WO2002101000A2 - Schüttelmaschine und fermentieranlage - Google Patents

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WO2002101000A2
WO2002101000A2 PCT/EP2002/006305 EP0206305W WO02101000A2 WO 2002101000 A2 WO2002101000 A2 WO 2002101000A2 EP 0206305 W EP0206305 W EP 0206305W WO 02101000 A2 WO02101000 A2 WO 02101000A2
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heating
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liquid carrier
shaker
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Klaus Grohmann
Johannes Jansen
Jochen Büchs
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Grohmann Engineering Gmbh
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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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • 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
    • C12M27/16—Vibrating; Shaking; Tilting

Definitions

  • the invention relates to a shaker for biological fermentation with a drive for generating a shaking movement of a horizontal shaker with at least one liquid carrier plate arranged thereon. Furthermore, the invention relates to an arrangement of several shaking machines to form a fermentation plant.
  • fermentation refers to processes that deal with the extraction of biomass from microorganisms and cells and the extraction of high and low molecular weight cell products. Fermenters are used to carry out these processes.
  • closed containers made of stainless steel are mostly used, which are equipped, among other things, with devices for mixing and cooling and for the supply of sterile air, nutrient and vaccine solutions.
  • different test approaches are first examined with the help of shaking machines with very large shaking trays on which several liquid carrier plates or Erlenmeyer flasks are arranged.
  • the shaking process must be interrupted to control the fermentation in the different liquid carrier plates, in particular for their individual removal, for the subsequent addition of nutrients and / or inductors, and for sampling, which can have a disadvantageous effect on the other test batches due to the interrupted mixing and oxygen supply. It is not possible to monitor the cultures of the different test batches during the shaking process.
  • the oxygen supply is determined by the shaking frequency and temperature, which are for all liquid carrier plates on a shaking tray are the same. However, different cultures have different oxygen needs.
  • the object of the invention is to propose a shaker which is particularly suitable for automatically determining the culture conditions of different cultures for a production process.
  • the solution to this problem is based on the idea of not only ensuring free access to the top of the horizontal shaking tray, but also free access to the underside thereof, which, for example, enables monitoring of the fermentation without the need to interrupt the shaking movement.
  • this object is achieved in a shaking machine of the type mentioned at the outset in that at least one partial surface of the shaking tray extends horizontally beyond the drive and each liquid carrier plate is arranged on this partial surface.
  • An alternative solution is to have the entire surface of the vibrating shelf next to the drive.
  • the proposed measures ensure, according to the invention, that at no time is the unobstructed view from the underside of the shaking tray onto the liquid carrier plates by the drive if the liquid carrier plate and the shaking tray consist at least partially of transparent material in a manner known per se.
  • the shaking tray can have at least one opening lined with a support edge for the liquid carrier plate, through which the free view from the underside of the liquid carrier plate is ensured.
  • the free accessibility from the bottom can also be used to control the fermentation, especially the oxygenation of the cultures in the
  • the amplitude or the orbit of the shaking movement is variable, but also the temperature of the culture liquids in the liquid carrier plates.
  • a heating and / or cooling device is arranged on the underside of the shaking tray of each shaking machine in order to change the temperature.
  • the heating and / or cooling device is of lightweight construction, it can advantageously be firmly connected to the shaker. With heavier heating and / or cooling devices with higher output, however, it is problematic if they follow the shaking movement. In these cases, it is recommended that the stationary heating and / or cooling device has a horizontal surface and the underside of the shaker shelf is designed as a sliding surface that slides on the horizontal surface during the shaking movement.
  • the heat transfer from the heating and / or cooling device to the liquid carrier plates can take place, for example, via a gas flow or else heat conduction. If the heat is transferred by means of a gas flow, the underside of the shaking tray and the horizontal surface of the heating and / or cooling device expediently have connecting openings, the shape and arrangement of which is selected such that the connecting openings constantly overlap at least partially even during the shaking movement.
  • the thermal energy can also be formed by a heat conductor, in particular by forming the sliding surface thermally highly conductive material layer, for example made of metal.
  • a Peltier element is preferably used as the heating / cooling element, by means of which heating and cooling of a gas stream can be effected with an electrical line.
  • the heating element can be designed as a resistance heater.
  • cooling can be carried out by supplying supercooled liquid gas, for example nitrogen.
  • the heating / cooling device is connected to a programmable controller in an advantageous embodiment of the invention.
