DE102004019234B3

DE102004019234B3 - Bioreaktor zur Kultivierung von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE102004019234B3
Application number: DE102004019234A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr.-Ing. Broneske; Horst Franke; Otto Prof.Dr.Dr.h.c. Pulz; Heinz-Rüdiger Keitel; Wolf-Dietrich Linke; Bernd-Ulrich Wilhelm; Rainer Salzmann; Wolfgang Kröger; Mirko Riese
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2024-04-17
Also published as: US7425441B2; US20050255584A1; DE202005005384U1

Abstract

Bioreaktor zur Kultivierung von Mikroorganismen mit einem Reaktorbehälter, einer Mehrzahl von Begasungsrohren und einem Begasungssystem zur Begasung eines Kulturmediums in den Begasungsrohren über Injektoren, wobei die Begasungsrohre mit ihrem in vertikaler Richtung jeweiligen unteren Ende mit dem Reaktorbehälter und mit ihrem entgegengesetzten oberen Ende mit einem oberen Ende eines Standbehälters verbunden sind, der ebenfalls mit seinem unteren Ende mit dem Reaktorbehälter verbunden ist, und wobei am oberen Ende des Standbehälters ein Ausdehnungsgefäß angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur Kultivierung von Mikroorganismen mit einem Reaktorbehälter, einer Mehrzahl von Begasungsrohren und einem Begasungssystem zur Begasung eines Kulturmediums in den Begasungsröhren über Injektoren.

Es ist bekannt, zur Kultivierung von phototropen Mikroorganismen, insbesondere zur Erzeugung von Mikroalgen, Photobioreaktoren einzusetzen. Beispielsweise aus der WO 00/61719 A1 ist bekannt, dass eine hohe Biomasseproduktivität ein Problem der optimalen Lichtverteilung pro Volumen ist. Der bekannte Bioreaktor weist dabei einen Reaktorraum aus lichtdurchlässigem Material auf, dessen Umhüllende des Reaktorraumquerschnitts beispielsweise mäanderförmig oder sinusförmig zur Oberflächenvergrößerung ausgebildet ist. Auch ist es aus dieser Druckschrift bekannt, den Reaktorraum als Glasrohr auszugestalten, in dessen Innenraum Glasfortsätze ragen.

Nachteilig dabei ist, dass eine derartige Ausbildung der Umhüllenden des Reaktorraumes sehr aufwendig und kostenintensiv ist.

Weiterhin ist aus der DE 197 47 994 C1 ein Bioreaktor mit u-förmigen Reaktorelementen bekannt. Die u-förmigen Reaktorelemente bestehen dabei aus vertikalen transparenten Rohren die an ihren unteren Enden über einen u-förmigen Schenkel miteinander verbunden sind. Ein Rohr eines Reaktorelementes dient dabei als Begasungsrohr. Hierzu sind Gaseinleitungsdüsen als Injektoren zur Einleitung von Trägergasen vorgesehen, die gleichzeitig zum Transport des Kulturmediums nach dem sogenannten Airlift-System dienen. In vertikaler Richtung am oberen Ende der Reaktorelemente ist ein Reaktorbehälter angeschlossen, welcher einen Biomassesammelraum bildet. Die Temperierung des Kultivierungsmediums erfolgt über den Reaktorbehälter, der auch gleichzeitig als Ausdehnungsgefäß dient und der eine Abgasvorrichtung aufweist.

Nachteilig bei dem bekannten Bioreaktor ist, dass durch die Anordnung der U-förmigen Reaktorelemente eine komplette Entleerung des Bioreaktors relativ aufwendig ist, da jedes der Reaktorelemente gesondert entleert werden muss. Auch hat sich gezeigt, dass eine räumliche Trennung von Temperiereinrichtung und Abgasvorrichtung, was für die Regelung und Steuerung des Kultivierungsprozesses vorteilhaft wäre, bei der bekannten Ausführungsform nur schwer möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannte Vorrichtung so zu verbessern, dass ihre Handhabung erleichtert wird und dass die Regelung und Steuerung des Kultivierungsprozesses verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Begasungsrohre mit ihrem in vertikaler Richtung jeweiligen unteren Ende mit dem Reaktorbehälter und mit ihrem entgegengesetzten oberen Ende mit einem oberen Ende eines Standbehälters verbunden sind, der ebenfalls mit seinem unteren Ende mit dem Reaktorbehälter verbunden ist, und dass am oberen Ende des Standbehälters ein Ausdehnungsgefäß angeordnet ist.

