WO2009115346A2 - Bioreactor and method for operating a bioreactor - Google Patents

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WO2009115346A2
WO2009115346A2 PCT/EP2009/002216 EP2009002216W WO2009115346A2 WO 2009115346 A2 WO2009115346 A2 WO 2009115346A2 EP 2009002216 W EP2009002216 W EP 2009002216W WO 2009115346 A2 WO2009115346 A2 WO 2009115346A2
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container
organisms
bioreactor according
bioreactor
organism
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Oliver Lange
Dietmar Kunst
Steffen Siegert
Lutz Walter
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/16Vibrating; Shaking; Tilting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02Photobioreactors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/50Means for positioning or orientating the apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03DFLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D2203/00Specified materials treated by the flotation agents; Specified applications
    • B03D2203/003Biotechnological applications, e.g. separation or purification of enzymes, hormones, vitamins, viruses

Definitions

  • the present invention is a bioreactor according to the preamble of claim 1, and a method for growing organisms with a bioreactor.
  • the ingredients of plants and other plant-like organisms have a not insignificant importance in medicine.
  • the ingredients of plants or the plants themselves are used as starting materials, for example for the pharmaceutical industry or for large-scale plant divers.
  • Various methods are known in the art for growing organisms accordingly.
  • reactors can Microbes, protozoa, cell groups or roots are grown in the reactors.
  • the aforementioned reactors are already used industrially and serve to produce the aforementioned organisms in a sterile environment. As an example, be in the
  • Reference EP 1 491 623 A1 discloses the incubator disclosed.
  • the incubator has an organism container for cell cultures, a first media container and a waste container.
  • the three containers are arranged on the outside of a round drum, wherein the organisms container is arranged between the two other containers.
  • the medium contained in the media container which may contain, inter alia, an antibiotic, is added by means of rotation of the drum via a hose connected to the container of the organisms into the container of organisms which contains cell cultures. After a culture phase, the medium is added by rotation into the waste container connected to a second tube.
  • the finished cell cultures can then be further processed.
  • the cell cultures are isolated cells which are e.g. be solved with trypsin from a cell composite. Therefore, the incubator is not suitable for multicellular organisms: Only by the differentiation of the individual cells in the intact cell composite and the resulting growth of the individual from a variety of differentiated cells existing multicellular organism, the production of ingredients by the multicellular organism itself possible.
  • the multicellular organisms thus grown in the reactors or incubators have abnormal plant growth and content composition, as these are in an often weightless and permanently moist environment of the medium. This is a big disadvantage.
  • hydroponics Another method for growing, for example, plants, is the so-called hydroponics, in which the plants grow normally on a nutrient medium and are often housed in an automated greenhouse. Due to the large area, however, it is difficult to perform the rearing of plants in a sterile environment.
  • the temporary immersion method For the sterile cultivation of plants there is a method with the temporary immersion method, with which multicellular organisms, in particular plants, can be easily multiplied. It soon develops from a plant leaf or a plant sample one or more whole plants.
  • the cultivation of fungi or sponges, mussels or other lower species is also practicable with the method.
  • the plants are wetted in the temporary immersion process at regular intervals with a nutrient medium, wherein the wetting can be done several times a day for a few minutes. Between wetting the organisms grow undisturbed and without the presence of the nutrient medium. Therefore, they develop the same ingredients and growth forms as in nature.
  • These plants are particularly interesting as starting material for the pharmaceutical industry, as well as for large-scale plant propagators.
  • a container has the nutrient medium, an organism container the plants.
  • the medium is transported pneumatically from the media container into the organisms container.
  • the organisms container can have up to 20 1 volume.
  • the object of the present invention is to provide a bioreactor for performing a multi-cell temporary immersion method which reduces the aforementioned disadvantages of a temporary immersion system.
  • the bioreactor should also be suitable for large-scale production of multicellular organisms.
  • the bioreactor according to the invention has at least one media container and at least one organisms container for growing organisms.
  • the organisms referred to below as organisms are all to be understood as multicellular organisms which have a plurality of differentiated cells in a cell composite, ie multicellular refers to an entire organic cell composite of the organism of origin, ie the whole plant, not just individual cells thereof. Such multicellular organisms are thus z. As plants, sponges or multicellular Mushrooms. Unicellular cells or isolated cells are excluded from the term organisms used herein.
  • the at least one media container can be connected or connected to the at least one organisms container via a tube system. Furthermore, a lifting device is provided, wherein the lifting device is designed to lift the at least one media container and / or the at least one organisms container.
  • either the media container and / or the container for organisms can be moved upwards or downwards, preferably in an exclusively vertical movement. Since the at least one organism container is connected to the at least one media container via a tube system, in the case of a medium in the medium container, the medium can flow into the container through the tube system
  • Organisms container arrive without a significant overpressure must be applied to the system.
  • the transport of the medium from the media container to the organisms container or back is essentially realized by the principle of the communicating tubes. This means that as soon as the media container is raised above a certain height level of the organism container, a medium in the medium container flows through the tube system for compensation and fills the organism container so that the level of filling between the medium container and the organism container is equalized.
  • the only pressure generated during transport of the medium is essentially the pressure resulting from the difference in height between the media container and the container.
  • this serves Tubing system for transporting the medium from the media container to the organisms container and back, whereby a single tube of the tube system can both return and return the medium.
  • the transport of media from the media container to the container of organisms and vice versa is therefore carried out by vitreometry.
  • the at least one media container and the at least one organisms container can be configured very simply, since they are no longer under an overpressure.
  • the choice of containers for the medium and the organisms hitherto embodiments which can not be used in the context of the temporary immersion method can be used.
  • the medium or nutrient medium is introduced several times into the at least one organisms container to a certain filling level and then returned to the medium container.
  • the medium is therefore used repeatedly before it has to be replaced.
  • the organisms are not permanently immersed in the medium, but only temporarily.
  • the modularity of the bioreactor is increased.
  • the organisms container or the media container, both with the appropriate content, during operation of the bioreactor can be replaced.
  • the media container is in a position in which the entire medium is in the media container
  • the organisms container for example because the plants are fully grown, can be exchanged for a new container organisms.
  • a spent medium ie, at a time when the medium has an insufficient concentration of nutrients responsible for the growth of the organisms, can be exchanged for a new container with a medium or filled with a new medium.
  • the organism container is not more than 25 °, preferably less than 10 °, with respect to the direction of gravity tilted less than 5 °.
  • the tilting leads to a turbulence of the organisms and thus disturbs their natural growth.
  • the tilting of the at least one organism container is to be avoided substantially.
  • a purely horizontal and vertical movement of the at least organisms container is to be preferred according to the natural growth conditions of the organism in nature.
  • Particularly preferred is a stationary or stationary arrangement of the at least one organism container while in this growing organisms are arranged. To remove the organisms they can be removed.
  • the bioreactor according to the invention is particularly suitable for the sterile growing of organisms, preferably, plants, fungi, sponges or algae.
  • the at least one media container and / or the at least one organisms container has a coupling or the tube system has a coupling, wherein the media container can be connected to the tube system or the organisms container can be connected to the tube system via the coupling.
  • the couplings and, in particular, in the event that the couplings also have a valve function, the individual containers located in the bioreactor can be removed separately from each other in a particularly simple manner. For example, peristaltic pinch valves, quick couplings, sterile couplings or similar valves or couplings can be used.
  • the at least one organisms container is closable, preferably resealable, and / or sealed.
  • About the sealing of the minimum At least one organism container can be made so that it is kept sterile and no undesirable microorganisms contaminating the rearing of the organisms can penetrate into the at least one organism container.
  • seals for example, pinch seals made of rubber or plastic can be used.
  • At least one container for organisms is associated with a device for air-conditioning and / or a device for ventilation and / or a device for lighting.
  • a device for air conditioning the suitable conditions for the growth of organisms in the organisms container can be set.
  • This relates, for example, to the humidity within the organisms container or the gas composition with CO 2 content, ethylene content or trace gas content, which can all be controlled by means of a device for air conditioning.
  • the device for air-conditioning is preferably connected directly to the at least one container of organisms, whereby the sterility of the interior of the at least one container of organisms, for example via membranes, can be ensured.
  • a circulation of the atmosphere inside the at least one container of organisms is effected, whereby the growth or the uptake of breeding of organisms is accelerated or improved.
  • the at least one container of organisms associated with a device for lighting so that the organisms located in the at least one container organisms can develop in a suitable manner. This may involve, for example, the device simulating a daily routine adapted to the natural biotope of the organisms.
  • a device is used for the illumination which radiates both in the UVB and in the UVA as well as in the visible range.
  • the device does not radiate in the far or mid-infrared to cause no heating of the interior of the at least one organism container.
  • the aforementioned devices may each be responsible for an organism container or for a plurality, ie at least two, container organisms, ie in these the desired conditions manufactures.
  • the bioreactor there is at least one rack with at least one parking space, preferably several parking spaces, wherein the at least one organisms container is arranged at a parking space.
  • a plurality of organisms containers can be arranged.
  • a plurality of organisms container are supplied by a media container, wherein the ratio of a single container of organisms to the media container is greater than 1: 4, preferably greater than 1:10.
  • the shelf is stationary, ie, the media container is arranged on a lifting device assigned to it. are net.
  • the use of a shelf is advantageous because it can be attached to this various organisms associated with the organisms containers, such as a device for ventilation, air conditioning or lighting.
  • the at least one organism container is transparent in the visible, preferably in the visible and in the ultraviolet, range.
  • light-permeable plastics such as polycarbonate or polypropylene or cyclic olefins, are used as materials.
  • the at least one container organisms may consist of a shaping container, i. a container which does not change its shape or from an informal container, such as a bag, which e.g. is spanned by a frame.
  • the at least one organism container has a ventilation opening, by means of which easily existing pressures due to the penetration of the medium can be compensated by a membrane.
  • the connection of the ventilation access with the device for air conditioning can have a particularly advantageous effect.
  • at least one sensor container is assigned to the at least one organism container, wherein the at least one sensor monitors process parameters.
  • process parameters include, for example, light, ie the amount of light and intensity impinging on the container, the degree of immersion by the medium, the duration of immersion or wetting of the organisms by the medium, the ventilation, the temperature or the composition of the atmosphere inside the container of the organism.
  • the arrangement of at least one sensor is advantageous in order to carry out a later automation of the monitoring of the processes by means of a data processing system.
  • a data processing system for monitoring and / or control of process parameters is present.
  • the nutrient content of the medium or the degree of growth of the individual organisms in the organisms container can also be checked by means of correspondingly arranged sensors in the media container or in the tube system, it being advantageous for a fully grown organism or for irregularities , such as B.
  • the data processing system outputs a signal or alarm. Furthermore, it is advantageous if the data processing system has a documentation, with regard to the prevailing process parameters and other concomitant circumstances, e.g. tabulated as a time series. In this way, it is possible to industrially utilize the bioreactor on a large scale.
  • the at least one organisms container has a volume of 10 to 200 1, preferably from 20 to 80 1, particularly preferably from 30 to 60 1 on.
  • This size has the advantage that the container organisms are empty or overgrown with organisms can still be implemented by hand. In this way, the bioreactor remains interesting even if automation has not been carried out on an industrial scale.
  • the media container may have a volume of from 10 1 to more than 800 liters in accordance with the number of organisms to be supplied by it.
  • the lifting device is formed by a winch or a crane or a freight train. If necessary, for example, forklift trucks or lifting carts are used in such a way that in the case of small dimensions of the bioreactor, in which an industrially fully automated utilization is not yet worthwhile, the method can also be carried out predominantly manually or there is no permanent lifting device.
  • the tube system has at least one tube and / or a hose and / or a branching element.
  • a media container can supply a plurality of organisms containers, or several media containers supply several organisms containers at the same time, or several media containers supply an organism container.
  • the tube system may have valves and couplings to consume in a solution of the compound for the exchange of either the media container and / or the Organmen employers no medium or not endanger the sterility of the system. It is also possible to form the tube system with fixed tubes, whereby a Vorrich- tion establishes the connection between the media container and the pipe system or between the pipe system and the container organisms. This could be a fifth wheel can be used.
  • the bioreactor likewise has at least one media container and at least one organisms container, wherein the at least one media container can be connected or connected to the at least one organisms container via a tube system.
  • a conveyor device is used for transporting the medium through the tube system, wherein the delivery pressure of the delivery device does not exceed a gravitometric delivery pressure. This means that the delivery pressure of the delivery device must be less than 0.1 bar.