  • An uncontrolled inflow and / or outflow of thermal energy can be avoided by arranging either the entire shaking machine in a climatic chamber or at least on the shaking tray a heat-insulating cover for the liquid carrier plates.
  • the shaking machines are arranged in a fermentation plant.
  • the fermentation plant advantageously has at least one climatic chamber in which several shaking machines, in particular in pairs, are combined to form a battery.
  • Different temperature profiles can be set in each climate chamber, in particular by means of a programmable control.
  • the automation of the fermentation of different cultures in such a fermentation plant is favored by the accessibility of the shaking tray from both sides.
  • liquid carrier plates can be easily handled from the top by means of a robot, while the freely accessible bottom allows automated observation of the individual cultures, for example by non-contact optical or thermal measurement methods.
  • Shaking machines also allow a free choice of the time for filling and emptying the liquid carrier plates arranged on a shaking machine as well as the start and end of each fermentation.
  • FIG. 1 shows a sectional front view of a shaker
  • FIG. 2 shows a sectional side view of the shaking machine according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a detail of the shaking machine according to FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 4 shows a sectional front view of a further exemplary embodiment of a shaking machine
  • FIG. 5 shows a sectional side view of the shaking machine according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a detail of the shaking machine according to FIGS. 4 and 5
  • Figure 7 shows the arrangement of a shaker according to the invention in a fermentation plant in a sectional side view.
  • the shaking machine designated overall by 1, consists of a drive 2 for generating an orbital shaking movement of a horizontally arranged shaking tray 3.
  • the insulation insert 4 can consist of hard foam, for example.
  • Liquid carrier plates 5 can be inserted into the insulation insert 4 either manually or in particular automatically, for example by means of a robot. Above the liquid carrier plates 5 there is a heat-insulating cover 6 which rests on the peripheral edge 7 of the insulation insert 4. For the cover 6, rigid foam also lends itself to insulation because of its light weight.
  • a stationary heating and cooling device 8 On the underside of the shaking tray 3 there is a stationary heating and cooling device 8 which has a flat horizontal surface 9 on which the underside of the shaking tray 3 slides during the shaking movement.
  • the surface 9 of the heating and cooling device has connecting openings 11 which, during the shaking movement, constantly correspond to the significantly larger connecting openings 12 in the sliding surface of the shaking tray 3.
  • the shaking tray 3 moves from the position shown in FIG. 3 only by twice the amount of the distance a or b in the x and y directions. In the exemplary embodiment shown, a complete overlap of the connection openings 11, 12 is thus constantly ensured.
  • heating / cooling elements 13, 14 are arranged, the energy of which is passed from a gas stream 16 generated by a blower 15 through the connection openings 11, 12 to the liquid carrier plates 5 and from there back to the heating and cooling device 8 ,
  • the insulation insert 4 has passage openings, not shown in the figure, which allow an unimpeded circulation of the gas stream 16 between the liquid carrier plates 5 and the heating and cooling device 8.
  • FIG. 4 shows a shaking machine of identical construction as in FIG. 1, but with a heating and cooling device 17 which is firmly connected to the shaking tray 3.
  • the heating and cooling device 17 carries out the orbital shaking movement of the shaking tray 3. It is therefore necessary that the heating and cooling device 17 be light in weight.
  • the Peltier elements 18 indicated in FIG. 5 contribute to this, by means of two
  • Mini fans 19 a gas stream 21 is passed, which is also guided via connection openings 11, 12 to the liquid carrier plates 5.
  • the power supplies for the Peltier elements 18 and the two mini fans 19 are supplied via a flexible feed line 22.
  • FIG. 7 shows in the sectional view two shaker machines 1 according to the invention which are arranged directly next to one another and which are arranged on a support frame 23.
  • Shaking machines 1 whose shaking trays 3 are each provided with two liquid carrier plates 5, in particular microtitration plates, for example.
  • All shaking machines 1 are arranged in a climatic chamber 24, in which a gripper 25 is arranged transversely and in the longitudinal direction of the climatic chamber above the two shaking machines 1.
  • the gripper 25 is guided on a telescopic arm 26 on a traverse 27.
  • the crossmember 27 is in turn displaceably arranged on a guide rail 29 running perpendicular to it in order to be able to reach the shaker 1 arranged further forward or rearward in the climatic chamber 24 with the gripper.
