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WO2025103928A2 - Apparatus for fermenting a biological suspension - Google Patents

Apparatus for fermenting a biological suspension Download PDF

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Publication number
WO2025103928A2
WO2025103928A2 PCT/EP2024/081826 EP2024081826W WO2025103928A2 WO 2025103928 A2 WO2025103928 A2 WO 2025103928A2 EP 2024081826 W EP2024081826 W EP 2024081826W WO 2025103928 A2 WO2025103928 A2 WO 2025103928A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
tube
tank
circulation line
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/081826
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2025103928A3 (en
Inventor
Alexander SCHEIDEL
Eva GUYOT
Katja WINKLER
Maike FISCHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Steinecker GmbH
Original Assignee
Krones AG
Steinecker GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG, Steinecker GmbH filed Critical Krones AG
Publication of WO2025103928A2 publication Critical patent/WO2025103928A2/en
Publication of WO2025103928A3 publication Critical patent/WO2025103928A3/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • 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
    • C12M23/40Manifolds; Distribution pieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle

Definitions

  • the invention relates to a device for fermenting a biological suspension and the use of such a device.
  • Bioreactors are used for the cultivation of cells or for material conversion with the help of biocatalysts such as enzymes, microorganisms, or animal and plant cells.
  • the purpose of such reactors is to homogenize the contents, suspend or disperse different phases, enable mass transfer between the different phases in the bioreactor, ensure heat exchange within the biological suspension/dispersion, and isolate the contents of the bioreactor from the environment in a sterile manner, thus preventing external contamination. This requires circulation within the tank.
  • stirred tank reactors equipped with a stirrer are often used.
  • Stirred tank reactors have the disadvantage that all shaft feedthroughs, such as those between the stirrer and the drive motor of the agitator, must be equipped with a vapor and/or condensate barrier to ensure sterile separation between the atmosphere and the product space.
  • the shaft feedthrough and the mechanical seal are located on the top lid of the vessel, resulting in limited accessibility.
  • Large agitators also have a high dead weight. Overall, a suitable solution for circulating biological suspensions is complex and expensive.
  • Bubble column reactors are also known. Bubble column reactors have the disadvantage that a defined gas volume is required for circulation, which does not necessarily correspond to the gas volume required for aeration of the tank contents. Circulation using nozzles is also difficult, as shear forces often occur, which should be avoided with cell suspensions.
  • Fluidized bed reactors are only suitable for immobilized microorganisms. Furthermore, cleaning and sterilization in the event of contamination is very complex. Circulation via multiple inlets and outlets at different heights is also already known. However, this poses problems with installation and sterility.
  • the present invention is based on the object of providing an improved device for fermentation which enables improved circulation in a simple, cost-effective and sterile manner.
  • the device comprises a feed device for supplying and discharging the biological suspension.
  • This feed device is designed to function as a circulation device.
  • the feed device comprises a first central opening in the tank for supplying or discharging the biological suspension and a first pipe that extends through this central opening into the tank and through which the biological suspension can be supplied or discharged into the tank.
  • the feed device has a second pipe which extends through the first pipe and beyond the first pipe into the tank and via which the biological suspension can also be fed into or discharged from the tank.
  • the feed device comprises a first housing, the interior of which is tightly attached to the tank via an upper opening around the central opening, i.e., the biological suspension can flow from the interior of the first housing via the upper opening and through the central opening into the tank.
  • the first housing is attached to an outlet flange of the tank.
  • the first pipe extends through the first housing and is sealed to the outside, i.e., to the atmosphere.
  • the first housing further comprises an inlet opening and an outlet opening for the biological suspension.
  • biological suspension can flow into the tank via the inlet opening through the interior of the first housing, via the upper opening of the housing and the central opening in the tank, but can also flow out of the tank through the central opening, via the upper opening and the interior in the first housing, and via the outlet opening in the housing.
  • the fact that the first pipe, sealed to the outside, extends through the first housing means that there is a tight connection between the first housing and the first pipe, so that the interior of the first housing is sealed to the outside.
  • a seal may preferably be provided or the first tube may be welded to the first housing.
  • the device further comprises a second housing, the interior of which is tightly connected to the first tube via an upper opening and through which the second tube extends, sealed to the outside.
  • the second housing also has an inlet opening and an outlet opening for the biological suspension. This means that biological suspension can flow into the interior of the second housing via the inlet opening and flow into the tank between the first and second tubes via a corresponding opening. It can also flow from the tank between the first and second tubes back into the interior of the second housing and flow out via the outlet opening of the second housing.
  • the fact that the second tube extends through the second housing, sealed to the outside therefore means that there is a tight connection between the second housing and the second tube, such that the interior of the second housing is sealed to the outside.
  • a seal can preferably be provided or the second tube can be welded to the second housing.
  • the feed device further comprises a third housing, the interior of which is tightly connected to the second tube via an opening.
  • the third housing also has an inlet opening and an outlet opening for the biological suspension.
  • the biological suspension can flow through the inlet opening into the interior of the third housing, into the second tube, and through the second tube through its upper opening into the tank. It can also flow from the tank via the inner tube into the interior of the third housing, leaving the housing again through the outlet opening.
  • housings for supplying and discharging the biological suspension at different height levels - i.e., the first housing with the first central opening, the second housing with the first pipe and the third housing with the second pipe -, for example, two housings each can be used to circulate the biological suspension via the corresponding opening, i.e. the central opening, the opening of the first pipe and the second pipe.
  • the central arrangement of the central opening and the pipes allows the flow to develop evenly and symmetrically to the central axis in the tank. This allows sediment to settle homogenously and be easily removed. This is particularly advantageous if the cells need to be concentrated in the lower part of the tank. Deposits can also be counteracted by reversing the direction using the valve circuit and/or the pump control, so that the cells can be kept in suspension.
  • the homogeneous distribution of the cells within the container improves mass transfer and nutrient availability.
  • the flexible option of using the three housings as either an inlet or outlet line, particularly for circulation, enables ideal adaptation to various processes and process steps.
  • first, second and third housings have a corresponding opening through which they are in fluid contact with the interior of the tank, as well as an inlet and outlet opening each, biological suspension can be easily added or removed via the corresponding housings. Because the corresponding openings in the housings are hermetically sealed to the outside, sterile working is possible.
  • the respective outlet openings of the housings are connected via respective aseptic outlet valves to a circulation line, which is connected via respective aseptic inlet valves to the respective inlet openings of the housings.
  • the circulation line allows the biological suspension to circulate and be recirculated in the device without the need for a complex recirculation device such as an agitator. This makes it possible for the biological suspension to be fed into the tank via, for example, a first housing and to be fed out of the tank via a second housing.
  • the device according to the invention results in greater flexibility with regard to different fill levels, since no agitators need to be covered or can run dry.
  • the biological suspension can only flow from the interior of the respective housing into the tank or into the circulation line but not from the interior of the respective housing directly into the interior of another housing.
  • An aseptic pump is advantageously installed in the circulation line. This aseptic pump allows for sterile work.
  • the pump is advantageously a positive displacement pump.
  • Positive displacement pumps enable low-shear conveyance of the biological suspension, which is essential for fermentation.
  • a screw pump, a peristaltic pump, or a rotary lobe pump are particularly suitable.
  • a special embodiment is characterized by the use of multiple pumps in the circulation line. The use of multiple pumps enables an increase in the volume flow in the circulation line, which is advantageous, for example, for viscous circulation media and for achieving high circulation rates.
  • the third housing is designed as a T-piece.
  • the second pipe can already be welded to another pipe, eliminating the need for further assembly or sealing.
  • the second pipe can then be inserted into the second housing and the first pipe from below, for example.
  • the housings are detachably connected to one another.
  • This has the advantage that the housings can be easily assembled and disassembled for maintenance purposes, even in very large tanks with long pipe lengths and comparatively little space between the floor and the central opening in the tank.
  • the modular system can also be scaled, i.e., additional housings can be added, and/or the nominal diameters of the pipes, or the housings and pipe lengths, can be easily adapted to the given tank size.
  • the mounting means is attached to the floor, in particular to a floor plate of the first housing. Because the mounting means is attached to the floor, sufficient space remains in the interior for the biological suspension to flow freely through the housing without significant pressure losses.
  • the second tube likewise has a mounting means, in particular a thread formed on the second tube.
  • the second tube can be connected to the second housing, in particular screwed in, via the mounting means, in particular the thread.
  • the mounting means, in particular the thread is sealed both from the interior of the housing and from the outside, i.e., from the atmosphere, via appropriate seals. This ensures sterile operation, and the device can be mounted easily yet hermetically sealed.
  • the mounting means is preferably attached, in particular screwed, to the bottom, in particular a bottom plate of the second housing.
  • the second tube can be easily attached, for example, by inserting it into the second housing from above or below, depending on the specific design, and screwing it tight. If, for example, the third housing is already attached to the second tube, it is inserted from below. Because the attachment is made to the bottom, i.e., in particular to the bottom plate, the flow path for the fluid, i.e., the biological suspension, towards the upper opening of the second housing is not disrupted.
  • a further mounting means is arranged on the first tube, via which the first tube is connected to the second housing.
  • the mounting means is sealed to the interior of the second housing and to the outside via appropriate seals, such as flush-mounted O-ring seals or profile seals made of, for example, EPDM or PTFE.
  • the first tube can also be firmly connected to the second housing, e.g., welded.
  • the second housing can be attached, for example, from below.
  • the first pipe is firmly welded to the first mounting means for the first housing, with the pipe extending through the first mounting means.
  • the additional mounting means is then arranged, for example, at the lower end of the first pipe, so that it can be mounted on the second housing. This design is particularly advantageous if the length of the second pipe does not exceed the outlet height of the tank, thus allowing installation from below.
  • the biological suspension can be introduced into the tank via the resulting annular gap between the first tube and the second tube, wherein the cross-sectional area of the annular gap essentially corresponds to the cross-sectional area of the second tube ⁇ 10 to 50%.
  • the hydraulic diameter is essentially constant.
  • This is important, for example, when the biological suspension circulates between the second and third housings.
  • the device has an aseptic filling and draining valve at the lowest point of the circulation line, so that the system can be easily drained.
  • an aseptic valve combination in particular comprising several aseptic diaphragm valves, can also be used.
  • the device is designed such that, for mounting the housing, the first tube can be fastened, in particular screwed, to the floor, in particular the floor plate of the first housing, using the mounting means arranged on the first tube, and the second tube can be pushed through the first tube and fastened, in particular screwed, to the floor, in particular a floor plate of the second housing, via a mounting means.
  • the third housing can then, for example, still be fastened to the second tube or is already fastened to the second tube.
  • one or more sensors can also be arranged in the circulation line, for example, to measure the pH value, temperature, conductivity, turbidity, flow, and/or dissolved gases. Sensors in the circulation line allow for particularly reliable and precise measurements.
  • a sensor for measuring dissolved gases in particular a sensor for quantitatively determining a specific gas, in particular oxygen, is arranged in the circulation line.
  • the sensor is therefore in particular an oxygen sensor, especially in the form of an optical oxygen sensor or an electrochemical oxygen sensor.
  • oxygen sensors can also be provided in the circulation line.
  • the seal for sealing the interior of the respective housing in particular a sealing ring, seals flush with the interior of the housing.
  • a metal stop is provided between the mounting device and the base plate. This ensures a defined surface pressure, which can prevent shearing of the seal.
  • the device according to the invention which uses a circulation device instead of an agitator, has the particular advantage of simplified accessibility and is therefore easier to maintain. Furthermore, the device has few moving parts and is also easier to clean inside the tank due to fewer complex structures, such as the agitator blades and the baffles in the tank.
  • a device for overpressure protection in particular a pressure relief valve or an overflow valve, is arranged in the circulation line, which is preferably arranged, viewed in the flow direction, after the aseptic pump or after the aseptic pumps.
  • the trigger for a possible overpressure in the circulation line can be a blockage or fouling within the circulation line, which can be caused, for example, by one or more faulty valve circuit(s) or valve control, or by deposits mucus-forming cell types (which are used in certain fermentation processes in bioreactors) can develop. This effectively protects the system components in the circulation line.
  • an aeration device for introducing gas into the circulation line is arranged in the circulation line. This can be provided in addition to a aeration device for introducing gas into the tank. The introduction of gas into the circulation line results in improved and faster mixing of the gas in the suspension.
  • this ventilation device is located downstream of a sensor arranged in the circulation line, in particular an oxygen sensor, in order to obtain an exact measurement result.
  • a connection for steam in particular an in-line valve housing, is arranged in the circulation line.
  • a withdrawal port and a return port can be provided in the circulation line to divert liquid from the circulation line and return liquid via the return port.
  • the withdrawal port is provided with a filter device upstream in the flow direction, so that cell-free liquid is discharged via the withdrawal port and the cell mass remains within the device.
  • the discharged cell-free liquid can, for example, be provided with fresh substrate/nutrient medium and fed or re-fed to the device via the return port.
  • a dosing point for liquids and/or solids, especially for small dosages, can be arranged in the circulation line. This is particularly advantageous because thorough mixing occurs immediately upon introduction.
  • a temperature control unit for example a heat exchanger, can be integrated into the circulation line to control the temperature of the suspension.
  • the device according to at least one of claims 1 to 19 can be used for the fermentation of biological suspensions.
  • the present invention is explained in more detail below with reference to the following figures:
  • Fig. 1 shows schematically an embodiment of a device for fermenting a biological suspension according to the present invention
  • Fig. 2 shows the representation shown in Fig. 2 from the front
  • Fig. 3 shows schematically a section through a first housing according to the present invention
  • Fig. 4 shows schematically a section through a second housing according to the present invention
  • Fig. 5 shows schematically the section through a third housing according to the present invention.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an embodiment according to the present invention for fermenting a biological suspension, such as a nutrient solution with organisms such as yeasts, bacteria, or other biological cell cultures.
  • the device 10 has a tank 4, which can have a lid 15 via which the tank 4 can be opened.
  • the lid 15 can not be opened, but the lid 15 has a so-called manhole or inspection opening.
  • the manhole or inspection opening can also be located in the side wall of the tank 4 instead of in the lid 15.
  • the bottom of the tank 4 can be designed such that it can be opened.
  • the lid 15 can have additional connections for, for example, lighting, an exhaust air line, or additional supply lines for, for example, cleaning and steam.
  • the tank 4 further has a feed device 5 for supplying and discharging the biological suspension.
  • the feed device 5 is designed such that it also enables circulation of the biological suspension.
  • the device 10 according to the invention enables flexible circulation of the tank contents, directed toward the corresponding cells.
  • a central opening 1 is provided at the lower end of the tank 4 for supplying or discharging the biological suspension.
  • the device 10 comprises a first tube 2 extending through the central opening 1 in the tank 4.
  • Biological suspension can be supplied to or discharged from the tank 4 via the opening of the first tube 2, as shown by the arrow in Figures 3 to 5.
  • the feed device 5 has a second pipe 3 that extends through the first pipe 2 and projects beyond the first pipe 2 into the tank 4.
  • the biological suspension can also be supplied or discharged via the pipe opening of the second pipe 3. This provides three supply options (for supply or discharge) at different height levels.
  • the feed device 5 has a first housing Gil, which is connected, for example, to the outlet flange of the tank 4.
  • the first housing GU can also have a flange 17, via which the first housing GU can be flange-connected to the outlet flange, for example, by screwing it tight using one or more screws 21.
  • the first housing GU can also be welded, for example.
  • the first housing GU has an interior space 31 with an upper opening that is tightly attached to the central opening 1 on the tank 4.
  • the first pipe 2 extends upwards through the first housing GU (i.e., towards the lid 15) into the tank. The same can also be seen from Figs. 2 and 3.
  • the first housing GU further has an inlet opening 6, via which the biological suspension can be introduced into the interior space 31 of the first housing GU and, via the central opening 1, into the tank 4. This creates an annular opening between the first housing GU and the first pipe 2, as can be seen in particular from Fig. 3.
  • the first housing GU also has a drain opening 9, wherein the biological suspension can be discharged from the tank 4 through the central opening 1 into the interior 31 of the first housing GU via the drain opening 9.
  • the first pipe 2 can have a mounting means 16 attached thereto, which either extends around the circumference of the first pipe 2 or protrudes from the first pipe 2 on at least two sides.
  • the mounting means 16 can, for example, be formed onto the first pipe 2, in particular welded.
  • the first pipe 2 is connected to the first housing GU, here to the base plate 36, via the mounting means 16, here e.g. a mounting flange 16, e.g. screwed tight using screws 18.
  • a bore of the nominal diameter of the first pipe 2 is formed in the base plate 36, which is designed so that the first pipe 2 can be attached to this bore using the mounting means 16.
  • the housing GU is formed as a single piece.
  • a seal 19 is provided, here for example a sealing ring, O-ring, or profile seal.
  • This seal 19 seals the mounting means 16 from the interior 31 of the first housing GU.
  • the seal 19 can be flush with the interior 31 of the first housing GU, as can be seen in particular from Fig. 3.
  • the mounting means 16 is further sealed with a metallic Stop 38 between mounting means 16 and base plate 36, so that a defined surface pressure is ensured, which can prevent shearing of the seal 19.
  • the mounting means 16, in particular the mounting flange can be designed such that the space behind the seal 19 is provided with a relief bore, so that a possible failure of the seal 19 can be detected by means of a leak (not shown).
  • the first housing GU also has a seal 20, which seals the mounting means 16 from the outside, i.e., from the atmosphere.
  • the seal 20 can also be provided as a sealing ring, in particular an O-ring, around the first tube 2 and seals between the mounting means 16 and the base plate 36.
  • a surface pressure is additionally provided via a metallic stop 38 between the mounting means 16 and the base plate 36.
  • Pipe sections 22 and 23 are connected to the inlet opening 6 and the outlet opening 9, which, for example, as shown in Figs. 2 and 3, can be connected to an aseptic inlet valve E1 and outlet valve A1 via a connecting flange.
  • the lower region of the first housing GU can be designed as a flange, which can be closed via a respective seal to the interior 31 and to the outside, with a blind cover that serves as an assembly means, into which the first pipe 2 is welded so that it protrudes through the blind flange into the tank 4 and is connected at the lower end to the second housing GM.
  • a blind cover that serves as an assembly means, into which the first pipe 2 is welded so that it protrudes through the blind flange into the tank 4 and is connected at the lower end to the second housing GM.
  • the feed device 5 further provides a second housing GM, as can be seen from Fig. 1 and Fig. 4.
  • the interior 32 of the second housing GM is tightly connected to the first pipe 2 via an upper opening.
  • the second pipe 3 extends through the second housing GM and is also sealed to the outside.
  • the second housing GM also has an inlet opening 7 and an outlet opening 11 for the biological suspension.
  • the biological suspension can flow via the inlet opening 7 through the annular gap between the first pipe 2 and the second pipe 3, as shown by the arrows in Figure 3, towards the tank 4 and be introduced into the tank 4. From the tank 4, it can leave the second housing GM via the annular gap and the interior 32 of the second housing GM, with the valves switched accordingly, via the outlet opening 11.
  • a mounting means 24 is also provided on the second pipe 3.
  • the second tube 3 can be connected to the second housing GM via the thread 24, i.e. can be screwed in.
  • the second tube 3 can be screwed into a base plate 30 of the second housing GM.
  • the base plate 30 can either be part of the one-piece second housing GM or the base plate 30 can be fastened to the second housing GM, for example via a clamp 37 which fastens the base plate 30 to the second housing GM from the outside or via a flange connection which is fastened with screws.
  • the mounting means 24, i.e. the thread 24, is sealed off from the interior 32 of the second housing GM via the seal 25.
  • the seal 25 can be designed as a sealing ring or profile seal which is flush with the interior 32 of the second housing GM and, as previously described, also has a seal via a metallic stop 39. Furthermore, a seal 26 is provided which seals the mounting means 24, here the thread 24, to the outside.
  • the seal 26 is provided as a sealing ring around the second tube 3, i.e., the inner tube.
  • a metallic stop 39 is formed between the second tube 3 and the base plate 30.
  • the base plate 30 has a bore for the nominal diameter of the second tube 3, which is equipped with a thread 24 on the inside of the bore and the outside of the second tube 3 for assembly.
  • the base plate 30 is connected to the second housing GM by, for example, a clamp 37 and sealed by a seal 27.
  • Another embodiment allows the second pipe 3 to be permanently welded to the base plate 30, thus eliminating the need for the screw connection in the base plate 30 and the seals 25 and 26. This is particularly advantageous if the second pipe 3 is no longer than the outlet height of the container 4, allowing installation of the entire device from below. It is also possible to weld pipe 2 to the base plate 36, thus eliminating the need for the seals 19 and 20.
  • Pipe sections 28, 29 are connected to the inlet opening 7 and the outlet opening 11 and are connected to the aseptic inlet valve E2 and aseptic outlet valve A2 via a corresponding flange, as can be seen in particular from Figs. 2 and 4.
  • the third housing GO which is shown in Fig. 5, can be designed, for example, as a T-piece, with the second pipe 3 ending in pipe sections 34 and 35.
  • the second pipe 3 can be welded in.
  • the second pipe 3 can also be connected to a corresponding seal with a third housing GO with the adjoining pipe sections 34 and 35.
  • a profile seal or an O-ring made of, for example, EPDM or PTFE is then provided.
  • the pipe sections 34 and 35 can be connected via flanges to the corresponding aseptic inlet valve E3 and aseptic outlet valve A3.
  • the biological suspension can, as indicated by the arrow (see Figure 5), be fed into the tank 4 via the inlet opening 8, the interior space 33 of the third housing GO and the second pipe 3, but can also be drained from the tank 4 via the second pipe 3 into the interior space 33 of the third housing GO and via the outlet opening 12, depending on the switching of the valves.
  • the three housings Gil, GM, and GO are tightly connected to each other via tubes 2 and 3.
  • the housings Gil, GM, and GO are detachably connected to each other, allowing for easy assembly and disassembly.
  • the device 10 is particularly designed such that, for mounting the housings GU, GM, GO, the first tube 2 can be fastened to the base, here the base plate 36 of the first housing GU, using the mounting means arranged on the first tube 2, here the mounting flange 16, in particular can be screwed tight using the screws 18, and the second tube 3 can be pushed through the first tube 2 and screwed onto the base or base plate 30 of the second housing GM using a mounting means 24, in particular using the thread 24.
  • the third housing GO is either already attached to the second tube 3 as a T-piece or is attached to the second tube 3.
  • All three housings GU, GM, GO are designed in such a way that only one flow direction is possible from the respective interior space 31, 32, 33 in the direction of tank 4 and from tank 4 into the respective interior space 31, 32, 33, but not directly from housing to housing, i.e. the housings GU, GM, GO are sealed from each other and thus separated.
  • the respective outlet opening 9, 11, 12 of the housings GU, GM, GO is connected via respective aseptic outlet valves A1, A2, A3 to a circulation line 14, which are connected via respective aseptic inlet valves E1, E2, E3 to the respective inlet openings 6, 7, 8 of the housings GU, GM, GO.
  • Each housing GU, GM, GO is connected to the pump 13 on the pressure side and the suction side.
  • each sub-area of the tank 4 i.e. each area where biological suspension can be introduced or removed via the central opening 1, the first pipe 2 or the second pipe 3, is also connected to the pump 13 on the suction side and the pressure side.
  • This configuration makes it possible, for example, to draw off the tank contents from below via the central opening 1 and to pump them back into the tank 4 via the first pipe 2 or the second pipe 3, thereby creating circulation of the tank contents. It is also possible to suck in the upper part of the tank 4 via the second pipe 3 and pump it back into the tank 4 via the central opening 1 or the first pipe 2. It is also possible, for example, to control the first pipe 2 on the suction side and to pump it back into the tank 4 via the central opening 1 or the second pipe 3.
  • a filter device for example with one or more particle filters (for example, 0.65 pm pore size) and one or more membrane filters (for example, 0.2 pm pore size), can be integrated into this bypass of the circulation line 14.
  • the filter device is used to retain the cells within the device 10.
  • the described feature of separating the volume flows with filtration enables the removal of cell-free and/or used nutrient medium, its processing, and subsequent, optional reintroduction into the device 10.
  • the removed portion can be replaced with fresh substrate/nutrient medium to consistently provide the cells with optimal growth conditions. This allows raw materials to be used effectively, enhanced, and process waste reduced. Furthermore, a higher cell density can be achieved.
  • the separation is made possible, in particular, by a shut-off valve V1 between the extraction point and the introduction point. In another embodiment not shown, an additional shut-off valve within the circulation line 14 can also be used for this purpose.
  • the removal of a partial quantity from the container also allows the connection of the removal point of one tank with the introduction point of another tank, so that a fermentation cascade can be set up, for example for a continuous fermentation process.
  • the pump 13 is preferably an aseptic pump 13.
  • the pump 13 can, for example, be designed in such a way that a mechanical seal is blocked or flushed with condensate or steam, or a magnetic coupling is installed between the drive motor and the impeller.
  • Pump 13 is a positive displacement pump for low-shear conveyance, in particular a screw pump, a peristaltic pump, or a rotary lobe pump. This enables low-shear conveyance of the medium and ensures a gentle process, which is particularly important for the fermentation of a biological suspension.
  • an overpressure protection device in particular a pressure relief valve or an overflow valve, is located in the circulation line 14 on the pressure side of the pump 13 or in the flow direction downstream of the pump 13, in particular directly downstream of the pump 13.
  • This serves to protect the device 10 against overpressure and to protect the sensors S1 to Sn and valves within the circulation line 14, in particular the aseptic double-seat valve V1 and the aseptic inlet valves E1, E2, E3 as well as the aseptic outlet valves A1, A2, A3.
  • the pressure relief valve is triggered at a defined overpressure, which means that the circulation circuit 14 is interrupted, whereby the valves and/or sensors downstream of the pump 13 in the flow direction cannot be damaged by increasing overpressure.
  • one of the inlet valves E1, E2, or E3 can be aligned so that it opens in the direction of flow into the tank rather than against it.
  • one of the inlet valves E1, E2, or E3 can be used as a pressure relief valve.
  • the device 10 has sensors S1 to Sn, for example for measuring dissolved gases S4, pH value S3, temperature S5, conductivity S1, turbidity S2 and/or flow S6.
  • the sensors are integrated in the circulation line 14.
  • the system is filled or emptied via an aseptic filling or emptying valve V1, which is connected to the lowest point of the circulation line 14.
  • an aseptic valve combination in particular with several aseptic diaphragm valves, can also be used (not shown).
  • the circulation line is particularly advantageously designed such that it has a gradient towards the valve V1, so that the line is self-draining.
  • At least one sensor for measuring dissolved gases S4 is present in the circulation line 14.
  • the distance and thus the contact time between dissolved gas and liquid medium, which the medium conveyed in the container 4, which may be aerated, travels during circulation via one or more pipes 2, 3, is extended.
  • the measurement of dissolved gases, in particular dissolved oxygen is therefore not carried out directly after the gases enter the medium via the aeration device.
  • the measurement is carried out after an extended contact time, so that the measurement cannot be distorted by the incoming gas stream and the actual dissolved fraction of the gases in the circulating medium can be defined with increased accuracy.
  • a sensor for measuring dissolved oxygen is preferred, as the proportion/amount of dissolved oxygen corresponds to an essential process parameter. Measuring dissolved oxygen allows conclusions to be drawn about the reproduction rates of organisms, cell vitality, the quality of cell growth, and other process parameters such as the volume-related mass transfer coefficient (kLa value), the oxygen transfer rate (OTR), and the oxygen uptake rate (OUR).
  • a particular embodiment is characterized in that process parameters, such as the input quantity and/or volume flow of the introduced gas/gas mixture, as well as temperature and flow rate, are regulated in coordination with one another by means of a control system.
  • process parameters such as the input quantity and/or volume flow of the introduced gas/gas mixture, as well as temperature and flow rate
  • process parameters are regulated in coordination with one another by means of a control system.
  • process parameters such as the input quantity and/or volume flow of the introduced gas/gas mixture, as well as temperature and flow rate
  • process parameters are regulated in coordination with one another by means of a control system.
  • process parameters are regulated in coordination with one another by means of a control system.
  • both the amount of air to be introduced and the adjustment of the pH value can be regulated by a dosing device on the container 4 and/or in the circulation line 14 using the measured values of the installed sensors S1 to Sn.
  • This allows process parameters to be adjusted without significant delay, thus allowing raw materials such as air and pH adjustment media (acid,
  • valves connected to the product chamber must be aseptic valves, i.e., they must be designed to provide hermetic separation from the atmosphere.
  • aseptic seat valves with plastic or metal bellows, diaphragms, or diaphragm valves can be used.
  • the tank contents can be circulated or recirculated via the feed device 5.
  • annular gap is formed between the first tube 2, which is connected to the interior 32 of the second housing GM, and the second tube 3.
  • the annular gap has a cross-sectional area that essentially corresponds to the inner cross-sectional area of the second tube 3, with a deviation of ⁇ 10 to 50%. This results in comparable flow velocities and Reynolds numbers.
  • the cross-sectional area of the annular gap between the central opening 1 and the first tube 2 also essentially corresponds to the inner cross-sectional area of the second tube ⁇ 10 to 50%.
  • the first housing GU can first be attached to the tank outlet flange.
  • the first tube 2 can then be inserted, for example, from above, and fastened, in particular screwed, to the base, in particular the base plate 36 of the housing GU, as described above.
  • the screws 18 can be screwed from below through the base plate 36 and the mounting means 16, which here is designed, for example, as a mounting flange or mounting plate.
  • the second tube 3 can be inserted through the first tube 2 from above or below and fastened, in particular screwed, to the base plate 30 of the second housing GM.
  • the third housing GO can be fastened to the base plate 30 of the housing GM at the lower end of the second housing GM with a clamp 37.
  • the second pipe 3 is longer than the outlet height of the tank 4, it must be installed in several sections from below or from above through the first pipe 2.
  • the base plate 30 is provided with a screw connection.
  • This screw connection has a corresponding counterpart at the lower end of the second pipe 3.
  • the base plate 30 After the base plate 30 has been screwed to the second pipe 3, it can be attached to the lower end of the second housing GM.
  • This embodiment also allows several sections of the first pipe 2 to be inserted into the tank 4 from below. A screw connection is attached to each end of the pipe sections to be inserted, which are then screwed together. The last pipe section is then connected to the screw connection on the base plate 30.
  • the GU, GM, and GO housings either already have the corresponding pipe sections 22, 23, 28, 29, 34, and 35 with a respective flange at their inlet openings 6, 7, and 8 and outlet openings 9, 11, and 12, respectively, or these are welded on to allow the inlet valves E1, E2, and E3 and outlet valves A1, A2, and A3 to be mounted laterally.
  • the feed device 5 is then integrated into the circulation line 14.
  • the entire assembly can also be pre-assembled and flanged to the tank 4.
  • a multi-part structure is necessary because the tank outlet height limits the maximum pipe length and the assembly must therefore be inserted partially from above and below or in multiple parts from below.
  • the second pipe 3 is very long, the second pipe 3 can be designed in multiple parts and inserted into the tank 4 in multiple parts. This also allows the installation of very long second pipes 3 from below.
  • the individual pipe sections can then be connected to one another using a screw connection or welded together.
  • the net tank capacity can be, for example, 200 liters to 100,000 liters, and nominal diameters for the inner diameter of the valves used and the circulation line can be, for example, in the range of 8 millimeters to 160 millimeters.
  • the tank 4 can be cleaned and sterilized before operation. During sterilization, steam is introduced into the tank 4 from above, for example, and the resulting condensate can be discharged via the filling and emptying valve V1 and a downstream condensate drain with overpressure.
  • an aseptic valve combination in particular with several aseptic diaphragm valves (not shown), can be used.
  • the heat exchanger contained in the circulation line 14 or the heat transfer surfaces attached to the tank 4 can be used not only to heat the medium, but also to cool it. This is particularly advantageous in exothermic fermentation processes. Steam or high-pressure hot water, for example, can be used as the heating medium; a glycol-water mixture, cooling tower water, or cold water can be used as the cooling medium.
  • the biological suspension in tank 4 can be introduced, for example, via the first pipe 2 and discharged via the central opening 1 and circulated via the circulation line 14 to create a flow in tank 4 from top to bottom in the opposite direction to aeration.
  • the aeration device (not shown) can be designed, for example, on tank 4 either as a pipe with defined bores or as a sintered candle, which are introduced, for example, through the lower base of tank 4 into the interior of container 4.
  • the aeration device (not shown) can be installed within the circulation line. Through this aeration, a defined volume of gas or a mixed gas consisting of, for example, air, CO2, O2 or N2 is metered, which is required to aerate the organisms during fermentation.
  • the introduced gas bubbles rise upwards and thus counter to the described flow direction of the fluid.
  • the flow conditions when flowing around the bubbles are thus influenced in such a way that mass exchange can be intensified.
  • the fastening connections of the aeration elements are also mounted within the tank 4 in an area between the housing GU and the central opening 1, or the flange 17. This is particularly advantageous at the beginning of a fermentation, when the cells have a high oxygen demand and no large agglomerates or cell clusters are present.
  • An embodiment not shown is characterized in that one or more aeration devices are arranged in the circulation line 14, for example, by means of an in-line valve housing. This enables aeration or introduction of gases into the circulating medium within the circulation line 14, thereby extending the residence time and contact time of the introduced gas(es) in the circulating medium, in contrast to introduction within the container 4.
  • an aeration device is located in the circulation line 14 and an additional aeration device in the tank 4.
  • This has the advantage that, for example, the medium is aerated at the beginning of the fermentation by means of the aeration device in the tank 4 and later in the fermentation the aeration device in the circulation line 14 is used.
  • the aeration device in the tank 4 can be used to introduce the gas or gas mixture until a preliminary saturation of the medium is reached.
  • the dissolved oxygen in the medium is increasingly consumed or metabolized by the organism.
  • the aeration device within the circulation line 14 can be used to achieve continuous maximum saturation of the medium.
  • the amount of dissolved gas(es) in the liquid medium can be increased and thus optimized by introducing it within the circulation line 14.
  • Typical aeration rates for biological suspensions are 0.05–2.00 vvm (volume of air per volume of liquid per minute).
  • connection for steam (not shown) is provided within the circulation line 14, for example by means of an inline valve housing.
  • This connection enables the introduction of steam into the circulation circuit, so that targeted temperature control, steam exposure (steaming), and steam sterilization of the device 10 can be carried out.
  • This temperature control or sterilization corresponds to a common process step, for example, between cleaning and production, whereby sterilization usually takes place from above directly into the container 4.
  • the steam connection in the circulation line 14 improves the accessibility of the product-contacting surfaces and reduces the time until the desired temperature is reached.
  • circulation can be via the second pipe 3 instead of the first pipe 2. If the cells are to be harvested and emptied from the tank 4, it is advantageous to first suck them in via the first pipe 2 and then feed the second pipe 3 back into the tank 4. This circulation creates a downward flow, with the lowest part of the tank 4 having no flow.
  • the cells collect in the lower area of the tank 4 and can then be transferred in concentrated form from the container 4 to a downstream process, such as a solid-liquid separation, using the pump 13.
  • a downstream process such as a solid-liquid separation
  • the tank 4 can be emptied completely or only to just above the first pipe 2 and then refilled with new nutrient solution to enable a fed-batch process.
  • the tank contents By circulating the tank contents through the device 10 according to the invention and the described method, it is possible to ensure the requirements of a bioreactor (such as homogenization, suspension or dispersion, mass transfer, heat exchange, sterile containment) without an agitator. If the sensors Sn for process monitoring are installed in the circulation line 14, the quality of the measured values is improved. In static tanks or stirred tank reactors, different measured values cannot always be avoided depending on the position of the sensors. A continuous flow through the tank contents from bottom to top or vice versa enables a representative sample and makes the interpretation of the measured values independent of the measuring location.
  • a bioreactor such as homogenization, suspension or dispersion, mass transfer, heat exchange, sterile containment
  • valves must be suitable for sterile processes and either hermetically sealed from the environment or equipped with vapor or condensate barriers.
  • valves By integrating the valves into the circulation line 14, they are easily accessible compared to an agitator drive at the top (i.e., lid) of the tank. This increases ease of maintenance and saves costs, as large and stable platforms are no longer required. It is also possible to integrate dosages into the circulation line 14, which are circulated throughout the tank and do not have to be introduced from above.
  • the device 10 can also contain a dosing point (not shown) for small dosages.
  • a dosing point for small dosages.
  • This is arranged within the circulation line 14 and is intended for dosing small quantities such as acid, alkali, antifoam, vitamins, minerals, and other nutrients.
  • the control of this dosing point is coordinated with the equipment installed within the circulation line 14, such as sensors S1 to Sn and one or more pumps 13.
  • the process connection of the dosing point can be established, for example, via an in-line valve housing. Therefore, the dosing does not have to be carried out exclusively directly via introduction into the tank 4.
  • this device enables a low-loss introduction of the medium to be dosed and a direct mixing by means of the applied volume flow in the circulation line 14. If, in particular, an aseptic valve combination or an aseptic sampling valve is used, in addition to the introduction of a medium, a withdrawal from the circulation line 14 can also take place.
  • the pump Compared to an agitator, the pump only needs to circulate the tank volume and requires less electrical power than an agitator, since the agitator's own weight does not need to be set in motion.
  • the flexible control of the inlet and outlet valves E1, E2, E3, A1, A2, A3 on the suction or pressure side of pump 13 makes it possible to flow through tank 4 from bottom to top or in the opposite direction from top to bottom, or both at different times during a fermentation.
  • the flow is from bottom to top, sedimentation of the cells within tank 4 can be counteracted, which leads to an increased flow around the cells and thus promotes mass transfer. Depending on the cell and particle size of the cells or cell clusters, it is possible to keep the cells in suspension. If the flow is from top to bottom, the flow is in the opposite direction to the bubble ascent velocity. This extends the residence time of introduced gases in the liquid and increases the gas uptake into the liquid. This can reduce the total amount of introduced gases, which leads to an increase in fermentation efficiency. In addition, the composition of the fermentation mixture can be improved by reducing the amount of gas or mixed gas (e.g., air, CO2, O2, or N2 ) introduced.
  • the exhaust air quality can be positively influenced, for example, by reducing the ingress of critical gases such as oxygen. This eliminates the need for additional equipment and safety devices in the exhaust air duct.
  • the feed device 5 which acts as a circulation device
  • the lower tank outlet flange By installing the feed device 5, which acts as a circulation device, on the lower tank outlet flange, it is possible to retrofit existing tank systems so that they are suitable for fermentation processes appropriate to the product. This retrofit capability reduces the costs and time required for use as bioreactors for suitable tanks.
  • the cleanability of the bioreactor is improved (e.g., by reducing spray shadows) and a reduction in spray balls is possible.
  • baffles on the tank wall can be omitted.
  • the feed device 5 must be designed in such a way that suitable flow rates are achieved during the process to exert the lowest possible shear forces on the cell suspension, as well as sufficient flow rates during cleaning and sterilization.
  • the pump 13 used allows this range, which also makes it possible to operate the device 10 in different process stages or with different cell suspensions. This flexibility in adjusting the flow rate is not possible with stirred tank or bubble column reactors.
  • the flow velocity within the pipeline can be designed to the required Reynolds number, eliminating the need for nozzles with increased flow velocity. This design allows for gentle conveyance of the biological suspension through all system components and allows for defined, adjustable process parameters.
  • the embodiment according to the invention also enables a fed-batch or supplementary feeding process during fermentation through the first pipe 2. If the tank 4 is only partially emptied, it is still possible to circulate the contents and monitor all process parameters.
  • the design of the feed device 5 with the previously described housings GU, GM, GO enables easy assembly and disassembly.
  • Pipe 2 can also be designed such that a solid body is mounted above the inlet and outlet connection 1 in such a way that a gap is created between the tank bottom and the pipe 2. This gap enables a targeted flow into the tank, thus counteracting deposits on the tank bottom.
  • organisms we particularly mean the following terms: microorganisms, macroalgae, microalgae, bacteria, enzymes, yeasts and other mycelium-forming organisms (fungi), animal and plant cells, beneficial organisms such as nematodes (roundworms) or other biological cell cultures.
  • homogenization or “homogenized” or “homogenization” refers to the mixing of the tank contents to produce a homogeneous distribution.
  • cell-free we mean a filtered liquid that is as cell-free as possible, but may still contain cells or cell components depending on the filtration sharpness.

