DE3313081C2

DE3313081C2 - Rührer zum Belüften von Massenkulturen von Mikroorganismen in Fermentern

Info

Publication number: DE3313081C2
Application number: DE3313081A
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr. 2300 Kiel Pohl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1986-10-09
Also published as: DE3313081A1

Abstract

Diese Erfindung bietet eine Lösung für drei technische Probleme, die bei der Massenzucht (in Fermentern) von Mikroorganismen wie z. B. Bakterien, Pilzen und Mikroalgen sowie von Zellkulturen eine Rolle spielen, nämlich Belüftung, gleichmäßige Suspendierung und rationelles Abernten der Organismen. Durch Einblasen von Luft über Belüftungskammern in den Seitenarmen eines sich drehenden T-förmigen Rührers werden die Mikroorganismen belüftet und gleichzeitig in völlig gleichmäßiger Suspension gehalten. Das Abernten erfolgt unter großer Flüssigkeits-Ersparnis und damit sehr rationell: Man hält den Rührer zunächst für einige Zeit an und schaltet auch die Belüftung aus. Dies führt dazu, daß sich die Mikroorganismen auf dem Fermenterboden absetzen. Danach werden sie, während sich der Rührer erneut und sehr langsam dreht, über Absaugkammern in den Seitenarmen des Rührers als sehr dichte Suspension und mit nur wenig flüssigem Nährmedium abgesaugt.

Description

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Der hier beschriebene Rührer stellt eine Neuerung dar auf dem Gebiet der Technologie der Massenzucht von Mikroorganismen, wie z. B. Bakterien, Hefen, Schimmelpilze, Mikroalgen, aber auch von Zellkulturen u. a. m. Von diesen benötigen Bakterien, Hefen, Schimmelpilze und Zellkulturen keine Belichtung und werden deshalb meist in schmalen und hohen Kulturbehältern aus Edelstahl (»Fermenter-Typ«) gezüchtet. Diese sind rund (Durchmesser je nach Bedarf ca. 0,5—5 m), haben in der Regel eine Höhe von etwa 1 —10 m und sind mit einer für die Massenkultur der jeweiligen Mikroorganismen erforderlichen Nährlösung gefüllt.

Mikroalgen benötigen im Gegensatz zu den obigen Organismen Sonnenlicht und werden deshalb meist in flachen und breiten Kulturbehältern gezogen, die entweder rund oder oval sind. Die Agitation und Belüftung erfolgen hier meist energie-aufwendig durch Aufwirbeln der gesamten Algensuspension, z. B. durch sich drehende Schaufelräder. Diese Züchtungsbecken wurden bisher außerdem meist ohne Abdeckung, also offen und damit unsteril betrieben.

Es ist bekannt aus der DE-OS 27 12 465, daß zwecks Belüftung Luft über die Hohlwelle eines Rührers in ein flüssiges Medium eingebracht werden kann, wie 2;. B. bei Mo

Muschel diesem Verfahren ist jedoch, daß man dabei eine homogene Suspension dieser Mikroorganismen erhält, die auch als solche — d. h. ohne Volumenersparnis — abgeerntet werden muß. Dieses Verfahren ist wegen der großen aufzuarbeitenden Wassermengen unwirtschaftlich. Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, mit der man mit einfachen Mitteln und wirtschaftlich die Mikroorganismen in einer wesentlich konzentrierteren Suspension abernten kann. Diese Aufgabe wird durch einen Rührer nach Anspruch 1 gelöst; wesentliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Bei allen bisherigen Züchtungsverfahren für die oben genannten Mikroorganismen treten u.a. zwei technische Probleme auf, auf die die hier beschriebene Erfindung abzielt:

1. Es ist äußerst wichtig, die in den Fermentern bzw. Züchtungsbecken zu kultivierenden Organismen immer möglichst gleichmäßig in Suspension zu halten.

