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Title:
BIOREACTOR HAVING AT LEAST TWO REACTION CHAMBERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/100999
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a bioreactor used for the fermentation of liquid and/or solid substances, comprising at least one partition wall (10) that divides the bioreactor (14) into at least two reaction chambers (12). Every reaction chamber (12) has its own outlet (16) through which samples can be taken from the individual reaction chambers (12) and conveyed to a common measuring chamber (20). The at least one partition wall (10) is movable so that the volume of the individual reaction chambers (12) can be varied. The invention further relates to a fermentation method with at least two parallel reaction batches which is especially suitable for optimizing and/or upscaling fermentation reactions.

Inventors:
HOELKER UDO (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/006159
Publication Date:
December 19, 2002
Filing Date:
June 05, 2002
Export Citation:
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Assignee:
HOELKER UDO (DE)
HOEFER BIOREACT GMBH (DE)
International Classes:
C12M1/04; C12M1/107; (IPC1-7): C12M1/00
Domestic Patent References:
WO2001019954A12001-03-22
WO1992001779A11992-02-06
WO1986005202A11986-09-12
Attorney, Agent or Firm:
Von Kirschbaum, Alexander (Köln, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bioreaktor zur Fermentation flüssiger und/oder fester Stoffe, mit mindestens einer Trennwand (10) zur Unterteilung des Bioreaktors (14) in mindestens zwei Reaktionskammern (12), wobei jede Reaktionskammer (12) einen Auslass (16) aufweist und die Auslässe (16) der Reaktionskammern (12) mit einer gemeinsamen Messkammer (20) verbunden sind.
2. Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Trennwände (10) zur Volumenveränderung der Reaktionskammern (12) veränderbar ist.
3. Bioreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess kammer (20) mit einem eine Reinigungsflüssigkeit enthaltenden Rei nigungsbehälter (60) verbunden ist.
4. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (20) mit einer Druckerzeugungseinrichtung zum Zu rückführen entnommener Proben in die Reaktionskammer (12) verbunden ist.
5. Bioreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinrichtung über eine vom Reinigungsbehälter (60) zur Messkammer (20) führenden Rohrleitung (58) mit der Messkammer (20) verbunden ist, wobei das Zurückdrücken der Probe durch Reinigungsflüssigkeit erfolgt.
6. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 15, gekennzeichnet durch eine Düsenanordnung (38) zum Zuführen von flüssigem oder gasförmigem Medium zu den einzelnen Reaktionskammern (12).
7. Bioreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dü senanordnung (38) je Reaktionskammer (12) mindestens eine Dü seneinrichtung (40,42) aufweist.
8. Bioreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass je Reakti onskammer mindestens eine Düseneinrichtungen (40,42) zur getrennten Zuführung von Medien vorgesehen sind.
9. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtungen (40,42) in die Reaktionskammern (12) insbesondere gemeinsam einund ausfahrbar sind.
10. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (10) und/oder der Bioreaktor (14) doppellippige Dichtungen (80) zur Abdichtung der einzelnen Reaktionskammern (12) aufweist.
11. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 110, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Trennwand (10) durch zwischen benachbarten Trennwänden (10) angeordneten Abstandshaltern (64,66) definiert ist.
12. Bioreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Abstandshalter (66) zusätzlich als Verstopfungsschutz für den Auslass (16) dient.
13. Bioreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (16) innerhalb des unteren Abstandshalters (66) angeordnet ist und der Abstandshalter eine Verbindungsöffnung (76) zu der Reaktionskammer (12) aufweist.
14. Bioreaktor nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Abstandshalters (66) ein Probensammelraum (78) für flüssige Proben vorgesehen ist.
15. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 114, dadurch gekennzeichnet, dass der Bioreaktor (14) zur Temperierung mit Fluiden zumindest teilweise doppelwandig ist.
16. Fermentationsverfahren mit wenigstens zwei parallelen Reaktionsansätzen, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Bioreaktor gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 115 erfolgt.
17. Fermentationsverfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Reaktionsvolumina der parallelen Reaktionsansätze gleich groß oder unterschiedlich groß sind.
18. Fermentationsverfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei sich die Reaktionsansätze hinsichtlich eines Reaktionsparameters, insbesondere Temperatur, pH, Nährstoffgehalt, Gaskonzentration, Anwesenheit möglicher Induktoren, Proteinkonzentration und/oder Zellzahlunterscheiden.
19. Fermentationsverfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 16 18, das zum parallelen Optimieren der Reaktionsbedingungen einer Fermentationsreaktion geeignet ist.
20. Fermentationsverfahren nach Anspruch 19, welches zum Upscalen der Fermentationsreaktion geeignet ist.
Description:
Bioreaktor mit wenigstens zwei Reaktionskammern Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor mit wenigstens zwei Reaktionskammern zur Fermentation flüssiger und/oder fester Stoffe, ein Fermentationsverfahren mit wenigstens zwei Reaktionsansätzen unter Verwendung des genannten Bioreaktors, welches insbesondere zum Optimieren und/oder Upscalen von Fermentationsreaktionen geeignet ist.

