DE4142967A1 - Bioreaktor - Google Patents
BioreaktorInfo
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/02—Foam dispersion or prevention
- B01D19/04—Foam dispersion or prevention by addition of chemical substances
-
- 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
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bioreaktor gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bioreaktoren werden dazu verwendet, lebende Zellen in einem
Nährmedium, das auch als Fermenterbrühe bezeichnet wird, zu
kultivieren. Je nach Art der verwendeten Fermenterbrühe
bzw. der darin sich befindenden Zellen kommt es auf der
Oberfläche der Fermenterbrühe zur Bildung von Schaum. Dies
er Schaum ist hinderlich bei dem Betrieb des Bioreaktors
sein, da ein kontinuierliches Rühren beim Erreichen einer
definierten Menge an Schaum nicht mehr möglich ist. Zudem
enthält der Schaum eine hohe Konzentration an lebenden Zel
len, die den optimalen Bedingungen, die sie für ihre Ver
mehrung benötigen, und die sie nur in der Fermenterbrühe
erhalten, damit entzogen. Ihrer Vermehrung wird damit un
terbunden. Gleichzeitig kommt es zum Abtöten der Zellen.
Zur Bekämpfung starker Schaumbildung im Bioreaktoren ist es
bis jetzt üblich, ein flüssiges Antischaummittel tropfen
weise der Fermenterbrühe beizumischen. Das Antischaummittel
wird durch Rühren gleichmäßig in der Fermenterbrühe ver
teilt. Wegen seiner Durchmischung mit der Fermenterbrühe
wird es sehr verdünnt, und wirkt deshalb nur in einer
schwachen Konzentration. Da das Antischaummittel in die
Fermenterbrühe eingerührt wird, kann es nur aus der Fer
menterbrühe heraus an der Unterseite der Schaumschicht
wirksam werden. Die bis jetzt bekannt gewordenen Bioreak
toren weisen teilweise Schaumsensoren auf, welche die
Schaumhöhe erfassen, und beim Erreichen einer definierten
Höhe die Beimischung von Antischaummitteln zur Fermenter
brühe veranlassen. Diese Maßnahmen reichen jedoch oft nicht
aus, die gebildete Schaumschicht in dem gewünschten Umfang
und in der erforderlichen Zeit abzubauen. Nur durch eine
erhöhte Zugabe von Antischaummitteln kann der Schaum teil
weise, wie gewünscht, abgebaut werden. Große Mengen an An
tischaummitteln können sich jedoch nachteilig auf die Le
bensbedingungen der in der Fermenterbrühe enthaltenen Zel
len auswirken. Zudem kann eine zu große Menge von Anti
schaummittel bei der Weiterverarbeitung der von Zellen er
zeugten Produkte zu Komplikationen bei der Trennung und
Aufarbeitung der Produkte führen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Bioreaktor aufzuzeigen, bei dem die Bildung von Schaum ohne
Nachteile für die lebenden Zellen und das im Bioreaktor er
zeugte Produkt unterbunden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruches 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Bioreaktor weist eine Dosier- und Ver
teilvorrichtung für das Antischaummittel auf. Das Anti
schaummittel wird tropfenweise in den Bioreaktor einge
leitet, und mit Hilfe eines Drehkörpers auf der Oberfläche
des Schaums gleichmäßig verteilt. Die Menge des in den Bio
reaktor eingeleiteten und vom Drehkörper verteilten Anti
schaummittels kann beliebig erhöht werden, falls es zur ex
trem starker Schaumbildung kommt. Die Menge des einzu
leitenden Antischaummittels kann so groß sein, daß es
tropfenförmig von dem Drehkörper in die Fermenterbrühe ein
tropft. Diese Menge des eingeleiteten Antischaummittels
überschreitet nicht die in herkömmlichen Bioreaktoren ver
wendete Menge an Antischaummittel. Da das Antischaummittel
über einen Drehkörper verteilt wird, wird es auch gegen die
Innenflächen des Bioreaktors geschleudert. Dadurch wirkt
die benetzte Behälterwand als entschäumende Fläche.
Der erfindungsgemäße Bioreaktor wird nachfolgend anhand ei
ner schematischen Zeichnung näher erläutert.
