DE3116878C2 - Vorrichtung zum Züchten von Mikroorganismen - Google Patents

Abstract

Zum kontinuierlichen steuerbaren Züchten von Mikroorganismen auf flüssigen Nährböden wird eine Vorrichtung verwendet, die ein Gehäuse (1) mit einer eingebauten Welle (2) einer Mischeinrichtung (3) aufweist, die Rührwerke hat. Innerhalb des Gehäuses (1) sind zwei Gruppen von Elementen (4 und 5) zur Ausbildung einer Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen vorgesehen, die die innere Oberfläche der Vorrichtung vergrößern und zueinander so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Spalt (6) entsteht. Mindestens eine Gruppe der Elemente (4) ist bezüglich der anderen Gruppe der Elemente (5) so verschiebbar, daß die Elemente (4) dieser Gruppe bei ihrer Verschiebung die Stärke der Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen in dem Spalt (6) regulieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Züchten von Mikroorganismen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist zum

I- Beispiel aus der DE-AS 23 37 056 bekannt. In dieser Druckschrift ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Kontakts zwischen einem immobilisierten biologischen Reaktionsteilnehmer und einer Substratlösung beschrieben. Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse für die Aufnahme eines flüssigen Nährbodens und einem in Gehäuse eingebauten antreibbaren Rührwerk. Als Teil einer Mischeinrichtung besitzt das Rührwerk Scheiben, die zwischen mit dem Gehäuse verbundenen festen Scheiben bewegt werden, wobei beide Scheiben Schichten von zu züchtenden Mikroorganismen tragen und die Spalte zwischen den Scheiben die Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen bestimmen.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß in ihr die die Voraussetzung zum erfolgreichen Züchten von Mikroorganismen auf flüssigem Nährboden bildende intensive Berührung des Züchtgutes und des Nährbodens, die eine kontinuierliche Zuführung des frischen Nährbodens und der Luft voraussetzt, infolge der beschränkten aktiven Flächen der Träger der Mikroorganismen infolge ihrer beschränkten Durchdringungsfähigkeit durch die Nährlösung einen erfolgreichen Züchtungsvorgang nicht gewährleisten können. Insbesondere können die Träger der Mikroorganismen zu einem wesentlichen Teil — etwa zur Hälfte — von /ter Nährlösung nicht durchdrungen werden, so daß sie praktisch unwirksam sind. Die Zuführung und die Ableitung dieser Nährlösung erfolgt lediglich durch je eine Zuleitung am oberen und am unteren Ende des Gehäuses.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bcsteht deshalb darin, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. des nebengeordneten Patentanspruches 2 so auszubilden, daß mit ihr eine rasche und erfolgreiche Züchtung von Mikroorganismen auf flüssigem Nährboden ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. mit dem Merkmal des Patentanspruches 2 gelöst. Die übrigen Patentansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgcgcnstandes im Sinne der Aufgabenstellung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß mit ihr durch eine wesentliche Intensivierung der Wirksamkeit der Reaktionsfläche für den Träger von Mikroorganismen ein verbesserter Stoffaustausch zwischen der Nährlösung und den zu züchtenden Mikroorganismen möglich ist. was eine größere Erzeugung von Mikroorganismen in kürzerer Zeit bedeutet. Hierbei wird der Zutritt einer größeren Nährstoffmenge in kürzerer Zeit zu den zu züchtenden Mikroorganismen bewirkt.

Zum Stand der Technik ist zusätzlich auf den Inhalt der US-PS 37 01713 hinzuweisen. In dieser Druckschrift ist eine Vorrichtung beschrieben, die zum Entfernen von überflüssigem Wasser aus einer Mikroorgis-

men enthaltenden Lösung dient. Dies erfolgt mittels Beheizens eines- die Lösung enthaltenden Behälters, mit heißem Dampf. Hierbei werden die zu beheizenden Flächen, die in den Behälter hineinragen, mittels hohler Rippen und einer hohlen Welle vergrößert.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt;

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt;

F i g. 3 die Einzelheit A von F i g. 2 und

F i g. 4 den Schnitt IV-IV von F i g. 2.