  • Holding elements 31, angled upward and extending laterally from the supporting frame 23, have a supporting element 32, each with 4 measuring heads 33, which are located in a horizontal plane below the shaking tray 3 of each shaking machine 1.
  • the measuring heads 33 permit constant monitoring of the cultures, in particular without interrupting the shaking movement by the drive 2.
  • the heat is not supplied to the cultures via one on the underside of the
  • Shaking trays 3 arranged heating and cooling device, but via two fans 34 arranged near the ceiling in the climate chamber 24 and a central air vent 35 arranged in the climate chamber 24 on the bottom side.
  • the arrangement of numerous shaking machines 1 in a common climatic chamber 24 with an automated handling device makes it possible to remove individual liquid carrier plates 5 from a shaking tray 3 without interrupting the shaking movement of other liquid carrier plates 5. This allows different filling and emptying times points of each of the liquid carrier plates on a shaking tray and different start and end times of the fermentations running in parallel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schüttelmaschine zur biologischen Fermentation mit einem Antrieb zur Erzeugung einer Schüttelbewegung eines horizontalen Schütteltablars mit mindestens einer darauf angeordneten Flüssigkeitsträgerplatte. Um ein Schüttelmaschine zur schaffen, mit der sich automatisiert die Kulturbedingungen von unterschiedlichen Testkulturen für einen Produktionsprozess ermitteln lassen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass sich zumindest eine Teilfläche des Schütteltablars in horizontaler Richtung über den Antrieb hinaus erstreckt und jede Flüssigkeitsträgerplatte auf dieser Teilfläche angeordnet ist. Alternativ befindet sich die gesamte fläche des Schütteltablars neben dem Antrieb. Schliesslich betrifft die Erfindung eine Fermentieranlage in der mindestens eine erfindungsgemässe Schüttelmaschine angeordnet ist.

Description

Schüttelmaschine und Fermentieranlage
Die Erfindung betrifft eine Schüttelmaschine zur biologischen Fermentation mit einem Antrieb zur Erzeugung einer Schüttelbewegung eines horizontalen Schütteltablars mit mindestens einer darauf angeordneten Flüssigkeitsträgerplatte. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung von mehreren Schüttelmaschinen zu einer Fermentieranlage.
Der Begriff Fermentation bezeichnet Prozesse, die sich mit der Gewinnung von Biomasse aus Mikroorganismen und Zellen sowie der Gewinnung hoch- und niedermolekularer Zellprodukte befassen. Zur Durchführung dieser Prozesse kommen Fermenter zum Einsatz. Für die besonders wichtigen Submersverfahren, bei denen die Mikroorganismen in der Nährlösung suspendiert sind, werden meist geschlossene Behälter aus Edelstahl verwendet, die u.a. mit Vorrichtungen zur Durchmischung und Kühlung sowie für die Zuführung von steriler Luft, Nähr- und Impflösungen ausgestattet sind. Um die idealen Kulturbedingungen der Mikroorganismen für eine biologische Fermenta- tion zu bestimmen, werden zunächst unterschiedliche Testansätze mit Hilfe von Schüttelmaschinen mit sehr großen Schütteltablars untersucht, auf denen mehrere Flüssigkeitsträgerplatten oder Erlenmeyerkolben angeordnet sind. Zur Steuerung der Fermentation in den unterschiedlichen Flüssigkeitsträgerplatten, insbesondere zu deren individueller Entnahme, zur nachträglichen Zugabe von Nährstoffen und/oder Induktoren sowie zur Probenentnahme muss der Schüttelprozess unterbrochen werden, was sich aufgrund der unterbrochenen Durchmischung und Sauerstoffzufuhr nachteilig auf die übrigen Testansätze auswirken kann. Eine Überwachung der Kulturen der verschiedenen Testansätze während des Schüttelvorgangs ist nicht möglich. Die Sauerstoffzufuhr wird durch die Schüttelfrequenz und Temperatur bestimmt, die für sämtliche Flüssigkeitsträgerplatten auf einem Schütteltablar gleich sind. Unterschiedliche Kulturen haben jedoch einen unterschiedlichen Sauerstoffbedarf .
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schüttelmaschine vorzuschlagen, die besonders geeignet ist, um automatisiert die Kulturbedingungen von unterschiedlichen Kulturen für einen Produktionsprozess zu ermitteln.
Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, nicht nur eine freie Zugänglichkeit zu der Oberseite des horizontalen Schütteltablars zu gewährleisten, sondern darüber hinaus eine freie Zugänglichkeit zu dessen Unterseite, die beispielsweise eine Überwachung der Fermentation ermöglicht, ohne dass eine Unterbrechung der Schüttelbewegung notwendig ist.
Im einzelnen wird diese Aufgabe bei einer Schüttelmaschine der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass sich zumindest eine Teilfläche des Schütteltablars in horizontaler Richtung über den Antrieb hinaus erstreckt und jede Flüssigkeitsträgerplatte auf dieser Teilfläche angeordnet ist. Eine alternative Lösung besteht darin, dass sich die gesamte Fläche des Schütteltablars neben dem Antrieb befindet.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird erfindungsgemäß erreicht, dass zu keiner Zeit die freie Sicht von der Unterseite des Schütteltablars auf die Flüssigkeitsträgerplatten durch den Antrieb verdeckt wird, wenn die Flüssigkeitsträgerplatte und das Schütteltablar in an sich bekannter Weise zu- mindest teilweise aus transparentem Material bestehen.
Alternativ kann das Schütteltablar mindestens eine von einem Auflagerand für die Flüssigkeitsträgerplatte gesäumte Öffnung aufweisen, durch die die freie Sicht von der Unterseite auf die Flüssigkeitsträgerplatte gewährleistet wird. Die freie Zugänglichkeit von der Unterseite kann auch dazu genutzt werden, um die Fermentation, insbesondere die Sauerstoffzufuhr der Kulturen in den
Flüssigkeitsträgerplatten gezielt steuern zu können. Zu diesem Zweck ist nicht nur die Schüttelfrequenz und die
Amplitude bzw. der Orbit der Schüttelbewegung veränderlich, sondern darüber hinaus die Temperatur der Kulturflüssigkeiten in den Flüssigkeitsträgerplatten. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zur Veränderung der Temperatur an der Unterseite des Schütteltablars jeder Schüttelmaschine eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung angeordnet.
Wenn die Heiz- und/oder Kühleinrichtung in Leichtbauweise ausgeführt ist, kann sie vorteilhaft fest mit dem Schütteltablar verbunden sein. Bei schwereren Heiz- und/oder Kühleinrichtungen mit höherer Leistung ist es jedoch problematisch, wenn diese die Schüttelbewegung mitvollziehen. In diesen Fällen empfiehlt es sich, dass die ortsfeste Heiz- und/oder Kühleinrichtung eine horizontale Oberfläche aufweist und die Unterseite des Schütteltablar als Gleitfläche ausgebildet ist, die auf der horizontalen Oberfläche während der Schüttelbewegung gleitet.
Die Wärmeübertragung von der Heiz- und/oder Kühleinrichtung zu den Flüssigkeitsträgerplatten kann beispielsweise über einen Gasstrom oder aber Wärmeleitung erfolgen. Erfolgt die Wärmeübertragung mittels eines Gasstroms, weisen die Unterseite des Schütteltablars und die horizontale Oberfläche der Heiz- und/oder Kühleinrichtung zweckmäßigerweise Verbindungsöffnungen auf, deren Form und Anordnung so gewählt wird, dass die Verbindungsöffnungen auch während der Schüttelbewegung ständig zumindest teilweise überlappen.
Alternativ kann die Wärmeenergie jedoch auch durch einen Wärmeleiter, insbesondere durch Ausbildung der Gleitfläche als thermisch gut leitende Materialschicht, beispielsweise aus Metall ausgebildet sein.
Sofern die Temperaturführung der Kultur sowohl den Eintrag einer Heiz- als auch einer Kühlleistung erfordert, kommt als Heiz-/Kühlelement vorzugsweise ein Peltier-Element zum Einsatz, über das sowohl eine Erwärmung als auch Abkühlung eines Gasstromes mit elektrischer Leitung bewirkt werden kann.
Alternativ kann das Heizelement als Widerstandsheizung ausgeführt sein. Die Kühlung kann in diesem Fall durch eine Zufuhr von unterkühltem Flüssiggas, beispielsweise Stickstoff erfolgen.
Um den Temperaturverlauf während der Fermentation individuell anpassen zu können, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Heiz-/Kühleinrichtung mit einer programmierbaren Steuerung verbunden.