2. Ein zweiter wichtiger Punkt ist das Abernten dieser Organismen. Dieser Schritt ist sehr teuer wegen der dafür notwendigen Apparate (verschiedene Arten von Zentrifugen, Separatoren, Filterpressen u. a. m.) und wegen des damit zusammenhängenden Energieverbrauches. Üblicherweise muß man dafür die gesamte Nährlösung mit den darin gleichmäßig suspendierten Organismen aufarbeiten; man muß also sehr große Flüssigkeitsmengen bewegen.

Die hier beschriebene Erfindung soll drei Aufgaben lösen:

1. Die zu züchtenden Mikroorganismen sollen während ihrer Wachstumsphase unter möglichst geringem Energie-Einsatz optimal in Suspension gehalten werden.

2. Die Mikroorganismen sollen vor dem Abernten durch Sedimentation angereichert werden. Diese angereicherte Suspension soll dann gezielt abgeerntet werden, was zu einem Einsparen an Nährlösungs-Volumen und damit zu Energie-Ersparnis führt.

3. Die Erfindung soll insgesamt ein einfaches und automatisierbares Verfahren zum Abernten der Suspensionen ermöglichen.

Je nach Einsatz und Art der Belüftungs- und Absaugleitungen kann der Rührer in verschiedenen Ausführungen gebaut werden, die aber alle im Prinzip auf die gleiche Weise funktionieren.

Dieser Rührer ist T-förmig gebaut mit zwei Seitenarmen. Jeder Seitenarm besteht aus einem oder mehreren genormten Teil-Elementen aus Metall oder Kunststoff. Der Belüftungsarm besteht aus einem oder mehreren Teil-Elementen vom Typ A (siehe Zeichnung IA), und der Absaugarm aus einem oder mehreren Teil-Elementen vom Typ B. Beide Typen A und B sind äußerlich gleich, aber im Inneren unterschiedlich gebaut: Die Teilelemente vom Typ A sind flach, langgestreckt, mit einer abgeschrägten Vorderseite (in Drehrichtung überhängend) und einer abgeschrägten Rückseite. In der Aufsicht bilden diese Teilelemente ein langgestrecktes Rechteck. Die Dimensionen dürften in der Praxis etwa bei folgenden Werten liegen: Länge eines Teilelementes ca. 10—60 cm oder mehr, Breite ca. 2—10 cm, Höhe ca. 1 —5 cm. Diese Dimensionen können natürlich stark va-

Wesentlich am Teil-Element des Typs A ist, daß es im Inneren eine langgestreckte Belüftungskammer enthält, die sich der Länge nach durch das ganze Teil-Element hindurchzieht. An den beiden Schmalseiten des Teil-Elements ist die Belüftungskammer durch je eine dünne Seitenwand (Abdeckplatte) verschlossen. Die Belüf-

tungskammer befindet sich (in Drehrichtung gesehen) an der Vorderseite jedes Teilelementes. In der Mitte der langgestreckten Belüftungskammer führt von oben her ein Belüftungsrohr in die Belüftungskammer hinein. Die dort eingeleitete Luft verteilt sich in der Be'üftungskammer und tritt an ihrer Vorderseite durch dort angebrachte Belüftungslöcher (Durchmesser ca. 0,1 — 1 mm) wieder aus. Die Vorderseite der Belüftungskammer (dies ist zugleich auch die Vorderseite des Teilelements) ist so geschrägt (überhängend) und die Belüftungslöcher sind so angebracht, daß beim Vorwärtsdrehen des Teilelements (wenn sich der Rührer dreht) die Luftblasen stets an der Vorderseite des Teilelements aufsteigen und dort eventuell sich festsetzende Mikroorganismen wegblasen (Reinigungseffekt). Die Rückseite des Teil-EIements ist zweckmäßigerweise so abgeschrägt, daß ein strömungs-günstiges Profil entsteht