Die Vorrichtung zum Züchten von Mikroorganismen hat ein Gehäuse 1, das mit flüssigem Nährboden gefüllt wird und in dem eine Welie 2 einer Mischeinrichtung 3 und zwei Gruppen von Elementen 4 und 5 zur Ausbildung einsr Schicht der zu züchtenden Myzelformen von Mikroorganismen angeordnet sind.

Die beiden Gruppen von Elementen 4 und 5 vergrößern die Innenoberfläche der Vorrichtung und sind zueinander so angeordnet, daß zwischen ihnen e^;n Spalt 6 entsteht.

Die Gruppe der Elemente 4 ist bezüglich der anderen G ruppe der Elemente 5 derart versetzt, daß die Elemente 4 bei ihrer Versetzung die Stärke der Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen in dem Spalte regulieren.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform besteht die eine Gruppe der Elemente 4 aus Scheiben 7, die an der Welle 2 der Mischeinrichtung 3 montiert sind und gleichzeitig als ihre Rührwerke dienen. Die andere Gruppe der Elemente 5 besteht aus ringförmigen Vorsprüngen 8, die an der Oberfläche der Innenwand 9 des Gehäuses 1 angeordnet sind und zwischen den Scheiben 7 sitzen.

Die Welle 2 der Mischeinrichtung 3, ihre Scheiben 7, die Wandungen 9 des Gehäuses 1 und die ringförmigen Vorsprünge 8 sind hohl ausgeführt und kommunizieren miteinander. Sie sind mit Ausnahme der Außenwandung 10 aus einen kapillarartigen porösen Stoff hergestellt und mit flüssigem Nährboden gefüllt.

Als kapillarartiger poröser Stoff wird gepreßter Glasfcinsplitt verwendet. Es kann auch gepreßter Metallschrott eingesetzt werden.

Die Vorrichtung hat eine wärmeregulierende Außer.-wandung 10, die das Gehäuse 1 umschließt, und Rohrstutzen 11 und 12 zum Eintritt eines Kühlmittels in Richtung des Pfeiles B und zum Austritt des Kühlmittels in Richiung des Pfeiles C.

Die Welle 2 der Mischeinrichtung 3 sitzt in einem Kugellager 13, das in einer Buchse 14 angeordnet ist, die am Boden >5 des Gehäuses 1 befestigt ist. Am Deckel 16 des Gehäuses 1 ist die Welle 2 mittels eines Rings 17 gehalten und mit der Abtriebswelle einer Antriebsmaschine 18 der Mischeinrichtung 3 über eine Verbindungsmuffe 19 gekoppelt. Die Antriebsmaschine 18 ist mit einer Steuereinrichtung 20 verbunden.

In die Außenwandung 10 ist ein Rohrstutzen 21 für die Zuführung des flüssigen Nährbodens eingebaut, der in Richtung des Pfeiles Daus einer Dosiereinrichtung 22 in den Hohlraum 23 der Vorsprünge 8, in den Hohlraum 24 /wischen den Außen- und Innenwandungen 9 des Gehäuses 1 und weiter durch ihren kapillarartigen porösen Stoff in den Spalt 6 zwischen den Scheiben 7 und den Vorsprüngen 8 fließt.

In den Deckel 16 ist ein Rohrstutzen 25 für die Zuführung des flüssigen Nähr'?odens eingesetzt, der in Richtung des Pfeils E aus einer Dosierungseinrichtung 26 durch einen Kanal 27, der im Deckel 16 ausgebildet ist, in den Hohlraum 28 der Welle 2 und weiter durch den kapillarartigen porösen Stoff in den Spalt 6 zwischen den Scheiben 7 und den Vorsprüngen 8 fließt.
Im Boden 15 sind zwei Rohrstutzen 29 zum Ablassen des verbrauchten Nährbodens in Richtung der Pfeile F vorgesehen.