Ein unkontrollierter Zu- und/oder Abfluss von Wärmeenergie lässt sich vermeiden, indem entweder die gesamte Schüttelmaschine in einer Klimakammer oder zumindest auf dem Schütteltablar eine wärmeisolierende Abdeckung für die Flüssigkeitsträgerplatten angeordnet ist.
Um die idealen Wachstumsbedingungen von Kulturen für einen großtechnischen Produktionsprozess in möglichst kurzer Zeit festzustellen, sind in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mehrere der Schüttelmaschinen in einer Fermentieranlage angeordnet. Vorteilhaft weist die Fermentieranlage mindestens eine Klimakammer auf, in der mehrere Schüttelmaschinen, insbesondere paarweise zu einer Batterie zusammengefasst sind. In jeder Klimakammer können unterschiedliche Temperaturprofile, insbesondere mittels einer programmierbaren Steuerung eingestellt werden. Die Automatisierung der Fermentation unterschiedlicher Kulturen in einer derartigen Fermentieranlage wird durch die beid- seitige Zugänglichkeit des Schütteltablars begünstigt.
Von der Oberseite können beispielsweise die Flüssigkeitsträgerplatten problemlos mittels eine Roboters gehandhabt werden, während die frei zugängliche Unterseite eine automatisierte Beobachtung der einzelnen Kulturen zulässt, beispielsweise durch berührungslose optische oder thermische Meßmethoden. Die zu einer Batterie zusammengeschalteten
Schüttelmaschinen ermöglichen darüber hinaus eine freie Wahl des Zeitpunktes zur Füllung und Entleerung der jeweils auf einer Schüttelmaschine angeordneten Flüssigkeitsträgerplatten sowie des Beginns und Endes jeder Fermentation.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen des näheren erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine geschnittene Vorderansicht einer Schüttelma- schine,
Figur 2 eine geschnittene Seitenansicht der Schüttelmaschine nach Figur 1,
Figur 3 eine Einzelheit der Schüttelmaschine nach den Figuren 1 und 2 ,
Figur 4 eine geschnittene Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Schüttelmaschine,
Figur 5 eine geschnittene Seitenansicht der Schüttelmaschine nach Figur 4 ,
Figur 6 eine Einzelheit der Schüttelmaschine nach den Fi- guren 4 und 5, Figur 7 die Anordnung einer erfindungsgemäßen Schüttelmaschine in einer Fermentieranlage in geschnittener Seitenansicht.
Die insgesamt mit 1 bezeichnete Schüttelmaschine besteht aus einem Antrieb 2 zur Erzeugung einer orbitalen Schüttelbewegung eines horizontal angeordneten Schütteltablars 3. Auf dem Schütteltablar 3 befindet sich ein Isolationseinsatz 4, der zwei Flüssigkeitsträgerplatten 5 aufnimmt. Der Isolationsein- satz 4 kann beispielsweise aus Hartschaum bestehen. Die
Flüssigkeitsträgerplatten 5 können in den Isolationseinsatz 4 entweder manuell oder insbesondere automatisch, beispielsweise mittels eines Roboters eingesetzt werden. Oberhalb der Flüssigkeitsträgerplatten 5 befindet sich eine wärmeisolie- rende Abdeckung 6, die auf dem umlaufenden Rand 7 des Isolationseinsatzes 4 aufliegt. Auch für die Abdeckung 6 bietet sich Hartschaum wegen seines geringen Gewichtes als Isolationsmaterial an.
An der Unterseite des Schütteltablars 3 befindet sich eine ortsfeste Heiz- und Kühleinrichtung 8, die eine ebene horizontale Oberfläche 9 aufweist, auf der die Unterseite des Schütteltablars 3 während der Schüttelbewegung gleitet.
Wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich, weist die Oberfläche 9 der Heiz- und Kühleinrichtung Verbindungsöffnungen 11 auf, die während der Schüttelbewegung ständig mit den deutlich größeren Verbindungsöffnungen 12 in der Gleitfläche des Schütteltablars 3 korrespondieren. Das Schütteltablar 3 bewegt sich aus der in Figur 3 dargestellten Position lediglich um den zweifachen Betrag der Stecke a bzw. b in x- und y-Richtung. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist damit ständig eine vollständige Überlappung der Verbindungsöffnungen 11, 12 gewährleistet. In der Heiz-/Kühleinrichtung 8 sind Heiz-/Kühlelemente 13, 14 angeordnet, deren Energie von einem mittels eines Gebläses 15 erzeugten Gasstrom 16 durch die Verbindungsöffnungen 11, 12 zu den Flüssigkeitsträgerplatten 5 und von dort zurück zur Heiz- und Kühleinrichtung 8 geleitet wird.
