CN113164982B - 离心分离系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种离心分离系统(200)，其包括离心分离器(202)、液体进料混合物导管(204)、轻相导管(206)、重相导管(208)和流量控制系统(210)。流量控制系统(210)包括控制单元(226)、布置在轻相导管(206)中的流量控制阀(224)、液体进料混合物测量设备(220)、以及轻相测量设备(222)和/或重相测量设备(223)。控制单元(226)被配置成基于来自液体进料混合物测量设备(220)的测量值和来自轻相测量设备(222)和/或重相测量设备(223)的测量值来控制流量控制阀(224)。

Description

离心分离系统和方法

技术领域

本发明涉及一种尤其包括离心分离器的离心分离系统，以及一种控制离心分离系统的方法。本发明还涉及计算机程序和计算机可读存储介质。

背景技术

在机械气密密封离心分离器的使用期间，分离器内部不存在空气，并且因此分离器内部不形成液体/空气界面。因此，在轻相的入口和/或出口和/或重相的出口中的一个处的压力变化将影响在入口和/或出口中的另一个处的压力。换句话说，机械气密密封离心分离器的入口和出口形成连通器。

WO2011/093784和EP2868210公开了包括机械气密密封离心分离器的系统。

WO 2011/093784公开了一种包括气密离心分离器的系统，其中该分离器包括转子，该转子包括分离室、用于待分离组分的混合物的入口通道、用于接收至少一种分离的轻组分的第一出口通道和用于接收至少一种分离的重组分的第二出口通道。该系统还包括：再循环装置，其用于将分离的重组分的一部分从所述第二出口通道再循环到所述分离室；第一监测装置，其监测在所述第二出口通道中流动的重组分的密度、流量或它们的组合；以及第一控制装置，其响应于来自所述第一监测装置的控制信号控制再循环流量。该系统控制分离的重组分的特性，即使在给分离器供给不同含量的进料时也是如此。

EP2868210公开了一种用于柑橘类水果加工的方法，包括以下步骤：经由入口将待加工的液态柑橘类水果材料引入到离心分离器，该离心分离器在入口和液体出口处被机械气密密封；在分离器中分离柑橘类水果材料以获得至少液体重相和液体轻相，其中液体重相的密度高于液体轻相的密度；经由液体重相出口排出液体重相，并且经由分离器的液体轻相出口排出液体轻相；测量排出的液体重相和/或液体轻相的至少一个参数，其中该参数与液体轻相中的重相的浓度或液体重相中的轻相的浓度相关；以及基于该测量，调节液体重相出口相对于液体轻相出口或液体轻相出口相对于液体重相出口的反压，以便控制从分离器排出的液体轻相中的重相浓度或液体重相中的轻相的浓度。

发明内容

一些液体进料混合物和从这样的液体进料混合物中分离出的重相比其它的更敏感，例如对剪切力更敏感。

因此，本发明的一个目的是提供一种分离系统，其为分离的重相的温和处理提供条件。为了解决这个问题，提供了一种根据本发明的离心分离系统。

根据本发明的一个方面，该目的通过包括离心分离器、液体进料混合物导管、轻相导管、重相导管和流量控制系统的离心分离系统来实现，其中离心分离器包括：转子，其被构造成围绕旋转轴线旋转并且设置有分离空间；分离盘的叠堆，其布置在分离空间内部；第一固定部分，其布置在转子的第一轴向端处；第二固定部分，其布置在转子的第二轴向端处，其中入口通路经由第一或第二固定部分延伸进入分离空间，轻相出口通路经由第一或第二固定部分从分离空间延伸，重相出口通路经由第一或第二固定部分从分离空间延伸，其中重相出口通路包括至少一个通道，该通道在转子内从分离空间的径向外部部分朝向转子的中心部分延伸，其中入口通路、轻相出口通路和重相出口通路中的每一个在转子与第一和第二固定部分中的相应部分之间被机械气密密封，其中入口通路在旋转轴线上在R0处居中地进入转子，重相出口通路在第一半径R1处离开转子，并且轻相出口通路在第二半径R2处离开转子，其中R2≥R1≥R0且R2>R0，其中流量控制系统包括控制单元、布置在轻相导管中的流量控制阀、液体进料混合物测量设备以及轻相测量设备和/或重相测量设备，并且其中控制单元被配置成基于来自液体进料混合物测量设备的测量值和来自轻相测量设备和/或重相测量设备的测量值来控制流量控制阀。

由于入口通路和出口通路被机械气密密封，入口通路居中地进入转子，由于流量控制系统包括布置在轻相导管中的流量控制阀、液体进料混合物测量设备、轻相测量设备和/或重相测量设备，并且由于控制单元被配置成基于来自液体进料混合物测量设备的测量值和来自轻相测量设备和/或重相测量设备的测量值来控制流量控制阀，提供了一种离心分离系统，其中为重相提供了经受温和处理的条件。结果，实现了上述目的。

本发明的另一个目的是提供一种控制离心分离系统的方法，该方法为分离的重相的温和处理提供条件。为了解决这个问题，提供了一种根据本发明的方法。

因此，根据本发明的另一个方面，该目的通过控制离心分离系统的方法来实现，该离心分离系统包括离心分离器、液体进料混合物导管、轻相导管、重相导管和流量控制系统，其中

离心分离器包括：转子，其被构造成围绕旋转轴线旋转并且设置有分离空间；分离盘的叠堆，其布置在分离空间内部；第一固定部分，其布置在转子的第一轴向端处；第二固定部分，其布置在转子的第二轴向端处，其中入口通路经由第一或第二固定部分延伸进入分离空间，轻相出口通路经由第一或第二固定部分从分离空间延伸，重相出口通路经由第一或第二固定部分从分离空间延伸，其中重相出口通路包括至少一个通道，该通道在转子内从分离空间的径向外部部分朝向转子的中心部分延伸，其中入口通路、轻相出口通路和重相出口通路中的每一个在转子与第一和第二固定部分中的相应部分之间被机械气密密封，其中入口通路在旋转轴线上在R0处居中地进入转子，重相出口通路在第一半径R1处离开转子，并且轻相出口通路在第二半径R2处离开转子，其中R2≥R1≥R0且R2>R0，其中

流量控制系统包括布置在轻相导管中的流量控制阀、液体进料混合物测量设备、以及轻相测量设备和/或重相测量设备，并且其中

该方法包括以下步骤：

-使转子旋转，

-将液体进料混合物的流经由液体进料混合物导管和入口通路引导至分离空间中，

-在分离空间中将液体进料混合物分离成重相和轻相，

-测量液体进料混合物的流量，

-测量轻相的流量和/或重相的流量，以及

-基于在测量液体进料混合物的流量的步骤中获得的测量值和在测量轻相的流量和/或重相的流量的步骤中获得的测量值来控制流量控制阀。

由于入口通路和出口通路被机械气密密封，入口通路居中地进入转子，由于流量控制系统包括布置在轻相导管中的流量控制阀，并且由于该方法包括以下步骤：

-测量液体进料混合物的流量，

-测量轻相的流量和/或重相的流量，以及

-基于在测量液体进料混合物的流量的步骤中获得的测量值和在测量轻相的流量和/或重相的流量的步骤中获得的测量值，控制布置在轻相导管中的流量控制阀，提供了一种控制离心分离系统的方法，其中为重相提供了经受温和处理的条件。结果，实现了上述目的。

更具体地，其入口以及其重相出口位于或靠近旋转轴线处的机械气密密封的离心分离器有助于待分离的液体进料混合物温和地进入离心分离器，并且分离的重相从离心分离器温和地排出。此外，由于流量控制阀布置在轻相导管中，并且机械气密密封的离心分离器的入口和出口形成连通器，在离心分离系统中分离液体进料混合物期间，在重相导管中不需要流量控制设备。因此，在重相导管中不需要提供会使重相受到剪切力的流动限制物。因此，提供了用于在重相流向重相收集容器时对其进行温和处理或在离心分离系统之后和布置在离心分离系统之后的进一步处理步骤的措施。

离心分离器是高速离心分离器，其中转子由包括例如电动马达的驱动布置旋转。转子可以几千转/分的速度旋转，使得液体进料混合物可经受高G力。分离盘提供用于将液体进料混合物高效分离成轻相和重相。

至少一个通道可由一个或多个管形成，这些管在径向外部部分处具有与更靠近旋转轴线处基本上相同的横截面积。备选地，至少一个通道可由一个或多个通路形成，这些通路在径向外部部分处具有比更靠近旋转轴线处更大的横截面积。

入口通路和出口通路的机械气密密封件由密封构件提供。值得注意的是，机械气密密封件在离心分离器的旋转零件和固定零件之间形成了与液压密封件完全不同的界面，该液压密封件包括例如布置在配水室内部的配水盘和/或浸没的保持盘。机械气密密封件包括转子的一部分和固定部分之间的抵接。液压密封件不包括离心分离器的可旋转转子和固定零件之间的抵接。

轻相出口通路和重相出口通路可为来自转子的唯一出口。

将入口通路布置成使得它在旋转轴线上居中地进入转子有助于液体进料混合物从入口通路平缓地过渡到旋转的转子。与重相出口通路和轻相出口通路以相反的方式布置相比，将重相出口通路离开转子的位置布置在比轻相出口通路离开转子的离开点的半径R2更小的半径R1处需要更大的进料压力才能够迫使重相更靠近旋转轴线。然而，更靠近旋转轴线的转子的重相出口有助于重相从旋转的转子到固定的重相出口通路的平缓过渡。

因此，当R1<R2(即，R2>R1)时，重相出口通路在较小的半径处离开转子，这有助于重相从转子和离心分离器平缓地离开。

流量控制系统被配置成用于控制液体进料混合物在分离系统中向轻相和重相的分离。特别地，流量控制系统被配置成控制液体进料混合物以及轻相和重相通过离心分离器的流量。控制该流量的主要装置是布置在轻相导管中的流量控制阀。

例如通过使液体进料混合物经受压力，将液体进料混合物进料到离心分离器中，并且控制流量控制阀以在轻相出口通路中提供干净的轻相以及在重相出口通路中连续流动的重相。干净的轻相是基本上没有重相和/或颗粒的轻相。

这意味着分离空间内的轻液相和重液相之间的界面(即所谓的E线)的径向位置由流量控制阀控制，使得分离的清洁轻相到达轻相出口通路，并且分离的重相到达分离空间的径向外部部分处的至少一个通道。E线(平衡线)是作为轻相和重相之间的明显界面的中间区的简化。实际上，在中间区中存在浓度梯度。

液体进料混合物由轻相和重相的混合物形成。轻相是液体。重相可为具有比轻相高的密度的液体。备选地，重相可包括悬浮在液体中的颗粒，例如悬浮在形成轻相的液体中的颗粒。颗粒可为细胞。细胞可为哺乳动物细胞，诸如CHO(中国仓鼠卵巢)细胞。液体进料混合物可为细胞培养混合物，并且分离的轻相可包含在发酵期间已经由细胞表达的细胞外生物分子。重相可为含高浓度细胞的液体。含高浓度细胞的液体可在分离一批次的液体进料混合物后的发酵过程中重复使用。

根据实施例，液体进料混合物导管可被构造成连接到加压液体进料混合物的源。以这种方式，液体进料混合物可经由液体进料混合物导管进料到离心分离器中。加压液体进料混合物的源可以许多备选实施例的形式提供。

根据一些实施例，离心分离系统可包括布置在液体进料混合物导管中的进料泵。以这种方式，液体进料混合物可由进料泵经由液体进料混合物导管进料到离心分离器中。因此，进料泵可形成加压液体进料混合物的源的一部分。

根据一些实施例，离心分离系统可包括液体进料混合物容器和用于控制液体进料混合物容器内的压力的装置。以这种方式，液体进料混合物可经由液体进料混合物导管进料到离心分离器中。因此，这样的加压液体进料混合物容器可形成加压液体进料混合物的源。

根据另一个实施例，离心分离系统可包括液体进料混合物容器，该容器相对于离心分离器悬挂在升高的位置处。液体进料混合物容器和离心分离器之间的高度差可提供足以将液体进料混合物经由从液体进料混合物容器延伸到入口通路的液体进料混合物导管进料到离心分离器中的压力。

根据实施例，重相导管可被构造成延伸到重相接收容器。当存在从重相出口通路到重相接收容器的重相流时，重相导管可形成从离心分离器到重相接收容器的无限制通路。以这种方式，当重相从离心分离器流到重相接收容器时，重相不会受到任何显著的剪切力。因此，重相可从离心分离器平缓地流到重相接收容器。当重相包括细胞时，平缓流动可能特别有利。在实践中，这可能需要重相导管缺少任何节流流量控制设备，其将提供受限的流动通路。

重相导管可包括用于切断通过重相导管的重相流的装置。然而，如上文所提及，当存在从重相出口通路到重相接收容器的重相流时，重相导管形成无限制通路。当存在通过用于切断的装置的重相流时，用于切断重相流的装置不影响重相。

重相接收容器可为用于存储从一批次液体进料混合物中分离的重相的容器。备选地，重相接收容器可为用于在重相在分离系统之后继续进一步处理之前的中间或部分存储的容器。

根据实施例，离心分离系统可包括布置在重相导管中的截止阀。以这种方式，当截止阀关闭时，可阻止通过重相导管的流动。例如，当离心分离系统正在启动时，并且在第一量的重相已经在分离空间中分离之前，可能不希望液体进料混合物和/或仅部分分离的重相流过重相导管。因此，截止阀可在启动期间保持关闭。一旦一定量的重相已经在分离空间内被分离，截止阀可被打开以允许重相流过重相导管。因此，截止阀具有仅两个备选位置：完全关闭位置，在该位置，没有流可通过截止阀；和完全打开位置，在该位置，流可无限制地通过截止阀。因此，截止阀不是节流流量控制设备。截止阀是用于切断重相流的装置的示例。

根据其中离心分离系统包括布置在重相导管中的截止阀的该方法的实施例，该方法可包括以下步骤：

-当在分离空间内形成轻相和重相之间的界面时，在分离一批次的液体进料混合物的初始分离阶段期间保持截止阀关闭，以及

-当界面已经形成时，在分离该批次的液体进料混合物的主分离阶段期间，保持截止阀完全打开。以这种方式，在截止阀打开之前，一定量的重相可在分离空间内分离。因此，可避免液体进料混合物和/或仅部分分离的重相流过重相导管。

根据实施例，离心分离器可包括可更换分离插入件，其中，可更换插入件包括转子壳体以及布置在转子壳体的相应轴向端处的第一和第二固定部分。转子壳体可形成离心分离器的转子的一部分，并且包括分离空间、分离盘和至少一个通道。以这种方式，离心分离系统可适于分离单批次的液体进料混合物或有限批次的液体进料混合物。在分离一批次或多批次的液体进料混合物后，可更换分离插入件可从离心分离器中移除，并用新的可更换分离插入件替换。这可能是有利的，例如当液体进料混合物是细胞培养混合物时。细胞培养混合物的处理(诸如细胞培养混合物的分离)可能必须在无菌环境中进行。在离心分离器中使用可更换分离插入件可通过提供无菌的可更换分离插入件而为液体进料混合物和分离的轻相和重相提供无菌的内部，即无菌的流动路径。

根据实施例，转子可包括可旋转构件和可更换分离插入件的转子壳体。转子壳体可接合在可旋转构件的内部空间中。以这种方式，可使可更换分离插入件的转子壳体与可旋转构件一起旋转。

当当前使用的可更换分离插入件将被新的可更换分离插入件替换时，当前使用的可更换分离插入件的转子壳体从与可旋转构件的接合中释放，以有助于替换。

根据实施例，离心分离系统可包括液体进料混合物容器，其中，搅拌构件可布置在液体进料混合物容器内。以这种方式，可确保液体进料混合物容器内液体进料混合物的均匀浓度。提供均匀浓度的液体进料混合物可为离心分离系统，特别是离心分离器提供基本上稳定的操作条件。此外，在了解液体进料混合物中轻相和重相的比例的情况下，液体进料混合物的均匀浓度可为将由控制单元使用的控制设置提供基础。

根据实施例，来自液体进料测量设备的测量值可涉及液体进料混合物的流量，来自轻相测量设备和/或重相测量设备的测量值可涉及轻相的流量和/或重相的流量，其中，控制单元可被配置成朝着液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系控制流量控制阀。以这种方式，可实现重相的期望浓度和/或轻相的期望澄清度。

根据该方法的实施例，控制流量控制阀的步骤可包括以下步骤：

-朝着液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系控制流量控制阀。以这种方式，可实现重相的期望浓度和/或轻相的期望澄清度。

液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系可由分离系统的用户设置。该期望关系可基于例如重相的期望浓度、液体进料混合物中轻相和重相的比例、轻相的期望澄清度以及液体进料混合物的颗粒含量(诸如液体进料混合物的细胞压积(PCV))来选择。

液体进料混合物的浓度可在一批次的液体进料混合物的基本上整个分离持续时间内恒定。在了解液体进料混合物中的重相含量的情况下，可设置控制系统来控制流量控制阀，以控制轻相的流量，从而实现期望的关系。

当该批次的液体进料混合物具有均匀的浓度时，例如由于液体进料混合物来自其中液体进料混合物由搅拌构件搅拌的液体进料混合物容器，可预见流量控制阀的仅少量控制调节。如果该批次的液体进料混合物具有不均匀的浓度，则流量控制阀可能必须在更宽的范围内进行调节。

在后一种情况下，液体进料混合物的浓度可在一批次的液体进料混合物的至少一部分分离持续时间内变化。此外，在了解液体进料混合物中的瞬时重相含量的情况下，可设置控制系统来控制流量控制阀，以控制轻相的流量，从而实现期望的关系。

当控制单元朝着液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系控制流量控制阀时，可利用来自液体进料混合物测量设备的测量值和来自轻相测量设备和/或重相测量设备的测量值。例如，期望的轻相流量或期望的重相流量可形成设定点，流量控制阀朝着该设定点控制轻相的流量。以这种方式，控制单元可控制流量控制阀以实现液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系。

因为由于离心分离器的机械气密密封入口和出口导致入口和出口形成连通器，所以重相流量由液体进料混合物流量和轻相流量之间的流量差构成。因此，重相流量可由轻相测量设备间接测量，反之亦然，轻相流量可由重相测量设备间接测量。控制单元可应用控制算法，诸如用于控制流量控制阀的PID控制算法。

期望的关系可为期望的轻相流量是液体进料混合物的流量的百分比，或者在百分比范围内。备选地，期望的关系可为期望的重相流量是液体进料混合物的流量的百分比，或者在百分比范围内。

根据一些实施例，液体进料混合物测量设备可为体积流量计。

根据一些实施例，液体进料混合物测量设备可为质量流量计。根据备选实施例，除了液体进料混合物测量设备之外，离心分离系统可包括布置在液体进料混合物导管中的质量流量计。

根据该方法的实施例，将液体进料混合物流引导至分离空间中的步骤可包括以下步骤：将包括细胞培养混合物的液体进料混合物的流引导至分离空间中。以这种方式，该方法可用于控制细胞培养混合物分离成含有细胞培养混合物的细胞的重相和基本上不含细胞培养混合物的细胞的轻相。

当研究本发明以下详细描述时，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见。

附图说明

从以下详细描述和附图中讨论的示例实施例中将容易理解本发明的各个方面和/或实施例，包括其特定特征和优点，在附图中：

图1和图1a示出了离心分离系统的实施例，

图2示意性地示出了穿过根据实施例的离心分离器的一部分的横截面，

图3示意性地示出了穿过根据实施例的可更换分离插入件的横截面，

图4示意性地示出了穿过根据实施例的离心分离器的横截面，

图5示出了根据实施例的控制离心分离系统的方法，以及

图6示出了根据实施例的计算机可读存储介质。

具体实施方式

现在将更全面地描述本发明的方面和/或实施例。相同的数字始终表示相同的元件。为了简洁和/或清楚起见，不一定详细描述众所周知的功能或构造。

图1和图1a示意性地示出了离心分离系统200的实施例。在图1中示意性地示出了离心分离器202的导管、部件和剖视图。图1a示出了离心分离系统200的一部分的备选实施例。

离心分离系统200包括离心分离器202、液体进料混合物导管204、轻相导管206、重相导管208和流量控制系统210。离心分离器202被构造成用于将液体进料混合物分离成轻相和重相。液体进料混合物导管204被构造成用于将液体进料混合物引导至离心分离器202。轻相导管206被构造成用于引导来自离心分离器202的分离的轻相。重相导管208被构造成用于引导来自离心分离器202的分离的重相。流量控制系统210被配置成用于至少控制来自离心分离器202的轻相和重相的流量。流量控制系统210还可被配置成用于控制到离心分离器202的液体进料混合物的流量。

离心分离器202包括构造成围绕旋转轴线20旋转的转子212。转子212可由例如包括电动马达和传动装置的驱动布置(未示出)驱动旋转。因此，驱动布置可使转子212围绕旋转轴线20旋转。离心分离器202包括布置在转子212的第一轴向端22处的第一固定部分84和布置在转子212的第二轴向端24处的第二固定部分86。

转子212可旋转地安装在离心分离器202的外壳213内部。另外，第一固定部分84和第二固定部分86安装在外壳213中。第一固定部分84和第二固定部分86相对于外壳213是固定的。在离心分离器202的使用期间，第一固定部分84布置在转子212上方，并且第二固定部分86布置在转子212下方。

转子212设置有分离空间88。分离盘92的叠堆90布置在分离空间88内部。

在液体进料混合物在转子212的分离空间88中分离期间，分离的轻相在分离盘92之间朝向旋转轴线20径向地向内流动，而分离的重相朝向分离空间88的外围径向地向外流动。

在图示实施例中，入口通路214经由第二固定部分86延伸进入分离空间88。轻相出口通路216经由第二固定部分86从分离空间88延伸。重相出口通路218经由第一固定部分84从分离空间88延伸。

备选地，入口通路可经由第一固定部分84延伸进入分离空间88中，和/或轻相出口通路可经由第一固定部分84从分离空间88延伸，和/或重相出口通路可经由第二固定部分86从分离空间88延伸。

入口通路214连接到液体进料混合物导管204或形成其一部分。轻相出口通路216连接到轻相导管206或形成其一部分。重相出口通路218连接到重相导管208或形成其一部分。

轻相出口通路206和重相出口通路208形成来自转子212的唯一出口。也就是说，转子212在其径向外部部分处不设置有能够间歇地打开的喷嘴。

重相出口通路218包括至少一个通道102，该通道在转子212内从分离空间88的径向外部部分朝向转子212的中心部分延伸。在图示实施例中，已经作为示例示出了呈管形式的两个通道102。这些管具有在其径向外端处与在其径向内端处基本上相同的横截面积。下面，参照图4，示出了包括呈通路形式的通道的备选实施例。

入口通路214、轻相出口通路216和重相出口通路218中的每一个在转子212与第一固定部分84和第二固定部分86中的相应部分之间被机械气密密封。机械气密密封件由密封构件(未示出)提供。

在一般实施例中，入口通路214和出口通路216、218的半径的关系可表示为R2≥R1≥R0和R2>R0。入口通路214在旋转轴线20上居中地(即在包括旋转轴线20的半径R0处)进入转子212。自然地，入口通路214必须具有径向延伸部，但是它包括轴线20。重相出口通路218在第一半径R1处离开转子212。重相出口通路218也可包括轴线20。轻相出口通路在第二半径R2处离开转子212。第二半径R2大于或等于R1。第二半径R2大于入口通路214的半径R0。

根据一些实施例，入口通路214和出口通路216、218的半径的关系可具有关系式R2>R1>R0。第一半径R1大于R0。也就是说，重相出口通路218离开转子212的径向位置布置在入口通路214进入转子212的径向位置之外。重相出口通路218也可包括轴线20，但是在任何情况下，R1大于R0。轻相出口通路在第二半径R2处离开转子212。第二半径R2大于第一半径R1。

布置在转子212的旋转轴线20上的入口通路214有助于液体进料混合物在离心分离系统200的使用期间平缓地进入分离空间88。此外，机械气密密封的入口通路214有助于液体进料混合物不带空气地进入分离空间88。也就是说，在离心分离器202的使用期间，在分离空间88的中心不形成气液界面，并且在分离空间88内将不存在空气。另外，这有助于液体进料混合物平缓地进入分离空间88并在分离空间88内加速。此外，由于与轻相出口通路216在第二半径R2处离开转子212相比，重相出口通路218在较小的第一半径R1处离开转子212，提供了分离的重相在离心分离器202的使用期间从转子212到第一固定部分84的平缓过渡。另外，提供机械气密密封的重相出口通路218(其因此缺少配水盘)有助于分离的重相从转子212的平缓离开。总之，离心分离器202被构造成用于使液体进料混合物和分离的重相经受低的剪切力。因此，离心分离器202被构造成用于液体进料混合物和分离的重相的温和处理。

仅作为示例提及，分离空间88可具有50mm的半径，并且分离盘92可具有40mm的半径。第一半径R1可在3-10mm的范围内。第二半径R2可为15mm。入口通路的半径R0可为3mm。

流量控制系统210包括控制单元226、布置在轻相导管206中的流量控制阀224、液体进料混合物测量设备220以及轻相测量设备222和/或重相测量设备223。

控制单元226被配置成基于来自液体进料混合物测量设备220的测量值和来自轻相测量设备222和/或重相测量设备223的测量值来控制流量控制阀224。流量控制阀224被配置成控制轻相导管206内提供的背压。流量控制阀224具有控制范围，在该控制范围内，轻相导管206中的背压和因此流量可被控制。

控制单元226包括流量控制系统210的计算单元。计算单元可采取基本上任何合适类型的可编程逻辑电路、处理器电路或微型计算机的形式，例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)、中央处理单元(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或可解释和执行指令的其它处理逻辑。本文使用的表达“计算单元”可表示包括多个处理电路的处理电路系统，诸如例如上述的任何、一些或所有处理电路。控制系统210可包括存储器单元。计算单元连接到存储器单元，存储器单元为计算单元提供例如存储的程序代码和/或存储的数据，计算单元需要这些程序代码和/或数据来使其能够进行计算。计算单元还可适于在存储器单元中存储计算的部分或最终结果。存储器单元可包括用于临时地或永久地存储数据或程序(即指令序列)的物理设备。控制单元226尤其连接到流量控制阀224、液体进料混合物测量设备220以及轻相测量设备222和/或重相测量设备223，具体取决于分离系统200中存在哪种测量设备。因此，控制单元226可从测量设备220、222、223接收测量值，并且可向流量控制阀224发送控制信号。

本发明尤其基于提供其中分离的重相以温和的方式处理的分离系统200的想法。因此，上文讨论了在重相出口通路218中相对较小的第一半径R1以及在离心分离器202中对重相出口通路218的机械气密密封的规定。此外，在分离系统200中，在重相导管208中避免了流动限制物。因此，由控制单元226控制布置在轻相导管206中的流量控制阀224。因此，在分离系统200的操作期间，通过流量控制阀224和控制单元226对其的控制实现对通过离心分离器202和分离系统200的至少一部分的液体的流动的控制。由于离心分离器202的入口和出口由于其机械气密密封而形成连通器，重相导管208中分离的重相的流动可经由布置在轻相导管206中的流量控制阀224间接地控制，并且在重相导管208中不需要流动控制限制物。

根据一些实施例，离心分离系统200可包括重相接收容器232。重相导管208延伸至重相接收容器232。合适地，重相导管208形成从离心分离器202到重相接收容器232的无限制通路。也就是说，当存在从重相出口通路218到重相接收容器232的重相流时，由重相导管208提供的通路是无限制的。在本文中，术语“无限制”是指重相导管208具有基本上恒定的横截面积，并且不出现任何急剧弯曲。因此，流过重相导管208的重相中的剪切力可保持最小。

离心分离系统200可包括布置在重相导管208中的截止阀234。截止阀234具有仅两个备选位置：完全关闭位置，在该位置，没有流可通过截止阀234；和完全打开位置，在该位置，重相的流可无限制地通过截止阀234。因此，当截止阀234打开时，提供了在重相导管208中重相的无限制流动。

在离心分离系统200的启动期间，可通过关闭截止阀234来防止液体进料混合物和/或仅部分分离的重相通过重相导管208的流动。一旦一定量的重相已经在离心分离器202中被分离，截止阀234可被打开。

液体进料混合物导管204连接到加压液体进料混合物的源228。在离心分离系统200的使用期间，加压液体进料混合物的源228被构造成将液体进料混合物进料到离心分离器202中。由加压液体进料混合物的源228产生的压力水平使得不仅液体进料混合物被进料到离心分离器202中，而且分别经由轻相导管206和重相导管208进料离开离心分离器202的分离的轻相和重相。

轻相导管206中的轻相的流量和重相导管208中的重相的流量之间的平衡由布置在轻相导管206中的流量控制阀224设置。

更具体地，通过流量控制阀224和控制单元226对其的控制实现对通过离心分离器202和分离系统200的至少一部分的液体的流动的控制。由于离心分离器202的入口和出口由于其机械气密密封而形成连通器，重相导管208中分离的重相的流动可经由流量控制阀224间接地控制，并且在重相导管208中不需要流动控制限制物。

通过控制由轻相导管206中的流量控制阀224产生的背压，轻相导管206中的轻相的流量可相对于来自液体进料混合物导管204中的加压液体进料混合物的源228的液体进料混合物的流量和重相导管208中的重相的流量进行控制。控制单元226控制流量控制阀224，以实现轻相和重相的期望流量。例如，来自液体进料混合物测量设备220的测量值和来自轻相测量设备222的测量值被提供给控制单元226并形成用于控制单元226对流量控制阀224的控制的基础。

加压液体进料混合物的源228可采取不同形式。图1和图1a中示出了两个示例实施例。

根据图1所示的实施例，离心分离系统200包括布置在液体进料混合物导管204中的进料泵230。进料泵230形成加压液体进料混合物的源228的一部分。加压液体进料混合物的源228还包括液体进料混合物容器236。如上文所讨论，进料泵230在来自液体进料混合物容器236的液体进料混合物中提供足以将液体进料混合物进料到离开离心分离器202的分离的轻相和重相中的压力。进料泵230由控制单元226控制。因此，控制单元226可控制进料到离心分离器202中的液体进料混合物的压力。

根据图1a所示的实施例(虚线框)，离心分离系统200包括液体进料混合物容器236和用于控制液体进料混合物容器236内的压力的装置238。用于控制液体进料混合物容器236内的压力的装置238包括诸如压缩机240和压力传感器242的压力源。压力传感器242连接到控制单元226。控制单元226被配置成基于来自压力传感器242的压力测量值来控制压缩机240。因此，控制单元226可控制进料到离心分离器202中的液体进料混合物的压力。在这些实施例中，液体进料混合物容器236形成加压液体进料混合物的源228的一部分。

在图1a的实施例中，液体进料混合物导管204从液体进料混合物容器236延伸到在202处的离心分离器。同样，液体进料混合物测量设备220连接到液体进料混合物导管204。在液体进料混合物导管204中不需要进料泵。

加压液体进料混合物的源的另一个实施例可为液体进料混合物容器236，其相对于离心分离器202悬挂在升高的位置。

搅拌构件237可布置在液体进料混合物容器236内，如图1a所示。因此，通过用搅拌构件237搅拌液体进料混合物容器236内的液体进料混合物，可确保液体进料混合物容器238内的液体进料混合物的均匀浓度。例如，在呈细胞培养混合物形式的液体进料混合物在液体进料混合物容器238中生产期间，均匀的浓度可能是有利的。另外，在使用用于分离液体进料混合物的离心分离系统200期间，均匀的浓度对于流量控制阀224和轻相导管206中的流量的控制可能是有利的，进一步参见下文。

搅拌构件237可设置在包括液体进料混合物容器236的每个实施例中。

在下文中，将参照图1和图1a讨论对离心分离系统200中液体进料混合物向轻相和重相的分离的控制。

如上文所提及，控制单元226被配置成基于来自液体进料混合物测量设备220的测量值和来自轻相测量设备222和/或重相测量设备223的测量值来控制流量控制阀224。合适地，在离心分离系统200中仅提供轻相测量设备222和重相测量设备223中的一个。

来自液体进料测量设备220的测量值可涉及液体进料混合物的流量。来自轻相测量设备222和/或重相测量设备223的测量值可涉及轻相的流量和/或重相的流量。

控制单元226被配置成朝着液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系控制流量控制阀224。液体进料混合物的流量由液体进料混合物测量设备220测量。如果离心分离系统200包括轻相测量设备222，则轻相的流量由轻相测量设备222测量。如果离心分离系统200包括重相测量设备223，则重相的流量由重相测量设备223测量。

备选地，代替测量液体进料混合物、轻相或重相的特定流量，该特定流量可基于另外两个流量来计算。例如，重相的流量可通过液体进料混合物的流量和轻相的流量之间的流量差来计算。

根据一些实施例，在液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系中，液体进料混合物的流量和轻相的流量和/或重相的流量是体积流量。

因此，根据一些实施例，液体进料混合物测量设备220是体积流量计。

另外，分离系统200中曾经存在的轻相测量设备222和/或重相测量设备223可为体积流量计。

体积流量计例如可为超声波型流量计。超声波型流量计不会使流过其中的液体受到机械应力，诸如剪切力。因此，提供了液体通过体积流量计的平缓通路。

根据一些实施例，在液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系中，液体进料混合物的流量和轻相的流量和/或重相的流量是质量流量。

根据一些实施例，液体进料混合物测量设备220是质量流量计。

一些类型的质量流量计也可确定体积流量。因此，根据一些实施例，可确定液体进料混合物导管204中的液体进料混合物的质量流量和体积流量两者。

备选地，在其中液体进料混合物测量设备220是体积流量计的实施例中，离心分离系统200可包括布置在液体进料混合物导管204中的质量流量计244。以这种方式，可确定液体进料混合物导管204中的液体进料混合物的体积流量和质量流量两者。

在其中液体进料混合物测量设备220是质量流量计或者其中附加的质量流量计244的实施例中，这样的表计可以例如科里奥利流量计的形式提供。备选地，可提供秤，并且重量随时间的变化提供质量流量。例如，秤可与诸如液体进料混合物容器236的容器结合提供。

对分离系统200中液体进料混合物的分离的控制可如下进行：

控制单元226基于液体进料混合物的流量与轻相的流量或重相的流量之间的期望关系控制设置在轻相导管206中的流量控制阀224。期望关系由离心分离系统200的操作者选择。例如，期望关系可为轻相的流量是液体进料混合物的流量的90％。这导致液体进料混合物的流在轻相和重相之间的90/10分流。液体进料混合物的流量与轻相的流量或重相的流量之间的期望关系可应用于体积流量以及质量流量。

在其中液体进料混合物包括悬浮在液体中的颗粒(诸如细胞培养混合物)的实施例中，重相的期望浓度，诸如重相中的期望颗粒含量可为例如70％。取自液体进料混合物容器236的液体进料混合物的样品可显示液体进料混合物的颗粒含量是例如7％。因此，如果假设离心分离器202具有100％的分离效率，即分离的轻相不包含任何颗粒，则重相中70％的颗粒含量导致以下计算：7％/0.70＝10％

也就是说，在该实施例中，为液体进料混合物的流量的10％的重相的流量将具有70％的颗粒含量。因此，轻相的流量是液体进料混合物的流量的90％，并且控制单元226被设置成控制流量控制阀224，以提供轻相的流量是液体进料混合物的流量的90％的期望关系。这也对应于重相的流量是液体进料混合物的流量的10％的期望关系。控制单元226被配置成基于由液体进料混合物测量设备220和轻相测量设备222和/或重相测量设备223提供的流量测量值来朝着轻相流和重相流之间的90/10分流控制控制阀224。

在关于液体进料混合物是细胞培养混合物的上述示例的情况中，颗粒含量将是细胞培养混合物的细胞压积(PCV)，并且重相的颗粒含量可称为重相的生物含量(BioContent)。

控制单元226可应用已知的控制算法，诸如PI或PID控制算法来控制流量控制阀224，以保持液体进料混合物的流量和轻相的流量或重相的流量之间的期望关系。期望的轻相流量或期望的重相流量可在控制单元226中形成设定点，控制单元226朝着该设定点控制流量控制阀224，以实现液体进料混合物的流量和轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系。

在液体进料混合物测量设备220和轻相测量设备222和/或重相测量设备223是体积流量计的情况中，为了使上述控制方法正常工作，液体进料混合物导管204中的液体进料混合物的重相含量(诸如在这种情况下的颗粒含量)在从液体进料混合物容器236中分离一批次的液体进料混合物的持续时间的主要部分内应该基本上恒定。在液体进料混合物容器236逐渐排空的同时搅拌液体进料混合物的搅拌构件237的提供可确保在分离一批次的液体进料混合物的持续时间的至少主要部分内液体进料混合物的均匀浓度。自然地，该控制方法可备选地使用质量流量而不是体积流量在均匀浓度的液体进料混合物上实施。

在其中液体进料混合物测量设备220是质量流量计或者其中在液体进料混合物导管204中设置附加的质量流量计244的实施例中，可考虑液体进料混合物的变化质量流量。也就是说，可考虑具有变化的重相含量的液体进料混合物的流量。即，质量流量计不仅提供质量流量m’的测量值，而且提供液体进料混合物的密度ρ和体积流量V’。这些参数之间的关系是：

m’＝ρ(t)*V’

因此，体积流量也可利用质量流量计来获得。当液体进料混合物的密度变化时，液体进料混合物的流量与轻相的流量或重相的流量之间的期望关系必须进行调整。因此，基于密度测量值，控制单元226将被配置成计算和更新用于控制流量控制阀224的期望关系，并相应地控制流量控制阀。例如，继续上面的示例，其中重相中期望的颗粒含量是70％，液体进料混合物的密度可上升到10％的颗粒含量。这将导致以下计算：10％/0.70＝14.3％

因此，重相的体积流量必须增加到14.3％，以保持70％的颗粒含量。因此，轻相的体积流量是液体进料混合物的体积流量的85.7％，并且控制单元226被设置成控制流量控制阀224，以提供轻相的体积流量是液体进料混合物的流量的85.7％的期望关系。这也对应于重相的体积流量是液体进料混合物的体积流量的14.3％的期望关系。

因此，利用液体进料混合物的流量和轻相的流量或重相的流量之间的期望关系，并且基于液体进料混合物导管204和轻相导管206和/或重相导管208中的体积流量，仍然可使用上文讨论的控制方法。然而，随着进料混合物密度的变化，必须相应地调整该期望关系。

在其中使用质量流量计并且其中希望对分离的重相进行温和处理的实施例中，合适地，在重相导管208处不提供质量流量计，这是因为质量流量计可能使流过其中的液体经受剪切力。因此，在这样的实施例中，从设置有质量流量计的离心分离器202引出的唯一导管可为轻相导管206。也就是说，轻相测量设备222在这种情况下是质量流量计。

然而，从上面的讨论中可理解，当液体进料混合物测量设备220是质量流量计或者当在液体进料混合物导管204中设置有附加的质量流量计244时，在离心分离器的出口侧上的流量计仍然可为体积流量计。

图2示意性地示出了穿过根据实施例的离心分离器202的一部分的横截面。离心分离器202可用于离心分离系统200中，如上文参照图1所讨论。

同样，离心分离器202包括设置有分离空间88的转子212、布置在分离空间88内部的分离盘92的叠堆90、第一固定部分84和第二固定部分86。入口通路214经由第二固定部分86延伸进入分离空间88中，轻相出口通路216经由第二固定部分86从分离空间88延伸，重相出口通路218经由第一固定部分84从分离空间88延伸。

同样，重相出口通路218包括至少一个通道102，该通道在转子212内从分离空间88的径向外部部分朝向转子212的中心部分延伸。在这些实施例中，提供了呈管形式的一个通道102。

同样，入口通路214、轻相出口通路216和重相出口通路218中的每一个在转子212与第一固定部分84和第二固定部分86中的相应部分之间被机械气密密封。入口通路214和出口通路216、218的机械气密密封件由密封构件246提供。密封构件246包括布置在转子212中的旋转零件和布置在第一固定部分84和第二固定部分86中的固定零件。

同样，入口通路214在旋转轴线20上在R0处居中地进入转子212，重相出口通路218在第一半径R1处离开转子212，并且轻相出口通路在第二半径R2处离开转子212，其中R2≥R1>R0。

转子212可旋转地安装在离心分离器202的外壳213内部。转子212轴颈支撑在轴承248中。包括电动马达34和传动装置48的驱动布置被构造成使转子212围绕旋转轴线20旋转。

在这些实施例中，离心分离器202是模块化离心分离器202。模块化离心分离器202包括两个主要部分：基本单元4和可更换分离插入件6。基本单元4包括用于支撑和旋转可更换分离插入件6的基本部件。可更换分离插入件6被构造成用于在其中发生液体进料混合物的实际分离。

可更换插入件6包括转子壳体82以及布置在转子壳体82的相应轴向端120、122处的第一固定部分84和第二固定部分86。转子壳体82在其中包括分离空间88、分离盘92和至少一个通道102。

下面参照图3进一步讨论可更换分离插入件6。

转子212包括可旋转构件16和可更换分离插入件6的转子壳体82。

在图2中，可更换分离插入件6显示安装在基本单元4中。可更换分离插入件6的转子壳体82接合在可旋转构件16的内部空间26中。可更换分离插入件6的第一固定部分84延伸穿过可旋转构件16的第一开口28，并且可更换分离插入件6的第二固定部分86延伸穿过可旋转构件16的第二开口30。

转子壳体82可以多种不同的方式接合在可旋转构件16内部。例如，可旋转构件16可包括盖35和转子主体32。当盖35与转子主体32接合时，它将转子壳体82接合在其中。可旋转构件16的内部可设置有突起，并且转子壳体82可设置有对应的凹部等。

第一固定部分84的至少一部分布置在转子212之外。因此，第一固定部分84可与外壳213接合，以确保第一固定部分84在模块化离心分离器2的操作期间保持固定。

第二固定部分86的至少一部分布置在转子212之外。因此，第二固定部分86可与外壳213或基本单元4的另一个零件接合，以确保第二固定部分86在模块化离心分离器2的操作期间保持固定。

外壳213包括盖子54。

通过打开外壳213的盖子54和打开可旋转部件16的盖35，可进入可旋转部件16的内部空间26，以用于在其中放置可更换分离插入件6，或者用于在其中更换可更换分离插入件6。

可旋转构件16的第一开口28和第二开口30以及外壳213中的对应开口使得可更换分离插入件6容易安装在可旋转构件16中，导管204、206、208通向入口通路214、轻相出口通路216和重相出口通路218。

由于使用具有可更换分离插入件6的模块化离心分离器202，离心分离器202中的液体进料混合物的分离适于分离单批次的液体进料混合物或有限批次的液体进料混合物。在分离一批次或多批次的液体进料混合物之后，用新的可更换分离插入件6更换用过的可更换分离插入件。

利用具有可更换分离插入件6的模块化离心分离器202提供了无菌的内部，即离心分离器202内的无菌流动路径。

合适地，在分离系统200中，也可使用其它可更换的部件来为液体进料混合物和分离的轻相和重相提供无菌流动路径，参见图1。仅作为示例提及，液体进料混合物容器236、液体进料混合物导管204、轻相导管206、重相导管208和重相接收容器232可为将用于分离单批次的液体进料混合物或有限批次的液体进料混合物的可更换部件。

图3示意性地示出了穿过根据实施例的可更换分离插入件6的横截面。可更换分离插入件6可形成模块化离心分离器(诸如上面结合图2讨论的模块化离心分离器202)的一部分。

可更换分离插入件6包括转子壳体82、第一固定部分84和第二固定部分86。转子壳体82能够围绕旋转轴线20旋转。转子壳体82具有第一轴向端部部分120和第二轴向端部部分122。转子壳体82布置在第一固定部分86和第二固定部分84之间。在模块化离心分离器的操作期间，第一固定部分84布置在可更换分离插入件6的上部轴向端处，而第二固定部分86布置在可更换分离插入件6的下部轴向端处。

转子壳体82在其中界定了分离空间88。可更换分离插入件6包括布置在分离空间88中的截头圆锥形分离盘92的叠堆90。叠堆90中的分离盘92布置成具有在第二固定部分86处和/或指向第二固定部分86的假想顶点。叠堆90可包括至少25个分离盘92或至少50个分离盘92，诸如至少100个分离盘92，诸如至少150个分离盘92。作为示例所提及，分离盘92可具有在100-400mm范围内的外径、在15-100mm范围内的内径以及在旋转轴线20和盘92的内表面之间在35-40度范围内的角度α。为了清楚起见，图3中仅示出了几个盘92。

入口通路214经由第二固定部分86延伸进入分离空间88中，轻相出口通路216经由第二固定部分86从分离空间88延伸，并且重相出口通路218经由第一固定部分84从分离空间88延伸。

入口通路214在旋转轴线20上在R0处居中地进入转子212，重相出口通路218在第一半径R1处离开转子212，并且轻相出口通路在第二半径R2处离开转子212，其中R2≥R1>R0。

入口通路214连接到液体进料混合物导管204或形成其一部分。轻相出口通路216连接到轻相导管206或形成其一部分。重相出口通路218连接到重相导管208或形成其一部分。液体进料混合物导管204、轻相导管206和重相导管208可形成可更换分离插入件6的一部分。因此，随着每个新的可更换分离插入件6被安装在离心分离系统200的离心分离器2中，参见图1，液体进料混合物导管204、轻相导管206和重相导管208的至少一部分也被替换。

液体进料混合物导管204、轻相导管206和重相导管208可包括配管，诸如塑料配管。

重相出口通路218包括至少一个通道102，该通道在转子212内从分离空间88的径向外部部分朝向转子212的中心部分延伸。在这些实施例中，提供了呈管形式的一个通道102。

根据管的数量和例如重相的密度和/或粘度，一个或多个管形式的这样的一个或多个通道102可各自具有在2-10mm范围内的内径。在包括多于一个管的实施例中，可提供例如两个管，或者至少三个或至少五个管，其均匀地分布在转子壳体82的圆周上。

第一固定部分84在第一轴向端部部分120处抵靠转子壳体82。第二固定部分86在第二轴向端部部分122处抵靠转子壳体82。机械气密密封件246设置在相应的第一固定部分84和第二固定部分86与转子壳体82之间。密封件246中的每一个包括形成转子壳体82的一部分的旋转密封表面和形成固定部分86、84的一部分的固定密封表面。在密封件处，第一固定部分84和第二固定部分86分别抵靠转子壳体82。

机械气密密封件246将入口通路214、轻相出口通路216和重相出口通路218密封在它们在转子壳体82与第一固定部分84和第二固定部分86之间的相应过渡部处。

密封件246可设置有流体入口109和流体出口111，用于供应和抽取诸如冷却液体的流体。因此，密封件246可被冷却。在图3中，在每个密封件246处示出了一个流体入口109和一个流体出口111。然而，可提供另外的流体入口和出口。

图4示意性地示出了穿过根据实施例的离心分离器202的横截面。离心分离器202可用于离心分离系统200中，如上文参照图1所讨论。

同样，离心分离器202包括设置有分离空间88的转子212、布置在分离空间88内部的分离盘92的叠堆、第一固定部分84和第二固定部分86。在图4中，仅示出了几个分离盘92。叠堆可例如包含超过100个分离盘92，诸如超过200个分离盘92。

同样，入口通路214经由第二固定部分86延伸进入分离空间88中，轻相出口通路216经由第二固定部分86从分离空间88延伸，重相出口通路218经由第一固定部分84从分离空间88延伸。

同样，重相出口通路218包括至少一个通道102，该通道在转子212内从分离空间88的径向外部部分朝向转子212的中心部分延伸。在这些实施例中，至少一个通道102由多个通路形成，这些通路在径向外部部分处比朝向分离空间88的中心部分具有更大的横截面积。

同样，入口通路214、轻相出口通路216和重相出口通路218中的每一个在转子212与第一固定部分84和第二固定部分86中的相应部分之间被机械气密密封。入口通路214和出口通路216、218的机械气密密封件由密封构件246提供。密封构件246包括布置在转子212中的旋转零件和布置在第一固定部分84和第二固定部分86中的固定零件。

同样，入口通路214在旋转轴线20上在R0处居中地进入转子212，重相出口通路218在第一半径R1处离开转子212，并且轻相出口通路在第二半径R2处离开转子212，其中R2≥R1>R0。

离心分离器202包括框架250、由框架250可旋转地支撑在底部轴承33b和顶部轴承33a中的中空心轴40。转子212邻接心轴40的轴向上端，以与心轴40一起围绕旋转轴线20旋转。框架250的外壳213包围转子212。

待分离的液体进料混合物经由分配器23被引入分离空间88。在这些实施例中，入口通路218包括延伸穿过心轴40的中心管路41，因此该心轴40采取中空管状构件的形式。因此，液体进料混合物被从转子212的底部引入转子212中。心轴40还经由气密密封件246中的一个连接到在离心分离器202的下轴向端处的固定液体进料混合物导管204，使得待分离的液体进料混合物可例如借助于进料泵输送到中心管路41。在这些实施例中，分离的轻相经由心轴40中的外部环形管路42排出。

布置在下部轴向处的机械气密密封件246将中空心轴40密封在第二固定部分86上。气密密封件246包括布置在心轴40的底端处的部分和布置在第二固定部分86处的部分。该气密密封件246是同心双密封件，其将中心管路41密封到液体进料混合物导管204，并将外部环形管路42密封到轻相导管206。另一个机械气密密封件246将第一固定部分84处的重相出口22密封到重相导管208。

离心分离器202包括驱动布置，该驱动布置包括电动马达34。电动马达34可例如包括固定元件和可旋转元件，该可旋转元件围绕并连接到心轴40，使得它在操作期间将驱动扭矩传递到心轴40并因此传递到转子212。备选地，离心分离器202可包括驱动布置，其包括经由传动装置连接到心轴40的电动马达。传动装置可呈蜗轮的形式，该蜗轮包括小齿轮和连接到心轴40的元件，以便接收驱动扭矩。传动装置可备选地采取推进器轴、传动带等的形式，并且电动马达可备选地直接连接到心轴40。

图5示出了根据实施例的控制离心分离系统的方法300。离心分离系统可为根据本文讨论的方面和/或实施例中的任何一个的离心分离系统200。因此，在下文中，也参考图1至图4。

如上文所讨论，离心分离系统200包括离心分离器202、液体进料混合物导管204、轻相导管206、重相导管208和流量控制系统210。离心分离器202包括构造成围绕旋转轴线20旋转的转子212，并且设置有分离空间88。入口通路214经由第一固定部分84或第二固定部分86延伸进入分离空间88，轻相出口通路216经由第一固定部分84或第二固定部分86从分离空间88延伸，重相出口通路218经由第一固定部分84或第二固定部分86从分离空间88延伸。入口通路214、轻相出口通路216和重相出口通路218中的每一个在转子212与第一固定部分84和第二固定部分86中的相应部分之间被机械气密密封。入口通路214在旋转轴线20上在R0处居中地进入转子212，重相出口通路218在第一半径R1处离开转子212，并且轻相出口通路在第二半径R2处离开转子212，其中R2≥R1>R0。流量控制系统210包括布置在轻相导管206中的流量控制阀224、液体进料混合物测量设备220以及轻相测量设备222和/或重相测量设备223。

方法300包括以下步骤：

-步骤302，使转子212旋转，

-步骤304，将液体进料混合物的流经由液体进料混合物导管204和入口通路214引导至分离空间88中，

-步骤306，在分离空间88中将液体进料混合物分离成重相和轻相，

-步骤308，测量液体进料混合物的流量，

-步骤310，测量轻相的流量和/或重相的流量，以及

-步骤312，基于在测量液体进料混合物的流量的步骤308中获得的测量值和在测量轻相的流量和/或重相的流量的步骤310中获得的测量值来控制流量控制阀224。

类似于本文先前的讨论，机械气密密封件、半径R0、R1和R2的特定布置(其中R2≥R1>R0)以及基于在测量308和310的步骤中获得的测量值的流量控制阀224的控制312提供了控制离心分离系统200的方法300，其中为重相提供了经受温和处理的条件。

合适地，测量液体进料混合物的流量、测量轻相的流量和/或重相的流量以及控制流量控制阀224的步骤基本上在分离一批次的液体进料混合物的整个周期内进行。

根据实施例，方法300可包括以下步骤：

-步骤313，控制液体进料混合物的压力。以这种方式，液体进料混合物向离心分离器202内的进料可被控制。上面讨论的测量液体进料混合物的流量的步骤308与测量的步骤310一起仍将为控制流量控制阀224提供基础。

根据实施例，控制液体进料混合物的压力的步骤313可包括以下步骤：

-步骤314，控制布置在液体进料混合物导管204中的进料泵230。以这种方式，液体进料混合物向离心分离器202内的进料可借助于由进料泵230提供的压力来控制。上面讨论的测量液体进料混合物的流量的步骤308与测量的步骤310一起仍将为控制流量控制阀224的步骤312提供基础。

根据其中离心分离系统200包括液体进料混合物容器236的实施例，控制液体进料混合物的压力的步骤313可包括以下步骤：

-步骤318，控制液体进料混合物容器236内的压力。以这种方式，液体进料混合物向离心分离器202内的进料可借助于液体进料混合物容器236内部的压力被控制。上面讨论的测量液体进料混合物的流量的步骤308与测量的步骤310一起仍将为控制流量控制阀224的步骤312提供基础。

根据其中离心分离系统200包括布置在重相导管208中的截止阀234的方法300的实施例，方法300可包括以下步骤：

-步骤320，当在分离空间88内形成轻相和重相之间的界面时，在分离一批次的液体进料混合物的初始分离阶段期间保持截止阀234关闭，以及

-步骤322，当界面已经形成时，在分离该批次的液体进料混合物的主分离阶段期间，保持截止阀234完全打开。

因此，在截止阀234打开之前，一定量的重相可在分离空间88内分离。因此，直到重相已经在分离空间88内被分离，才开始通过重相导管208的流动。

例如，保持截止阀234关闭和保持截止阀234完全打开的步骤可在分离的步骤306开始时和测量的步骤308之前执行。因此，流量控制阀224的控制(即，控制的步骤312)可在截止阀234已经打开之后首先开始。

当轻相和重相之间形成界面时分离一批次的液体进料混合物的初始分离阶段发生在分离该批次的液体进料混合物的开始时。一定量的液体进料混合物必须有时间流入分离空间88，并且有时间在分离的重相可通过重相导管208流出之前分离成轻相和重相。当界面已经形成时分离该批次的液体进料混合物的主分离阶段发生在初始分离阶段之后。合适地，在主分离阶段期间，在引导至分离空间88中的液体进料混合物和分离的轻相和重相的流动之间的稳定状态普遍存在。控制流量控制阀224的步骤312确保分离的轻相和重相的流量相对于进入分离空间88的液体进料混合物的流量之间的平衡。

控制离心分离系统200的方法300可用于控制呈细胞培养混合物形式的液体进料混合物向含有来自细胞培养混合物的细胞的重相和含有细胞培养混合物的液体的主要部分的轻相的分离。因此，将液体进料混合物的流引导至分离空间88中的步骤304可包括以下步骤324：引导包括细胞培养混合物的液体进料混合物的流。

控制流量控制阀224的步骤312可包括以下步骤：

-步骤326，朝着液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系控制流量控制阀224。

上面已经讨论了朝着液体进料混合物的流量与轻相的流量和/或重相的流量之间的期望关系控制流量控制阀224的不同方面，尤其是参照图1。

根据方法300的实施例，液体进料混合物的流量和轻相的流量和/或重相的流量可为体积流量。

根据方法300的备选实施例，液体进料混合物的流量和轻相的流量和/或重相的流量可为质量流量。

本领域技术人员将理解，控制离心分离系统200的方法300可通过编程指令来实现。这些编程指令典型地由包括指令的计算机程序构成，当在计算机或控制单元中执行时，这些指令确保计算机或控制单元执行期望的控制，诸如方法步骤302-326。控制单元可为本文讨论的控制单元226。计算机程序通常是计算机程序产品90的一部分，计算机程序产品90包括在其上存储计算机程序的合适的数字存储介质。

图6示出了根据实施例的计算机可读存储介质90。在这些实施例中，计算机可读存储介质90以CD-ROM盘的形式提供。

计算机可读存储介质可以承载计算机程序代码的任何合适形式的数据载体来提供，用于当被加载到计算机和/或控制单元的一个或多个计算单元中时导致以上讨论的方法300的步骤302-326中的至少一些被执行。数据载体可为例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)、硬盘、CD ROM盘、记忆棒、光存储设备、磁存储设备或任何其它合适的介质，诸如可以非暂态方式保存机器可读数据的盘或带。计算机可读存储介质还可作为服务器上的计算机程序代码来提供，并且可远程下载到计算机和/或控制单元，例如通过因特网或内联网连接，或者经由其它有线或无线通信系统。

应当理解，前述内容是各种示例性实施例的说明。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可修改示例性实施例，并且可组合示例性实施例的不同特征来形成除了本文所述的实施例之外的实施例。

Claims (21)

1.一种离心分离系统(200)，包括离心分离器(202)、液体进料混合物导管(204)、轻相导管(206)、重相导管(208)和流量控制系统(210)，其中

所述离心分离器(202)包括：转子(212)，其被构造成围绕旋转轴线(20)旋转并且设置有分离空间(88)；分离盘(92)的叠堆(90)，其布置在所述分离空间(88)内部；第一固定部分(84)，其布置在所述转子(212)的第一轴向端(22)处；第二固定部分(86)，其布置在所述转子(212)的第二轴向端(24)处，其中

入口通路(214)经由所述第一固定部分(84)或所述第二固定部分(86)延伸进入分离空间(88)，轻相出口通路(216)经由所述第一固定部分(84)或所述第二固定部分(86)从所述分离空间(88)延伸，重相出口通路(218)经由所述第一固定部分(84)或所述第二固定部分(86)从所述分离空间(88)延伸，其中