In der Außenwandung 10 und im Deckel 16 sind Rohrstutzen 30 und 31 für die Zuführung von Luft in

to Richtung des Pfeils G und für die Abführung von Luft in Richtung des Pfeils H aus der Vorrichtung eingebaut Die aus dem Rohrstutzen 31 ausströmende Luft tritt durch ein Filter 32 in das Außenmedium aus.

An der Außenseite des Bodens 15 sind Stützhebel 33 und 34 aufgestellt.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich besonders zum Züchten von Pilzformen der Mikroorganismen für die Herstellung von Antibiotika.

Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform, die ebenfalls eine Außenlandung 10 mit Stützen 11,12 sowie einen Boden 15 mit Stützhebel 33, 34 au!>.eist, eignet sich besonders zum Züchten einer MonozeK^nschicht der Mikroorganismen. Bei der Vorrichtung sind wieder zwei Gruppen von Elementen 4 und 5 vorgesehen, die zueinander derart versetzbar sind, daß die Elemente 4 und 5 b».: ihrer Bewegung die Stärke der Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen im Spalt 6 regulieren. Die eine Gruppe der Elemente 4 besteht aus koaxial angeordneten Zylindern 35, die an der Weile 2 der Mischeinrichtung 3 befestigt sind und gleichzeitig als ihre Rührwerke dienen. Die andere Gruppe der Elemente 5 besteht ebenfalls aus koaxial angeordneten Zylindern 36, die an einer weiteren Welle 37 der Mischeinrichtung 3 befestigt sind. Die Welle 37 ist koaxial zur Welle 2 angeordnet und zur Drehrichtung der Welle 2 entgegengesetzt drehbar. Die zv/ischen den Zylindern 35 angeordneten Zylinder 36 dienen gleichzeitig als weitere Rührwerke der Mischeinrichtung 3.

Die Zylinder 35 und 36 sind netzförmig ausgeführt.

Die Befestigung der Zylinder 35 an der Welle 2, die höh¹ ausgeführt wird, erfolgt unter Zuhilfenahme einer Scheibe 38, in deren Körper Kanäle 39 (F i g. 3) für die Zuführung des flüssigen Nährbodens in den Hohlraum der Vorrichtung ausgeführt sind, die mit dem J hohlraum 28 (F i g. 2) der Welle 2 und durch die Bohrungen 40, die in der Scheibe 38 ausgeführt werden, mit dem Hohlraum der Vorrichtung kommunizieren. Die Scheibe 38 (Fig.3) ist aus Ringen 41 zusammengesetzt. Der Hohlraum 28 (F i g. 2) der Welle 2 kommuniziert mit der Dosierungseinrichtung26.

Die Befestigung d;:r Zylinder 36 an der Welle 37 der Mischeinrichtung 3 erfolgt unter Zuhilfenahme einer Scheibe 42, in deren Körper Kanäle 43 (F i g. 4) für die Ableitung des verbrauchten Nährbodens durch die in der Scheibe 42 ausgeführten Bohrungen ^4 aus dem Hohlraum der Vorrichtung ausgebildet sind. Die Scheibe 42 ist aus Ringen 45 zusammengesetzt.

Der verbrauchte Nährboden tritt aus dem Hohlraum der Vorrichtung in den Kanal (F i g. 2) ein, der am Dekkel 16 des Gehäuses 1 ausgebildet ist, und weiter in ein Aufnahmegefäß 47.

An der Welle 37 ist ein Dichtungsring 48 vergesehen, der am Deckel 16 befestigt wird.