Der andere Seitenarm fungiert als Absaugarm: Er besteht aus einem oder mehreren Teil-Elementen vom Typ B (siehe Zeichnung 1 B). Diese gleichen äußerlich dem Typ A, enthalten aber im Inneren eine langgestreckte Absaugkammer. Diese hat an ihrer Unterseite einen schmalen Absaugschlitz, der sich über die ganze Länge der Absaugkammer hinzieht. In der Mitte der langgestreckten Absaugkammer führt nach oben hin ein Absaugrohr heraus. Wird dieses Absaugrohr mit einem Absaugmechanismus (z. B. Saugpumpe) gekoppelt, so werden bei Drehung des Rührers alle Partikel, Mikroorganismen etc., über die der Absaugschlitz hinwegstreicht, zusammen mit der Nährlösung abgesaugt und über das Absaugrohr entfernt (»Staubsauger-Prinzip«). Dieses Absaugen ist insbesondere dann sehr wirkungsvoll, wenn man vor dem Absaugen die Belüftung eine gewisse Zeit abschaltet und den Rührer anhält, so daß die Mikroorganismen sich auf dem Beckenboden absetzen. Man erntet, wenn man dann den Rührer langsam dreht und gleichzeitig absaugt, eine sehr dichte Suspension von Mikroorganismen ab und erspart sich erhebliche Volumina an Nährlösung. (Ein Absaugen über die Belüftungslöcher erscheint nicht sinnvoll, weil diese Löeher für das Absaugen zu eng sind.)

Ie nach Größe des Kulturbehälters können in einem kompletten Bclüftungs- und Saugrührer die Seitenarme aus einem oder mehreren Teil-Elementen des Typs A bzw. B bestehen. In der Mitte des Rührers stoßen dann natürlich die beiden innersten Belüftungs- und Absaug-Teilelemente so aufeinander, daß die Vorderseite des Belüftungs-Teilelements direkt neben der Rückseite des Absaug-Teileleimmts liegt, und umgekehrt (siehe Zeichnung IC).

Das vom Antriebssystem senkrecht zum Rührer hinabführende Rohr R, welches auch als Drehachse fungiert, verzweigt sich über dem Rührer in ein Belüftungsrohr BR und ein Absaugrohr AR (siehe Zeichnung IC). Das in die Belüftungskammer hineinführende Belüftungsrohr BR enthält ein Rückschlagventil R Vi, welches die von oben her eingepreßte Luft nur nach unten in Richtung zur Belüftungskammer durchläßt. Das zur Absaugkammer führende Absaugrohr AR enthält ebenfalls ein Rückschlagventil R V2, welches die von unten abgesaugte Flüssigkeit (Nährlösung mit darin befindlichen nur über die Absaugkammer in das zentrale Rohr, weil sich dann das Rückschlagventil R V\ schließt

Der Rührer gemäß Zeichnung 2 ist im Prinzip wie die oben beschriebene Variante gebaut (T-förrniger Bau, Seitenarme aus einem oder mehreren Teilelementen), mit dem Unterschied, daß jedes Teilelement eine Belüftungikammer und auch eine Absaugkammer enthält. Auf diese Weise wird eine stärkere Leistung beim Belüften und beim Absaugen erzielt. Bei dieser Variante sind alle Teilelemente untereinander identisch: Jedes Teilelement wird der Länge nach durch eine Trennwand in die beiden Kammern unterteilt (siehe Zeichnung 2A). Beide Kammern sind wieder zu den Schmalseiten hin durch je eine dünne Abdeckplatte verschlossen. Die Belüftung und das Absaugen erfolgen wieder über ein gemeinsames zentrales Rohr R (siehe Zeichnung 2B), welches sich in ein Belüftungsrohr BR und ein Absaugrohr AR verzweigt Die Vorgänge der Belüftung und des Absaugens werden an der Verzweigung wieder durch zwei Rückschlagventile (RV\ und RV₂; siehe Detailzeichnung 2C) automatisch gesteuert BR und AR führen dann unter weiterer Verzweigung weiter zu den Belüftungskammern bzw. zu den Absaugkammern im Rührer.

Eine weitere Variante ist in bezug auf die Seitenarme (jeder Seitenarm enthält sowohl Belüftungskammern als auch Absaugkammern; siehe Zeichnung 2A) identisch mit der oben geschilderten Ausführung, besitzt aber zwei separate Rohrleitungen (ohne Rückschlagventile) für Belüftung und Absaugen und demzufolge auch ein anders gebautes Antriebs-System.

