DE202009014944U1 - Dosing device for bioreactors - Google Patents

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Abstract

Dosiervorrichtung für Bioreaktoren, umfassend
a) eine Dosierstrecke (11), wobei ein erstes Ende der Dosierstrecke (11) mit einem Vorlagebehälter (1) verbindbar ist und ein zweites Ende der Dosierstrecke (11) derart mit einem Bioreaktor (10) verbindbar ausgestaltet ist, dass Substrat (9) über die Dosierstrecke (11) einem Bioreaktor (10) zuführbar ist;
c) einen Dosierraum (4), der einen Bereich der Dosierstrecke (11) umfasst, welcher von einer Aufnahmesperrvorrichtung (3) und einer Abgabesperrvorrichtung (5) begrenzt wird;
d) eine Aufnahmesperrvorrichtung (3), über die eine Substrataufnahme in den Dosierraum (4) regel- und/oder steuerbar unterbrechbar ist;
e) eine Abgabesperrvorrichtung (5), über die eine Substratabgabe aus dem Dosierraum (4), gegebenenfalls in einen Bioreaktor (10), regel- und/oder steuerbar unterbrechbar ist; und
f) eine Steuereinheit (2), über welche die Aufnahmesperrvorrichtung (3) und die Abgabesperrvorrichtung (5) unabhängig voneinander regel- und/oder steuerbar verschließ- und/oder öffenbar sind.Dosing device for bioreactors, comprising
a) a metering section (11), wherein a first end of the metering section (11) can be connected to a storage container (1) and a second end of the metering section (11) is designed connectable to a bioreactor (10) such that substrate (9) can be supplied to a bioreactor (10) via the metering section (11);
c) a metering chamber (4) comprising a portion of the dosing section (11) bounded by a receiving lockout device (3) and a discharge lockout device (5);
d) a receiving lock device (3), via which a substrate receiving into the dosing chamber (4) is regularly and / or controllably interruptible;
e) a dispensing barrier device (5), via which a substrate discharge from the metering chamber (4), optionally in a bioreactor (10), rule and / or controllable interruptible; and
f) a control unit (2), via which the receiving lock device (3) and the discharge lock device (5) are independently and / or controllable closed and / or openable.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung, welche mindestens eine Dosierstrecke zur Substratzufuhr, einen Vorlagebehälter als Substratspeicher und eine Ansteuerungseinheit umfasst.The The invention relates to a metering device which comprises at least one Dosierstrecke for substrate supply, a storage container as a substrate memory and a drive unit comprises.

Vorrichtungen zur Substratzufuhr in Bioreaktoren sind seit längerer Zeit bekannt. In der Regel werden Pumpen verwendet, die flüssige Substrate oder Substrate mit geringen Feststoffanteilen in die Bioreaktoren fördern. Bei hohen und sehr hohen Feststoffanteilen im zu fördernden Medium werden meist Feststoffpumpen zur Förderung verwendet, wie sie beispielsweise in WO/19961012789 und WO 11998/018536 beschrieben sind. Alternativ dazu ist in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu fördernden Materials, der Einsatz von Förderschnecken, teilweise in spezieller Ausführung, gängige Praxis (z. B. WO 12008/110310 , WO/2008/006335 ).Devices for substrate supply in bioreactors have been known for some time. As a rule, pumps are used which convey liquid substrates or substrates with low solids content into the bioreactors. At high and very high solids content in the medium to be pumped mostly solid pumps are used to promote, as for example in WO / 19961012789 and WO 11998/018536 are described. Alternatively, depending on the properties of the material to be conveyed, the use of augers, sometimes in a special design, common practice (eg. WO 12008/110310 . WO / 2008/006335 ).

Eine Sonderstellung nehmen Bioreaktoren mit kleinem Reaktionsvolumen ein, da sie nur eine geringe Substratzufuhr pro Zeiteinheit benötigen. Derartige Bioreaktoren sind vor allem im Labor- und Technikumsbetrieb im Einsatz, um zum Beispiel Biogasprozesse zu optimieren und/oder neue Verfahrensmöglichkeiten zu testen, bevor diese in den großtechnischen Maßstab übertragen werden. Die oben angeführten Möglichkeiten der Substratzufuhr sind in der Regel für großtechnische Anlagen ausgelegt und deshalb nur bedingt für Reaktoren mit kleinen Reaktionsvolumen anwendbar. Die Substratzufuhr erfolgt bei kleinvolumigen Bioreaktoren häufig über improvisierte Techniken, die im Verhältnis zum Bioreaktor vergleichsweise viel Platz benötigen oder nur eine volumenbegrenzte Substratzufuhr erlauben. Beispielsweise sind diese Techniken der automatischen Fütterung von Aquarien entlehnt.A Special status take bioreactors with a small reaction volume because they require only a small amount of substrate supply per unit of time. such Bioreactors are mainly used in laboratory and pilot plants, for example, to optimize biogas processes and / or new process options to test before they are transferred to the industrial scale become. The above mentioned possibilities of Substrate supply are usually for large-scale Plants designed and therefore only conditionally for reactors applicable with small reaction volumes. Substrate feed takes place in small-volume bioreactors often on improvised Techniques relative to the bioreactor comparatively need a lot of space or only a volume-limited substrate supply allow. For example, these techniques are automatic Feeding borrowed from aquariums.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen oder mehrere der geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu mindern oder zu überwinden.Of the Invention is based on the object, one or more of the described To mitigate or overcome disadvantages of the prior art.

Die Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellung einer Dosiervorrichtung für Bioreaktoren, umfassend

  • a) eine Dosierstrecke (11), wobei ein erstes Ende der Dosierstrecke (11) mit einem Vorlagebehälter (1) verbindbar ist und ein zweites Ende der Dosierstrecke (11) derart mit einem Bioreaktor (10) verbindbar ausgestaltet ist, dass Substrat (9) über die Dosierstrecke (11) einem Bioreaktor (10) zuführbar ist;
  • c) einen Dosierraum (4), der einen Bereich der Dosierstrecke (11) umfasst, welcher von einer Aufnahmesperrvorrichtung (3) und einer Abgabesperrvorrichtung (5) begrenzt wird;
  • d) eine Aufnahmesperrvorrichtung (3), über die eine Substrataufnahme in den Dosierraum (4) regel- und/oder steuerbar unterbrechbar ist;
  • e) eine Abgabesperrvorrichtung (5), über die eine Substratabgabe aus dem Dosierraum (4), gegebenenfalls in einen Bioreaktor (10), regel- und/oder steuerbar unterbrechbar ist; und
  • f) eine Steuereinheit (2), über welche die Aufnahmesperrvorrichtung (3) und die Abgabesperrvorrichtung (5) unabhängig voneinander regel- und/oder steuerbar verschließ- und/oder öffenbar sind.
The object is achieved by providing a metering device for bioreactors, comprising
  • a) a metering section ( 11 ), wherein a first end of the dosing ( 11 ) with a storage container ( 1 ) is connectable and a second end of the dosing ( 11 ) with a bioreactor ( 10 ) connectable is that substrate ( 9 ) via the dosing line ( 11 ) a bioreactor ( 10 ) can be supplied;
  • c) a dosing space ( 4 ), which covers an area of the dosing line ( 11 ), which of a receiving lock device ( 3 ) and a dispensing barrier device ( 5 ) is limited;
  • d) a receiving lock device ( 3 ), via which a substrate receptacle in the dosing ( 4 ) is regularly and / or controllable interruptible;
  • e) a dispensing barrier device ( 5 ), via which a substrate discharge from the metering chamber ( 4 ), optionally in a bioreactor ( 10 ), regularly and / or controllable interruptible; and
  • f) a control unit ( 2 ), via which the receiving lock device ( 3 ) and the dispensing barrier device ( 5 ) are independently and / or controllable locked and / or opened.

Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung geeignet um jede Form von Substrat einem Bioreaktor dosiert zuzuführen, bevorzugt werden Substrate mit hohem Feststoffgehalt bzw. Feststoffsubstrate verwendet.in principle the dosing device according to the invention is suitable to dose any form of substrate to a bioreactor, Preference is given to substrates with a high solids content or solid substrates used.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung kann zusätzlich einen Vorlagebehälter aufweisen, der als Substratspeicher ausgebildet ist und mit einem Ende der Dosierstrecke verbunden ist. In dem Vorlagebehälter kann Substrat gespeichert und für die dosierte Verbringung in einen Bioreaktor bereitgestellt werden. Dabei kann der Vorlagebehälter ausgestaltet sein, um flüssige Substrate oder Substrate mit unterschiedlichen Feststoffanteilen bis hin zu Feststoffsubstraten in unterschiedlichsten Partikel- oder Korngrößen aufzunehmen.The Dosing device according to the invention may additionally have a storage container, which serves as substrate storage is formed and connected to one end of the dosing. In the storage container substrate can be stored and for the metered shipment be provided in a bioreactor. In this case, the storage container may be configured to be liquid Substrates or substrates with different proportions of solids to solid substrates in different particle or Grain sizes record.

Der Vorlagebehälter ist derart mit einer Dosierstrecke der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung verbunden, dass Substrat aus dem Vorlagebehälter in die Dosierstrecke überführbar ist. Dazu kann der Vorlagebehälter eine Öffnung aufweisen, die derart ausgestaltet und dimensioniert ist, dass sie direkt mit einer Dosierstrecke verbindbar ist. Um eine möglichst verlustarme Überleitung von Substrat zwischen Vorlagebehälter und Dosierstrecke zu gewährleisten, sind Vorlagebehälter und Dosierstrecke dicht miteinander verbunden, so dass seitlich kein Substrat austreten kann. Um eine möglichst vollständige Überführung von Substrat aus dem Vorlagebehälter in die Dosierstrecke zu erlauben, kann der Vorlagebehälter um die Öffnung zur Dosierstrecke hin trichterförmig ausgebildet sein.Of the Reservoir is so with a Dosierstrecke the Dosing device according to the invention connected, that substrate from the storage tank into the dosing transferred is. For this purpose, the storage container an opening which is configured and dimensioned such that they directly connectable with a dosing. To one as possible low-loss transfer of substrate between storage tank and dosing to ensure are storage containers and Dosierstrecke tightly interconnected, so that the side no substrate can escape. To get as complete a transfer as possible of substrate from the storage tank in the dosing The original container can be around the opening be formed funnel-shaped towards the dosing.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung weist eine Dosierstrecke auf, wobei ein erstes Ende der Dosierstrecke mit dem Vorlagebehälter verbindbar und/oder verbunden ist und ein zweites Ende der Dosierstrecke derart mit einem Bioreaktor verbindbar ausgestaltet ist, dass Substrat, ggf. aus einem Vorlagebehälter, über die Dosierstrecke dem Bioreaktor zuführbar ist. Die Dosierstrecke kann langgestreckt und/oder rohrartig ausgebildet sein und weist ein Lumen auf, durch welches Substrat vom Vorlagebehälter zum Bioreaktor transportiert werden kann, ohne dass es zu nennenswerten Substratverlusten kommt. Die Dosierstrecke ist bevorzugt derart dimensioniert, dass sie ein Volumen einschließt, welches mindestens einer Substratmenge entspricht, die für einen vorher festgelegten Ladevorgang des Bioreaktors pro Zeiteinheit benötigt wird. Die Dosierstrecke kann auch derart dimensioniert sein, dass mehrere vorher festgelegte Ladevorgänge des Bioreaktors pro Zeiteinheit möglich sind. Die Dosierstrecke kann aus einem flexiblen Material oder aus einem unflexiblen Material hergestellt sein oder dieses aufweisen. Bevorzugt wird ein Material verwendet, welches beständig ist gegenüber dem verwendeten Substrat und welches eine Vielzahl von Befüllvorgängen erlaubt, ohne dass die Dosierstrecke funktional wesentlich beeinträchtigt wird.The metering device according to the invention has a metering path, wherein a first end of the metering is connectable and / or connected to the storage container and a second end of the metering is so configured connectable to a bioreactor that substrate, possibly from a storage container, via the metering the Bioreactor can be fed. The dosing can be elongated and / or tubular and has a lumen, can be transported through which substrate from the reservoir to the bioreactor, without causing significant substrate losses. The metering section is preferably dimensioned such that it encloses a volume which corresponds to at least a quantity of substrate which is suitable for a previously specified charging process of the bioreactor per unit time is required. The metering section can also be dimensioned such that a plurality of predetermined charging operations of the bioreactor per unit time are possible. The metering section may be made of or comprise a flexible material or an inflexible material. Preferably, a material is used which is resistant to the substrate used and which allows a variety of filling operations, without the dosing is functionally significantly impaired.

Die Dosierstrecke kann einen Dosierschlauch aufweisen, der bevorzugt im Lumen der Dosierstrecke angebracht ist, der sich von einem ersten Ende der Dosierstrecke zu einem zweiten Ende der Dosierstrecke erstreckt und der derart ausgebildet ist, dass Substrat, ggf. aus einem Vorlagebehälter, durch den Dosierschlauch zu einer abgewandten Seite der Dosierstrecke geführt werden kann. Der Dosierschlauch weist dazu ein Lumen zum Substrattransport auf und ist aus einem Material gefertigt, welches gegenüber dem Substrat möglichst beständig und stabil genug ist, um eine Vielzahl von Befüllungsvorgängen zu erlauben, ohne dass der Dosierschlauch in seiner Funktion wesentlich beeinträchtigt wird. Der Dosierschlauch ist bevorzugt aus einem flexiblen Material hergestellt oder weist ein solches flexibles Material auf. Dabei ist der Dosierschlauch bevorzugt ausreichend flexibel, um mehrfach eine zeitlich begrenzte Reduktion seines Querschnitts zu erlauben, wobei der Querschnitt des Dosierschlauchs derart reduziert werden kann, dass ein Substrattransport durch den querschnittsreduzierten Bereich nicht mehr möglich ist.The Dosierstrecke may have a metering tube, which is preferred attached in the lumen of the dosing, extending from a first end the metering path extends to a second end of the dosing and which is formed such that substrate, possibly from a storage container, by the metering hose to an opposite side of the dosing can be performed. The dosing hose has to do so Lumen for substrate transport and is made of a material which as resistant to the substrate as possible and stable enough to handle a variety of filling operations to allow, without the dosing tube in its function essential is impaired. The metering hose is preferably made made of a flexible material or has such a flexible Material on. The dosing hose is preferably sufficient flexible, several times a time-limited reduction of its cross-section to allow, wherein the cross section of the metering tube so reduced can be that a substrate transport through the cross-section reduced Area is no longer possible.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung weist eine Aufnahmesperrvorrichtung, eine Abgabesperrvorrichtung und einen Dosierraum auf, der den Bereich der Dosierstrecke umfasst, welcher auf der einen Seite von der Aufnahmesperrvorrichtung und auf der anderen Seite von der Abgabesperrvorrichtung begrenzt wird.The Dosing device according to the invention has a Receiving lock device, a release lock device and a Dosing, which includes the range of dosing, which on one side of the receiving lock and on the the other side is limited by the discharge lock device.

Die Aufnahmesperrvorrichtung dient dazu, gezielt Substrat in die Dosierstrecke aufzunehmen, ggf. aus einem Vorlagebehälter, bzw. diese Aufnahme zu unterbrechen.The Recording lock device serves to selectively substrate in the dosing take, if necessary, from a storage container, or this To suspend recording.