Am Deckel 16 ist ein Antrieb 49 zur Drehung der Wellen 2 und 37 mor.icrt, der ein Gehäuse 50 mit einem Deckel 51 sowie ein Getriebe 52 aufweist, das am Dekkel 51 befestigt und mittels Zahnradübersetzungen 53 und 54 mit den Wellen 2 bzw. 37 kinematisch gekoppelt

Die Abdichtung der Welle 2 erfolgt durch eine Dichtung 55.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Züchten von Mikroorganismen auf flüssigen Nährböden arbeitet folgendermaßen:

Durch die Rohrstutzen 21 (Fig. 1) und 25 wird das Gehäuse 1 mit flüssigem Nährboden gefüllt. Durch den Rohrstutzen 25 werden Ausgangszellen der Mikroorganismen eingebracht. Die Vorrichtung wird bei einer vorgegebenen Temperatur eingestellt. Der Nährboden mit den Mikroorganismenzellen wird durch Drehen der Welle 2 gemischt, die die Scheiben 7 trägt. Der Nährboden wird mit der durch den Rohrstutzen 30 in die Hohlräume 23 und 24 einzuführenden Luft belüftet. Die Luft und der flüssige Nährboden werden durch die innere Wandung 9 und die Vorsprünge 8 sowie über die Welle 2 und die Scheiben 7 in den Spalt 6 gedrückt.

Ic nach dem Wachstum haften die Mikroorganismen an der Oberfläche der inneren Wandung 9 des Gehäuses 1 und der Vorsprünge 8 sowie an der Oberfläche der Welle 2 und der Scheiben 7.

Die Stärke der Schicht der wachsenden Mikroorganismen wird durch die Ausmaße des Spaltes 6 zwischen den Vorsprüngen 8 der inneren Wandung 9 und den Scheiben 7 der Welle 2 der Mischeinrichtung 3 bestimmt. Die wachsende überflüssige Masse der Mikroorganismen wird bei Drehen der Scheiben 7 mechanisch abgetrennt und aus der Vorrichtung mit dem Strom des verbrauchten Nährbodens durch den Rohrstutzen 29 entfernt. Die verbrauchte Luft wird durch den Rohrstutzen 31 und das Filter 32 abgeführt.

Die Zuführung des frischen Nährbodens erfolgt durch die Dosierungseinrichtungen 22 und 26 über die Rohrstutzen 21 und 25.

Das Wachstum der Mikroorganismen erfolgt auf der stark vergrößerten inneren Oberfläche der Vorrichtung. Ein Absterben der Schicht der Mikroorganismen tritt infolge der kontinuierlichen Zuführung des frischen Nährbodens und der Luft nicht ein. Während ihres Betriebes ist die Vorrichtung vollständig mit dem Nährboden gefüllt.

Die Funktionsweise der Vorrichtung von F i g. 2 entspricht der von Fig. 1, jedoch mit folgendem Unterschied:

Das Gehäuse 1 wird mit dem Nährboden durch die Dosierungseinrichtung 26(F i g. 2), durch den Hohlraum 28 der Welle 2 und die Kanäle 39 (F i g. 3) der Scheibe 38 gefüllt. Der flüssige Nährboden tritt in den Hohlraum der Vorrichtung durch die Bohrungen 40 der Scheiben 38 ein. Die Luft ?.um Belüften wird auf die gleiche Weise zugeführt.

In die Vorrichtung werden Mikroorganismenzelien und der Nährboden eingebracht und mittels Gegendrehung der Wellen 2 (F i g. 2) und 37, die die netzförmigen Zylinder 35 und 36 tragen, vermischt. Die Mikroorganismen bilden eine Schicht an der netzförmigen Oberfläche der Zylinder 35 und 36. Die Stärke der Schicht der Mikroorganismen ist durch die Größe des Spaltes 6 zwischen den genannten Zylindern festgelegt. Die überflüs- eo sige Masse der Mikroorganismen wird bei der Drehung der Zylinder 35 und 36 mechanisch abgetrennt und mit dem Strom des verbrauchten Nährbodens durch die Kanäle 43 (Fig.4) und die Bohrungen 44 der Scheibe 42 sowie durch einen Kanal (F i g. 2) in das Aufnahmegefäß 47 abgeführL Die verbrauchte Luft wird auf die gleiche Weise abgeführL

Die Mikroorganismen wachsen an der gesamten Oberfläche der nci/förmigcn Zylinder 35 und 36 Die Vorrichtung ist beim Züchten der Mikroorganismen vollständig mit dem Nährboden gefüllt.