Ein Bioreaktor zur Fermentation von festen Stoffen ist in WO 01/19954 beschrieben. Dieser Bioreaktor weist einen Fermentationsbehälter auf, in den über eine Zugabeeinrichtung bioreaktive Stoffe zugeführt werden können. Ferner ist eine aus mehreren Leitungsrohren bestehende Düsenanordnung vorgesehen, die in den Fermentationsbehälter hineinragt und in diesen ein-und ausfahrbar ist. Durch die Düsenanordnung können an dem Fermentationsbehälter Belüftungsgase und/oder Reaktionsmedium zugeführt werden. Da ein derartiger Bioreaktor zur Erzeugung einer gleichmäßigen Fermentierung möglichst vollständig mit festen Stoffen befüllt sein muss, ist aufgrund der Größe des Bioreaktors die Menge der zu Fermentierenden Stoffe festgelegt.

Aus WO 00/29544 ist ein Bioreaktor zum Kultivieren von Mikroorganismen auf festen Stoffen bekannt. Der Bioreaktor besteht aus einer Vielzahl von Modulen, wobei die Module übereinanderstapelbar sind. Jedes Modul weist eine das Modul gegenüber dem benachbarten Modul abgrenzende Grundplatte mit Kanälen auf.

Durch eine erste Art Kanäle ist eine Verbindung zwischen zwei benachbarten Mo- dulen möglich. Eine zweite Art Kanäle, die quer zu der ersten Art Kanäle verläuft, ermöglicht keine Verbindung zwischen den Modulen. Ein derartiger Bioreaktor ist insbesondere aufgrund der zwei benachbarte Module verbindenden Kanäle zur

Durchführung unterschiedlicher Fermentationen in den einzelnen Modulen nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bioreaktor zur Fermentation flüssiger und/oder fester Stoffe zu schaffen, mit denen auf einfache Weise parallel mehrere Fermentationen durchgeführt werden können.

Es wurde gefunden, dass mit speziellen Trennwänden und weiteren Modi- fikationen am Reaktorkörper die gestellte Aufgabe gelöst werden kann. Die Anmeldung betrifft somit (1) einen Bioreaktor zur Fermentation flüssiger und/oder fester Stoffe, mit mindestens einer Trennwand (10) zur Unterteilung des Bioreaktors (14) in mindestens zwei Reaktionskammern (12), wobei jede Reaktionskammer (12) einen Auslass (16) aufweist und die Auslässe (16) der Reaktionskammern (12) mit einer gemeinsamen Messkammer (20) verbunden sind ; und (2) ein Fermentationsverfahren mit wenigstens zwei parallelen Reaktionsan- sätzen, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Bioreaktor, wie in (1) beschrieben, erfolgt.

Der Bioreaktor gemäß Ausführungsform (1) der Erfindung weist mindestens eine Trennwand auf, durch die der Bioreaktor in mindestens zwei Reaktionskammern unterteilt werden kann. Jede Reaktionskammer weist einen gesonderten Auslass auf. Es ist somit möglich, unabhängig voneinander aus jeder einzelnen Reaktionskammer beispielsweise Proben zu entnehmen. Da derartige Proben beispielsweise hinsichtlich des PH-Werts und des Sauerstoffwertes in einer hierzu geeigneten Messkammer mit entsprechenden Messelektroden untersucht werden müssen, wäre es erforderlich, mit jedem Auslass einer Reaktionskammer auch eine Messkammer zu verbinden, um ein automatisches Zuführen der ent- nommenen Probe zu der Messkammer zu verwirklichen. Da derartige Messelektroden teuer sind, und insbesondere beim Vorsehen von einer Vielzahl von Reaktionskammern der apparative Aufwand sehr hoch ist, ist er- findungsgemäß eine einzige gemeinsame Messkammer vorgesehen. Hierbei ist jeder Auslass der Reaktionskammern mit der Messkammer verbunden. Dadurch