  • An advantageous conveying device would in this case be a peristaltic pump or a vacuum suction pump, since these are suitable for working with low delivery pressures.
  • FIGS. Ia and Ib embodiment of the bioreactor and principle of communicating tubes
  • FIG. 2 shows another embodiment of a bioreactor
  • FIG. 3 embodiments of a bioreactor system
  • FIGS. 1a and 1b Orientation of a moving organisms container to the direction of gravitational attraction.
  • the principal mode of action of the bioreactor will be described with reference to FIGS. 1a and 1b.
  • a bioreactor 1 is shown with a media container 2 and an organism container 3, wherein the media container 2 and the organisms container 3 are connected to each other by a tube system 4.
  • the tube system 4 to a coupling
  • the couplings 20 and 30 simultaneously perform a valve function, i. that the connection between the medium container 2 and the tube system 4 or the organisms container 3 and the tube system 4 can be achieved without the risk that a medium 21 located in the medium container 2 exits.
  • the media container 2 is attached to a lifting device 5.
  • the lifting device 5 has a frame 50 and a cable 51, wherein a cable winch is not visible within the frame, so that the media container 2 can be moved upwards and downwards in the Y direction.
  • the length of the tube system 4 is chosen so that for the adjustable height positions of the media container 2 is always a connection between the media container 2 and the organisms container 3 is possible.
  • 21 is intended for immersion of organisms present in the organism container 3. It contains nutrients which contribute to the growth and rearing of the organisms in the organisms container 3.
  • the media container 2 consists of a hard plastic. This is translucent. Outside the media container 2, arranged on this, there is a sensor which measures the level of the medium 21.
  • the media container may also be made of an opaque plastic or steel.
  • the organism container 3 is made of polycarbonate. This is permeable to light, in particular in the visible and UVA / UVB range, so that the organism in the organism container 3 also produces ingredients which are produced only under the influence of ultraviolet rays.
  • the organism container 3 is elevated relative to the illustrated position of the media container 2 in the Y direction on a shelf 6.
  • the shelf here has the shape of a stool, wherein the height of the stool is selected such that when standing on the bottom B media container 2 located in the media container 2 medium 21 has a level Fl, which measured on a from the ground from height Hl.
  • the organism container 3 is arranged such that the bottom or the coupling
  • Fig. Ib the media container 2 is shown in a different position.
  • the media container was pulled upwards in the Y direction by means of the cable 51 and the invisible cable winch.
  • the medium 21 passes through the tube system
  • the level F2 is at a height H2.
  • the height H2 is located at a height level above the bottom or the coupling 30 of the organisms container 3, so that it has a level F3, wherein the level F3 is essentially formed by the difference between the height H2 and the shelf 6.
  • the in Figs. Ia and Ib described principle of immersion is described as the principle of communicating tubes.
  • the media container 2 is again lowered to the position shown in FIG. 1a.
  • the pressure which occurs due to the inflow of the medium 21 into the organisms container 3, as occurs in a state between the states shown in FIG. 1 a and in FIG. 1 b, is extremely low. Due to the fact that due to the hydrostatic laws both in the media container 2 and in the organisms container 3, measured absolutely from the bottom B, equal fill levels, the inflow velocity of the medium 21 is determined only by the speed of lifting the media container 2. A pressure difference between the media container 2 and the Organmenbe- container 3 is essentially not.
  • the displaced due to the influx of the medium 21 in the organisms container 3 atmosphere is diverted into the media container 2, as in this due to the sinking level of the level Fl to the level F2 forms a negative pressure, which can be compensated with the atmosphere of the organisms container 3.
  • the sterility which is to prevail in the organisms container 3, at least until replacing one of the media container 2 and the Organmen techers 3 given.
  • the containers have an external filter to provide access for the air which must flow out or in due to the medium flowing into or out of the organism container.
  • the pore depth is chosen so that there is no contamination of the sterile path, eg 0.2 ⁇ m
  • the media container 2 can also be exchanged with the medium 21 located therein if, for example, the nutrient content of the medium 21 has dropped below a critical state.
  • the bioreactor I 1 has a plurality of organisms containers 31 to 38, which are arranged on a shelf 6 1 in two planes. The levels are defined by the shelves 60 and 61.
  • the organisms container 31 to 38 have as the organisms container 3 in Figs. Ia and Ib a coupling 30 and 30 ', to which a tube system 40 and 40' is connected.
  • the tube system 40 supplies the organisms containers 35 to 38, the tube system 40 'and the containers 31 to 34.
  • the organisms containers 35 to 38 are each assigned their own device for illumination 65 to 68.
  • the device illuminators 65 to 68 radiate both in the visible and in the UVA or UVB range, and are designed as light-emitting diodes, since they show only a small heat in the organisms containers with a well-defined radiation spectrum.
  • the infrared range can be avoided.
  • fluorescent tubes and / or filters can also be used, wherein the filter can be arranged both directly on the device for illumination and on the container itself.
  • the organisms containers 31 to 34 are powered by a single lighting device 62. That is, the irradiation of the organisms container 31 to 34 is substantially the same as long as the material of the organisms container 31 to 34 is the same. Of course, it is also possible to achieve a different radiation characteristic in the interior of the organisms containers 31 to 34 through a different choice of material for the different organisms containers 31 to 34.
  • Arranged on the shelf or to the Organized containers are various developments of the simplest embodiment of the bioreactor, which, however, can be combined. For example, a device for air conditioning 63, 63 'is shown, which the air conditioning container 36.
  • a device for aeration is arranged on the organisms container 36, which circulates and regulates the moisture contained in the interior of the organisms container 36 via the ventilation inlet 360.
  • the organism container 36 has outside a sensor 361 for monitoring the atmospheric composition with respect to the humidity of the CO 2 content, the proportions of noble gases and ethylene.
  • a sensor 370 Arranged on the organism container 37 is a sensor 370 which registers, measures and / or monitors the brightness of the light arriving from the organism container 37 of the illuminating device 67.
  • the tube system 40 provides the connection between the Media container 8 and the organisms containers 35 to 38.
  • the tube system 40 in this case has a flexible hose member 401, which is connected via a valve 402 with a rigid tube 403 on.
  • the length or flexibility of the hose element 401 is sufficient to allow the media container 8 to be moved up and down so that a medium located in the media container 8 can pour into the organisms containers 35 to 38 and can also flow completely out of them .
  • the media container 408 supplies four organisms containers 35 to 38, which can be immersed simultaneously through the media container 8.
  • the media container 8 is arranged such that the fill level F2 in the media container 8 leads to a level F3 in each one of the organisms container 35 to 38. In order to stop the immersion of the organisms contained in the organisms containers 35 to 38, the media container 8 is moved down in the Y direction until the filling level F3 has dropped to zero.
  • the media container 8 1 is analogous to the media container 8 via a tube system 40 'with a flexible tube member 401' and a rigid tube 403 'via branch elements 404' connected to the couplings of the organisms container 31 to 34.
  • the medium in the media container 8 ' occupies a level Fl. This is at a height so that there is no medium in any of the organisms containers 31 to 34.
  • the organisms containers 31 to 38 which consist of forming containers made of polycarbonate
  • pouches for example made of polypropylene, can also be attached to the shelf 6 1 .
  • the bags have the advantage that they are inexpensive to produce and save space to transport. These would be hung on the ceiling of the shelves, similar to an infusion bag in a hospital, the tube system having a plurality of flexible tubular elements.
  • the illustrated organisms containers have a volume of 40 to 50 1.
  • the media container In order to achieve an immersion level of at least 75%, the media container must have a volume of between 120 and 150 l.
  • the bioreactor I 1 shown in Fig. 2 can be scaled up, in the sense that the organisms containers are stacked over more than two levels and between 20 to 60 organisms containers are connected to a media container. In this case, a corresponding size of the media container between, for example, 500 and 1500 1 is possible. This would preferably be made of steel or another stable material.
  • the stack height of the organisms containers should not exceed the visual height exceeding that for an observer, so that in addition to possibly existing automatic monitoring mechanisms, manual control of the organisms by the operating personnel can also be undertaken.
  • the media containers 8 and 8 ' are exchanged as soon as the nutrient content of the medium has fallen below a critical value.
  • the organism container can be replaced individually, independently of the other organisms containers, without any fear that in a renewed immersion the medium from the corresponding branch piece 404 would splash out.
  • a capacitive sensor can be arranged on the organisms containers, wherein the capacitive sensor monitors the filling level F3 and closes one of the valves of the bioreactor in order to prevent flooding of the organisms container.
  • Pinch valves can preferably be used as valves in order to avoid contamination of the sterile path by valves in the interior of the bioreactor.
  • FIG. 3 shows a bioreactor system 10, by means of which the possible degrees of automation are to be explained in greater detail.
  • the bioreactor system 10 has a data processing system 11 as well as bioreactors 12, 12 'and 12 ", which respectively correspond to a bioreactor 1' of Fig. 2.
  • the data processing system 11 is connected to the bioreactors 12 to 12" via the connection 100 or 100 'resp ,
  • connection records and monitors all values of the values determined by the sensors of the individual container or media container, for example, it can be automatically determined when which media container needs to be replaced, as well as the container Lighting, ventilation and air conditioning are monitored and controlled.
  • the ingredient profile of the plants may be controlled by the adjustable climatic factors, whereby the ingredient yield may be many times that of other rearing methods.
  • the organism grown in the at least one organism container can be produced at the processing location, whereby transport costs and influences are eliminated.
  • genetically modified plants can be produced without being released, which is of great importance in the context of legislation.
  • the production of pharmaceutical novel ingredients can also be carried out by means of "molecular farming" in a bioreactor according to the invention.
  • the illustrated bioreactors or bioreactor systems produce the products under sterile conditions and with high quality. Consumers of the organisms or ingredients of the organisms are, for example, the pharmaceutical industry, the cosmetics industry or crop producers or ornamental plant producers.
  • the lifting movement of the lifting device described in the exemplary embodiments can also be achieved by a particularly low delivery pressure, e.g. a peristaltic pump.

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Abstract

The invention relates to a bioreactor (1,1'; 10) comprising at least one media container (2; 8, 8') and at least one organism container for cultivating organisms. The at least one media container can be connected or is connected to the at least one organism container by means of a pipe system (4; 40, 40'). In order to temporary immerse an organism that is in the organism container, a lifting device (5; 7, 7') that is designed to lift the at least one media container and/or the at least one organism container is provided.

Description

Bioreaktor und Verfahren zum Betreiben eines Bioreactor and method of operating a
Bioreaktorsbioreactor
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bioreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Aufzucht von Organismen mit einem Bioreaktor.The present invention is a bioreactor according to the preamble of claim 1, and a method for growing organisms with a bioreactor.
Die Inhaltsstoffe von Pflanzen und anderen pflanzen- ähnlichen Organismen haben in der Medizin eine nicht gering zu schätzende Bedeutung. Dabei werden die Inhaltsstoffe von Pflanzen oder die Pflanzen selbst als Ausgangsprodukte, beispielsweise für die pharmazeutische Industrie oder für großtechnische Pflanzenver- mehrer, verwendet. Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, um Organismen dementsprechend zu züchten.The ingredients of plants and other plant-like organisms have a not insignificant importance in medicine. The ingredients of plants or the plants themselves are used as starting materials, for example for the pharmaceutical industry or for large-scale plant divers. Various methods are known in the art for growing organisms accordingly.
