Quelltext der Seite Erlenmeyerkolben

[[Datei:Matraz de Erlenmeyer - Diseño original.png|mini|Originalentwurf von Emil Erlenmeyer]]
[[Datei:Emil Erlenmeyer.jpeg|mini|Emil Erlenmeyer]]

Der '''Erlenmeyerkolben''' (Synonym '''Schüttelkolben''') ist ein [[Kolben (Gefäß)|Kolben]] mit einem flachen Boden, der nach oben hin in einer [[Kegel (Geometrie)|Kegelform]] immer enger wird und einen [[Zylinder (Geometrie)|zylindrischen]] Hals besitzt. Er wurde 1860 vom deutschen Chemiker [[Emil Erlenmeyer]] entwickelt.<ref name="ABC Chemie">''Brockhaus ABC Chemie.'' F.&nbsp;A. Brockhaus Verlag, Leipzig 1965, S. 702–703.</ref>

Die Glasgefäße werden als [[Laborgerät]] genutzt. Im Laborgebrauch existieren verschiedene Ausführungen des Erlenmeyerkolbens, die Enghals- (DIN 12380/ISO 1773) und die Weithals-Form (DIN 12385) mit Bördelrand und Teilung und je nach Anwendung auch Kolben mit [[Normschliff]] (DIN EN ISO 4797),  z.&nbsp;B. auch für Zerstäuber oder [[Iodzahlkolben]] ohne und mit Kragen.

== Eigenschaften ==
Durch den sich verjüngenden Hals ist die Gefahr, dass Flüssigkeiten bei Zugabe von Substanzen, beim Schwenken, Rühren oder Sieden unkontrolliert aus dem Kolben entweichen, deutlich kleiner als bei Bechergläsern.

So können im Erlenmeyerkolben bequem z.&nbsp;B. Flüssigkeiten vermischt oder Lösungsvorgänge durch&nbsp;– auch relativ heftiges&nbsp;– Schwenken oder Rühren beschleunigt werden. Er eignet sich wie der [[Rundkolben]] auch gut für den [[Magnetrührer]], kann aber wegen seines flachen Bodens direkt abgestellt werden. (Der Rundkolben hingegen benötigt einen Korkring oder ein [[Stativ]] für den festen Stand, letzteres macht ein Schwenken mit der Hand oder ein häufiges Prüfen durch Halten ins Gegenlicht umständlicher.)

Dünnwandige Erlenmeyerkolben dürfen nicht einem [[Vakuum]] ausgesetzt werden, da wegen des flachen Bodens [[Implosion]]sgefahr besteht. Eine dickwandige Sonderform des Erlenmeyerkolbens ist die [[Saugflasche (Labor)|Saugflasche]].

=== Material ===
Erlenmeyerkolben werden vorwiegend aus Glas (heute überwiegend [[Borosilikatglas]]) gefertigt, manchmal auch aus verschiedenen Kunststoffen wie [[Polycarbonate|Polycarbonat]], [[Polyethylenterephthalat]]-Copolyester (PETG), [[Polymethylpenten]], [[Polypropylen]] oder [[Polytetrafluorethylen]] (PTFE). Traditionell werden Erlenmeyerkolben zur Verhinderung von Kontaminationen mit Stopfen verschlossen, es gibt jedoch auch Modelle mit Schraubverschluss. Die Volumina reichen von 25 bis 10.000 ml. Glaskolben sind chemisch beständig gegen Lösungsmittel, starke Säuren oder mäßig alkalische Lösungen und können einfach gereinigt und [[Sterilisation|sterilisiert]] sowie [[autoklav]]iert werden, so dass sie mehrfach verwendet werden können. Kunststoff-Kolben sind je nach verwendetem Material bedingt lösungsmittelresistent sowie eingeschränkt autoklavierbar und werden in der Regel als Einwegprodukt angeboten.

=== Ausführungen und Bauformen ===
Je nach Größe der Öffnung, im Verhältnis zum Gefäß, kann zwischen enghalsigen und weithalsigen Erlenmeyerkolben unterschieden werden.

Weithalsige Erlenmeyerkolben wurden früher auch als [[Maulaffe#Weitere Bedeutungen des Ausdrucks „Maulaffe“|Maulaffen]] bezeichnet.<ref>Arthur Stähler u.&nbsp;a. (Hrsg.): ''Handbuch der Arbeitsmethoden in der anorganischen Chemie.'' Veith & Co., Leipzig 1913, S. 99.</ref>