Die Abgabesperrvorrichtung dient dazu, gezielt Substrat aus der Dosierstrecke zu entnehmen bzw. diese Entnahme zu unterbrechen.The Abgabesperrvorrichtung serves targeted substrate from the dosing to remove or interrupt this withdrawal.

Der Dosierraum umfasst das Volumen der Dosierstrecke welches zur Verfügung steht für die regel- und/oder steuerbare Beladung eines Bioreaktors mit Substrat.Of the Dosing chamber includes the volume of Dosierstrecke which available stands for the regular and / or controllable loading of one Bioreactor with substrate.

Die Aufnahmesperrvorrichtung ermöglicht eine regel- und/oder steuerbare Substrataufnahme, ggf. aus einem Vorlagebehälter, in einen Dosierraum der Dosierstrecke. Die Aufnahmesperrvorrichtung ist in einem Bereich der Dosierstrecke angebracht, der zwischen einem Vorlagebehälter und Dosierraum liegt. Bevorzugt ist die Aufnahmesperrvorrichtung in einem Bereich der Dosierstrecke angeordnet, der näher zum Vorlagebehälter liegt, als die Mitte der Dosierstrecke.The Recording lock device allows a regular and / or controllable substrate holder, possibly from a storage container, in a dosing of Dosierstrecke. The receiving lock device is installed in an area of the dosing line between a storage container and dosing lies. Is preferred the recording lock device in a range of Dosierstrecke arranged, which is closer to the storage container, as the middle of the metering section.

Die Abgabesperrvorrichtung ermöglicht eine regel- und/oder steuerbare Substratabgabe aus dem Dosierraum beispielsweise in einen Bioreaktor. Die Abgabesperrvorrichtung ist in einem Bereich der Dosierstrecke angebracht, die zwischen Dosierraum und einem Ende der Dosierstrecke liegt. Bevorzugt ist die Abgabesperrvorrichtung in einem Bereich der Dosierstrecke angeordnet, der näher an einem dem Vorlagebehälter abgewandten Ende der Dosierstrecke liegt, als die Mitte der Dosierstrecke.The Dispensing lock device allows a regular and / or controllable substrate delivery from the dosing, for example, in a Bioreactor. The discharge lock device is in an area of Dosing line attached between the dosing and one end the metering is located. Preferably, the dispensing lock device arranged in a range of dosing, the closer at one end of the dosing line facing away from the reservoir lies as the middle of the dosing.

Die Aufnahmesperrvorrichtung und/oder die Abgabesperrvorrichtung kann als regel- und/oder steuerbare, ventilartige Vorrichtung ausgestaltet sein. Die Wahl der geeigneten Vorrichtung für die jeweilige Sperrvorrichtung kann beispielsweise von dem zu verwendenden Substrat abhängen. Dem Fachmann sind geeignete Vorrichtungen bekannt.The Recording lock device and / or the release lock device can be designed as a rule and / or controllable, valve-like device. The choice of the appropriate device for the respective locking device may for example depend on the substrate to be used. The skilled person is aware of suitable devices.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Aufnahmesperrvorrichtung und/oder Abgabesperrvorrichtung als Druckluft-betriebenes Ventil ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Sperrvorrichtung als mit Druckluft inflatierbarer Körper, z. B. in Form eines Rings, aus einem flexiblen Material ausgestaltet sein, welcher derart an der Dosierstrecke und/oder dem Dosierschlauch angebracht ist, dass bei einer Expansion des Körpers mindestens in einem Teilbereich der Querschnitt der Dosierstrecke oder des Dosierschlauchs reduzierbar ist. Dieser Körper ist im Wesentlichen luftdicht und weist einen Druckluftanschluss auf, der es erlaubt, das Lumen des Körpers regel- und/oder steuerbar mit Druckluft zu befüllen oder zu entleeren. Wird der Körper mit Druckluft befüllt, dehnt sich der Körper durch Volumenzunahme derart aus, dass der Querschnitt der Dosierstrecke und/oder des Dosierschlauchs mindestens in einem Teilbereich reduziert wird. Bevorzugt kann der Querschnitt in diesem Teilbereich derart reduziert werden, dass ein Durchtritt von Substrat durch die verengte Stelle der Dosierstrecke und/oder des Dosierschlauchs nicht mehr möglich ist. Die Sperrvorrichtung liegt dann in geschlossenem Zustand vor. Über den Druckluftanschluss kann dem Körper regel- und/oder steuerbar Druckluft entnommen werden. Dadurch verringert sich das Volumen des Körpers derart, dass ein Durchtritt von Substrat durch die nun nicht mehr verengte Stelle der Dosierstrecke und/oder des Dosierschlauchs wieder möglich wird.In In a preferred embodiment, the receiving lock device and / or discharge lock device as a compressed air-operated valve be educated. For example, the locking device as with Compressed air inflatable body, z. In the form of a ring, be configured of a flexible material, which on such the dosing and / or the dosing hose is attached that at an expansion of the body at least in a partial area the cross section of the metering or the metering tube reduced is. This body is essentially airtight and has a compressed air connection, which allows the lumen of the body regularly and / or controllable with compressed air to fill or to empty. If the body is filled with compressed air, the body expands by volume increase in such a way that is the cross-section of the metering section and / or the metering hose is reduced at least in a subarea. Preferably, the Cross-section in this sub-area can be reduced so that a passage of substrate through the narrowed portion of the dosing and / or the metering hose is no longer possible. The locking device is then in the closed state. Via the compressed air connection can the body regulated and / or controllable compressed air removed become. This reduces the volume of the body such that a passage of substrate through the now no more Restricted site of dosing and / or dosing becomes possible.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung weist eine Steuereinheit auf, über welche die Aufnahmesperrvorrichtung und die Abgabesperrvorrichtung unabhängig voneinander regel- und/oder steuerbar verschließ- und/oder öffenbar sind. Bevorzugt ist die Steuereinheit frei programmierbar. Durch geeignete Wahl von Regel- und/oder Steuerungsparametern kann mittels der Steuereinheit eine automatische Dosierung von Substrat in einen Bioreaktor erfolgen. Die Steuereinheit kann dabei derart ausgebildet sein, dass sich je nach Betriebsart und -zustand des Bioreaktors unterschiedliche Regel- und/oder Steuerungsparameter eingeben und fahren lassen. Die Steuereinheit ist bevorzugt in der Lage Eingangssignale zu verarbeiten und entsprechend die Dosierung ereignisorientiert, beispielsweise in Abhängigkeit von der Gasproduktion eines Bioreaktors oder des Methangehaltes im erzeugten Biogas, zu regeln und/oder zu steuern. Dazu können neben anderen Parametern auch solche in biotechnologischen Prozessen routinemäßig gemessene physikalischchemische Parameter, wie der pH-Wert, zur Steuerung der Dosiervorrichtung verwendet werden.The Dosing device according to the invention has a Control unit on which the recording lock device and the discharge blocking device are independently controlled and / or controllably closable and / or openable are. Preferably, the control unit is freely programmable. By suitable choice of control and / or control parameters can by means of the control unit automatically dosing of substrate in one Bioreactor done. The control unit can be designed in this way be that depending on the mode and condition of the bioreactor enter different control and / or control parameters and let drive. The control unit is preferably capable of input signals to process and according to the dosage event-oriented, for example, depending on the gas production of a Bioreactor or methane content in biogas produced and / or to control. This can be done in addition to other parameters as well such in biotechnological processes routinely measured physico-chemical parameters, such as the pH, for Control of the metering device can be used.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass bei geöffneter Aufnahmesperrvorrichtung der Transport von Substrat, ggf. aus einem Vorlagebehälter, in den Dosierraum passiv erfolgt. „Passiv” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass für den Transport des Substrats in die Dosierstrecke und/oder den Dosierschlauch keine Zufuhr von Energie notwendig ist. Bevorzugt erfolgt die Aufnahme von Substrat in die Dosierstrecke und/oder den Dosierschlauch aufgrund von Schwerkraft. Dazu weist die Dosiervorrichtung beispielsweise ein ausreichendes Gefälle zwischen dem zu befüllenden Substrat und dem Dosierraum der Dosierstrecke und/oder des Dosierschlauchs auf.The Dosing device according to the invention can be such be configured that when open recording lock device the transport of substrate, if necessary from a storage container, passively into the metering chamber. "Passive" means in this regard, that for the transport of the substrate in the metering and / or the metering tube no supply of energy necessary is. Preferably, the inclusion of substrate in the Dosing and / or the dosing hose due to gravity. For this purpose, the metering device, for example, a sufficient Gradient between the substrate to be filled and the metering of the metering and / or the metering hose.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung kann auch derart ausgestaltet sein, dass bei geöffneter Abgabesperrvorrichtung der Transport von Substrat aktiv erfolgt. „Aktiv” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass für den Transport des Substrats aus dem Dosierraum durch die Abgabesperrvorrichtung eine Zufuhr von Energie notwendig ist. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung Mittel auf, mittels derer ein gerichteter Druck auf das Substrat erzeugbar ist, der dafür sorgt, dass das Substrat in der Dosierstrecke und/oder dem Dosierschlauch gerichtet aus dem Dosierraum durch die Abgabesperrvorrichtung bewegt wird.The Dosing device according to the invention can also be such be configured that with the dispensing lock open the transport of substrate takes place actively. "Active" means in this regard, that for the transport of the substrate from the dosing by the discharge lock a supply of energy is necessary. Preferably, the inventive Dosing device means, by means of which a directed pressure can be generated on the substrate, which ensures that the Substrate directed in the dosing and / or the dosing is moved out of the dosing through the dispensing lock device.

