilzeit der Probe in dem Kolorimeter beträgt etwa 1 bis 3 Minuten, und eine Abweichung in der Messung ist vernachlässigbar. «>

Die Zwischenkammer 24 und die untere Kammer 26 dienen dazu, einen glatten und ordnungsgemäßen Meßvorgang zu gewährleisten, indem eine stabile Strömung der Lösung in der Meßkammer herbeigeführt wird, und zwar durch eine Wechselwirkung der j> Strömung aus dem äußeren Zylinder mit der Strömung in der Meßkammer, was durch Umrühren im Kulturenbehälter erreicht wird, so daß diese Kammern in einer Vielfalt von Konfigurationen angeordnet sein können, und solche Kammern können im einfachsten Fall leere Räume sein. Gegebenenfalls kann auch eine Leitfläche in jeder Kammer angeordnet werden. Gewöhnlich genügen jedoch für den vorliegenden Zweck leere Räume. Unter bestimmten Voraussetzungen kann der erwünschte Erfolg auch mit nur einer oder mit zwei 4ϊ Kammern herbeigeführt werden. Offensichtlich kann auch die Form des Durchgangs zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder in Abhängigkeit von dem jeweils angestrebten Zweck entsprechend gewählt werden. 5η

Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, leicht und kontinuierlich die optische Dichte einer Kulturenlösung zu messen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, daß der Meßvorgang überwacht wird. Weiterhin ist es auch möglich, die Meßergebnisse automatisch aufzuzeichnen, indem die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine entsprechende Leitung mit einer Aufzeichnungseinrichtung verbunden wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß das Ausgangssignal der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung für verschiedene automatische Steuerungen verwendet werden kann.

Nachfolgend wird der Aufbau des Kolorimeterteils der Eintauch-Kolorimeter-Anordnung insbesondere anhand der F i g. 4 und 5 beschrieben. Dieses Kolorimeter hat eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 10 bis 50 mm und enthält in der Lichtquellenkammer eine Lichtquelle 2, ein Farbfilter 3, eine Linse 4 sowie eine Probenmeßkammer 5. Weiterhin sind in der Lichtmeßkammer eine Photozelle 6 oder ein Phototransistor 7 und ein Fenster 8 angeordnet, wobei die Photozelle oder der Phototransistor mit einer äußeren Konstantspannungsquelle und einem Gleichspannungs-Voltmeter jeweils über eine Leitung 9 verbunden sind.

Im Betrieb wird das Kolorimeter 1 in einer zu untersuchenden und in Bewegung befindlichen Lösung angeordnet, wodurch die Lösung vom oberen Einlaß her in das Kolorimeter eintritt und dann in die Meßkammer 5 gelangt. Nachdem die Lösung durch die Meßkammer 5 hindurchgegangen ist, tritt sie aus dem Auslaß 11 wieder aus. Das von der Lichtquelle 2 durch das Farbfilter 3 und die Linse 4 ausgesandte Licht geht durch die Probe hindurch und wird durch das Fenster 8 auf die Photozelle 6 oder den Phototransistor 7 projiziert Die optische Dichte der Probe läßt sich aus der Messung der photoelektronischen Kraft bestimmen, welche in Form einer Spannung von dem Gleichspannungs-Meßgerät angezeigt wird, welches an die Photozellen oder die Phototransistoren über die Leitung 9 angeschlossen ist Die verwendete Lichtquelle 2 kann beliebiger bekannter Art sein, vorausgesetzt, daß das ausgesandte Licht eine Wellenlänge innerhalb eines bestimmten Bereiches hat Die Photozelle 6 oder der Phototransistor 7, welche zur Messung des übertragenen Lichtes verwendet werden, können dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt sein. Auch die Länge der Leitung 9 kann in entsprechender Weise gewählt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Tiefe der Probenlösung.

In der F i g. 6 ist in teilweise geschnittener Darstellung eine Seitenansicht einer Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher zwei Photozellen oder Phototransistoren und eine Probenmeßkammer sowie eine Referenzproben-Meßkammer vorhanden sind. Es ist ersichtlich, daß die Probenmeßkammer 5 und die Steuerproben-Meßkammer 5' ebenso wie die zwei Photozellen 6 und 6' oder die Phototransistoren 7 oder T in den entsprechenden Abteilen angeordnet sind, die im Zylinder 1 durch eine Trennplatte 12 gebildet sind. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß das Licht von der Lichtquelle 2 gleichförmig durch ein Farbfilter 3 und eine Linse 4 auf diese Anordnung projiziert wird.