ist es möglich, Proben aus den einzelnen Reaktionskammern zu entnehmen und automatisch der Messkammer zuzuführen. Um die Proben aus den einzelnen Reaktionskammern unabhängig voneinander untersuchen zu können, ist jeder Auslass vorzugsweise mit unabhängig voneinander öffen-und schließbaren Ven- tilen o. dgl. verbunden.

Vorzugsweise sind die Trennwände zur Unterteilung des Bioreaktors in mindestens zwei Reaktionskammern beweglich. Hierdurch ist es möglich, das Volumen der einzelnen Reaktionskammern zu variieren. Vorzugsweise können die Trennwände vollständig aus dem Bioreaktor herausgenommen und vorzugsweise in einem fest vorgegebenen Raster oder an beliebigen Stellen des Bioreaktors wieder eingesetzt werden. Es ist somit auf einfache Weise möglich, bei dem erfindungsgemäßen Bioreaktor Reaktionskammern mit unterschiedlichen Volumina vorzusehen.

Um ein Vermischen von aus unterschiedlichen Reaktionskammern entnommenen Proben zu vermeiden, ist die Mischkammer vorzugsweise mit einem Reinigungsflüssigkeit enthaltenden Reinigungsbehälter verbunden. Nach der Entnahme einer Probe aus einer Reaktionskammer kann diese beispielsweise durch einen Auslass aus der Messkammer abgeführt werden und anschließend die Messkammer mit Hilfe der Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise automatisch gereinigt werden. Hierdurch erfolgt ein Rekalibrieren der Messkammer, so dass nach dem Waschvorgang eine sich ggf. stark von der zuvor gemessenen Probe unterscheidende Probe aus einer anderen Reaktionskammer untersucht werden kann.

Vorzugsweise wird eine Reinigungsflüssigkeit verwendet, die zumindest in geringen Mengen auch den Reaktionskammern zugeführt werden kann, ohne den Fermentationsprozess in den einzelnen Reaktionskammern zu beeinträchtigen.

Hierbei wäre eine geringfügige Beeinträchtigung des Fermentationsprozesses akzeptabel, insbesondere wenn während der Fermentation ein gutes Durch- mischen der in der Reaktionskammer vorhandenen Stoffe sichergestellt ist.

Durch Verwenden einer derartigen Reinigungsflüssigkeit ist es möglich, beim

Reinigen der Mischkammer die der Reaktionskammer entnommene Probe wieder in die Reaktionskammer zurückzudrücken. Hierbei wird ggf. ein geringer Teil an Reinigungsflüssigkeit der Reaktionskammer zugeführt. Vorzugsweise ist zum Zu- rückführen der in der Messkammer enthaltenen Probe eine Druckerzeu- gungseinrichtung wie eine Pumpe vorgesehen, durch die die Reinigungsflüssigkeit derart unter Druck gesetzt werden kann, dass die einer Reaktionskammer ent- nommene Probe in die Reaktionskammer zurückgedrückt wird. Ein derartiges Vorgehen hat den Vorteil, dass gleichzeitig mit dem Reinigen der Messkammer auch eine zwischen einer Reaktionskammer und der Messkammer angeordnete Rohrleitung gereinigt wird. Dies hat wiederum den Vorteil, dass bei einer erneuten Probenentnahme aus derselben Reaktionskammer die entnommene Probe nicht aufgrund von in der Rohrleitung vorhandenen Resten der zuvor ent- nommenen Probe verfälscht wird. Ferner hat das Zurückdrücken der entnommenen Probe den Vorteil, dass der Auslass bzw. die Auslassöffnung der Reaktionskammer durch das Zurückdrücken der Probenflüssigkeit gereinigt wird.

