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Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Verarbeitung flüssiger biologischer Medien, besonders von Kulturmedien, Zell- oder Virussuspensionen, insbesondere die automatisierte thermische oder radiologische Behandlung dieser Medien innerhalb eines abgeschlossenen Folienbeutels. Die Erfindung betrifft Verfahren und Mittel zur Ausbildung eines gleichmäßig dünnen Flüssigkeitsfilms eines flüssigen Mediums innerhalb eines Siegelrandbeutels und deren Verwendung zur dosiskontrollierten Strahlenexposition des Mediums in dem Folienbeutel.
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Moderne Verfahren zur Bereitstellung und Verarbeitung flüssiger biologischer Medien in automatisierten Prozessen sehen die Verwendung von Folienbeuteln zu Lagerung, Transport und Prozessierung flüssiger Medien vor. Bekannte Folienbeutel, zum Beispiel in Form von Blutbeuteln oder Infusionsbeuteln, sind aus flexiblen und in Grenzen elastischen Kunststofffolien gebildet, besonders aus PE oder PET/PE-Verbundmaterial oder auch PVC. Eine bekannte Ausgestaltung eines Folienbeutels sind die so genannten Siegelrandbeutel. Dabei sind eine separate Basisfolie und eine separate Deckfolie über Schweißnähte, das heißt Siegelränder, derart miteinander verschweißt oder verklebt, dass sich zwischen den beiden Folien ein abgeschlossenes Kompartiment bildet. Eine alternative Ausgestaltung eines Folienbeutels ist der so genannte Schlauchbeutel, worin ein Folienschlauch abschnittsweise oder an den Enden mit einer flachen Naht verschweißt oder verklebt wird, wodurch sich zwischen zwei Nähten ein abgeschlossenes Kompartiment bildet. Durch die flachen Nähte wird der Schlauchbeutel insgesamt in eine abgeflachte Form gebracht, und es lassen sich wie bei einem Siegelrandbeutel ein oberer Folienabschnitt als Deckfolie und ein unterer Folienabschnitt als Basisfolie unterscheiden.
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In dem Kompartiment des Folienbeutels werden flüssige Medien gelagert und transportiert, aber auch Behandlungen unterzogen. Eine besonders automatisierbare Variante dieser Folienbeutel sind Ketten hintereinander liegender getrennter Kompartimente, die in langen Folienbändern ausgebildet sind. Diese Kompartimente in dem Folienbeutelband können – gleich den Einzelbildern eines Kinofilms – seriell durch verschiedene „Behandlungsstationen” einer Automatenstraße transportiert werden. Am Ende der Transportstraße können dann die fertigen Produkte aus einzelnen Kompartimenten des Folienbeutelbandes entnommen oder verpackt werden.
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Innerhalb einer Anlage können eine oder mehrere Stationen zur „Exposition” der in den Kompartimenten des Folienbeutels enthaltenen flüssigen Medien vorgesehen sein. Unter „Exposition” wird dabei insbesondere die gezielte und dosiskontrollierte Einwirkung mindestens eines physikalischen Faktors auf das in dem Folienbeutel enthaltene flüssige Medium verstanden, sei es in Form von kontaktloser Einwirkung ionisierender Strahlung, Gammastrahlung, Elektronenstrahlen, harter oder weicher Röntgenstrahlung, Lichteinwirkung, Infrarot- oder Wärmestrahlung, Mikrowellenstrahlung oder ähnliches sowie von Temperierung (Erhitzung oder Kühlung) durch direkte Kontaktierung des Folienbeutels mit geheizten oder gekühlten Oberflächen.
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Aus der
DE 600 30 277 T2 sind Vorrichtungen und Verfahren zur Behandlung von biologischen Flüssigkeiten mit Licht bekannt, wobei eine Kammer mit Lichtquelle ein Tablet aufweist, wo Folienbeutel, welche die zu behandelnde Flüssigkeit enthalten, eingelegt oder aufgelegt werden können.