Mit 13 sind Stopfen bezeichnet, welche zur Festlegung eines Einlasses und eines Auslasses für die Referenzproben-Meßkammer 5' dienen. Falls keine hinreichend stabile Konstantspannungsquelle zur Verfügung steht, wird eine bestimmte Lösung oder Wasser in die Steuerproben-Meßkammer 5' eingeführt, und zwar durch öffnen der Stopfen 13, welche nach dem Füllen wieder verschlossen werden. Durch freies Einleiten der Probensubstanz in die Probenmeßkammer 5 ist es möglich, die optische Dichte einer Probe mit Hilfe des Voltmeters zu ermitteln, und zwar aus dem Spannungsverhältnis zwischen den zwei Kammern. Die Probenmeßkammer 5 ist mit Öffnungen 10 und 11 ausgestattet, welche zum Einleiten bzw. Ausleiten der Probe dienen.

Da die Photozellen 6 bzw. 6' oder die Phototransistoren 7 bzw. T mit dem Voltmeter jeweils über eine Leitung 9 verbunden sind, läßt sich die optische Dichte der Probe leicht mit Hilfe des Voltmeters aus dem Spannungsverhältnis zwischen der Probenmeßkammerseite und der Seite der Referenzproben-Meßkammer ermitteln.

Insbesondere ist es zweckmäßig, einen Aufbau zu verwenden, der die Möglichkeit bietet, denjenigen Teil der Anordnung auf ein Min^;mum zu beschränken, in

welchem die Strömung der Lösung in der Gefahr ist zu stagnieren, so daß eine Ansammlung oder eine Ablagerung von Mikroorganismen vermieden werden kann.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in welchem als typisches Beispiel von Mikroorganismen, wie sie in der Industrie verwendet werden, ein Bacillus subtilis in einem Kulturbehälter kultiviert wurde, der mit einem Eintauch-Kolorimeter ausgestattet war, welches mit einer Entschäumungseinrichtung versehen ist. Dabei wurde die optische Dichte der Mikroorganismen bestimmt.

Die bei diesem Beispiel verwendete Vorrichtung hatte einen Durchgang und eine Meßkammer, wie sie in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht sind. Die Kulturenlösung strömt von dem Einlaß 21 her in das Kolorimeter, strömt in dem inneren Rohr 19 nach unten, geht durch den Verbindungsdurchgang zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr hindurch, strömt im äußeren Rohr nach unten und wird in die Zwischenkammer 24 eingeleitet, und zwar durch eine Mehrzahl von Einlaßöffnungen 23, wird durch eine konische Seitenwand 29 gedrosselt und strömt weiter nach unten in die Meßkammer 25 aus einer öffnung 31, die in einer Trennwand 30 der Zwischenkammer 24 angeordnet ist. In der Meßkammer 25 wird Licht aus einer Lichtquelle (einer Lampe, die mit einer Linse an ihrem einen Ende ausgestattet ist) durch eine Kondensorlinse hindurchgeführt, um die optische Dichte mit Hilfe eines Phototransistors 7 zu messen. Nach der Messung tritt die Probenlös::ng in die untere Kammer ein, und zwar aus den öffnungen 32, 32'. Während dieser Zeit werden die Luftblasen, welche an der Unterseite des Fensters auf der Oberseite der Meßkammer haften, durch die Strömung der aus der öffnung 31 eintretenden Lösung abgewaschen.

Das Eintauch-Kolorimeter mit einer Entschäumungseinrichtung, welches in diesem Beispiel verwendet wird, hat eine Gesamtlänge von 40 cm und einen Außendurchmesser von 60 mm, und es hat eine Meßkammer mit Abmessungen von 10 mm χ 10 mm, wobei eine Einlaßöffnung von 15 mm² vorhanden ist. Dieses Kolorimeter wurde in einen mit einem Rührwerk ausgestatteten und auf konstante Temperatur gehaltenen handelsüblichen Mikroorganismen-Fermenter eingetaucht Dieses Gerät hat einen Innendurchmesser von 22 cm, eine Höhe von 45 cm und ein Fassungsvermögen von 14 Litern. Die Kultivierung der Mikroorganismen wurde unter Belüftung und Umrühren in diesem Fermenter durchgeführt, und die Zellendichte der Mikroorganismen wurde während der Kultivierung automatisch mit Hilfe eines Aufzeichnungsgerätes registriert, nachdem eine kontinuierliche Messung der optischen Dichte durchgeführt wurde.