Um einen solchen aktiven Transport von Substrat aus dem Dosierraum zu ermöglichen kann die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass der Dosierraum an seiner Innenseite von einer flexiblen Membran umgeben ist. Die flexible Membran ist bevorzugt so ausgestaltet, dass durch Ein- oder Ausleitung von Druckluft in die flexible Membran, der Querschnitt des Dosierraums mindestens in einem Teilbereich verändert werden kann. Um einen gerichteten Druck auf das im Dosierraum vorhandene Substrat zu erzeugen weist die flexible Membran eine Wandstärke, die in einem dem Vorlagebehälter zugewandten Bereich kleiner und in einem der Abgabesperrvorrichtung zugewandten Bereich größer ist, als die durchschnittliche Wandstärke der flexiblen Membran. Durch diese asymmetrische Verteilung der Wandstärke in einer der Dosierstrecke und/oder dem Dosierschlauch zugewandten Seite der flexiblen Membran wird erreicht, dass beim Befüllen der flexiblen Membran mit Druckluft der Querschnitt in einem dem Vorlagebehälter zugewandten Bereich der Dosierstrecke und/oder des Dosierschlauchs früher und/oder stärker reduziert wird, als in einem dem zweiten Dosierstreckenende zugewandten Bereich. Es wird also ein Druck auf das Substrat erzeugt, der vom Vorlagebehälter weg hin zu einem ggf. angeschlossenen Bioreaktor gerichtet ist. Das Substrat wird gerichtet in die gewünschte Richtung aus dem Dosierraum bewegt. Bevorzugt liegt diese flexible, mit Druckluft inflatierbare Membran als Ring vor, der den Dosierraum mindestens in einem Teilbereich umschließt.Around such active transport of substrate from the dosing to allow the inventive Dosing device, for example, be designed such that the dosing chamber surrounded on its inside by a flexible membrane is. The flexible membrane is preferably designed so that Inlet or outlet of compressed air in the flexible membrane, the Cross section of the dosing changed at least in a partial area can be. To a directed pressure on the existing in the dosing To produce substrate, the flexible membrane has a wall thickness, the in an area facing the storage tank smaller and greater in a region facing the dispensing barrier device is, than the average wall thickness of the flexible Membrane. Through this asymmetric distribution of the wall thickness in one of the metering and / or the metering tube facing Side of the flexible membrane is achieved when filling the flexible membrane with compressed air of the cross section in a storage container facing portion of the metering and / or the metering hose earlier and / or more severely reduced than in a region facing the second Dosierstreckenende area. It will So creates a pressure on the substrate from the reservoir directed towards an optionally connected bioreactor. The substrate is directed in the desired direction moved out of the dosing. Preferably, this flexible, with compressed air Inflatable membrane as a ring in front of the dosing space at least encloses in a subarea.

Bevorzugt ist dabei die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung so ausgestaltet, dass die Veränderung des Querschnitts in mindestens einem Teilbereich des Dosierraums über die Steuereinheit regel- und/oder steuerbar ist.Prefers is the dosing device according to the invention designed so that the change in the cross section in at least a portion of the dosing over the Control unit is regulated and / or controllable.

Zusätzlich können die Aufnahmesperrvorrichtung und/oder die Abgabesperrvorrichtung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung Druckluftbetrieben sein und eine flexible Membran aufweisen, die derart ausgestaltet ist, dass durch Ein- oder Ausleiten von Druckluft in die flexible Membran die Aufnahmesperrvorrichtung und/oder die Abgabesperrvorrichtung verschließ- oder offenbar ist, wobei die flexible Membran eine Wandstärke aufweist, die in einem dem Vorlagebehälter zugewandten Bereich kleiner und in einem dem Vorlagebehälter abgewandten Bereich größer ist als die durchschnittliche Wandstärke der flexiblen Membran.additionally For example, the reception lock device and / or the release lock device the metering device according to the invention compressed air operations be and have a flexible membrane configured in such a way is that by injecting or discharging compressed air into the flexible Membrane the receiving lock device and / or the dispensing lock device occlusive or apparent, with the flexible membrane has a wall thickness in a the original container facing area smaller and in a reservoir facing away from the area is greater than the average wall thickness the flexible membrane.

Um einen aktiven Transport von Substrat aus dem Dosierraum zu ermöglichen kann die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung beispielsweise auch derart ausgestaltet sein, dass die Aufnahmesperrvorrichtung als bewegliche, rotierbare Walze ausgebildet ist. Der gerichtete Druck auf das Substrat im Dosierraum wird dadurch erzeugt, dass die bewegliche, rotierbare Walze auf die Dosierstrecke und/oder den Dosierschlauch pressbar ist und dadurch den Querschnitt der Dosierstrecke und/oder des Dosierschlauchs derart reduziert, dass ein Durchtritt von Substrat durch die verengte Stelle nicht mehr möglich ist. Wird die Walze nun von einem dem Vorlagebehälter zugewandten Ende des Dosierraums her in Richtung auf die Abgabesperrvorrichtung bewegt, so wird auf das Substrat im Dosierraum ein gerichteter Druck erzeugt und das Substrat wird weg vom Vorlagebehälter hin zur Abgabesperrvorrichtung bewegt.In order to enable an active transport of substrate from the metering space, the metering device according to the invention can for example also be designed such that the receiving lock device is designed as a movable, rotatable roller. The directed pressure on the substrate in the metering chamber is produced by the fact that the movable, rotatable roller can be pressed onto the metering section and / or the metering hose and thereby reduces the cross section of the metering section and / or the metering hose such that a passage of substrate through the narrowed Job is no longer possible. Will the roller now of a the Reservoir container facing the end of the dosing moved forth in the direction of the dispensing barrier device, so a directed pressure is generated on the substrate in the dosing and the substrate is moved away from the storage container towards the discharge barrier device.