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Beispielsweise werden bei der Impfstoffherstellung Virussuspensionen mit Elektronenstrahlen bestrahlt, um die enthaltenen Viren zu deaktivieren (
DE 10 2013 012 455 A1 ). Eine zu geringe Strahlendosis führt zu einer unerwünschten unvollständigen Inaktivierung; eine zu hohe Strahlendosis hingegen führt zu einer Zerstörung und/oder teilweisen Denaturierung der Viren und damit unmittelbar zu einer Beeinträchtigung der immunogenen Wirkung des Impfstoffes.
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In neuartigen Verfahren zur Herstellung von Impfstoffen wird das Impfstoffgemisch, das also eine Suspension immunogener Viren vorliegt, in abgeschlossenen Kompartimenten in Folienbeuteln automatisiert vorgelegt und dort automatisiert verarbeitet. Es besteht der Bedarf, diese Suspensionen mittels Strahlung, insbesondere Elektronenstrahlung, innerhalb der Folienbeutel kontrolliert zu behandeln. Dabei soll die Suspension stets abgeschlossen jeweils innerhalb ihres Kompartiments in dem verschweißten Folienbeutel verbleiben. Nachteilig ist bei bekannten Verfahren mit Folienbeuteln, dass sich aufgrund der Flexibilität der Folienbeutel in den Kompartimenten ungleichmäßige Volumenabschnitte des flüssigen Mediums ausbilden. Dadurch ist eine automatisierbare streng dosiskontrollierte Exposition des Mediums innerhalb des Folienbeutels nicht möglich. Es ist wünschenswert, dass das flüssige Medium in ein für eine kontrollierte Exposition möglichst günstiges Volumen-/Oberflächenverhältnis gebracht wird, das sich durch eine große Oberfläche bei gleichzeitig geringer Schichtdicke der Flüssigkeit auszeichnet, um dort gezielt die gewünschte Expositionsdosis von außen einbringen zu können.
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Der vorliegenden Erfindung lag das technische Problem zugrunde, Verfahren und Mittel zur automatisierten Verarbeitung flüssiger Medien in Folienbeuteln bereitzustellen, welche geeignet sind, insbesondere innerhalb einer Automatenstraße, ein gezieltes Oberflächen/Volumen-Verhältnis, insbesondere einen dünnen Flüssigkeitsfilm, des flüssigen Mediums im laufenden Transport des Folienbeutels zu ermöglichen. Dadurch soll eine verbesserte Dosierung von physikalischen Faktoren, insbesondere Strahlung und Wärme- oder Kälteeinwirkung, von außen in das flüssige Medium innerhalb des Folienbeutels ermöglicht werden.
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Das technische Problem wird gelöst durch eine neuartige Vorrichtung zur Vergleichmäßigung eines flüssigen Mediums innerhalb eines Folienbeutels, das heißt spezifisch eines in einem zwischen Basisfolie und Deckfolie abgeschlossenen Kompartiment eines Folienbeutels enthaltenen flüssigen Mediums, und zwar insbesondere während des Transports des Folienbeutels. Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung zumindest drei Funktionskomponenten, die zusammenwirken, die im Folgenden aufgezählt sind in Transportrichtung des Folienbeutels:
- (1) ein entlang der Transportrichtung des Folienbeutels angeordnetes Führungsplattenpaar, mit voneinander beabstandeter oberer und unterer Führungsplatte, welche einen flachen Stauraum ausbilden und begrenzen, worin der Folienbeutel geführt werden kann. Dies dient erfindungsgemäß zur Begrenzung der Dickenzunahme (Aufblähen) des Kompartiments bei einem Rückstau des flüssigen Mediums in den Folienbeutel;
- (2) ein insbesondere quer zur Transportrichtung des Folienbeutels angeordnetes Bremselement, welches spezifisch ausgebildet ist, zumindest die Deckfolie des transportierten Folienbeutels abzubremsen, sobald dieser aus dem Stauraum zwischen den Führungsplatten austritt;
- (3) eine zumindest in der Ebene längs der Transportrichtung, insbesondere ausschließlich in dieser Ebene, konvex gekrümmte Lauffläche, die speziell ausgebildet und angeordnet ist, den gebremsten Folienbeutel aufzuspannen, und zwar mit der Seite der Basisfolie auf der Lauffläche und der darüber liegenden abgebremsten Deckfolie.
