DE3818727A1 - Laborfermenter - Google Patents
LaborfermenterInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
- B01F33/453—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers using supported or suspended stirring elements
- B01F33/4534—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers using supported or suspended stirring elements using a rod for supporting the stirring element, e.g. stirrer sliding on a rod or mounted on a rod sliding in a tube
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Description
Die Erfindung betrifft einen Laborfermenter, der durch
Druckdampf in einem Autoklav sterilisiert wird.
In üblichen Fermentern werden für die Homogenisierung und
für die Verteilung der Gase im Medium Rührwerke eingesetzt,
die von einem außerhalb angeordneten Motor angetrieben
werden. Insbesondere bei Laborfermentern bereitet eine
verläßliche Übertragung der Motorumdrehungen aus dem nicht
sterilen Milieu in das Innere des Züchtungsraumes besonders
bei wechselnden Temperaturen gewisse Schwierigkeiten. Durch
die chemisch aggressiven Medien können die Dichtungsmateria
lien angegriffen und beschädigt werden.
Zur Überwindung dieser Probleme wird bereits ein Motoran
trieb eingesetzt, dessen Abtriebswelle entweder den Boden
oder den Deckel des Gefäßes und des Autoklaven durchtritt.
Diese Welle ist verläßlich durch eine Stopfbuchse abgedich
tet, die jedoch bei der Sterilisierung hohen Temperaturen
und chemischen Einflüssen ausgesetzt wird und daher nur
eine beschränkte Lebensdauer hat.
Bei einem anderen Antrieb erfolgt die Übertragung der Dreh
momente über eine magnetische Kupplung. Der Gleichstrom
motor ist über ein Untersetzungsgetriebe zur Drehzahlreduk
tion mit einem Teil der Magnetkupplung verbunden, deren
zweiter Teil mit der Rührwerkswelle im Inneren des Züch
tungsgefäßes untergebracht ist. Nachteilig ist der relativ
große Raumbedarf des Motors und der komplexe Aufbau durch
das Untersetzungsgetriebe.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fermenter für insbeson
dere Laboratorien zu schaffen, dessen Rührwerksantrieb
kompakt aufgebaut ist und die genannten Dichtungsprobleme
überwindet.
Diese Aufgabe wird bei einem Fermenter mit einem Züchtungs
gefäß, einem Mantel und zwei Stirnplatten zumindest teil
weise aus einem paramagnetischen und elektrisch nichtleiten
den Material gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der
Rotor des Antriebsmotors im Inneren des Züchtungsraums
angeordnet und mit der Rührwerkswelle fest verbunden ist,
wobei an seiner äußeren Stirnseite Magnetpole auf einem
Kreis angeordnet sind und der außerhalb des Züchtungsgefäßes
positionierte Stator Elektromagnete aufweist, deren Pol
schuhe spiegelbildlich zu den Polschuhen der Rotormagnete
angeordnet sind.
Der Fermenter gemäß der Erfindung ermöglicht eine Durch
mischung des Mediums während der Sterilisierung mit Dampf,
und zwar bei kleineren Abmessungen seines Antriebs. Die
konstruktive Gestaltung ermöglicht die Verwendung von wärme
beständigen Werkstoffen bis zu 130°C bei Dampfdrücken
bis zu 0,2 MPa. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Dreh
zahlregelung ohne Übersetzung von Null bis 500 U/min ledig
lich durch Änderung der Frequenz der Statorimpulse. Aus
der einfachen Konstruktion des Motors ergibt sich auch
seine geringere Störanfälligkeit und bei Speisespannungen
bis zu 24 V auch ein sicherer Betrieb. Der Schrittmotor
kann durch einfache Anlegung des Stators an die Stirnfläche
des Züchtungsgefäßes mit dem eingebauten Rotor komplettiert
und auch in einem explosiven Milieu eingesetzt werden.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Laborfermenter im schematischen Axial
schnitt,
Fig. 2 die Anordnung der Polschuhe am Rotor und
Stator in schematischer Draufsicht,
Fig. 3 ein Blockdiagramm der Stromversorgung und
der Steuerung des Schrittmotors.
Der dargestellte Laborfermenter enthält ein im Autoklaven
1 eingebautes Züchtungsgefäß 2, das von einem zylindrischen
Mantel 6 und zwei Stirnplatten 5 a, 5 b gebildet wird. Im
Inneren des Züchtungsgefäßes 2 ist ein Rührwerk 3 angeord
net, dessen zentrale Welle 4 mehrere Rührelemente trägt
und mit einem scheibenförmigen Rotor 8 eines Schrittmotors
drehfest verbunden ist. Außerhalb des Züchtungsgefäßes,
unter der Stirnplatte 5 b ist ein Stator 7 fest angeordnet
und über ein elektrisches Kabel 11 an eine Versorgungsein
heit 12 angeschlossen. Auf dem Stator 7 sind Elektromagnete
10 mit Polschuhen und auf dem Rotor 8 Magnete 9 mit Polschu
hen an den einander zugewandten Stirnseiten befestigt.
Die Versorgungseinheit 12 enthält einen Impulsgenerator
mit Gleichrichter 17, einen Oszillator 13, einen Phasenein
stell- und Anlaß-Kreis 14 sowie zwei bistabile Multivibra
toren 15. Einer dieser Multivibratoren 15 bildet zusammen
mit in die Wicklungen der Elektromagnete 10 des Stators
eingeschalteten Lastschaltern 16 einen von zwei Speisekrei
sen.