Bevorzugt ist dabei die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung so ausgestaltet, dass die Dosiervorrichtung einen Dosierschlauch gemäß Anspruch 2 und zusätzlich einen Motor aufweist, der die Walze bewegt und die Walze derart ausgeführt ist, dass sie:

  • i) entlang der Dosierstrecke auf und ab geführt werden kann;
  • ii) bei einer Bewegung in Richtung auf die Abgabesperrvorrichtung zu, derart auf die Dosierstrecke und/oder den Dosierschlauch pressbar ist, dass die Aufnahme von Substrat aus dem Vorlagebehälter in den Dosierraum unterbunden ist und das im Dosierraum befindliche Substrat auf die Abgabesperrvorrichtung zu bewegt wird; und
  • iii) bei einer Bewegung in Richtung auf den Vorlagebehälter soweit von der Dosierstrecke und/oder dem Dosierschlauch entfernbar ist, dass Substrat aus dem Vorlagebehälter in den Dosierschlauch nachführbar ist.
Preferably, the metering device according to the invention is designed so that the metering device comprises a metering hose according to claim 2 and additionally a motor which moves the roller and the roller is designed such that it:
  • i) can be guided up and down along the dosing;
  • ii) upon movement in the direction of the dispensing barrier device, can be pressed onto the dispensing line and / or the dispensing tube in such a way that the absorption of substrate from the feed container into the dispensing space is prevented and the substrate located in the dispensing space is moved towards the dispensing barrier device; and
  • iii) as far as can be removed from the metering section and / or the metering hose during a movement in the direction of the storage container that substrate from the storage container into the metering tube is trackable.

Bevorzugt ist dabei die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung so ausgestaltet, dass die Veränderung des Querschnitts in mindestens einem Teilbereich der Dosierstrecke und/oder des Dosierraums über die Steuereinheit regel- und/oder steuerbar ist. Insbesondere kann der Anpressdruck der Walze sowie die Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung der Walze über die Steuereinheit regel- und/oder steuerbar sein. Bevorzugt ist die Steuereinheit derart mit dem Motor der Walze verbunden, dass eine Bewegung der Walze mittels der Steuereinheit regel- und/oder steuerbar ist.Prefers is the dosing device according to the invention designed so that the change in the cross section in at least a portion of the dosing and / or the dosing over the control unit is regulated and / or controllable. In particular, can the contact pressure of the roller as well as the direction and speed the movement of the roller via the control unit regulated and / or controllable be. Preferably, the control unit is so with the motor of the roller connected, that a movement of the roller by means of the control unit is regulated and / or controllable.

Bei erfindungsgemäßen Dosiervorrichtungen mit Mitteln für einen aktiven Transport von Substrat aus dem Dosierraum ist die Abgabesperrvorrichtung bevorzugt als passive Sperrvorrichtung ausgestaltet, die einen Durchtritt von Substrat verhindert solange ein bestimmter Anpressdruck des Substrats auf die Abgabesperrvorrichtung nicht überschritten wird. Wird das Substrat im Dosierraum mit einem gerichteten Druck auf die Abgabesperrvorrichtung gepresst, der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, so öffnet die Abgabesperrvorrichtung und erlaubt solange den Durchtritt von Substrat, bis der Druck des Substrats auf die Abgabevorrichtung wieder unter den Schwellenwert sinkt. Eine solche passive Abgabesperrvorrichtung kommt bevorzugt in Kombination mit einer aktiven Aufnahmesperrvorrichtung in Form einer rotierbaren Walze zum Einsatz.at Dosing devices according to the invention with agents for an active transport of substrate from the dosing For example, the release lock device is preferable as a passive lock device configured, which prevents a passage of substrate as long as a certain contact pressure of the substrate on the discharge lock device is not exceeded. Is the substrate in the dosing pressed with a directed pressure on the dispensing barrier device, which exceeds a certain threshold, so opens the discharge lock device and allowed as long as the passage of Substrate until the pressure of the substrate on the dispenser again falls below the threshold. Such a passive release lock device preferably comes in combination with an active receiving lock device in the form of a rotatable roller used.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen Bioreaktor mit einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung. Dabei wird unter dem Begriff „Bioreaktor” ein Behälter verstanden, in dem Mikroorganismen oder Zellen von Tieren oder Pflanzen unter regulierbaren Bedingungen kultiviert werden, um entweder die Mikroorganismen oder Zellen selbst, Teile von ihnen oder eines ihrer Stoffwechselprodukte, wie zum Beispiel Rohstoffe zur Energiegewinnung (z. B. Methan), aktive Substanzen für Pharmazeutika oder andere Nutzstoffe zu gewinnen.The The present invention also includes a bioreactor with a device according to the invention Dosing. This is under the term "bioreactor" a Container understood in the microorganisms or cells cultured by animals or plants under regulatable conditions be to either the microorganisms or cells themselves, parts of them or one of their metabolites, such as Raw materials for energy production (eg methane), active substances to win for pharmaceuticals or other commodities.

Figuren:Characters:

1 zeigt eine Gesamtübersicht einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen 1 und 2. 1 shows an overall view of a metering device according to the invention according to the embodiments 1 and 2.

2 zeigt eine Ausführungsform der Dosierstrecke einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1. 2 shows an embodiment of the dosing of a metering device according to the invention according to embodiment 1.

3 zeigt eine Ausführungsform der Dosierstrecke einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2. 3 shows an embodiment of the dosing of a metering device according to the invention according to embodiment 2.

4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3. 4 shows an embodiment of the metering device according to the invention according to embodiment 3.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The Invention will be described below with reference to embodiments explained in more detail.

Ausführungsbeispiel 1:Embodiment 1

In 1 ist eine Gesamtübersicht einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 gezeigt. Dabei weist die Dosiervorrichtung eine Dosierstrecke 11 gemäß 2 auf. Die Dosiervorrichtung 11 zur Substratzufuhr gemäß 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmesperrvorrichtung 3 und die Abgabesperrvorrichtung 5 als Druckluft-betriebene Ventile ausgestaltet und jeweils mit einer mit Druckluft inflatierbaren flexiblen Membran 6 versehen sind, wobei die flexiblen Membranen 6 jeweils über einen Druckluftanschluss 7 verfügen, der es ermöglicht, dass Druckluft in die flexible Membran 6 ein- beziehungsweise ausströmen kann. Darüber hinaus umfasst die Dosierstrecke 11 mindestens einen Dosierschlauch 8 aus flexiblem Material, in dem sich das zu dosierende Substrat 9 befindet und der im Inneren der Dosierstrecke 11 verläuft. An einem ersten Ende der Dosierstrecke 11 ist der Vorlagebehälter 1 installiert (1), während ein zweites Ende der Dosierstrecke 11 so mit einer Öffnung im Bioreaktor verbunden ist, dass das Substrat 9 aus der Dosierstrecke 11 in den Bioreaktor 10 gelangen kann (1). Die Ansteuerung der Dosierstrecke 11 erfolgt über eine Steuereinheit 2, die vorzugsweise frei programmierbar ist (1).In 1 an overall view of a metering device according to the invention according to embodiment 1 is shown. In this case, the metering device has a dosing 11 according to 2 on. The dosing device 11 for substrate supply according to 2 is characterized in that the receiving lock device 3 and the discharge lock device 5 designed as a compressed air-operated valves and each with a inflatable with compressed air flexible membrane 6 are provided, wherein the flexible membranes 6 each via a compressed air connection 7 which allows compressed air to enter the flexible membrane 6 can flow in or out. In addition, the metering section includes 11 at least one dosing hose 8th made of flexible material, in which the substrate to be dispensed 9 located and inside the dosing 11 runs. At a first end of the metering section 11 is the original container 1 Installed ( 1 ), while a second end of the dosing 11 so connected to an opening in the bioreactor is that the substrate 9 from the metering section 11 in the bioreactor 10 can reach ( 1 ). The activation of the metering section 11 via a control unit 2 , which is preferably freely programmable ( 1 ).