Durch die Trennung von Reaktorbehälter und Ausdehnungsgefäß werden Temperiereinrichtung und Abluftvorrichtung räumlich voneinander getrennt, was die Steuerung und insbesondere die Kühlung des abzuleitenden Gases vereinfacht. Durch die Anordnung des Reaktorbehälters am tiefsten Punkt kann mit einem einzigen Ablaufventil eine zuverlässige komplette Leerung des Bioreaktors erreicht werden. Auf U-Rohre kann ganz verzichtet werden. Durch die Anordnung des Ausgleichsgefäßes am oberen Ende des Standbehälters sind sowohl die Begasungsrohre als auch der Standbehälter in den Ausgleich eingebunden. Die Strömungsumkehr erfolgt im oberen Punkt, was den Gasaustausch bzw. Sauerstoffaustritt erleichtert.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung sind die Begasungsrohre mindestens teilweise transparent ausgebildet, so dass der Biorektor auch. zur Kultivierung von Phototropen Mikroorganismen geeignet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Standbehälter als ein Standrohr mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Der Reaktorbehälter ist quer zur Vertikalen ebenfalls kreisförmig ausgebildet, wobei das Standrohr mittig zum Reaktorbehälter angeordnet ist. Die Begasungsrohre sind kreisförmig um das Standrohr angeordnet. Dadurch wird eine kompakte und scale-up-fähige Vorrichtung erzielt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den Standbehälter und mindestens einen Teil der Begasungsrohre in mindestens einer vertikalen Ebene anzuordnen. Hierbei kann der Standbehälter quer zur Vertikalen auch einen rechteckigen oder anders geformten Querschnitt aufweisen. Durch eine solche Reihenanordnung ist das System beliebig erweiterbar.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Standbehälter eine freie Querschnittsfläche auf, die der Summe aller freien Querschnittsflächen der Begasungsrohre entspricht. Dadurch können Volumenstromschwankungen vermieden werden, so dass geringe Druckwiderstände auftreten. Zugleich hat sich gezeigt, dass zur Erzeugung der Fliessgeschwindigkeit deutlich weniger Gas benötigt wird, als bei bekannten Bioreaktoren, die nach dem Airlift-Prinzip arbeiten. Durch die Zirkulation in den Kultivationsgefäßen bildet sich eine unerwartete Eigendynamik aus, die zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit beiträgt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Begasungsrohre über Rohrbögen mit dem Ausdehnungsgefäß verbunden. Dies ist zum einen fertigungstechnisch einfacher und zum anderen wird die Strömungsumkehr vorteilhaft in das Ausdehnungsgefäß verlegt. Das Ausdehnungsgefäß weist einen Deckel auf, auf dem eine Medienzugabeeinrichtung und eine Abgasvorrichtung mit Abgaskühler und Abgasfühler angeordnet sind.

