DE3249528C2 - Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Mikrobiologie und betrifft insbesondere Einrichtungen zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter.

Es ist eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter bekannt, die einen Probeaufnehmer und ein Überströmventil enthält und in der internationalen Praxis von Laboruntersuchungen weitgehend verwendet wird.

Der Einsatz dieser Einrichtung sieht eine obligatorische Anwendung einer offenen Flamme, mittels welcher man die Zone der Überströmung eines zu untersuchenden Mediums aus dem Fermenter in den Probeaufnehmer behandelt, und die Notwendigkeit der Aufbewahrung des Probeaufnehmerstutzens in einer Lösung von Antiseptika vor. Der Probeaufnehmer ist mit einem Wattestopfen versehen, der in der Zone der Flamme im Augenblick der Probeentnahme geöffnet und im Endstadium der Arbeitsoperation geschlossen werden muß. Das Überströmventil ist mit einer Handspannvorrichtung versehen, was es nicht erlaubt, daß nur eine Person die Probeentnahme ausführt, weil alle Arbeitsoperationen gleichzeitig erfolgen. Eine solche Einrichtung ist kompliziert im Betrieb, ihr Einsatzgebiet ist beschränkt, weil es nicht möglich ist, Arbeiten mit explosionsgefährdeten und leichtentzündlichen Medien durchzuführen.

Es ist ferner eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter bekannt, die ein Überströmventil, das zum Anbringen am Fermenteraustritt bestimmt ist, und einen Probeaufnehmer mit eigenem Überströmventil am Eintritt enthält

Das Überströmventil des Probeaufnehmers besiizt einen abgefederten Schaft eine Ringnut und eine Dichtung, während das unmittelbar am Fermenter angebrachte Überströmventil einen abgefederten Schaft und einen ringförmigen Vorsprung aufweist, welcher beim Zusammenwirken mit der Ringnut des Ventils des Probeaufnehmers eine hermetische Trennkammer für den Durchfluß der Probe bildet (siehe den UdSSR-Urheberschein Nr 7 26 833, veröff. 1979).

Zur Entnahme einer Probe aus dem Fermenter ist es erforderlich, den Probeaufnehmer vorläufig zu sterilisieren und zu evakuieren, dann dessen hermetische Stoßverbindung mit dem am Fermenter angebrachten Überströmventil verzunehmen und durch Drücken auf den Probeaufnehmer die Kultursuspension in diesen einzufüllen.

Eine derartige Einrichtung behält die Sterilität der zugeordneten Oberflächen des Überströmventils des Probeaufnehmers und des Überströmventils des Fermenters nach der Sterilisation derselben nicht bei, wodurch die Möglichkeit der Ansteckung des zu untersuchenden Objektes beim Passieren der Trennkammer sowie die Ansteckung des Objektes sowohl im Fermenter als auch in der entnommenen Probe nicht ausgeschlossen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion der Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter so zu vervollkommnen, daß sie es gestattet, die Sterilisation der Ausrüstung zur Probeentnähme in einem einheitlichen Zyklus mit der eigentlichen Probeentnahme durchzuführen, was die Möglichkeit einer Ansteckung des zu untersuchenden Objektes ausschließen und eine Automatisierung des Probeentnahmeprozesses ermöglichen würde.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter, die ein Überströmventil, das zum Anbringen am Fermenteraustritt bestimmt ist, einen Probeaufnehmer mit einem eigenen Überströmventil am Austritt und ei-

ne Trennkammer zwischen den Überströmventilen enthält, erfindungsgemäß die Trennkammer mit einem Stutzen versehen ist, der mit einem Überströmventil für die Zuführung eines Sterilisierungsmittels in diese Kammer ausgestattet ist, während in der Eintrittsöffnung des

Probeaufnehmers ein zusätzliches Überströmventil eingebaut ist, dessen Absperrorgan aus dem Gehäuse des am Eintritt des Probeaufnehmers angebrachten Überströmventils besteht, wobei die Trennkammer auf- und abbeweglich in der Verschiebungsrichtung der Ab-

sperrorgane des Haupt- und des zusätzlichen Überströmventils des Probeaufnehmers angeordnet ist und mit ihnen sowie mit dem Gehäuse des zusätzlichen Ventils des Probeaufnehmers so zusammenwirken kann, daß in einer der Endstellungen der Trennkammer ein hermetischer Kanal zum Austritt des Sterilisierungsmittels aus dem Probeaufnehmer gebildet wird.