In der Grundstellung ist der Substratbehälter 1 mit Substrat 9 gefüllt und die Aufnahme- 3 sowie die Abgabesperrvorrichtung 5 liegen in geschlossenen Zustand vor. Dies wird vorliegend folgendermaßen erreicht. In die flexible Membran 6 der Aufnahmesperrvorrichtung 3 wird über die Steuereinheit 2 regel- und/oder steuerbar Druckluft eingeblasen und die flexible Membran 6 aufgeweitet, wodurch der innere Durchgang des Dosierschlauchs 8 verschlossen wird. Substrat kann nun nicht mehr aus dem Vorlagebehälter 1 in den Dosierraum 4 gelangen. Es wird in die flexible Membran 6 der Abgabesperrvorrichtung 5 über die Steuereinheit 2 Druckluft eingeblasen und die flexible Membran 6 aufgeweitet, wodurch der innere Durchgang des Dosierschlauchs 8 verschlossen wird, dadurch ist die Verbindung zwischen Dosierraum 4 und Bioreaktor 10 geschlossen.In the basic position is the substrate container 1 with substrate 9 filled and the recording 3 and the dispensing lock device 5 are in closed condition. This is achieved in the present case as follows. In the flexible membrane 6 the receiving lock device 3 is via the control unit 2 regulated and / or controllable compressed air injected and the flexible membrane 6 widened, causing the inner passage of the metering tube 8th is closed. Substrate can no longer be removed from the storage container 1 in the dosing room 4 reach. It gets into the flexible membrane 6 the discharge lock device 5 via the control unit 2 Blown compressed air and the flexible membrane 6 widened, causing the inner passage of the metering tube 8th is closed, this is the connection between dosing 4 and bioreactor 10 closed.

Als Vorbereitung zur Substratdosierung wird aus der flexiblen Membran 6 der Aufnahmesperrvorrichtung 3 über die Steuereinheit 2 Druckluft abgelassen, wodurch sich die flexible Membran 6 zusammenzieht, die Aufnahmesperrvorrichtung 3 geöffnet und der innere Durchgang des Dosierschlauchs 8 freigegeben wird. Substrat 9 fällt nun aus dem Vorlagebehälter 1 in den Dosierraum 4 und füllt diesen. Im Anschluss wird die Aufnahmesperrvorrichtung 3 wieder in den geschlossenen Zustand versetzt. Sich im Bereich der Aufnahmesperrvorrichtung 3 befindendes Substrat 9 wird durch die flexible Membran 6 fixiert.As preparation for substrate dosing is from the flexible membrane 6 the receiving lock device 3 via the control unit 2 Compressed air drained, causing the flexible membrane 6 contracts, the reception lock device 3 opened and the inner passage of the metering tube 8th is released. substratum 9 now falls out of the storage container 1 in the dosing room 4 and fill this. Subsequently, the recording lock device 3 put back in the closed state. In the area of the receiving lock device 3 located substrate 9 is through the flexible membrane 6 fixed.

Nun wird die Abgabesperrvorrichtung 5 geöffnet, wobei aus der flexiblen Membran 6 der Abgabesperrvorrichtung 5 über die Steuereinheit 2 Druckluft abgelassen, wodurch sich die flexible Membran 6 zusammenzieht und der innere Durchgang des Dosierschlauchs 8 freigegeben wird. Das Substrat 9 aus dem Dosierraum 4 fällt in den Bioreaktor 10.Now, the discharge lock device 5 open, leaving the flexible membrane 6 the discharge lock device 5 via the control unit 2 Compressed air drained, causing the flexible membrane 6 contracts and the inner passage of the dosing tube 8th is released. The substrate 9 from the dosing room 4 falls into the bioreactor 10 ,

Der Zyklus kann nun wieder von vorn beginnen, indem über die Steuereinheit 2 die Abgabesperrvorrichtung 5 geschlossen und anschließend die Aufnahmesperrvorrichtung 3 wieder geöffnet wird.The cycle can now start all over again through the control unit 2 the discharge lock device 5 closed and then the recording lock device 3 is opened again.

Pro Zyklus kann die im Dosierraum 4 befindliche Substratmenge in den Bioreaktor 10 dosiert werden. Die Dosierung kann beliebig oft erfolgen und ist lediglich abhängig vom Volumen des Dosierraums 4 und der Gesamtzeit für die Entleerung und Wiederbefüllung dieses Dosierraums 4. Da die Steuereinheit 2 in der Lage ist Eingangssignale zu verarbeiten, kann die Dosierung ereignisorientiert, beispielsweise in Abhängigkeit von der Gasproduktion eines Bioreaktors oder des Methangehaltes im erzeugten Biogas, erfolgen. Auch in anderen biotechnologischen Prozessen routinemäßig gemessene physikalisch-chemische Parameter, wie der pH-Wert, sind zur Ansteuerung der Dosiervorrichtung einsetzbar.The cycle in the dosing chamber can take place per cycle 4 amount of substrate in the bioreactor 10 be dosed. The dosage can be as often as desired and is only dependent on the volume of the dosing 4 and the total time for emptying and refilling this dosing space 4 , Because the control unit 2 is able to process input signals, the dosage can be event-oriented, for example, depending on the gas production of a bioreactor or the methane content in the biogas produced. Also in other biotechnological processes routinely measured physico-chemical parameters, such as the pH, can be used to control the metering device.

Ausführungsbeispiel 2:Embodiment 2:

In 1 ist eine Gesamtübersicht einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 gezeigt. Dabei weist die Dosiervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 eine Dosierstrecke 11 gemäß 3 auf. In 3 ist eine Dosierstrecke 11 mit aktivem Transport von Substrat aus dem Dosierraum 4 dargestellt. Die Dosierstrecke 11 zur Substratzufuhr gemäß 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der 2 darin, dass die Aufnahmevorrichtung 3, die Abgabevorrichtung 5 und der Dosierraum 4 statt einer flexibel Membran 6 jeweils eine flexible Membran 15 aufweisen, deren Wandstärke in Längsrichtung teilweise verdickt ist. Dadurch wird das Substrat 9 aus einem Bereich der Dosierstrecke 11 in den nächsten Bereich gedrückt. Diese Ausführung erlaubt einen Einsatz der Dosiervorrichtung unabhängig von der Einbaulage.In 1 an overall view of a metering device according to the invention according to embodiment 2 is shown. In this case, the metering device according to embodiment 2, a dosing 11 according to 3 on. In 3 is a metering section 11 with active transport of substrate from the dosing 4 shown. The metering section 11 for substrate supply according to 3 differs from the embodiment of 2 in that the cradle 3 , the dispenser 5 and the dosing room 4 instead of a flexible membrane 6 each a flexible membrane 15 have, the wall thickness is partially thickened in the longitudinal direction. This will become the substrate 9 from one area of the metering section 11 pressed into the next area. This design allows use of the metering device regardless of the installation position.

