DE8436051U1

DE8436051U1 - Kulturgefaess fuer mikroorganismen

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Publication number: DE8436051U1
Application number: DE19848436051
Authority: DE
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1984-12-08
Filing date: 1984-12-08
Publication date: 1985-04-11
Also published as: FR2574426A3; IT8524088V0; ES295974U; ES295974Y; IT207906Z2; FR2574426B3

Description

Kulturgefäß für Mikroorganismen

Neben der Kultivierung von Mikroorganismen in Rührkesseloder Airlift-Fermentern wurden in letzter Zeit zunehmend Versuche unternommen, die Kulturen auf Trägermaterialien aufwachsen zu lassen oder in Polymeren zu immobilisieren. Die gewünschten Umsetzungen finden dann vorteilhaft in einer kontinuierlich mit Substrat durchströmten Säule statt, wobei gegebenenfalls die Kultur auch belüftet wird.

Säulenreaktoren mit Trägermaterial in Technikumsmaßstab sind bekannt, für Untersuchungen im Labormaßstab wird jedoch bis heute kein brauchbares Kulturgefäß angeboten. Hierfür werden üblicherweise umgebaute Fermenter oder Chromatographiesäulen herangezogen oder auch in einfachen Versuchsaufbauten mit Glaszylindern gearbeitet. Diese Verfahren sind wenig zweckmäßig, da das Arbeiten mit den Chromatographiesäulen oder Glaszylindern Sterilitätsprobleme mit sich bringt und Fermenter für diese Zwecke viel zu teuer sind.

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Die Figur 1 zeigt ein Kulturgefäß, das für Mikroorganismen auf Trägermaterial geeignet ist. Dieses Kulturgefäß ist gekennzeichnet durch ein zylindrisches Gefäß (1), einen Deckel (2) und einen Boden (3), die beide mindestens drei Durchführungen (4) aufweisen und wobei der Deckel (2) und gegebenenfalls auch der Boden (3) unter Sterilbedingungen zu öffnen und zu schließen is υ, sowie einen Siebboden (5), der in der unteren Hälfte des Gefäßes (1) angeordnet ist, wobei alle Teile aus sterilisierbarem Material bestehen. (6) bezeichnet eine Dichtung.

Das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser des Gefäßeö (1) liegt zweckmäßig im Bereich von 1 : 2 bis 4 : 1 und das Volumen dieses Gefäßes im Bereich von 0,1 bis 20 1, insbesondore von 0,25 bis 10 1*

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Dieses Kulturgefäß erlaubt die Anordnung der Mikroorganismen auf Trägermaterialien in Form eines Festbettes unter
kontinuierlicher Durchströmung mit dem Fermentationsmedium,
wobei sowohl eine Aufwärts- als auch Abwärtsströmung, je- | wells mit oder ohne Belüftung, eingestellt werden kann. Das | Gefäß ist leicht In einem Sterilraum zu handhaben und er- |

rilbedingungen. |

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kulturge-

fäßes werden im folgenden näher erläutert: *

Das Gefäß (1), Deckel (2), Boden (3) und Siebboden (5), ■

die aus den gleichen oder unterschiedlichen Materialien J

bestehen können, sind zweckmäßig aus Glas, Metall, wie ;

beispielsweise Stahl, oder einem bis etwa 14O⁰C stabilen
Kunststoff, beispielsweise einem hochfluorierten Kunststoff wie einem Polymeren oder Copolymeren von Tetrafluorethylen, hergestellt. Der Siebboden (5) kann mit dem

Gefäß (1) fest verbunden sein, beispielsweise angeschweißt
oder angeschmolzen sein, oder aber beweglich sein. Im
letzteren Falle kann er beispielsweise durch ein Dichtungselement verschiebbar angeordnet sein oder durch eine Abstützung auf einer gewünschten Höhe gehalten werden. Diese

Abstützung kann ihrerseits wieder den Siebboden auf einem
bestimmten Abstand zum Boden halten, beispielsweise durch
einen Ring oder ein Gestell, oder aber durch ein Schüttgut *». variabel gehalten werden, wie es beispielsweise in Füll- jC körperkolonnen eingesetzt wird. Im letzteren Falle kann l|

die Schüttung auch die Gasverteilung bei einer Belüftung jj von unten bewirken. {§