Die Begasungsrohre, die Rohrbögen, das Ausdehnungsgefäß und der Standbehälter sind nach einer bevorzugten Ausführungsform aus Glas, beispielsweise Borosilikat-Glas, ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Reaktorbehälter als Wärmetauscher ausgebildet. Der Reaktorbehälter weist dabei ein Reaktorunterteil mit einem nach außen gewölbten Boden auf. Zusätzlich weist das Reaktorunterteil einen in den Biomasseraum hineingewölbten Zwischenboden auf, der mit dem nach außen gewölbten Boden einen Temperierraum bildet. Das Reaktorunterteil ist von einem Anschlussdeckel mit Anschlussflanschen für die Begasungsrohre, mit einem Anschlussflansch für die Sensoren (pH, T, pO₂, optische Dichte OD) und mit einem Anschlussflansch für die Standbehälter abgedeckt. Zwischen Anschlussdeckel und Zwischenboden weist das Reaktorunterteil damit einen Biomasseraum auf, der vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ein geringeres Volumen aufweist und eine turbulente Strömung mit guter Durchmischung erzeugt. Der Temperierraum ist über eine Temperiereinrichtung durch Zufuhr eines Temperiermediums temperierbar, wobei zwi schen dem Temperierraum und dem Kulturmedium im Biomasseraum Wärme ausgetauscht wird. Die Temperiereinrichtung besteht dabei vorteilhaft aus einem geschlossenen Heißwasserdrucksystem mit einer Zirkulationspumpe und einem Wärmetauscher für Kühlwasser. Als Regelgröße ist dabei die Temperatur des Kulturmediums nutzbar. Der Reaktorbehälter bzw. Wärmetauscher kann zusätzlich über Anschlüsse für einen externen Temperierkreislauf verfügen. Durch den gewählten Wärmetauscher kann einerseits in einer Wachstumsphase eine konstante Temperatur eingehalten werden und andererseits kann zur Einleitung einer Stressphase zur Erzeugung von Wertstoff problemlos und schnell eine erhöhte Temperatur erreicht werden. Auch eine Abkühlung ist so problemlos möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zu den Begasungsrohren und dem Standbehälter eine Mehrzahl von Lichtquellen einer Beleuchtungseinrichtung benachbart angeordnet. Je nach Größe des Standbehälters ist es auch möglich, dass dieser einen vertikalen Hohlraum aufweist, in dem mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist. Der vertikale Hohlraum kann einfach durch ein in dem Standbehälter angeordnetes Rohr gebildet werden. Die Lichtquellen sind dabei vorzugsweise als Leuchtstoffröhren ausgebildet, die parallel zu den Begasungsrohren und zu dem Standbehälter angeordnet sind. Die Beleuchtungseinrichtung bzw. die Lichtquellen sind nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dimmbar. Dadurch kann insbesondere in Verbindung mit einer optischen Dichtemessung eine von der Konzentration des Kulturmediums abhängige Lichtregelung erfolgen. Durch Verwendung einer gesonderten Messlichtquelle lassen sich reproduzierbare optische Dichtewerte messen. Zur Überwachung und Steuerung des Kultivierungsprozesses ist ein digitales Mess- und Regelungssystem vorgesehen. In Verbindung mit entsprechenden Messsonden, wie Temperaturfühler, pH-Elektrode, pCO₂-Elektrode und Konzentrationswächter (Messlichtquelle mit Absorptions- bzw. Dichtesensor) können Temperatur, pH-Wert, pCO₂-Wert und optische Dichte gemessen, geregelt bzw. gesteuert und angezeigt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:
1: Eine schematische Seitenansicht im Schnitt eines Bioreaktors,
2: eine Seitenansicht eines Bioreaktors,
3: eine Draufsicht auf den Bioreaktor von 2 aus Richtung III in vergrößerter Darstellung und
4: eine Draufsicht auf die Beleuchtungseinrichtung von 2 in vergrößerter Darstellung.
Ein Bioreaktor 1 zur Kultivierung von phototropen Mikroorganismen besteht im Wesentlichen aus einem Reaktorbehälter 2, Begasungsrohren 3, einem Standbehälter 4, einem Ausdehnungsgefäß 5 und einem Begasungssystem 6.
Der Reaktorbehälter 2 ist als ein Wärmetauscher ausgebildet und besteht aus einem Reaktorunterteil 7, das in vertikaler Richtung nach oben von einem Anschlussdeckel 8 gasdicht abgedeckt ist. Das Reaktorunterteil 7 weist einen nach außen gewölbten Boden 9 und einen nach innen gewölbten Zwischenboden 10 auf. Von dem Zwischenboden und dem Boden 9 wird ein Temperierraum 11 umschlossen. Der vom Boden 9, Zwischenboden 10 und Anschlussdeckel 8 umschlossene Raum bildet einen Biomas seraum 12. Der Reaktorbehälter 2 ist als Doppelmantel- Edelstahlbehälter ausgeführt und dient der Wärmeübertragung, der Messwerterfassung, der Medienabführung (Erntegut, Abwasser ...) und der Probenahme.
Ein Ernte- und Bodenablassventil 44 ist im tiefsten Teil des Reaktorbehälters 2 eingebaut. Es kann zur Probeentnahme bzw. Produkternte nach Ende eines Kultivierungsprozesses, als Ablassventil nach Reinigen des Reaktorbehälters 2, aber auch zur Entnahme von Proben aus dem laufenden Prozess eingesetzt werden. Das Ernte- und Bodenablassventil 44 kann in-situ sterilisiert werden. Es besitzt dazu einen Festrohranschluß an die Reindampfversorgung des Grundgerätes. Die erste Sterilisation kann während der Reaktorsterilisation erfolgen, anschließend kann das Ventil auch nach jeder Probenentnahme sterilisiert werden.
An einem zentralen Anschlussflansch 13 des Anschlussdeckels 8 ist mit seinem unteren Ende 14 der Standbehälter 4, der als Standrohr 15 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist, befestigt. Der Standbehälter 4 bzw. das Standrohr 15 weist an seinem oberen Ende 16 das Ausdehnungsgefäß 5 auf. Die im Ausführungsbeispiel von 2 acht Begasungsrohre 3 sind kreisförmig um das Standrohr 15 verteilt. Die Begasungsrohre 3 sind mit ihren unteren Enden 17 mit Anschlussflanschen 18 des Anschlussdeckels 8 verbunden. An ihren oberen Enden 19 sind die Begasungsrohre 3 über Rohrbögen 20 mit Flanschen 21' des Ausdehnungsgefäßes 5 verbunden. Das Ausdehnungsgefäß 5 ist über einen Flansch 21 mit dem Standbehälter verbunden.
Das Ausdehnungsgefäß 5 dient der Befüllung des Gesamtsystems, zum Sauerstoffaustritt und zum Flüssigkeitsausgleich bei Temperaturschwankungen.
Auf dem Deckel 30 des Ausdehnungsgefäßes 5 befinden sich folgende Anschlüsse bzw. Elemente:

– Sicherheitsventil 31,
– Druckmanometer 32,
– Abgasvorrichtung 33 mit Abgaskühler 34 und -filter 35,
– Zugabevorrichtung (H₂O, Inokulum, Nährlösung...) 36,
– 2 Stück Impfstutzen (⌀ = 25 mm, 50 mm)(nicht dargestellt)

5

Das Begasungssystem 6 weist eine Lufteinspeisung 22 und eine CO₂-Einspeisung 23 auf, über die Luft bzw. CO₂ über nicht dargestellte Durchflussmesser, einen Zuluftfilter 24 und einem Begasungsring 25 im unteren Bereich der Begasungsrohre 3 bzw. deren Anschlussflansche 18 und über Injektoren 26 in das Kulturmedium eingespeist wird. Der Begasungsring 25 besteht aus einer Ringleitung mit 8 Leitungen zu den Begasungsrohren 3 und einer Zuleitung zum Zuluftfilter bzw. Dampferzeuger. Die Leitungen zum Begasungsrohr sind dabei jeweils zur Einstellung der Durchflussmenge (Luft, CO₂, Dampf) mit Membranventilen bestückt.
Das Luft-/CO₂-Verhältnis wird dabei in Abhängigkeit der Kulturbedingungen über einem T-Stück gemischt. Je nach Bedarf erfolgt die Luft- bzw. CO₂-Zufuhr jeweils über ein Schwebekörperdurchflussmesser (Luft: 0...30 l/min, CO₂: 0,15 ...1,5 l/min). Der CO₂-Eintrag erfolgt standardmäßig als Regelgröße in Abhängigkeit vom pH-Wert, kann aber auch wahlweise als konstanter Volumenstrom dosiert werden. Die CO₂-Dosierung erfolgt über eine CO₂-Gasflasche mit Druckminderer (max. 3 bar). Die Luft- und CO₂-Einspeisung erfolgt dabei nach dem Injektorprinzip über die Injektoren 26 und erzeugt im Reaktorbehälter 2 einen Unterdruck, welcher wiederum die Zirkulation des Kulturmediums (Suspension) im Standbehälter 4 ermöglicht. Der Luft- und CO₂-Durchsatz bestimmt maßgebend die Fließgeschwindigkeit in den Begasungsrohren 3 bzw. im Standbehälter 4 -und wird in Abhängigkeit der Schwerkraftempfindlichkeit des Kulturmediums bzw. der kultivierten Mikroalge eingestellt.
Das Kulturmedium wird dem Reaktorbehälter 2 über die Begasungsrohre 3 von oben entnommen und dem Ausdehnungsbehälter 5 zugeführt. Der Kulturmediumstrom wird danach dem Reaktorbehälter 2 über das zentrale Standrohr 15 wieder zugeführt.
Zur Temperierung des Systems ist der Temperierraum 11 mit einer Temperiereinrichtung 27 verbunden.
Die Messwerterfassung (pH, T, OD, pO₂) erfolgt über im Anschlussdeckel 8 des Reaktorbehälters 2 an Anschlussflanschen (45) angeordnete Sensoren 28. Die Sensoren 28 sind mit einem digitalen Mess- und Regelsystem 29 verbunden.
Das digitale Mess- und Regelsystem 29 ist in einem spritzwassergeschützten. Schaltschrank ausgeführt. Es basiert auf einem Single Board Mikrocomputersystem. Die Bedienung erfolgt über ein integriertes Bedienterminal mit LCD-Display und Folientastatur. Das digitale Mess- und Regelsystem 29 weist u.a. die folgenden Funktionen auf:
Temperatur (messen/regeln),
pH – Wert (messen/regeln),
pO₂ – Wert (messen),
Optische Dichte (messen) und
Luftdurchsatz (messen/regeln).
Eine dimmbare Beleuchtungseinrichtung 37 besteht im Ausführungsbeispiel aus vierundzwanzig Lichtquellen 38, die als Leuchtstoffröhren 39 ausgebildet sind, sowie aus vier Schaltkästen 40 und ist in einem Beleuchtungsgestell 41 untergebracht. In einem äußeren Beleuchtungsring 42 sind sechzehn den Begasungsrohren 3 zugeordnete Leuchtstoffröhren 39 und in einem inneren Beleuchtungsring 43 sind acht dem Standrohr 4 zugeordnete Leuchtstoffröhren 39 angeordnet. Jeder Schaltkasten 40 enthält drei Stück nicht weiter dargestellte elektronische Vorschaltgeräte zur Ansteuerung einer Gruppe von sechs Stück Leuchtstofflampen und einen Ventilator zur Kühlung der Vorschaltgeräte.
Ein Schaltkasten dient als Schnittstelle zum vorgeordneten nicht weiter dargestellten Steuerschrank. Stromversorgung und Steuersignal zum Dimmen werden über zwei getrennte Leitungen vom Steuerschrank zu diesem Schaltkasten geführt.
Die Beleuchtungseinrichtung kann im Hand oder Automatikbetrieb eingesetzt werden. Der Handbetrieb kann mit Hilfe eines Potentiometers die gewünschte Lichtintensität (ebenfalls an der Vorderseite des Steuerschrankes) eingestellt werden.
Im Automatikbetrieb wird die Lichtführung über den Wert der optischen Dichte (OD-Wert) geregelt.
Das Kulturmedium strömt am unteren Ende 17 der Begasungsrohre 3 ein, zirkuliert durch die seitlich versetzten vertikalen Rohre bis zum Ausdehnungsgefäß 5 und wird über das Standrohr 15 zurück in den Reaktorbehälter 2 geführt. Die Begasungsrohre 3 und das Standrohr 15 werden dabei durch die Beleuchtungseinrichtung 37 belichtet. Das gesamte Reaktorsystem ist gasdicht verschlossen. Dadurch kann der Sauerstoff, welcher durch das phototrophe Wachstum der Mikroalgen erzeugt wird, nicht durch den natürlichen Gaswechsel entweichen.
Das Ausdehnungsgefäß 5 sammelt dabei die Suspension bzw. das Kulturmedium und gewährleistet einen Sauerstoffaustritt, welcher mit dem Luftstrom über den Abgaskühler 34 und dem Abgasfilter 35 nach außen abgeführt wird.
Im Ausdehnungsgefäß 5 erfolgt eine Umkehr der Strömungsrichtung.
Die pH-Wert-Regelung erfolgt mit Hilfe einer gezielten CO₂-Zufuhr über die Injektoren 26. Gleichzeitig wird mit der CO₂-Zufuhr die Kohlenstoffdüngung der Mikroalgen gewährleistet.
Der gesamte Innenraum des Bioreaktors 1 kann mit Hilfe eines Dampferzeugers Heißdampf zur Sterilisation beaufschlagt werden. Heißdampf kann über eine Dampfeinspeisung 46 zugeführt werden.

