Sterilität

Eine der wichtigsten Qualitätsmerkmale ist beim Vergleich verschiedener Bioreaktoren die Möglichkeit, sterile Fermentationen zu gewährleisten. Diese Eigenschaften werden in großem Maße durch die Konstruktion des Bioreaktors und die Qualität der Oberflächenbearbeitung bestimmt. Sämtliche nachstehend aufgeführten Risikofaktoren, wodurch die Sterilität negativ beeinträchtigt werden kann, sind vor allem mit der Sicherstellung der Hermetik bei verschiedenen Prozeßstadien und mit der Qualität der Oberflächenbearbeitung verbunden. Die häufigsten möglichen Risikofaktoren sind aus der Sicht der Konstruktion folgend:

1. Stopfbuchsen des Rührwerks, die Abdichtung der Anschlüsse von Fühlern und anderen Einrichtungen

   Einer der typischen Zugangswege sind die Stopfbuchsen des Rührwerks. Es ist nicht immer einfach, gleichzeitig eine effektvolle Dichtung und eine ungestörte Antriebsrotation sicherzustellen. Außerdem muß man auf die regelmäßige Wartung der Stopfbuchsen des Antriebs achten, damit dort keine Infektionen anhäufen könnten. Um die mit den Stopfbuchsen verbundenen Probleme zu beseitigen, werden die Antriebe von Bioreaktoren nach dem Prinzip des magnetischen Antriebs gebildet. Im diesen Fall wird das Drehmoment mit Hilfe eines magnetischen Feldes übertragen, und deshalb kann das Behälter des Bioreaktors vollständig verschlossen sein. Bezüglich der Abdichtung von Anschlüssen der Fühler und anderer Einrichtungen (zur Einführung von Titrier- und Ernährungskomponenten, zur Probeentnahme, zur Verwirklichung des Hermostats u.a.) muß berücksichtigt werden, daß die Abdichtung mit Hilfe der Handkraft des Bedieners sichergestellt werden soll, sowohl daß die Eigenschaften der Dichtung im Ergebnis der Temperatureinwirkung bei der Sterilisation nicht geändert werden dürfen .

2. "Taschen", Unebenheiten und andere Schwachstellen, wo sich im Inneren des Behälters Infektionen ansammeln können.

   Im Inneren des Bioreaktors können die Infektionen sich dort ansammeln, wo es ungleichmäßige und unebene Stellen gibt. In Solchen Stellen können sich die infektiösen Mikroorganismen "verstecken". Deshalb muß der Boden im Inneren des Behälters abgerundet sein, es darf keine scharfen Ecken geben und die Oberflächen müssen poliert sein.

3. "Unbedachte" Probeentnahme, -methodik und -konstruktion.

   Bei der Probeentnahme muß die Dampf- und Flammenzufuhr und die Sicherstellung anderer Verhältnisse vorgesehen werden, damit nach dem Aufhören des Probeströmung die Infektion nicht "schafft", in die Flüssigkeit der Fermentation eindrängen.

4. Filtration der einfließenden und der ausfließenden Luft .

   Die Luft muß in den Bioreaktor durch einen entsprechend porösen Luftfilter zugeführt werden, um die mögliche Infektionsquelle anzuhalten. Es kommt auch vor, daß der einfließende Luftstrom vor dem Filtrieren durch beheizte Rohre geleitet wird. Auf solcher Weise versucht man, mit thermische Einwirkung die eventuellen Infektionen mindestens teilweise zu vernichten.

5. Unterhaltung des Überdrucks.

   Es ist wichtig, im oberen Raum des Bioreaktor (d.h., zwischen der Fermentationslösung und dem Deckel des Bioreaktors) einen Überdruck (0.2 -0.5 bar)sicherzustellen, um durch den Widerstand für die Infektionen den Zugang zu hindern. Das Hineinkommen der Infektionen durch die ausgehende Luftleitung wird durch die Anwendung eines Luftfilters am Luftausgang gehindert.

6. Gleichmäßige und effektvolle Wärmeübertragung.

   Diese ist erforderlich, damit man die Temperatur der Sterilisation mit einem möglichst gleichbleibenden Energieverbrauch sicherstellen könnte und damit die Erwärmung gleichmäßig wäre. Falls im Inneren des Bioreaktors die Erwärmung nicht gleichmäßig sein wird, gibt es das Risiko, daß es im Inneren des Behälters Bereiche geben wird, wo die Temperatur der Sterilisation nicht ausreichend ist.

Außerdem dürfen während der Sterilisation die Fühler, Einrichtungen, Verbindungen und andere Bausteine ihre Eigenschaften nicht verlieren. Das bedeutet, daß ausschließlich Fühler gebraucht werden müssen, die sterilisiert werden können (d.h., solche, die unter der Einwirkung der Sterilisation ihre Eigenschaften nicht ändern), und die Abdichtung aus Gummi oder anderem Material bestehen müssen, deren Betriebstemperatur mindestens 150°C ist.