Der Deckel (2) und zweckmäßig auch der Boden (3) sind mit 1 dem Gefäß (1) leicht lösbar verbunden, wobei aber eine jf

Sterilität gewährleistet ist. Diese Verbindung kann in be- j kannter Weise durch planes Aufliegen, beispielsweise einen
Planschliff ,oder ein Gewinde erfolgen, wobei nötigenfalls

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entsprechende Dichtungselemente öder Sicherungselemente wie Spannringe, Halteringe oder Federn Verwendung finden können. Entsprechende Befestigungselemente können auch kombiniert werden, beispielsweise ein plan aufliegender Deckel durch eine Überwurfmutter fixiert werden ("Weckglasprinzip" ).

Die Durchführungen (4) in Deckel (2) und Boden (3) können als Schlauchstutzen ausgestaltet sein und erlauben dann beispielsweise im Inneren das Aufschieben unterschiedlich langer Schläuche zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Flüssigkeitsstandes bei Absaugung von oben. Außer den Zu- und Ableitungen für Reaktionsmedium und gegebenenfalls Gase können über die Durchführungen (4) auch ein Heiz- bzw. Kühlsystem zu- und abgeführt werden, beispielsweise in Form bekannter Glas- oder Metallwendeln. Durch eine oder mehrere der Durchführungen (4) im Boden (3) kann auch ein Begasungsring beschickt werden.

Die Durchführungen (4) können auch als Durchlaß für Röhren ausgestaltet sein, wobei diese Röhren ihrerseits wieder fest oder verschiebbar installiert sein können. "Verschiebbare Röhren eignen sich beispielsweise für die Einhaltung eines gewünschten Flüssigkeitsstandes, wie es vorstehend für unterschiedlich lange Schläuche an einem inneren Schlauchstutzen ausgeführt wurde. Die Abdichtung der Röhren kann in an sich bekannter Weise erfolgen, beispielsweise durch ein Gewinde mit einem Dichtring und einer überwurfmutter. Durch eine solche Vorrichtung kann auch ein verschiebbares Rohr auf eine gewünschte Länge fixiert werden.

Selbstverständlich kann anstelle einer Heiz- bzw. Kühlwendel oder auch zusätzlich ein Heiz- bzw. Kühlmantel angebracht werden, bestehend aus einem konzentrisch um das Gefäß (1) angeordneten zylindrischen Gefäß mit entsprechender Zu- und Ableitung für das temperierende Medium.

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Dei' Boden (3) kann auch als Standvorrichtung ausgestaltet sein und entsprechend dimensionierte Beine tragen oder beispielsweise auf einen Konus mit entsprechenden Aussparungen für die Zu- und Ableitungen montiert sein.

Der Siebboden (5) kann eine Glas- oder Porzellanfritte, beispielsweise Sinterglas, ein Kunststoffsieb oder ein Metaiigitternetz, beispielsweise aus Edelstahl, sein öder aus einer Kombination solcher Materialien bestehen. So kann es zweckmäßig sein, die mechanische Festigkeit durch ein Metallsieb zu gewährleisten, auf dem eine Sinterglasscheibe ruht. Die Dimensionierung der Löcher richtet sich selbstverständlich nach dem Durchmesser des Trägermaterials und den Fermentationsbedingungen. Beispielsweise kann durch entsprechende Gestaltung des Siebbodens eine Gasverteilung gesteuert werden, vor allem bei belüfteten Fermentationsreaktionen.

Falls gewünscht, können durch Durchführungen (4) auch Meßsonden und dergleichen eingeführt wenden, um die Fermentationsbedingungen überwachen und gegebenenfalls steuern zu können.

Die Figuren 2 und 3 zeigen spezielle Ausgestaltungen der Erfindung:

Figur 2 zeigt einen Glaszylinder (1) mit einem Boden (3),

der als Standfuß ausgebildet ist. Der Deckel (2) hat einen

Rand, der konzentrisch um den oberen Teil des Gefäßes (1) reicht. Durch Dichtungselemente (6), beispielsweise entsprechende Dichtungsringe, wird ein dichtes Schließen des Deckels (2) gewährleistet. Die Durchführungen (4) sind als Schlauchstutzen gestaltet, wobei an einem inneren Schlauchstutzen ein Schlauch (7) zur Flüssigkeitsstandhaltung befestigt ist. (8) bezeichnet den Flüssigkeitsspiegel. (9) bedeutet das Trägermaterial, das auf einer (eingeschmolzenen) Sinterglasplatte (5) ruht. (10) stellt einen Heiz- bzw. Kühlmantel dar.