Es ist ferner möglich, die entnommene Probe über eine externe Rohrleitung o. dgl. der Reaktionskammer wieder zuzuführen. Dies kann ggf. auch mit dem Reinigungsprozess der Messkammer verbunden werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in jeder Reaktionskammer eine Düsenanordnung vorgesehen. Die Düsenanordnung weist vorzugsweise mehrere Leitungsrohre mit am Ende und/oder über die Länge verteilten Düsen auf. Mit Hilfe der Düsenanordnung kann in die einzelnen Reaktionskammern Gas zur Belüftung der Reaktionskammern oder Medium zur Beeinflussung des Fermentationsprozesses zugeführt werden. Die Düsenan- ordnung ist vorzugsweise mit einer druckdichten Platte verbunden, die gleichzeitig als Deckel des Bioreaktors dient. Besonders bevorzugt ist es, die Düsenanordnung derart auszugestalten, dass sie in die einzelnen Reaktionskammern ein-und ausfahrbar ist. Hierdurch ist ein Bestücken der Reaktionskammern erheblich vereinfacht. Vorzugsweise sind sämtliche Düsen- anordnungen gemeinsam ein-und ausfahrbar. Beim Einfahren der Düsenanordnung in die einzelnen Reaktionskammern erfolgt somit vorzugsweise

ein druckdichtes Verschließen der einzelnen Reaktionskammern durch die die Düsenanordnungen tragende druckdichte Platte. Das Verschieben der Düsenanordnung erfolgt vorzugsweise pneumatisch. Das herausfahrbare Ausgestalten der Düsenanordnungen hat den Vorteil, dass auf einfache Weise Leitungsrohre der Düsenanordnung ausgewechselt werden können. Dies ist beispielsweise bei Beschädigung einzelner Düsen erforderlich. Ferner können in Abhängigkeit des durchgeführten Fermentationsprozesses unterschiedliche Düsenanordnungen auf einfache Weise vorgesehen werden. Hierdurch kann beispielsweise auf einfache Weise die Anzahl der Düsen pro Leitungsrohr variiert werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Bioreaktor mehrere Reaktionskammern, insbesondere mehr als drei und besonders bevorzugt mehr als sechs Reaktionskammern auf. Die einzelnen Reaktionskammern sind durch Trennwände voneinander abgetrennt.

Vorzugsweise sind die Trennwände auswechselbar ausgestaltet. Dies hat den Vorteil, dass die Größe der einzelnen Reaktionskammern auf einfache Weise variiert werden kann. Weist ein Bioreaktor beispielsweise zehn Kammern mit je 1,5 I Volumen auf, können durch Herausnehmen einzelner Trennwände Reaktionskammern mit beispielsweise 3 I, 4,5 I, 6 1 usw. Volumen realisiert werden.

Die Trennwände und/oder der Bioreaktor weisen vorzugsweise doppellippige Dichtungen auf, so dass benachbarte Reaktionskammern vollständig voneinander abgegrenzt sind. Das Material der Dichtung ist hierbei inpermeabel für feste, flüssige und gasförmige Stoffe.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lage der Trennwände durch zwischen benachbarten Trennwänden angeordnete Abstandshalter definiert.

Vorzugsweise sind im unteren Bereich des Bioreaktors untere Abstandshalter und im oberen Bereich des Bioreaktors obere Abstandshalter vorgesehen. Durch Vorsehen von Abstandshaltern unterschiedlicher Länge ist es ferner möglich, die Größe der einzelnen Reaktionskammern zu variieren. Es ist somit möglich, nicht

nur Reaktionskammern auszubilden, die ein Vielfaches der kleinstmöglichen Reaktionskammer als Volumen enthalten, sondern auch eine beliebige Anzahl an Zwischenvolumina zu realisieren. Die Größe des Volumens ist hierbei nur von der Länge der Abstandshalter sowie der Lage der einzelnen Auslässe abhängig. Bei dieser Ausführungsform sind die Dichtungen vorzugsweise an der Trennwand selbst vorgesehen, so dass durch Einsetzen entsprechender Abstandshalter und einer Trennwand eine Reaktionskammer mit dem gewünschten Volumen ausge- bildet ist.