Erfolgt der Antrieb (durch Drehmotor) des Rührers nicht von oben her, sondern von unten her durch einen in einer Mittelsäule (Durchmesser ca. 20-40 cm oder mehr; schützt vor dem Wasser; vgl. Zeichnung 9) stehenden Drehmotor, so ist beim Rührer die Anordnung des Rohrsystems für das Belüften und Absaugen gegenüber den bisherigen Ausführungen verändert: Ein zentrales Rohr R (siehe Zeichnung 4), welches gleichzeitig auch als Drehachse fungiert, führt nach oben aus dem Rührkopf heraus und verzweigt sich dort in das Belüftungsrohr BR und das Absaugrohr AR (siehe auch Detailzeichnung 4B). Unmittelbar nach der Verzweigung ist in jedes Rohr ein Rückschlagventil (RV^ und RV₂) eingebaut. Anschließend läuft das Belüftungsrohr schräg abwärts zu den Belüftungskammern im Belüftungs-Seitenarm und das Absaugrohr zu den Absaugkammern im Absaug-Seitenarm.

Diese Seitenarme bestehen wieder aus einem oder mehreren der vorher beschriebenen Belüftungs- bzw. Absaug-Teilemente, nur stoßen jetzt die beiden innersten Teilelemente nicht direkt zusammen, da zwischen ihnen ja noch die Mittelsäule steht. Stattdessen enden die beiden innersten Teilelemente an zusätzlichen Rührerhalterungen RH (senkrecht neben der Mittelsäule herablaufende Metallstäbe), die ihrerseits oben und unten durch zwei umlaufende Metallringe untereinander verbunden und stabilisiert werden. (Diese beiden Ringe laufen außen um die Mittelsäu'e herum und sind in Zeichnung 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen worden.)

iviiMuui gaiiismcii; nur iiacii uueii in mciuuiig ucr oaugpumpe durchläßt.

Beim Einblasen von Luft durch das Rohr R kann die Lufl nur zur Belüftungskammer gelangen, weil sich das Rückschlagventil /?V->dann schließt. Umgekehrt gelangt beim Absaugen (dann ist die Belüftung ausgeschaltet!) die abgesaugte Nährlösung mit den Mikroorganismen cmc anuere i^unrer- vananie (gemau ^.eicnnung D) besitzt wieder ein gemeinsames zentrales Rohr R zum Belüften und Absaugen, unter automatischer Steuerung diesei beiden Vorgänge durch zwei Rückschlagventile RV\ und RV₂. Hierbei besteht aber jeder Seitenarm aus solchen Teilelementen (siehe Zeichnung 2), die sowohl Belüftungs- als auch Absaugkammern enthalten. Dem-

zufolge verzweigt sich das zentrale Rohr R (siehe Detailzeichnung 5B) zunächst in zwei kurze Seitenronre mit je einem Rückschlagventil (RV und RVi) und danach noch einmal in die Belüftungsrohre BR bzw. in die Absaugrohre AR. Die Vorgänge der Belüftung und des Absaugens laufen wieder unter automatischer Steuerung durch die beiden Rückschlagventile ab.

Gemäß Zeichnung 6 enthält der Belüftungs- und Saugrührer für das Mittelsäulensystem Belüftungs- und Absa jgkammern in jedem Seitenarm in Form separater Rohrsysteme zum Belüften und zum Absaugen (siehe Zeichnung 6).

Diese Variante ist in bezug auf die Seitenarme (jeder Seitenarm enthält sowohl Belüftungs- als auch Absaugkammern) identisch mit der vorher beschriebenen Ausführung; besitzt aber separate Rohrsysteme ohne Rückschlagventile für das Belüften und Absaugen und demzufolge ai:ch ein anders gebautes Antriebs-System. Die Zeichnungen 7 bis 11 betreffen Formen des Rührkopfes, der entsprechend der verwendeten Rührerbauweise verschieden ausgebildet sein kann.