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Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Rand des Gefäßes (l) oben und unten als Flansch, vorteilhaft mit Planschliff, ausgestaltet ist, auf dem Deckel (2) und Boden (3) aufliegen. Durch einen Dichfcring (6), der durch einen Haltering (11) fixiert sein kann, wird eine gute Abdichtung gewährleistet. Ein Spannring (12) ist insbesondere bei größeren Vorrichtungen zweckmäßig. Die Durchführungen (4) tragen ein Außengewinde (13)j in das eine überwurfmutter (14) eingreift. Ein konischer Dichtring (15) fixiert das durchgeführte Rohr (16) in gewünschter Höhe. Hierdurch kann der Flüssigkeitsstand (8) eingestellt werden. Durch Durchführungen (4) wird eine Temperierwendel (17) gespeist. Der Siebboden (5) ruht auf einem Einsatz (18), der durch Dichtungsringe (19) gehalten wird.

Die Ausführungsform gemäß Figur 2 eignet sich insbesondere für kleinere Volumina mit einem Bruttovolumen bis etwa 5 Ij wobei das Füllvolumen etwa die Hälfte bis etwa 1/3 des Bruttovolumens ausmacht. Solche Vorrichtungen lassen sich leicht und kostengünstig herstellen und vielseitig einsetzen. Zweckmäßig werden möglichst viele Durchführungen (4) durch Deckel (2) und Boden (3) vorgesehen, da nicht benötigte Durchführen (4) je nach Ausführungsform leicht und sicher verschließbar sind, beispielsweise Schlauchstutzen durch aufgeschobene sterilisierbare Schläuche, _}i beispielsweise Silikonschläuche, die mit einer Klemme

y ' verschlossen werden, und Gewindeanschlüsse mit einem ;' Blind Verschluß.

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'' Die Sterilisation kann in einem Autoklav erfolgen, entweder

ohne Flüssigkeit, aber mit dem Trägermaterial gefüllt, oder,

f wenn immobilisierte Organismen eingesetzt werden^ im

f leeren Zustand. Im letzteren Fall erfolgt die Füllung

! 35 nach der Sterilisation im Sterilraum. Hierfür ist die

j leichte Handhabbarkeit und das einfache öffnen und Schließen

unter Sterilbedingungen besonders vorteilhaft.

-βDie Ausführungsform gemäß Figur 3 eignet sich vor allem für größere Gefäße mit einem Bruttovolumen von etwa 1 bis 20 1. Insbesondere für größere Gefäße ist es zweckmäßig, Deckel (2) und Boden (3) aus Metall, beispielsweise aus Edelstahl, zu fertigen. Falls ein härteres Trägermaterial (9) Verwendung findet, welches nach dem Sterilisieren eingefüllt werden soll, oder falls die Temperierwendel (17) aus anderen Gründen weniger zweckmäßig ist, empfiehlt es sich auch für die Vorrichtung gemäß Figur 3, analog Figur einen Heiz- bzw. Kühlmantel (10) vorzusehen.

Im übrigen gelten für diese Ausführungsform die gleichen Vorteile, die vorstehend beschrieben wurden.

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Claims

Schutzansprüche:

1. Kulturgefäß für Mikroorganismen auf Trägermaterial,
gekennzeichnet durch ein zylindrisches Gefäß (1), einen Deckel (2), einen Boden (3), die beide mindestens drei Durchführungen (4) aufweisen und wobei der Deckel (2) und gegebenenfalls auch der Boden (3) unter Sterilbedingungen zu öffnen und zu schließen ist, und einen
Siebboden (5), der in der unteren Hälfte des Gefäßes
(1) angeordnet ist, wobei alle Teile aus sterilisierbarem Material bestehen.
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2. Gefäß nacn Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Verhältnis der Höi.e zum Durchmesser von 1 : 2 bis 4:1.

3. Gefäß nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Bruttovolumen von 0,1 bis 20 1.

4. Gefäß nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Heiz- oder Kühlmantel (10).

5. Gefäß nach Anspruch 1,2,3 oder 4, gekennzeichnet
durch eine Temperierwendel (17).

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