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Behältnisse, in denen Kleinstlebewesen beziehungsweise lebende Zellen oder Mikroorganismen gezüchtet und kultiviert werden, um Stoffwechselsubstanzen zu produzieren, werden als Bioreaktoren bezeichnet. Die Abmessungen eines Bioreaktors können unterschiedlich groß sein. Sie reichen in der Praxis von einigen Millimetern bis hin zu tausend Kubikmetern. Für den Einsatz im Produktionsausmaß werden diese Bioreaktoren überwiegend als sogenannte Fermenter verwendet. Das Volumen eines Bioreaktors ergibt sich in Abhängigkeit von der bestehenden Leistungsfähigkeit eines Bioreaktors. Derzeit sind mehrere Bioreaktorarten zu finden. Nach dem jeweiligen Aufbau werden beispielsweise die Festbett- und die Rieselstrom- sowie die Rührkessel-, die Photo- und die Rohrreaktoren betrieben. Bioreaktoren können auch miteinander kombiniert werden.
Bioreaktoren und ihre Klassifizierung
Bei der Gruppierung von Bioreaktoren kann ebenfalls der Leistungseintrag betrachtet werden. Befinden sich in einem Bioreaktor sogenannte Leitrohre, dann sind die Propeller- und die Strahlschlaufen- sowie die Mammutschlaufenkomponenten entsprechende Ausfertigungstypen. Je nach Befüllungsprozess werden die Behälter in die Fed-Batch und die Batchreaktoren eingeteilt. Für eine effiziente Arbeitsweise und eine möglichst hohe Ausbeute muss ein Bioreaktor kontrolliert betrieben werden. Das bedeutet, dass eine Überwachung und Steuerung der im Inneren ablaufenden Vorgänge und Bedingungen erfolgt. Das geschieht unter anderem durch eingeführte elektronische Sonden. Diese messen neben dem pH-Wert die Konzentration an Feuchtigkeit, die Temperatur, die optische Dichte und den Gehalt an Gasen wie Kohlendioxid und Sauerstoff. Darüber hinaus ist es wichtig, die Mikroorganismen mit Glukose, Laktat und Glyzerin zu versorgen. Außerdem wird der aktuelle Stand der Kultivierung überwacht. Die modernen Bioreaktoren werden in unterschiedlichen Industrie- und Handwerksbereichen, in denen ohne Mikroorganismen nicht gearbeitet werden kann, eingesetzt. Das betrifft beispielsweise Winzereien und Brauereien, Kläranlagen sowie pharmazeutische Unternehmen.