Hierbei sind zum einen Rührkesselreaktoren oder Air- liftreaktoren zu nennen. Mit diesen Reaktoren können Mikroben, Einzeller, Zellgruppen oder Wurzeln in den Reaktoren gezüchtet werden. Die vorgenannten Reaktoren werden bereits industriell genutzt und dienen dazu, die vorgenannten Organismen in einer sterilen Um- gebung herzustellen. Als Beispiel sei ein in derHere are on the one hand stirred tank reactors or air-lifter reactors to call. With these reactors can Microbes, protozoa, cell groups or roots are grown in the reactors. The aforementioned reactors are already used industrially and serve to produce the aforementioned organisms in a sterile environment. As an example, be in the
Druckschrift EP 1 491 623 Al offenbarter Inkubator genannt. Der Inkubator weist einen Organismenbehälter für Zellkulturen, einen ersten Medienbehälter und einen Abfallbehälter auf. Die drei Behältnisse sind auf der Außenseite einer runden Trommel angeordnet, wobei der Organismenbehälter zwischen den zwei anderen Behältnissen angeordnet ist. Das in dem Medienbehälter enthaltene Medium, welches unter anderem ein Antibiotikum enthalten kann, wird mittels Rotation der Trom- mel über einen mit dem Organismenbehälter verbundenen Schlauch in den Organismenbehälter, welcher Zellkulturen enthält, gegeben. Nach einer Kulturphase wird das Medium mittels Rotation in den mit einem zweiten Schlauch verbundenen Abfallbehälter gegeben. Die fer- tigen Zellkulturen können anschließend weiterverarbeitet werden. Bei den Zellkulturen handelt es sich um vereinzelte Zellen, welche z.B. mit Trypsin aus einem Zellverbund gelöst werden. Von daher ist der Inkubator nicht für Vielzeller-Organismen geeignet: Erst durch die Ausdifferenzierung der einzelnen Zellen im intakten Zellverbund und das daraus resultierende Wachstum des einzelnen aus einer Vielzahl von ausdifferenzierten Zellen bestehenden Vielzeller- Organismus wird die Produktion von Inhaltsstoffen durch den Vielzeller-Organismus selbst möglich.Reference EP 1 491 623 A1 discloses the incubator disclosed. The incubator has an organism container for cell cultures, a first media container and a waste container. The three containers are arranged on the outside of a round drum, wherein the organisms container is arranged between the two other containers. The medium contained in the media container, which may contain, inter alia, an antibiotic, is added by means of rotation of the drum via a hose connected to the container of the organisms into the container of organisms which contains cell cultures. After a culture phase, the medium is added by rotation into the waste container connected to a second tube. The finished cell cultures can then be further processed. The cell cultures are isolated cells which are e.g. be solved with trypsin from a cell composite. Therefore, the incubator is not suitable for multicellular organisms: Only by the differentiation of the individual cells in the intact cell composite and the resulting growth of the individual from a variety of differentiated cells existing multicellular organism, the production of ingredients by the multicellular organism itself possible.
Jedoch weisen die derart in den Reaktoren oder Inkubatoren gezüchteten Vielzeller-Organismen ein anormales Pflanzenwachstum und eine anormale Zusammenset- zung von Inhaltsstoffen auf, da diese in einer oftmals schwerelosen, und permanent feuchten Umgebung des Mediums aufgezogen werden. Dies stellt einen großen Nachteil dar.However, the multicellular organisms thus grown in the reactors or incubators have abnormal plant growth and content composition, as these are in an often weightless and permanently moist environment of the medium. This is a big disadvantage.
Eine weitere Methode zur Aufzucht, beispielsweise von Pflanzen, ist die so genannte Hydroponik, bei welcher die Pflanzen auf einem Nährboden normal wachsen und oftmals in einem automatisierten Gewächshaus untergebracht sind. Aufgrund der Großflächigkeit ist es jedoch schwierig die Aufzucht der Pflanzen in einem sterilen Umfeld durchzuführen.Another method for growing, for example, plants, is the so-called hydroponics, in which the plants grow normally on a nutrient medium and are often housed in an automated greenhouse. Due to the large area, however, it is difficult to perform the rearing of plants in a sterile environment.
Für die sterile Zucht von Pflanzen existiert mit den temporären Immersionsverfahren ein Verfahren, mit welchem Vielzeller-Organismen, insbesondere Pflanzen, sehr einfach vermehrt werden können. Es entwickelt sich aus einem Pflanzenblatt bzw. einer Pflanzenprobe bald eine oder mehrere ganze Pflanzen. Auch die Aufzucht von Pilzen oder Schwämmen, Muscheln oder anderen niederen Tierarten ist mit dem Verfahren durch- führbar. Die Pflanzen werden beim temporären Immersionsverfahren in regelmäßigen Abständen mit einem Nährmedium benetzt, wobei das Benetzen mehrmals am Tag für wenige Minuten geschehen kann. Zwischen dem Benetzen wachsen die Organismen ungestört und ohne Beisein des Nährmediums. Von daher entwickeln sie dieselben Inhaltsstoffe und Wuchsformen wie in der Natur. Diese Pflanzen sind als Ausgangsprodukt für die pharmazeutische Industrie besonders interessant, ebenso wie für großtechnische Pflanzenvermehrer .For the sterile cultivation of plants there is a method with the temporary immersion method, with which multicellular organisms, in particular plants, can be easily multiplied. It soon develops from a plant leaf or a plant sample one or more whole plants. The cultivation of fungi or sponges, mussels or other lower species is also practicable with the method. The plants are wetted in the temporary immersion process at regular intervals with a nutrient medium, wherein the wetting can be done several times a day for a few minutes. Between wetting the organisms grow undisturbed and without the presence of the nutrient medium. Therefore, they develop the same ingredients and growth forms as in nature. These plants are particularly interesting as starting material for the pharmaceutical industry, as well as for large-scale plant propagators.
Im Stand der Technik sind bereits zahlreiche temporäre Immersionsverfahren bekannt.Numerous temporary immersion methods are already known in the prior art.
Klassischerweise wird ein temporäres Immersionssystem in einem Zwillingsglaslayout durchgeführt. Ein Behälter weist das Nährmedium auf, ein Organismenbehälter die Pflanzen. Um reine "relativ" großvolumige Produktionen von Organismen zu ermöglichen wird das Medium aus dem Medienbehälter pneumatisch in den Organismenbehälter transportiert. Hierbei kann der Organismen- behälter bis zu 20 1 Volumen aufweisen. Mittels Rundfilteraufsätzen werden keimfreie An- und Abkopplungen an eine zeitgesteuerte Pneumatik möglich. Aufgrund des genutzten pneumatischen Überdrucks von 0,3 bis 0,5 bar dürfen die Gefäße jedoch nicht zu dünnwandig und die Anpresskräfte der Verschlüsse müssen dementsprechend hoch sein. Dies limitiert die Größe der Entnahmeöffnung bei der Pflanzenernte.Classically, a temporary immersion system is performed in a twin glass layout. A container has the nutrient medium, an organism container the plants. In order to enable pure "relatively" large-volume productions of organisms, the medium is transported pneumatically from the media container into the organisms container. In this case, the organisms container can have up to 20 1 volume. By means of round filter attachments germ-free connections and decoupling to a time-controlled pneumatics are possible. Due to the used pneumatic overpressure of 0.3 to 0.5 bar, the vessels must not be too thin-walled and the pressure forces of the closures must be correspondingly high. This limits the size of the removal opening during plant harvesting.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bioreaktor zum Durchführen eines temporären Immersionsverfahrens für Vielzeller bereitzustellen, welcher die vorgenannten Nachteile eines temporären Immersionssystems verringert. Der Bioreaktor soll dabei auch für eine großindustrielle Produktion von Vielzeller- Organismen geeignet sein.The object of the present invention is to provide a bioreactor for performing a multi-cell temporary immersion method which reduces the aforementioned disadvantages of a temporary immersion system. The bioreactor should also be suitable for large-scale production of multicellular organisms.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Bioreaktor nach den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen sind in den untergeordneten Ansprüchen beschrieben.The object is achieved with a bioreactor according to the features of claim 1. Further embodiments are described in the subordinate claims.
Der erfindungsgemäße Bioreaktor weist mindestens einen Medienbehälter und mindestens einen Organismenbehälter zur Zucht von Organismen auf . Die nachfolgend als Organismen bezeichneten Lebewesen sind sämtlich als Vielzeller-Organismen, welche eine Vielzahl von ausdifferenzierten Zellen in einem Zellverbund aufweisen, zu verstehen, d.h. Vielzeller bezeichnet einen gesamten organischen Zellverbund des Herkunftsorganismus, sprich die ganze Pflanze, nicht nur einzel- ne Zellen hiervon. Derartige Vielzeller-Organismen sind somit z. B. Pflanzen, Schwämme oder vielzellige Pilze. Einzellige Zellen oder gewollt vereinzelte Zellen sind von dem hier verwendeten Begriff der Organismen ausgeschlossen.The bioreactor according to the invention has at least one media container and at least one organisms container for growing organisms. The organisms referred to below as organisms are all to be understood as multicellular organisms which have a plurality of differentiated cells in a cell composite, ie multicellular refers to an entire organic cell composite of the organism of origin, ie the whole plant, not just individual cells thereof. Such multicellular organisms are thus z. As plants, sponges or multicellular Mushrooms. Unicellular cells or isolated cells are excluded from the term organisms used herein.
Der mindestens eine Medienbehälter ist mit dem mindestens einen Organismenbehälter über ein Röhrensystem verbindbar oder verbunden. Weiterhin ist eine Hebevorrichtung vorhanden, wobei die Hebevorrichtung zum Hub des mindestens einen Medienbehälters und/oder des mindestens einen Organismenbehälters ausgebildet ist.The at least one media container can be connected or connected to the at least one organisms container via a tube system. Furthermore, a lifting device is provided, wherein the lifting device is designed to lift the at least one media container and / or the at least one organisms container.
Mit Hilfe der Hebevorrichtung kann entweder der Medienbehälter und/oder der Organismenbehälter nach o- ben bzw. nach unten, vorzugsweise in einer ausschließlichen Vertikalbewegung, bewegt werden. Da der mindestens eine Organismenbehälter mit dem mindestens einen Medienbehälter über ein Röhrensystem verbunden ist, kann bei einem sich im Medienbehälter befindli- chen Medium das Medium durch das Röhrensystetn in denWith the aid of the lifting device, either the media container and / or the container for organisms can be moved upwards or downwards, preferably in an exclusively vertical movement. Since the at least one organism container is connected to the at least one media container via a tube system, in the case of a medium in the medium container, the medium can flow into the container through the tube system
Organismenbehälter gelangen ohne dass ein wesentlicher Überdruck an das System angelegt werden muss. Der Transport des Mediums vom Medienbehälter zum Organismenbehälter bzw. zurück wird im Wesentlichen durch das Prinzip der kommunizierenden Röhren verwirklicht. Dies bedeutet, dass, sobald der Medienbehälter über ein gewisses Höhenniveau des Organismenbehälters angehoben wird, ein sich im Medienbehälter befindliches Medium zum Ausgleich durch das Röhren- System fließt und den Organismenbehälter derart auffüllt, dass das Füllniveau zwischen dem Medienbehälter und dem Organismenbehälter angeglichen wird. Der einzige anfallende Druck beim Transport des Mediums ist im Wesentlichen der aufgrund des Höhenunter- schieds zwischen dem Medienbehälter und dem Organismenbehälter anfallende Druck. Vorzugsweise dient das Röhrensystem zum Transport des Mediums vom Medienbehälter zum Organismenbehälter und zurück, wobei ein einzige Röhre des Röhrensystem das Medium sowohl hin- als auch zurückleiten kann.Organisms container arrive without a significant overpressure must be applied to the system. The transport of the medium from the media container to the organisms container or back is essentially realized by the principle of the communicating tubes. This means that as soon as the media container is raised above a certain height level of the organism container, a medium in the medium container flows through the tube system for compensation and fills the organism container so that the level of filling between the medium container and the organism container is equalized. The only pressure generated during transport of the medium is essentially the pressure resulting from the difference in height between the media container and the container. Preferably, this serves Tubing system for transporting the medium from the media container to the organisms container and back, whereby a single tube of the tube system can both return and return the medium.
Der Medientransport sowohl vom Medienbehälter zum Organismenbehälter und vice versa erfolgt daher gra- vitometrisch. Dies hat unter anderem zur Folge, dass der mindestens eine Medienbehälter und der mindestens eine Organismenbehälter sehr einfach ausgestaltet werden können, da diese nicht länger unter einem Ü- berdruck stehen. Dies hat unter anderem zur Folge, dass bei der Wahl der Behältnisse für das Medium und die Organismen bislang im Rahmen des temporären Im- mersionsverfahrens nicht verwendbare Ausführungsformen verwendbar werden. Des Weiteren kann auf Pumpen zum Medientransport verzichtet werden. Dies erleichtert insbesondere die Ansteuerung und Überwachung des Bioreaktors, da die Anzahl der mechanische Arbeit leistenden Elemente verringert wird. Beim dem mittels des erfindungsgemäßen Bioreaktors durchgeführten temporären Immersionsverfahrens wird das Medium oder Nährmedium mehrmals in den mindestens einen Organismenbehälter zu einer bestimmten Füllhöhe eingeführt und anschließend wieder in den Medienbehälter zurückgeführt . Das Medium wird demzufolge wiederholt verwendet bevor es ausgetauscht werden muss. Insbesondere sind die Organismen nicht permanent in dem Medium immersiert, sondern nur zeitweise.The transport of media from the media container to the container of organisms and vice versa is therefore carried out by vitreometry. One of the consequences of this is that the at least one media container and the at least one organisms container can be configured very simply, since they are no longer under an overpressure. One of the consequences of this is that in the choice of containers for the medium and the organisms hitherto, embodiments which can not be used in the context of the temporary immersion method can be used. Furthermore, can be dispensed pumps for media transport. This facilitates, in particular, the control and monitoring of the bioreactor, since the number of mechanical-working elements is reduced. In the case of the temporary immersion method carried out by means of the bioreactor according to the invention, the medium or nutrient medium is introduced several times into the at least one organisms container to a certain filling level and then returned to the medium container. The medium is therefore used repeatedly before it has to be replaced. In particular, the organisms are not permanently immersed in the medium, but only temporarily.