Der untere Abstandshalter ist vorzugsweise derart angeordnet, dass er nicht nur als Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Trennwänden bzw. zu einer Seitenwand des Bioreaktors, sondern auch als Verstopfungsschutz für den Aus- lass dient. Hierzu ist der Abstandshalter vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Auslass innerhalb des unteren Abstandshalters angeordnet ist und der Abstandshalter eine Verbindungsöffnung, wie beispielsweise einen Schlitz aufweist, durch den eine zu entnehmende Probe im inneren Bereich des Abstandshalters eindringen und aus diesem über die Auslassöffnung abgelassen werden kann. Es ist somit verhindert, dass größere Stoffpartikei in die Messkammer gelangen und/oder den Auslass der Reaktionskammer verstopfen.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Bioreaktor zumindest teilweise doppelwandig ausgebildet, um ein Temperieren der zu Fermentierenden Stoffe zu ermöglichen. Hierbei kann der doppelwandige Bioreaktor einzelne Kammern aufweisen, so dass die einzelnen Reaktionskammern unterschiedlich temperiert werden können. Um Wärmeübergänge zwischen den einzelnen Reaktions- kammern durch die Trennwände, die vorzugsweise aus Edelstahl sind, zu vermeiden oder zumindest zu verringern, handelt es sich bei dieser Ausführungsform vorzugsweise um wärmeisolierte Trennwände. Beispielsweise handelt es sich um doppelwandige Trennwände, wobei zwischen den Trennwänden vorzugsweise ein Vakuum besteht, um den Wärmeübergang zwischen zwei benachbarten Reaktionskammern zu verringern.

Gemäß Ausführungsform (2) der Erfindung ist der erfindungsgemäße Bioreaktor für Fermentationsverfahren mit wenigstens zwei parallelen Reaktionsansätzen geeignet. Es können hierbei flüssige und/oder feste Stoffe fermentiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können zum einen die Volumina der Reaktionsansätze gleich groß sein, sodass bei Variation der Verfahrensparameter wie Temperatur, pH, Nährstoffgehalt, Gaskonzentration (z. B. O2), mögliche Induktoren, Proteinkonzentrationen, Zellzahl usw., deren Einfluss auf den Ablauf der Fermentation getestet werden kann, d. h. in der Messkammer direkt be- obachtet werden kann. Anderseits ist auch eine asymmetrische Teilung des Reaktionsvolumens möglich, d. h. unterschiedlich große Reaktionsvolumina, wobei das"Upscaling"einer Fermentationsreaktion simuliert werden kann. Das Fermentationsverfahren gemäß Ausführungsform (2) der Erfindung ist somit zum parallelen Optimieren der Reaktionsbedingungen einer Fermentationsreaktion geeignet. Die parallelen Fermentationsreaktionen können einerseits durch in-situ- Messung von einem oder mehreren für die entsprechende Reaktion indikative Verfahrensparameter (n) (wie die oben genannten) in der Messkammer des Reaktors verfolgt werden. Weitere Informationen sind durch konventionelle Analyse der Fermentationslösung während oder nach Beendigung der Fermentationsreaktion zugänglich. Die in-situ-Messung von Verfahrensparametern in einer Messkammer erfordert dabei auf die jeweilige Fermentationsreaktion angepasste Wasch-und Kalibrierschritte der Messkammer, wie vorstehend erwähnt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bioreaktors, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Bioreaktors in Richtung der Pfeile II in Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2, und Fig. 5 eine schematische Teilschnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 3.

Der erfindungsgemäße Bioreaktor ist durch Trennwände 10 in mehrere Reaktionskammern 12 (Fig. 1) unterteilt. In dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel handelt es sich um fünf nebeneinander angeordnete Reakti- onskammern mit gleichem Volumen. Durch Herausnehmen einer oder mehrerer Trennwände 10 aus dem Bioreaktor 14 lässt sich die Größe der einzelnen Volumina der Reaktionskammern 12 variieren. Bei einem Volumen von beispiels- weise 1,5 I je dargestellte Reaktionskammer 12 (Fig. 1) lassen sich Volumina von 1,5 l, 31, 4,51,6 I und 7,5 l herstellen.

Jede einzelne Reaktionskammer 12 ist über eine Auslassöffnung 16 (Fig. 3) und ein die Auslassöffnung 16 aufweisendes Rohr 18 mit einer Messkammer 20 verbunden. In jedem Rohr 18 ist ein öffen-und schließbares Ventil 22 angeordnet. Durch Öffnen eines der Ventile 22 kann eine Probe aus einer Reaktionskammer 12 entnommen und der Messkammer 20 zugeführt werden.