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Abstract

The invention relates to an apparatus (10) for fermenting a biological suspension, comprising a tank (4) with a feed device (5) for feeding and discharging the biological suspension, the feed device comprising: a first central opening (1) in the tank (4) for feeding or discharging the biological suspension, a first pipe (2) which extends through the central opening (1) into the tank (4) in order to feed or discharge the biological suspension, a second pipe (3) which extends through the first pipe (2) and beyond the first pipe (2) into the tank (4) in order to feed or discharge the biological suspension, a first housing (GU), the interior (31) of which is tightly fastened, by means of an upper opening, to the tank (4), in particular to an outlet flange of the tank (4), around the central opening (1) and through which, with sealing with respect to the outside, the first pipe (2) extends, the first housing (GU) having an inlet opening (6) and an outlet opening (9) for the biological suspension, a second housing (GM), the interior (32) of which is tightly connected, by means of an upper opening, to the first pipe (2) and through which, with sealing with respect to the outside, the second pipe (3) extends, the second housing (GM) additionally having an inlet opening (7) and an outlet opening (11) for the biological suspension, and a third housing (GO), the interior (33) of which is tightly connected, by means of an opening, to the second pipe (3), the third housing (GO) additionally having an inlet opening (8) and an outlet opening (12) for the biological suspension.

Description

Vorrichtung zur Fermentation einer biologischen Suspension Device for fermenting a biological suspension

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fermentation einer biologischen Suspension sowie die Verwendung einer solchen Vorrichtung. The invention relates to a device for fermenting a biological suspension and the use of such a device.

Vorrichtungen zur Fermentation sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Kultivierung von Zellen oder zur Stoffumwandlung mit Hilfe von Biokatalysatoren wie beispielsweise Enzymen, Mikroorganismen oder tierischen und pflanzlichen Zellen werden Bioreaktoren verwendet. Die Aufgabe solche Reaktoren liegt darin, den Inhalt zu homogenisieren, unterschiedliche Phasen zu suspendieren oder dispergieren, einen Stoffaustausch zwischen den unterschiedlichen Phasen im Bioreaktor zu ermöglichen, einen Wärmeaustausch innerhalb der biologischen Suspension/Dispersion zu gewährleisten und den Inhalt des Bioreaktors steril von der Umgebung abzugrenzen, so dass eine Verkeimung von außen ausgeschlossen werden kann. Dazu muss eine Umwälzung im Tank erfolgen. Fermentation devices are already known from the state of the art. Bioreactors are used for the cultivation of cells or for material conversion with the help of biocatalysts such as enzymes, microorganisms, or animal and plant cells. The purpose of such reactors is to homogenize the contents, suspend or disperse different phases, enable mass transfer between the different phases in the bioreactor, ensure heat exchange within the biological suspension/dispersion, and isolate the contents of the bioreactor from the environment in a sterile manner, thus preventing external contamination. This requires circulation within the tank.