Da der mindestens eine Medienbehälter und der mindestens eine Organismenbehälter voneinander getrennt ausgeführt werden, wird zudem die Modularität des Bioreaktors erhöht. Dies bedeutet insbesondere dass der Organismenbehälter bzw. der Medienbehälter, beide mit dem entsprechenden Inhalt, im laufenden Betrieb des Bioreaktors ausgetauscht werden können. Dies bedeutet beispielsweise, wenn der Medienbehälter sich in einer Position befindet, in welcher sich das gesamte Medium im Medienbehälter befindet, der Organis- menbehälter, z.B. da die Pflanzen ausgewachsen sind, gegen einen neuen Organismenbehälter ausgetauscht werden kann. Im Gegenzug kann bei einem verbrauchten Medium, d.h. zu einem Zeitpunkt, zu welchem das Medium eine nicht mehr ausreichende Konzentration von für das Wachstum der Organismen zuständigen Nährstoffen aufweist, gegen einen neuen Behälter mit einem Medium ausgetauscht werden oder mit einem neuen Medium befüllt werden kann.In addition, since the at least one media container and the at least one organisms container are carried out separately, the modularity of the bioreactor is increased. This means in particular that the organisms container or the media container, both with the appropriate content, during operation of the bioreactor can be replaced. This means, for example, if the media container is in a position in which the entire medium is in the media container, the organisms container, for example because the plants are fully grown, can be exchanged for a new container organisms. In turn, in a spent medium, ie, at a time when the medium has an insufficient concentration of nutrients responsible for the growth of the organisms, can be exchanged for a new container with a medium or filled with a new medium.
Um ein ungestörtes Wachstum der Organismen in dem mindestens einen Organismenbehälter zu gewährleisten, wird der Organismenbehälter -nachdem ein oder mehrere Organismen eingebracht wurden- in Bezug auf die Richtung der Erdanziehung um nicht mehr als 25°, vorzugs- weise weniger als 10°, besonders vorzugsweise weniger als 5° verkippt. Das Verkippen führt zu einer Verwir- belung der Organismen und stört somit deren natürliches Wachstum. Die Verkippung des mindestens einen Organismenbehälters ist im Wesentlichen zu vermeiden. Eine rein horizontale und vertikale Bewegung des mindestens Organismenbehälters ist entsprechend den natürlichen Wachstumsbedingungen des Organismus in der Natur zu bevorzugen. Besonders bevorzugt ist eine ortsfeste oder ruhende Anordnung des mindestens einen Organismenbehälters während in diesem wachsende Organismen angeordnet sind. Zur Entnahme der Organismen können diese entnommen werden.To ensure undisturbed growth of the organisms in the at least one organism container, the organism container, after one or more organisms have been introduced, is not more than 25 °, preferably less than 10 °, with respect to the direction of gravity tilted less than 5 °. The tilting leads to a turbulence of the organisms and thus disturbs their natural growth. The tilting of the at least one organism container is to be avoided substantially. A purely horizontal and vertical movement of the at least organisms container is to be preferred according to the natural growth conditions of the organism in nature. Particularly preferred is a stationary or stationary arrangement of the at least one organism container while in this growing organisms are arranged. To remove the organisms they can be removed.
Dabei kann es vorteilhaft sein, den Organismenbehäl- ter derart auszubilden, dass die eingebrachten Organismen in Bezug auf den Organismenbehälter sich orts- fest anordnen oder in dem Organismenbehälter verwurzeln können.It may be advantageous to form the container of the organism in such a way that the organisms introduced can be localized with respect to the organism container. can firmly arrange or rooted in the organisms container.
Wie bereits anfangs erwähnt, wird, aufgrund der Tat- sache, dass die Behältnisse unter keinem wesentlichen Überdruck stehen müssen bzw. diesen aushalten müssen, eine große Bandbreite an möglichen Materialien für die Behälter zur Verfügung gestellt. Dies erstreckt sich von z.B. Beuteln aus dünnen Kunststoffen bis hin zu standfesten Glasbehältern oder Edelstahltanks. Der erfindungsgemäße Bioreaktor ist insbesondere zur sterilen Aufzucht von Organismen, vorzugsweise, Pflanzen, Pilzen, Schwämmen oder Algen geeignet.As mentioned at the beginning, a large range of possible materials for the containers will be made available due to the fact that the containers need not be under substantial overpressure. This extends from e.g. Bags made of thin plastics up to stable glass containers or stainless steel tanks. The bioreactor according to the invention is particularly suitable for the sterile growing of organisms, preferably, plants, fungi, sponges or algae.
Im Weiteren werden verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bioreaktors erläutert.In the following, various embodiments of the bioreactor according to the invention will be explained.
In einer Ausführungsform des Bioreaktors weist der mindestens eine Medienbehälter und/oder der mindes- tens eine Organismenbehälter eine Kupplung bzw. weist das Röhrensystem eine Kupplung auf, wobei der Medienbehälter mit dem Röhrensystem bzw. der Organismenbehälter mit dem Röhrensystem über die Kupplung verbindbar ist. Mit Hilfe der Kupplungen und insbesonde- re, für den Fall, dass die Kupplungen zudem eine Ventilfunktion aufweisen, können die einzelnen sich im Bioreaktor befindlichen Behälter getrennt voneinander auf besonders einfache Art und Weise entnommen werden. Hierbei kommen beispielsweise Schlauchquetsch- ventile, Schnellkupplungen, Sterilkupplungen oder ähnliche Ventile bzw. Kupplungen infrage .In one embodiment of the bioreactor, the at least one media container and / or the at least one organisms container has a coupling or the tube system has a coupling, wherein the media container can be connected to the tube system or the organisms container can be connected to the tube system via the coupling. With the aid of the couplings and, in particular, in the event that the couplings also have a valve function, the individual containers located in the bioreactor can be removed separately from each other in a particularly simple manner. For example, peristaltic pinch valves, quick couplings, sterile couplings or similar valves or couplings can be used.
In einer weiteren Ausführungsform des Bioreaktors ist der mindestens eine Organismenbehälter verschließbar, vorzugsweise wiederverschließbar ausgebildet, und/oder abgedichtet. Über die Abdichtung des mindes- tens einen Organismenbehälters kann erreicht werden, dass dieser steril gehalten wird und keine unerwünschten die Aufzucht der Organismen verunreinigenden Mikroorganismen in den mindestens einen Organis- menbehälter eindringen können. Über die Verschließbarkeit und Wiederverschließbarkeit kann erreicht werden, dass ein Behältnis mehrmals zur Aufzucht von Organismen verwendet werden kann. Als Möglichkeiten zur Verschließbarkeit bzw. Wiederverschließbarkeit sind hier beispielsweise Schnappverschlüsse oderIn a further embodiment of the bioreactor, the at least one organisms container is closable, preferably resealable, and / or sealed. About the sealing of the minimum At least one organism container can be made so that it is kept sterile and no undesirable microorganisms contaminating the rearing of the organisms can penetrate into the at least one organism container. By closability and reclosability it can be achieved that a container can be used several times for the rearing of organisms. As possibilities for closability or reclosability are here, for example snap closures or
Schrauben genannt. Als Dichtungen können beispielsweise Quetschdichtungen aus Gummi oder Kunststoff dienen.Called screws. As seals, for example, pinch seals made of rubber or plastic can be used.
In einer weiteren Ausführungsform ist dem mindestens einen Organismenbehälter eine Vorrichtung zur Klimatisierung und/oder eine Vorrichtung zur Belüftung und/oder eine Vorrichtung zur Beleuchtung zugeordnet . Mit Hilfe einer Vorrichtung zur Klimatisierung können die für das Wachstum der sich in dem Organismenbehälter befindlichen Organismen die geeigneten Bedingungen eingestellt werden. Dies betrifft beispielsweise die Luftfeuchtigkeit innerhalb des Organismenbehälters bzw. die Gaszusammensetzung mit CO2-Anteil, Ethylen-Anteil oder Spurengasen-Anteil, welche allesamt mittels einer Vorrichtung zur Klimatisierung gesteuert werden können. Dabei wird die Vorrichtung zur Klimatisierung vorzugsweise mit dem mindestens einen Organismenbehälter direkt verbunden, wobei die Steri- lität des Inneren des mindestens einen Organismenbehälters beispielsweise über Membranen sichergestellt werden kann. Mit Hilfe einer Vorrichtung zur Belüftung wird, zusätzlich zu den bereits oben genannten Parametern eine Zirkulation der sich innerhalb des mindestens einen Organismenbehälters befindlichen Atmosphäre bewirkt, wodurch das Wachstum bzw. die Auf- zucht der Organismen beschleunigt bzw. verbessert wird. Vorteilhafterweise ist dem mindestens einen Organismenbehälter eine Vorrichtung zur Beleuchtung zugeordnet, so dass sich die in dem mindestens einen Organismenbehälter befindlichen Organismen auf geeignete Weise entwickeln können. Dies kann beispielsweise beinhalten, dass die Vorrichtung einen dem natürlichen Biotop der Organismen angepassten Tagesablauf simuliert. Hinsichtlich der Bestrahlung wird vorzugs- weise eine Vorrichtung zur Beleuchtung verwendet, welche sowohl im UVB als auch im UVA als auch im sichtbaren Bereich strahlt. Vorzugsweise strahlt die Vorrichtung nicht im fernen bzw. mittleren Infrarot um keine Aufheizung des Inneren des mindestens einen Organismenbehälters zu bewirken. Bei den Ausführungs- formen einer Vorrichtung zur Klimatisierung und/oder einer Vorrichtung zur Belüftung und/oder einer Vorrichtung zum Beleuchten können die vorgenannten Vorrichtungen jeweils für einen Organismenbehälter oder für eine Vielzahl, d.h. mindestens zwei, Organismenbehälter zuständig sein, d.h. in diesen die gewünschten Konditionen herstellt.In a further embodiment, at least one container for organisms is associated with a device for air-conditioning and / or a device for ventilation and / or a device for lighting. With the aid of a device for air conditioning, the suitable conditions for the growth of organisms in the organisms container can be set. This relates, for example, to the humidity within the organisms container or the gas composition with CO 2 content, ethylene content or trace gas content, which can all be controlled by means of a device for air conditioning. In this case, the device for air-conditioning is preferably connected directly to the at least one container of organisms, whereby the sterility of the interior of the at least one container of organisms, for example via membranes, can be ensured. By means of a ventilation device, in addition to the parameters already mentioned above, a circulation of the atmosphere inside the at least one container of organisms is effected, whereby the growth or the uptake of breeding of organisms is accelerated or improved. Advantageously, the at least one container of organisms associated with a device for lighting, so that the organisms located in the at least one container organisms can develop in a suitable manner. This may involve, for example, the device simulating a daily routine adapted to the natural biotope of the organisms. With regard to the irradiation, preferably a device is used for the illumination which radiates both in the UVB and in the UVA as well as in the visible range. Preferably, the device does not radiate in the far or mid-infrared to cause no heating of the interior of the at least one organism container. In the embodiments of a device for air conditioning and / or a device for ventilation and / or a device for lighting, the aforementioned devices may each be responsible for an organism container or for a plurality, ie at least two, container organisms, ie in these the desired conditions manufactures.