Die einzige zur Beschreibung gehörige Figur zeigt den Be
hälter 1 eines Bioreaktors 100. Er ist zylinderförmig aus
gebildet und mit einem Deckel 1D verschlossen. In den Be
hälter 1 ist eine Fermenterbrühe 3 bis zur maximalen Füllhöhe 2
eingefüllt. Der Behälter 1 ist erfindungsgemäß mit einer
Dosier- und Verteilvorrichtung 4 sowie einer Meßvorrichtung
5 versehen. Sowohl die Dosier- und Verteilvorrichtung 4 als
auch die Meßvorrichtung 5 haben die Aufgabe, Schaum zu be
seitigen, der auf der Oberfläche der Fermenterbrühe 3 ent
steht. Die Dosiervorrichtung 4 besteht aus einem Gefäß 4G,
in welches das Antischaummittel 7 gefüllt ist. Von dem Ge
fäß 4G ist eine Zuleitung 8 durch den Deckel 1D des Behäl
ters 1 hindurch in dessen Innenbereich 11 geführt. Die Do
sier- und Verteilvorrichtung 4 umfaßt ferner einen Dreh
körper 4D, der durch eine Drehachse 40 und eine Verteil
scheibe 41 gebildet wird. Die Drehachse 40 ist in der
Längsachse des Behälters 1 angeordnet und durch den Boden
desselben nach außen geführt, wo sie mit Hilfe eines Motors
(hier nicht dargestellt) angetrieben werden kann. Die Ver
teilscheibe 41 ist an dem im Behälter 1 angeordneten Ende
der Drehachse 40 befestigt. Der Durchmesser der Verteil
scheibe 41 ist einige Millimeter kleiner als der Innen
durchmesser des Behälters. In definiertem Abstand ist über
der Mitte der Verteilscheibe 41 die Austrittsöffnung 8E der
Zuleitung 8 installiert. Hierdurch wird erreicht, daß das
von dem Gefäß 4G kommende Antischaummittel 7 mittig auf die
Oberfläche der Verteilscheibe 41 tropft. Da die Verteil
scheibe 41 mit der Achse 40 verbunden ist, wird das Anti
schaummittel 7 durch die Zentrifugalkraft auf der Oberflä
che 41S der Verteilscheibe 41 verteilt. Durch eine zusätz
liche Abschrägung der Oberfläche 41S von der Mitte nach au
ßen zu, wird die Verteilung des Antischaummittels 7 auf der
Oberfläche 41S der Verteilscheibe 41 zusätzlich begünstigt.
Die Verteilscheibe 41 ist zusätzlich mit einer Anzahl von
Löchern 42 versehen. Über diese Löcher 42 gelangt das Anti
schaummittel 7 auf die Unterseite 41U der Verteilscheibe
41. Erfindungsgemäß ist zur Bekämpfung des Schaums 6 eine
Meßsonde 5 vorgesehen, die von außen durch den Deckel 1D
des Behälters 1 zwischen der Verteilscheibe 41 und der In
nenfläche 1W des Behälters 1 bis zur maximalen Füllhöhe 2
des Bioreaktors 100 geführt ist. Mit Hilfe dieser Sonde 5
wird der sich auf der Oberfläche der Fermenterbrühe 3 bil
dende Schaum 6 und dessen Höhe erfaßt. Das Meßsignal der
Sonde 5 wird einer Regelvorrichtung 9 zugeleitet, die au
ßerhalb des Behälters 1 angeordnet ist. In Abhängigkeit von
der Höhe des Schaumes 6 über der Fermenterbrühe 3 wird eine
in die Zuleitung 8 eingebaute Pumpe 10 betätigt. Hiermit
wird die Menge des in den Behälter 1 einzuleitenden Anti
schaummittels 7 gesteuert. Das Antischaummittel 7 tropft von
der Austrittsöffnung 8E der Zuleitung auf die Oberfläche
41S der Verteilerscheibe 41 und wird dort aufgrund der sich
drehenden Verteilscheibe 41 verteilt. Zusätzlich gelangt
das Antischaummittel 7 durch die Löcher 42 zur Unterseite
41U der Verteilscheibe 41, tropft von dort auf die Oberflä
che des Schaumes 6 und wird dort in den Schaum 6 verteilt.