Ausführungsbeispiel 3:Embodiment 3

In 4 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung mit aktivem Transport von Substrat aus dem Dosierraum dargestellt. Die Dosierstrecke 11 zur Substratzufuhr ist bei Ausführungsbeispiel gemäß 4 dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Führungsschiene 12 umfasst, auf der eine Aufnahmesperrvorrichtung 3 in Form einer rotierfähigen Walze so angebracht ist, dass die Walze über eine Gewindestange 13, die über einen Motor 14 angetrieben ist, wahlweise nach oben oder unten bewegt werden kann. Darüber hinaus umfasst die Dosiervorrichtung mindestens einen Dosierschlauch 8 aus einem flexiblen Material, in dem sich zu dosierendes Substrat 9 befindet. Auf das eine Ende der Dosierstrecke 11 ist der Vorlagebehälter 1 installiert, während das zweite Ende der Dosierstrecke 11 so mit einer Öffnung im Bioreaktor 10 verbunden ist, dass das Substrat 9 aus der Dosierstrecke 11 in den Bioreaktor 10 gelangen kann. Zwischen Dosierstrecke 11 und Biorektor 10 ist eine Abgabesperrvorrichtung 5 installiert, die das Substrat 9 vom Bioreaktor 10 trennt. Die Ansteuerung der Dosierstrecke 11 erfolgt über eine Steuereinheit 2, die vorzugsweise frei programmierbar ist. In der Grundstellung sind der Vorlagebehälter 1 und der Dosierschlauch 8 mit Substrat 9 gefüllt. Die Abgabesperrvorrichtung 5 ist geschlossen und dadurch die Verbindung zwischen Dosierraum 4 und Bioreaktor 10 unterbrochen. Zur Substratdosierung wird über die Steuereinheit 2 die Abgabesperrvorrichtung 5 geöffnet und der Motor 14 in Betrieb gesetzt, wodurch die Gewindestange 13 in Rotationsbewegung versetzt wird und sich die rotierfähige Walze der Aufnahmesperrvorrichtung 3 entlang der Führungsschiene 12 und in Kontakt mit dem Dosierschlauch 8, in Richtung Bioreaktor 10 bewegt. Dadurch wird der Dosierschlauch 8 im Kontaktbereich mit der Walze der Aufnahmesperrvorrichtung 3 zusammengedrückt und ein dem durch die Walzenbewegung verdrängtem Volumen des Dosierschlauchs 8 adäquates Volumen an Substrat 9 in den Bioreaktor 10 dosiert. In dieser Weise kann so lange Substrat 9 in den Bioreaktor 10 dosiert werden, bis der Dosierschlauch 8 vollständig entleert ist. Danach wird die Abgabesperrvorrichtung 5 über die Steuereinheit 2 geschlossen und die rotierfähige Walze der Aufnahmesperrvorrichtung 3 ebenfalls über die Steuereinheit 2 so bewegt, das sie sich vom Dosierschlauch 8 soweit entfernt, das dieser sich zu seinem vollen Querschnitt entfalten kann. Gleichzeitig wird die rotierfähige Walze der Aufnahmesperrvorrichtung 3 mit Hilfe der Gewindestange 13 in ihre obere Endlage gebracht. Der zum Vorlagebehälter 1 hin offene Dosierschlauch 8 wird selbständig mit Substrat 9 gefüllt. Wenn die rotierfähige Walze ihre Ausgangslage unterhalb des Vorlagebehälters 1 erreicht hat, wird sie über die Steuereinheit 2 so bewegt, dass sie den Dosierschlauch 8 zusammendrückt. Die Dosiervorrichtung ist jetzt für einen neuen Dosierzyklus bereit. Da die Steuereinheit 2 in der Lage ist Eingangssignale zu verarbeiten, kann die Dosierung ereignisorientiert, auf der Basis eines im Prozess gemessenen Parameters erfolgen.In 4 a second embodiment of a metering device according to the invention with active transport of substrate from the metering space is shown. The metering section 11 for substrate supply is in accordance with embodiment 4 characterized in that it comprises at least one guide rail 12 comprises, on which a receiving lock device 3 in the form of a rotatable roller is mounted so that the roller via a threaded rod 13 that have a motor 14 is driven, can be moved either up or down. In addition, the metering device comprises at least one metering hose 8th made of a flexible material in which to be dosed substrate 9 located. On the one end of the dosing 11 is the original container 1 installed while the second end of the dosing 11 so with an opening in the bioreactor 10 connected is that the substrate 9 from the metering section 11 in the bioreactor 10 can get. Between metering section 11 and biorektor 10 is a release lock device 5 installed the substrate 9 from the bioreactor 10 separates. The activation of the metering section 11 via a control unit 2 , which is preferably freely programmable. In the basic position are the storage container 1 and the dosing hose 8th with substrate 9 filled. The dispensing lock device 5 is closed and thus the connection between dosing 4 and bioreactor 10 interrupted. For substrate dosing is via the control unit 2 the discharge lock device 5 open and the engine 14 put into operation, reducing the threaded rod 13 is set in rotational movement and the rotatable roller of the receiving lock device 3 along the guide rail 12 and in contact with the dosing hose 8th , in the direction of bioreactor 10 emotional. This will make the dosing hose 8th in the contact area with the roller of the receiving lock device 3 to sammengedrückt and a displaced by the roll movement volume of the dosing 8th adequate volume of substrate 9 in the bioreactor 10 dosed. In this way can so long substrate 9 in the bioreactor 10 be dosed until the dosing hose 8th is completely emptied. Thereafter, the discharge lock device 5 via the control unit 2 closed and the rotatable roller of the receiving lock device 3 also via the control unit 2 so it moves from the dosing hose 8th so far removed that it can unfold to its full cross-section. At the same time, the rotatable roller of the receiving lock device 3 with the help of the threaded rod 13 brought into their upper end position. The to the reservoir 1 open metering hose 8th becomes independent with substrate 9 filled. If the rotatable roller their initial position below the original container 1 has reached, it is via the control unit 2 so moved that she's the dosing tube 8th compresses. The dosing device is now ready for a new dosing cycle. Because the control unit 2 is able to process input signals, the dosage can be event-oriented, based on a measured parameter in the process.

11
Vorlagebehälterstorage container
22
Steuereinheitcontrol unit
33
AufnahmesperrvorrichtungRecording locking device
44
Dosierraummetering
55
AbgabesperrvorrichtungRelease locking device
66
flexible Membranflexible membrane
77
DruckluftanschlussCompressed air connection
88th
Dosierschlauchdosing
99
Substratsubstratum
1010
Bioreaktorbioreactor
1111
Dosierstreckedosing segment
1212
Führungsschieneguide rail
1313
Gewindestangethreaded rod
1414
Motorengine
1515
flexible Membran mit teilweise verdickter Wandstärkeflexible Membrane with partially thickened wall thickness

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 19961012789 [0002] WO 19961012789 [0002]
  • - WO 11998/018536 [0002] WO 11998/018536 [0002]
  • - WO 12008/110310 [0002] - WO 12008/110310 [0002]
  • - WO 2008/006335 [0002] WO 2008/006335 [0002]

Claims (12)