Zur Leistungssteigerung bei der Probeentnahme ist es vorteilhaft, daß die Einrichtung ein Karussel mit Antrieb und — an seiner Achse befestigt — einen Wärmeaustauscher und eine Fassung mit Sitzen zur Befestigung von Probeaufnehmern umfaßt, wobei die Trennkammer unter der Fassung so angeordnet ist, daß sich ihr Austrittsstutzen gegenüber dem Absperrorgan des

Hauptventils des Probeaufnehmers beim Einsetzen des letzteren in den Sitz befindet

Die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgeführte Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter gestattet es, die Sterilisation der Ausrüstung zur Entnahme von Proben in einem einheitlichen Zyklus mit der Probeentnahme, der hermetischen Verpackung der Probe und deren Abkühlung durchzuführen; sie erlaubt es auch. Proben verschiedener Gasgemische zu entnehmen, ohne ihre Zusammensetzung zu stören; sie ermöglicht es ferner. Proben der zu untersuchenden Flüssigkeit aus anaeroben Prozessen zu entnehmen; sie schließt das Gelangen von Luft in den Probeaufnehmer aus und gewährleistet dadurch die Unversehrtheit der entnommenen Proben.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtansicht einer Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter, im Längsschnitt;

Fig.2 einen Schnitt nach Linie H-II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter enthält einen Probeaufnehmer 1 (F i g. 1), der aus einem Reagenzglas 2 zur Aufnahme einer zu untersuchenden Flüssigkeit und einem am Eintritt des Reagenzglases 2 angebrachten Überströmventil 3 mit einem Absperrorgan 4 und einem Stutzen 5 für die Einführung eines Sterilisierungsmittels (des Dampfes) oder der zu untersuchenden Flüssigkeit in das Reagenzglas 2 besteht, wobei das Gehäuse des Überströmventils 3 zugleich das Absperrorgan 6 eines zusätzlichen Überströmventils 7 ist, welches zur Abführung des Dampfkondensationsmittels dient und hermetisch mit dem Reagenzglas 2 mittels einer elastischen Manschette 8 verbunden ist. Der Probeaufnehmer 1 ist im Sitz einer drehbaren Fassung 9 eingesetzt und in dieser mit Hilfe eines Flansches 10 des zusätzlichen Überströmventils 7 fixiert

Die drehbare Fassung 9 ist auf einer Welle 11 eines Karussells 12 befestigt, das mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung 13 und eines auf der Welle 11 starr befestigten Zahnrades 14 in Umdrehungen versetzt wird. Außerdem ist auf der Welle 11 des Karussells 12 ein Wärmeaustauscher 15 zur Abkühlung der Probeaufnehmer 1 mit einem Stutzen 16 für den Eintritt und einem Stutzen 17 für den Austritt eines Kälteträgers befestigt, wobei die Stutzen 16,17 an der Welle 11 mittels Ringciichtunsation gebildet Die Trennkammer 19 besitzt zwei gleichachsig angeordnete Überströmventile 27 und 28. Zur Betätigung der Ventile 27 und 28 sind an das Gehäuse 23 in einer zur Verschiebungsachse ihrer Absperrorgane senkrechten Ebene vermittels Membranen 29 und 30 Flansche 31 und 32 mit jeweiligen Stutzen 33 und 34 für die Druckluftzuführung mittels Druckluftschaltern 35 und 36 zum öffnen der Ventile 27 und 28 angeschlossen. Am Eintritt des Ventils 27 sind Stutzen ίο 37 und 38 für die Rückführung der zu untersuchenden Flüssigkeit aus einem Fermenter 39 angebracht Am Eintritt des Ventils 28 ist ein Stutzen 40 zur Dampfzuführung von einer Quelle 41 angebracht Zur Durchführung der auf- und abgehenden Bewegungen der Trennkammer 19 ist ihr Gehäuse 23 am Stößel 42 eines Druckluftantriebs 43 starr befestigt

Der Druckluftantrieb 43 gewährleistet die automatische Steuerung der Einrichtung und besteht aus einem Gehäuse 44, das durch eine biegsame Membran 45 in zwei Hohlräume aufgeteilt ist, von denen der eine einen Stutzen 46 für die Einführung von pneumatischen Steuerimpulsen besitzt, während durch den anderen der an der Membran 45 befestigte Stößel 42 geführt ist. Am Stößel 42 ist ein Aufsatz 47 ausgebildet, der schräg angeordnete Nuten 48 (s. auch F i g. 2) mit Abschrägungen aufweist, in welche zwei innere Vorsprünge 49 einer Büchse 50 frei eingreifen. Die Nuten-Vorsprünge-Anordnung ermöglicht ein Drehen der Büchse 50 um einen vorgegebenen Winkelschritt nach einer Seite bei der auf- und abgehenden Bewegung des Stößels 42. Die Büchse 50 besitzt außerdem an ihrer Außenfläche drei Vorsprünge 51,52 und 53 zum Öffnen der entsprechenden Druckluftschalter 35 und 36 für die Steuerung der Zufuhr der zu untersuchenden Flüssigkeit und des Dampfes sowie eines Druckluftschalters 54 für die Drehung der Fassung 9 bei der Auswechselung des Probeaufnehmers ί (F i g. 2).