In einer weiteren Ausführungsform des Bioreaktors ist mindestens ein Regal mit mindestens einem Stellplatz, vorzugsweise mehreren Stellplätzen vorhanden, wobei der mindestens eine Organismenbehälter an einem Stellplatz angeordnet ist. Auf einem derartigen Regal können eine Vielzahl von Organismenbehältern angeord- net werden. Vorzugsweise werden dabei mehrere Organismenbehälter durch einen Medienbehälter versorgt, wobei das Verhältnis eines einzelnen Organismenbehälters zum Medienbehälter größer als 1:4, vorzugsweise größer als 1:10 ist. Weiterhin ist es vorteilhaft wenn das Regal ortsfest ist, d.h. die Medienbehälter auf einer ihnen zugeordneten Hebevorrichtung angeord- net sind. Insbesondere durch die Zuteilung von mehreren Organismenbehältern, welche durch einen Medienbehälter versorgt werden, wird eine industrielle Produktion der Organismen auf einfache Art und Weise möglich. Lediglich die Medienbehälter müssen auf und ab bewegt werden, wobei nur bei einem fertig hergestellten Organismus in einem der Organismenbehälter genau dieser Organismenbehälter ausgetauscht werden muss . Weiterhin ist die Verwendung eines Regals vor- teilhaft, da an diesem verschiedenste den Organismenbehältern zugeordnete Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Vorrichtung zur Belüftung, Klimatisierung oder Beleuchtung angebracht werden können.In a further embodiment of the bioreactor there is at least one rack with at least one parking space, preferably several parking spaces, wherein the at least one organisms container is arranged at a parking space. On such a shelf, a plurality of organisms containers can be arranged. Preferably, a plurality of organisms container are supplied by a media container, wherein the ratio of a single container of organisms to the media container is greater than 1: 4, preferably greater than 1:10. Furthermore, it is advantageous if the shelf is stationary, ie, the media container is arranged on a lifting device assigned to it. are net. In particular, by the allocation of a plurality of organisms containers, which are supplied by a media container, an industrial production of the organisms in a simple manner possible. Only the media containers have to be moved up and down, it being necessary to replace precisely this organism container in one of the organisms container only in the case of a ready-made organism. Furthermore, the use of a shelf is advantageous because it can be attached to this various organisms associated with the organisms containers, such as a device for ventilation, air conditioning or lighting.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Organismenbehälter im sichtbaren, vorzugsweise im sichtbaren und im ultravioletten, Bereich lichtdurchlässig. Hierbei kommen als Materialien beispielsweise lichtdurchlässige Kunststoffe, wie PoIy- carbonat oder Polypropylen oder cyclische Olefin-In a further embodiment, the at least one organism container is transparent in the visible, preferably in the visible and in the ultraviolet, range. In this case, for example, light-permeable plastics, such as polycarbonate or polypropylene or cyclic olefins, are used as materials.
Copolymere, da diese eine gute UV Durchlässigkeit aufweisen, zum Einsatz. Dabei kann der mindestens eine Organismenbehälter aus einem formgebenden Behälter bestehen, d.h. einem Behältnis, welches seine Form nicht ändert, oder aus einem formlosen Behältnis, wie beispielsweise einem Beutel, welcher z.B. durch einen Rahmen aufgespannt wird.Copolymers, since they have a good UV transmission, are used. In this case, the at least one container organisms may consist of a shaping container, i. a container which does not change its shape or from an informal container, such as a bag, which e.g. is spanned by a frame.
In einer weiteren Ausführungsform weist der mindes- tens eine Organismenbehälter eine Belüftungsöffnung auf, durch welche leicht, aufgrund des Eindringens des Mediums vorhandene Drücke durch eine Membran ausgeglichen werden können. Hierbei kann sich die Verbindung des Belüftungszugangs mit der Vorrichtung zur Klimatisierung besonders vorteilhaft auswirken. In einer weiteren Ausführungsform ist dem mindestens einen Organismenbehälter mindestens ein Sensor zugeordnet, wobei der mindestens eine Sensor Prozessparameter überwacht . Derartige Prozessparameter umfassen beispielsweise Licht, d.h. die auf den Organismenbehälter auftreffende Lichtmenge und Intensität, der Immersionsgrad durch das Medium, die jeweilige Immersionsdauer oder Benetzungsdauer der Organismen durch das Medium, die Belüftung, die Temperatur oder die Zusammensetzung der Atmosphäre im Inneren des Organismenbehälters . Die Anordnung von mindestens einem Sensor ist dabei vorteilhaft, um eine spätere Automatisierung der Überwachung der Prozesse mittels einer Datenverarbeitungsanlage durchzuführen. Zu diesem Zwecke ist es eine weitere Ausführungsform des Bioreaktors, dass eine Datenverarbeitungsanlage zur Überwachung und/oder Steuerung von Prozessparametern vorhanden ist. Zusätzlich zu den in diesem Abschnitt genannten Prozessparametern können hierbei noch mittels entsprechend angeordneter Sensoren im Medienbehälter oder im Röhrensystem der Nährstoffgehalt des Mediums bzw. der Wachstumsgrad der einzelnen Organismen im Organismenbehälter überprüft werden, wobei vorteil- hafterweise bei einem fertig ausgewachsenen Organis- mus oder bei Unregelmäßigkeiten, wie z. B. einemIn a further embodiment, the at least one organism container has a ventilation opening, by means of which easily existing pressures due to the penetration of the medium can be compensated by a membrane. Here, the connection of the ventilation access with the device for air conditioning can have a particularly advantageous effect. In a further embodiment, at least one sensor container is assigned to the at least one organism container, wherein the at least one sensor monitors process parameters. Such process parameters include, for example, light, ie the amount of light and intensity impinging on the container, the degree of immersion by the medium, the duration of immersion or wetting of the organisms by the medium, the ventilation, the temperature or the composition of the atmosphere inside the container of the organism. The arrangement of at least one sensor is advantageous in order to carry out a later automation of the monitoring of the processes by means of a data processing system. For this purpose, it is another embodiment of the bioreactor that a data processing system for monitoring and / or control of process parameters is present. In addition to the process parameters mentioned in this section, the nutrient content of the medium or the degree of growth of the individual organisms in the organisms container can also be checked by means of correspondingly arranged sensors in the media container or in the tube system, it being advantageous for a fully grown organism or for irregularities , such as B. one
Lichtausfall, die Datenverarbeitungsanlage ein Signal oder eine Alarmierung ausgibt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Datenverarbeitungsanlage eine Dokumentation, bezüglich der herrschenden Prozesspara- meter und anderer Begleitumstände, z.B. als Zeitreihe tabellarisch aufnimmt. Auf diese Weise ist es möglich, den Bioreaktor in einem großen Maßstab industriell zu nutzen.Light failure, the data processing system outputs a signal or alarm. Furthermore, it is advantageous if the data processing system has a documentation, with regard to the prevailing process parameters and other concomitant circumstances, e.g. tabulated as a time series. In this way, it is possible to industrially utilize the bioreactor on a large scale.
In einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Organismenbehälter ein Volumen von 10 bis 200 1, vorzugsweise von 20 bis 80 1, besonders vorzugsweise von 30 bis 60 1 auf. Diese Größe hat den Vorteil, dass die Organismenbehälter leer bzw. mit Organismen bewachsen noch per Hand umgesetzt werden können. Auf diese Weise bleibt der Bioreaktor selbst bei nicht durchgeführter Automatisierung im industriellen Maßstab interessant. Der Medienbehälter kann entsprechend der Anzahl der durch ihn zu versorgenden Organismenbehälter ein Volumen von 10 1 bis zu mehr 800 1 aufweisen.In a further embodiment, the at least one organisms container has a volume of 10 to 200 1, preferably from 20 to 80 1, particularly preferably from 30 to 60 1 on. This size has the advantage that the container organisms are empty or overgrown with organisms can still be implemented by hand. In this way, the bioreactor remains interesting even if automation has not been carried out on an industrial scale. The media container may have a volume of from 10 1 to more than 800 liters in accordance with the number of organisms to be supplied by it.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Hebevorrichtung durch eine Seilwinde oder einen Kran oder einen Lastenzug gebildet. Notfalls dienen beispiels- weise Gabelstapler oder Hubkarren dahingehend, dass sich bei geringen Ausmaßen des Bioreaktors, bei welchen sich eine industrielle voll automatisierte Nutzung noch nicht lohnt, das Verfahren auch vorwiegend manuell durchgeführt werden kann bzw. keine permanen- te Hebevorrichtung vorhanden ist.In a further embodiment, the lifting device is formed by a winch or a crane or a freight train. If necessary, for example, forklift trucks or lifting carts are used in such a way that in the case of small dimensions of the bioreactor, in which an industrially fully automated utilization is not yet worthwhile, the method can also be carried out predominantly manually or there is no permanent lifting device.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Röhrensystem mindestens ein Rohr und/oder einen Schlauch und/oder ein Verzweigungselement auf. Mit Hilfe von Schläuchen, Rohren und Verzweigungselementen kann ein Medienbehälter eine Vielzahl von Organismenbehältern versorgen, bzw. mehrere Medienbehälter mehrere Organismenbehälter zeitgleich versorgen, oder mehrere Medienbehälter einen Organismenbehälter versorgen. Wie bereits vorab erwähnt, kann das Röhrensystem Ventile und Kupplungen aufweisen, um bei einer Lösung der Verbindung zum Austausch entweder des Medienbehälter und/oder des Organismenbehälters kein Medium zu verbrauchen bzw. die Sterilität der Anlage nicht zu gefährden. Auch ist es möglich, das Röhrensystem mit festen Rohren auszubilden, wobei hier eine Vorrich- tung die Verbindung zwischen dem Medienbehälter und dem Rohrsystem bzw. zwischen dem Rohrsystem und dem Organismenbehälter herstellt. Hierbei könnte eine Sattelkupplung eingesetzt werden.In a further embodiment, the tube system has at least one tube and / or a hose and / or a branching element. With the help of hoses, pipes and branching elements, a media container can supply a plurality of organisms containers, or several media containers supply several organisms containers at the same time, or several media containers supply an organism container. As already mentioned above, the tube system may have valves and couplings to consume in a solution of the compound for the exchange of either the media container and / or the Organmenbehälters no medium or not endanger the sterility of the system. It is also possible to form the tube system with fixed tubes, whereby a Vorrich- tion establishes the connection between the media container and the pipe system or between the pipe system and the container organisms. This could be a fifth wheel can be used.
In einer alternativen Ausführungsform weist der Bioreaktor ebenfalls mindestens einen Medienbehälter und mindestens einen Organismenbehälter auf, wobei der mindestens eine Medienbehälter mit dem mindestens ei- nen Organismenbehälter über ein Röhrensystem verbindbar oder verbunden ist. Zum Transport des Mediums durch das Röhrensystem wird jedoch eine Fördervorrichtung eingesetzt, wobei der Förderdruck der Fördervorrichtung einen gravitometrischen Förderdruck nicht übersteigt. Dies bedeutet, dass der Förderdruck der Fördervorrichtung kleiner als 0,1 bar sein muss. Eine vorteilhafte Fördervorrichtung wäre hierbei eine Peristaltikpumpe oder eine Vakuumsaugpumpe, da diese geeignet sind, mit niedrigen Förderdrücken zu arbei- ten.In an alternative embodiment, the bioreactor likewise has at least one media container and at least one organisms container, wherein the at least one media container can be connected or connected to the at least one organisms container via a tube system. However, a conveyor device is used for transporting the medium through the tube system, wherein the delivery pressure of the delivery device does not exceed a gravitometric delivery pressure. This means that the delivery pressure of the delivery device must be less than 0.1 bar. An advantageous conveying device would in this case be a peristaltic pump or a vacuum suction pump, since these are suitable for working with low delivery pressures.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele genauer erläutert werden. Es zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to some embodiments. Show it:
Fign. Ia und Ib Ausführungsform des Bioreaktors und Prinzip der kommunizierenden Röhren;FIGS. Ia and Ib embodiment of the bioreactor and principle of communicating tubes;
Fig. 2 weitere Ausführungsform eines Bioreaktors;2 shows another embodiment of a bioreactor;
Fig. 3 Ausführungen eines Bioreaktorsystem;Fig. 3 embodiments of a bioreactor system;
Fig. 4 Orientierung eines bewegten Organismenbe- hälters zur Richtung der Erdanziehung. Anhand der Figuren Ia und Ib soll die prinzipielle Wirkungsweise des Bioreaktors beschrieben werden. In der Fig. Ia ist ein Bioreaktor 1 mit einem Medienbehälter 2 und einem Organismenbehälter 3 dargestellt, wobei der Medienbehälter 2 und der Organismenbehälter 3 durch ein Röhrensystem 4 miteinander verbunden sind. Dazu wird das Röhrensystem 4 an eine KupplungFig. 4 Orientation of a moving organisms container to the direction of gravitational attraction. The principal mode of action of the bioreactor will be described with reference to FIGS. 1a and 1b. In Fig. Ia, a bioreactor 1 is shown with a media container 2 and an organism container 3, wherein the media container 2 and the organisms container 3 are connected to each other by a tube system 4. For this purpose, the tube system 4 to a coupling
20 des Medienbehälters 2 und an eine Kupplung 30 des Organismenbehälters 3 angeschlossen. Die Kupplungen 20 und 30 erfüllen dabei gleichzeitig eine Ventilfunktion, d.h. dass die Verbindung zwischen dem Medienbehälter 2 und dem Röhrensystem 4 bzw. dem Organismenbehälter 3 und dem Röhrensystem 4 gelöst werden kann ohne das Gefahr besteht, dass ein sich in dem Medienbehälter 2 befindliches Medium 21 austritt.20 of the media container 2 and connected to a coupling 30 of the organism container 3. The couplings 20 and 30 simultaneously perform a valve function, i. that the connection between the medium container 2 and the tube system 4 or the organisms container 3 and the tube system 4 can be achieved without the risk that a medium 21 located in the medium container 2 exits.
