DE9320577U1 - Device for taking liquid samples from sterile containers - Google Patents
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Description
Institut für Bioprozeß-
und Analysenmeßtechnik e.V.
RosenhofInstitute of Bioprocess
and analytical measurement technology eV
Rosenhof
37308 Heiligenstadt37308 Heiligenstadt
IBA128IBA128
Vorrichtung zur Entnahme von flüssigen Proben aus sterilen BehälternDevice for taking liquid samples from sterile containers
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von flüssigen Proben aus sterilen Behältern,insbesondere aus Fermentern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for taking liquid samples from sterile containers, in particular from fermenters according to the preamble of claim 1.
Es sind Probenahmevorrichtungen mit Filtrationsmembran bekannt, bei denen die Filtrationsmembran fest eingebaut ist und statisch betrieben wird. Über eine Pumpe wird das Filtrat abgepumpt. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Filtrationsmembran durch in dem Fermentationsmedium befindliche Feststoffe schnell verblockt. Die Filtrationsleistung nimmt ab und es ist keine repräsentative Probenahme mehr möglich.Sampling devices with filtration membranes are known in which the filtration membrane is permanently installed and operated statically. The filtrate is pumped out using a pump. The disadvantage of this arrangement is that the filtration membrane quickly becomes blocked by solids in the fermentation medium. The filtration performance decreases and representative sampling is no longer possible.
Weiterhin sind Probenahmevorrichtungen bekannt, bei denen die Fermentationsmembran während der Probenahme rotiert. Durch die Bewegung der Filtrationsitiembran wird das Verblocken der Membran verzögert. Nachteil dieser Vorrichtung ist jedoch, daß sich die rotierende Filtrationsmembran im Sterilbereich befindet und deshalb gegenüber der unsterilenFurthermore, sampling devices are known in which the fermentation membrane rotates during sampling. The movement of the filtration membrane delays the blocking of the membrane. The disadvantage of this device, however, is that the rotating filtration membrane is in the sterile area and therefore, compared to the non-sterile
Umgebung mit einem doppelten Dichtelement (z. B. Gleitringdichtung, Radialwellendichtring) gesichert werden muß. Dabei kann es bei möglichen Fehlern der Dichtelemente bzw. bei Abnutzungserscheinungen zu Unsterilitäten kommen. Weiterhin ist der Aufwand zum Auswechseln der Dichtelemente sehr hoch.Environment must be secured with a double sealing element (e.g. mechanical seal, radial shaft seal). Possible faults in the sealing elements or signs of wear can lead to non-sterility. Furthermore, the effort required to replace the sealing elements is very high.
Es sind auch Probenahmevorrichtungen bekannt (DE-OS 35 20 489), die im Bypass betrieben werden und bei denen das Fermentationsmedium mit einem Rührkörper bewegt wird. Nachteilig ist hier, daß das im Bypass befindliche Fermentationsmedium nicht mehr mit Nährstoffen versorgt wird. Weiterhin ist die Bewegung des Rührkörpers und damit der Einfluß auf das Verblocken der Membran ungleichmäßig.Sampling devices are also known (DE-OS 35 20 489) that are operated in a bypass and in which the fermentation medium is moved with a stirring body. The disadvantage here is that the fermentation medium in the bypass is no longer supplied with nutrients. Furthermore, the movement of the stirring body and thus the influence on the blocking of the membrane is uneven.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entnahme von flüssigen Proben zu realisieren, die auch bei hohem Anteil von Feststoffen in der im Behälter befindlichen Flüssigkeit eine hohe Standzeit aufweist und somit eine langfristige Überwachung und Prozeßkontrolle steriler Prozesse, vorzugsweise bislogische Prozesse im Fermentar, garantiert.The invention is based on the object of realizing a device for taking liquid samples, which has a long service life even when there is a high proportion of solids in the liquid in the container and thus guarantees long-term monitoring and process control of sterile processes, preferably bislogical processes in the fermentation tank.
Erfindungsgemäß wird das entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention, this is achieved according to the characterizing features of claim 1.
Bei einer Vorrichtung zur Entnahme von flüssigen Proben aus sterilen Behältern, insbesondere aus Fermentern, unter Verwendung mindestens eines Filters, ist das Filter auf einer schwingungsfähigen Anordnung befestigt , der ein Schwingungsgenerator zugeordnet ist.In a device for taking liquid samples from sterile containers, in particular from fermenters, using at least one filter, the filter is attached to an oscillating arrangement to which a vibration generator is assigned.
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Es ist zweckmäßig, daß ein Schwingungsgenerator variabler Amplitude und Frequenz angeordnet ist.It is advisable to arrange a vibration generator with variable amplitude and frequency.