Der Rührkopf gemäß Zeichnung 7 eignef sich für relativ schmale und hohe geschlossene Kulturbehälter (»Fermenter-Typ«, Zeichnung 7B), deren Bauweise (z. B. aus Edelstahl) stabil genug ist, den gewichtigen Kopf zu tragen. Solche Fermenter setzt man ein zur Massenzucht von Bakterien, Hefen, Schimmelpilzen, Zellkulturen etc., die keine Belichtung benötigen. Am Boden des Kulturbehälters befindet sich der vorher beschriebene Belüftungs- und Saugrührer. Von ihm führt das zentrale Rohr R für Belüften und Absaugen nach oben zum Kopf. Dieses Rohr fungiert gleichzeitig auch als Drehachse und ist oben in seiner Verlängerung (nicht mehr hohl) mit einem Drehrnotor gekoppelt. Der Rührkopf ist aus Metall oder Kunststoff gefertigt und von rundem Querschnitt (im oberen Teil mit einem Durchmesser von ca. 6—20 cm oder mehr, je nach Größe des Kulturbehälters und nach der mechanischen Belastung). Er kann als Ganzes auf den Fermenter aufgesetzt und mit Hilfe der Befestigungsschrauben BFS auf ihm befestigt werden und ist leicht austauschbar. Das zentrale Rohr R für das Belüften und Absaugen ist im oberen Teil des Kopfes in einem luftdichten Kugellager Kt verankert, welches durch einen Halterungsring H\ in Position gehalten wird; die (nicht mehr hohle) Verlängerung führt — wie schon erwähnt — jenseits des Kugellagers zum Drehmotor.

Im unteren Teil des Kopfes führt von der Seite her ein Rohr-Stutzen S in den Kopf hinein. Auf gleicher Höhe ist das zentrale Rohr R durch Bohrlöcher perforiert, so daß hier die Luft, die durch einen Kompressor über den Rohrstutzen eingepreßt wird, in das zentrale Rohr eintreten kann. Dieses Rohr R führt dann durch ein luft- und wasserdichtes Kugellager Ki mit Halterungsring Hi und weiter über ein Kupplungsstück hinunter zum Belüftungs- und Saugrührer, wo es sich dann zum Eelüftungs- und zum Absaugseitenarm verzweigt (siehe auch Zeichnung 1 und 2).

Der Rührkopf gemäß Zeichnung 8 ist ebenfalls rund gebaut, aber im Gegensatz zum vorigen Modell im unteren Teil verdickt, weil sich dort ein größer dimensioniertes Kugellager befindet (siehe unten). Als Drehachse fungiert das zentrale Rohr R. Es dient auch zur Belüftung. Dieses Rohr ist im oberen Teil des Kopfes in einem kleinen Kugellager Kt mit Halterungsring H\ verankert; die (nicht mehr hohle) Verlängerung führt wieder zum Drehmotor. Etwas weiter unterhalb führt von der Seite her ein Belüftungsstutzen BS in den Kopf hinein. Auf gleicher Höhe ist das Rohr R perforiert, so daß hier die Luft in dieses Rohr eintreten kann. Durch einen Dichtungsring A wird der Luft jeder andere Weg in den Kopf versperrt. Das Rohr R führt dann über ein relativ groß dimensioniertes Kugellager Ki (dieses hat einen großen metallischen Kern mit einer zusätzlichen Durchbohrung; siehe unten) unten wieder aus dem Kopf heraus und führt über ein Kupplungsstück hinunter zum Rührer (Belüftungskammern). Das Kugellager K₂ wird durch einen Halterungsring Hi in Position gehalten.

Unterhalb des Dichtungsringes D\ führt ein Absaugstutzen AS seitlich aus dem Kopf heraus. Dieser Stutzen steht in Verbindung mit dem vorher beschriebenen Absaugrohr AR, das vom Rührer (Absaugkammern) herkommt und durch ein Loch im Kugellager Ki in das Innere des Kopfes führt. Dieses Kugellager ist durch einen Dichtungsring Di vor Feuchtigkeit geschützt. Auch dieser Kopf wird in einfacher Weise auf den Kulturbehälter aufgesetzt und über Befestigungsschrauben BFS befestigt. Er ist leicht austauschbar.