<gallery>
File:Chemistry-3533039 960 720.jpg|Vier Erlenmeyerkolben und ein [[Becherglas]]
Erlenmeyer flasks de.svg|Verschiedene Erlenmeyerkolben
Erlenmeyer flask hg.jpg|Erlenmeyerkolben 500&nbsp;ml
Duran erlenmeyer flask narrow neck 50ml.jpg|Erlenmeyerkolben 50&nbsp;ml Enghals
Duran erlenmeyer flask wide neck 50ml.jpg|Erlenmeyerkolben 50&nbsp;ml Weithals („[[Maulaffe#Weitere Bedeutungen des Ausdrucks „Maulaffe“|Maulaffe]]“)
File:Culture flasks cabinet in MPI-CBG.jpg|Schrank mit für Kulturen bestimmten Erlenmeyerkolben
</gallery>

Es gibt mehrere Normen, die sich mit Erlenmeyerkolben befassen:

* DIN ISO 1773 enghalsige Erlenmeyerkolben
* EN ISO 24450 weithalsige Erlenmeyerkolben
* DIN ISO 4797 Erlenmeyer mit Normschliff

Folgende Größen sind in den Normen beschrieben:


{| class="wikitable"
|+ '''Enghals-Erlenmeyerkolben'''
|-
! Nennvolumen<br />ml !! Größter äußerer Durchmesser<br />mm    !! Äußerer Halsdurchmesser<br />mm !! Gesamthöhe<br />mm !! Wanddicke (min.)<br />mm
|-
| 25 || 42 ± 1 || 22 ± 1 || 75 ± 3 || 0,8
|-
| 50 || 51 ± 1 || 22 ± 1 || 90 ± 3 || 0,8
|-
| 100 || 64 ± 1,5 || 22 ± 1 || 105 ± 3 || 0,8
|-
| 250 || 85 ± 2 || 34 ± 1,5 || 145 ± 3 ||0,9
|-
| 500 || 105 ± 2 || 34 ± 1,5 || 180 ± 4 || 0,9
|-
| 1000 || 131 ± 3 || 42 ± 2 || 220 ± 4 || 1,3
|-
| 2000 || 166 ± 3 || 50 ± 2 || 280 ± 4 || 1,5
|-
| 3000 || 187 ± 3 || 50 ± 2 || 310 ± 5 || 1,8
|-
| 5000 || 220 ± 3 || 50 ± 2 || 365 ± 5 || 1,8
|}


{| class="wikitable"
|+ '''Weithals-Erlenmeyerkolben'''
|-
! Nennvolumen<br />ml !! Größter äußerer Durchmesser<br />mm    !! Äußerer Halsdurchmesser<br />mm !! Gesamthöhe<br />mm !! Wanddicke (min. / max.)<br />mm
|-
| 50 || 51 ± 1 || 34 ± 1,5 || 85 ± 3 || 0,8  /  2,5
|-
| 100 || 64 ± 1,5 || 34 ± 1,5 || 105 ± 3 || 0,8 / 2,5
|-
| 250 || 85 ± 2 || 50 ± 2 || 140 ± 3 || 09 / 3,3
|-
| 500 || 105 ± 2 || 50 ± 2 || 175 ± 4 || 09 / 3,3
|-
| 1000 || 131 ± 3 || 50 ± 2 || 220 ± 4 || 1,3 / 3,6
|}


* DIN 4797 beschreibt zwei unterschiedliche Reihen Schlifferlenmeyerkolben

{| class="wikitable"
|+ '''Schliff-Erlenmeyerkolben'''
|-
! rowspan="2"|Nennvolumen<br />ml
! colspan="2"|Reihe 1
! colspan="2"|Reihe 2
|-
! Gesamthöhe<br />mm
! Schliffgröße<br />NS
! Nominale Gesamthöhe<br />mm
! Schliffgröße<br />NS
|-
| 10 || 60 ± 3 || 14/23 || --- || ---
|-
| 25 || 70 ± 3 || 14/23<br />19/26 || 70 || 14/23<br />19/26
|-
| 50 || 85 ± 3 || 14/23<br />19/26 || 85 || 14/23<br />19/26<br />24/29<br />29/32
|-
| 100 || 100 ± 6 || 14/23<br />19/26<br />24/29<br />29/32 || 105 || 14/23<br />19/26<br />24/29<br />29/32
|-
| 250 || 140 ± 6 || 19/26<br />24/29<br />29/32 || 135 || 19/26<br />24/29<br />29/32<br />34/35
|-
| 500 || 175 ± 6 || 19/26<br />24/29<br />29/32 || 170 || 19/26<br />24/29<br />29/32<br />34/35
|-
| 1000 || 220 ± 7 || 24/29<br />29/32<br />34/35 || 210 || 24/29<br />29/32<br />34/35
|-
| 2000 || 270 ± 7 || 24/29<br />29/32<br />34/35 || 275 || 24/29<br />29/32<br />34/35
|-
| 3000 || --- || --- || 310 || 34/35<br />45/40
|-
| 5000 || --- || --- || 365 || 34/35<br />45/40
|}