Im Stand der Technik werden häufig Rührkesselreaktoren eingesetzt, welche mit einem Rührorgan ausgestattet sind. Rührkesselreaktoren weisen den Nachteil auf, dass alle Wellendurchführungen, wie beispielsweise zwischen Rührorgan und Antriebsmotor des Rührwerks mit einer Dampf- und/oder Kondensatsperre ausgeführt werden müssen, um eine sterile Trennung zwischen Atmosphäre und Produktraum zu gewährleisten. Außerdem liegt die Wellendurchführung, sowie die Gleitringdichtung bei großen Tanks am oberen Deckel des Behälters, was eine begrenzte Zugänglichkeit zur Folge hat. Große Rührwerke haben darüber hinaus ein hohes Eigengewicht. Insgesamt ist eine entsprechende Lösung zum Umwälzen von biologischen Suspensionen aufwendig und teuer. In the current state of the art, stirred tank reactors equipped with a stirrer are often used. Stirred tank reactors have the disadvantage that all shaft feedthroughs, such as those between the stirrer and the drive motor of the agitator, must be equipped with a vapor and/or condensate barrier to ensure sterile separation between the atmosphere and the product space. Furthermore, in large tanks, the shaft feedthrough and the mechanical seal are located on the top lid of the vessel, resulting in limited accessibility. Large agitators also have a high dead weight. Overall, a suitable solution for circulating biological suspensions is complex and expensive.

Ferner sind auch Blasensäulenreaktoren bekannt. Blasensäulenreaktoren bringen den Nachteil mit sich, dass eine definierte Gasmenge zur Umwälzung notwendig ist, welche nicht zwangsläufig mit der benötigten Gasmenge zur Belüftung des Tankinhalts übereinstimmt. Eine Umwälzung unter Verwendung von Düsen ist ebenfalls schwierig, hier treten häufig Scherkräfte auf, welche bei Zellsuspensionen vermieden werden sollen. Bubble column reactors are also known. Bubble column reactors have the disadvantage that a defined gas volume is required for circulation, which does not necessarily correspond to the gas volume required for aeration of the tank contents. Circulation using nozzles is also difficult, as shear forces often occur, which should be avoided with cell suspensions.

Wirbelbettreaktoren sind nur bei immobilisierten Mikroorganismen geeignet. Daneben ist bei einer Kontamination die Reinigung und Sterilisierung sehr aufwendig. Auch ein Umwälzen über mehrere auf unterschiedlichen Höhenniveaus liegenden Zu- und Abläufen ist bereits bekannt. Allerdings ergeben sich hier Probleme bei der Montage und im Hinblick auf Sterilität. Fluidized bed reactors are only suitable for immobilized microorganisms. Furthermore, cleaning and sterilization in the event of contamination is very complex. Circulation via multiple inlets and outlets at different heights is also already known. However, this poses problems with installation and sterility.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Vorrichtung zur Fermentation bereitzustellen, die auf einfache, kostengünstige und sterile Art und Weise eine verbesserte Zirkulation ermöglicht. Based on this, the present invention is based on the object of providing an improved device for fermentation which enables improved circulation in a simple, cost-effective and sterile manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1.

Dabei weist die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung zum Zu- und Ableiten der biologischen Suspension auf. Diese Zuführeinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie als Umwälzeinrichtung fungiert. Dabei gibt es mindestens drei Zulauföffnungen auf einem unterschiedlichen Höhenniveau im Tank, über die die biologische Suspension zu- oder abgeleitet werden kann. Die Zuführeinrichtung weist eine erste zentrale Öffnung im Tank auf zum Zu- oder Ableiten der biologischen Suspension und ein erstes Rohr, das sich durch diese zentrale Öffnung in den Tank erstreckt und über das die biologische Suspension in den Tank zu- oder abgeleitet werden kann. The device comprises a feed device for supplying and discharging the biological suspension. This feed device is designed to function as a circulation device. There are at least three inlet openings at different heights in the tank through which the biological suspension can be supplied or discharged. The feed device comprises a first central opening in the tank for supplying or discharging the biological suspension and a first pipe that extends through this central opening into the tank and through which the biological suspension can be supplied or discharged into the tank.

Ferner weist die Zuführeinrichtung ein zweites Rohr auf, das sich durch das erste Rohr hindurch und über das erste Rohr hinaus in den Tank erstreckt und über das ebenfalls die biologische Suspension in den Tank zu- oder abgeleitet werden kann. Furthermore, the feed device has a second pipe which extends through the first pipe and beyond the first pipe into the tank and via which the biological suspension can also be fed into or discharged from the tank.

Ferner weist die Zuführeinrichtung ein erstes Gehäuse auf, dessen Innenraum über eine obere Öffnung dicht um die zentrale Öffnung am Tank befestigt ist, d.h., dass die biologische Suspension über die obere Öffnung aus dem Innenraum des ersten Gehäuses und durch die zentrale Öffnung in den Tank strömen kann. Vorzugsweise ist das erste Gehäuse an einem Auslaufflansch des Tanks befestigt. Das erste Rohr erstreckt sich durch das erste Gehäuse und ist dabei nach außen, d.h., zur Atmosphäre abgedichtet. Das erste Gehäuse weist weiter noch eine Zulauföffnung und eine Ablauföffnung für die biologische Suspension auf. Das heißt, dass biologische Suspension über die Zulauföffnung durch den Innenraum des ersten Gehäuses, über die obere Öffnung des Gehäuses und die zentrale Öffnung im Tank in den Tank strömen kann aber auch aus dem Tank durch die zentrale Öffnung, über die obere Öffnung und den Innenraum im ersten Gehäuse und über die Ablauföffnung im Gehäuse strömen kann. Dass sich das erste Rohr, nach außen abgedichtet, durch das erste Gehäuse erstreckt, bedeutet demnach, dass es eine dichte Verbindung zwischen dem ersten Gehäuse und dem ersten Rohr gibt, so, dass der Innenraum des ersten Gehäuses nach außen abgedichtet ist. Dazu kann vorzugsweise eine Dichtung vorgesehen sein oder das erste Rohr kann an dem ersten Gehäuse angeschweißt sein. Furthermore, the feed device comprises a first housing, the interior of which is tightly attached to the tank via an upper opening around the central opening, i.e., the biological suspension can flow from the interior of the first housing via the upper opening and through the central opening into the tank. Preferably, the first housing is attached to an outlet flange of the tank. The first pipe extends through the first housing and is sealed to the outside, i.e., to the atmosphere. The first housing further comprises an inlet opening and an outlet opening for the biological suspension. This means that biological suspension can flow into the tank via the inlet opening through the interior of the first housing, via the upper opening of the housing and the central opening in the tank, but can also flow out of the tank through the central opening, via the upper opening and the interior in the first housing, and via the outlet opening in the housing. The fact that the first pipe, sealed to the outside, extends through the first housing means that there is a tight connection between the first housing and the first pipe, so that the interior of the first housing is sealed to the outside. For this purpose, a seal may preferably be provided or the first tube may be welded to the first housing.

Weiter weist die Vorrichtung ein zweites Gehäuse auf, dessen Innenraum über eine obere Öffnung dicht mit dem ersten Rohr verbunden ist und durch das sich das zweite Rohr, nach außen abgedichtet, erstreckt, wobei das zweite Gehäuse auch eine Zulauföffnung und eine Ablauföffnung für die biologische Suspension aufweist. Das heißt, dass biologische Suspension über die Zulauföffnung in den Innenraum des zweiten Gehäuses fließen kann und zwischen dem ersten und zweiten Rohr über eine entsprechende Öffnung in den Tank fließen kann und auch aus dem Tank zwischen dem ersten und zweiten Rohr wieder zurück in den Innenraum des zweiten Gehäuses fließen und über die Ablauföffnung des zweiten Gehäuses herausfließen kann. Dass sich das zweite Rohr, nach außen abgedichtet, durch das zweite Gehäuse erstreckt, bedeutet demnach, dass es eine dichte Verbindung zwischen dem zweiten Gehäuse und dem zweiten Rohr gibt, so, dass der Innenraum des zweiten Gehäuses nach außen abgedichtet ist. Dazu kann vorzugsweise eine Dichtung vorgesehen sein oder das zweite Rohr kann an dem zweiten Gehäuse angeschweißt sein. The device further comprises a second housing, the interior of which is tightly connected to the first tube via an upper opening and through which the second tube extends, sealed to the outside. The second housing also has an inlet opening and an outlet opening for the biological suspension. This means that biological suspension can flow into the interior of the second housing via the inlet opening and flow into the tank between the first and second tubes via a corresponding opening. It can also flow from the tank between the first and second tubes back into the interior of the second housing and flow out via the outlet opening of the second housing. The fact that the second tube extends through the second housing, sealed to the outside, therefore means that there is a tight connection between the second housing and the second tube, such that the interior of the second housing is sealed to the outside. For this purpose, a seal can preferably be provided or the second tube can be welded to the second housing.

Weiter weist die Zuführeinrichtung ein drittes Gehäuse auf, dessen Innenraum über eine Öffnung dicht mit dem zweiten Rohr verbunden ist. Auch das dritte Gehäuse weist eine Zulauföffnung und eine Ablauföffnung für die biologische Suspension auf. Somit kann die biologische Suspension über die Zulauföffnung in den Innenraum des dritten Gehäuses in das zweite Rohr fließen und über das zweite Rohr über dessen obere Öffnung in den Tank strömen und ebenfalls aus dem Tank über das innere Rohr in den Innenraum des dritten Gehäuses strömen und über die Ablauföffnung das Gehäuse wieder verlassen. The feed device further comprises a third housing, the interior of which is tightly connected to the second tube via an opening. The third housing also has an inlet opening and an outlet opening for the biological suspension. Thus, the biological suspension can flow through the inlet opening into the interior of the third housing, into the second tube, and through the second tube through its upper opening into the tank. It can also flow from the tank via the inner tube into the interior of the third housing, leaving the housing again through the outlet opening.

Da es drei Gehäuse zum Zu- und Ableiten der biologischen Suspension auf unterschiedlichem Höhenniveau gibt - d.h., das erste Gehäuse mit der ersten zentralen Öffnung, das zweite Gehäuse mit dem ersten Rohr und das dritte Gehäuse mit dem zweiten Rohr -, können z.B. jeweils zwei Gehäuse zum Umwälzen der biologischen Suspension über die entsprechende Öffnung verwendet werden, d.h. der zentralen Öffnung, der Öffnung des ersten Rohrs und des zweiten Rohrs. Since there are three housings for supplying and discharging the biological suspension at different height levels - i.e., the first housing with the first central opening, the second housing with the first pipe and the third housing with the second pipe -, for example, two housings each can be used to circulate the biological suspension via the corresponding opening, i.e. the central opening, the opening of the first pipe and the second pipe.

Durch die zentrale Anordnung der zentralen Öffnung und der Rohre ist es möglich, dass sich die Strömung gleichmäßig und symmetrisch zur Mittelachse im Tank ausbilden kann. Somit können sich Sedimente homogen ablagern und auch gut abgezogen werden. Dies ist vor allem vorteilhaft, wenn die Zellen im unteren Bereich des Behälters aufkonzentriert werden sollen. Gegenteilig kann ebenfalls durch Richtungsumkehr mittels der Ventilschaltung und/oder der Pumpensteuerung der Ablagerung entgegengewirkt werden, sodass die Zellen in Schwebe gehalten werden können. Durch die homogene Verteilung der Zellen innerhalb des Behälters verbessert sich der Stoffübergang und die Nährstoffverfügbarkeit. Die flexible Möglichkeit, die drei Gehäuse sowohl als Zu- oder Ablaufleitung, insbesondere für das Umwälzen zu nutzen, ermöglicht eine ideale Anpassung an verschiedene Prozesse und Prozessschritte. Da das erste, zweite und dritte Gehäuse sowohl eine entsprechende Öffnung aufweisen, über die sie in Fluidkontakt mit dem Inneren des Tanks stehen, als auch jeweils eine Zulauf- und Ablauföffnung aufweisen, kann über die entsprechenden Gehäuse auf einfache Art und Weise biologische Suspension zu- oder abgeführt werden. Dadurch, dass die entsprechenden Öffnungen der Gehäuse nach außen hermetisch dicht sind, ist ein steriles Arbeiten möglich. The central arrangement of the central opening and the pipes allows the flow to develop evenly and symmetrically to the central axis in the tank. This allows sediment to settle homogenously and be easily removed. This is particularly advantageous if the cells need to be concentrated in the lower part of the tank. Deposits can also be counteracted by reversing the direction using the valve circuit and/or the pump control, so that the cells can be kept in suspension. The homogeneous distribution of the cells within the container improves mass transfer and nutrient availability. The flexible option of using the three housings as either an inlet or outlet line, particularly for circulation, enables ideal adaptation to various processes and process steps. Since the first, second and third housings have a corresponding opening through which they are in fluid contact with the interior of the tank, as well as an inlet and outlet opening each, biological suspension can be easily added or removed via the corresponding housings. Because the corresponding openings in the housings are hermetically sealed to the outside, sterile working is possible.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Ablauföffnungen der Gehäuse über jeweilige aseptische Auslaufventile mit einer Zirkulationsleitung verbunden, die über jeweilige aseptische Einlaufventile mit den jeweiligen Zulauföffnungen der Gehäuse verbunden sind. Die Verwendung aseptischer Ventile ermöglicht ein steriles Arbeiten. Über die Zirkulationsleitung ist es möglich, dass die biologische Suspension in der Vorrichtung zirkulieren kann und umgewälzt wird ohne, dass eine aufwendige Umwälzeinrichtung wie ein Rührwerk notwendig ist. Somit ist es möglich, dass die biologische Suspension über z.B. ein erstes Gehäuse in den Tank geleitet wird und über ein zweites Gehäuse aus dem Tank hinausgeleitet wird. Im Gegensatz zu einem Rührbehälter ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größere Flexibilität hinsichtlich verschiedener Füllstände, da keine Rührorgane bedeckt sein müssen oder trocken laufen können. According to a preferred embodiment, the respective outlet openings of the housings are connected via respective aseptic outlet valves to a circulation line, which is connected via respective aseptic inlet valves to the respective inlet openings of the housings. The use of aseptic valves enables sterile working. The circulation line allows the biological suspension to circulate and be recirculated in the device without the need for a complex recirculation device such as an agitator. This makes it possible for the biological suspension to be fed into the tank via, for example, a first housing and to be fed out of the tank via a second housing. In contrast to a stirred tank, the device according to the invention results in greater flexibility with regard to different fill levels, since no agitators need to be covered or can run dry.

Dabei kann die biologische Suspension vom Innenraum des jeweiligen Gehäuses nur in den Tank strömen oder in die Zirkulationsleitung aber nicht vom Innenraum des jeweiligen Gehäuses direkt in den Innenraum eines weiteren Gehäuses fließen. The biological suspension can only flow from the interior of the respective housing into the tank or into the circulation line but not from the interior of the respective housing directly into the interior of another housing.

Vorteilhafterweise ist in der Zirkulationsleitung eine aseptische Pumpe angeordnet. Die aseptische Pumpe erlaubt ein steriles Arbeiten. An aseptic pump is advantageously installed in the circulation line. This aseptic pump allows for sterile work.

Vorteilhafterweise ist die Pumpe eine Verdrängerpumpe. Verdrängerpumpen ermöglichen eine scherarme Förderung der biologischen Suspension, was wesentlich bei der Fermentation ist. Insbesondere eignet sich eine Schraubenspindelpumpe, eine Schlauchpumpe oder eine Drehkolbenpumpe. Eine besondere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pumpen in der Zirkulationsleitung eingesetzt werden. Der Einsatz mehrerer Pumpen ermöglicht eine Erhöhung des Volumenstroms in der Zirkulationsleitung, welche beispielsweise bei viskosen Zirkulationsmedien als auch bei der Erreichung hoher Zirkulationsraten vorteilhaft ist. The pump is advantageously a positive displacement pump. Positive displacement pumps enable low-shear conveyance of the biological suspension, which is essential for fermentation. A screw pump, a peristaltic pump, or a rotary lobe pump are particularly suitable. A special embodiment is characterized by the use of multiple pumps in the circulation line. The use of multiple pumps enables an increase in the volume flow in the circulation line, which is advantageous, for example, for viscous circulation media and for achieving high circulation rates.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das dritte Gehäuse als T-Stück ausgebildet. Somit kann das zweite Rohr bereits an ein weiteres Rohr angeschweißt sein, so dass hier keine weitere Montage bzw. Abdichtung notwendig ist. Das zweite Rohr kann dann zur Montage beispielsweise von unten in das zweite Gehäuse und das erste Rohr eingebracht werden. According to a preferred embodiment, the third housing is designed as a T-piece. Thus, the second pipe can already be welded to another pipe, eliminating the need for further assembly or sealing. The second pipe can then be inserted into the second housing and the first pipe from below, for example.

Vorteilhafterweise sind die Gehäuse lösbar miteinander verbunden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Gehäuse auch bei sehr großen Tanks mit großen Rohrlängen und vergleichbar wenig Platz zwischen Boden und der zentralen Öffnung im T ank einfach montiert werden können und zu Wartungszwecken demontiert werden können. Dadurch, dass die Gehäuse lösbar miteinander verbunden sind, kann die modulare Anlage auch skaliert werden, d.h., es können noch weitere Gehäuse vorgesehen werden, und/oder es können Nennweiten der Rohre bzw. der Gehäuse und Rohrlängen einfach an gegebene Tankgröße angepasst werden. Advantageously, the housings are detachably connected to one another. This has the advantage that the housings can be easily assembled and disassembled for maintenance purposes, even in very large tanks with long pipe lengths and comparatively little space between the floor and the central opening in the tank. Because the housings are detachably connected to one another, the modular system can also be scaled, i.e., additional housings can be added, and/or the nominal diameters of the pipes, or the housings and pipe lengths, can be easily adapted to the given tank size.

Dazu weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das erste Rohr ein Montagemittel, insbesondere eine Montageplatte bzw. Montageflansch auf, das an dem ersten Rohr angeformt ist. Über dieses Montagemittel ist das erste Rohr mit dem ersten Gehäuse verbunden. Das Montagemittel ist entweder um den gesamten Umfang des Rohrs herum angeordnet oder erstreckt sich zumindest auf zwei Seiten nach außen. Das erste Rohr kann dann beispielsweise von oben durch den Tank geschoben werden und mit dem ersten Gehäuse verbunden, insbesondere mit dem ersten Gehäuse, verschraubt werden, z.B. von außen. Das Montagemittel ist dabei über entsprechende Dichtungen sowohl zum Innenraum des Gehäuses als auch nach außen, d.h., zur Atmosphäre, abgedichtet, d.h. dass insbesondere die Verschraubung abgedichtet ist. Somit kann die Vorrichtung einfach und dennoch hermetisch abgedichtet montiert werden. For this purpose, according to a preferred embodiment, the first tube has a mounting means, in particular a mounting plate or mounting flange, which is integrally formed on the first tube. The first tube is connected to the first housing via this mounting means. The mounting means is either arranged around the entire circumference of the tube or extends outwards on at least two sides. The first tube can then, for example, be pushed through the tank from above and connected to the first housing, in particular screwed to the first housing, e.g. from the outside. The mounting means is sealed by appropriate seals both from the interior of the housing and from the outside, i.e., from the atmosphere, i.e., in particular, the screw connection is sealed. The device can thus be mounted simply yet hermetically sealed.

Vorzugsweise ist das Montagemittel am Boden, insbesondere einer Bodenplatte des ersten Gehäuses befestigt. Dadurch, dass das Montagemittel am Boden befestigt ist, bleibt im Innenraum ausreichend Platz, dass die biologische Suspension ohne große Druckverluste frei durch das Gehäuse fließen kann. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das zweite Rohr ebenfalls ein Montagemittel auf, insbesondere ein Gewinde, das an dem zweiten Rohr ausgebildet ist. Über das Montagemittel, insbesondere das Gewinde, kann das zweite Rohr mit dem zweiten Gehäuse verbunden werden, insbesondere eingeschraubt werden. Auch hier wird über entsprechende Dichtungen das Montagemittel, insbesondere das Gewinde, sowohl zum Innenraum des Gehäuses als auch nach außen, d.h., zur Atmosphäre, abgedichtet. Somit kann ein steriles Arbeiten garantiert werden und die Vorrichtung kann einfach und dennoch hermetisch abgedichtet montiert werden. Preferably, the mounting means is attached to the floor, in particular to a floor plate of the first housing. Because the mounting means is attached to the floor, sufficient space remains in the interior for the biological suspension to flow freely through the housing without significant pressure losses. According to a further embodiment, the second tube likewise has a mounting means, in particular a thread formed on the second tube. The second tube can be connected to the second housing, in particular screwed in, via the mounting means, in particular the thread. Here, too, the mounting means, in particular the thread, is sealed both from the interior of the housing and from the outside, i.e., from the atmosphere, via appropriate seals. This ensures sterile operation, and the device can be mounted easily yet hermetically sealed.