Der in Zeichnung 9 dargestellte Rührkopf arbeitet nach dem gleichen Prinzip. Er eignet sich aber besser für relativ flache und breite Kulturbehälter (»Züchtungsbekken«), wie sie z. B. für die Massenzucht von Mikroalgen eingesetzt werden, die Sonnenlicht benötigen. Demzufolge muß das Züchtungsbecken nach oben hin entweder offen sein, oder es darf nur eine leichte und licht-durchlässige Abdeckung besitzen. In jedem Fall würde es einer technisch aufwendigen Tragekonstruktion bedürfen, um

den vorher beschriebenen Kopf für Überkopfbetrieb im Becken zu halten.

In diesem Fall ist es deshalb zweckmäßiger, den ganzen Rührkopf in der Mitte des (geräumigen) Züchtungsbekkens auf den Beckenboden zu verlegen. Es ist weiterhin sinnvoll, den Kopf vom umgebenden Wasser (Nährlösung) zu schützen, da sonst Korrosionsgefahr bestünde und er nur nach Entleerung des gesamten Beckens ausgetauscht werden könnte.
Der Rührkopf befindet sich deshalb innerhalb einer hohlen Säule aus Metalloder Kunststoff (Durchmesserca. 10—40 cm oder mehr, je nach Beckengröße), die genau im Mittelpunkt und auf dem Boden des Züchtungsbeckens steht. Die Säule ist so lang, daß sie oben aus dem umgebenden wäßrigen Medium(Nährlösung) herausragt. Oben ist sie offen. Alle in der Säule befindlichen Teile sind also wassergeschützt sind aber trotzdem von oben her leicht zugänglich. Der Rührkopf steht im oberen Bereich der Mittelsäule, z. B. auf seitlichen Vorsprüngen der Mittelsäulenwand (vgl. Zeichnung 4A und 5A). Darunter befindetsichderDrehmotor.derdirektmitdemRührkopfz. B. übereineSteck-Kuppiungverbundenist

Innerhalb des Kopfes stellt ein zentrales Rohr R (für Belüftung und Absaugen)gleichzeitig auch die Drehachse dar. Dieses Rohr ist im unteren Teil des Kopfes in einem luft-undwasserdichten Kugellager Ki mit Halterungsring H\ verankert. Seine (nicht mehr hohle) Verlängerung führt jenseits des Kugellagers über eine Steck-Kupplung

o. ä.zum Drehmotor.

Im oberen Teil des Kopfes wird das Rohr R durch ein luftdichtes Kugellager K2 mit Halterungsring /^gehalten und verzweigt sich jenseits dieses Kugellagers und außerhalb der Mittelsäule T-förmig in das Belüftungsrohr BR und in das AbsaugrohMÄ.Zu Beginn dieserbeiden Rohre sind zwei Rückschlagventile R Vi und RV₂ eingebaut/? Vi öffnet sich nur vom zentralen Rohr weg, R V₂ öffnet sich nurzum zentralen Rohr hin.

Im unteren Bereich des Kopfes, unmittelbar über dem Kugellager K₁, befindet sich ein Rohr-Stutzen S.der in das

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Innere des Kopfes fährt. Auf gleicher Höhe hat das kammern in jedem Seitenarm und mit separaten Rohrleizentrale Rohr R eine Perforierung aus mehreren Bohrlö- tungen für Belüften und Absaugen(siehe Zeichnung 3) mit ehern. Wird nun durch einen Kompressor Luft über den deminZeichnung 8dargestellten Rührkopf.
Stutzen 5 in den Kopf hineingepreßt, so gelangt diese Die mit dem obigen Rührer betriebenen schmalen und durch die Perforierung in das Rohr R und von dort zur 5 hohen Kulturbehälter(Fermenter)werden bei Bedarf auf <& T-förmigen Verzweigung. Hier kann die Luft nur durch geeignete Weise keimfrei gemacht (z. B. durch Autokla- i* das Rückschlagventil RV\ in das Belüftungsrohr BR und vieren,Ausspülen mit Formalinlösung, Begasungoderä.), t° von dort zu den Belüftungskammern des Rührers gelan- dann (erforderlichenfalls unter sterilen Bedingungen) mit '"'■

gen, weildas Rückschlagventil R Vbsichdannschließt. Nährlösung befüllt und mit den gewünschten Mikroorga

