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Bioreaktoren

Bioreaktoren bzw. Fermenter sind verfahrenstechnische Geräte und werden vorwiegend  zur Vermehrung von Mikroorganismen verwendet. Die Aufgabe eines Bioreaktors besteht darin, einen biologischen Prozess unter kontrollierten Bedingungen ablaufen zu lassen, so dass Wachstumsprozesse optimiert werden können, um die Zellen selbst, Zellbestandteile oder eines ihrer Stoffwechselprodukte zu gewinnen.

Zu diesem Zweck muss ein Bioreaktor über ein Kulturgefäß verfügen sowie eine Vorrichtung zum Umwälzen der Nährlösung. Für aerobe Organismen muss eine Belüftungseinrichtung vorhanden sein, die die Mikroorganismen mit Sauerstoff versorgt.

Starterkulturen werden chargenweise im Fermenter vermehrt. Dazu müssen im Bioreaktor die für die Zellen optimalen Umgebungsbedingungen geschaffen werden. Unter ständigem Rühren wird die Reinkultur in einer Nährlösung bebrütet und vermehrt. Um eine maximale Vermehrung zu erreichen, müssen alle Parameter überwacht und in einem für die Mikroorganismen optimalen Bereich gehalten werden. Zu diesen Parametern gehören z. B. Temperatur, pH-Wert, Nährstoffgehalt, eine gleichmäßige Durchmischung sowie die Sauerstoffkonzentration der Nährlösung.

Für die präzise Einhaltung der Prozessparameter ist ein gut funktionierendes Mess-, Steuer- und Regelungssystem unerlässlich, da schon relativ geringe Sollwertabweichungen eine Verringerung der Zellteilungsrate und damit des Ertrags bedeuten können.

 

 

Komponenten des im Praktikum eingesetzten Bioreaktors der Firma Bioengineering:

    Kessel
    Rührantrieb
    Temperaturregelung
    Sauerstoffregelung
    pH-Wert-Regelung
    Inbetriebnahme

 

Literatur

  • Klaus Muttzall, Einführung in die Fermentationstechnik, Behr’s Verlag, Hamburg, 1993
  • Jens Nielsen, John Villadsen. Bioreactions Engineering Principles, Plenum Press, New York and London, 1994