Das Montagemittel ist vorzugsweise am Boden, insbesondere einer Bodenplatte des zweiten Gehäuses befestigt, insbesondere eingeschraubt. Somit kann das zweite Rohr einfach befestigt werden, indem es beispielsweise von oben oder unten, je nach spezieller Ausgestaltung, in das zweite Gehäuse eingeführt und festgeschraubt wird. Ist am zweiten Rohr beispielsweise schon das dritte Gehäuse befestigt, so wird es von unten eingeschoben. Dadurch, dass die Befestigung am Boden, d.h., insbesondere an der Bodenplatte, erfolgt, wird der Strömungsweg für das Fluid, d.h. die biologische Suspension in Richtung obere Öffnung des zweiten Gehäuses nicht gestört. The mounting means is preferably attached, in particular screwed, to the bottom, in particular a bottom plate of the second housing. Thus, the second tube can be easily attached, for example, by inserting it into the second housing from above or below, depending on the specific design, and screwing it tight. If, for example, the third housing is already attached to the second tube, it is inserted from below. Because the attachment is made to the bottom, i.e., in particular to the bottom plate, the flow path for the fluid, i.e., the biological suspension, towards the upper opening of the second housing is not disrupted.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an dem ersten Rohr ein weiteres Montagemittel angeordnet, über das das erste Rohr mit dem zweiten Gehäuse verbunden ist, wobei vorzugsweise das Montagemittel über entsprechende Dichtungen, wie beispielsweise frontbündige O-Ring- Dichtungen oder Profildichtungen aus z.B. EPDM oder PTFE, zum Innenraum des zweiten Gehäuses und nach außen abgedichtet ist. In Abhängigkeit der Größe und des Platzes kann das erste Rohr auch mit dem zweiten Gehäuse fest verbunden, z.B. verschweißt sein. Dann kann das zweite Gehäuse z.B. von unten angebracht werden. According to a further embodiment, a further mounting means is arranged on the first tube, via which the first tube is connected to the second housing. Preferably, the mounting means is sealed to the interior of the second housing and to the outside via appropriate seals, such as flush-mounted O-ring seals or profile seals made of, for example, EPDM or PTFE. Depending on the size and space, the first tube can also be firmly connected to the second housing, e.g., welded. In this case, the second housing can be attached, for example, from below.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das erste Rohr mit dem ersten Montagemittel für das erste Gehäuse fest verschweißt, wobei sich das Rohr durch das erste Montagemittel hindurch erstreckt. Hierdurch kann auf die erste Verschraubung innerhalb des ersten Gehäuses verzichtet werden. Das weitere Montagemittel ist dann z.B. am unteren durchgeführten Ende des ersten Rohres angeordnet, sodass es am zweiten Gehäuse montiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführung, wenn die Länge des zweiten Rohres die Auslaufhöhe des Tanks nicht übersteigt und somit ein Einbau von unten möglich ist. According to a further embodiment, the first pipe is firmly welded to the first mounting means for the first housing, with the pipe extending through the first mounting means. This eliminates the need for the first screw connection within the first housing. The additional mounting means is then arranged, for example, at the lower end of the first pipe, so that it can be mounted on the second housing. This design is particularly advantageous if the length of the second pipe does not exceed the outlet height of the tank, thus allowing installation from below.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die biologische Suspension über den sich ergebenden Ringspalt zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr in den T ank einbringbar, wobei die Querschnittsfläche des Ringspalts im Wesentlichen der Querschnittsfläche des zweiten Rohrs ± 10 bis 50 % entspricht. D.h. der hydraulische Durchmesser ist im Wesentlichen konstant. Hier gibt es z.B. eine Abweichung von 1 -2 Nennweitensprüngen zwischen den Rohren. Somit ergeben sich vergleichbare Strömungsgeschwindigkeiten und Reynoldszahlen. Dies ist wichtig, wenn beispielsweise die biologische Suspension zwischen zweitem Gehäuse und drittem Gehäuse zirkuliert. Gleiches gilt für die Querschnittsfläche des Ringspalts zwischen der zentralen Öffnung und dem ersten Rohr, wobei hier nur die engste Stelle am Flansch beachtet werden muss (da sich der Tank nach oben erweitert). According to a preferred embodiment, the biological suspension can be introduced into the tank via the resulting annular gap between the first tube and the second tube, wherein the cross-sectional area of the annular gap essentially corresponds to the cross-sectional area of the second tube ± 10 to 50%. This means that the hydraulic diameter is essentially constant. Here, for example, there is a deviation of 1-2 nominal diameter steps between the pipes. This results in comparable flow velocities and Reynolds numbers. This is important, for example, when the biological suspension circulates between the second and third housings. The same applies to the cross-sectional area of the annular gap between the central opening and the first pipe; here, only the narrowest point on the flange needs to be considered (since the tank expands upwards).

Weiter weist die Vorrichtung am tiefsten Punkt der Zirkulationsleitung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein aseptisches Befüll- und Entleerventil auf, so dass das System einfach entleert werden kann. Alternativ zu einem aseptischen Befüll- und Entleerventil kann auch eine aseptische Ventilkombination, die insbesondere mehrere aseptische Membranventile umfasst, eingesetzt werden. Furthermore, according to a preferred embodiment, the device has an aseptic filling and draining valve at the lowest point of the circulation line, so that the system can be easily drained. As an alternative to an aseptic filling and draining valve, an aseptic valve combination, in particular comprising several aseptic diaphragm valves, can also be used.

Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass zum Montieren der Gehäuse das erste Rohr mit der am ersten Rohr angeordneten Montagemittel am Boden, insbesondere der Bodenplatte des ersten Gehäuses, befestigbar ist, insbesondere festschraubbar ist und das zweite Rohr durch das erste Rohr schiebbar ist und am Boden, insbesondere eine Bodenplatte des zweiten Gehäuses über ein Montagemittel befestigbar, insbesondere einschraubbar ist. Das dritte Gehäuse kann dann beispielsweise noch an dem zweiten Rohr befestigt werden oder ist bereits am zweiten Rohr befestigt. Advantageously, the device is designed such that, for mounting the housing, the first tube can be fastened, in particular screwed, to the floor, in particular the floor plate of the first housing, using the mounting means arranged on the first tube, and the second tube can be pushed through the first tube and fastened, in particular screwed, to the floor, in particular a floor plate of the second housing, via a mounting means. The third housing can then, for example, still be fastened to the second tube or is already fastened to the second tube.

Somit können auf einfache Art und Weise die Gehäuse über die Rohre und deren angeformten Montagemittel miteinander befestigt werden. This allows the housings to be easily attached to each other using the tubes and their integral mounting hardware.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können in der Zirkulationsleitung auch ein oder mehrere Sensoren angeordnet sein, zum Messen beispielsweise des pH-Werts der Temperatur, der Leitfähigkeit, der Trübung, des Durchflusses und/oder der gelösten Gase. Sensoren in der Zirkulationsleitung erlauben ein besonders zuverlässiges und exaktes Messen. According to the present invention, one or more sensors can also be arranged in the circulation line, for example, to measure the pH value, temperature, conductivity, turbidity, flow, and/or dissolved gases. Sensors in the circulation line allow for particularly reliable and precise measurements.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der Zirkulationsleitung ein Sensor zur Messung von gelösten Gasen, insbesondere ein Sensor zur quantitativen Bestimmung eines bestimmten Gases, insbesondere von Sauerstoff angeordnet. According to a preferred embodiment, a sensor for measuring dissolved gases, in particular a sensor for quantitatively determining a specific gas, in particular oxygen, is arranged in the circulation line.

Der Sensor ist also insbesondere ein Sauerstoffsensor, insbesondere in Form eines optischen Sauerstoffsensors oder elektrochemischen Sauerstoffsensors. Vorzugsweise wird ein optischer Sauerstoffsensor eingesetzt, denn elektrochemische Sensoren können durch Druckspitze, CO2- Fouling oder chemische Reaktionen einen Drift (= Abweichung) der Messwerte verursachen, der so in optischen Sensoren nicht auftritt. Weiterhin haben optische Sensoren auch eine schnellere Reaktionszeit. The sensor is therefore in particular an oxygen sensor, especially in the form of an optical oxygen sensor or an electrochemical oxygen sensor. An optical oxygen sensor is preferably used, because electrochemical sensors can be triggered by pressure peaks, CO2 Fouling or chemical reactions can cause a drift (= deviation) in the measured values that doesn't occur in optical sensors. Furthermore, optical sensors also have a faster response time.

Es können auch mehrere Sauerstoffsensoren in der Zirkulationsleitung vorgesehen sein. Several oxygen sensors can also be provided in the circulation line.

Dadurch, dass der Sensor in der Zirkulationsleitung vorgesehen ist, ergibt sich ein exakteres Messergebnis im Vergleich dazu, wenn der Sensor, wie allgemein üblich an der Tankinnenwand angeordnet ist. Dies liegt daran, dass die Strömungsgeschwindigkeit an der Tankwand gering ist und die gemessene Sauerstoffkonzentration für den Rest der Suspension nicht repräsentativ ist. Im Gegensatz dazu hat sich das Gas, hier insbesondere der Sauerstoff, im Bereich der Zirkulationsleitung bereits gut in der Suspension gelöst. Somit ermöglicht die Messung an dieser Stelle ein repräsentatives und exaktes Ergebnis. By locating the sensor in the circulation line, a more precise measurement result is obtained compared to a sensor positioned on the inside of the tank, as is generally the case. This is because the flow velocity at the tank wall is low and the measured oxygen concentration is not representative of the rest of the suspension. In contrast, the gas, especially the oxygen, has already dissolved well in the suspension in the area of the circulation line. Thus, measuring at this location enables a representative and precise result.

Die Dichtung zum Abdichten des Innenraums des jeweiligen Gehäuses, insbesondere ein Dichtring, dichtet bündig zum Innenraum des Gehäuses ab. Bei dem ersten und zweiten Gehäuse ist z.B. insbesondere ein metallischer Anschlag zwischen Montagemittel und Bodenplatte vorgesehen. So kann eine definierte Flächenpressung gewährleistet werden, welche eine Scherung der Dichtung verhindern kann. The seal for sealing the interior of the respective housing, in particular a sealing ring, seals flush with the interior of the housing. In the first and second housings, for example, a metal stop is provided between the mounting device and the base plate. This ensures a defined surface pressure, which can prevent shearing of the seal.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Zirkulationseinrichtung anstelle eines Rührwerkes hat insbesondere die Vorteile einer vereinfachten Zugänglichkeit und ist hierdurch wartungsfreundlicher ausgeführt. Daneben weist die Vorrichtung wenig bewegte Teile auf und ist auch im Innern des Tanks einfacher zu reinigen infolge weniger komplexe Aufbauten, wie beispielsweise die Rührwerksflügel und die Strömungsbrecher im Tank. The device according to the invention, which uses a circulation device instead of an agitator, has the particular advantage of simplified accessibility and is therefore easier to maintain. Furthermore, the device has few moving parts and is also easier to clean inside the tank due to fewer complex structures, such as the agitator blades and the baffles in the tank.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Zirkulationsleitung eine Einrichtung zur Überdruckabsicherung, insbesondere ein Überdruckventil oder ein Überströmventil angeordnet, die vorzugsweise, in Strömungsrichtung betrachtet, nach der aseptische Pumpe bzw. nach den aseptischen Pumpen angeordnet ist. According to a preferred embodiment, a device for overpressure protection, in particular a pressure relief valve or an overflow valve, is arranged in the circulation line, which is preferably arranged, viewed in the flow direction, after the aseptic pump or after the aseptic pumps.

Auslöser für einen möglichen entstehenden Überdruck in der Zirkulationsleitung kann eine Blockade oder Fouling innerhalb der Zirkulationsleitung sein, welche beispielsweise durch eine oder mehrere fehlerhafte Ventilschaltung(en) bzw. Ventilansteuerung, oder durch Ablagerungen schleimbildender Zelltypen (welche in bestimmten Fermentationsprozessen in Bioreaktoren eingesetzt werden) entstehen können. Somit können in so einem Fall die Anlagenkomponenten in der Zirkulationsleitung wirksam geschützt werden. The trigger for a possible overpressure in the circulation line can be a blockage or fouling within the circulation line, which can be caused, for example, by one or more faulty valve circuit(s) or valve control, or by deposits mucus-forming cell types (which are used in certain fermentation processes in bioreactors) can develop. This effectively protects the system components in the circulation line.

Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der Zirkulationsleitung eine Belüftungseinrichtung, zum Einbringen von Gas in die Zirkulationsleitung angeordnet. Diese kann zusätzlich zu einer Belüftungseinrichtung zum Einbringen von Gas in den Tank vorgesehen sein. Das Einbringen von Gas in die Zirkulationsleitung bringt eine verbesserte und schnellere Vermischung des Gases in der Suspension mit sich. Furthermore, according to a preferred embodiment, an aeration device for introducing gas into the circulation line is arranged in the circulation line. This can be provided in addition to a aeration device for introducing gas into the tank. The introduction of gas into the circulation line results in improved and faster mixing of the gas in the suspension.

Vorzugsweise befindet sich diese Belüftungseinrichtung in Strömungsrichtung betrachtet nach einem in der Zirkulationsleitung angeordneten Sensor, insbesondere Sauerstoffsensor um ein exaktes Messergebnis zu erhalten. Preferably, this ventilation device is located downstream of a sensor arranged in the circulation line, in particular an oxygen sensor, in order to obtain an exact measurement result.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in der Zirkulationsleitung ein Anschluss für Dampf, insbesondere ein In-line Ventilgehäuse angeordnet. According to a further embodiment, a connection for steam, in particular an in-line valve housing, is arranged in the circulation line.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in der Zirkulationsleitung ein Entnahmeanschluss und ein Rückführanschluss vorgesehen sein, um Flüssigkeit aus der Zirkulationsleitung abzuzweigen und Flüssigkeit über den Rückführungsanschluss zurückzuführen. Bevorzugt ist der Entnahmeanschluss mit einer in Flussrichtung vorgelagerten Filtereinrichtung versehen, sodass zellfreie Flüssigkeit über den Entnahmeanschluss abgeführt wird und die Zellmasse innerhalb der Vorrichtung verbleibt. Die abgeführte zellfreie Flüssigkeit kann beispielsweise mit frischem Sub- strat/Nährmedium versehen werden und mit Hilfe des Rückführanschlusses der Vorrichtung zugeführt beziehungsweise erneut zugeführt werden. According to a further embodiment, a withdrawal port and a return port can be provided in the circulation line to divert liquid from the circulation line and return liquid via the return port. Preferably, the withdrawal port is provided with a filter device upstream in the flow direction, so that cell-free liquid is discharged via the withdrawal port and the cell mass remains within the device. The discharged cell-free liquid can, for example, be provided with fresh substrate/nutrient medium and fed or re-fed to the device via the return port.

In der Zirkulationsleitung kann eine Dosagestelle für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe, insbesondere für die Kleindosage, angeordnet sein. Dies ist besonders vorteilhaft, da unmittelbar beim Einbringen bereits eine gute Durchmischung erfolgt. A dosing point for liquids and/or solids, especially for small dosages, can be arranged in the circulation line. This is particularly advantageous because thorough mixing occurs immediately upon introduction.

In der Zirkulationsleitung kann eine Temperiereinheit beispielsweise ein Wärmetauscher eingebunden sein, welcher die Suspension temperiert. A temperature control unit, for example a heat exchanger, can be integrated into the circulation line to control the temperature of the suspension.

Gemäß der Erfindung kann die Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Fermentation von biologischen Suspensionen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme folgender Figuren näher erläutert: According to the invention, the device according to at least one of claims 1 to 19 can be used for the fermentation of biological suspensions. The present invention is explained in more detail below with reference to the following figures:

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Fermentation einer biologischen Suspension gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 shows schematically an embodiment of a device for fermenting a biological suspension according to the present invention,

Fig. 2 zeigt die in Fig. 2 gezeigte Darstellung von vorne, Fig. 2 shows the representation shown in Fig. 2 from the front,

Fig. 3 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein erstes Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 shows schematically a section through a first housing according to the present invention,

Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein zweites Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 4 shows schematically a section through a second housing according to the present invention,

Fig. 5 zeigt schematisch den Schnitt durch ein drittes Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 shows schematically the section through a third housing according to the present invention.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zur Fermentation einer biologischen Suspension, wie beispielsweise einer Nährlösung mit Organismen wie Hefen, Bakterien oder sonstige biologische Zellkulturen. Die Vorrichtung 10 weist einen Tank 4 auf, der einen Deckel 15 aufweisen kann über den der Tank 4 geöffnet werden kann. Alternativ kann der Deckel 15 nicht geöffnet werden, jedoch verfügt der Deckel 15 über ein sogenanntes Mannloch oder eine Inspektionsöffnung. Das Mannloch bzw. die Inspektionsöffnung kann sich auch anstelle im Deckel 15 in der Seitenwandung des Tanks 4 befinden. Alternativ oder zusätzlich kann der Boden des Tanks 4 so gestalten sein, dass er geöffnet werden kann. Des Weiteren kann der Deckel 15 weitere Anschlüsse für beispielsweise Beleuchtung, Abluftleitung oder weitere Zuführleitungen für beispielsweise Reinigung und Dampf aufweisen. Der Tank 4 weist weiter eine Zuführeinrichtung 5 auf zum Zu- und Ableiten der biologischen Suspension. Die Zuführeinrichtung 5 ist derart ausgebildet, dass sie auch ein Umwälzen der biologischen Suspension ermöglicht. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 eine flexible und auf die entsprechenden Zellen ausgerichtete Zirkulation des Tankinhalts. Im Tank 4 ist am unteren Ende eine zentrale Öffnung 1 vorgesehen zum Zu- oder Ableiten der biologischen Suspension. Ferner weist die Vorrichtung 10 ein erstes Rohr 2 auf, das sich durch die zentrale Öffnung 1 in dem Tank 4 erstreckt. Über die Rohröffnung des ersten Rohrs 2 kann biologische Suspension in den Tank 4 zu- oder abgeleitet werden wie durch den Pfeil in den Figuren 3 bis 5 dargestellt ist. Ferner weist die Zuführeinrichtung 5 ein zweites Rohr 3 auf, das sich durch das erste Rohr 2 hindurch erstreckt und über das erste Rohr 2 hinaus in den Tank 4 ragt, wobei über die Rohröffnung des zweiten Rohrs 3 ebenfalls die biologische Suspension zu- oder abgeleitet werden kann. Somit ergeben sich drei Zuführmöglichkeiten (zum Zu- oder Ableiten) auf unterschiedlichen Höhenniveaus. Fig. 1 shows a schematic view of an embodiment according to the present invention for fermenting a biological suspension, such as a nutrient solution with organisms such as yeasts, bacteria, or other biological cell cultures. The device 10 has a tank 4, which can have a lid 15 via which the tank 4 can be opened. Alternatively, the lid 15 can not be opened, but the lid 15 has a so-called manhole or inspection opening. The manhole or inspection opening can also be located in the side wall of the tank 4 instead of in the lid 15. Alternatively or additionally, the bottom of the tank 4 can be designed such that it can be opened. Furthermore, the lid 15 can have additional connections for, for example, lighting, an exhaust air line, or additional supply lines for, for example, cleaning and steam. The tank 4 further has a feed device 5 for supplying and discharging the biological suspension. The feed device 5 is designed such that it also enables circulation of the biological suspension. In particular, the device 10 according to the invention enables flexible circulation of the tank contents, directed toward the corresponding cells. A central opening 1 is provided at the lower end of the tank 4 for supplying or discharging the biological suspension. Furthermore, the device 10 comprises a first tube 2 extending through the central opening 1 in the tank 4. Biological suspension can be supplied to or discharged from the tank 4 via the opening of the first tube 2, as shown by the arrow in Figures 3 to 5. Furthermore, the feed device 5 has a second pipe 3 that extends through the first pipe 2 and projects beyond the first pipe 2 into the tank 4. The biological suspension can also be supplied or discharged via the pipe opening of the second pipe 3. This provides three supply options (for supply or discharge) at different height levels.