Die Funktion der Einrichtung besteht im folgenden. In der Ausgangsstellung sind die Probeaufnehmer 1 in den Sitzen der drehbaren Fassung 9 am Umfang des Wärmeaustauschers 15 angeordnet und in der Fassung mit Hilfe der Flansche 10 fixiert.

Die Membran 45 des Druckluftantriebs 43 befindet sich in der unteren Endstellung, die Druckluftschalter 35,36 und 54 sind ausgeschaltet, die Druckluft wird den Membranen 29 und 30 nicht zugeführt, die Überströmventile 3, 7, 27 und 28 sind geschlossen, der Stutzen 20 der Trennkammer 19 ist vom Stutzen 5 des Ventils 3 getrennt. Über die Stutzen 37 und 38 läuft die zu unter-

gen 18 getrennt sind. Überdies enthält die Einrichtung 50 suchende Flüssigkeit um und dem Stutzen 40 wird das eine Trennkammer 19 mit einem Austrittsstutzen 20, der Sterilisierungsmittel (Dampf) von der Quelle 41 züge

mit einer Ringdichtung 21 zur hermetischen Stoßverbindung mit dem Stutzen 5 des Überströmventils 3 ausgestattet ist. Die Trennkammer 19 ist so angeordnet, daß sich ihr Stutzen 20 gegenüber dem Absperrorgan 4 des Ventils 3 befindet und bei einer auf- und abgehenden Bewegung der Trennkammer 19 mit dem Absperrorgan 4 und einem inneren Vorsprung 22 im Stutzen 5, d. h. mit dem Absperrorgan 6 des zusätzlichen Überströmventils 7, zusammenwirken kann.

Das Gehäuse 23 der Trennkammer 19 weist in der zum Stutzen 20 senkrechten Ebene einen Flansch 24 mit einer Ringdichtung 25 zur Gewährleistung einer hermetischen Stoßverbindung mit dem Flansch 10 des zusätzlichen Ventils 7 und einen Stutzen 26 auf. Bei geöffnetem Ventil 7 wird aus diesem und dem Stutzen 26 ein hermetischer Kanal zum Ablauf des Dampfkondensationsmittels aus dem Probeaufnehmer 1 bei der Steriliführt

Wird ein pneumatischer Steuerimpuls über den Stutzen 46 dem Hohlraum des Druckluftantriebs 43 unter der Membran 45 zugeleitet, verschiebt sich die letztere und wirkt mittels des Stößels 42 auf das Gehäuse 23 der Trennkammer 19 ein, indem sie diese in die obere Endstellung bewegt. Hierbei tritt der Stutzen 20 zunächst in den Stutzen 5 ein und verbindet sich mit ihm vermittels der Dichtung 21, wirkt dann auf das Absperrorgan 4 des Ventils 3 ein (diese Lage ist in F i g. 1 gezeigt) und öffnet es; bei der weiteren Bewegung tritt der Stutzen 20 in Wechselwirkung mit dem Anschlag ?2 des Absperrorgans 6 des zusätzlichen Ventils 7, wobei gleichzeitig mit dem öffnen desselben eine hermetische Stoßverbindung des Flansches 10 mit dem Flansch 24 mittels der Ringdichtung 25 und die Bildung eines hermetischen Kanals zum Auslassen des Dampfkondensationsmittels

aus dem Probeaufnehmer 1 stattfinden. Zugleich gleiten bei der Verschiebung des Stößels 42 die Vorsprünge 49 der Büchse 50 in den Nuten 48 und drehen, indem sie auf deren Abschrägungen treffen, die Büchse 50 um einen Winkelschritt, bei welchem der Vorsprung 52 mit dem Druckluftschalter 36 in Wechselwirkung tritt und diesen öffnet, so daß die Druckluft, die ihrerseits auf die Membran 30 wirkt, das Ventil 28 öffnet, über welches Dampf in den Probeaufnehmer 1 einströmt und in Form des Dampfkondensationsmittels aus diesem durch den hermetischen Kanal über das geöffnete Ventil 7 und den Stutzen 26 abgeführt wird.