Mit einer solchen Anordnung kann das Filter z.B. vor und während des Probenahmeprozesses mit Schwingungen variabler Freqenz und Amplitude beaufschlagt werden. Damit werden Ablagerungen von Feststoffen auf der Filtrationsmembran, die zu deren Verblocken führen, infolge einstellbarer, aperiodischer Bewegungsabläufe in deren Bildung so beeinflußt, daß der Verblockungszeitpunkt zeitlich verzögert wird, um dadurch eine kontinuierliche Fermentation zu ermöglichen, deren Dauer bei mehreren Wochen liegen kann.With such an arrangement, the filter can be subjected to vibrations of variable frequency and amplitude, for example, before and during the sampling process. This influences the formation of deposits of solids on the filtration membrane, which lead to blocking, as a result of adjustable, aperiodic movements in their formation, so that the point at which blocking occurs is delayed in order to enable continuous fermentation, which can last for several weeks.
Die schwingungsfähige Anordnung kann aus einer oder mehreren verspannten flexiblen Membranen bestehen, die sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der Vibrationsbewegung aufnehmen. Dabei ist es bei einem Fermenter zweckmäßig, daß die Membranen aus sterilisierbarem Material bestehen.The oscillating arrangement can consist of one or more tensioned flexible membranes that absorb both the amplitude and the frequency of the vibration movement. In a fermenter, it is advisable that the membranes are made of sterilizable material.
Die Membranen können z.B kreisringförmig oder tubusartig ausgebildet sein und am inneren und äußeren Rand verspannt sein.The membranes can be circular or tubular, for example, and can be tensioned at the inner and outer edges.
Mit den Membranen als Vibrationsübertrager ist die Abdichtung des unsterilen Bereichs der Vorrichtung vom sterilen Behälter mit den normalerweie bei festen Anordnungen üblichen Dichtungen möglich. Ein altersbedingtes Auswechseln der Membranen erfordert nur einfache Handgriffe. With the membranes as vibration transmitters, it is possible to seal the non-sterile area of the device from the sterile container using the seals normally used in fixed arrangements. Replacing the membranes due to age only requires simple manual steps.
Als Filter kann eine in das Fermentationsmedium ragende Fitrationsmembran oder ein Mikrofilter angeordnet sein.A filtration membrane or a microfilter extending into the fermentation medium can be arranged as a filter.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail using an embodiment example with the aid of drawings. They show:
Figur 1 eine Fermenterwand mit Probennahmesonde
Figur 2 die Filterbefestigung im SchnittFigure 1 a fermenter wall with sampling probe
Figure 2 the filter attachment in section
In der Figur ist eine Fermenterwand 10 mit einer Durchführung 11 dargestellt. Die Probenahmesonde wird mit der überwurfmutter 12 lösbar und durch den Rundring 13 steril mit der Durchführung 11 verbunden. Im Sondengehäuse 1 ist die Längsführung 7 fest angeordnet. Sie dient zur Einführung des Probenrohres 4. Das Probenrohr 4 und das Mikrofilter 3 werden mittels einer Mutter 18 so miteinander verschraubt, daß die zwischen beiden befindliche Membran 8 als Dichtelement dient. Die Membran 8 wird mit dem Sondengehäuse 1 durch den Spannring 5 so verspannt, daß die Sterilität an dieser Stelle ebenfalls gewährleistet ist.The figure shows a fermenter wall 10 with a feedthrough 11. The sampling probe is detachably connected to the feedthrough 11 using the union nut 12 and sterilely connected to the feedthrough 11 using the round ring 13. The longitudinal guide 7 is fixed in the probe housing 1. It is used to insert the sample tube 4. The sample tube 4 and the microfilter 3 are screwed together using a nut 18 so that the membrane 8 located between the two serves as a sealing element. The membrane 8 is clamped to the probe housing 1 using the clamping ring 5 so that sterility is also guaranteed at this point.
Die Vibrationsbewegung erfolgt vorzugsweise durch einen elektromagnetischen Antrieb 2, der über das Verbindungselement 14 mit dem Sondengehäuse 1 verbunden ist. Eine Feder 16 dient der Rückstellbewegung des Probenrohres 4 mit dem Mikrofilter 3. Entsprechend der geforderten Frequenz und Amplitude des Mikrofilters 3 wird der elektromagnetische Antrieb so angesteuert, daß es vor und während des Probenahmevorganges zur Vibration des Systems Mikrofilter 3, Probenrohr 4 und Membran 8 kommt. Die Membran 8 gewährleistet die Sterilität der Probenahmesonde. Sie ist so angeordnet, daßThe vibration movement is preferably carried out by an electromagnetic drive 2, which is connected to the probe housing 1 via the connecting element 14. A spring 16 serves for the return movement of the sample tube 4 with the microfilter 3. According to the required frequency and amplitude of the microfilter 3, the electromagnetic drive is controlled in such a way that the system of microfilter 3, sample tube 4 and membrane 8 vibrates before and during the sampling process. The membrane 8 ensures the sterility of the sampling probe. It is arranged in such a way that
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ein Austausch bei eventueller Beschädigung oder bei Alterserscheinungen durch häufige Sterilisation durch den Anwender der Probenahmesonde problemlos möglich ist.replacement in the event of damage or signs of aging due to frequent sterilization by the user of the sampling probe is easily possible.