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Zur Funktion der Vorrichtung unter Zusammenwirken dieser Komponenten, was nachfolgend näher erläutert wird, ist erforderlich, dass der Folienbeutel durch die Vorrichtung gezogen wird. Die Vorrichtung ist primär geeignet als Modul innerhalb einer Automatenstraße zur Behandlung flüssiger Medien in Folienbeuteln, besonders in seriellen Folienbeutelbändern. In diesem Fall ist eine Transporteinrichtung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht notwendig. In einer stand-alone Anwendung der Vorrichtung kommt aber eine Transporteinrichtung, welche den Folienbeutel möglichst gleichmäßig durch die Vorrichtung zieht als weitere Komponente dazu. Optional enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung daher:
- (4) eine in Transportrichtung abwärts liegende Transporteinrichtung zum ziehenden Transport des Folienbeutels entlang der Komponenten (1) bis (3).
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Unter einem Folienbeutel wird hier bevorzugt ein Siegelrandbeutel oder Siegelnahtbeutel verstanden. In einer bevorzugten Alternative wird unter einem Folienbeutel Schlauchbeutel verstanden. Bevorzugtes Folienmaterial ist eine (biokompatible) PE/PET-Verbundfolie.
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Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass sich durch das Ziehen der beiden übereinander liegenden Folien des Folienbeutels über eine konvexe Lauffläche, wobei die Deckfolie aufgrund des größeren Abstands zum Krümmungszentrum der konvexen Lauffläche eine größere Umfangsstrecke beschreibt als die darunter liegende Basisfolie und die flexible und in Grenzen dehnbare Deckfolie dadurch im Bereich der Lauffläche straff über die darunter liegende Basisfolie gespannt wird, eine kontrollierte Engstelle in dem Folienbeutel lokal erzeugt wird, die dort die gewünschte Ausbildung des gleichmäßigen Flüssigkeitsfilms ermöglicht. Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, erfolgt die Ausbildung des gleichmäßigen Flüssigkeitsfilms beim Transport des Folienbeutels über diese Lauffläche, weil in einer ersten Phase das flüssige Medium in dem aufwärts liegenden Kompartiment des Folienbeutels aufgrund der durch die Bremswirkung des Bremselements und dem Aufspannen der Beutelfolien über der konvexen Lauffläche gebildeten Engstelle in dem auflaufenden Kompartiment zurückgehalten wird und dadurch gegenüber dem Folienbeutel selbst zunächst nicht weitertransportiert wird. Da aber ein Aufblähen des aufwärts liegenden Abschnitts des Kompartiments durch die Volumenrestriktion in dem Stauraum zwischen den beiden Führungsplatten verhindert wird, dieses Kompartiment aber noch weiter aufwärts durch eine Siegelnaht begrenzt ist, kommt es dort zu einer lokalen Druckerhöhung, und es wird in einer zweiten Phase das angestaute flüssige Medium innerhalb des Kompartiments aktiv in Transportrichtung des Beutels gepumpt, wobei es erfindungsgemäß beabsichtigt kontrolliert und gleichmäßig zwischen den an der konvexen Lauffläche aufgespannten beiden Folien hindurchströmt, dabei den Folienbeutel „überholt” und in dem abwärts liegenden Abschnitt des Kompartiments, das sich frei ausdehnen kann, aufgenommen wird. Es liegt also an der kovexen Lauffläche ein „Fenster” des Kompartiments des Folienbeutels vor, in dem das enthaltene flüssige Medium als dünner Flüssigkeitsfilm vorliegt, mit einem für die dosiskontrollierte Exposition mit physikalischen Faktoren, insbesondere Bestrahlung, günstigem Oberflächen/Volumen-Verhältnis. Durch geeignete Dimensionierung der Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich dort ein Flüssigkeitsfilm mit einer homogenen Dicke von 200 μm oder weniger erzeugen. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke von 200 bis 100 μm.