Für die Erfindung ist die Verwendung von Schrittmotoren
in Kombination mit dem mit den Magneten 9 bestückten Rotor
8 von Bedeutung. Vom Impulsgenerator werden in genauer
zeitlicher Reihenfolge Statorimpulse abgegeben. Der erste
Statorimpuls baut in den Elektromagneten 10 des ersten
Kreises ein magnetisches Feld auf, das den Rotor 8 um die
Entfernung eine halbe Breite des Magneten 9 verdreht. Wäh
rend des Andauerns des ersten Statorimpulses wird in die
Wicklungen der Elektromagnete 10 des zweiten Kreises ein
zweiter Statorimpuls abgegeben, der eine definitive Ver
drehung des Rotors 8 um die gesamte Breite des Magneten
9 verursacht. Es folgt dann ein erster Statorimpuls, der
in den Elektromagneten 10 des ersten Kreises eine Änderung
der Orientierung ihrer magnetischen Felder herbeiführt,
die in Zusammenwirkung mit den Magnetpolen der Magnete
9 eine weitere Verdrehung des Rotor 8 bewirkt. Der zweite
Statorimpuls schließt dann den Verdrehungszyklus ab. Durch
Abgabe von vier Impulsen wird somit der Rotor 8 gegenüber
dem Stator 7 um eine Entfernung verdreht, die annähernd
der zweifachen Breite der Magnete 9 entspricht. Die Drehzahl
des Rotors 8 wird durch Anderungen der Frequenz der Stator
impulse und seine Drehrichtung durch Phasenmodulation gere
gelt.
Wie deutlich in Fig. 2 dargestellt, sind die Elektromagnete
10 des Stators 7 U-förmig ausgebildet und auf Kreisen ange
ordnet. Die Elektromagnete 10 der einzelnen Kreise sind
in Paare aufgeteilt, die durch Leitungen derart verbunden
werden, um immer eine entgegengesetzte magnetische Orientie
rung ihrer Polschuhe zu erzielen.
Ihre U-förmigen Kerne sind aus Transformatorblechen aufge
baut, um die Verluste durch Foucault-Ströme bei höheren
Drehzahlen zu reduzieren.
Wie dargestellt können die Elektromagnete 10 des Stators
7 auch auf mehreren Kreisen angeordnet sein, wobei die
Schenkel benachbarter Elektromagnete ineinandergreifen.
Die Magnete 9 des Rotors 8 können sowohl als Elektromagnete,
wie auch als permanente Magnete ausgebildet sein.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist die Boden
platte 5 b des Gefäßes 2 über einen Randflansch und Schraub
bolzen sowie einen Gegenring an einem unteren Ringflansch
des zylindrischen Mantels 6 lösbar befestigt. In der ggf.
mehrteiligen Bodenplatte 5 b ist eine flache Ausnehmung
ausgebildet, in welcher der scheibenförmige Rotor 8 frei
drehbar aufgenommen ist. Die mit dem Rotor 8 drehfest ver
bundene Rührwerkswelle 4 ist in einer Lagerbuchse im oberen
Bauteil der Bodenplatte 5 b gelagert.
Claims (3)
1. Laborfermenter, dessen Züchtungsgefäß von einem Mantel
und zwei Stirnplatten aus zumindest teilweise einem
paramagnetischen und elektrisch nichtleitenden Material
gebildet ist und berührungslos ein angetriebenes Ro
tationsrührwerk enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rührwerkswelle (4) drehfest mit dem Rotor (8)
eines Schrittmotors (4) verbunden ist, daß an dem im
Inneren des Züchtungsgefäßes (2) angeordneten Rotor
(8) stirnseitig orientierte und in einem Kreis ange
ordnete Polschuhe von Magneten (9) an der Bodenplatte
(5 b) angeordnet sind und daß der Stator (7) mit Elektro
magneten (10), deren Polschuhe spiegelbildlich zu den
Polschuhen der Magnete (9) des Rotors (8) angeordnet
sind, außerhalb des Züchtungsgefäßes (2) positioniert
ist.
2. Laborfermenter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der scheibenförmige Rotor (8) in einer Ausnehmung
der ggf. mehrteiligen Bodenplatte (5 b) des Gefäßes (2)
drehbar gelagert ist.
3. Laborfermenter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektromagnete (10) des Stators (9) zu zwei
elektrischen Kreisen mit je einem Lastschalter (16)
und je einem Multivibrator (15) verschaltet sind, die
über einen Phasenmodulator (14) an einen Gleichrichter
(17) und an einen Oszillator (13) angeschlossen sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS864778A CS265472B1 (en) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | Laboratory fermentor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3818727A1 true DE3818727A1 (de) | 1989-12-14 |
Family
ID=5391299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3818727A Withdrawn DE3818727A1 (de) | 1986-06-27 | 1988-06-01 | Laborfermenter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS265472B1 (de) |
DE (1) | DE3818727A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016071454A1 (de) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Uts Biogastechnik Gmbh | Rühreinrichtung für einen fermenter einer biogasanlage |
-
1986
- 1986-06-27 CS CS864778A patent/CS265472B1/cs unknown
-
1988
- 1988-06-01 DE DE3818727A patent/DE3818727A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016071454A1 (de) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Uts Biogastechnik Gmbh | Rühreinrichtung für einen fermenter einer biogasanlage |
US11014056B2 (en) | 2014-11-07 | 2021-05-25 | Uts Biogastechnik Gmbh | Stirrer unit for a fermenter in a biogas plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS265472B1 (en) | 1989-10-13 |
CS477886A1 (en) | 1989-02-10 |
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Legal Events
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