Dosiervorrichtung für Bioreaktoren, umfassend a) eine Dosierstrecke (11), wobei ein erstes Ende der Dosierstrecke (11) mit einem Vorlagebehälter (1) verbindbar ist und ein zweites Ende der Dosierstrecke (11) derart mit einem Bioreaktor (10) verbindbar ausgestaltet ist, dass Substrat (9) über die Dosierstrecke (11) einem Bioreaktor (10) zuführbar ist; c) einen Dosierraum (4), der einen Bereich der Dosierstrecke (11) umfasst, welcher von einer Aufnahmesperrvorrichtung (3) und einer Abgabesperrvorrichtung (5) begrenzt wird; d) eine Aufnahmesperrvorrichtung (3), über die eine Substrataufnahme in den Dosierraum (4) regel- und/oder steuerbar unterbrechbar ist; e) eine Abgabesperrvorrichtung (5), über die eine Substratabgabe aus dem Dosierraum (4), gegebenenfalls in einen Bioreaktor (10), regel- und/oder steuerbar unterbrechbar ist; und f) eine Steuereinheit (2), über welche die Aufnahmesperrvorrichtung (3) und die Abgabesperrvorrichtung (5) unabhängig voneinander regel- und/oder steuerbar verschließ- und/oder öffenbar sind.Dosing device for bioreactors, comprising a) a metering line ( 11 ), wherein a first end of the dosing ( 11 ) with a storage container ( 1 ) is connectable and a second end of the dosing ( 11 ) with a bioreactor ( 10 ) connectable is that substrate ( 9 ) via the dosing line ( 11 ) a bioreactor ( 10 ) can be supplied; c) a dosing space ( 4 ), which covers an area of the dosing line ( 11 ), which of a receiving lock device ( 3 ) and a dispensing barrier device ( 5 ) is limited; d) a receiving lock device ( 3 ), via which a substrate receptacle in the dosing ( 4 ) is regularly and / or controllable interruptible; e) a dispensing barrier device ( 5 ), via which a substrate discharge from the metering chamber ( 4 ), optionally in a bioreactor ( 10 ), regularly and / or controllable interruptible; and f) a control unit ( 2 ), via which the receiving lock device ( 3 ) and the dispensing barrier device ( 5 ) are independently and / or controllable locked and / or opened. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung zusätzlich einen Vorlagebehälter (1) aufweist, der als Substratspeicher ausgebildet ist und mit einem Ende der Dosierstrecke 11 verbunden ist.Dosing device according to claim 1, characterized in that the metering device additionally comprises a storage container ( 1 ), which is formed as a substrate memory and with one end of the dosing 11 connected is. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierstrecke (11) einen Dosierschlauch (8) aufweist, der sich von einem ersten Ende der Dosierstrecke (11) zu einem zweiten Ende der Dosierstrecke (11) erstreckt und der derart ausgebildet ist, dass Substrat (9) durch den Dosierschlauch (8) zur Absperrvorrichtung (5) transportierbar ist.Dosing device according to one of the preceding claims, characterized in that the metering section ( 11 ) a dosing hose ( 8th ) extending from a first end of the dosing path ( 11 ) to a second end of the dosing line ( 11 ) and which is designed such that substrate ( 9 ) through the dosing tube ( 8th ) to the shut-off device ( 5 ) is transportable. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Aufnahmesperrvorrichtung (3) der Transport von Substrat (9) in den Dosierraum (4) passiv erfolgt.Dosing device according to one of the preceding claims, characterized in that when the receiving locking device ( 3 ) the transport of substrate ( 9 ) into the dosing space ( 4 ) passively. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmesperrvorrichtung (3) und/oder die Abgabesperrvorrichtung (5) als Druckluft-betriebenes Ventil ausgestaltet ist.Dosing device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving locking device ( 3 ) and / or the dispensing barrier device ( 5 ) is designed as a compressed air-operated valve. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Abgabesperrvorrichtung (5) der Transport von Substrat (9) aus dem Dosierraum (4) aktiv erfolgt.Dosing device according to one of the preceding claims, characterized in that when the dispensing locking device is open ( 5 ) the transport of substrate ( 9 ) from the dosing space ( 4 ) takes place actively. Dosiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierraum (4) an einer Innenseite eine flexible Membran (15) aufweist, die derart ausgestaltet ist, dass durch Ein- oder Ausleitung von Druckluft in die flexible Membran der Querschnitt des Dosierraums (4) mindestens in einem Teilbereich verändert werden kann, wobei die flexible Membran (15) eine Wandstärke aufweist, die in einem dem Vorlagebehälter (1) zugewandten Bereich kleiner und in einem der Abgabesperrvorrichtung (5) zugewandten Bereich größer ist als die durchschnittliche Wandstärke der flexiblen Membran (15).Dosing device according to claim 6, characterized in that the dosing chamber ( 4 ) on a inside a flexible membrane ( 15 ), which is designed such that by introducing or removing compressed air in the flexible membrane of the cross section of the dosing ( 4 ) can be changed at least in a partial area, wherein the flexible membrane ( 15 ) has a wall thickness in a the reservoir ( 1 ) facing smaller and in one of the dispensing barrier device ( 5 ) is greater than the average wall thickness of the flexible membrane ( 15 ). Dosiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Querschnitts in mindestens einem Teilbereich des Dosierraums (4) über die Steuereinheit (2) regel- und/oder steuerbar ist.Dosing device according to claim 7, characterized in that the change in the cross section in at least a portion of the metering space ( 4 ) via the control unit ( 2 ) is regular and / or controllable. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmesperrvorrichtung (3) und/oder die Abgabesperrvorrichtung (5) Druckluft-betrieben sind und eine flexible Membran (15) aufweisen, die derart ausgestaltet ist, dass durch Ein- oder Ausleiten von Druckluft in die flexible Membran (15) die Aufnahmesperrvorrichtung (3) und/oder die Abgabesperrvorrichtung (5) verschließ- oder offenbar ist, wobei die flexible Membran (15) eine Wandstärke aufweist, die in einem dem Vorlagebehälter (1) zugewandten Bereich kleiner und in einem der Abgabesperrvorrichtung (5) zugewandten Bereich größer ist als die durchschnittliche Wandstärke der flexiblen Membran (15).Dosing device according to one of claims 6, 7 or 8, characterized in that the receiving locking device ( 3 ) and / or the dispensing barrier device ( 5 ) Are compressed air operated and have a flexible membrane ( 15 ), which is designed such that by introducing or discharging compressed air into the flexible membrane ( 15 ) the receiving lock device ( 3 ) and / or the dispensing barrier device ( 5 ) is closed or obvious, the flexible membrane ( 15 ) has a wall thickness in a the reservoir ( 1 ) facing smaller and in one of the dispensing barrier device ( 5 ) is greater than the average wall thickness of the flexible membrane ( 15 ). Dosiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmesperrvorrichtung (3) als bewegliche, rotierbare Walze ausgebildet ist.Dosing device according to claim 6, characterized in that the receiving locking device ( 3 ) is designed as a movable, rotatable roller. Dosiervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung einen Dosierschlauch (8) gemäß Anspruch 3 und zusätzlich einen Motor (14) aufweist, der die Walze bewegt und die Walze derart ausgeführt ist, dass sie: i) entlang der Dosierstrecke (11) auf und ab geführt werden kann; ii) bei einer Bewegung in Richtung auf die Abgabesperrvorrichtung (5) zu, derart auf die Dosierstrecke (11) und/oder den Dosierschlauch (8) pressbar ist, dass die Aufnahme von Substrat (9) aus dem Vorlagebehälter (1) in den Dosierraum (4) unterbunden ist und das im Dosierraum (4) befindliche Substrat (9) auf die Abgabesperrvorrichtung (5) zu bewegt wird; und iii) bei einer Bewegung in Richtung auf den Vorlagebehälter (1) soweit von der Dosierstrecke (11) und/oder dem Dosierschlauch (8) entfernbar ist, dass Substrat (9) aus dem Vorlagebehälter (1) in den Dosierschlauch (8) nachführbar ist.Dosing device according to claim 10, characterized in that the metering device a dosing ( 8th ) according to claim 3 and additionally an engine ( 14 ), which moves the roller and the roller is designed such that: i) along the dosing ( 11 ) can be moved up and down; ii) during a movement in the direction of the dispensing barrier device ( 5 ), in such a way on the dosing ( 11 ) and / or the dosing tube ( 8th ) pressable is that the uptake of substrate ( 9 ) from the storage container ( 1 ) into the dosing space ( 4 ) is prevented and in the dosing ( 4 ) substrate ( 9 ) on the dispensing barrier device ( 5 ) is moved; and iii) during a movement in the direction of the storage container ( 1 ) as far as the dosing line ( 11 ) and / or the dosing tube ( 8th ) is removable that substrate ( 9 ) from the storage container ( 1 ) into the dosing tube ( 8th ) is traceable. Bioreaktor umfassend eine Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Bioreactor comprising a metering device according to one of claims 1 to 11.
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