Erlenmeyerkolben

Der Erlenmeyerkolben (auch Shake-Kolben genannt) wurde 1860 von Emil Erlenmeyer (1825–1909) - einem deutschen Chemiker - entwickelt. Es ist ein Glasgefäß mit einem Hals, der sich im Gegensatz zu einem Becher nach oben verengt. Es wird als Laborgerät verwendet. Für den Laboreinsatz gibt es verschiedene Versionen des Erlenmeyerkolbens, den schmalen Hals (DIN 12380 / ISO 1773) und die weite Halsform (DIN 12385) mit Perlenkante und Skala sowie je nach Anwendung auch Kolben mit Standard-Bodenverbindung (DIN) EN ISO 4797), zB B. auch für Zerstäuber oder Kolben mit Jodwert mit und ohne Kragen.

Aufgrund des sich verjüngenden Halses ist das Risiko, dass beim Hinzufügen von Substanzen, Verwirbeln, Rühren oder Kochen unkontrolliert Flüssigkeiten aus dem Kolben austreten, erheblich geringer als bei Bechern.

So können Sie Flüssigkeiten bequem mischen oder Lösungsprozesse durch Vortexen oder Rühren beschleunigen - auch relativ heftig. Genau wie der Rundkolben ist er auch für den Magnetrührer geeignet, kann aber aufgrund seines flachen Bodens direkt platziert werden. (Für den Rundkolben ist dagegen ein Korkring oder ein Stativ für einen stabilen Ständer erforderlich. Letzteres erschwert das Schwingen von Hand oder das regelmäßige Überprüfen, indem Sie es gegen das Licht halten.)

Dünnwandige Erlenmeyerkolben sollten keinem Vakuum ausgesetzt werden, da aufgrund des flachen Bodens die Gefahr einer Implosion besteht. Eine dickwandige Sonderform des Erlenmeyerkolbens ist die Einfüllflasche.

Erlenmeyer bestehen hauptsächlich aus Glas (heutzutage hauptsächlich Borosilikatglas), manchmal aber auch aus verschiedenen Kunststoffen wie Polycarbonat, Polyethylenterephthalatcopolyester (PETG), Polymethylpenten, Polypropylen oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Traditionell werden Kolben mit Stopfen verschlossen, um eine Kontamination zu vermeiden. Es gibt jedoch auch Modelle mit Schraubverschlüssen. Die Volumina reichen von 25 bis 10.000 ml. Glaskolben sind chemisch beständig gegen Lösungsmittel, starke Säuren oder alkalische Lösungen und können für die mehrfache Verwendung leicht gereinigt und autoklaviert werden. Kunststoffkolben sind je nach verwendetem Material teilweise lösungsmittelbeständig und in begrenztem Umfang autoklavierbar und werden am häufigsten als Einwegartikel verwendet.

In der Vergangenheit wurden weithalsige Erlenmeyers auch Mundaffen genannt.

Anwendungen

Mischen: Flüssigkeiten können durch Verwirbeln oder Rühren im Kolben gemischt werden, Suspensionen können stabil gehalten werden oder Auflösungsprozesse können beschleunigt werden. Der flache Boden stellt sicher, dass Erlenmeyers stabil sind und auf Magnetrührern zum Mischen von Materialien verwendet werden können. Die Kegelform und der sich verengende Hals verringern das Risiko von Spritzern im Vergleich zu offenen Bechern.
Erhitzen: Erlenmeyerkolben aus Glas eignen sich zum Erhitzen von Flüssigkeiten.
Kultur von Mikroorganismen: Zur Kultivierung aerober Mikroorganismen werden mechanisch geschüttelte Kulturgefäße verwendet, dafür sind Erlenmeyers sehr gut geeignet. Der mit der Flüssigkultur gefüllte Kolben wird auf einer Schüttelmaschine bewegt, um die Mikroorganismen gleichmäßig in der Flüssigkeit zu halten und den Gasaustausch zwischen der Flüssigkeits- und der Gasphase zu fördern. Die Größe der verwendeten Kolben variiert je nach Anwendung zwischen Millilitern und Litern. Leitbleche (nach innen gerichtete Vorsprünge) im Kolben erhöhen die Turbulenzen in der Flüssigkeit beim Schütteln und fördern so den Gasaustausch zwischen der Flüssigkeits- und der Gasphase. Dies fördert die Sauerstoffversorgung und beschleunigt so das Wachstum der Kulturorganismen. Diese Art der Kultivierung wird häufig verwendet, bevor technisch anspruchsvollere Kultivierungen im Laborkocher durchgeführt werden.