Ferner weist die Zuführeinrichtung 5 ein erstes Gehäuse Gil auf, das beispielsweise mit dem Auslaufflansch des Tanks 4 verbunden wird. Wie insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht kann das erste Gehäuse GU ebenfalls einen Flansch 17 aufweisen, über den das erste Gehäuse GU an den Auslaufflansch angeflanscht werden kann, beispielsweise über eine oder mehrere Schrauben 21 festgeschraubt werden kann. Das erste Gehäuse GU kann aber z.B. auch angeschweißt werden. Das erste Gehäuse GU weist einen Innenraum 31 auf mit einer oberen Öffnung, die dicht um die zentrale Öffnung 1 am Tank 4 befestigt ist. Das erste Rohr 2 erstreckt sich durch das erste Gehäuse GU nach oben (das heißt in Richtung Deckel 15) in den Tank. Entsprechendes geht auch aus den Fig. 2 und 3 hervor. Das erste Gehäuse GU weist weiter eine Zulauföffnung 6 auf, über die die biologische Suspension in den Innenraum 31 des ersten Gehäuses GU und über die zentrale Öffnung 1 in den Tank 4 eingebracht werden kann. Dabei ergibt sich eine ringförmige Öffnung zwischen dem ersten Gehäuse GU und dem ersten Rohr 2, wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht. Das erste Gehäuse GU weist auch eine Ablauföffnung 9 auf, wobei die biologische Suspension aus dem Tank 4 durch die zentrale Öffnung 1 in den Innenraum 31 des ersten Gehäuses GU über die Ablauföffnung 9 abgeführt werden kann. Dabei kann das erste Rohr 2 ein daran befestigtes Montagemittel 16 aufweisen, das sich entweder um den Umfang des ersten Rohrs 2 erstreckt oder zumindest an zwei Seiten vom ersten Rohr 2 hervorsteht. Das Montagemittel 16 kann z.B. am ersten Rohr 2 angeformt, insbesondere angeschweißt sein. Das erste Rohr 2 ist über das Montagemittel 16, hier z.B. einen Montageflansch 16 mit dem ersten Gehäuse GU, hier mit der Bodenplatte 36 verbunden, z.B. über Schrauben 18 festgeschraubt. In der Bodenplatte 36 ist eine Bohrung der Nennweite des ersten Rohrs 2 ausgebildet, die so ausgeführt ist, dass das erste Rohr 2 mit dem Montagemittel 16 an diese Bohrung angebracht werden kann. Hier ist z.B. das Gehäuse GU einteilig ausgebildet. Furthermore, the feed device 5 has a first housing Gil, which is connected, for example, to the outlet flange of the tank 4. As can be seen in particular from Fig. 3, the first housing GU can also have a flange 17, via which the first housing GU can be flange-connected to the outlet flange, for example, by screwing it tight using one or more screws 21. However, the first housing GU can also be welded, for example. The first housing GU has an interior space 31 with an upper opening that is tightly attached to the central opening 1 on the tank 4. The first pipe 2 extends upwards through the first housing GU (i.e., towards the lid 15) into the tank. The same can also be seen from Figs. 2 and 3. The first housing GU further has an inlet opening 6, via which the biological suspension can be introduced into the interior space 31 of the first housing GU and, via the central opening 1, into the tank 4. This creates an annular opening between the first housing GU and the first pipe 2, as can be seen in particular from Fig. 3. The first housing GU also has a drain opening 9, wherein the biological suspension can be discharged from the tank 4 through the central opening 1 into the interior 31 of the first housing GU via the drain opening 9. The first pipe 2 can have a mounting means 16 attached thereto, which either extends around the circumference of the first pipe 2 or protrudes from the first pipe 2 on at least two sides. The mounting means 16 can, for example, be formed onto the first pipe 2, in particular welded. The first pipe 2 is connected to the first housing GU, here to the base plate 36, via the mounting means 16, here e.g. a mounting flange 16, e.g. screwed tight using screws 18. A bore of the nominal diameter of the first pipe 2 is formed in the base plate 36, which is designed so that the first pipe 2 can be attached to this bore using the mounting means 16. Here, for example, the housing GU is formed as a single piece.

Zur hermetischen Trennung des Innenraums 31 des ersten Gehäuses GU von außen ist eine Dichtung 19 vorgesehen, hier beispielsweise ein Dichtring bzw. O-Ring oder Profildichtung. Diese Dichtung 19 dichtet das Montagemittel 16 zum Innenraum 31 des ersten Gehäuses GU ab. Dabei kann die Dichtung 19 bündig zum Innenraum 31 des ersten Gehäuses GU abschließen, wie insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht. Das Montagemittel 16 dichtet weiter mit einem metallischen Anschlag 38 zwischen Montagemittel 16 und Bodenplatte 36 ab, so dass eine definierte Flächenpressung gewährleistet wird, welche eine Scherung der Dichtung 19 verhindern kann. Zusätzlich kann das Montagemittel 16, insbesondere der Montageflansch so ausgeführt sein, dass der Raum hinter der Dichtung 19 mit einer Entlastungsbohrung versehen ist, so dass ein mögliches Versagen der Dichtung 19 anhand einer Leckage detektiert werden kann (nicht dargestellt). For the hermetic separation of the interior 31 of the first housing GU from the outside, a seal 19 is provided, here for example a sealing ring, O-ring, or profile seal. This seal 19 seals the mounting means 16 from the interior 31 of the first housing GU. The seal 19 can be flush with the interior 31 of the first housing GU, as can be seen in particular from Fig. 3. The mounting means 16 is further sealed with a metallic Stop 38 between mounting means 16 and base plate 36, so that a defined surface pressure is ensured, which can prevent shearing of the seal 19. In addition, the mounting means 16, in particular the mounting flange, can be designed such that the space behind the seal 19 is provided with a relief bore, so that a possible failure of the seal 19 can be detected by means of a leak (not shown).

Das erste Gehäuse GU weist auch eine Dichtung 20 auf über die das Montagemittel 16 nach außen, d.h. in Richtung Atmosphäre abgedichtet ist. Die Dichtung 20 kann hier auch als Dichtring, insbesondere O-Ring um das erste Rohr 2 herum vorgesehen sein und dichtet zwischen dem Montagemittel 16 und der Bodenplatte 36 ab, wobei auch hier zusätzlich eine Flächenpressung über einen metallischen Anschlag 38 zwischen dem Montagemittel 16 und der Bodenplatte 36 vorgesehen ist. The first housing GU also has a seal 20, which seals the mounting means 16 from the outside, i.e., from the atmosphere. The seal 20 can also be provided as a sealing ring, in particular an O-ring, around the first tube 2 and seals between the mounting means 16 and the base plate 36. Here, too, a surface pressure is additionally provided via a metallic stop 38 between the mounting means 16 and the base plate 36.

An die Zulauföffnung 6 und Ablauföffnung 9 schließen sich Rohrabschnitte 22 und 23 an, die beispielsweise, wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, über einen Anschlussflansch mit einem aseptischen Einlaufventil E1 und Auslaufventil A1 verbunden werden können. Pipe sections 22 and 23 are connected to the inlet opening 6 and the outlet opening 9, which, for example, as shown in Figs. 2 and 3, can be connected to an aseptic inlet valve E1 and outlet valve A1 via a connecting flange.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt), kann z.B. der untere Bereich des ersten Gehäuses GU als Flansch ausgeführt sein, welcher über eine jeweilige Dichtung zum Innenraum 31 und nach außen, mit einem Blinddeckel, der als Montagemittel dient, verschlossen werden kann, in welchem das erste Rohr 2 eingeschweißt ist, so dass es durch den Blindflansch hindurch in den Tank 4 ragt und am unteren Ende mit dem zweiten Gehäuse GM verbunden ist. Dies ist besonders vorteilhaft wenn die Längen des Rohres 2 und 3 so ausgeprägt sind, dass ein Einbau von unten möglich ist. Hierdurch lässt sich die Verschraubung im Innenraum 31 vermeiden, was zu einer verbesserten Hygiene und einer verringerten Wartung führt. According to another embodiment (not shown), for example, the lower region of the first housing GU can be designed as a flange, which can be closed via a respective seal to the interior 31 and to the outside, with a blind cover that serves as an assembly means, into which the first pipe 2 is welded so that it protrudes through the blind flange into the tank 4 and is connected at the lower end to the second housing GM. This is particularly advantageous if the lengths of the pipes 2 and 3 are such that installation from below is possible. This eliminates the need for screw connections in the interior 31, which leads to improved hygiene and reduced maintenance.

Die Zuführeinrichtung 5 sieht weiter ein zweites Gehäuse GM vor, wie aus der Fig. 1 sowie der Fig. 4 hervorgeht. Der Innenraum 32 des zweiten Gehäuses GM ist über eine obere Öffnung dicht mit dem ersten Rohr 2 verbunden. Das zweite Rohr 3 erstreckt sich durch das zweite Gehäuse GM und ist ebenfalls nach außen abgedichtet. Das zweite Gehäuse GM weist ebenfalls eine Zulauföffnung 7 und eine Ablauföffnung 1 1 für die biologische Suspension auf. Somit kann die biologische Suspension über die Zulauföffnung 7 durch den Ringspalt zwischen erstem Rohr 2 und zweitem Rohr 3, wie durch die Pfeile wie in Figur 3 dargestellt ist, in Richtung Tank 4 strömen und in den T ank 4 eingeleitet werden und aus dem T ank 4 über den Ringspalt und den Innenraum 32 des zweiten Gehäuses GM bei entsprechender Schaltung der Ventile über die Ablauföffnung 11 das zweite Gehäuse GM verlassen. Auch an dem zweiten Rohr 3 ist ein Montagemittel 24 ausgebildet, hier insbesondere als Gewinde 24. Über das Gewinde 24 kann das zweite Rohr 3 mit dem zweiten Gehäuse GM verbunden werden, d.h. eingeschraubt werden. Vorzugsweise kann das zweite Rohr 3 in eine Bodenplatte 30 des zweiten Gehäuses GM eingeschraubt werden. Die Bodenplatte 30 kann entweder Teil des einteiligen zweiten Gehäuses GM sein oder aber die Bodenplatte 30 kann an dem zweiten Gehäuse GM befestigt werden, beispielsweise über eine Klammer 37, welche die Bodenplatte 30 an dem zweiten Gehäuse GM von außen befestigt oder aber über eine Flanschverbindung, welche mit Schrauben befestigt wird. Über die Dichtung 25 ist das Montagemittel 24, d.h. das Gewinde 24, zum Innenraum 32 des zweiten Gehäuses GM abgedichtet. Wie zuvor im Zusammenhang mit der Dichtung 19 beschrieben, kann die Dichtung 25 als zum Innenraum 32 des zweiten Gehäuses GM bündig abschließender Dichtring oder Profildichtung ausgeführt sein und weist, wie zuvor beschrieben, ebenfalls eine Abdichtung über einen metallischen Anschlag 39 auf. Ferner ist noch eine Dichtung 26 vorgesehen, die das Montagemittel 24, hier das Gewinde 24, nach außen abdichtet. The feed device 5 further provides a second housing GM, as can be seen from Fig. 1 and Fig. 4. The interior 32 of the second housing GM is tightly connected to the first pipe 2 via an upper opening. The second pipe 3 extends through the second housing GM and is also sealed to the outside. The second housing GM also has an inlet opening 7 and an outlet opening 11 for the biological suspension. Thus, the biological suspension can flow via the inlet opening 7 through the annular gap between the first pipe 2 and the second pipe 3, as shown by the arrows in Figure 3, towards the tank 4 and be introduced into the tank 4. From the tank 4, it can leave the second housing GM via the annular gap and the interior 32 of the second housing GM, with the valves switched accordingly, via the outlet opening 11. A mounting means 24 is also provided on the second pipe 3. formed, here in particular as a thread 24. The second tube 3 can be connected to the second housing GM via the thread 24, i.e. can be screwed in. Preferably, the second tube 3 can be screwed into a base plate 30 of the second housing GM. The base plate 30 can either be part of the one-piece second housing GM or the base plate 30 can be fastened to the second housing GM, for example via a clamp 37 which fastens the base plate 30 to the second housing GM from the outside or via a flange connection which is fastened with screws. The mounting means 24, i.e. the thread 24, is sealed off from the interior 32 of the second housing GM via the seal 25. As previously described in connection with the seal 19, the seal 25 can be designed as a sealing ring or profile seal which is flush with the interior 32 of the second housing GM and, as previously described, also has a seal via a metallic stop 39. Furthermore, a seal 26 is provided which seals the mounting means 24, here the thread 24, to the outside.

Auch hier ist die Dichtung 26 als Dichtring um das zweite Rohr 3, d.h. das innere Rohr, vorgesehen. Auch hier ergibt sich ein metallischer Anschlag 39 zwischen dem zweiten Rohr 3 und der Bodenplatte 30. Die Bodenplatte 30 weist hier eine Bohrung für die Nennweite des zweiten Rohrs 3 auf, welche mit einem Gewinde 24 an der Innenseite der Bohrung und der Außenseite des zweiten Rohres 3 für die Montage ausgestattet ist. Die Bodenplatte 30 wird mit dem zweiten Gehäuse GM durch beispielsweise eine Klammer 37 verbunden und über eine Dichtung 27 abgedichtet. Here, too, the seal 26 is provided as a sealing ring around the second tube 3, i.e., the inner tube. Here, too, a metallic stop 39 is formed between the second tube 3 and the base plate 30. The base plate 30 has a bore for the nominal diameter of the second tube 3, which is equipped with a thread 24 on the inside of the bore and the outside of the second tube 3 for assembly. The base plate 30 is connected to the second housing GM by, for example, a clamp 37 and sealed by a seal 27.

Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform ermöglich es, das zweite Rohr 3 fest verschweißt mit der Bodenplatte 30 zu verbinden und somit auf die Verschraubung in der Bodenplatte 30 und die Dichtungen 25 und 26 zu verzichten. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das zweite Rohr 3 nicht länger ist als die Auslaufhöhe des Behälters 4, sodass ein Einbau der gesamten Einrichtung von unten möglich ist. Ebenso möglich ist es Rohr 2 mit der Bodenplatte 36 zu verschweißen, so dass auf die Dichtungen 19 und 20 verzichtet werden kann. Another embodiment (not shown) allows the second pipe 3 to be permanently welded to the base plate 30, thus eliminating the need for the screw connection in the base plate 30 and the seals 25 and 26. This is particularly advantageous if the second pipe 3 is no longer than the outlet height of the container 4, allowing installation of the entire device from below. It is also possible to weld pipe 2 to the base plate 36, thus eliminating the need for the seals 19 and 20.

An die Zulauföffnung 7 und der Ablauföffnung 11 schließen sich Rohrabschnitte 28, 29 an, die über einen entsprechenden Flansch mit dem aseptischen Einlaufventil E2 und aseptischen Auslaufventil A2 verbunden sind, wie insbesondere aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht. Pipe sections 28, 29 are connected to the inlet opening 7 and the outlet opening 11 and are connected to the aseptic inlet valve E2 and aseptic outlet valve A2 via a corresponding flange, as can be seen in particular from Figs. 2 and 4.

Das dritte Gehäuse GO, das in Fig. 5 dargestellt ist, kann beispielsweise als T-Stück ausgebildet sein, wobei das zweite Rohr 3 in Rohrabschnitte 34 und 35 mündet. Dazu kann das zweite Rohr 3 eingeschweißt sein. Das zweite Rohr 3 kann aber auch über eine entsprechende Dichtung mit einem dritten Gehäuse GO mit den sich daran anschließenden Rohrabschnitten 34 und 35 befestigt werden. Dabei ist dann eine Profildichtung oder ein O-Ring aus beispielsweise EPDM oder PTFE vorgesehen. Wie auch aus Fig. 2 hervorgeht, können die Rohrabschnitte 34 und 35 über Flansche mit dem entsprechenden aseptischen Einlaufventil E3 und aseptischen Auslaufventil A3 verbunden werden. The third housing GO, which is shown in Fig. 5, can be designed, for example, as a T-piece, with the second pipe 3 ending in pipe sections 34 and 35. For this purpose, the second pipe 3 can be welded in. However, the second pipe 3 can also be connected to a corresponding seal with a third housing GO with the adjoining pipe sections 34 and 35. A profile seal or an O-ring made of, for example, EPDM or PTFE is then provided. As can also be seen in Fig. 2, the pipe sections 34 and 35 can be connected via flanges to the corresponding aseptic inlet valve E3 and aseptic outlet valve A3.

Die biologische Suspension kann, wie durch den Pfeil (siehe Figur 5) hervorgeht, über die Zulauföffnung 8, den Innenraum 33 des dritten Gehäuses GO und das zweite Rohr 3 in den Tank 4 geleitet werden aber auch in Abhängigkeit der Schaltung der Ventile aus dem Tank 4 über das zweite Rohr 3 in den Innenraum 33 des dritten Gehäuses GO und über die Ablauföffnung 12 abgeleitet werden. The biological suspension can, as indicated by the arrow (see Figure 5), be fed into the tank 4 via the inlet opening 8, the interior space 33 of the third housing GO and the second pipe 3, but can also be drained from the tank 4 via the second pipe 3 into the interior space 33 of the third housing GO and via the outlet opening 12, depending on the switching of the valves.

Wie aus der vorherigen Beschreibung hervorgeht, sind die drei Gehäuse Gil, GM, GO über die Rohre 2, 3 dicht miteinander verbunden. Die Gehäuse Gil, GM, GO sind insbesondere lösbar miteinander verbunden, d.h. eine einfache Montage und Demontage ist möglich. As can be seen from the previous description, the three housings Gil, GM, and GO are tightly connected to each other via tubes 2 and 3. In particular, the housings Gil, GM, and GO are detachably connected to each other, allowing for easy assembly and disassembly.

Die Vorrichtung 10 ist insbesondere derart ausgebildet, dass zum Montieren der Gehäuse GU, GM, GO das erste Rohr 2 mit der am ersten Rohr 2 angeordneten Montagemittel, hier dem Montageflansch 16, am Boden, hier der Bodenplatte 36 des ersten Gehäuses GU befestigt werden kann, insbesondere über die Schrauben 18 festgeschraubt werden kann und das zweite Rohr 3 durch das erste Rohr 2 geschoben werden kann und am Boden bzw. der Bodenplatte 30 des zweiten Gehäuses GM über ein Montagemittel 24, insbesondere über das Gewinde 24, eingeschraubt werden kann. Somit ergibt sich auf einfache Art und Weise eine gute Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse GU, GM. Das dritte Gehäuse GO ist entweder bereits am zweiten Rohr 3 als T-Stück befestigt oder wird an dem zweiten Rohr 3 befestigt. The device 10 is particularly designed such that, for mounting the housings GU, GM, GO, the first tube 2 can be fastened to the base, here the base plate 36 of the first housing GU, using the mounting means arranged on the first tube 2, here the mounting flange 16, in particular can be screwed tight using the screws 18, and the second tube 3 can be pushed through the first tube 2 and screwed onto the base or base plate 30 of the second housing GM using a mounting means 24, in particular using the thread 24. This results in a good connection between the first and second housings GU, GM in a simple manner. The third housing GO is either already attached to the second tube 3 as a T-piece or is attached to the second tube 3.

Alle drei Gehäuse GU, GM, GO sind so ausgeführt, dass nur eine Fließrichtung vom jeweiligen Innenraum 31 , 32, 33 in Richtung Tank 4 und von dem Tank 4 in den jeweiligen Innenraum 31 , 32, 33 möglich ist, nicht aber direkt von Gehäuse zu Gehäuse, d.h., dass die Gehäuse GU, GM, GO voneinander abgedichtet und somit getrennt sind. All three housings GU, GM, GO are designed in such a way that only one flow direction is possible from the respective interior space 31, 32, 33 in the direction of tank 4 and from tank 4 into the respective interior space 31, 32, 33, but not directly from housing to housing, i.e. the housings GU, GM, GO are sealed from each other and thus separated.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, ist die jeweilige Ablauföffnung 9, 1 1 , 12 der Gehäuse GU, GM, GO über jeweilige aseptische Auslaufventile A1 , A2, A3 mit einer Zirkulationsleitung 14 verbunden, die über jeweilige aseptische Einlaufventile E1 , E2, E3 mit den jeweiligen Zulauföffnungen 6, 7, 8 der Gehäuse GU, GM, GO verbunden sind. Jedes Gehäuse GU, GM, GO ist druckseitig und saugseitig mit der Pumpe 13 verbunden. Somit ist auch jeder Teilbereich des Tanks 4, d.h. jeder Bereich an dem über die zentrale Öffnung 1 , das erste Rohr 2 bzw. das zweite Rohr 3 biologische Suspension eingebracht oder entnommen werden kann, saugseitig und druckseitig mit der Pumpe 13 verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht es, den Tankinhalt beispielsweise von unten über die zentrale Öffnung 1 abzuziehen und über das erste Rohr 2 oder das zweite Rohr 3 wieder in den Tank 4 zu fördern und hierdurch eine Zirkulation des Tankinhalts zu erzeugen. Ebenso ist es möglich über das zweite Rohr 3 den oberen Teil des Tanks 4 anzusaugen und über die zentrale Öffnung 1 oder das erste Rohr 2 wieder in den Tank 4 zu fördern. Auch ist es z.B. möglich das erste Rohr 2 saugseitig anzusteuern und über die zentrale Öffnung 1 oder das zweite Rohr 3 wieder in den Tank 4 zu fördern. As can be seen in particular from Fig. 1, the respective outlet opening 9, 11, 12 of the housings GU, GM, GO is connected via respective aseptic outlet valves A1, A2, A3 to a circulation line 14, which are connected via respective aseptic inlet valves E1, E2, E3 to the respective inlet openings 6, 7, 8 of the housings GU, GM, GO. Each housing GU, GM, GO is connected to the pump 13 on the pressure side and the suction side. Thus, each sub-area of the tank 4, i.e. each area where biological suspension can be introduced or removed via the central opening 1, the first pipe 2 or the second pipe 3, is also connected to the pump 13 on the suction side and the pressure side. This configuration makes it possible, for example, to draw off the tank contents from below via the central opening 1 and to pump them back into the tank 4 via the first pipe 2 or the second pipe 3, thereby creating circulation of the tank contents. It is also possible to suck in the upper part of the tank 4 via the second pipe 3 and pump it back into the tank 4 via the central opening 1 or the first pipe 2. It is also possible, for example, to control the first pipe 2 on the suction side and to pump it back into the tank 4 via the central opening 1 or the second pipe 3.