In der Messkammer 20 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Elektrodenpaare 24,26 vorgesehen, die beispielsweise zur Messung des PH- Wertes oder des Sauerstoffgehaltes dienen. Die beiden Elektrodenpaare 24,26 sind elektrisch mit einer Auswerteeinheit 28 zur Auswertung der Messergebnisse verbunden. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Messkammer beispielsweise kegelförmig ausgebildet sein und an ihrem tiefsten Punkt eine Auslassöffnung 30 zum Ablassen einer in der Messkammer 20 gemessenen Probe aufweisen. Die Auslassöffnung 30 ist mit einem Rohr 32 und einem Absperrventil 34 verbunden.

Die Möglichkeit die Probe durch eine Auslassöffnung 30 abzulassen, kann auch entfallen, wobei die in der Messkammer 20 enthaltende Probe sodann wie später beschrieben in die entsprechende Reaktionskammer 12 zurückgedrückt wird.

Beispielsweise zum optischen Untersuchen der in den Reaktionskammern 12 stattfindenden Reaktionen mit Hilfe eines optischen Sensors weist jede Reaktionskammer 12 ein Schauglas 36 (Fig. 1) auf.

Die einzelnen Reaktionskammern 12 können in Fig. 1 von oben mit zu fermentierenden flüssigen oder festen Stoffen befüllt werden. Die Zugabe von flüssigem oder gasförmigem Reaktionsmedium erfolgt durch eine Dü- senanordnung 38. Die Düsenanordnung 38 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel je Reaktionskammer 12 zwei Düseneinrichtungen 40,42 mit jeweils drei Leitungsrohren 44 auf (Fig. 2). Jeweils drei Leitungsrohre 44 einer Düseneinrichtung 40,42 sind über eine gemeinsame Querleitung 46 miteinander verbunden. Über einen rohrförmigen Ansatz 48 kann jede einzelne Düseneinrichtung 40,42 mit einem Anschluss zum Zuführen von Medium und/oder Luft verbunden werden. Am Ende jedes Düsenrohrs 44 sind Düsen 50 vorgesehen, durch die das Medium innerhalb der Reaktionskammer 12 verteilt wird. Um die Düsenanordnung 38 möglichst tief in die Reaktionskammern 12 ein- führen zu können, weisen die Leitungsrohre 44 unterschiedliche Längen auf, die entsprechend an die Form eines Bodens 52 des Bioreaktors 14 angepasst sind.

Die gesamte Düsenanordnung 38 ist in vier Führungen 54, die an den Ecken des Bioreaktors 14 angeordnet sind, in Richtung eines Pfeils 56 verschiebbar gehalten. Das Verschieben erfolgt beispielsweise über eine geeignete pneumatische oder hydraulische Einrichtung. Die gesamte Düsenanordnung ist somit in den Bioreaktor 14, d. h. in die einzelnen Reaktionskammern 12 ein-und ausfahrbar. Dies erleichtert beispielsweise das Bestücken der einzelnen Reaktionskammern 12 mit zu fermentierenden Stoffen. Ferner kann die gesamte Düsenanordnung 38 z. B. zum Reinigen des Bioreaktors entfernt werden.

Zur Entnahme von Proben aus einer der Reaktionskammern 12 wird eines der Ventile 22 geöffnet, so dass die zu entnehmende Probe durch die Rohrleitung 18 in die Messkammer 20 fließt. Ebenso können den einzelnen Kammern 12 über einen weiteren Anschluss an die Rohrleitung 18 Medien oder Druckgase zugegeben werden. Hierdurch ist es möglich, den Bioreaktor beispielsweise als Air Lift Reaktor zu betreiben. Das Düsensystem 38 ist beim Betreiben des Bioreaktors als Air Lift Reaktor optional. Nach dem Entleeren der Messkammer 20, beispielsweise über die Auslassöffnung 30 erfolgt ein Reinigen der

Messkammer 20. Hierzu ist die Messkammer 20 über eine Rohrleitung 58 mit einem Reinigungsbehälter 60, in dem Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, verbunden. Zum Reinigen wird ein Ventil 62 geöffnet. Ggf. erfolgt das Zuführen der Reinigungsflüssigkeit durch die Rohrleitung 58 in die Messkammer 20 mit Druck, um ein gründliches Reinigen der Messkammer 20 sicherzustellen. Durch das Reinigen mit einer geeigneten Reinigungsflüssigkeit erfolgt eine Re- kalibrierung der Messkammer 20.