Sauerstoffversorgung in Schüttelkulturen

Eine ausreichende Versorgung einer Flüssigkultur mit Sauerstoff und ein optimaler pH-Wert sind Grundvoraussetzungen für alle zellulären Prozesse. Die Sauerstoffkonzentration in flüssigen Medien ist abhängig von der Menge an im Medium gelöstem Sauerstoff, der Menge an Sauerstoff in der Gasphase über dem Kulturmedium und der Menge an Gasblasen im Medium. Für die Effizienz des Sauerstoffeintrags (volumenbezogener Stoffübergangskoeffizient, auch kLa-Wert) in das Kulturgefäß ist die Größe der durch Mischbewegungen gebildeten Gasblasen von entscheidender Bedeutung. Um das Schäumen zu verringern, z. In einigen Fällen wurden Antischaummittel zugesetzt, was zu einer signifikanten Verringerung des kLa-Wertes führte. Herkömmliche Stopfen und die Länge des Flaschenhalses verringern auch die Sauerstoffversorgung der Flüssigkultur. Im Gegensatz dazu erhöhen verwirrte Erlenmeyerkolben sowohl die Vermischung der Flüssigkeit als auch die Oberfläche, die für den Sauerstofftransfer an der Luft-Flüssigkeits-Grenze verfügbar ist, was zu einer besseren Gasversorgung der Zellen führt.

Die Überwachung der Sauerstoffversorgung und anderer physikalisch-chemischer Umweltparameter (z. B. PH-Wert, Konzentration des gelösten Kohlendioxids) in Schüttelflaschen ist in der Bioprozess-Technologie besonders wichtig, um die Lebensbedingungen in der Flüssigkultur konstant zu halten. Neben klassischen chemischen und elektrochemischen Methoden zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration werden heute zunehmend lumineszenzbasierte Techniken eingesetzt. Der Vorteil dieser optischen Messmethoden besteht darin, dass im Medium kein Sauerstoff verbraucht wird, die Messung unabhängig vom pH-Wert und der Ionenstärke ist [8] und sogar mehrere Stoffwechselparameter unter aseptischen Bedingungen ohne Probenahme parallel bestimmt werden können. Mit dieser Online-Kontrolle können kritische Prozessparameterkonzentrationen in Flüssigkulturen rechtzeitig erfasst und korrigiert werden, indem das Medium gewechselt oder die Kultur verarbeitet wird.

Für eine gute Belüftung und Vermischung der Flüssigkultur ist auch die Rotation der Flüssigkeit "in Phase" wichtig, d.h. H. die Synchronbewegung mit der Schüttelbewegung des Tabletts. Die gerührte Kultur kann unter bestimmten Bedingungen "phasenverschoben" werden. Die Flüssigkeit schwappt unkontrolliert auf den Boden des Kolbens, was zu einer schlechten Vermischung, einer verringerten Gas-Flüssigkeits-Übertragung und einer geringeren Leistungsaufnahme führt. Der Hauptfaktor, der bewirkt, dass eine Flüssigkultur außer Phase gerät, ist die Viskosität des Mediums. Kleine Schütteldurchmesser, niedrige Füllstände und viele und / oder große Leitbleche fördern ebenfalls die Zustandsänderung.