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Die Krümmung der konvexen Lauffläche ist insbesondere derart gestaltet, dass die bevorzugt einzige Krümmungsachse bevorzugt streng quer zur Transportrichtung des Folienbeutels in der Vorrichtung orientiert ist, also die Krümmung in Transportrichtung verläuft. In einer alternativen Ausgestaltung der konvexen Lauffläche ist zusätzlich eine gewisse ballige Wölbung der Lauffläche quer zur Transportrichtung vorgesehen, besonders um gewisse Spannungsunterschiede zwischen mittigen und randständigen Abschnitten des Folienbeutels, insbesondere bei breiten Folienbeuteln beim Transport auszugleichen, mit dem Ziel, die Deckfolie dort erfindungsgemäß stets gleichmäßig über die darunter liegende Basisfolie des Folienbeutels zu spannen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die konvexe Lauffläche als quer zur Transportrichtung des Folienbeutels orientierte und insbesondere frei laufende Zylinderwalze ausgebildet. In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung ist die konvexe Lauffläche eine feststehende Fläche.
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Die Lauffläche ist bevorzugt mit einer Oberfläche geringer Gleitreibung versehen. Besonders ist die Oberfläche reibungsvermindernd behandelt, besonders durch Polieren, alternativ oder zusätzlich durch chemisch/physikalische Oberflächenbehandlung oder durch Beschichtung mit reibungsverminderter Materialien. Besonders bevorzugt ist eine spiegelpolierte Metalloberfläche, alternativ bevorzugt ist eine Keramikbeschichtung.
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Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, wird durch die Einstellung der Bremswirkung des erfindungsgemäßen Bremselements die Spannung der Folien im Bereich der konvexen Lauffläche beim Transport des Folienbeutels durch die Vorrichtung gezielt steuerbar. Dabei zeigt sich, dass durch Erhöhung der Bremsung der Beutelfolie die Spannung an der Folie in Transportrichtung erhöht und in Folge beide Folien des Folienbeutels im Bereich der konvexen Lauffläche enger aneinander gepresst werden. Eine stärkere Spannung der Folien im Bereich der konvexen Lauffläche bedingt dort einen dünneren Flüssigkeitsfilm.
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Das erfindungsgemäße Bremselement ist in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung in Form einer feststehenden oder alternativ federnd gelagerten Rakel ausgebildet, die auf die Deckfolie des transportierten Folienbeutels senkrecht drückt. Bevorzugt ist die Rakelkante gerade und streng quer (senkrecht) zur Transportrichtung des Folienbeutels ausgerichtet. Die Rakel, welche mit der Deckfolie des Folienbeutels in Kontakt kommt, ist bevorzugt mit einer reibungsverstärkenden Oberfläche ausgestattet, besonders durch mechanische oder physikalisch/chemische Behandlung oder durch reibungserhöhende Beschichtung, insbesondere eine Gummierung. Es kann die Rakel durch mechanische oder physikalisch/chemische Behandlungen oder durch Beschichtung in ihrer Gleitreibung gezielt beeinflusst werden. Über die Art der Beschichtung und über die Andruckkraft der Rakelkante kann deren Bremswirkung auf die Deckfolie des Folienbeutels eingestellt werden.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Bremselement direkt an der oberen Führungsplatte des erfindungsgemäßen Führungsplattenpaars in Form einer Ablaufkante ausgebildet. Bevorzugt ist die Ablaufkante gerade und streng quer (senkrecht) zur Transportrichtung des Folienbeutels ausgerichtet. Durch geometrische Anordnung dieser Ablaufkante in Bezug auf die nachfolgende konvexe Lauffläche, besonders Winkel und Abstand, lässt sich die Bremswirkung der Ablaufkante einstellen. Es kann die Ablaufkante an der Führungsplatte auch durch mechanische oder physikalisch/chemische Behandlungen oder durch Beschichtung in ihrer Gleitreibung gezielt beeinflusst werden.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Bremselement als tangentiales Gleitblech ausgebildet, das bevorzugt direkt am Ausgang des Stauraums der Führungsplatten zumindest auf der Seite der Deckfolie angeordnet ist. Das Gleitblech verläuft im Wesentlichen parallel zur Oberfläche (Deckfolie) des transportierten Folienbeutels. Es drückt insbesondere federnd tangential auf den auf konvexe Lauffläche auflaufenden Folienbeutel, um die obenliegende Deckfolie des Folienbeutels abzubremsen. Durch die Beabstandung des Gleitblechs zu der konkaven Lauffläche und/oder durch die Winkelstellung des Gleitblechs zu der Lauffläche kann die Ausbildung des Flüssigkeitsfilms beeinflusst und gegebenenfalls eingestellt werden. Bevorzugt ist die Gleitblechfläche tangential zur gekrümmten Oberfläche der Lauffläche ausgerichtet. Bevorzugt ist die Ablaufkante des Gleitblechs gerade und streng quer (senkrecht) zur Transportrichtung des Folienbeutels ausgerichtet. In einer Variante ist die Ablaufkante dieses Gleitblechs gezahnt. Diese Variante unterstützt die Vergleichmäßigung des Flüssigkeitsfilms, welcher sich erfindungsgemäß auf der Lauffläche zwischen Basisfolie und Deckfolie ausbildet. Über die Art der Beschichtung und über die Andruckkraft des Gleitblechs kann dessen Bremswirkung auf die Deckfolie des Folienbeutels eingestellt werden
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In einer alternativen Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Bremselement eine fest oder federnd auf die Deckfolie des Folienbeutels abgesenkte „Brems”walze, insbesondere Zylinderwalze, die mit der Deckfolie kraft- bzw. reibschlüssig in Eingriff kommt. In einer ersten Variante ist diese Walze durch die kontaktierende Folie passiv angetrieben und zur Vermittlung einer Bremswirkung zum Spannen der Beutelfolie über die nachfolgende Lauffläche in ihrer Rotation aktiv oder passiv abgebremst. Die Bremsung ist konstant und einstellbar oder alternativ dynamisch steuer- oder regelbar, und zwar bevorzugt in Abhängigkeit von dem gewünschten Ergebnis der gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung, besonders von der Schichtdicke des sich einstellenden Flüssigkeitsfilms. Zum Abbremsen der Walze sind an sich bekannte Mittel vorgesehen, im einfachsten Fall wird dies durch Klemmung der in einem Gleitlager geführten Bremswalze realisiert. Alternative Ausgestaltungen dazu sind viskoelastische Bremsen, besonders für eine transportgeschwindigkeitsabhängige Bremsregelung, sowie elektromagnetische Bremsen, bevorzugt für eine dynamische ergebnisorientierte Bremsregelung.
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In einer anderen Variante ist diese Bremswalze zum Spannen der Beutelfolie über die nachfolgende Lauffläche in ihrer Rotation aktiv angetrieben. Der Antrieb ist konstant und einstellbar oder alternativ dynamisch steuer- oder regelbar, und zwar bevorzugt in Abhängigkeit von dem gewünschten Ergebnis der gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung, besonders der Schichtdicke des sich einstellenden Flüssigkeitsfilms. Die Antriebsgeschwindigkeit der Bremswalze ist unmittelbar an die Transportgeschwindigkeit des Folienbeutels durch die Vorrichtung angepasst. Besonders bevorzugt ist die Geschwindigkeit der Bremswalze so gewählt, dass, unter Berücksichtigung von Schlupf und Elastizität des Folienmaterials, die Länge der Beutelfolie, besonders der Deckfolie über die konvexe Lauffolie hinweg beim laufenden Transport möglichst konstant bleibt, um dort eine möglichst gleichmäßige Spannung der Folien aufrecht zu erhalten.
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Es kann die Oberfläche der Bremswalze durch mechanische oder physikalisch/chemische Behandlungen oder durch Beschichtung in seiner Haftreibung gezielt beeinflusst werden. Bevorzugt ist die Bremswalze gummiert. Eine besondere Variante davon weißt mehrere auf einen Walzengrundkörper aufgezogene zu einander beabstandete Reibringe, bevorzugt O-Ringe, auf. Die Ringe sind auf der Walze insbesondere regelmäßig zueinander beabstandet. In einer alternativen Variante sind die Ringe in der Mitte anders beabstandet als in den Randzonen der Bremsrolle, um gewisse Spannungsunterschiede beim Transport zwischen mittigen und randständigen Abschnitten des Folienbeutels, insbesondere bei breiten Folienbeuteln, auszugleichen, mit dem Ziel, die Deckfolie im Bereich der konvexen Lauffläche stets gleichmäßig über die darunter liegende Basisfolie des Folienbeutels zu spannen.
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In einer weiteren Ausführung wird das Bremselement durch Zusammenwirken eines insbesondere tangential anliegenden Gleitblechs und einer dazu unmittelbar benachbarten Bremswalze bewirkt. In besonderer Ausgestaltung weist diese Bremswalze zueinander beabstandete Reibräder auf, die mit dem Folienmaterial, insbesondere mit der Deckfolie des transportierten Folienbeutels kraft- oder reibschlüssig in Eingriff kommen können.
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In Transportrichtung aufwärts von Lauffläche und Bremselement ist ein, besonders durch die zwei zu einander beabstandete Führungsplatten ein begrenzender Stauraum ausgebildet, worin der einlaufende Folienbeutel aufgenommen wird. Der Stauraum verhindert erfindungsgemäß, dass sich der jeweilige aufwärts liegende Abschnitt des Kompartiments durch den Rückstau des flüssigen Mediums beim Transport des Folienbeutels an der Engstelle der konvexen Lauffläche vorbei aufbläht. Das Volumen dieses Stauraums bestimmt zusammen mit der Transportgeschwindigkeit des Folienbeutels durch die Vorrichtung die erfindungsgemäß hervorgehobene „Pumpenwirkung”, mit welcher das flüssige Medium beim Transport des Folienbeutels zwangsweise über die Engstelle zwischen den Folien im Bereich der konvexen Lauffläche „gepumpt” wird, wodurch sich gemäß der Lehre dieser Erfindung der gleichmäßige dünne Flüssigkeitsfilm zwischen den beiden Folien ausbildet. Der Stauraum ist flach und an die Dimensionen des Folienbeutels oder Folienbeutelbands angepasst.
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Besonders bevorzugt erstrecken sich die beiden Führungsplatten, und damit der Stauraum, entlang der Transportrichtung des Folienbeutels über die Länge des gesamten durchlaufenden Kompartiments, worin das flüssige Medium eingeschlossen ist, zumindest aber über die Länge des aufwärts liegenden Abschnitts diese Kompartiments, worin sich der Rückstau bildet, so weit der abwärts liegende Abschnitt über Bremselement und Lauffläche gezogen ist. Der Abstand zwischen unterer Führungsplatte und oberer Führungsplatte, und damit die Höhe des Stauraums, ist insbesondere einstellbar. Bevorzugt laufen obere und untere Führungsplatte parallel zueinander. Der Abstand zwischen den beiden Führungsplatten ist zumindest so groß gewählt, dass ein mit flüssigem Medium gefüllter Folienbeutel drucklos hindurchgezogen werden kann, wenn sich das Medium in dem Kompartiment des Beutels gleichmäßig verteilt. Der begrenzende Raum muss mindestens das Volumen der zu prozessierenden Flüssigkeit in dem Kompartiment haben. Der Abstand der Platten, bzw. die Höhe des gebildeten flachen Stauraums entspricht zumindest der Höhe des flachsten Körpers, der sich auf der durch die Anordnung der Siegelnähte in dem Beutel gebildeten Grundfläche des Kompartiments bei gegebenem Medienvolumen und unter Berücksichtigung der Fläche der das Kompartiment überspannenden Folienabschnitte, deren Eigenelastizität und der Verkürzung dieser Grundfläche durch den Folienzug ausbilden kann.