Anstatt des Ablassen der in der Messkammer 20 enthaltenen Probe durch eine Auslassöffnung 30 kann ein Zurückdrücken der in der Messkammer 20 enthaltenen Probe mit Hilfe der durch die Rohrleitung 58 zugeführte Reinigungsflüssigkeit erfolgen. Hierbei wird die Probe durch die Rohrleitung 18, durch die sie aus der entsprechenden Reaktionskammer 12 entnommen wurde, wieder in dieselbe Reaktionskammer 12 zurückgedrückt. Ferner ist es möglich, durch einen beispielsweise zusätzlichen Anschluss an der Messkammer 20 über diese eine beliebige andere Flüssigkeit einer bestimmten Reaktionskammer 12 zuzuführen.

Die einzelnen Trennwände 10 sind jeweils durch einen oberen Abstandshalter 64 und einen unteren Abstandshalter 66 (Fig. 4) auf Abstand gehalten. Der obere Abstandshalter 64 ist beispielsweise im Querschnitt U-förmig und wird von oben über eine Seitenwand 68 des Bioreaktors 14 gesteckt. Der untere Abstandshalter 66 weist dieselbe Breite wie der obere Abstandshalter 64 auf und wird auf einen Boden 70 des Bioreaktors 14 gelegt.

Der untere Abstandshalter 66 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei in einem Winkel zueinander angeordneten ebenen Teilen 72. Die beiden ebenen Teile 72 sind beispielsweise durch ein abgekantetes Blech aus Edelstahl o. dgl. gebildet und bilden somit eine Art Dach. An der in Richtung des Bodens 70 weisenden Unterseite der beiden ebenen Teile 72 sind mindestens vier stabförmige Abstandshalter 74 vorgesehen. Die Abstandshalter 74 erstrecken sich nicht über die gesamte Breite der Reaktionskammer 12, so dass zwischen den Abstandshaltern 74 ein Schlitz 76 ausgebildet ist. Durch diesen Schlitz 76

kann durch die Fermentation entstehende Reaktionsflüssigkeit in eine innerhalb des unteren Abstandshalters 66 angeordnete Sammelkammer 78 gelangen. Mit der Sammelkammer 78 ist der Auslass 16 verbunden bzw. das Ende des Rohrs 18 ist innerhalb der Sammelkammer 78 angeordnet.

Um die Trennwände 10 benachbarter Reaktionskammern 12 gegeneinander abzudichten, weist jede Trennwand 10 am gesamten Umfang einen U-förmigen Ansatz 80 (Fig. 5) auf, in dem eine Dichtung 82 angeordnet ist. Die Dichtung 82 liegt an einer Innenseite 84 der beiden Seitenwände 86 sowie der Bodenwand 88 an. Ferner können die einzelnen Reaktionskammern 12 durch einen Deckel dicht verschlossen werden. An diesem liegt die Dichtung 82 ebenfalls dicht an.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Bioreaktors zur Durchführung meherer paralleler Reaktionsansätze ist weiterhin in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschrieben.

Beispiel Hefefermentation : In einem erfindungsgemäßen Bioreaktor mit 10 Kammern mit jeweils einem Volumen von 1,5 I und einer Messkammer wurde die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae bei zehn verschiedenen pH-Werten (von 2,2,7,3,4, 4,1,4,8,5,5,6,2,6,9,7,6,8,3) für 24 Stunden bei 30 °C in einem Unversal- Hefemedium kultiviert und das Wachstum anhand der Zellzahl bestimmt. Der pH- Wert jeder Kammer wurde im Abstand von 30 Minuten in der Messkammer gemessen und bei Abweichungen zum Sollwert gegen titriert. Die Durchmischung und Belüftung erfolgte in allen Kammern gleich über das Düsensystem 38 und zusätzlich über eine zweite Zuleitung durch Rohrleitung 18. Bestes Wachstum, bis zu 108 Zellen im ml, wurde bei einem pH von 4,8 erzielt.