Der Abfluß der Probe erfolgt über Mikrofilter 3, Probenrohr 4 und Abflußschlauch 17, der gleichzeitig als Pumpenschlauch dienen kann. Der Abflußschlauch 17 ist mit dem Sondengehäuse 1 so verbunden, daß die Vibrationsbewegungen des Probenrohres 4 durch den Abflußschlauch 17 kompensiert werden können. Ein Austauschen des Abflußschlauches 17 bei eventueller Beschädigung oder Alterung ist problemlos möglich.The sample is drained via microfilter 3, sample tube 4 and drain hose 17, which can also serve as a pump hose. The drain hose 17 is connected to the probe housing 1 in such a way that the vibration movements of the sample tube 4 can be compensated by the drain hose 17. Replacing the drain hose 17 in the event of damage or aging is easy.
Das Sondengehäuse 1 ist im vorderen, ins Fermenterinnere ragenden Bereich so gestaltet, daß Druckgradienten, hervorgerufen durch mögliche Turbulenzen im Fermentationsmedium, die infolge der Rührerdrehzahl entstehen, vermieden werden. Der Einbau der Probenahmesonde erfolgt in den meisten Fällen unter einem bestimmten Winkel, so daß durch die spezielle Gestaltung des vorderen Bereiches der Probenahmesonde Luftpolster oberhalb des Mikrofilters 3 entstehen können. Die Bohrung 15 ist so angeordnet, daß die Entstehung derartiger Luftpolster vermieden wird.The front area of the probe housing 1, which extends into the interior of the fermenter, is designed in such a way that pressure gradients caused by possible turbulence in the fermentation medium, which arise as a result of the stirrer speed, are avoided. In most cases, the sampling probe is installed at a certain angle, so that the special design of the front area of the sampling probe can create air cushions above the microfilter 3. The bore 15 is arranged in such a way that the formation of such air cushions is avoided.
Die Sterilisation von Fermentationsgefäßen ist sowohl in situ als auch im entsprechenden Autoklaven möglich. Für beide Sterilisationsarten ist die beschriebene Probenahmesonde einsetzbar. Bei der Sterilisation in situ, bei der nur der Innenraum des Fermentationsgefaßes sterilisiert, d. h. mit Wasserdampf im Druckbereich bis 2 bar beaufschlagt wird, sorgt eine spezielle geometrische Ausbildung der Längsführung 7 und der Membraneinsparung dafür, daß es zuThe sterilization of fermentation vessels is possible both in situ and in the corresponding autoclave. The sampling probe described can be used for both types of sterilization. In the case of in situ sterilization, in which only the interior of the fermentation vessel is sterilized, i.e. pressurized with steam at a pressure of up to 2 bar, a special geometric design of the longitudinal guide 7 and the membrane savings ensure that
keiner Zerstörung der Membran 8 kommen kann. Der elektromagnetische Antrieb 2 kann bei dieser Sterilisationsart mit der Probenahmesonde verbunden bleiben.no destruction of the membrane 8 can occur. The electromagnetic drive 2 can remain connected to the sampling probe during this type of sterilization.
Die Sterilisation im Autoklaven bedeutet, daß das Fermentationsgefäß einschließlich der Probenahmesonde allseitig mit Dampf beaufschlagt wird, so daß alle Teile und Baugruppen aus entsprechend resistentem Material gefertigt sein müssen. Beim elektromagnetischen Antrieb 2 ist dies nicht der Fall, er muß vor der Sterilisation im Autoklaven abmontiert werden, was problemlos durch den Anwender erfolgt.Sterilization in an autoclave means that the fermentation vessel, including the sampling probe, is exposed to steam on all sides, so that all parts and assemblies must be made of suitably resistant material. This is not the case with the electromagnetic drive 2, which must be dismantled before sterilization in the autoclave, which can be done easily by the user.
Claims (7)
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| DE9320577U DE9320577U1 (en) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | Device for taking liquid samples from sterile containers |
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Country Status (1)
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| DE (1) | DE9320577U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19530886C1 (en) * | 1995-08-11 | 1996-10-02 | Inst Bioprozess Analysenmesst | Sterile sampling appts., esp. for bio-technical processes |
| DE29705206U1 (en) * | 1997-03-14 | 1997-05-28 | Institut für Bioprozeß- und Analysenmeßtechnik e.V., 37308 Heilbad Heiligenstadt | Device for sampling from processes operating under sterile conditions |
| DE10225827A1 (en) * | 2002-06-10 | 2004-01-08 | Sobotta Gmbh, Sondermaschinenbau | Measuring gas probe |
-
1993
- 1993-04-01 DE DE9320577U patent/DE9320577U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19530886C1 (en) * | 1995-08-11 | 1996-10-02 | Inst Bioprozess Analysenmesst | Sterile sampling appts., esp. for bio-technical processes |
| DE29705206U1 (en) * | 1997-03-14 | 1997-05-28 | Institut für Bioprozeß- und Analysenmeßtechnik e.V., 37308 Heilbad Heiligenstadt | Device for sampling from processes operating under sterile conditions |
| DE10225827A1 (en) * | 2002-06-10 | 2004-01-08 | Sobotta Gmbh, Sondermaschinenbau | Measuring gas probe |
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