== Anwendungsbereiche ==
[[Datei:Algal cultures (51160010381).jpg|mini|Kultivierung von Algenkulturen in Erlenmeyerkolben]]
* Durchmischung: Durch Schwenken oder Rühren können im Erlenmeyerkolben Flüssigkeiten vermischt, Suspensionen stabil erhalten oder Lösungsvorgänge beschleunigt werden. Durch den flachen Boden sind Erlenmeyerkolben standsicher und können auf Magnetrührern zum Vermischen von Stoffen eingesetzt werden. Die Kegelform und der enger werdende Hals reduzieren die Spritzgefahr im Vergleich zu offenen Bechergläsern.
* Erhitzen: Erlenmeyerkolben aus Glas eignen sich zum Erhitzen von Flüssigkeiten.
* Kultivierung von Mikroorganismen: Zur Kultivierung aerober Mikroorganismen werden mechanisch geschüttelte Kulturgefäße verwendet, Erlenmeyerkolben eignen sich dafür gut. Der mit der Flüssigkultur befüllte Erlenmeyerkolben wird auf einer Schüttelmaschine bewegt, um die Mikroorganismen gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilt zu halten und den Gasaustausch zwischen Flüssigkeit und Gasphase zu fördern. Die Größe der verwendeten Erlenmeyerkolben variiert dabei anwendungsspezifisch vom Milliliter- bis Liter-Maßstab. [[Schikane (Technik)|Schikanen]] (nach innen gerichtete Vorsprünge) im Erlenmeyerkolben erhöhen beim Schütteln die Turbulenz in der Flüssigkeit und fördern dadurch den Gasaustausch zwischen Flüssigkeit und Gasphase.<ref>{{Internetquelle |url=https://carlroth.blog/der-erlenmeyerkolben-laborgeraet-mit-allen-schikanen/ |titel=Der Erlenmeyerkolben – Laborgerät mit allen Schikanen |werk=Carl Roth |datum=2019-06-18 |sprache=de-DE |abruf=2022-06-14}}</ref> Dadurch wird der Sauerstoffeintrag gefördert und damit das Wachstum der kultivierten Organismen beschleunigt.<ref>S. Schiefelbein, A. Fröhlich, G. T. John, F. Beutler, C. Wittmann, J. Becker: ''Oxygen supply in disposable shake-flasks: prediction of oxygen transfer rate, oxygen saturation and maximum cell concentration during aerobic growth.'' In: ''Biotechnology Letters.'' 35, Nr. 8, 2013. [[doi:10.1007/s10529-013-1203-9]]. PMID 23592306</ref> Diese Art der Kultivierung wird oft verwendet, bevor technisch anspruchsvollere Kultivierungen im [[Laborfermenter]] durchgeführt werden.

== Sauerstoffversorgung in Schüttelkulturen ==

Die ausreichende Versorgung einer Flüssigkultur mit Sauerstoff sowie ein pH-Optimum sind Grundvoraussetzung für alle zellulären Prozesse. Die Sauerstoffkonzentration in Flüssigmedien ist abhängig von der Menge an im Medium gelöstem Sauerstoff, von der Sauerstoffmenge in der Gasphase oberhalb des Kulturmediums sowie von der Menge an Gasblasen im Medium. Dabei ist für die Effizienz des Sauerstoffeintrages ([[volumenbezogener Stoffübergangskoeffizient]], Synonym kLa-Wert) in das Kultivierungsgefäß auch die Größe der Gasblasen, welche durch Durchmischungsbewegungen entstehen, von entscheidender Bedeutung.<ref name="Praxis Bioprozesstechnik">V. C. Hass, R. Pförtner (Hrsg.): ''Praxis der Bioprozesstechnik mit virtuellem Praktikum.'' Springer Spektrum, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8274-1795-4, S. 19f.</ref> Zur Reduzierung der Schaumbildung werden in gerührten Bioreaktoren z.&nbsp;T. [[Entschäumer|Antischaummittel]] zugesetzt, welche zu einer erheblichen Absenkung des kLa-Wertes führen.<ref name="Praxis Bioprozesstechnik" /><ref>S. Routledge: ''Beyond de-foaming: The effects of antifoams on bioprocess productivity.'' In: ''Computational and Structural Biotechnology Journal.'' 3, Nr. 4, 2012. [[doi:10.5936/csbj.201210014]]. PMID 24688674.</ref> Traditionelle Stopfen und die Länge des Kolbenhalses reduzieren die Versorgung der Flüssigkultur mit Sauerstoff ebenfalls.<ref>J. S. Schultz: ''Cotton closure as an aeration barrier in shaken flask fermentation.'' In: ''Journal of Applied Microbiology.'' 12, Nr. 4, 1964. {{PMC|1058122}}.</ref><ref name="Gupta">A. Gupta, G. Rao: ''A Study Of Oxygen Transfer in Shake Flasks Using a Non-Invasive Oxygen Sensor.'' In: ''Biotechnology and Bioengineering.'' 84, Nr. 3, 2003. PMID 12968289.</ref> Im Gegensatz dazu erhöhen Erlenmeyerkolben mit Schikanen sowohl die Durchmischung der Flüssigkeit als auch die für den Sauerstofftransfer verfügbare Oberfläche an der Luft-Flüssigkeits-Grenze und führen somit zu einer besseren Gasversorgung der Zellen.<ref name="Gupta" />