Hierzu J Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Züchten von Mikroorganismen auf flüssigen Nährböden mit einem Gehäuse für die Aufnahme des flüssigen Nährbodens mit einer im Gehäuse eingebauten Welle einer Mischeinrichtung, die Rührwerke aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses zwei Gruppen von Elementen vorgesehen sind, auf denen eine Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen gebildet wird, die die innere Oberfläche vergrößern und zueinander so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Spalt entsteht, wobei mindestens die erste Gruppe der Elemente in bezug auf die zweite Gruppe der Elemente derart bewegbar angeordnet ist, daß die Elemente der ersten Gruppe bei ihrer Bewegung die Stärke der Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen in dem Spalt regulieren und wobei die erste Gruppe der Elemente aus Scheiben besteht, die an der Welle der Mischeinrichtung befestigt sind und gleichzeitig als ihre Rührwerke dienen und wobei die zweite Gruppe der Elemente aus ringförmigen Vorsprüngen besteht, die an der Innenoberfläche des Gehäuses angeordnet sind und zwischen den Scheiben liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) der Mischeinrichtung, ihre Scheiben (7), die Wände (9) des Gehäuses (1) und seine ringförmigen Vorsprünge (8) hohl ausgeführt sind, miteinander kommunizieren, aus einem kapillarartigen porösen Stoff hergestellt sind und mit flüssigem Nährboden gefüllt sind.

2. Vorrichtung zum Züchten von Mikroorganismen auf Düssigen NRhrbödt·./ mit einem Gehäuse für die Aufnahme des flusJgen Näh.bcdens mit einer im Gehäuse eingebauten Welle t «er Mischeinrichtung, die Rührwerke aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses zwei Gruppen von Elementen vorgesehen sind, auf denen eine Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen gebildet wird, die die innere Oberfläche vergrößern und zueinander so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Spalt entsteht, wobei mindestens die erste Gruppe der Elemente in bezug auf die zweite Gruppe der Elemente derartig bewegbar angeordnet ist, daß die Elemente der ersten Gruppe bei ihrer Bewegung die Stärke der Schicht der zu züchtenden Mikroorganismen im Spalt regulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe der Elemente aus koaxial angeordneten Zylindern (35) besteht, die an der Hauptwelle (2) befestigt sind und gleichzeitig als ihre Hauptrührwerke dienen, und daß die zweite Gruppe der Elemente ebenfalls aus koaxial angeordneten Zylindern (36) besteht, die an einer zusätzlichen Welle (37) der Mischeinrichtung befestigt sind, die koaxial zur Hauptwelle (2) in der Richtung drehbar angeordnet ist, die zur Drehrichtung der Hauptwelle (2) entgegengesetzt ist. und die zwischen den Zylindern (35) sitzen, die an der Hauptwelle (2) befestigt sind und gleichzeitig als zusätzliche Rührwerke der Mischeinrichtung dienen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (35,36) netzförmig ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (35, 36) an der Hauptwelle (2) bzw. an der Zusatzwelle (37) der Mischeinrichtung mittels Scheiben (38, 42) befestigt sind, in denen Kanäle (39,43) für die Zuführung des flüssigen Nährbodens in den Hohlraum der Vorrichtung und für die Abführung des verbrauchten Nährbodens aus diesem Hohlraum ausgebildet sind, wobei die Hauptwelle (2) hohl ist und mit den Kanälen (39) für die Zuführung des flüssigen Nährbodens kommuniziert