Des Weiteren ist es möglich, bei der Zirkulation den Volumenstrom der Zirkulationsleitung über einen Bypass zu führen und eine Teilmenge aus dem Tank zu entfernen. Des Weiteren kann eine Filtervorrichtung, beispielsweise mit einem oder mehreren Partikelfiltern (beispielsweise 0,65 pm Porengröße) und einem oder mehreren Membranfiltern (beispielsweise 0,2 pm Porengröße), in diesem Bypass der Zirkulationsleitung 14 eingebunden werden. Beispielsweise wird die Filtervorrichtung verwendet, um die Zellen innerhalb der Vorrichtung 10 zurückzuhalten. Das beschriebene Merkmal der Trennung der Volumenströme mit Filtrierung ermöglicht die Entnahme zellfreien und/oder verbrauchten Nährmediums, dessen Aufbereitung und anschließende optionale erneute Einbringung in die Vorrichtung 10. Die entnommene Teilmenge kann durch frisches Sub- strat/Nährmedium ersetzt werden, um den Zellen durchgängig optimale Wachstumsbedingungen bereitzustellen. Hierdurch können Rohstoffe effektiv eingesetzt werden, aufgewertet werden sowie Prozessabfälle reduziert werden. Weiterhin kann hierdurch eine höhere Zelldichte erreicht werden. Die Trennung wird insbesondere durch ein Absperrventil V1 zwischen der Entnahmestelle und der Einbringungsstelle ermöglicht. In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform kann zudem ein zusätzliches Absperrventil innerhalb der Zirkulationsleitung 14 für diesen Zweck eingesetzt werden. Furthermore, during circulation, it is possible to direct the volume flow of the circulation line through a bypass and remove a portion from the tank. Furthermore, a filter device, for example with one or more particle filters (for example, 0.65 pm pore size) and one or more membrane filters (for example, 0.2 pm pore size), can be integrated into this bypass of the circulation line 14. For example, the filter device is used to retain the cells within the device 10. The described feature of separating the volume flows with filtration enables the removal of cell-free and/or used nutrient medium, its processing, and subsequent, optional reintroduction into the device 10. The removed portion can be replaced with fresh substrate/nutrient medium to consistently provide the cells with optimal growth conditions. This allows raw materials to be used effectively, enhanced, and process waste reduced. Furthermore, a higher cell density can be achieved. The separation is made possible, in particular, by a shut-off valve V1 between the extraction point and the introduction point. In another embodiment not shown, an additional shut-off valve within the circulation line 14 can also be used for this purpose.

Daneben ermöglicht eine Entnahme einer Teilmenge aus dem Behälter auch die Verschaltung der Entnahmestelle eines Tanks mit der Einbringstelle eines anderen Tanks, sodass eine Fermentationskaskade beispielsweise für einen kontinuierlichen Fermentationsprozess aufgebaut werden kann. In addition, the removal of a partial quantity from the container also allows the connection of the removal point of one tank with the introduction point of another tank, so that a fermentation cascade can be set up, for example for a continuous fermentation process.

Die Pumpe 13 ist vorzugsweise eine aseptische Pumpe 13. Die Pumpe 13 kann z.B. derart gestaltet sein, dass eine Gleitringdichtung mit Kondensat oder Dampf gesperrt ist bzw. umspült wird oder eine Magnetkupplung zwischen Antriebsmotor und Impeller verbaut ist. Vorzugsweise ist die Pumpe 13 eine Verdrängerpumpe zur scherarmen Förderung, insbesondere eine Schraubenspindelpumpe, eine Schlauchpumpe oder eine Drehkolbenpumpe. Somit kann eine scherarme Förderung des Mediums ermöglicht werden und ein schonender Prozess gewährleistet werden, was insbesondere bei der Fermentation einer biologischen Suspension wesentlich ist. The pump 13 is preferably an aseptic pump 13. The pump 13 can, for example, be designed in such a way that a mechanical seal is blocked or flushed with condensate or steam, or a magnetic coupling is installed between the drive motor and the impeller. Pump 13 is a positive displacement pump for low-shear conveyance, in particular a screw pump, a peristaltic pump, or a rotary lobe pump. This enables low-shear conveyance of the medium and ensures a gentle process, which is particularly important for the fermentation of a biological suspension.

In einer besonderen nicht dargestellten Ausführungsform befindet sich in der Zirkulationsleitung 14 auf der Druckseite der Pumpe 13 beziehungsweise in Flussrichtung nach der Pumpe 13, insbesondere direkt nach der Pumpe 13, eine Überdruckabsicherung insbesondere ein Überdruckventil oder ein Überströmventil. Dieses dient zur Absicherung der Vorrichtung 10 gegen Überdruck und zur Absicherung der Sensoren S1 bis Sn und Ventile innerhalb der Zirkulationsleitung 14 insbesondere des aseptischen Doppelsitzventils V1 und der aseptischen Einlaufventile E1 , E2, E3 sowie der aseptischen Auslaufventile A1 , A2, A3. Das Überdruckventil löst bei einem definierten Überdruck aus, das bedeutet, der Zirkulationskreislauf 14 wird unterbrochen, wodurch die in Flussrichtung nach der Pumpe 13 nachgeordneten Ventile und/oder Sensoren nicht mittels steigendem Überdruck beschädigt werden können. Ebenso ist es möglich, eines der Einlaufventile E1 , E2, E3 derart auszurichten, dass sie sich mit der Strömungsrichtung in den Tank öffnen und nicht entgegen der Strömungsrichtung öffnen. In dieser Ausrichtung kann eines der Einlaufventile E1 , E2, E3 als Überdruckventil eingesetzt werden. In a particular embodiment not shown, an overpressure protection device, in particular a pressure relief valve or an overflow valve, is located in the circulation line 14 on the pressure side of the pump 13 or in the flow direction downstream of the pump 13, in particular directly downstream of the pump 13. This serves to protect the device 10 against overpressure and to protect the sensors S1 to Sn and valves within the circulation line 14, in particular the aseptic double-seat valve V1 and the aseptic inlet valves E1, E2, E3 as well as the aseptic outlet valves A1, A2, A3. The pressure relief valve is triggered at a defined overpressure, which means that the circulation circuit 14 is interrupted, whereby the valves and/or sensors downstream of the pump 13 in the flow direction cannot be damaged by increasing overpressure. It is also possible to align one of the inlet valves E1, E2, or E3 so that it opens in the direction of flow into the tank rather than against it. In this orientation, one of the inlet valves E1, E2, or E3 can be used as a pressure relief valve.

Auslöser für einen möglichen entstehenden Überdruck in der Zirkulationsleitung 14 kann eine Blockade oder Fouling innerhalb der Zirkulationsleitung 14 sein, welche beispielsweise durch eine oder mehrere fehlerhafte Ventilschaltung(en) bzw. Ventilansteuerung, oder durch Ablagerungen schleimbildender Zelltypen (welche in bestimmten Fermentationsprozessen in Bioreaktoren eingesetzt werden) entstehen können. The trigger for a possible overpressure in the circulation line 14 can be a blockage or fouling within the circulation line 14, which can be caused, for example, by one or more faulty valve circuits or valve control, or by deposits of mucus-forming cell types (which are used in certain fermentation processes in bioreactors).

Des Weiteren weist die Vorrichtung 10 Sensoren S1 bis Sn auf, wie beispielsweise zum Messen von gelösten Gasen S4, des pH-Werts S3 der Temperatur S5 der Leitfähigkeit S1 , der Trübung S2 und/oder des Durchflusses S6. Die Sensoren sind in der Zirkulationsleitung 14 eingebunden. Über ein aseptisches Befüll- bzw. Entleerventil V1 , welches am tiefsten Punkt der Zirkulationsleitung 14 angebunden ist, wird die Anlage befüllt oder entleert. Alternativ zu einem aseptischen Befüll- und Entleerventil V1 kann auch eine aseptische Ventilkombination insbesondere mit mehreren aseptischen Membranventilen eingesetzt werden (nicht dargestellt). Besonders vorteilhaft ist die Zirkulationsleitung derart ausgeführt, dass sie ein Gefälle zum Ventil V1 aufweist, sodass die Leitung selbstentleerend ist. Weitere Armaturen, wie sie beispielsweise zur Überdruckabsicherung, zum Ableiten von Kondensat für die Reinigung, Belüftung oder Probenahme vorgesehen werden, sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Das gleiche gilt für Sensoren, es können weitere Sensoren an gleicher Position und/oder anderer Position angeordnet sein, welche andere und/oder gleiche Parameter messen. Ebenfalls zur Vereinfachung ist die Mess- Regel- und Steuerungstechnik nicht abgebildet. Pumpen können beispielsweise vorteilhafterweise frequenzgesteuert ausgelegt sein. Furthermore, the device 10 has sensors S1 to Sn, for example for measuring dissolved gases S4, pH value S3, temperature S5, conductivity S1, turbidity S2 and/or flow S6. The sensors are integrated in the circulation line 14. The system is filled or emptied via an aseptic filling or emptying valve V1, which is connected to the lowest point of the circulation line 14. As an alternative to an aseptic filling and emptying valve V1, an aseptic valve combination, in particular with several aseptic diaphragm valves, can also be used (not shown). The circulation line is particularly advantageously designed such that it has a gradient towards the valve V1, so that the line is self-draining. Other fittings, such as those provided for overpressure protection, for draining condensate for cleaning, ventilation or sampling, are not shown for the sake of simplicity. The same applies to sensors; Additional sensors may be located at the same and/or different positions, measuring different and/or identical parameters. For simplicity, the measurement and control technology is not shown. Pumps, for example, can advantageously be designed with frequency control.

In einer besonderen Ausführung ist in der Zirkulationsleitung 14 zumindest ein Sensor zur Messung von gelösten Gasen S4 vorhanden. Dies birgt einen besonderen Vorteil gegenüber Messsensoren, die insbesondere direkt im Behälter 10 oder insbesondere nahe dem Eintritt der Belüftungsvorrichtung in den Tank (nicht dargestellt) angebracht sind. Durch die Positionierung der Sensorik in der Zirkulationsleitung 14 verlängert sich die Strecke und damit die Kontaktzeit zwischen gelöstem Gas und flüssigem Medium, welche das im Behälter 4 geführte, unter Umständen belüftete Medium während der Zirkulation über eine oder mehrere Rohre 2, 3 zurücklegt. Die Messung gelöster Gase, insbesondere des gelösten Sauerstoffs, erfolgt somit nicht direkt nach dem Eintritt der Gase über die Belüftungsvorrichtung in das Medium. Die Messung erfolgt nach verlängerter Kontaktzeit, so dass die Messung nicht von einströmendem Gasstrom verfälscht werden kann und den tatsächlich gelösten Anteil der Gase im zirkulierenden Medium mit einer vergrößerten Genauigkeit definiert werden kann. Bevorzugt wird ein Sensor zur Messung des gelösten Sauerstoffs eingesetzt, da der Anteil/Menge des gelösten Sauerstoffs einer essenziellen Prozesskenngröße entspricht. Mit Hilfe der Messung des gelösten Sauerstoffs werden Rückschlüsse auf die Vermehrungsraten der Organismen, der Vitalität der Zellen, der Qualität des Zellwachstums sowie weiterer Prozesskenngrößen wie beispielsweise den volumenbezogenen Stoffübergangskoeffizienten (kLa-Wert), der Sauerstofftransferrate (Oxygen transfer rate/OTR) sowie der Sauerstoffaufnahmerate (Oxygen uptake rate/OUR) ermöglicht. In a special embodiment, at least one sensor for measuring dissolved gases S4 is present in the circulation line 14. This offers a particular advantage over measuring sensors that are mounted directly in the container 10 or, in particular, near the inlet of the aeration device into the tank (not shown). By positioning the sensors in the circulation line 14, the distance and thus the contact time between dissolved gas and liquid medium, which the medium conveyed in the container 4, which may be aerated, travels during circulation via one or more pipes 2, 3, is extended. The measurement of dissolved gases, in particular dissolved oxygen, is therefore not carried out directly after the gases enter the medium via the aeration device. The measurement is carried out after an extended contact time, so that the measurement cannot be distorted by the incoming gas stream and the actual dissolved fraction of the gases in the circulating medium can be defined with increased accuracy. A sensor for measuring dissolved oxygen is preferred, as the proportion/amount of dissolved oxygen corresponds to an essential process parameter. Measuring dissolved oxygen allows conclusions to be drawn about the reproduction rates of organisms, cell vitality, the quality of cell growth, and other process parameters such as the volume-related mass transfer coefficient (kLa value), the oxygen transfer rate (OTR), and the oxygen uptake rate (OUR).

Eine besondere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass Prozessparameter, wie beispielsweise Eintragsmenge und/oder Volumenstrom des eingebrachten Gases/Gasgemisches sowie Temperatur und Durchfluss, mittels einer Steuerung in Abstimmung zueinander reguliert werden. Beispielsweise kann sowohl die einzubringende Luftmenge als auch die Anpassung des pH-Werts durch eine Dosageeinrichtung am Behälter 4 und/oder in der Zirkulationsleitung 14 mittels der Messwerte der verbauten Sensoren S1 bis Sn reguliert werden. Dies ermöglicht, dass Prozessparameter ohne große Verzögerungszeit angepasst werden und somit Rohstoffe wie beispielsweise Luft und pH-Einstellmedium (Säure, Lauge) gezielt und effektiv eingesetzt werden. Zudem wird die Einsparung von Rohstoffen sowie eine kontinuierliche Prozessoptimierung ermöglicht. Um einen sterilen Prozess zu gewährleisten und eine sterile Barriere aufrechtzuerhalten müssen zumindest die mit Produktraum in Verbindung stehenden Ventile aseptische Ventile sein, d.h. so aufgebaut sein, dass sie eine hermetische Trennung zur Atmosphäre aufweisen. Hierzu können beispielsweise aseptische Sitzventile mit Faltenbalg aus Kunststoff oder Metall oder Membranen eingesetzt werden oder Membranventile. A particular embodiment is characterized in that process parameters, such as the input quantity and/or volume flow of the introduced gas/gas mixture, as well as temperature and flow rate, are regulated in coordination with one another by means of a control system. For example, both the amount of air to be introduced and the adjustment of the pH value can be regulated by a dosing device on the container 4 and/or in the circulation line 14 using the measured values of the installed sensors S1 to Sn. This allows process parameters to be adjusted without significant delay, thus allowing raw materials such as air and pH adjustment media (acid, alkali) to be used in a targeted and effective manner. Furthermore, the savings of raw materials and continuous process optimization are enabled. To ensure a sterile process and maintain a sterile barrier, at least the valves connected to the product chamber must be aseptic valves, i.e., they must be designed to provide hermetic separation from the atmosphere. For this purpose, aseptic seat valves with plastic or metal bellows, diaphragms, or diaphragm valves can be used.

Wie bereits erwähnt, kann über die Zuführeinrichtung 5 eine Umwälzung bzw. Zirkulation des Tankinhalts erfolgen. As already mentioned, the tank contents can be circulated or recirculated via the feed device 5.

Zwischen dem ersten Rohr 2, welches mit dem Innenraum 32 des zweiten Gehäuses GM verbunden ist und dem zweiten Rohr 3 ergibt sich einen Ringspalt. Der Ringspalt weist eine Querschnittsfläche auf, die im Wesentlichen der inneren Querschnittsfläche des zweiten Rohrs 3 mit einer Abweichung von ± 10 bis 50 % entspricht. Somit ergeben sich vergleichbare Strömungsgeschwindigkeiten und Reynoldszahlen. An annular gap is formed between the first tube 2, which is connected to the interior 32 of the second housing GM, and the second tube 3. The annular gap has a cross-sectional area that essentially corresponds to the inner cross-sectional area of the second tube 3, with a deviation of ± 10 to 50%. This results in comparable flow velocities and Reynolds numbers.

Auch die Querschnittsfläche des Ringspalts zwischen der zentralen Öffnung 1 und dem ersten Rohr 2 entspricht im Wesentlichen der inneren Querschnittsfläche des zweiten Rohrs ± 10 bis 50 %. The cross-sectional area of the annular gap between the central opening 1 and the first tube 2 also essentially corresponds to the inner cross-sectional area of the second tube ± 10 to 50%.

Zur Montage der Zuführeinrichtung 5 am Tank 4 kann z.B. zunächst das erste Gehäuse GU am Tankauslaufflansch befestigt werden. To mount the feed device 5 on the tank 4, for example, the first housing GU can first be attached to the tank outlet flange.

Dann kann das erste Rohr 2 z.B. von oben eingebracht werden und beispielsweise am Boden, insbesondere der Bodenplatte 36 des Gehäuses GU, wie zuvor beschrieben, befestigt, insbesondere festgeschraubt werden. Dazu können, wie zuvor beschrieben, die Schrauben 18 von unten außen durch die Bodenplatte 36 und das Montagemittel 16, das hier z.B. als Montageflansch bzw. Montageplatte ausgebildet ist, geschraubt werden. The first tube 2 can then be inserted, for example, from above, and fastened, in particular screwed, to the base, in particular the base plate 36 of the housing GU, as described above. For this purpose, as described above, the screws 18 can be screwed from below through the base plate 36 and the mounting means 16, which here is designed, for example, as a mounting flange or mounting plate.

Dann kann das zweite Rohr 3 je nach Ausführung von oben oder unten durch das erste Rohr 2 eingeschoben werden und an der Bodenplatte 30 des zweiten Gehäuses GM befestigt, insbesondere eingeschraubt werden. Then, depending on the design, the second tube 3 can be inserted through the first tube 2 from above or below and fastened, in particular screwed, to the base plate 30 of the second housing GM.

Danach kann ein Befestigen des dritten Gehäuses GO mit der Bodenplatte 30 des Gehäuses GM am unteren Ende des zweiten Gehäuses GM mit einer Klammer 37 erfolgen. Ist das zweite Rohr 3 länger als die Auslauf höhe des Tanks 4 muss dieses in mehreren Teilstücken von unten oder auch von oben durch das erste Rohr 2 hindurch montiert werden. Um es an der Bodenplatte 30 zu befestigen, ist diese mit einer Verschraubung versehen. Diese Verschraubung hat ein entsprechendes Gegenstück am unteren Ende des zweiten Rohres 3. Nachdem die Bodenplatte 30 mit dem zweiten Rohr 3 verschraubt wurde, kann diese am unteren Ende des zweiten Gehäuses GM befestigt werden. Diese Ausführungsform erlaubt es auch mehrere Teilstücke des ersten Rohres 2 von unten in den Tank 4 einzubringen. Dabei wird jeweils eine Verschraubung an den Enden der einzubringenden Rohrstücke angebracht, welche miteinander verschraubt werden. Das letzte Rohrstück wird dann mit der Verschraubung an der Bodenplatte 30 verbunden. Thereafter, the third housing GO can be fastened to the base plate 30 of the housing GM at the lower end of the second housing GM with a clamp 37. If the second pipe 3 is longer than the outlet height of the tank 4, it must be installed in several sections from below or from above through the first pipe 2. In order to attach it to the base plate 30, the latter is provided with a screw connection. This screw connection has a corresponding counterpart at the lower end of the second pipe 3. After the base plate 30 has been screwed to the second pipe 3, it can be attached to the lower end of the second housing GM. This embodiment also allows several sections of the first pipe 2 to be inserted into the tank 4 from below. A screw connection is attached to each end of the pipe sections to be inserted, which are then screwed together. The last pipe section is then connected to the screw connection on the base plate 30.

Die Gehäuse GU, GM, GO weisen entweder bereits an ihrer Zulauföffnung 6, 7, 8 bzw. Ablauföffnung 9, 11 , 12 die entsprechenden Rohrabschnitte 22, 23, 28, 29, 34, 35 mit einem jeweiligen Flansch auf, oder diese werden dann angeschweißt um schließlich seitlich die Einlaufventile E1 , E2, E3 und Auslaufventile A1 , A2, A3 zu montieren. Die Zuführeinrichtung 5 wird dann in die Zirkulationsleitung 14 eingebunden. The GU, GM, and GO housings either already have the corresponding pipe sections 22, 23, 28, 29, 34, and 35 with a respective flange at their inlet openings 6, 7, and 8 and outlet openings 9, 11, and 12, respectively, or these are welded on to allow the inlet valves E1, E2, and E3 and outlet valves A1, A2, and A3 to be mounted laterally. The feed device 5 is then integrated into the circulation line 14.

Bei kleineren Tanks 4, welche relativ kurze Rohre 2 und 3 aufweisen (Länge: kleiner 1 Meter) kann die gesamte Baugruppe auch vormontiert an dem Tank 4 angeflanscht werden. Bei großem Tank 4 ist der mehrteilige Aufbau notwendig, da die Tankauslaufhöhe die maximale Rohrlänge limitiert und die Baugruppe somit teilweise von oben und unten oder mehrteilig von unten eingebracht werden muss. Wenn das zweite Rohr 3 sehr lang ist, kann das zweite Rohr 3 mehrteilig ausgebildet werden und mehrteilig in den Tank 4 eingebracht werden. Das ermöglicht auch den Einbau sehr langer zweiter Rohre 3 von unten. Die einzelnen Rohrstücke können dann über eine Verschraubung miteinander verbunden werden oder zusammengeschweißt werden. For smaller tanks 4, which have relatively short pipes 2 and 3 (length: less than 1 meter), the entire assembly can also be pre-assembled and flanged to the tank 4. For large tanks 4, a multi-part structure is necessary because the tank outlet height limits the maximum pipe length and the assembly must therefore be inserted partially from above and below or in multiple parts from below. If the second pipe 3 is very long, the second pipe 3 can be designed in multiple parts and inserted into the tank 4 in multiple parts. This also allows the installation of very long second pipes 3 from below. The individual pipe sections can then be connected to one another using a screw connection or welded together.