Nach Ablauf der Zykluszeit der Sterilisierung des Probeaufnehmers 1 trifft im Druckluftantrieb 43 ein nächstfolgender pneumatischer Impuls ein, der eine teilweise Absenkung des Stößels 42 bewirkt. Hierbei bewegt sich das Absperrorgan 6 des zusätzlichen Ventils 7 nach unten und schließt das Ventil 7, der Druckluftschalter 36 unterbricht seine Zusammenwirkung mit dem Vorsprung 52 der Büchse 50, die Druckluft hört auf, auf die Membran 30 einzuwirken, das Ventil 28 schließt sich und sperrt die Dampfzuführung in den Probeaufnehmer 1 ab. Gleichzeitig mit der Abwärtsbewegung des Stößels 42 gleiten die Vorsprünge 49 der Buchse 50 in den Nuten 48 und drehen, indem sie auf deren Abschrägungen treffen, die Buchse 50 um einen Winkelschritt, bei welchem der Vorsprung 51 mit dem Druckluftschalter 35 in Wechselwirkung tritt und diesen öffnet, so daß die Druckluft ihrerseits auf die Membran 29 einwirkt und das Ventil 27 öffnet, über welches in den durch die Kondensation der Dämpfe gekühlten und evakuierten Probeaufnehmer 1 die zu untersuchende Flüssigkeit einströmt Nach Ablauf der Zykluszeit der Probeentnahme wird dem Druckluftantrieb 43 ein nächstfolgender pneumatischer Steuerimpuls zugeleitet, der den Stößel 42 in die Ausgangsstellung absenkt, wobei der Stutzen 20 seine Wechselwirkung mit dem Absperrorgan 4 und dem Stutzen 5 unterbricht, und das Ventil 3 schließt sich.

Gleichzeitig mit der Bewegung des Stößels 42 dreht sich die Büchse 50, der Vorsprung 51 hört auf, mit dem 40 Druckluftschalter 35 zusammenzuwirken, der letztere wird ausgeschaltet und schließt das Ventil 27. Hierbei gleiten die Vorsprünge 49 der Büchse 50 erneut in den Nuten 48 und drehen, indem sie auf deren Abschrägungen treffen, die Büchse um einen weiteren Winkelschritt, 45 bei welchem der Vorsprung 53 mit dem Druckluftschalter 54 in Wechselwirkung tritt, der ein Signal der Antriebsvorrichtung 13 zuleitet, wobei das Zahnrad 14 die Fassung 9 dreht, wodurch der Probeaufnehmer 1 ausgewechselt wird und alle Einrichtungselemente in die Aus- 50 gangsstellung zurückgeführt werden.

Die Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter kann in Betrieben der mikrobiologischen und medizinischen Industrie beispielsweise zum keimfreien Füllen von Ampullen mit Arzneipräparaten sowie 55 in der Nahrungsmittel- und der chemischen Industrie verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter, die ein Überströmventil, das zum Anbringen am Fermenteraustritt bestimmt ist, einen Probeaufnehmer mit einem eigenen Überströmventil am Eintritt und eine Trennkammer zwischen den Überströmventilen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkammer (19) mit einem Stutzen (40) versehen ist, der mit einem Überströmventil (28) für die Zuführung eines Sterilisierungsmittels in diese Kammer ausgestattet ist, während in der Eintrittsöffnung des Probeaufnehmers (1) ein zusätzliches Überströmventil (7) eingebaut ist, dessen Absperrorgan (6) aus dem Gehäuse des am Eintritt des Probeaufnehmers (1) angebrachten Haupt-Überströmventils (3) besteht, wobei die Trennkammer (19) mit der Möglichkeit einer auf- und abgehenden Bewegung in der Verschiebungsrichtung der Absperrorgane (4,6) des Haupt- und des zusätzlichgen Überströmventils (3,7) des Probeaufnehmers (1) und der Zusammenwirkung mit diesen Absperrorganen (4, 6) und mit dem Gehäuse des zusätzlichen Ventils (7) derart angeordnet ist, daß in der oberen Endstellung der Trennkammer (19) ein hermetischer Kanal zum Austritt des Sterilisierungsmittels aus dem Probeaufnehmer(l) besteht.

2. Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Fermenter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Karussel (12) mit Antrieb und — an seiner Welle befestigt — einen Wärmeaustauscher (15) und eine Fassung (9) mit Sitzen zur Befestigung der Probeaufnehmer (1) aufweist, wobei die Trennkammer (19) unter der Fassung (9) so angeordnet ist, daß sich ihr Austrittsstutzen (20) gegenüber dem Absperrorgan (4) des Haupt-Überströmventils (3) des Probeaufnehmers (1) beim Einsetzen des letzteren in den Sitz befindet