Die Überwachung der Sauerstoffversorgung und anderer physikochemischer Umgebungsparameter (z.&nbsp;B. pH-Wert, Konzentration an gelöstem Kohlenstoffdioxid) in Schüttelkolben ist vor allem in der Bioprozesstechnik bedeutend, um die Lebensbedingungen in der Flüssigkultur konstant zu halten. Neben klassischen chemischen und elektrochemischen Verfahren zur [[Oxymetrie|Bestimmung der Sauerstoffkonzentration]] kommen heute vermehrt Lumineszenz-basierte Techniken zum Einsatz. Vorteil dieser optischen Messmethoden ist, dass kein Sauerstoff im Medium verbraucht wird, die Messung unabhängig vom pH-Wert und der Ionenstärke ist<ref>Y. Amao: ''Probes and polymers for optical sensing of oxygen.'' In: ''Microchimica Acta.'' 143, Nr. 1, 2003, [[doi:10.1007/s00604-003-0037-x]].</ref> und sogar mehrere Stoffwechselparameter unter aseptischen Bedingungen ohne Probennahme parallel bestimmt werden können.<ref>T. Anderlei, W. Zang, M. Papaspyrou, J. Büchs: ''Online respiratory activity measurement (OTR, CTR, RQ) in shake flasks.'' In: ''Biochemical Engineering Journal.'' 17, Nr. 3, 2004, [[doi:10.1016/S1369-703X(03)00181-5]].</ref> Durch diese Online-Kontrolle können bei Flüssigkulturen kritische Prozessparameterkonzentrationen rechtzeitig erkannt und durch Medienwechsel oder Weiterverarbeitung der Kultur behoben werden.

Für eine gute Belüftung und Durchmischung der Flüssigkultur ist weiterhin die Rotation der Flüssigkeit „in Phase“ wichtig, d.&nbsp;h. die synchrone Bewegung mit der Schüttelbewegung des Tablars. Die geschüttelte Kultur kann unter bestimmten Bedingungen „außer Phase“ (engl. out of phase phenomenon) geraten. Dabei schwappt die Flüssigkeit unkontrolliert am Boden des Kolbens, was eine schlechte Durchmischung, einen reduzierten Gas-Flüssigkeits-Stofftransfer sowie einen reduzierten Leistungseintrag zur Folge hat. Hauptfaktor für das „außer Phase geraten“ einer Flüssigkultur ist die Viskosität des Mediums. Aber auch kleine Schütteldurchmesser, geringe Füllstände und viele und/oder große Schikanen begünstigen die Zustandsänderung.<ref>J. Buechs, U. Maier, C. Milbradt, B. Zoels: ''Power consumption in shaking flasks on rotary shaking machines: II. Nondimensional description of specific power consumption and flow regimes in unbaffled flasks at elevated liquid viscosity.'' In: ''Biotechnology and Bioengineering.'' 68, Nr. 6, 2000. PMID 10799984.</ref><ref>J. Buechs, S. Lotter, C. Milbradt: ''Out-of-phase operation conditions, a hitherto unknown phenomenon in shaking bioreactors.'' In: ''Biochemical Engineering Journal.'' 7, Nr. 2, 2001. [[doi:10.1016/S1369-703X(00)00113-3]].</ref><ref>C. P. Peter, S. Lotter, U. Maier, J. Buechs: ''Impact of out-of-phase conditions on screening results in shaking flasks experiments'' In: ''Biochemical Engineering Journal.'' 17, 2004. [[doi:10.1016/S1369-703X(03)00179-7]].</ref>

== Literatur ==
* D. Schlee, H.-P. Kleber (Hrsg.): ''Wörterbücher der Biologie – Biotechnologie Teil II.'' Gustav-Fischer Verlag, Jena 1991, ISBN 3-334-00311-6, S. 923.
* ''Lehrbuch der Anorganischen Chemie.'' Verlag Walter de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3, S. 7.
* ''Taschenatlas der Biotechnologie und Gentechnik.'' Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2002, ISBN 3-527-30865-2, S. 192.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Erlenmeyer flasks|Erlenmeyerkolben}}

== Einzelnachweise ==
<references responsive/>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4648993-9}}

[[Kategorie:Kolben]]
[[Kategorie:Laborgerät]]
[[Kategorie:Glasgefäß]]