Der Isolationseinsatz 4 besitzt in der Figur nicht dargestellte Durchtrittsöffnungen, die eine ungehinderte Zirkulation des Gasstromes 16 zwischen den Flüssigkeitsträgerplatten 5 und der Heiz- und Kühleinrichtung 8 erlauben.
Die sich in horizontaler Richtung ständig über den hier in einem Gehäuse angeordneten Antrieb 2 hinaus erstreckende Teilfläche c des Schütteltablars 3 ermöglicht es erstmals, an dessen Unterseite eine Heiz- und Kühlreinrichtungen 8 anzuordnen.
Figur 4 zeigt eine übereinstimmend aufgebaute Schüttelmaschine wie Figur 1, jedoch mit einer Heiz- und Kühleinrich- tung 17, die fest mit dem Schütteltablar 3 verbunden ist.
Demzufolge vollzieht die Heiz- und Kühleinrichtung 17 die orbitale Schüttelbewegung des Schütteltablars 3 mit. Es ist daher erforderlich, dass die Heiz- und Kühleinrichtung 17 ein geringes Gewicht aufweist. Hierzu tragen die in Figur 5 ange- deuteten Peltier-Elemente 18 bei, an denen mittels zweier
Miniventilatoren 19 ein Gasstrom 21 vorbeigeführt wird, der ebenfalls über Verbindungsöffnungen 11, 12 zu den Flüssigkeitsträgerplatten 5 geführt wird. Die Stromversorgungen der Peltier-Elemente 18 sowie der beiden Miniventilatoren 19 er- folgt über eine flexible Zuleitung 22.
Figur 7 zeigt in der Schnittdarstellung zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Schüttelmaschinen 1, die auf einem Tragrahmen 23 angeordnet sind. In der Bildebene hinter den dargestellten Schüttelmaschinen 1 befinden sich in gleicher Anordnung beispielsweise 20 weitere Paare von Schüttelmaschinen 1, deren Schütteltablare 3 beispielsweise jeweils mit zwei Flüssigkeitsträgerplatten 5, insbesondere Mikrotitrationsplatten versehen sind. Sämtliche Schüttelmaschinen 1 sind in einer Klimakammer 24 angeordnet, in der oberhalb der beiden Schüttelmaschinen 1 ein Greifer 25 quer und in Längsrichtung der Klimakammer verfahrbar angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist der Greifer 25 an einem Teleskoparm 26 an einer Traverse 27 verfahrbar geführt. Die Traverse 27 wiederum ist an einer senkrecht zu ihr verlaufenden Führungs- schiene 29 verschieblich angeordnet, um die in der Klimakammer 24 weiter vorn bzw. hinten angeordneten Schüttelmaschinen 1 mit dem Greifer erreichen zu können.
Seitlich von dem Tragrahmen 23 erstrecken sich nach oben ab- gewinkelte Halteelemente 31 mit einem Tragelement 32 mit jeweils 4 Messköpfen 33, die sich in einer horizontalen Ebene unterhalb des Schütteltablars 3 jeder Schüttelmaschine 1 befinden.
Die Messköpfe 33 erlauben eine ständige Überwachung der Kulturen, insbesondere ohne Unterbrechung der Schüttelbewegung durch den Antrieb 2.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Wärmezu- fuhr zu den Kulturen nicht über eine an der Unterseite des
Schütteltablars 3 angeordnete Heiz- und Kühleinrichtung, sondern über zwei deckennah in der Klimakammer 24 angeordnete Gebläse 34 sowie einem bodenseitig in der Klimakammer 24 angeordneten zentralen Luftabzug 35.
Die Anordnung zahlreicher Schüttelmaschinen 1 in einer gemeinsamen Klimakammer 24 mit automatisierter Handhabungsvorrichtung ermöglicht es, einzelne Flüssigkeitsträgerplatten 5 von einem Schütteltablar 3 zu entfernen, ohne die Schüttelbe- wegung anderer Flüssigkeitsträgerplatten 5 zu unterbrechen. Dies erlaubt unterschiedliche Füllungs- und Entleerungszeit- punkte der jeweils auf einem Schütteltablar befindlichen Flüssigkeitsträgerplatten und unterschiedliche Start- und Endzeiten der parallel ablaufenden Fermentationen.