Nachfolgend wird ein mögliches Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 beschrieben. Der Tanknettoinhalt kann hierbei beispielsweise 200 Liter bis 100'000 Liter betragen, Nennweiten für den Innendurchmesser der eingesetzten Ventile sowie der Zirkulationsleitung können beispielsweise im Bereich von 8 Millimeter bis 160 Millimeter liegen. Zunächst kann der Tank 4 vor dem Betrieb gereinigt werden und sterilisiert werden. Bei der Sterilisation wird Dampf zum Beispiel von oben in den Tank 4 eingebracht und das entstehende Kondensat kann über das Befüll- und Entleerventil V1 und einem nachgeschalteten Kondensatableiter mit Überdruck abgeleitet werden. Alternativ zu einem aseptischen Befüll- und Entleerventil kann auch eine aseptische Ventilkombination insbesondere mit mehreren aseptischen Membranventilen eingesetzt werden (nicht dargestellt). Nach der Sterilisierung wird der Tank 4 über das Ventil V1 mit Nährlösung aus z.B. einer wässrigen Lösung von Zucker, Aminosäuren, Fettsäuren, Vitaminen und Salzen befüllt. Hierbei ist es möglich, den Tank 4 komplett oder nur teilweise zu befüllen. Zumindest so lange, dass das erste Rohr 2 bedeckt wird, kann zudem der Inhalt umgewälzt werden. Über eine sterile Dosageleitung an der Tankwand bzw. dem Tankdeckel oder als Teil der Zirkulationsleitung 14 kann die Vorrichtung 10 mit den verwenden Zellen beimpft werden. Die Temperierung des Inhalts erfolgt über einen Doppelmantel an der Behälterzarge und/oder dem Behälterboden. Eine nicht dargestellte weitere Ausführungsform ermöglicht auch eine Temperierung des Behälterinhalts über einen externen Wärmetauscher, welcher in die Zirkulationsleitung 14 eingebunden werden kann. Alternativ kann auch eine Direktdampfinjektion zur Temperierung des Behälterinhalts erfolgen. Dies kann beispielsweise mittels der Belüftungsvorrichtung erfolgen. A possible method using the device 10 according to the invention is described below. The net tank capacity can be, for example, 200 liters to 100,000 liters, and nominal diameters for the inner diameter of the valves used and the circulation line can be, for example, in the range of 8 millimeters to 160 millimeters. First, the tank 4 can be cleaned and sterilized before operation. During sterilization, steam is introduced into the tank 4 from above, for example, and the resulting condensate can be discharged via the filling and emptying valve V1 and a downstream condensate drain with overpressure. As an alternative to an aseptic filling and emptying valve, an aseptic valve combination, in particular with several aseptic diaphragm valves (not shown), can be used. After sterilization, the tank 4 is filled with nutrient solution from e.g. an aqueous solution of sugar, amino acids, fatty acids, vitamins and salts. It is possible to fill the tank 4 completely or only partially. The contents can also be circulated at least long enough to cover the first pipe 2. The device 10 can be inoculated with the cells used via a sterile dosing line on the tank wall or the tank lid or as part of the circulation line 14. The temperature of the contents is controlled via a double jacket on the container body and/or the container base. A further embodiment, not shown, also enables the temperature of the container contents to be controlled via an external heat exchanger, which can be integrated into the circulation line 14. Alternatively, direct steam injection can also be used to control the temperature of the container contents. This can be done, for example, using the ventilation device.

Der in der Zirkulationsleitung 14 enthaltene Wärmetauscher beziehungsweise die am T ank 4 angebrachte Wärmeübertragungsflächen können nicht nur zum Beheizen des Mediums verwendet werden, sondern auch zur Kühlung des Mediums eingesetzt werden. Dies ist besonders bei exothermen Fermentationsprozessen vorteilhaft. Als Heizmedium kann beispielsweise Dampf o- der Hochdruckheißwasser, als Kühlmedium kann beispielsweise eine Glykol-Wassermischung, Kühlturmwasser oder Kaltwasser verwendet werden. The heat exchanger contained in the circulation line 14 or the heat transfer surfaces attached to the tank 4 can be used not only to heat the medium, but also to cool it. This is particularly advantageous in exothermic fermentation processes. Steam or high-pressure hot water, for example, can be used as the heating medium; a glycol-water mixture, cooling tower water, or cold water can be used as the cooling medium.

Ist die Fermentation gestartet, kann die biologische Suspension im Tank 4 z.B. über das erste Rohr 2 eingeleitet werden und über die zentrale Öffnung 1 abgeleitet und über die Zirkulationsleitung 14 zirkulieren, um eine Strömung im Tank 4 von oben nach unten in entgegengesetzter Richtung zu einer Belüftung zu erzeugen. Die nicht dargestellte Belüftungseinrichtung kann hierbei beispielsweise am Tank 4 entweder als ein Rohr mit definierten Bohrungen oder als Sinterkerze ausgeführt werden, welche beispielsweise durch den unteren Boden des Tanks 4 in den Innenraum des Behälters 4 eingebracht sind. Zudem kann die nicht dargestellte Belüftungseinrichtung innerhalb der Zirkulationsleitung angebracht werden. Durch diese Belüftung wird ein definiertes Volumen Gas oder Mischgas aus beispielsweise Luft, CO2, O2 oder N2 dosiert, welches zur Belüftung der Organismen während der Fermentation benötigt wird. Die eingebrachten Gasblasen steigen nach oben und somit entgegen der beschriebenen Strömungsrichtung des Fluids. Somit wird die Strömungsbedingung bei der Umströmung der Blasen derart beeinflusst, dass sich der Stoffaustausch intensivieren lässt. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform sind die Befestigungsanschlüsse der Belüftungsorgane innerhalb des Tanks 4 ebenfalls in einem Bereich zwischen Gehäuse GU und der zentralen Öffnung 1 , bzw. dem Flansch 17 angebracht. Dies ist besonders zu Beginn einer Fermentation vorteilhaft, wenn ein großer Sauerstoffbedarf der Zellen besteht und noch keine großen Agglomerate oder Zellverbände vorliegen. Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Belüftungseinrichtungen in der Zirkulationsleitung 14 beispielsweise mittels eines In-line Ventilgehäuses angeordnet sind. Dies ermöglicht eine Belüftung bzw. Einbringung von Gasen in das zirkulierende Medium innerhalb der Zirkulationsleitung 14, wodurch die Verweilzeit und Kontaktzeit des oder der eingebrachten Gase(s) im zirkulierenden Medium im Gegensatz zu einer Einbringung innerhalb des Behälters 4 verlängert wird. Once fermentation has started, the biological suspension in tank 4 can be introduced, for example, via the first pipe 2 and discharged via the central opening 1 and circulated via the circulation line 14 to create a flow in tank 4 from top to bottom in the opposite direction to aeration. The aeration device (not shown) can be designed, for example, on tank 4 either as a pipe with defined bores or as a sintered candle, which are introduced, for example, through the lower base of tank 4 into the interior of container 4. In addition, the aeration device (not shown) can be installed within the circulation line. Through this aeration, a defined volume of gas or a mixed gas consisting of, for example, air, CO2, O2 or N2 is metered, which is required to aerate the organisms during fermentation. The introduced gas bubbles rise upwards and thus counter to the described flow direction of the fluid. The flow conditions when flowing around the bubbles are thus influenced in such a way that mass exchange can be intensified. In a further embodiment not shown, the fastening connections of the aeration elements are also mounted within the tank 4 in an area between the housing GU and the central opening 1, or the flange 17. This is particularly advantageous at the beginning of a fermentation, when the cells have a high oxygen demand and no large agglomerates or cell clusters are present. An embodiment not shown is characterized in that one or more aeration devices are arranged in the circulation line 14, for example, by means of an in-line valve housing. This enables aeration or introduction of gases into the circulating medium within the circulation line 14, thereby extending the residence time and contact time of the introduced gas(es) in the circulating medium, in contrast to introduction within the container 4.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform befindet sich eine Belüftungseinrichtung in der Zirkulationsleitung 14 und zusätzlich eine Belüftungseinrichtung im T ank 4. Dies hat den Vorteil, dass das Medium beispielsweise zu Beginn der Fermentation mittels der Belüftungseinrichtung im Tank 4 belüftet wird und im späteren Verlauf der Fermentation die Belüftungseinrichtung in der Zirkulationsleitung 14 genutzt wird. Beispielsweise, wenn zu Beginn der Fermentation ein großer Bedarf an Sauerstoff besteht, kann die Belüftungsvorrichtung im Tank 4 zur Einbringung des Gases oder Gasgemisch genutzt werden, bis eine vorläufige Sättigung des Mediums erreicht wird. Im Verlauf der Fermentation wird der gelöste Sauerstoff im Medium zunehmend durch den Organismus verbraucht beziehungsweise verstoffwechselt. Somit kann die Belüftungseinrichtung innerhalb der Zirkulationsleitung 14 verwendet werden, um eine kontinuierliche maximale Sättigung des Mediums zu erzielen. In a further embodiment not shown, an aeration device is located in the circulation line 14 and an additional aeration device in the tank 4. This has the advantage that, for example, the medium is aerated at the beginning of the fermentation by means of the aeration device in the tank 4 and later in the fermentation the aeration device in the circulation line 14 is used. For example, if there is a high demand for oxygen at the beginning of the fermentation, the aeration device in the tank 4 can be used to introduce the gas or gas mixture until a preliminary saturation of the medium is reached. During the course of fermentation, the dissolved oxygen in the medium is increasingly consumed or metabolized by the organism. Thus, the aeration device within the circulation line 14 can be used to achieve continuous maximum saturation of the medium.

Abhängig von den Prozessbedingungen kann die Menge des/der gelösten Gase(s) im flüssigen Medium durch die Einbringung innerhalb der Zirkulationsleitung 14 erhöht und somit optimiert werden. Übliche Belüftungsmengen für biologische Suspensionen liegen bei 0,05-2,00 vvm (Volumen Luft pro Volume Flüssigkeit pro Minute). Depending on the process conditions, the amount of dissolved gas(es) in the liquid medium can be increased and thus optimized by introducing it within the circulation line 14. Typical aeration rates for biological suspensions are 0.05–2.00 vvm (volume of air per volume of liquid per minute).

Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform, ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Zirkulationsleitung 14 ein Anschluss für Dampf (nicht dargestellt) beispielsweise mittels eines Inline Ventilgehäuses vorgesehen ist. Dieser Anschluss ermöglicht die Einbringung von Dampf in den Zirkulationskreislauf, so dass die gezielte Temperierung, Beaufschlagung durch Dampf (Bedampfen) sowie Sterilisierung mittels Dampfes der Vorrichtung 10 erfolgen kann. Another embodiment, not shown, is characterized in that a connection for steam (not shown) is provided within the circulation line 14, for example by means of an inline valve housing. This connection enables the introduction of steam into the circulation circuit, so that targeted temperature control, steam exposure (steaming), and steam sterilization of the device 10 can be carried out.

Diese Temperierung bzw. Sterilisierung entspricht einem üblichen Prozessschritt beispielsweise zwischen Reinigung und Produktion, wobei üblicherweise die Sterilisation von oben direkt in den Behälter 4 erfolgt. Der Dampfanschluss in der Zirkulationsleitung 14 verbessert die Erreichbarkeit der produktberührenden Oberflächen und reduziert die Zeit bis zum Erreichen der gewünschten Temperatur. Bei einem komplett gefüllten Tank 4 kann anstelle des ersten Rohrs 2 über das zweite Rohr 3 zirkuliert werden. Sollen die Zellen geerntet und aus dem Tank 4 entleert werden, ist es vorteilhaft, zuerst über das erste Rohr 2 einzusaugen und das zweite Rohr 3 wieder in den Tank 4 einzuleiten. Diese Zirkulation erzeugt eine Strömung nach unten wobei der unterste Teil des Tanks 4 keine Durchströmung aufweist. Hierdurch sammeln sich die Zellen im unteren Bereich des Tanks 4 an und können dann aufkonzentriert mit der Pumpe 13 aus dem Behälter 4 zu einem nachgeschalteten Prozess, wie beispielsweise einer Fest-Flüssig-Trennung transferiert werden. Für einen Transfer kann es je nach Zelltyp aber auch vorteilhaft sein, wenn die biologische Suspension homogenisiert wird, damit der nachgeschalteten Fest-Flüssig-Trennung eine konstante Feststoffkonzentration über den gesamten Trennprozess zugeführt wird. Ebenso ist es möglich nach der Ansammlung der Zellen im unteren Bereich des Tanks 4 die Strömungsrichtung innerhalb des Behälters umzukehren, so dass die sedimentierten Zellen von unten nach oben durchströmt werden. Die Richtungsumkehr wird mittels der Ventilschaltung E1 , E2, E3, A1 , A2, A3 und/oder der Pumpe 13 erreicht. Hierdurch kann die biologische Suspension umströmt werden und kleine Partikel mit einer geringen Sedimentationsgeschwindigkeit werden von der Strömung mitgenommen und von unten dem Sediment zugeführt. Dies führt ebenfalls zu einer Anreicherung von Zellen im unteren Bereich des Tanks 4, was für die Zellernte vorteilhaft ist. Während der Entleerung kann der Tank 4 komplett oder nur bis kurz oberhalb des ersten Rohrs 2 entleert werden und danach wieder mit neuer Nährlösung aufgefüllt werden, um ein Fed-Batch-Verfahren zu ermöglichen. This temperature control or sterilization corresponds to a common process step, for example, between cleaning and production, whereby sterilization usually takes place from above directly into the container 4. The steam connection in the circulation line 14 improves the accessibility of the product-contacting surfaces and reduces the time until the desired temperature is reached. When the tank 4 is completely full, circulation can be via the second pipe 3 instead of the first pipe 2. If the cells are to be harvested and emptied from the tank 4, it is advantageous to first suck them in via the first pipe 2 and then feed the second pipe 3 back into the tank 4. This circulation creates a downward flow, with the lowest part of the tank 4 having no flow. As a result, the cells collect in the lower area of the tank 4 and can then be transferred in concentrated form from the container 4 to a downstream process, such as a solid-liquid separation, using the pump 13. Depending on the cell type, it can also be advantageous for a transfer if the biological suspension is homogenized so that a constant solid concentration is supplied to the downstream solid-liquid separation throughout the entire separation process. It is also possible to reverse the flow direction within the container after the cells have accumulated in the lower area of the tank 4, so that the sedimented cells are flowed through from bottom to top. The reversal of direction is achieved by means of the valve circuit E1, E2, E3, A1, A2, A3 and/or the pump 13. This allows the biological suspension to flow around and small particles with a low sedimentation velocity are carried along by the flow and added to the sediment from below. This also leads to an enrichment of cells in the lower area of the tank 4, which is advantageous for cell harvesting. During emptying, the tank 4 can be emptied completely or only to just above the first pipe 2 and then refilled with new nutrient solution to enable a fed-batch process.

Über eine Zirkulation des Tankinhaltes durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 und das beschriebene Verfahren ist es möglich, die Anforderungen an einen Bioreaktor (wie beispielsweise Homogenisieren, Suspendieren oder Dispergieren, Stoffaustausch, Wärmeaustausch, sterile Abgrenzung) ohne ein Rührwerk zu gewährleisten. Werden die Sensoren Sn zur Prozessüberwachung in der Zirkulationsleitung 14 verbaut, verbessert sich die Qualität der Messwerte. In statischen Tanks oder Rührkesselreaktoren können unterschiedliche Messwerte je nach Position der Sensoren nicht immer vermieden werden. Eine kontinuierliche Durchströmung des Tankinhaltes von unten nach oben oder umgekehrt ermöglicht eine repräsentative Probe und macht die Interpretation der gemessenen Werte vom Messort unabhängig. By circulating the tank contents through the device 10 according to the invention and the described method, it is possible to ensure the requirements of a bioreactor (such as homogenization, suspension or dispersion, mass transfer, heat exchange, sterile containment) without an agitator. If the sensors Sn for process monitoring are installed in the circulation line 14, the quality of the measured values is improved. In static tanks or stirred tank reactors, different measured values cannot always be avoided depending on the position of the sensors. A continuous flow through the tank contents from bottom to top or vice versa enables a representative sample and makes the interpretation of the measured values independent of the measuring location.

Wie beschrieben müssen Pumpe 13 und Ventile für den sterilen Prozess geeignet sein und entweder hermetisch von der Umgebung getrennt oder mit Dampf- oder Kondensatsperren ausgestattet sein. Durch die Einbindung der Armaturen in der Zirkulationsleitung 14 sind diese leicht zugänglich verglichen mit einem Rührwerksantrieb am oberen Boden (also Deckel) des Tanks. Hierdurch wird die Wartungsfreundlichkeit erhöht und es können Kosten eingespart werden, da auf große und stabile Plattformen verzichtet werden kann. Ebenso ist es möglich Dosagen in die Zirkulationsleitung 14 zu integrieren, welche im gesamten Tank umgewälzt werden und nicht von oben in den Tank eingebracht werden müssen. As described, pump 13 and valves must be suitable for sterile processes and either hermetically sealed from the environment or equipped with vapor or condensate barriers. By integrating the valves into the circulation line 14, they are easily accessible compared to an agitator drive at the top (i.e., lid) of the tank. This increases ease of maintenance and saves costs, as large and stable platforms are no longer required. It is also possible to integrate dosages into the circulation line 14, which are circulated throughout the tank and do not have to be introduced from above.

Die Vorrichtung 10 kann zudem eine nicht dargestellte Dosagestelle für Kleindosagen enthalten. Diese ist innerhalb der Zirkulationsleitung 14 angeordnet und ist für die Dosage von kleinen Mengen wie beispielsweise Säure, Lauge, Antischaum, Vitaminen, Mineralstoffen und weitere Nährstoffe vorgesehen. Zudem erfolgt die Regelung dieser Dosagestelle in Abstimmung mit dem angebrachten Equipment innerhalb der Zirkulationsleitung 14 wie beispielsweise Sensoren S1 bis Sn und einer oder mehrerer Pumpe(n) 13. Der Prozessanschluss der Dosagestelle kann beispielsweise mittels eines In-line Ventilgehäuses erfolgen. Die Dosage muss demnach nicht ausschließlich direkt über eine Einbringung in den Tank 4 erfolgen. Insbesondere bei der Dosage von Kleinstmengen ermöglicht diese Vorrichtung ein verlustarmes Einbringen des zu dosierenden Mediums und eine direkte Durchmischung mittels des angelegten Volumenstroms in der Zirkulationsleitung 14. Wird insbesondere eine aseptische Ventilkombination oder ein aseptisches Probenahmeventil eingesetzt, kann neben der Einbringung eines Mediums zudem eine Entnahme aus der Zirkulationsleitung 14 erfolgen. The device 10 can also contain a dosing point (not shown) for small dosages. This is arranged within the circulation line 14 and is intended for dosing small quantities such as acid, alkali, antifoam, vitamins, minerals, and other nutrients. Furthermore, the control of this dosing point is coordinated with the equipment installed within the circulation line 14, such as sensors S1 to Sn and one or more pumps 13. The process connection of the dosing point can be established, for example, via an in-line valve housing. Therefore, the dosing does not have to be carried out exclusively directly via introduction into the tank 4. Particularly when dosing very small quantities, this device enables a low-loss introduction of the medium to be dosed and a direct mixing by means of the applied volume flow in the circulation line 14. If, in particular, an aseptic valve combination or an aseptic sampling valve is used, in addition to the introduction of a medium, a withdrawal from the circulation line 14 can also take place.

Im Vergleich zu einem Rührwerk muss die Pumpe ebenfalls nur das T ankvolumen zirkulieren und braucht verglichen mit einem Rührwerk eine niedrigere elektrische Leistung, da das Eigengewicht des Rührwerkes nicht in Bewegung gesetzt werden muss. Durch die flexible Ansteuerung der Ein- und Auslaufventile E1 , E2, E3, A1 , A2, A3 saug- oder druckseitig zur Pumpe 13 ist es möglich den Tank 4 von unten nach oben zu durchströmen oder in entgegengesetzter Richtung von oben nach unten, bzw. beides zu unterschiedlichen Zeitpunkten einer Fermentation. Compared to an agitator, the pump only needs to circulate the tank volume and requires less electrical power than an agitator, since the agitator's own weight does not need to be set in motion. The flexible control of the inlet and outlet valves E1, E2, E3, A1, A2, A3 on the suction or pressure side of pump 13 makes it possible to flow through tank 4 from bottom to top or in the opposite direction from top to bottom, or both at different times during a fermentation.