Zunächst wurden 10 Liter eines Probenmediums in den Fermenter eingebracht (diese Probe enthielt 100 g -> Polypepton, 25 g Hefeextrakt und 25 g Natriumchlorid lind war auf einen pH-Wert von 7,0 eingestellt). Dann wurde die Probe während 30 Minuten einer Hochdruck-Dampfsterilisation ausgesetzt, indem ein Druck von 1 kp/cm² verwendet wurde. Nach dem Abkühlen wurde

κι die Probe auf 37°C gehalten. Dann wurden 200 ml einer Vorkulturlösung zugegeben, welche aus einer 20-Stunden-Schüttelkultur eines Stammes von Bacillus subtilis Marburg GSY 1026 auf der TB-Kultur bei 37°C hergestellt wurde. Anschließend wurden nach einer

i"> etwa Sminütigen Luftbehandlung 200 ml derselben Vorkulturlösung zugegeben, wonach weiter bei 37°C kultiviert wurde, und zwar bei einem Luftdurchfluß von 6000 ml/min und einer Rührgeschwindigkeit von 500 U/ min. Bei diesem Vorgang war ein Flüssigkeitspegel-

Jo unterschied von etwa 10 mm zu beobachten. Die optische Dichte, welche mit Licht von 660 nm Wellenlänge gemessen wurde, welche die Zellendichte von Mikroorganismen im Laufeder Kultivierung angibt, erhöhte sich als Funktion der Zeit, wie es in der

.'". graphischen Darstellung der F i g. 9 veranschaulicht ist.

Eine graphische Darstellung dieser Trübungskurve in einem logarithmischen Maßstab ergibt die in der Fig. 10 dargestellte Kurve. Diese Meßergebnisse zeigen an, daß die Messungen durchgeführt wurden,

to ohne daß eine Beeinflussung durch Luftblasen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung stattgefunden hat. Wenn eine Suspension aus Mikroorganismen zugegeben wird, erfolgt eine Dispersion im Behälter in zwei Minuten nach der Zugabe, und es ergibt sich eine

r> optische Dichte, wie sie auf der linken Seite der graphischen Darstellung in der Fig. 9 veranschaulicht ist, woraus ersichtlich ist, daß fast keine Verzögerung bei der Messung aufgetreten ist.

Gemäß der obigen Beschreibung kann die Zellendich-

w te in dem Fermenter durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr klar gemessen werden.

Beispiel 2

Der Vorgang gemäß Beispiel 1 wurde für eine Kultur •n aus Saccharomyces cerevisiae wiederholt, d. h. mit einer Hefe, indem ein Kulturmedium verwendet wurde, welches 3% Malzextrakt, 0,5% Hefeextrakt und 0,5% Glukose enthielt, und zwar bei 30⁰C und unter Umrühren mit einer Geschwindigkeit von 800 U/min ■")» und einer Belüftung mit einem Luftdurchfluß von 14 000cm³/min. Dies führte zu den in den Fig. 11 und 12 veranschaulichten Ergebnissen. In der Fig. 12 sind die in der F i g. 11 dargestellten Ergebnisse in logarithmischem Maßstab dargestellt.

Hierzu 7 Blntt /.cichnunucn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der Konzentration einer Substanz in einer auch Gasblasen enthaltenden Meßlösung, mit einer Eintauchsonde, die eine von der Meßlösung durchströmte Meßkammer und eine fotometrische Einrichtung zur Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit der Meßlösung in der Meßkammerumfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ruhrwerk (15) zur Erzeugung einer Strömungsbewegung der Meßlösung vorgesehen ist, daß die Eintauchsonde eine der MeBkammer (25) vorgeschaltete Entschäumungseinrichtung aus zwei koaxial ineinander angeordneten Rohren (19, 20) umfaßt, daß die einen Enden dieser Rohre offen sind und sich in Meßstellung der Eintauchsonde oberhalb des Pegels der Meßlösung befinden, daß das innere Rohr (19) in Meßstellung der Eintauchsonde durch eine unterhalb des Pegels der Meßlösung liegende und der vom Rührwerk (15) hervorgerufenen Strömungsbewegung entgegengerichtete Einlaßöffnung (21) mit der Meßlösung in Verbindung steht, daß am bezüglich des Pegels der Meßlösung unteren Ende des inneren Rohres (19) ein in das äußere Rohr (20) führender und die Strömungsrichtung umkehrender Durchlaß (22) für die im inneren Rohr nach unten strömende Meßlösung vorgesehen ist, daß das Innere des äußeren Rohres (20) mit einer ersten Strömungsstabilisierungskammer (24) über öffnungen (23) in Verbindung steht, die unterhalb des Durchlasses (22) angeordnet sind, daß die erste Strömungsstabilisierungskammer (24) mit der Meßkammer (25) verbunden ist, und daß die Meßkammer (25) mit der Meßlösung über eine zweite Strömungsstabilisierungskammer (26) in Verbindung steht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strömungsstabilisierungskammer (26) am Boden der Meßkammer (25) angeordnet ist

3. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in einem aeroben Fermenter zur kontinuierlichen Messung der Zellendichte von Mikroorganismen in einer Kulturlösung durch Messung der optischen Dichte der Kulturlösung in Abhängigkeit von deren Absorptionsvermögen.