Aufgrund der sich drehenden Verteilscheibe 41 wird auch ein
Teil des Antischaummittels 7 gegen die Innenflächen 1W des
Behälters 1 geschleudert und läuft dort nach unten, so daß
die Innenflächen 1W des Behälters 1 als entschäumende Flä
chen dienen. Durch die zusätzliche Anordnung der Sonde 5
wird gewährleistet, daß bei extrem starken Schaumentwick
lungen, bei denen der Schaum 6 möglicherweise die Höhe der
Verteilscheibe 41 erreicht bzw. darüber hinaussteigt, die
Zufuhr des Antischaummittels 7 kurzfristig mit Hilfe der
Regeleinrichtung 9 so erhöht wird, daß die Schaummenge in
kürzester Zeit wieder auf ein Minimum reduziert bzw. voll
ständig beseitigt ist. Die Menge des hierbei eingeleiteten
Antischaummittels 7 überschreitet in keinem Fall die Mengen
an Antischaummittel, die in herkömmlichen Einrichtungen in
die Fermenterbrühe 3 gelangen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Entfernung von Schaum (6) in einem
Bioraktor (100) mit einem Antischaummittel (7), dadurch
gekennzeichnet, daß das Antischaummittel (7) auf der
Oberfläche und/oder innerhalb des Schaums (6) verteilt
wird.
2. Vorrichtung zur Entfernung von Schaum (6) mit ei
nem Antischaummittel (7) in einem Bioreaktor (100), der
wenigstens einen Behälter (1) zur Aufnahme von Fermen
terbrühe (3) und lebenden Zellen aufweist, gekennzeichnet
durch eine Dosier- und Verteilvorrichtung (4) für das An
tischaummittel (7) sowie einer Meßvorrichtung (5) zur Er
fassung der Höhe des sich bildenden Schaums (6).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Antischaummittel (7) in ein Gefäß (4G) der
Dosiervorrichtung (4) gefüllt ist, von dem aus eine Zu
leitung (8) für das Antischaummittel (7) in den Behälter
(1) geführt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosier- und Verteilvor
richtung (4) wenigstens einen Drehkörper (4D) aufweist,
der durch eine Drehachse (40) und eine Verteilscheibe
(41) gebildet ist, daß die Drehachse (40) in der Längs
achse des Behälters (1) angeordnet und ihre Länge so be
messen ist, daß sie die Füllhöhe (2) des Behälters (1) um
einige Zentimeter überragt, und daß die Verteilscheibe
(41) an dem aus der Fermenterbrühe (3) herausragenden
Ende der Drehachse (40) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (8E) der
Zuleitung (8) für das Antischaummittel (7) im Abstand von
einigen Millimetern über der Mitte der Verteilerscheibe
(41) positioniert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Verteilerscheibe (41) auf
ihrer Oberfläche (41S) von der Mitte nach außen zu abge
schrägt ist, daß die Verteilerscheibe (41) mit durch
gehenden Löchern (42) zur Benetzung ihrer Unterseite
(41U) mit Antischaummittel (7) versehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (5) eine
Meßsonde aufweist, die zur Erfassung der Schaumhöhe von
außen durch den Deckel (1D) des Behälters (1) bis zur
Füllhöhe (2) des Behälters (1) geführt ist, und daß die
Meßsonde (5) mit einer Regelvorrichtung (9) in Verbindung
steht, deren Ausgangssignal die Menge des in den Behälter
(1) einzuleitenden Antischaummittels (7) mit Hilfe einer
Pumpe (10), welche in die Zuleitung (8) eingebaut ist,
steuert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914142967 DE4142967A1 (de) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Bioreaktor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914142967 DE4142967A1 (de) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Bioreaktor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4142967A1 true DE4142967A1 (de) | 1993-07-01 |
Family
ID=6448132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914142967 Withdrawn DE4142967A1 (de) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Bioreaktor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4142967A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-12-24 DE DE19914142967 patent/DE4142967A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |