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Dokumentenidentifikation DE102006001623A1 12.07.2007
Titel Behälter und Verfahren zum Mischen von Medien
Anmelder Sartorius AG, 37075 Göttingen, DE
Erfinder Baumfalk, Reinhard, Dr., 37083 Göttingen, DE;
Obermann, Stefan, 37139 Adelebsen, DE;
Reif, Oscar-Werner, Dr., 30173 Hannover, DE;
Schmidt, Dieter, Dr., 37124 Rosdorf, DE
Vertreter Fiedler, Ostermann & Schneider, 37073 Göttingen
DE-Anmeldedatum 11.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006001623
Offenlegungstag 12.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.07.2007
IPC-Hauptklasse B01F 3/04(2006.01)A, F, I, 20060111, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01F 15/00(2006.01)A, L, I, 20060111, B, H, DE   G01D 11/30(2006.01)A, L, I, 20060111, B, H, DE   C12M 1/34(2006.01)A, L, I, 20060111, B, H, DE   C12M 1/24(2006.01)A, L, I, 20060111, B, H, DE   C12M 1/02(2006.01)A, L, I, 20060111, B, H, DE   G08C 17/00(2006.01)A, L, I, 20060111, B, H, DE   G08C 23/04(2006.01)A, L, I, 20060111, B, H, DE   
Zusammenfassung Behälter und Verfahren zum Mischen von Medien, insbesondere als Einwegbehälter, der wenigstens eine verschließbare Öffnung zum Ein- und/oder Austragen der Medien besitzt und einen ersten Sensor zum Messen wenigstens eines Parameters der Mischung aufweist, wobei mindestens ein zweiter Sensor zum Messen des gleichen Parameters in einem Abstand zu dem ersten Sensor angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Mischen von Medien, insbesondere als Einwegbehälter, der wenigstens eine verschließbare Öffnung zum Ein- und/oder Austragen der Medien besitzt und einen ersten Sensor zum Messen wenigstens eines Parameters der Mischung aufweist.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Mischen von Medien in einem Behälter, insbesondere einem Einwegbehälter, in dem mindestens ein Medium eingebracht und mit mindestens einem weiteren Medium vermischt wird, wobei Parameter der Mischung mit einem Sensor messbar sind.

In der pharmazeutischen/biotechnologischen Industrie müssen in verschiedensten Applikationen sterile Flüssigkeiten nicht nur umgefüllt, transportiert und gelagert, sondern auch manipuliert werden. Dazu gehören z.B. Mischprozesse, in denen flüssige oder feste Medien den sterilen Flüssigkeiten zugegeben und kontrolliert miteinander vermischt werden müssen. Dies hat zudem auch unter sterilen Bedingungen zu erfolgen.

Typische Applikationen sind hier die „Virusdeaktivierung" oder das Einsetzen von Puffern. In der Applikation „Virusdeaktivierung" ist das Ziel, mögliche vorhandene Viren in pharmazeutischen/biotechnologischen Sterilprodukten (sterile Flüssigkeiten im Prozessmaßstab > 10 l) durch eine massive Veränderung des pH-Wertes zu deaktivieren. Dazu wird dem Sterilprodukt eine pH-verändernde Lösung oder Feststoff zugesetzt, bis ein definierter pH-Wert erreicht wird.

Sterile Puffer sind ein wichtiges Medium z.B. für die Chromatographie als Trennungsverfahren in der pharmazeutischen/biotechnologischen Industrie. Diese Puffer werden durch den Zusatz von festen Stoffen oder flüssigen Lösungen zu sterilem Reinstwasser und einem anschließenden Mischprozess erzeugt. Dabei ist auch hier ein relevantes Kriterium, dass die Puffer in steriler Form vorliegen, da häufig Arbeitsprozesse gewählt werden, in denen die Puffer auf Vorrat produziert werden und somit für Tage oder Wochen eingelagert werden müssen.

Da es sich bei den genannten Bespielen für Applikationen in der pharmazeutischen/biotechnologischen Industrie um übliche validierte Prozesse handelt, die eine stetige Kontrolle des Zustandes der Flüssigkeiten und der Prozessschritte erfordern, ist es notwendig, die Prozessgrößen wie z.B. Temperatur oder pH-Wert der sterilen Flüssigkeiten zu messen.

Es ist bekannt, für die o.g. Prozesse sterilisierbare Stahl- oder Glasbehälter zu verwenden, in die herkömmliche Messtechnik (pH-Elektroden) oder Mischtechnik (Rührer) eingebracht werden. Dies bringt sowohl hohe Investitionskosten (Edelstahlbehälter, Steriltechnik etc.) mit sich, als auch hohe Prozesskosten sowie langwierige Prozesse (validierte Sterilisierungen per Dampf, etc.). Insbesondere die Lagerung von sterilen Flüssigkeiten ist mit dieser Technik sowohl unter kaufmännischen Aspekten als auch durch den Platzbedarf nicht realisierbar.

Aus der WO 2005/068059 A1 ist ein Behälter zum Mischen von Medien bekannt, der wenigstens eine verschließbare Öffnung zum Ein- und/oder Austragen der Medien besitzt. Weiterhin weist der bekannte Mischbeutel einen Sensor zum Messen eines Parameters der Mischung sowie einen Rührer auf. Der Mischbeutel kann dabei dem Nutzer bereits sterilisiert zur Verfügung gestellt werden.

Nachteilig bei diesem bekannten Mischbeutel ist die unzureichende Adaption an Mess- und Regelprozesse. Insbesondere kommt es in solchen flexiblen Mischbeuteln – auch bei Verwendung eines im Beutel angeordneten Rührers – zu Strömungen mit unterschiedlichen Turbulenzen, was zumindest zeitweise zu unterschiedlichen Durchmischungen führt. Bei Verwendung eines Sensors kann es dabei zu Fehlmessungen bzw. aufgrund der unterschiedlichen Durchströmungen in Teilbereichen zumindest zeitweise zu einer unerwünschten Überschreitung eines Zielwertes kommen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Mischbehälter so zu verbessern, dass eine kontrollierte Durchmischung möglichst ohne zusätzliche Überschreitung der Zielwerte oder anderer vorgegebener Werte durchgeführt werden kann. Dies soll zudem möglichst kostengünstig erreicht werden.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass mindestens ein zweiter Sensor zum Messen des gleichen Parameters in einem Abstand zu dem ersten Sensor angeordnet ist.

Durch die Anordnung eines zweiten Sensors, der in einem ersten Abstand zu dem ersten Sensor angeordnet ist, kann der zu messende Parameter an zwei unterschiedlichen Orten gemessen werden, so dass unterschiedliche Strömungsbilder besser erfasst werden können. Auch kann durch Vergleich der beiden Messwerte festgestellt werden, ob eine gute Durchmischung erfolgt ist.

Vorteilhaft kann der Behälter als sterilisierter, flexibler Beutel ausgebildet sein. Der Behälter kann somit als sterilisierter Beutel in steriler Verpackung geliefert werden, wobei die Sensoren bei Lieferung bereits im Beutel angeordnet und ebenfalls sterilisiert sind. Eine Sterilisation beim Nutzer ist damit nicht nötig. Die erfindungsgemäßen Behälter sind auch als Bioreaktor oder Fermenter einsetzbar, in Form flexibler Beutel insbesondere als Einweg-Vorrichtungen (Disposable Bioreaktoren).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste der mindestens zwei Sensoren im Bereich eines Drittels des Behälters angeordnet, das von der Öffnung zum Eintragen der Medien am weitesten entfernt liegt und der zweite Sensor im Bereich eines Drittels des Behälters angeordnet, in dem die Öffnung zum Eintragen der Medien liegt.

Durch die Anordnung der Sensoren in unterschiedlichen Bereichen wird die Sicherheit, unterschiedliche Strömungs- und Mischbereiche zu treffen, weiter erhöht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein dritter oder sind weitere Sensoren zum Messen des gleichen Parameters in einem Abstand zum ersten und zweiten Sensor angeordnet.

Durch diese Anordnung wird die Sicherheit in unterschiedlich durchmischten Bereichen des Behälters zu messen, weiter erhöht. Zugleich wird auch die Genauigkeit bzw. Auflösung erhöht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in bei bestimmungsgemäßen Gebrauch zu erwartenden Bereichen mit turbulenzarmer Strömung eine höhere Anzahl von Sensoren angeordnet als in Bereichen mit zu erwartender turbulenzstarker Strömung.

In Bereichen turbulenzstarker Strömung ist eine bessere und schnellere Durchmischung zu erwarten als in Bereichen mit turbulenzarmer Strömung. In den Bereichen mit turbulenzstarker Strömung bzw. guter Durchmischung können daher gegenüber den anderen Bereichen Sensoren eingespart werden. Die unterschiedlichen Strömungsbereiche können zweckmäßigerweise in Abhängigkeit vom vorgesehenen Verwendungszweck in entsprechenden Versuchen ermittelt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Sensoren zur Messung des pH-Wertes und/oder der Leitfähigkeit und/oder der Temperatur vorgesehen. Aber auch andere Parameter können mit entsprechenden Sensoren gemessen werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sensoren über einen Sensorträger, der mindestens mit einer dem Sensor abgewandten rückwärtigen Teilfläche oder Rückfläche an der Innenwandung der Behälterwandung anliegt, an der Behälterwandung befestigt.

Durch die Anordnung der Sensorträger bzw. Teilen davon an der Innenfläche wird sichergestellt, dass die Sterilität im Inneren des Behälters beim Anschluss der Sensoren nicht beeinträchtigt wird. Durch die Verwendung eines Sensorträgers wird eine einfache sichere Verbindung mit der Beutelwandung gewährleistet.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Sensorträger mit einem Zentralstück durch eine Öffnung in der Behälterwandung hindurchgeführt und ist durch ein Klemmteil, das mit dem Zentralstück verbindbar ist, an der Behälterwandung fixiert, wobei die Behälterwandung zwischen rückwärtiger Teilfläche des Sensorträgers und an einer einer Außenwandung des Behälters zugewandten Anlagefläche des Klemmteils, geklemmt wird, und wobei die rückwärtige Teilfläche dichtend an der Innenwandung der Behälterwandung anliegt.

Dadurch, dass die Behälterwandung zwischen Sensorträger und Klemmteil geklemmt wird und die rückwärtige Teilfläche an der Innenwandung der Behälterwandung anliegt, entsteht eine dichte und zuverlässige Verbindung zwischen Sensorträger und Behälterwandung. Die Sterilität im Behälter wird dadurch nicht beeinträchtigt und auf Klebstoffe zwischen Behälterwandung und Sensorträger kann ganz verzichtet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Klemmteil mit dem Zentralstück verrastbar.

Dadurch, dass das Zentralstück und das Klemmteil miteinander verrastbar sind, lässt sich die Vorrichtung einfach und kostengünstig montieren.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Klemmteil mit dem Zentralstück verschraubbar.

Durch das Verschrauben des Klemmteils mit dem Zentralstück entsteht ebenfalls eine einfache und sichere Verbindung der Vorrichtung mit der Behälterwandung. Zudem können bei einer Verschraubung evtl. Toleranzen zwischen den miteinander verbundenen Teilen einfacher ausgeglichen werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die rückwärtige Teilfläche einen oder mehrere Klemmvorsprünge auf, die quer zur Behälterwandung in die Behälterwandung eingreifen.

Durch die Klemmvorsprünge, die in die Behälterwandung eingreifen, wird sichergestellt, dass die Behälterwandung nicht seitlich aus der Klemmverbindung herausgezogen werden kann.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Anlagefläche des Klemmteils einen oder mehrere Klemmvorsprünge auf, die quer zur Behälterwandung in die Behälterwandung eingreifen. Die Klemmvorsprünge sind insbesondere beim Verschrauben des Klemmteiles als ringförmige Stege ausgebildet. Die Klemmvorsprünge des Sensorträgers und des Klemmteils sind aufeinander abgestimmt und beispielsweise versetzt zueinander angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch das Zentralstück des Sensorträgers eine elektrische oder optische Verbindung vom Sensor zu einer Sensorelektronik außerhalb des Behälters geführt.

Dabei lässt sich im Zentralstück die elektrische oder optische Verbindung sicher anordnen. Sie kann beispielsweise zusammen mit dem Sensor in das Zentralstück bzw. dem Sensorträger eingegossen werden. Auch ist es möglich am Zentralstück eine elektrische oder optische Kupplung anzuordnen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Sensorträger eine elektronische oder optische Sendeeinheit auf, die mit dem Sensor verbunden ist, wobei die Sendeeinheit mit einer außerhalb des Behälters angeordneten Empfangseinheit drahtlos kommuniziert.

Durch die Sendeeinheit im Sensorträger kann auf einen Durchbruch in der Behälterwandung verzichtet werden. Außerhalb des Behälters wird dann lediglich eine entsprechende Empfangseinheit zur drahtlosen Kommunikation benötigt, die wieder verwendbar ausgebildet sein kann. Ein Verschweißen des Sensorträgers mit der Behälterwandung ist hier grundsätzlich ohne Probleme möglich, da evtl. Dichtungsprobleme der Schweißnaht hier keine Rolle spielen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Sensorträger an seiner Rückfläche ein Zentralstück auf, das von einer Ausbuchtung der Behälterwandung formschlüssig umgeben wird.

Durch die Ausbuchtung am Zentralstück, die von einer korrespondierenden Ausbuchtung der Behälterwandung formschlüssig umgeben wird, kann auf ein Verschweißen bzw. Verkleben verzichtet werden. Grundsätzlich reicht es aber auch aus, das Zentralstück in eine Ausbuchtung der Behälterwandung einzusetzen und über einen von außen angebrachten Klemmring zu fixieren, der die notwendige Empfangseinheit aufweisen kann.

Die bekannten verfahren zum Mischen von Medien, insbesondere in Einwegbehältern, weisen die o.g. Nachteile auf.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahren so zu verbessern, dass auch in Einwegbehältern, wie Mischbeuteln, eine kontrollierte Mischung ermöglicht wird, die insbesondere auch das zeitweise Überschreiten in bestimmten Bereichen von vorgegebenen Zielwerten einzelner Parameter vermeidet.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 20 dadurch gelöst, dass folgende Schritte vorgesehen sind:

  • a) Vorlegen des mindestens einen Mediums in den Behälter,
  • b) Eintragen des weiteren Mediums in den Beutel unter gleichzeitigem Mischen der Medien in dem Behälter zu einer Mischung,
  • c) Messen von Werten mindestens eines gleichartigen Parameters der Mischung mit mindestens zwei von einander beabstandeten Sensoren,
  • d) Vergleichen der gemäß Schritt c) gemessenen Werte mit einem für die Mischung voreingestellten Zielwert des gleichartigen Parameters,
  • e) Unterbrechen des Eintragens des weiteren Mediums gemäß Schritt b) unter Fortsetzung des Mischens, wenn der Vergleich gemäß Schritt d) ergibt, dass einer der gemessenen Werte mindestens dem voreingestellten Zielwert entspricht,
  • f) Wiederholen der Schritte c) und d),
  • g) Fortsetzen des Eintragens des weiteren Mediums gemäß Schritt b), wenn der Vergleich gemäß Schritt d) ergibt, dass alle gemessenen Werte unter dem voreingestellten Zielwert liegen und
  • h) Beenden von Schritt b), wenn der Vergleich gemäß Schritt
  • d) ergibt, dass alle gemessenen Werte dem voreingestellten Zielwert entsprechen.

Dadurch, dass der zu messende Parameter mit mindestens zwei Sensoren an unterschiedlichen Orten gemessen wird, kann eine noch ungleichmäßige Durchmischung des Mediums festgestellt werden. Zugleich ist es dadurch möglich, die Gefahr der Überschreitung eines voreingestellten Zielwertes in Teilbereichen des Behälters weitgehend zu vermeiden. Dadurch wird die Adaption an Mess- und Regelprozesse auch bei Verwendung von Einwegbehältern bzw. von flexiblen Beuteln erheblich verbessert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Unterbrechung des Eintragens im Schritt e) erst dann, wenn der Vergleich gemäß Schritt d) ergibt, dass einer der gemessenen Werte einen zulässigen, über dem voreingestellten Zielwert liegenden Differenzbetrag erreicht hat.

Dadurch ist es möglich, ein kurzes Überschwingen des Zielwerts um einen vorgegebenen Wert bzw. Differenzbetrag zuzulassen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines flexiblen Einwegbehälters mit Sensoren und einer Prozesssteuereinrichtung,

2: ein Ablaufdiagramm eines Mischvorganges,

3: eine Seitenansicht eines Sensorträgers zur Befestigung eines Sensors, bei dem ein Klemmteil mit einem Zentralstück verrastbar ist, im Schnitt,

4: eine Seitenansicht eines Sensorträgers zur Befestigung eines Sensors, bei dem ein Klemmteil mit einem Zentralstück verschraubbar ist, im Schnitt,

5: eine Seitenansicht eines Sensorträgers zur Befestigung eines Sensors, bei dem Klemmteil und Zentralstück verrastbar sind und Klemmvorsprünge aufweisen,

6: eine Seitenansicht eines Sensorträgers zur Befestigung eines Sensors mit einem optischen Sensor und einer optischen Signalleitung im Schnitt,

7: eine Seitenansicht eines Sensorträgers zur Befestigung eines Sensors, der eine Sendeeinheit aufweist, die mit dem Sensor verbunden ist, im Schnitt und

8: eine Seitenansicht eines weiteren Sensorträgers zur Befestigung eines Sensors mit einem Sensorträger, der eine Sendeeinheit aufweist, die mit dem Sensor verbunden ist und dessen Zentralstück von einer Ausbuchtung der Behälterwandung formschlüssig umgeben ist.

Ein Behälter 1 zum Mischen von Medien besteht im Wesentlichen aus verschließbaren Öffnungen 2, 3, 4 zum Ein- und/oder Austragen von Medien und Sensoren 5, 6, 7, 8 zum Messen eines Parameters der Mischung.

Der Behälter 1 ist als sterilisierter bzw. sterilisierbarer, flexibler Beutel ausgebildet und weist in an sich bekannter Weise die erste Öffnung 2, über die beispielsweise eine Produktlösung als Medium zugeführt werden kann, die zweite Öffnung 3, über die beispielsweise ein den pH-Wert verändernder Stoff als weiteres Medium zugeführt werden kann und die dritte Öffnung 4, über die beispielsweise die Mischung abgeführt werden kann, auf. Sämtliche Öffnungen sind mit nicht weiter dargestellten, verschließbaren Schlauchanschlüssen versehen. Die Öffnungen können in der Behälterwandung 17 enden oder wie bei der Öffnung 2 dargestellt, bis in das Innere des Behälters hineinragen.

Der erste Sensor 5 ist an einer Innenfläche 10 der Behälterwandung 17 des Behälters 1 angeordnet und befindet sich im Ausführungsbeispiel im oberen Drittel 9 des Behälters 1 während sich die Öffnungen 2, 3, 4 im unteren Drittel 11 des Behälters 1 befinden. In dem unteren Drittel 11 des Behälters 1 ist der zweite Sensor 6 an der Innenwandung 10 des Behälters 1 angeordnet. Im oberen Drittel 9 befindet sich der dritte Sensor 7 und im mittleren Drittel 12 des Behälters 1 der vierte Sensor 8. Im unteren Drittel 11 befindet sich ein Rührer 13 zum Rühren der Mischung der von einer externen Rührvorrichtung angetrieben wird. Im Ausführungsbeispiel ist durch die zweite Öffnung 3, die als Zuführungsöffnung dient und durch den Rührer 13 infolge des Mischvorganges eine turbulenzstarke Strömung zu erwarten, während im entfernten oberen Drittel 9 eine turbulenzarme Strömung zu erwarten ist. In Bereichen turbulenzarmer Strömung folgt eine langsamere Durchmischung, so dass hier mehrere Sensoren 5, 7, 8 angeordnet sind.

Die Sensoren 5, 6, 7, 8 sind mit einem Datenrecorder bzw. einer Steuereinheit 14 verbunden. Über die Steuereinheit 14 wird beispielsweise eine Membranpumpe 15 zur Zuführung des den pH-Wert verändernden Mediums gesteuert. Ebenfalls wird der Rührer 13 bzw. die Rührvorrichtung 16 von der Steuereinheit 14 gesteuert.

Die Sensoren 5, 5' sind nach weiteren Ausführungsbeispielen über die Sensorträger 511, 512, 513, 514, 515, 516 an den Behältern mit einer flexiblen Behälterwandung 17 befestigt.

Die Sensorträger 511, 512, 513, 514, 515, 516 weisen im Bereich ihrer Vorderflächen 517 den Sensor 5, 5' auf. Mit ihrer der Vorderfläche 517 abgewandten rückwärtigen Teilfläche 518 bzw. Rückfläche 519 liegen die Sensorträger 511, 512, 513, 514, 515, 516 an einer Innenwandung 10 der Behälterwandung 17 an.

Im Bereich ihrer rückwärtigen Teilfläche 518 weisen die Sensorträger 511, 512, 513, 514 jeweils ein Zentralstück 521, 510 auf, das durch eine Öffnung 522 der Behälterwandung 17 hindurchgeführt und mit einem Klemmteil 523, 524, 525verbunden ist. Das Klemmteil 523, 524, 525 weist eine Anlagefläche 526 auf, mit der es an einer der Innenwandung 10 abgewandten Außenwandung 18 der Behälterwandung 17 anliegt, so dass die Behälterwandung 17 zwischen rückwärtiger Teilfläche 518 und Anlagefläche 526 eingeklemmt ist und die Anlagefläche 526 dichtend an der Innenwandung 10 anliegt.

Entsprechend der Ausführungsform von 3 und 6 ist das Klemmteil 523 mit dem Zentralstück 521 sowie entsprechend 5 das Klemmteil 525 mit dem Zentralstück 521 verrastbar. Das Zentralstück 521 der Sensorträger 511, 513 und 514 weist zu diesem Zweck jeweils eine umlaufende Rastnase 528 auf, die mit einer umlaufenden Rastnut 529 der Klemmteile 523, 525 verrastet.

Nach einer Ausführungsform gemäß 4 ist das Klemmteil 524 mit dem Zentralstück 510 des Sensorträgers 512 verschraubbar.

Nach einer Ausführungsform gemäß 5 weist das Klemmteil 525 an seiner Anlagefläche 526 zwei als ringförmige Stege ausgebildete Klemmvorsprünge 530 und der Sensorträger 513 an seiner rückwärtigen Teilfläche 518 einen als ringförmigen Steg ausgebildeten Klemmvorsprung 531 auf. Der Klemmvorsprung 531 des Sensorträgers 513 ist dabei auf einem Durchmesser angeordnet, der zwischen den Durchmessern der beiden Klemmvorsprünge 530 des Klemmteiles 525 liegt.

Der Sensor 5 ist in die Sensorträger 511, 512, 513, 515 und 516 eingebettet. Entsprechend den 3, 4, 5 ist der Sensor 5 über eine elektrische Verbindung 532, die durch das Zentralstück 521 hindurchgeführt wird, mit einer Sensorelektronik bzw. der Steuereinheit 14 verbunden.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 6 wird ein optischer Sensor 5' von einem Ende eines Lichtleiters gebildet, der als optische Verbindung 533 mit einer Sensorelektronik bzw. Steuereinheit verbunden ist. Die optische Verbindung 533 ist in einer zentralen Bohrung 534 des Zentralstückes 521 des Sensorträgers 514 geführt. Im Bereich der Vorderfläche 517 des Sensorträgers 514 wird die zentrale Bohrung 534 dichtend von einer transparenten Abdeckung 535 abgedeckt. Die transparente Abdeckung 535 kann dabei in Verbindung mit einer entsprechenden Beschichtung als eigentlicher Sensor wirken.

Entsprechend einer Ausführungsform gemäß 7 liegt der Sensorträger 515 mit seiner dem Sensor 5 abgewandten Rückfläche 519 an der Innenwandung 10 der flexiblen Behälterwandung 17 an. Zur Fixierung ist der Sensorträger 515 mit der Behälterwandung 17 verschweißt. Der im Sensorträger 515 eingebettete Sensor 5 ist dabei mit einer ebenfalls im Sensorträger 515 eingebetteten Sendeeinheit 536 verbunden, die auch als Sende-/Empfangseinheit ausgebildet sein kann. Außerhalb der Behälterwandung 17 bzw. des Behälters 1 lässt sich ein Empfangsteil 537 mit einer Empfangseinheit 538, die mit der Sendeeinheit 536 des Sensorträgers 515 kommunizieren kann, platzieren. Die Empfangseinheit 538 kann ebenfalls als Sende-/Empfangseinheit ausgebildet sein. Die Empfangseinheit 538 bzw. Sende-/Empfangseinheit ist dann über eine elektrische Verbindung 539 mit einer Sensorelektronik bzw. der Steuereinheit verbunden.

Nach einer Ausführungsform gemäß 8 weist der Sensorträger 516 an seiner Rückfläche 540 ein Zentralstück 541 auf, das von einer Ausbuchtung 542 der Behälterwandung 17 formschlüssig umgeben wird.

Der Ablauf eines kontrollierten Prozesses mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird beispielhaft bei einer „Virusdeaktivierung" beschrieben.

In vorgelagerten Prozessschritten des Anwenders wird eine wässrige Produktlösung erzeugt, die neben dem Produkt auch Viren enthalten kann. Eine von mehreren üblichen Schritten zur Virusentfernung/-reduktion ist die Veränderung des pH-Wertes der Lösung durch Zusatz von festen oder flüssigen pH-beeinflussenden Stoffen. Wichtige Prozessgröße in diesem Zusammenhang ist die Einregelegung des notwendigen Mindest- pH-Wertes im gesamten Volumen, d.h. eine Sicherstellung einer Homogenität des pH-Wertes ist von entscheidender Bedeutung für den Prozess.

Es wurde nach folgendem Ablauf vorgegangen:

  • 1. Produktlösung wird aus einem sterilen Prozessschritt (z.B. Fermenter) kommend in den Einwegbehälter 1 zur weiteren Behandlung steril abgefüllt.
  • 2. Die Sensoren 4, 5, 6, 7 sowie der Rührer 13 werden an die Elektronik bzw. die Steuereinheit 14 angeschlossen.
  • 3. Der Rührprozess wird gestartet und mittels Kontrolle und Abgleich der Sensoren 5, 6, 7, 8 der Ist-Zustand der Parameter – wie pH-Wert – aufgenommen. Zusätzlich kann über einen nicht dargestellten Temperatursensor die Temperatur aufgenommen werden.
  • 4. Durch Einbindung in eine übergeordnete Prozessleittechnik der Steuereinheit 14 bilden die Sensoren 5, 6, 7, 8 zusammen mit einem vorgegebenen Regelalgorithmus, der Rührvorrichtung 16 und gesteuerten Zuleitung der einzumischenden Lösungen (Membranpumpe 15) einen Regelkreis zur Kontrolle von pH-Wert oder anderen Größen.
  • 5. Der pH-verändernde Stoff wird der Produktlösung geregelt zugesetzt. Dabei gilt im Beispiel die Randbedingung, dass der pH-Wert lokal keine starken Schwankungen aufweist (was durch Abgleich der Sensoren 5, 6, 7, 8 untereinander überprüft wird) und der Soll- bzw. Zielwert nicht überschritten wird, was durch einen geeigneten Regelalgorithmus gewährleistet wird.
  • 6. Nach Abschluss der Zuleitung über die zweite Öffnung 3 wird der Misch-/Rührvorgang solange fortgesetzt, bis über den Abgleich aller Sensoren 5, 6, 7, 8 ein homogener pH-Zielwert sichergestellt ist.


Anspruch[de]
Behälter (1) zum Mischen von Medien, insbesondere als Einwegbehälter, der wenigstens eine verschließbare Öffnung (2, 3, 4) zum Ein- und/oder Austragen der Medien besitzt und einen ersten Sensor (5) zum Messen wenigstens eines Parameters der Mischung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Sensor (6) zum Messen des gleichen Parameters in einem Abstand zu dem ersten Sensor (5) angeordnet ist. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) als sterilisierter, flexibler Beutel ausgebildet ist. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (5) der mindestens zwei Sensoren (5, 6, 7, 8) sich im Bereich eines Drittels (9) des Behälters (1) befindet, das von der Öffnung (3) zum Eintragen der Medien am weitesten entfernt liegt und der zweite Sensor (6) sich im Bereich eines Drittels (11) des Behälters (1) befindet, in dem die Öffnung (3) zum Eintragen der Medien liegt. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter (7) oder weitere Sensoren (8) zum Messen des gleichen Parameters in einem Abstand zum ersten (5) und zweiten Sensor (6) angeordnet ist (sind). Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer (6) der Sensoren (5, 6, 7, 8) im Bereich des Drittels (11) des Behälters (1) angeordnet ist, in dem ein Rührer (13) angeordnet ist und mindestens einer der Sensoren (5, 7) im Bereich des Drittels (9) des Behälters (1) angeordnet ist, das vom Rührer (13) am weitesten entfernt ist. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer (8) der Sensoren (5, 6, 7, 8) in einem mittleren Drittel (12) des Behälters (1) angeordnet ist. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in bei bestimmungsgemäßen Gebrauch zu erwartenden Bereichen mit turbulenzarmer Strömung eine höhere Anzahl von Sensoren (5, 7, 8) angeordnet ist als in Bereichen mit zu erwartender turbulenzstarker Strömung. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (5, 6, 7, 8) mindestens zur Messung des pH-Wertes und/oder der Leitfähigkeit und/oder der Temperatur vorgesehen sind. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5, 5') über einen Sensorträger (511, 512, 513, 514, 515, 516), der mindestens mit einer dem Sensor (5, 5') abgewandten rückwärtigen Teilfläche (518) oder Rückfläche (519) an der Innenwandung (10) der Behälterwandung (17) anliegt, an der Behälterwandung (17) befestigt sind. Behälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (511, 512, 513, 514) mit einem Zentralstück (510, 521) durch eine Öffnung (522) in der Behälterwandung (17) hindurchgeführt wird und durch ein Klemmteil (523, 524, 525), das mit dem Zentralstück (510, 521) verbindbar ist, an der Behälterwandung (17) fixiert ist, wobei die Behälterwandung (17) zwischen rückwärtiger Teilfläche (518) des Sensorträgers (511, 512, 513, 514) und an einer einer Außenwandung (18) des Behälters (1) zugewandten Anlagefläche (526) des Klemmteils (523, 524, 525) geklemmt, und dass die rückwärtige Teilfläche (518) dichtend an der Innenwandung (10) der Behälterwandung (17) anliegt. Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmteil (523, 525) mit dem Zentralstück (521) verrastbar ist. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmteil (524) mit dem Zentralstück (510) verschraubbar ist. Behälter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Teilfläche (518) einen oder mehrere Klemmvorsprünge (531) aufweist, die quer zur Behälterwandung (17) in die Behälterwandung (17) eingreifen. Behälter nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (526) des Klemmteils (525) einen oder mehrere Klemmvorsprünge (530) aufweist, die quer zur Behälterwandung (17) in die Behälterwandung (17) eingreifen. Behälter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorsprünge (530, 531) als ringförmige Stege ausgebildet sind. Behälter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorsprünge (530, 531) des Sensorträgers (513) und des Klemmteils (525) aufeinander abgestimmt sind. Behälter nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Zentralstück (510, 521) des Sensorträgers (511, 512, 513, 514) eine elektrische (533) oder optische (532) Verbindung vom Sensor (5, 5') zu einer Sensorelektronik oder Steuereinheit 14 außerhalb des Behälters (1) geführt ist. Behälter nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensorträger (515, 516) eine elektronische oder optische Sendeeinheit (536) aufweist, die mit dem Sensor (5') verbunden ist, und

dass die Sendeeinheit (536) mit einer außerhalb des Behälters (1) angeordneten Empfangseinheit (538) drahtlos kommuniziert.
Behälter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (516) an seiner Rückfläche (519) ein Zentralstück (541) aufweist, das von einer Ausbuchtung (542) der Behälterwandung (17) formschlüssig umgeben ist. Verfahren zum Mischen von Medien in einem Behälter (1), insbesondere einem Einwegbehälter, in dem mindestens ein Medium eingebracht und mit mindestens einem weiteren Medium vermischt wird, wobei Parameter der Mischung mit einem Sensor (5, 6, 7, 8) messbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass folgende Schritte vorgesehen sind:

a) Vorlegen des mindestens einen Mediums in den Behälter (1),

b) Eintragen des weiteren Mediums in den Behälter (1) unter gleichzeitigem Mischen der Medien in dem Behälter (1) zu einer Mischung,

c) Messen von Werten mindestens eines gleichartigen Parameters der Mischung mit mindestens zwei von einander beabstandeten Sensoren (5, 6, 7, 8),

d) Vergleichen der gemäß Schritt c) gemessenen Werte mit einem für die Mischung voreingestellten Zielwert des gleichartigen Parameters,

e) Unterbrechen des Eintragens des weiteren Mediums gemäß Schritt b) unter Fortsetzung des Mischens, wenn der vergleich gemäß Schritt d) ergibt, dass einer der gemessenen Werte mindestens dem voreingestellten Zielwert entspricht,

f) Wiederholen der Schritte c) und d),

g) Fortsetzen des Eintragens des weiteren Mediums gemäß Schritt b), wenn der Vergleich gemäß Schritt d) ergibt, dass alle gemessenen Werte unter dem voreingestellten Zielwert liegen und

h) Beenden von Schritt b), wenn der Vergleich gemäß Schritt d) ergibt, dass alle gemessenen Werte dem voreingestellten Zielwert entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 20,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Schritt e) die Unterbrechung des Eintragens erst dann erfolgt, wenn der Vergleich gemäß Schritt d) ergibt,

dass einer der gemessenen Werte einen zulässigen, über dem voreingestellten Zielwert liegenden Differenzbetrag erreicht hat.






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