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In optionaler Ausgestaltung ist zum ziehenden Transport des Folienbeutels durch die Vorrichtung in Transportrichtung abwärts mindestens eine Transporteinrichtung vorhanden, bevorzugt eine Transportwalze, die kraftschlüssig mit dem Folienbeutelmaterial in Eingriff kommt. In einer ersten Variante dient die als freilaufende Zylinderwalze ausgebildete konkave Lauffläche als Gegenwalze zu der Transportwalze. In einer anderen Variante ist die Transportwalze als Zwillingswalze ausgebildet, wobei bevorzugt zumindest eine, bevorzugt beide aneinander anliegenden Zwillingswalzen aktiv gedreht werden, um den Folienbeutel zu transportieren. Die Transportwalze ist bevorzugt mit mehreren Reibringen, die auf der Transportwalze zueinander beabstandet sind, ausgestattet, welche mit dem Folienmaterial in Eingriff kommen. Durch die Beabstandung der Reibringen wird vermieden, dass Deckfolie und Basisfolie über die gesamte Breite des Folienbeutels zusammengepresst werden, damit nicht die Druckverhältnisse im Bereich der aufwärts liegenden Lauffläche, wo sich der gleichmäßige Flüssigkeitsfilm ausbilden soll, durch zusätzlichen Rückstau nachteilig beeinflusst werden. Während die Folien an der Stelle der Reibringe jeweils festgeklemmt werden, bleibt zwischen den Reibrädern jeweils ein Zwischenraum, über welchen das flüssige Medium in den abwärts liegenden Abschnitt des Kompartiments des Folienbeutels frei abfließen kann.
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In einer alternativen Variante ist das Transportmittel als Zahnrad ausgebildet, das mit korrespondierenden Perforationen an dem Folienbeutel, insbesondere wenn dieser als serielles Folienbeutelband vorliegt, in formschlüssig in Eingriff kommt. Der Transport des Folienbeutels mittels Zahnrädern und Perforationen sichert vorteilhafterweise die synchrone Prozesssteuerung einzelner Stationen und Module in einer Automatenstraße.
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Weitere Gegenstände der Erfindung sind auch ein Verfahren zur Erzeugung eines gleichmäßig dünnen Flüssigkeitsfilms eines flüssigen Mediums innerhalb eines abgeschlossenen Kompartiments eines Folienbeutels (Siegelrandbeutel, Schlauchbeutel) sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ebendiesem Zweck. Dazu wird in einem ersten Schritt der Folienbeutel durch die erfindungsgemäße Vorrichtung transportiert, das heißt insbesondere gezogen, so dass sich durch Zusammenwirken der volumenbegrenzenden Führungsplatten mit dem die Deckfolie abbremsenden Bremselement und der konvexen Lauffläche im Bereich der Lauffläche ein gleichmäßig dünner Flüssigkeitsfilm des flüssigen Mediums ausbildet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage zur kontrollierten Exposition eines flüssigen insbesondere biologischen Mediums innerhalb eines abgeschlossenen Kompartiments eines Folienbeutels (Siegelrandbeutel, Schlauchbeutel) mit mindestens einem physikalischen Faktor, ausgewählt aus kontaktloser Einwirkung physikalischer, insbesondere ionisierender, Strahlung: Gammastrahlung, Elektronenstrahlen, harte oder weiche Röntgenstrahlung, Lichteinwirkung, Infrarot- oder Wärmestrahlung, Mikrowellenstrahlung, oder alternativ oder zusätzlich die direkte Kontaktierung des Folienbeutels mit geheizten oder gekühlten Oberflächen zur Temperierung (Erhitzung oder Kühlung) des Mediums. Die Anlage weißt neben den vorgenannten Komponenten (1) bis (3) und gegebenenfalls (4) zumindest eine Einrichtung zur Erzeugung des entsprechenden physikalischen Faktors auf, und zwar bevorzugt angeordnet im Bereich oder an der konvexen Lauffläche, wo sich der kontrollierte dünne Flüssigkeitsfilm ausbildet. Im Falle der Variante der kontaktlosen Strahlungseinwirkung ist die Einrichtung eine Strahlungsquelle.