所述重相出口通路(218)包括至少一个通道(102)，所述至少一个通道(102)在所述转子(212)内从所述分离空间(88)的径向外部部分朝向所述转子(212)的中心部分延伸，其中所述入口通路(214)、所述轻相出口通路(216)和所述重相出口通路(218)中的每一个在所述转子(212)与所述第一固定部分(84)和所述第二固定部分(86)中的相应者之间被机械气密密封，其中

所述入口通路(214)在所述旋转轴线(20)上在R0处居中地进入所述转子(212)，所述重相出口通路(218)在第一半径R1处离开所述转子(212)，并且所述轻相出口通路在第二半径R2处离开所述转子(212)，其中，R2≥R1≥R0且R2>R0，其中

所述流量控制系统(210)包括控制单元(226)、布置在所述轻相导管(206)中的流量控制阀(224)、液体进料混合物测量设备(220)以及轻相测量设备(222)和/或重相测量设备(223)，并且其中

所述控制单元(226)被配置成基于来自所述液体进料混合物测量设备(220)的测量值和来自所述轻相测量设备(222)和/或所述重相测量设备(223)的测量值来控制所述流量控制阀(224)，其中

所述重相导管(208)被构造成延伸至重相接收容器(232)，并且其中

当存在从所述重相出口通路(218)到所述重相接收容器(232)的重相流时，所述重相导管(208)形成从所述离心分离器(202)到所述重相接收容器(232)的无限制通路。

2.根据权利要求1所述的离心分离系统(200)，其特征在于，所述液体进料混合物导管(204)被构造成连接到加压液体进料混合物的源(228)。

3.根据权利要求1所述的离心分离系统(200)，其特征在于，包括布置在所述液体进料混合物导管(204)中的进料泵(230)。

4.根据权利要求1所述的离心分离系统(200)，其特征在于，包括液体进料混合物容器(236)和用于控制所述液体进料混合物容器(236)内的压力的装置(238)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的离心分离系统(200)，其特征在于，包括布置在所述重相导管(208)中的截止阀(234)。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的离心分离系统(200)，其特征在于，所述离心分离器(202)包括可更换分离插入件(6)，其中

所述可更换分离插入件(6)包括转子壳体(82)以及布置在所述转子壳体(82)的相应轴向端(120,122)处的所述第一固定部分(84)和所述第二固定部分(86)，其中，所述转子壳体(82)形成所述离心分离器(202)的所述转子(212)的一部分，并且包括所述分离空间(88)、所述分离盘(92)和所述至少一个通道(102)。

7.根据权利要求6所述的离心分离系统(200)，其特征在于，所述转子(212)包括可旋转构件(16)和所述转子壳体(82)，并且其中，所述转子壳体(82)接合在所述可旋转构件(16)的内部空间(26)中。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的离心分离系统(200)，其特征在于，包括液体进料混合物容器(236)，其中，搅拌构件(237)布置在所述液体进料混合物容器(236)内。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的离心分离系统(200)，其特征在于，来自所述液体进料混合物测量设备(220)的所述测量值涉及液体进料混合物的流量，来自所述轻相测量设备(222)和/或所述重相测量设备(223)的所述测量值涉及轻相的流量和/或重相的流量，其中，所述控制单元(226)被配置成朝着液体进料混合物的所述流量与轻相的所述流量和/或重相的所述流量之间的期望关系控制所述流量控制阀(224)。

10.根据权利要求9所述的离心分离系统(200)，其特征在于，液体进料混合物的所述流量和轻相的所述流量和/或重相的所述流量为体积流量。

11.根据权利要求9所述的离心分离系统(200)，其特征在于，液体进料混合物的所述流量和轻相的所述流量和/或重相的所述流量为质量流量。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的离心分离系统(200)，其特征在于，所述液体进料混合物测量设备(220)是体积流量计。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的离心分离系统(200)，其特征在于，所述液体进料混合物测量设备(220)是质量流量计。

14.根据权利要求12所述的离心分离系统(200)，其特征在于，包括布置在所述液体进料混合物导管(204)中的质量流量计(244)。

15.一种控制离心分离系统(200)的方法(300)，所述离心分离系统(200)包括离心分离器(202)、液体进料混合物导管(204)、轻相导管(206)、重相导管(208)和流量控制系统(210)，其中

所述离心分离器(202)包括：转子(212)，其被构造成围绕旋转轴线(20)旋转并且设置有分离空间(88)；分离盘(92)的叠堆(90)，其布置在所述分离空间(88)内部；第一固定部分(84)，其布置在所述转子(212)的第一轴向端(22)处；第二固定部分(86)，其布置在所述转子(212)的第二轴向端(24)处，其中

入口通路(214)经由所述第一固定部分(84)或所述第二固定部分(86)延伸进入分离空间(88)，轻相出口通路(216)经由所述第一固定部分(84)或所述第二固定部分(86)从所述分离空间(88)延伸，重相出口通路(218)经由所述第一固定部分(84)或所述第二固定部分(86)从所述分离空间(88)延伸，其中

所述重相出口通路(218)包括至少一个通道(102)，所述至少一个通道(102)在所述转子(212)内从所述分离空间(88)的径向外部部分朝向所述转子(212)的中心部分延伸，其中所述入口通路(214)、所述轻相出口通路(216)和所述重相出口通路(218)中的每一个在所述转子(212)与所述第一固定部分(84)和所述第二固定部分(86)中的相应者之间被机械气密密封，其中

所述入口通路(214)在所述旋转轴线(20)上在R0处居中地进入所述转子(212)，所述重相出口通路(218)在第一半径R1处离开所述转子(212)，并且所述轻相出口通路在第二半径R2处离开所述转子(212)，其中，R2≥R1≥R0且R2>R0，其中

所述流量控制系统(210)包括布置在所述轻相导管(206)中的流量控制阀(224)、液体进料混合物测量设备(220)以及轻相测量设备(222)和/或重相测量设备(223)，其中

所述重相导管(208)被构造成延伸至重相接收容器(232)，并且其中

当存在从所述重相出口通路(218)到所述重相接收容器(232)的重相流时，所述重相导管(208)形成从所述离心分离器(202)到所述重相接收容器(232)的无限制通路，并且其中所述方法(300)包括以下步骤：

-使所述转子(212)旋转，

-将液体进料混合物的流经由所述液体进料混合物导管(204)和所述入口通路(214)引导至所述分离空间(88)中，

-在所述分离空间(88)中将所述液体进料混合物分离成重相和轻相，

-测量液体进料混合物的所述流量，

-测量轻相的流量和/或重相的流量，以及

-基于在测量液体进料混合物的所述流量的所述步骤中获得的测量值和在测量轻相的所述流量和/或重相的所述流量的所述步骤中获得的测量值来控制所述流量控制阀(224)。

16.根据权利要求15所述的方法(300)，其特征在于，包括以下步骤：

-控制所述液体进料混合物的压力。

17.根据权利要求16所述的方法(300)，其特征在于，控制所述液体进料混合物的所述压力的所述步骤包括以下步骤：

-控制布置在所述液体进料混合物导管(204)中的进料泵(230)。

18.根据权利要求16所述的方法(300)，其特征在于，所述离心分离系统(200)包括液体进料混合物容器(236)，并且其中，控制所述液体进料混合物的所述压力的所述步骤包括以下步骤：

-控制所述液体进料混合物容器(236)内的压力。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法(300)，其特征在于，所述离心分离系统(200)包括布置在所述重相导管(208)中的截止阀(234)，并且其中，所述方法(300)包括以下步骤：

-当在所述分离空间(88)内形成所述轻相和重相之间的界面时，在分离一批次的液体进料混合物的初始分离阶段期间保持所述截止阀(234)关闭，以及

-当所述界面已经形成时，在分离所述批次的液体进料混合物的主分离阶段期间，保持所述截止阀(234)完全打开。

20.根据权利要求15至18中任一项所述的方法(300)，其特征在于，将所述液体进料混合物的流引导至所述分离空间(88)中的所述步骤包括以下步骤：

-将包括细胞培养混合物的液体进料混合物的流引导至所述分离空间(88)中。

21.根据权利要求15至18中任一项所述的方法(300)，其特征在于，控制所述流量控制阀(224)的所述步骤包括以下步骤：

-朝着液体进料混合物的所述流量与轻相的所述流量和/或重相的所述流量之间的期望关系控制所述流量控制阀(224)。