Wird nun umgekehrt—bei abgeschalteter Belüftung— io nismen beimpft. Diese vermehren sich nun. Sie werden f.

abgesaugt, so gelangt die Nährlösung mit den darin be- durch Drehen des Belüftungs- und Saugrührers und V

findlichen Mikroorganismen von den Absaugkammern gleichzeitiges Einblasen von Luft gleichmäßig in Suspen- *\

des Rührers über das Absaugrohr AR und das Rück- sion gehalten. Wenn die Mikroorganismen eine ausrei- Sg

schlagventil RVi (RV\ schließt sich dann) in das zentrale chendeWachstumsdichteerreichthaben.wirdderRührer |

Rohr/? und durch die Perforierung über den Stutzen Sin 15 angehalten und die Belüftungfür einige Zeit abgeschaltet: p

das weiterführende Schlauchsystem, welches in den unte- Ein großer Teil der Mikroorganismen setzt sich nun auf £$

ren Teil der Mittelsäule führt und von dort unter dem demBodendesKulturbehältersab.NachgenügenderZeit |

Beckenboden hindurch zum Belüftungskompressor bzw. wird der Rührer langsam um 180° weitergedreht und |

zur Absaugpumpe gelangt, die beide außerhalb des Bek- dabei gleichzeitig der Absaugmechanismus (z. B. Saug- |

kensstehen. Eventuell überdem Kugellager.^ zurückge- 20 pumpe) eingeschaltet. Die Geschwindigkeit des Rührers

bliebene Flüssigkeit wird beim nachfolgenden Belüften wirdhierbeiinderPraxisetwabeil — 10cm(odermehr,je

rasch wiedergetrocknet. nach Behältergröße) pro Sekunde liegen, gemessen an

Der Rührerkopf nach Zeichnung 10 ist äußerlich dem den Enden der Seitenarme. Die Seitenarme des Rührers vorigen Modell sehr ähnlich, er ist aber im oberen Teil überfahren bei diesem Vorgang also die gesamte Bodenverdickt und hat im Inneren im Gegensatz zu diesem (nur 25 fläche. Dabei werden über die beiden Absaugkammern ein zentrales Rohr für Belüften und Absaugen) zwei wie bei einem Staubsauger alle Partikel wie z. B.MikroorseparateLeitungswegefürBelüftenundAbsaugen.Innerganismen etc. abgesaugt, die sich während des Rührerhalb des Kopfes stellt das Rohr R gleichzeitig auch die Stillstandes auf dem Behälterboden abgesetzt haben und Drehachsedar. überdiedie Absaugschiitzeder Absaugkammern hinweg-

Die Luft wird über einen seitlichen Belüftungsstutzen 30 fahren. Die so erhaltene sehr dichte Suspension von

ßSinden Kopf hineingedrückt und gelangt durch die auf Mikroorganismen mit nur relativ geringen Mengen an

gleicher Höhe befindliche Perforierung in das Rohr R Nährlösung wird über das Absaugrohr (siehe Zeich-

hinein. Alle anderen Wege in den Kopf sind für die Luft nung 3)ausdemKulturbehälterentferntundderweiteren

durch einen Dichtungsring D\ versperrt. Das Rohr R Verarbeitungzugeführt.

verläßt den Kopf nach oben durch ein relativ groß dimen- 35 Nach Ergänzungder Nährlösung im Kulturbehälter auf

sioniertes Kugellager K2 (dieses hat wieder einen großen das ursprüngliche Niveau wird die Nährlösung wieder