Claims

Bioreaktor (1) zur Kultivierung von Mikroorganismen mit einem Reaktorbehälter (2), einer Mehrzahl von Begasungsrohren (3) und einem Begasungssystem (6) zur Begasung eines Kulturmediums in den Begasungsrohren (3) über Injektoren (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungsrohre (3) mit ihrem in vertikaler Richtung jeweiligen unteren Ende (17) mit dem Reaktorbehälter (2) und mit ihrem entgegengesetzten oberen Ende (19) mit einem oberen Ende (16) eines Standbehälters (4) verbunden sind, der ebenfalls mit seinem unteren Ende (14) mit dem Reaktorbehälter (2) verbunden ist, und dass am oberen Ende (14) des Standbehälters (4) ein Ausdehnungsgefäß (5) angeordnet ist.
Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kultivierung von phototropen Mikroorganismen die Begasungsrohre (3) mindestens teilweise transparent ausgebildet sind.
Bioreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Standbehälter (4) als ein Standrohr (15) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Standbehälter (4) eine freie Querschnittsfläche aufweist, die der Summe aller freien Querschnittsflächen der Begasungsrohre (3) entspricht.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungsgefäß (5) einen Deckel (30) aufweist, auf dem eine Zugabeeinrichtung (36) und eine Abgas vorrichtung (33) mit Abgaskühler (34) und Abgasfilter (35) angeordnet ist.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungsrohre (3) über das Ausdehnungsgefäß (5) mit dem Standbehälter (4) verbunden sind.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungsrohre (3) über Rohrbögen (20) mit dem Standbehälter (4) verbunden sind.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungsrohre (3), die Rohrbögen (20), das Ausdehnungsgefäß (5) und der Standbehälter (4) aus Glas ausgebildet sind.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) als Wärmetauscher ausgebildet ist.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) ein Reaktorunterteil (7) mit einem Biomasseraum (12) aufweist, und dass das Reaktorunterteil (7) von einem Anschlussdeckel (8) abgedeckt ist, der Anschlussflansche (18) für die Begasungsrohre (3), Anschlussflansche (45) für Sensoren (28) und einen Anschlussflansch (13) für den Standbehälter (4) aufweist.
Bioreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktorunterteil (7) einen nach außen gewölbten Boden (9) aufweist.
Bioreaktor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktorunterteil (7) einen in den Biomasseraum (12) hineingewölbten Zwischenboden (10) aufweist, der mit dem nach außen gewölbten Boden (9) einen Temperierraum (11) bildet.
Bioreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierraum über eine Temperiereinrichtung (27) temperierbar ist und dass die Temperiereinrichtung (27) aus einem geschlossenen Heißwasserdrucksystem mit einer Zirkulationspumpe und einem Wärmetauscher für Kühlwasser besteht, und dass als Regelgröße die Temperatur des Kulturmediums nutzbar ist.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass den Begasungsrohren (3) und dem Standbehälter (4) eine Mehrzahl von Lichtquellen (38) einer Beleuchtungseinrichtung (37) benachbart angeordnet sind.
Bioreaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Standbehälter (4) mindestens einen vertikalen Hohlraum aufweist, in dem mindestens eine Lichtquelle (38) angeordnet ist.
Bioreaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Hohlraum durch ein in dem Standbehälter (4) angeordnetes Rohr gebildet wird.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (38) als Leuchtstoffröhren (39) ausgebildet sind, die parallel zu den Begasungsrohren (3) und zu dem Standbehälter (4) angeordnet sind.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (37) dimmbar ist.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein digitales Mess- und Regelungssystem (29) zur Überwachung und Steuerung des Kultivierungsprozesses vorgesehen ist.
Bioreaktor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das digitales Mess- und Regelungssystem (29) zur Messung und Anzeige von Temperatur, pH-Wert, pO2-Wert und optischer Dichte geeignet ist.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Standrohr (4) mittig zu dem Reaktorbehälter (2), der quer zur Vertikalen kreisförmig ausgebildet ist, und die Begasungsrohre (3) kreisförmig um das Standrohr (4) angeordnet sind.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Standbehälter (4) und mindestens ein Teil der Begasungsrohre (3) in mindestens einer vertikalen Ebene angeordnet sind.
Bioreaktor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) mindestens teilweise in ein horizontales unteres Verbindungsrohr übergeht, an das die unteren Enden der Begasungsrohre angeflanscht sind, und dass ein oberes Verbindungsrohr vorgesehen ist, mit dem die oberen Enden (19) der Begasungsrohre (3) mit dem oberen Ende (16) des Standbehälters (4) oder mit dem am oberen Ende (16) des Standbehälters (4) angeordneten Ausdehnungsgefäß (5) verbunden sind.