Bezugszeichenliste
Figure imgf000012_0001

Claims

Patentansprüche
1. Schüttelmaschine zur biologischen Fermentation mit einem Antrieb zur Erzeugung einer Schüttelbewegung eines hori- zontalen Schütteltablars mit mindestens einer darauf angeordneten Flüssigkeitsträgerplatte, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest eine Teilfläche (17) des Schütteltablars in horizontaler Richtung über den Antrieb (2) hinaus erstreckt und jede Flüssigkeitsträgerplatte (5) auf dieser Teilfläche (17) angeordnet ist.
2. Schüttelmaschine zur biologischen Fermentation mit einem Antrieb zur Erzeugung einer Schüttelbewegung eines horizontalen Schütteltablars mit mindestens einer darauf an- geordneten Flüssigkeitsträgerplatte, dadurch gekennzeichnet, dass sich die gesamte Fläche des Schütteltablars (5) neben dem Antrieb (2) befindet
3. Schüttelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Antrieb (2) eine lineare oder orbitale
Schüttelbewegung (13,14) des Schütteltablars (3) in einer horizontalen Ebene hervorruft.
4. Schüttelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsträgerplatte
(5) und/oder das Schütteltablar (3) zumindest teilweise aus transparentem Material bestehen.
5. Schüttelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des
Schütteltablars (3) eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung (8, 17) angeordnet ist.
6. Schüttelmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- und/oder Kühleinrichtung (17) fest mit dem
Schütteltablar (3) verbunden ist.
7. Schüttelmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Heiz- und/oder Kühleinrichtung (8) eine ebene horizontale Oberfläche (9) aufweist und die Unterseite des Schütteltablars (3) als Gleitfläche ausgebildet ist, die auf der Oberfläche (9) während der Schüttelbewegung gleitet.
8. Schüttelmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Schütteltablars und die Gleitfläche Verbindungsöffnungen (11, 12) für einen Heiz- /Kühlgasstrom (16) aufweisen, deren Form und Anordnung so gewählt wird, dass die Verbindungsöffnungen während der Schüttelbewegung ständig zumindest teilweise überlappen.
9. Schüttelmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heiz- und/oder Kühleinrichtung (8, 17) mindestens ein Heiz- und /oder Kühlelement (13, 14, 18) angeordnet ist.
10. Schüttelmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Heiz-/Kühlelement ein Peltier-Element (18) ist.
11. Schüttelmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement eine Widerstandsheizung (13) ist.
12. Schüttelmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da- durch gekennzeichnet, dass die Heiz- und/oder Kühleinrichtung (8, 17) mit dem Schütteltablar (3) über einen Wärmeleiter verbunden ist.
13. Schüttelmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da- durch gekennzeichnet, dass die Heiz-/Kühleinrichtung (8,
17) eine programmierbare Steuerung aufweist.
14. Schüttelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schütteltablar (3) eine wärmeisolierende Abdeckung (6) für die Flussigkeits trägerplatten (5) angeordnet ist.
15. Anordnung von mindestens einer Schüttelmaschinen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 in einer
Fermentieranlage .
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fermentieranlage mindestens eine Klimakammer (24) aufweist, in der mindestens eine Schüttelmaschine (1) angeordnet ist.
17. Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb und/oder unterhalb der Schüttelmaschi- nen (1) mindestens eine Handhabungsvorrichtung (25, 26, 27, 29) und/oder mindestens eine Mess- und Überwachungseinrichtung (31, 32, 33) angeordnet ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jede Handhabungsvorrichtung (25, 26, 27, 29) und/oder jede Mess- und Überwachungseinrichtung (31, 32, 33) gegenüber den ortsfesten Schüttelmaschinen 1 beweglich angeordnet ist.
PCT/EP2002/006305 2001-06-11 2002-06-10 Schüttelmaschine und fermentieranlage WO2002101000A2 (de)

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DE10128096.3 2001-06-11
DE10128096 2001-06-11
DE10150589A DE10150589A1 (de) 2001-06-11 2001-10-12 Schüttelmaschine und Fermentieranlage
DE10150589.2 2001-10-12

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WO2002101000A2 true WO2002101000A2 (de) 2002-12-19
WO2002101000A3 WO2002101000A3 (de) 2003-04-17

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