Metallkern mit einer zusätzlichen Durchbohrung; siehe über den Belüftungsstutzen ßSund das zentrale Rohr R

unten).MittelseinesHalterungsringes//2wirddasKugel- belüftet. Dabei gelangt die Luft über das Rohr R in die

lager /GinPositiongehalten.DieLuftwirdimRohrÄnach Belüftungskammern und von dort über die Belüftungslö-

oben gedrückt und gelangt über eine T-förmige Verzwei- 40 eher in die Nährlösung. Gleichzeitig mit der Belüftung

gungzudenvorherbeschriebenenBelüftungskammernin wird auch der Rührer wieder in Bewegung gesetzt. Er

den Seitenarmen des Rührers. An der Unterseite des dreht sich nun wieder mit normaler Geschwindigkeit (ca.

Kopfes ist das Rohr R in einem kleinen Kugellager K\ mit 5—30 cm pro Sekunde, je nach Behältergröße), bis die in

Haltcrungsring H\ verankert; seine (nicht mehr hohle) derNährlösungverbliebenenMikroorganismensichwie-

VerlängerungführtübereineSteck-KupplungzumDreh- 45 der soweit vermehrt haben, daß sie erneut durch Absau-

motor. gen(sieheoben)abgeerntet werden können.

Die von den Seitenarmen des Rührers (Absaugkam-

mern) herausführenden Absaugrohre vereinigen sich Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

oberhalb des Kopfes zum gemeinsamen Absaugrohr AR,

welches das Kugellager Ki durchquert und in das Innere 50
des Kopfes führt Wegen des Dichtungsringes Eh kann die
abgesaugte Flüssigkeit (Nährlösung mit Mikroorganismen)den Kopf nurüberden Absaugstutzen ASverlassen.

Die Luftzufuhr zum Belüftungsstutzen BS sowie die

Abführung der abgesaugten Nährlösung aus dem Ab- 55
saugstutzen AS erfolgt über Schläuche, die zu diesen
Stutzen führen. Diese Schläuche sind im unteren Teil der
Mittelsäule verlegt und führen von dort unter dem Bekkenboden hindurch zum Belüftungskompressor bzw. zur

Absaugpumpe.diebeideaußerhalbdes Beckens stehen. 60

Ausführungsbeispiel

Das Funktionieren der vorher beschriebenen Ausbildungsformen von Rührer und Rührkopf für die Massen- 65
kullur von Mikroorganismen u. ä. soll nachfolgend an
einem typischen Beispiel dargestellt werden. Dabei handelt es sich um einen Rührer mit Belüftungs- und Absaug-

Claims

Patentansprüche:

1. Rührer zum Belüften von Massenkulturen von Mikroorganismen, Zellkulturen u. a. in Fermentern, der T-förmig gebaut ist und wobei die Belüftung über die Hohlwelle in den Seitenarmen erfolgt, d a durch gekennzeichnet, daß er in den Seitenarmen zusätzliche Absaugkammern enthält, und daß die Drehachse des Rührers im Rührkopf in Höhe des Belüftungsstutzens perforiert ist, und daß Belüftungsrohr und Absaugrohr Rückschlagventile R Vl und R V₂ aufweisen.

2. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seitenarm des Rührers R nur eine Belüftungskammer und der andere nur eine Absaugkammer enthält.

3. Rührer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenarm aus mehreren Teilelementen besteht, die ihrerseits Belüftungs- und/ oder Absaugkammern enthalten.

4. Rührer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Metall und einem anderen spezifisch leichten Material besteht und das gleiche spezifische Gewicht wie das umgebende Nährmedium aufweist.

5. Rührer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er ohne Rückschlagventil RVu RV₂ ausgebildet ist, indem das Absaugrohr AR durch das Kugellager K₂ in den Rührkopf mündet, der einen Absaugstutzen AS besitzt, und daß die Welle unterhalb der Perforierung für die Luftzufuhr eine Dichtung D\ aufweist.