Der Medienbehälter 2 ist an einer Hebevorrichtung 5 befestigt. Dabei weist die Hebevorrichtung 5 ein Gestell 50 und ein Seil 51 auf, wobei innerhalb des Ge- stells nicht sichtbar eine Seilwinde verläuft, so dass der Medienbehälter 2 in der Y-Richtung nach oben und nach unten bewegt werden kann. Die Länge des Röhrensystems 4 ist dabei so gewählt, dass für die einstellbaren Höhenpositionen des Medienbehälters 2 stets eine Verbindung zwischen dem Medienbehälter 2 und dem Organismenbehälter 3 möglich ist. Das MediumThe media container 2 is attached to a lifting device 5. In this case, the lifting device 5 has a frame 50 and a cable 51, wherein a cable winch is not visible within the frame, so that the media container 2 can be moved upwards and downwards in the Y direction. The length of the tube system 4 is chosen so that for the adjustable height positions of the media container 2 is always a connection between the media container 2 and the organisms container 3 is possible. The medium
21 ist zur Immersion von sich in dem Organismenbehälter 3 befindlichen Organismen gedacht. Es enthält Nährstoffe, welche zum Wachstum und zur Aufzucht der Organismen im Organismenbehälter 3 beitragen.21 is intended for immersion of organisms present in the organism container 3. It contains nutrients which contribute to the growth and rearing of the organisms in the organisms container 3.
Der Medienbehälter 2 besteht aus einem Hartplastik. Dieses ist lichtdurchlässig. Außerhalb des Medienbehälters 2, an diesem angeordnet, befindet sich ein Sensor, welcher den Füllstand des Mediums 21 misst.The media container 2 consists of a hard plastic. This is translucent. Outside the media container 2, arranged on this, there is a sensor which measures the level of the medium 21.
Die Messung erfolgt von Außen um den Sterilpfad nicht zu verunreinigen. Alternativ kann der Medienbehälter auch aus einem lichtundurchlässigen Plastik oder Stahl bestehen.The measurement does not take place from the outside around the sterile path to contaminate. Alternatively, the media container may also be made of an opaque plastic or steel.
Der Organismenbehälter 3 besteht aus Polycarbonat . Dies ist insbesondere im sichtbaren und UVA-/UVB- Bereich lichtdurchlässig, so dass der sich in dem Organismenbehälter 3 befindende Organismus auch Inhaltsstoffe produziert, welche lediglich unter Ein- fluss von ultravioletten Strahlen produziert werden.The organism container 3 is made of polycarbonate. This is permeable to light, in particular in the visible and UVA / UVB range, so that the organism in the organism container 3 also produces ingredients which are produced only under the influence of ultraviolet rays.
Der Organismenbehälter 3 ist gegenüber der dargestellten Stellung des Medienbehälters 2 in Y-Richtung erhöht auf einem Regal 6 angeordnet . Das Regal weist hierbei die Form eines Schemels auf, wobei die Höhe des Schemels derart gewählt ist, dass bei am Boden B stehendem Medienbehälter 2 das sich in dem Medienbehälter 2 befindliche Medium 21 einen Füllstand Fl aufweist, welcher sich auf einer vom Boden ab gemes- senen Höhe Hl befindet. Der Organismenbehälter 3 ist derart angeordnet, dass der Boden bzw. die KupplungThe organism container 3 is elevated relative to the illustrated position of the media container 2 in the Y direction on a shelf 6. The shelf here has the shape of a stool, wherein the height of the stool is selected such that when standing on the bottom B media container 2 located in the media container 2 medium 21 has a level Fl, which measured on a from the ground from height Hl. The organism container 3 is arranged such that the bottom or the coupling
30 des Organismenbehälters 3 in Y-Richtung oberhalb der Höhe H sitzt. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass in der dargestellten Position des Medienbehälters 2 und des Organismenbehälters 3 sich kein Medium 21 im Organismenbehälter 3 befindet.30 of the organism container 3 in the Y direction above the height H sits. This essentially means that in the illustrated position of the media container 2 and the organism container 3, no medium 21 is in the container 3 organisms.
In der Fig. Ib ist der Medienbehälter 2 in einer anderen Position dargestellt. Der Medienbehälter wurde mit Hilfe des Seils 51 und der nicht sichtbaren Seilwinde in Y-Richtung nach oben gezogen. Bei dem Nach- obenziehen läuft das Medium 21 durch das RöhrensystemIn Fig. Ib the media container 2 is shown in a different position. The media container was pulled upwards in the Y direction by means of the cable 51 and the invisible cable winch. When pulling up, the medium 21 passes through the tube system
4 über die Kupplung 30 in den Organismenbehälter 3 und immersiert die darin befindlichen Organismen. Durch das Anheben des Medienbehälters 2 sinkt die relative Füllhöhe im Medienbehälter 2 auf den Füllstand F2. Absolut über dem Boden B betrachtet befindet sich der Füllstand F2 auf einer Höhe H2. Die Höhe H2 befindet sich dabei auf einem Höhenniveau oberhalb des Bodens bzw. der Kupplung 30 des Organismenbehälters 3, so dass dieser einen Füllstand F3 aufweist, wobei der Füllstand F3 im Wesentlichen durch die Differenz zwischen der Höhe H2 und dem Regal 6 gebildet wird.4 via the clutch 30 in the organisms container 3 and immersed therein organisms. By lifting the media container 2, the relative filling level in the media container 2 drops to the level F2. Viewed absolutely above the bottom B, the level F2 is at a height H2. The height H2 is located at a height level above the bottom or the coupling 30 of the organisms container 3, so that it has a level F3, wherein the level F3 is essentially formed by the difference between the height H2 and the shelf 6.
Das in den Fign. Ia und Ib beschriebene Prinzip zur Immersion wird als das Prinzip der kommunizierenden Röhren umschrieben. Um das Medium 20 wieder aus dem Organismenbehälter 3 zu entfernen wird der Medienbehälter 2 wieder auf die in der Fig. Ia gezeigte Position abgelassen. Der aufgrund des Einströmens des Me- diums 21 in den Organismenbehälter 3, wie dieses in einem Zustand zwischen dem in der Fig. Ia und in der Fig. Ib dargestellten Zuständen stattfindet, auftretende Druck ist äußerst niedrig. Dadurch, dass sich aufgrund der hydrostatischen Gesetzmäßigkeiten sowohl im Medienbehälter 2 als auch im Organismenbehälter 3, absolut vom Boden B gemessen, gleiche Füllstände ergeben, wird die Einströmgeschwindigkeit des Mediums 21 lediglich durch die Geschwindigkeit des Anhebens des Medienbehälters 2 bestimmt. Ein Druckunterschied zwischen dem Medienbehälter 2 und dem Organismenbe- hälter 3 besteht im Wesentlichen nicht.The in Figs. Ia and Ib described principle of immersion is described as the principle of communicating tubes. In order to remove the medium 20 again from the organisms container 3, the media container 2 is again lowered to the position shown in FIG. 1a. The pressure which occurs due to the inflow of the medium 21 into the organisms container 3, as occurs in a state between the states shown in FIG. 1 a and in FIG. 1 b, is extremely low. Due to the fact that due to the hydrostatic laws both in the media container 2 and in the organisms container 3, measured absolutely from the bottom B, equal fill levels, the inflow velocity of the medium 21 is determined only by the speed of lifting the media container 2. A pressure difference between the media container 2 and the Organmenbe- container 3 is essentially not.
Durch eine nicht dargestellte Verbindung des Organismenbehälters 3 mit dem Medienbehälter 2 an der in Y- Richtung liegenden oberen Decke wird die aufgrund des Einströmens des Mediums 21 in den Organismenbehälter 3 verdrängte Atmosphäre in den Medienbehälter 2 umgeleitet, da in diesem aufgrund des sinkenden Füllstandes vom Füllstand Fl zum Füllstand F2 ein Unterdruck ausbildet, welcher mit der Atmosphäre des Organismenbehälters 3 ausgeglichen werden kann. Bei einem der- art geschlossenen System wäre die Sterilität, welche im Organismenbehälter 3 vorherrschen soll, zumindest bis zum Austauschen eines der Medienbehälter 2 und des Organismenbehälters 3 gegeben. Alternativ weisen die Behälter einen Außenfilter auf, um einen Zugang für die Luft, welche aufgrund des in den Organismenbehälter einströmenden oder ausströmenden Mediums aus- bzw. einströmen muss, zu schaffen. Die Porentiefe ist dabei so gewählt, dass es zu keiner Verunrei- nigung des Sterilpfads kommt, z.B. 0,2 μmBy an unillustrated connection of the organism container 3 with the media container 2 at the lying in the Y direction upper ceiling, the displaced due to the influx of the medium 21 in the organisms container 3 atmosphere is diverted into the media container 2, as in this due to the sinking level of the level Fl to the level F2 forms a negative pressure, which can be compensated with the atmosphere of the organisms container 3. In one of these Art closed system would be the sterility, which is to prevail in the organisms container 3, at least until replacing one of the media container 2 and the Organmenbehälters 3 given. Alternatively, the containers have an external filter to provide access for the air which must flow out or in due to the medium flowing into or out of the organism container. The pore depth is chosen so that there is no contamination of the sterile path, eg 0.2 μm
Anhand der Fign. Ia und Ib kann auch auf die Modula- rität des Bioreaktors eingegangen werden. Bei dem in der Fig. Ia dargestellten Zustand befindet sich im Organismenbehälter 3 kein Medium 21. D.h., dass das Röhrensystem 4 von der Kupplung 30 getrennt werden kann und der Organismenbehälter 3 gegen einen ihm vergleichbaren Organismenbehälter ausgetauscht werden kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der aufzuziehende Organismus, wie beispielsweise Pflanzen, insbesondere Phytopharmaka, eine Größe erreicht hat, welche zur weitergehenden Verarbeitung oder zur Übergabe an einen großtechnischen Pflanzenvermehrer geeignet ist. Der neue Organismenbehälter wird an- schließend mit dem Röhrensystem 4 verbunden und kann ebenso wie der vorhergehende Organismenbehälter 3 ü- ber den Medienbehälter 2 immersiert werden.Based on the Fign. Ia and Ib can also be discussed on the modul- rity of the bioreactor. In the state shown in FIG. 1 a, there is no medium 21 in the organisms container 3, that is to say that the tube system 4 can be separated from the coupling 30 and the organisms container 3 can be exchanged for an organism container comparable to it. This is the case, for example, when the organism to be raised, such as plants, in particular phytopharmaceuticals, has reached a size which is suitable for further processing or for transfer to a large-scale plant propagator. The new organism container is then connected to the tube system 4 and, like the preceding organism container 3, can be immersed via the medium container 2.
Analog zu dem vorhergehenden Abschnitt kann, wie im Fig. Ia dargestellt, auch der Medienbehälter 2 mit dem sich darin befindlichen Medium 21 ausgetauscht werden, wenn beispielsweise der Nährstoffgehalt des Mediums 21 unter einen kritischen Zustand abgesunken ist.Analogously to the preceding section, as shown in FIG. 1a, the media container 2 can also be exchanged with the medium 21 located therein if, for example, the nutrient content of the medium 21 has dropped below a critical state.
