# Moderne Methoden der Zellbiologie

VII: Biotechnologie (INHALT) |

### Der Bioreaktor - ein technisches Biotop

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Bioreaktorten werden in einer großen Vielfalt von Konstruktionsformen und Funktionsvarianten verwendet. Hier wird ein vielverwendeter Reaktortyp beschrieben - ein begaster Rührwerkreaktor (oder Fermenter), der vor etwa 60 Jahren für die Produktion von Penicillin entwickelt wurde und seitdem weltweit einer der gebräuchlichsten Reaktortypen ist. Der Reaktor muß eine möglichst homogene Kultur von Mikroorganismen erhalten - die Wachstumsbedingungen müssen an jeder Stelle des Reaktionsraums gleich und genau konrollierbar sein. Dazu wird die Kultur mit einem Rührwerk durchmischt. An den Wänden angebrachte Strombrecher verhindern, daß die Flüssigkeit als ganzes in gleichmäßige Rotation versetzt wird. Zusätzliche Durchmischung wird durch aufsteigende Luftblasen erreicht, die aus der Ringbrause der Belüftung am Boden des Reaktors austreten. Die optimale Wachstumstemperatur wird durch ein Wärmetauschersystem aufrechterhalten, dessen Halbrohrschlangen auf die Reaktorwand aufgeschweißt sind. Dieses System dient auch zur Sterilisation des Reaktors, die bei 120-130 oC und 3-4 bar durchgeführt wird. (weiter: unten)

Eine Reihe von Sensoren überprüfen den Zustand der Kultur und liefern Informationen für die Regulation des Prozessverlaufs. Zu den Parametern, die von Sensoren überwacht werden, gehören:

- Temperatur: Widerstandsthermometer registrieren die Temperatur. Abweichungen werden durch das Wärmetauschersystem korrigiert.
- Gasdruck: der optimale Druck wird durch Regulation von Abluft und Zuluft konstant gehalten.
- pH-Wert: Messung durch pH-Elektrode und automatische Titration mit Säure oder Base.
- Sauerstoffgehalt: Messung mit Sauerstoffelektrode
- Schaumstand: Elektrische Messung durch die Schaumsonde und Begrenzung der Schaumentwicklung durch Beimischung von Entschäumer.
- Gewichtsmessung: Wägung des gesamten Fermenters zur Bestimmung des Inhalts und der Zugabe-/Entnahmemengen.
- Trübung: Optische Messung der Zelldichte zur Verfolgung der Wachstumskurve.

Bei dem hier abgebildeten Reaktor wird die Kultur und das Produkt durch den Ablaßhahn am Boden des Reaktionsraumes entnommen.

Homepage Stephan Frings
Institut für Biologische Informationsverarbeitung im Forschungszentrum Jülich