Wird von unten nach oben durchströmt kann einer Sedimentation der Zellen innerhalb des Tanks 4 entgegengewirkt werden, was zu einer erhöhten Umströmung der Zellen führt und somit den Stoffaustausch begünstigt. Gegebenenfalls je nach Zelle und Partikelgröße der Zellen bzw. Zellverbände ist es möglich die Zellen in Schwebe zu halten. Wird der Tank 4 von oben nach unten durchströmt, ist der Fluss in entgegengesetzter Richtung zur Blasenaufstiegsgeschwindigkeit. Dies verlängert die Verweilzeit von eingebrachten Gasen in der Flüssigkeit und erhöht die Gasaufnahme in die Flüssigkeit. Hierdurch kann die Gesamtmenge an eingebrachten Gasen verringert werden, was zu einer Effizienzsteigerung der Fermentation führt. Zudem kann durch die verringerte Eintragsmenge von Gas oder Mischgas (z.B. Luft, CO2, O2 oder N2) die Zusammenset- zung der Abluft positiv beeinflusst werden beispielsweise durch den verminderten Eintrag kritischer Gase wie beispielsweise Sauerstoff. Somit können in der Abluftleitung zusätzliches Equipment und Sicherheitseinrichtungen entfallen. If the flow is from bottom to top, sedimentation of the cells within tank 4 can be counteracted, which leads to an increased flow around the cells and thus promotes mass transfer. Depending on the cell and particle size of the cells or cell clusters, it is possible to keep the cells in suspension. If the flow is from top to bottom, the flow is in the opposite direction to the bubble ascent velocity. This extends the residence time of introduced gases in the liquid and increases the gas uptake into the liquid. This can reduce the total amount of introduced gases, which leads to an increase in fermentation efficiency. In addition, the composition of the fermentation mixture can be improved by reducing the amount of gas or mixed gas (e.g., air, CO2, O2, or N2 ) introduced. The exhaust air quality can be positively influenced, for example, by reducing the ingress of critical gases such as oxygen. This eliminates the need for additional equipment and safety devices in the exhaust air duct.

Durch den Einbau der Zuführeinrichtung 5, die als Umwälzvorrichtung fungiert, an den unteren Tankauslaufflansch ist es möglich, bestehende Tankanlagen umzurüsten, sodass sie geeignet sind, dem Produkt entsprechende Fermentationen durchzuführen. Diese Nachrüstbarkeit verringert bei geeigneten Tanks die Kosten für die Nutzung als Bioreaktoren und ebenso den zeitlichen Aufwand. By installing the feed device 5, which acts as a circulation device, on the lower tank outlet flange, it is possible to retrofit existing tank systems so that they are suitable for fermentation processes appropriate to the product. This retrofit capability reduces the costs and time required for use as bioreactors for suitable tanks.

Aufgrund verringerter Einbauten im Tank 4 wird die Reinigbarkeit des Bioreaktors verbessert (z.B: durch Verringerung von Sprühschatten) und eine Reduzierung von Sprühkugeln ermöglicht. Ebenso kann auf Strömungsbrecher an der Tankwand verzichtet werden. Due to the reduced number of internal components in tank 4, the cleanability of the bioreactor is improved (e.g., by reducing spray shadows) and a reduction in spray balls is possible. Likewise, baffles on the tank wall can be omitted.

Die Zuführeinrichtung 5 muss derart ausgeführt werden, dass sowohl während des Prozesses die geeigneten Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden, um möglichst niedrige Scherkräfte auf die Zellsuspension auszuüben als auch ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten während der Reinigung und Sterilisierung erreicht werden können. Die eingesetzte Pumpe 13 erlaubt diese Bandbreite, welche es auch ermöglicht, die Vorrichtung 10 in unterschiedlichen Prozessabschnitten oder mit unterschiedlichen Zellsuspensionen zu betreiben. Diese Flexibilität in der Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit ist mit Rührkessel- oder Blasensäulenreaktoren nicht möglich. The feed device 5 must be designed in such a way that suitable flow rates are achieved during the process to exert the lowest possible shear forces on the cell suspension, as well as sufficient flow rates during cleaning and sterilization. The pump 13 used allows this range, which also makes it possible to operate the device 10 in different process stages or with different cell suspensions. This flexibility in adjusting the flow rate is not possible with stirred tank or bubble column reactors.

Daneben kann die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Rohrleitung auf die notwendige Rey- noldszahl ausgelegt werden und es sind keine Düsen mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit notwendig. Diese Ausführung ermöglicht eine schonende Förderung der biologischen Suspension durch alle Anlagenteile und definiert einzustellende Prozessparameter. In addition, the flow velocity within the pipeline can be designed to the required Reynolds number, eliminating the need for nozzles with increased flow velocity. This design allows for gentle conveyance of the biological suspension through all system components and allows for defined, adjustable process parameters.

Die erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht auch ein Fed-Batch bzw. Zufütterverfahren während der Fermentation durch das erste Rohr 2. Wird der Tank 4 nur teilentleert, ist es weiterhin möglich, den Inhalt zu zirkulieren und alle Prozessparameter zu überwachen. The embodiment according to the invention also enables a fed-batch or supplementary feeding process during fermentation through the first pipe 2. If the tank 4 is only partially emptied, it is still possible to circulate the contents and monitor all process parameters.

Ferner ist durch den Aufbau der Zuführeinrichtung 5 mit den zuvor beschriebenen Gehäusen GU, GM, GO eine einfache Montage und Demontage möglich. Furthermore, the design of the feed device 5 with the previously described housings GU, GM, GO enables easy assembly and disassembly.

Wenn die Rede von Tank oder Behälter ist, so sind diese zwei Begriffe als Synonym zu betrachten. Wenn die Rede von Sterilisation ist, so kann darunter ein thermisches Verfahren zum Beispiel mit Dampf verstanden werden, jedoch auch chemische Verfahren mit beispielsweise Ozon, Peressigsäure oder physikalische Methoden wie beispielsweise UV-Strahlen. When we talk about tank or container, these two terms should be considered synonymous. When we talk about sterilization, this can mean a thermal process, for example with steam, but also chemical processes using ozone, peracetic acid or physical methods such as UV rays.

Rohr 2 kann auch so ausgebildet sein, dass oberhalb des Ein- und Auslaufanschlusses 1 ein Volumenkörper derart angebracht ist, dass zwischen Tankboden und dem Rohr 2 ein Spalt entsteht. Dieser Spalt ermöglicht eine zielgerichtete Strömung in den Tank, sodass Ablagerungen am Tankboden entgegengewirkt werden kann. Pipe 2 can also be designed such that a solid body is mounted above the inlet and outlet connection 1 in such a way that a gap is created between the tank bottom and the pipe 2. This gap enables a targeted flow into the tank, thus counteracting deposits on the tank bottom.

Wenn die Rede von Organismen ist, so werden damit insbesondere folgende Begriffe umfasst: Mikroorganismen, Makroalgen, Mikroalgen, Bakterien, Enzyme, Hefen und andere Myzelbildner (Pilze), tierische sowie pflanzliche Zellen, Nützlinge wie beispielsweise Nematoden (Fadenwürmer) oder sonstige biologische Zellkulturen. When we talk about organisms, we particularly mean the following terms: microorganisms, macroalgae, microalgae, bacteria, enzymes, yeasts and other mycelium-forming organisms (fungi), animal and plant cells, beneficial organisms such as nematodes (roundworms) or other biological cell cultures.

Unter dem Begriff „homogenisieren“ beziehungsweise „homogenisiert“ beziehungsweise „Homogenisierung“ wird die Vermischung des Tankinhalts zur Herstellung einer homogenen Verteilung verstanden. The term “homogenization” or “homogenized” or “homogenization” refers to the mixing of the tank contents to produce a homogeneous distribution.

Wenn die Rede von „zellfrei“ ist, so ist darunter eine filtrierte Flüssigkeit zu verstehen, diese ist möglichst zellfrei, kann jedoch je nach Filtrationsschärfe noch Zellen oder Zellbestandteile beinhalten. When we talk about “cell-free”, we mean a filtered liquid that is as cell-free as possible, but may still contain cells or cell components depending on the filtration sharpness.

Wenn die Rede von „Gas“ ist, so ist damit auch der Begriff Mischgas umfasst. When we talk about “gas,” this also includes the term mixed gas.

Claims

Ansprüche Claims 1 . Vorrichtung (10) zur Fermentation einer biologischen Suspension umfassend: einen Tank (4) mit einer Zuführeinrichtung (5) zum Zu- und Ableiten der biologischen Suspension mit einer ersten zentralen Öffnung (1 ) im Tank (4) zum Zu- oder Ableiten der biologischen Suspension, einem ersten Rohr (2), das sich durch die zentrale Öffnung (1 ) in den Tank (4) erstreckt zum Zu- oder Ableiten der biologischen Suspension, einem zweiten Rohr (3), das sich durch das erste Rohr (2) hindurch und über das erste Rohr (2) hinaus in den Tank (4) erstreckt zum Zu- oder Ableiten der biologischen Suspension, einem ersten Gehäuse (Gil), dessen Innenraum (31 ) über eine obere Öffnung dicht um die zentrale Öffnung (1 ) am Tank (4), insbesondere an einem Auslaufflansch des Tanks (4), befestigt ist und durch das sich das erste Rohr (2), nach außen abgedichtet, erstreckt, wobei das erste Gehäuse (GU) eine Zulauföffnung (6) und eine Ablauföffnung (9) für die biologische Suspension aufweist, einem zweiten Gehäuse (GM), dessen Innenraum (32) über eine obere Öffnung dicht mit dem ersten Rohr (2) verbunden ist und durch das sich das zweite Rohr (3), nach außen abgedichtet, erstreckt, wobei das zweite Gehäuse (GM) weiter eine Zulauföffnung (7) und eine Ablauföffnung (1 1 ) für die biologische Suspension aufweist und einem dritten Gehäuse (GO), dessen Innenraum (33) über eine Öffnung dicht mit dem zweiten Rohr (3) verbunden ist, wobei das dritte Gehäuse (GO) weiter eine Zulauföffnung (8) und eine Ablauföffnung (12) für die biologische Suspension aufweist. 1 . Apparatus (10) for fermenting a biological suspension, comprising: a tank (4) with a feed device (5) for supplying and discharging the biological suspension, with a first central opening (1) in the tank (4) for supplying or discharging the biological suspension, a first pipe (2) extending through the central opening (1) into the tank (4) for supplying or discharging the biological suspension, a second pipe (3) extending through the first pipe (2) and beyond the first pipe (2) into the tank (4) for supplying or discharging the biological suspension, a first housing (Gil), the interior (31) of which is fastened to the tank (4), in particular to an outlet flange of the tank (4), via an upper opening in a manner tightly surrounding the central opening (1), and through which the first pipe (2) extends, sealed to the outside, wherein the first housing (GU) has an inlet opening (6) and an outlet opening (9) for the biological suspension, a second housing (GM), the interior (32) is tightly connected to the first tube (2) via an upper opening and through which the second tube (3) extends, sealed to the outside, wherein the second housing (GM) further has an inlet opening (7) and an outlet opening (11) for the biological suspension and a third housing (GO), the interior (33) of which is tightly connected to the second tube (3) via an opening, wherein the third housing (GO) further has an inlet opening (8) and an outlet opening (12) for the biological suspension. 2. Vorrichtung (10), nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Ablauföffnungen (9, 1 1 , 12) der Gehäuse (GU, GM, GO) über jeweilige aseptische Auslaufventile (A1 , A2, A3) mit einer Zirkulationsleitung (14) verbunden sind, die über jeweilige aseptische Einlaufventile (E1 , E2, E3) mit den jeweiligen Zulauföffnungen (6, 7, 8) der Gehäuse (GU, GM, GO) verbunden sind. 2. Device (10) according to claim 1, characterized in that the respective outlet openings (9, 11, 12) of the housings (GU, GM, GO) are connected via respective aseptic outlet valves (A1, A2, A3) to a circulation line (14), which are connected via respective aseptic inlet valves (E1, E2, E3) to the respective inlet openings (6, 7, 8) of the housings (GU, GM, GO). 3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung (14) eine oder mehrere aseptische Pumpe(n) (13) angeordnet ist. 3. Device (10) according to claim 1 or 2, characterized in that one or more aseptic pumps (13) are arranged in the circulation line (14). 4. Vorrichtung (10) nach mindestens Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (13) eine Verdrängerpumpe zur scherarmen Förderung, insbesondere eine Schraubenspindelpumpe, eine Schlauchpumpe oder eine Drehkolbenpumpe ist, die insbesondere frequenzgesteuert ist. 4. Device (10) according to at least claim 3, characterized in that the pump (13) is a positive displacement pump for low-shear conveyance, in particular a screw pump, a hose pump or a rotary piston pump, which is in particular frequency-controlled. 5. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuse (GO) als T-Stück ausgebildet ist. 5. Device (10) according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the third housing (GO) is designed as a T-piece. 6. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse (GU, GM, GO) lösbar miteinander verbunden sind. 6. Device (10) according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the housings (GU, GM, GO) are detachably connected to one another. 7. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rohr (2) ein Montagemittel (16), insbesondere eine Montageflansch angeformt ist, über die das erste Rohr (2) mit dem ersten Gehäuse (GU) verbunden, insbesondere verschraubt ist und das Montagemittel (16) über entsprechende Dichtungen (19), (20) sowohl zum Innenraum (31 ) des ersten Gehäuses (GU) als auch nach außen abgedichtet ist, wobei das Montagemittel (16) vorzugsweise am Boden, insbesondere einer Bodenplatte (36) des ersten Gehäuses (GU) befestigt, insbesondere von außen angeschraubt ist. 7. Device (10) according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that a mounting means (16), in particular a mounting flange, is formed on the first tube (2), via which the first tube (2) is connected, in particular screwed, to the first housing (GU), and the mounting means (16) is sealed via corresponding seals (19), (20) both to the interior (31) of the first housing (GU) and to the outside, wherein the mounting means (16) is preferably fastened to the base, in particular to a base plate (36) of the first housing (GU), in particular screwed on from the outside. 8. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, an dem zweiten Rohr (3) ein Montagemittel (24), insbesondere ein Gewinde (24) ausgebildet ist, über das das zweite Rohr (3) mit dem zweiten Gehäuse (GM) verbunden ist, insbesondere eingeschraubt ist, wobei über entsprechende Dichtungen das Montagemittel (24) insbesondere das Gewinde (24) sowohl zum Innenraum (32) des zweiten Gehäuses (GM) also auch nach außen abgedichtet wird, wobei das Montagemittel (16) vorzugsweise am Boden, insbesondere einer Bodenplatte (30) des zweiten Gehäuses (GM) befestigt, insbesondere eingeschraubt ist. 8. Device (10) according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that a mounting means (24), in particular a thread (24), is formed on the second tube (3), via which the second tube (3) is connected to the second housing (GM), in particular is screwed in, wherein the mounting means (24), in particular the thread (24), is sealed both to the interior (32) of the second housing (GM) and also to the outside via corresponding seals, wherein the mounting means (16) is preferably fastened, in particular screwed in, to the base, in particular to a base plate (30) of the second housing (GM). 9. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rohr (2) ein weiteres Montagemittel angeordnet ist, über das das erste Rohr (2) mit dem zweiten Gehäuse (GM) verbunden ist, wobei vorzugsweise das Montagemittel über entsprechende Dichtungen zum Innenraum (32) des zweiten Gehäuses (GM) und nach außen abgedichtet ist oder das weitere Montagemittel (16) des ersten Rohrs fest am zweiten Gehäuse angeordnet ist, insbesondere angeschweißt ist. 9. Device (10) according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that a further mounting means is arranged on the first tube (2), via which the first tube (2) is connected to the second housing (GM), wherein preferably the mounting means is sealed via corresponding seals to the interior (32) of the second housing (GM) and to the outside or the further mounting means (16) of the first tube is fixedly arranged on the second housing, in particular is welded. 10. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die biologische Suspension über einen Ringspalt zwischen dem ersten Rohr (2) und dem zweiten Rohr (3) in den Tank (4) einbringbar ist, wobei die Querschnittsfläche des Ringspalts der inneren Querschnittsfläche des zweiten Rohrs (3) +/- 10 bis 50 % entspricht und /oder die Querschnittsfläche des Ringspalts zwischen der zentralen Öffnung (1 ) und dem ersten Rohr (2) im Wesentlichen der inneren Querschnittsfläche des zweiten Rohrs (3) ± 10 bis 50 % entspricht. 10. Device (10) according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the biological suspension can be introduced into the tank (4) via an annular gap between the first tube (2) and the second tube (3), the cross-sectional area of the annular gap corresponding to the inner cross-sectional area of the second tube (3) +/- 10 to 50% and/or the cross-sectional area of the annular gap between the central opening (1) and the first tube (2) essentially corresponding to the inner cross-sectional area of the second tube (3) ± 10 to 50%. 11. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein aseptisches Befüll- und Entleerventil (V1 ) oder eine aseptische Ventilkombination am tiefsten Punkt der Zirkulationsleitung (14) angeordnet ist und die Zirkulationsleitung insbesondere mit einem Gefälle zu dem Befüll- und Entleerventil (V1 ) ausgeführt ist. 11. Device (10) according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that an aseptic filling and emptying valve (V1) or an aseptic valve combination is arranged at the lowest point of the circulation line (14) and the circulation line is designed in particular with a gradient towards the filling and emptying valve (V1). 12. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass zum Montieren der Gehäuse (GU, GM, GO) das erste Rohr (2) mit der am ersten Rohr (2) angeordneten Montagemittel (16) am Boden, insbesondere einer Bodenplatte (36) des ersten Gehäuses (GU) befestigbar, insbesondere festschraubbar ist und das zweite Rohr (3) durch das erste Rohr (2) schiebbar ist und am Boden, insbesondere einer Bodenplatte (30) des zweiten Gehäuses (GM) über ein Montagemittel (24) befestigbar, insbesondere einschraubbar ist. 12. Device (10) according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the device (10) is designed such that for mounting the housings (GU, GM, GO) the first tube (2) can be fastened, in particular screwed, to the bottom, in particular a bottom plate (36) of the first housing (GU) using the mounting means (16) arranged on the first tube (2), and the second tube (3) can be pushed through the first tube (2) and can be fastened, in particular screwed, to the bottom, in particular a bottom plate (30) of the second housing (GM) via a mounting means (24). 13. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung (14) ein Sensor zur Messung von gelösten Gasen (S4), insbesondere ein Sensor zur quantitativen Bestimmung eines bestimmten Gases, insbesondere von Sauerstoff angeordnet ist. 13. Device (10) according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that a sensor for measuring dissolved gases (S4), in particular a sensor for quantitatively determining a specific gas, in particular oxygen, is arranged in the circulation line (14). 14. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung zum Abdichten des Innenraums (31 , 32, 33) des jeweiligen Gehäuses (GU, GM, GO), insbesondere ein Dichtring, bündig zum Innenraum (31 , 32, 33) des jeweiligen Gehäuses (GU, GM, GO) abdichtet und zusätzlich eine Abdichtung über einen metallischen Anschlag (38, 39) erfolgt, insbesondere zwischen Montagemittel (16) und Bodenplatte (36, 30). 14. Device (10) according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the seal for sealing the interior (31, 32, 33) of the respective housing (GU, GM, GO), in particular a sealing ring, seals flush with the interior (31, 32, 33) of the respective housing (GU, GM, GO) and additionally a seal is provided via a metallic stop (38, 39), in particular between the mounting means (16) and the base plate (36, 30). 15. Vorrichtung (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung (14) eine Einrichtung zur Überdruckabsiche- rung, insbesondere ein Überdruckventil oder ein Überströmventil angeordnet ist, die vorzugsweise, in Strömungsrichtung betrachtet, nach der aseptische Pumpe (13) bzw. nach den aseptischen Pumpen (13) angeordnet ist. 15. Device (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the circulation line (14) a device for overpressure protection tion, in particular a pressure relief valve or an overflow valve is arranged, which is preferably arranged, viewed in the flow direction, after the aseptic pump (13) or after the aseptic pumps (13). 16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung (14) eine Belüftungseinrichtung, zum Einbringen von Gas in die Zirkulationsleitung (14) angeordnet ist wobei vorzugsweise die Belüftungseinrichtung in Strömungsrichtung betrachtet, nach einem in der Zirkulationsleitung (14) angeordneten Sensor zum Messen gelöster Gase (S4) angeordnet ist. 16. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that an aeration device for introducing gas into the circulation line (14) is arranged in the circulation line (14), wherein the aeration device is preferably arranged, viewed in the direction of flow, after a sensor for measuring dissolved gases (S4) arranged in the circulation line (14). 17. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung (14) ein Anschluss für Dampf, insbesondere ein In-line Ventilgehäuse angeordnet ist. 17. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a connection for steam, in particular an in-line valve housing, is arranged in the circulation line (14). 18. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung ein Entnahmeanschluss und ein Rückführanschluss vorgesehen sind, um Flüssigkeit aus der Zirkulationsleitung (14) abzuzweigen und Flüssigkeit über den Rückführungsanschluss zurückzuführen, wobei vorzugsweise der Entnahmeanschluss mit einer Filtereinrichtung versehen ist, derart, dass zellfreie Flüssigkeit über den Entnahmeanschluss abgeführt werden kann. 18. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a withdrawal connection and a return connection are provided in the circulation line in order to branch off liquid from the circulation line (14) and to return liquid via the return connection, wherein preferably the withdrawal connection is provided with a filter device in such a way that cell-free liquid can be discharged via the withdrawal connection. 19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung (14) eine Dosagestelle für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe, insbesondere für die Kleindosage, angeordnet ist. 19. Device according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that a dosing point for liquids and/or solids, in particular for small dosage, is arranged in the circulation line (14). 20. Verwendung einer Vorrichtung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Fermentation von biologischen Suspensionen. 20. Use of a device (10) according to at least one of claims 1 to 19 for the fermentation of biological suspensions.
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