In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bioreaktors dargestellt. Der Bioreaktor I1 weist dabei eine Vielzahl von Organismenbehältern 31 bis 38 auf, welche auf einem Regal 61 in zwei Ebenen angeordnet sind. Die Ebenen werden dabei durch die Regalböden 60 und 61 definiert. Die Organismenbehälter 31 bis 38 weisen wie der Organismenbehälter 3 in den Fign. Ia und Ib eine Kupplung 30 bzw. 30' auf, an welche ein Röhrensystem 40 bzw. 40' angeschlossen wird. Das Röhrensystem 40 versorgt dabei die Organis- menbehälter 35 bis 38, das Röhrensystem 40' und die Behälter 31 bis 34.2 is another embodiment a bioreactor. The bioreactor I 1 has a plurality of organisms containers 31 to 38, which are arranged on a shelf 6 1 in two planes. The levels are defined by the shelves 60 and 61. The organisms container 31 to 38 have as the organisms container 3 in Figs. Ia and Ib a coupling 30 and 30 ', to which a tube system 40 and 40' is connected. The tube system 40 supplies the organisms containers 35 to 38, the tube system 40 'and the containers 31 to 34.
Den Organismenbehältern 35 bis 38 ist jeweils eine eigene Vorrichtung zur Beleuchtung 65 bis 68 zugeord- net. Die Vorrichtungsbeleuchtungen 65 bis 68 strahlen dabei sowohl im sichtbaren als auch im UVA- bzw. UVB- Bereich ab, und sind als Leuchtdioden ausgebildet, da diese bei einem wohldefinierten Strahlungsspektrum nur eine geringe Wärmeeinwirkung in die Organismenbe- hälter zeigen. Zudem kann der Infrarotbereich gemieden werden. Jedoch können auch Leuchtstoffröhren und/oder Filter verwendet werden, wobei der Filter sowohl direkt an der Vorrichtung zur Beleuchtung als auch auf dem Organismenbehälter selbst angeordnet sein kann.The organisms containers 35 to 38 are each assigned their own device for illumination 65 to 68. The device illuminators 65 to 68 radiate both in the visible and in the UVA or UVB range, and are designed as light-emitting diodes, since they show only a small heat in the organisms containers with a well-defined radiation spectrum. In addition, the infrared range can be avoided. However, fluorescent tubes and / or filters can also be used, wherein the filter can be arranged both directly on the device for illumination and on the container itself.
Die Organismenbehälter 31 bis 34 werden durch eine einzelne Vorrichtung zur Beleuchtung 62 versorgt. D.h. , die Bestrahlung der Organismenbehälter 31 bis 34 ist im Wesentlichen gleich solange das Material der Organismenbehälter 31 bis 34 gleich ist. Selbstverständlich kann auch durch eine unterschiedliche Materialwahl für die unterschiedlichen Organismenbehälter 31 bis 34 eine im Inneren der Organismenbehäl- ter 31 bis 34 unterschiedliche Strahlencharakteristik erreicht werden. An dem Regal angeordnet bzw. an den Organismenbehältern angeordnet sind verschiedene Weiterbildungen zur einfachsten Ausführungsform des Bioreaktors, welche jedoch miteinander kombiniert werden können. So ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Klimatisierung 63, 63' dargestellt, welche den Organismenbehälter 36 klimatisiert. Weiterhin ist an dem Organismenbehälter 36 eine Vorrichtung zur Belüftung angeordnet, welche über die Belüftungszugänge 360 die sich im Inneren des Organismenbehälters 36 befindli- che Feuchtigkeit zirkuliert und reguliert. Der Organismenbehälter 36 weist außerhalb einen Sensor 361 zum Überwachen der Atmosphärenzusammensetzung hinsichtlich der Feuchtigkeit des CO2-Gehalts, der Anteile von Edelgasen und Ethylen auf. An dem Organis- menbehälter 37 ist ein Sensor 370 angeordnet, welcher die Helligkeit des am Organismenbehälters 37 ankommenden Lichts der Vorrichtung zur Beleuchtung 67 registriert, misst und/oder überwacht. So kann, beispielsweise mit Hilfe einer Datenverarbeitungsanlage, eine auftretende Strahlungscharakteristik im Inneren des Organismenbehälters 37 mit einer Soll- Strahlungscharakteristik für den in dem Organismenbehälter 37 wachsenden Organismen verglichen werden, und bei einer Abweichung innerhalb eines statistisch relevanten Bereichs eine vorzugsweise automatischeThe organisms containers 31 to 34 are powered by a single lighting device 62. That is, the irradiation of the organisms container 31 to 34 is substantially the same as long as the material of the organisms container 31 to 34 is the same. Of course, it is also possible to achieve a different radiation characteristic in the interior of the organisms containers 31 to 34 through a different choice of material for the different organisms containers 31 to 34. Arranged on the shelf or to the Organized containers are various developments of the simplest embodiment of the bioreactor, which, however, can be combined. For example, a device for air conditioning 63, 63 'is shown, which the air conditioning container 36. Furthermore, a device for aeration is arranged on the organisms container 36, which circulates and regulates the moisture contained in the interior of the organisms container 36 via the ventilation inlet 360. The organism container 36 has outside a sensor 361 for monitoring the atmospheric composition with respect to the humidity of the CO 2 content, the proportions of noble gases and ethylene. Arranged on the organism container 37 is a sensor 370 which registers, measures and / or monitors the brightness of the light arriving from the organism container 37 of the illuminating device 67. Thus, for example with the aid of a data processing system, an occurring radiation characteristic in the interior of the organism container 37 can be compared with a desired radiation characteristic for the organisms growing in the organism container 37, and a preferably automatic within a statistically relevant range
Änderung der Bestrahlungscharakteristik der Vorrichtung zur Beleuchtung 67 vorgenommen werden.Changing the irradiation characteristic of the lighting device 67 are made.
Links und rechts des Regals 6 ' sind Hebevorrichtungen 7, 71 angeordnet, wobei diese einen Träger 71 bzw.Left and right of the shelf 6 'lifting devices 7, 7 1 are arranged, wherein these a carrier 71 and
71' und eine Lastebene 72 bzw. 72' aufweisen. Auf den Lastebenen 72 bzw. 72' ist ein Medienbehälter 8 bzw. 8' angeordnet. Über einen Antrieb der Hebevorrichtung 7 bzw. 7' können die Medienbehälter 8 bzw. 8' in Y- Richtung nach oben und unten gefahren werden. Das Röhrensystem 40 stellt die Verbindung zwischen dem Medienbehälter 8 und den Organismenbehältern 35 bis 38 dar. Das Röhrensystem 40 weist dabei ein flexibles Schlauchelement 401 auf, welches über ein Ventil 402 mit einem starren Rohr 403 verbunden wird, auf. Die Länge bzw. Flexibilität des Schlauchelements 401 ist dabei ausreichend um den Medienbehälter 8 derart hoch und runter fahren zu können, so dass ein sich in dem Medienbehälter 8 befindliches Medium in die Organismenbehälter 35 bis 38 ergießen kann und auch voll- ständig aus diesen abfließen kann. An dem starren Rohr 403 sind Verzweigungselemente 404 angeordnet, über welche das Röhrensystem 40 mit den Kupplungen der Organismenbehälter 35 bis 38 verbunden wird. In dem vorliegenden Fall versorgt der Medienbehälter 408 vier Organismenbehältern 35 bis 38, welche gleichzeitig durch den Medienbehälter 8 immersiert werden können. Der Medienbehälter 8 ist derart angeordnet, dass der Füllstand F2 im Medienbehälter 8 zu einem Füllstand F3 in jedem einzelnen der Organismenbehälter 35 bis 38 führt. Um die Immersion der sich in den Organismenbehältern 35 bis 38 befindlichen Organismen zu beenden, wird der Medienbehälter 8 in Y-Richtung nach unten gefahren, bis der Füllstand F3 auf 0 gesunken ist.71 'and a load plane 72 or 72' have. On the load levels 72 and 72 ', a media container 8 and 8' is arranged. By means of a drive of the lifting device 7 or 7 ', the media containers 8 and 8' can be moved up and down in the Y direction. The tube system 40 provides the connection between the Media container 8 and the organisms containers 35 to 38. The tube system 40 in this case has a flexible hose member 401, which is connected via a valve 402 with a rigid tube 403 on. The length or flexibility of the hose element 401 is sufficient to allow the media container 8 to be moved up and down so that a medium located in the media container 8 can pour into the organisms containers 35 to 38 and can also flow completely out of them , On the rigid tube 403 branching elements 404 are arranged, via which the tube system 40 is connected to the couplings of the organisms container 35 to 38. In the present case, the media container 408 supplies four organisms containers 35 to 38, which can be immersed simultaneously through the media container 8. The media container 8 is arranged such that the fill level F2 in the media container 8 leads to a level F3 in each one of the organisms container 35 to 38. In order to stop the immersion of the organisms contained in the organisms containers 35 to 38, the media container 8 is moved down in the Y direction until the filling level F3 has dropped to zero.
Dieses Szenario ist durch den Medienbehälter 81 illustriert. Der Medienbehälter 81 ist analog zum Medienbehälter 8 über ein Röhrensystem 40' mit einem flexiblen Schlauchelement 401' und einem starren Rohr 403' über Verzweigungselemente 404' mit den Kupplungen der Organismenbehälter 31 bis 34 verbunden. In der gezeigten Position nimmt das sich in dem Medienbehälter 8' befindliche Medium einen Füllstand Fl ein. Dieser ist auf einer Höhe, so dass sich keiner- lei Medium in einem der Organismenbehälter 31 bis 34 befindet . Alternativ zu den Organismenbehältern 31 bis 38, welche aus formgebenden Behältnissen aus Polycarbonat bestehen, können auch Beutel, beispielsweise aus Po- lypropylen, an dem Regal 61 befestigt werden. Die Beutel haben hierbei den Vorteil, dass sie kostengünstig herstellbar und platzsparend transportierbar sind. Diese würden ähnlich einem Infusionsbeutel in einem Krankenhaus an der Decke der Regalböden aufge- hängt werden, wobei das Röhrensystem mehrere flexible schlauchförmige Elemente aufweist.This scenario is illustrated by the media container 8 1 . The media container 8 1 is analogous to the media container 8 via a tube system 40 'with a flexible tube member 401' and a rigid tube 403 'via branch elements 404' connected to the couplings of the organisms container 31 to 34. In the position shown, the medium in the media container 8 'occupies a level Fl. This is at a height so that there is no medium in any of the organisms containers 31 to 34. As an alternative to the organisms containers 31 to 38, which consist of forming containers made of polycarbonate, pouches, for example made of polypropylene, can also be attached to the shelf 6 1 . The bags have the advantage that they are inexpensive to produce and save space to transport. These would be hung on the ceiling of the shelves, similar to an infusion bag in a hospital, the tube system having a plurality of flexible tubular elements.
Die dargestellten Organismenbehälter weisen ein Volumen von 40 bis 50 1 auf. Um einen Immersionsgrad von mindestens 75% zu erreichen, muss der Medienbehälter ein Volumen zwischen 120 und 150 1 aufweisen. Der in Fig. 2 dargestellte Bioreaktor I1 kann aufskaliert werden, in dem Sinne, als dass die Organismenbehälter über mehr als lediglich zwei Ebenen gestapelt werden und zwischen 20 bis 60 Organismenbehälter mit einem Medienbehälter verbunden werden. Dabei ist eine dementsprechende Größe des Medienbehälters zwischen beispielsweise 500 und 1500 1 möglich. Dieser wäre vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen stabilen Werk- stoff. Vorzugsweise sollte jedoch die Stapelhöhe der Organismenbehälter nicht über die für einen Beobachter überschreitende Sichthöhe hinausgehen, so dass zusätzlich zu möglicherweise vorhandenen automatischen Überwachungsmechanismen auch eine manuelle Kon- trolle der Organismen durch das Bedienpersonal vorgenommen werden kann .The illustrated organisms containers have a volume of 40 to 50 1. In order to achieve an immersion level of at least 75%, the media container must have a volume of between 120 and 150 l. The bioreactor I 1 shown in Fig. 2 can be scaled up, in the sense that the organisms containers are stacked over more than two levels and between 20 to 60 organisms containers are connected to a media container. In this case, a corresponding size of the media container between, for example, 500 and 1500 1 is possible. This would preferably be made of steel or another stable material. Preferably, however, the stack height of the organisms containers should not exceed the visual height exceeding that for an observer, so that in addition to possibly existing automatic monitoring mechanisms, manual control of the organisms by the operating personnel can also be undertaken.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Bioreaktor I1 werden die Medienbehälter 8 bzw. 8' ausgetauscht, so- bald der Nährstoffgehalt des Mediums unter einen kritischen Wert gesunken ist. Sobald ein sich in einem der Organismenbehälter 31 bis 38 befindliches Lebewesen, wie beispielsweise Schwämme, den erwünschten Zuchtgrad erreicht hat, kann der Organismenbehälter einzeln, unabhängig von den anderen Organismenbehäl- tern ausgetauscht werden, ohne dass zu befürchten ist, dass bei einer neuerlichen Immersion das Medium aus dem dementsprechenden Verzweigungsstück 404 hinausspritzen würde. An den Organismenbehältern kann weiterhin jeweils ein kapazitiver Sensor angeordnet werden, wobei der kapazitive Sensor die Füllhöhe F3 überwacht und eines der Ventile des Bioreaktors schließt, um ein Überfluten der Organismenbehälter zu verhindern. Als Ventile können vorzugsweise Schlauchquetschventile eingesetzt werden, um eine Kontaminie- rung des Sterilpfads durch Ventile im Innenraum des Bioreaktors zu vermeiden.In the bioreactor I 1 shown in FIG. 2, the media containers 8 and 8 'are exchanged as soon as the nutrient content of the medium has fallen below a critical value. Once in a the organism container 31 to 38 living beings, such as sponges, has reached the desired level of breeding, the organism container can be replaced individually, independently of the other organisms containers, without any fear that in a renewed immersion the medium from the corresponding branch piece 404 would splash out. In addition, a capacitive sensor can be arranged on the organisms containers, wherein the capacitive sensor monitors the filling level F3 and closes one of the valves of the bioreactor in order to prevent flooding of the organisms container. Pinch valves can preferably be used as valves in order to avoid contamination of the sterile path by valves in the interior of the bioreactor.
In der Fig. 3 ist ein Bioreaktorsystem 10 dargestellt, anhand welchem die möglichen Automatisie- rungsgrade genauer erläutert werden sollen. Das Bioreaktorsystem 10 weist eine Datenverarbeitungsanlage 11 sowie Bioreaktoren 12, 12' und 12" auf, welche jeweils einen Bioreaktor 1' der Fig. 2 entsprechen. Die Datenverarbeitungsanlage 11 ist mit den Bioreaktoren 12 bis 12" über die Verbindung 100 bzw. 100 ' bzw.FIG. 3 shows a bioreactor system 10, by means of which the possible degrees of automation are to be explained in greater detail. The bioreactor system 10 has a data processing system 11 as well as bioreactors 12, 12 'and 12 ", which respectively correspond to a bioreactor 1' of Fig. 2. The data processing system 11 is connected to the bioreactors 12 to 12" via the connection 100 or 100 'resp ,
100" verbunden. Über die Verbindung werden sämtliche Werte der durch die Sensoren der einzelnen Organismenbehälter bzw. Medienbehälter ermittelten Werte aufgezeichnet und überwacht. So kann beispielsweise automatisch festgestellt werden, wann welcher Medienbehälter ausgetauscht werden muss. Gleiches gilt auch für die Organismenbehälter. Weiterhin können die Beleuchtung, die Belüftung und die Klimatisierung überwacht und gesteuert werden.100 "The connection records and monitors all values of the values determined by the sensors of the individual container or media container, for example, it can be automatically determined when which media container needs to be replaced, as well as the container Lighting, ventilation and air conditioning are monitored and controlled.
Mit der in Fig. 3 dargestellten Anlage ist es mög- lieh, den Bioreaktor im industriellen Maßstab, beispielsweise in Fabrikgröße, zu betreiben.With the system shown in FIG. 3, it is possible to lent to operate the bioreactor on an industrial scale, for example in factory size.
Sämtliche in der Beschreibung offenbarten Bioreakto- ren bzw. Bioreaktorsysteme können unter reproduzierbaren Bedingungen auch klonal vermehren. Dies führt zu einer hohen Produktkonstanz, wodurch eine jahreszeitlich unabhängige kontinuierliche Produktion möglich wird.All bioreactors or bioreactor systems disclosed in the description can also clonally reproduce under reproducible conditions. This leads to a high product consistency, which enables a seasonally independent continuous production.
Das Inhaltsstoffprofil der Pflanzen kann über die einstellbaren klimatischen Faktoren gesteuert werden, wobei die Inhaltsstoffausbeute im Vergleich zu anderen Aufzuchtmethoden ein Vielfaches betragen kann. Besonders vorteilhaft ist es zudem, dass der in dem mindestens einen Organismenbehälter gezüchtete Organismus am Verarbeitungsort erzeugt werden kann, wodurch Transportkosten und -einflüsse entfallen. Zudem können gentechnisch veränderte Pflanzen produziert werden, ohne dass eine Freisetzung erfolgt, was im Rahmen der Gesetzgebung von großer Wichtigkeit ist. Auch die Produktion pharmazeutischer neuartiger Inhaltsstoffe kann mittels des "Molecular Farming" in einem erfindungsgemäßen Bioreaktor durchgeführt wer- den. Die dargestellten Bioreaktoren bzw. Bioreaktorsysteme stellen die Produkte unter sterilen Bedingungen und hochqualitativ her. Abnehmer für die Organismen bzw. Inhaltsstoffe der Organismen sind beispielsweise die Pharmazie, die kosmetische Industrie oder Nutzpflanzenerzeuger oder Zierpflanzenerzeuger.The ingredient profile of the plants may be controlled by the adjustable climatic factors, whereby the ingredient yield may be many times that of other rearing methods. In addition, it is particularly advantageous that the organism grown in the at least one organism container can be produced at the processing location, whereby transport costs and influences are eliminated. In addition, genetically modified plants can be produced without being released, which is of great importance in the context of legislation. The production of pharmaceutical novel ingredients can also be carried out by means of "molecular farming" in a bioreactor according to the invention. The illustrated bioreactors or bioreactor systems produce the products under sterile conditions and with high quality. Consumers of the organisms or ingredients of the organisms are, for example, the pharmaceutical industry, the cosmetics industry or crop producers or ornamental plant producers.
Bei den hier aufgeführten Ausführungsbeispielen sind die Organismenbehälter während der Aufzucht eines Organismus in selbigen ortsfest angeordnet. Demzufolge ist die Orientierung der Organismenbehälter in Bezug auf die Richtung der Erdanziehung während der Auf- zucht im Wesentlichen unverändert. Sollte eine Variante des erfindungsgemäßen Bioreaktors mit einem durch die Hebevorrichtung zu bewegenden Organismenbehälter beabsichtigt sein, ist darauf zu achten, dass der beispielhaft in der Fig. 4 dargestellte Organismenbehälter 39 in Bezug auf die Richtung der Erdanziehung G um weniger als α=25°, vorzugsweise weniger als α=10°, besonders vorzugsweise um weniger als α=3° geneigt wird.In the embodiments shown here, the organisms container during the rearing of an organism in the same are arranged stationary. Consequently, the orientation of the organisms containers in relation to the direction of gravitational attraction during breeding essentially unchanged. If a variant of the bioreactor according to the invention is to be intended with an organism container to be moved by the lifting device, care should be taken that the organism container 39 shown by way of example in FIG. 4 is less than α = 25 °, with respect to the direction of gravity G less than α = 10 °, more preferably inclined less than α = 3 °.
Die in den Ausführungsbeispielen beschriebene Hubbewegung der Hebevorrichtung kann auch durch einen besonders niedrigen Förderdruck z.B. einer Peristaltik- pumpe ersetzt werden. The lifting movement of the lifting device described in the exemplary embodiments can also be achieved by a particularly low delivery pressure, e.g. a peristaltic pump.

Claims

Patentansprüche claims
1. Bioreaktor (1; 1'; 10) für ein temporäres Immersionsverfahren mit mindestens einem Medienbehälter (2; 8, 8') und mindestens einem Organismenbehälter (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) zur Zucht von Vielzeller-Organismen, wobei der mindestens eine Medienbehälter mit dem mindestens einen Organismenbehälter über ein Röhrensystem (4; 40, 40') verbindbar oder verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Hebevorrichtung (5; 7, 71) vorhanden ist, wobei die Hebevorrichtung zum Hub des mindestens einen Medienbehälters und/oder des mindestens einen Organismenbehälters ausgebildet ist und der mindestens eine Organismenbehälter während der Zucht der Vielzeller-Organismen in1. Bioreactor (1; 1 '; 10) for a temporary immersion method with at least one media container (2; 8, 8') and at least one organisms container (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) for the cultivation of multicellular organisms, wherein the at least one media container is connectable or connected to the at least one organisms container via a tube system (4; 40, 40 '), characterized in that a lifting device (5; 7, 7 1 ) is present, wherein the lifting device is designed to lift the at least one media container and / or the at least one organisms container and the at least one organisms container during the breeding of the multicellular organisms in
Bezug auf die Richtung der Erdanziehung um weniger als 10° verkippt wird.With respect to the direction of gravitational pull is tilted by less than 10 °.
2. Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Organismenbehälter während der Zucht der Vielzeller-Organismen in seiner Orientierung in Bezug auf die Richtung der Erdanziehung im Wesentlichen unverändert ist oder ortsfest ist.2. bioreactor according to claim 1, characterized in that the at least one organism container during the breeding of the multicellular organisms in its orientation with respect to the direction of gravitational attraction is substantially unchanged or is stationary.
3. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine3. Bioreactor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one
Medienbehälter (2; 8, 81) und/oder der mindestens eine Organismenbehälter eine Kupplung (10; 30, 30') und/oder ein Ventil aufweisen und über die Kupplung und/oder das Ventil mit dem Röhren- System (4; 40, 40') verbindbar oder verbunden sind.Medium container (2; 8, 8 1 ) and / or the at least one container organisms a coupling (10; 30, 30 ') and / or have a valve and via the coupling and / or the valve with the tube System (4; 40, 40 ') are connectable or connected.
4. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Organismenbehälter (3; 31, 32, 33, 34, 35,4. bioreactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one organisms container (3; 31, 32, 33, 34, 35,
36, 37, 38) mindestens ein Sensor zugeordnet ist, wobei der mindestens eine Sensor Prozessparameter überwacht .36, 37, 38) at least one sensor is assigned, wherein the at least one sensor monitors process parameters.
5. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Organismenbehälter (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) verschließbar, vorzugsweise wiederverschließbar, und/oder abgedichtet ist.5. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one organisms container (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) is closable, preferably recloseable, and / or sealed.
6. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Organismenbehälter (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) eine Vorrichtung zur Klimatisierung und/oder eine Vorrichtung Belüftung und/oder eine Vorrichtung zur Beleuchtung zugeordnet ist.6. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one container organisms (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38), a device for air conditioning and / or a ventilation device and / or a device for lighting is associated.
7. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Regal (6; 60) mit mindestens einem Stellplatz, vorzugsweise mehreren Stellplätzen, vorhanden ist, und der mindestens eine Organismenbehälter an einem Stellplatz angeordnet ist.7. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one shelf (6; 60) with at least one parking space, preferably a plurality of parking spaces, is present, and the at least one container organisms is arranged at a parking space.
8. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Organismenbehälter (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) im sichtbaren, vorzugsweise im sichtbaren und im ultravioletten, Bereich lichtdurchlässig ist. 8. bioreactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one organism container (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) in the visible, preferably in the visible and in the ultraviolet region, is translucent.
9. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Organismenbehälter (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) mindestens einen Belüftungszugang aufweist.9. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one organisms container (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) has at least one ventilation access.
10. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Organismenbehälter ein Volumen von 10 bis 2001, vorzugsweise 20 bis 801, aufweist.10. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one organism container has a volume of 10 to 2001, preferably 20 to 801.
11. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Medienbehälter (2; 8, 8') mindestens einen Sensor aufweist.11. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one media container (2, 8, 8 ') has at least one sensor.
12. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Röhrensystem (4; 40, 40') mindestens ein Rohr (403, 403') und/oder einen Schlauch (401, 401') und/oder mindestens ein Verzweigungselement (404) aufweist .12. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the tube system (4; 40, 40 ') at least one tube (403, 403') and / or a hose (401, 401 ') and / or at least one Branching element (404).
13. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenverarbeitungsanlage (11) zur Überwachung und/oder Steuerung von Prozessparametern vorhanden ist .13. Bioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that a data processing system (11) for monitoring and / or control of process parameters is present.
14. Verwendung eines Bioreaktors nach einem der vor- hergehenden Ansprüche zur Aufzucht von Pflanzen oder Schwämmen oder Muscheln oder Pilzen oder Algen.14. Use of a bioreactor according to one of the preceding claims for the cultivation of plants or sponges or mussels or fungi or algae.
15. Verfahren zum Betrieb eines Bioreaktors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Förderdruck innerhalb des15. A method for operating a bioreactor according to any one of the preceding claims, character- ized in that a delivery pressure within the
Röhrensystems 0,1 bar nicht überschreitet. Tube system does not exceed 0.1 bar.
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