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Eine bevorzugte Variante ist eine Anlage zur kontaminationsfreien dosiskontrollierten Elektronenbestrahlung eines flüssigen biologischen Mediums, besonders einer Virussuspension, das in Kompartimenten eines Folienbeutels vorgelegt ist. Die Anlage enthält die vorgenannten Komponenten (1) bis (3) und gegebenenfalls (4) sowie eine an sich bekannte Elektronenstrahlquelle, bevorzugt eine Einrichtung zur nieder- bis mittelenergetischen Beschleunigung von Elektronen.
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Eine andere bevorzugte Variante ist eine Anlage zur kontaminationsfreien thermischen Behandlung eines flüssigen biologischen Mediums, besonders einer Zell- oder Virussuspension, das in Kompartimenten eines Folienbeutels vorgelegt ist. Die Anlage enthält die vorgenannten Komponenten (1) bis (3) und gegebenenfalls (4) sowie eine Einrichtung zur Temperierung des Folienbeutels spezifisch im Bereich oder an der konvexen Lauffläche, wo sich der kontrollierte dünne Flüssigkeitsfilm ausbildet. Bevorzugt ist die konvexe Lauffläche selbst direkt oder indirekt temperiert oder steht mit einem Wärmetauscher, einem Heiz- oder Kühlelement in Verbindung. Die Lauffläche ist dabei bevorzugt aus gut wärmeleitendem Werkstoff, bevorzugt Aluminium, gebildet. Ein elektrisches Heizelement kann direkt in der starren Lauffläche eingesetzt sein. Die als freilaufende Walze ausgebildete Lauffläche kann hohl sein und im Inneren ein Heiz- oder Kühlfluid führen.
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Weitere Gegenstände der Erfindung sind schließlich auch ein Verfahren zur kontrollierten Exposition eines flüssigen insbesondere biologischen Mediums innerhalb eines abgeschlossenen Kompartiments eines Folienbeutels (Siegelrandbeutel, Schlauchbeutel) mit mindestens einem physikalischen Faktor, ausgewählt aus kontaktloser Einwirkung physikalischer, insbesondere ionisierender, Strahlung: Gammastrahlung, Elektronenstrahlen, harte oder weiche Röntgenstrahlung, Lichteinwirkung, Infrarot- oder Wärmestrahlung, Mikrowellenstrahlung, oder alternativ oder zusätzlich die direkte. Kontaktierung des Folienbeutels mit geheizten oder gekühlten Oberflächen zur Temperierung (Erhitzung oder Kühlung) des Mediums, sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ebendiesem Zweck. Dazu wird in einem ersten Schritt der Folienbeutel durch die erfindungsgemäße Vorrichtung transportiert, das heißt insbesondere gezogen, so dass sich durch Zusammenwirken der volumenbegrenzenden Führungsplatten mit dem die Deckfolie abbremsenden Bremselement und der konvexen Lauffläche im Bereich der Lauffläche ein gleichmäßig dünner Flüssigkeitsfilm des flüssigen Mediums ausbildet, und in einem gleichzeitigen weiteren Schritt der dünne Flüssigkeitsfilm dem mindestens einen physikalischen Faktor ausgesetzt (exponiert). Dosis der Exposition wird bevorzugt durch Einstellen der Dicke des Flüssigkeitsfilms, durch Einstellen der Transportgeschwindigkeit und/oder durch Einstellen des rückstaubegrenzenden Stauraums zwischen den Führungsplatten festgelegt.
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Ein bevorzugter Gegenstand ist die Verwendung der hierin beschriebenen Vorrichtung zum Zwecke der automatischen dosiskontrollierten Bestrahlung einer flüssigen biologischen Mediums, insbesondere zur Inaktivierung einer Virussuspension mit Elektronenstrahlen, innerhalb eines laufend durch die Vorrichtung transportierten Folienbeutels, besonders innerhalb einer Automatenstraße.
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Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren und Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass diese beschränkend zu verstehen wären:
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1A und 1B zeigen eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer konvexen Lauffläche 60, welche als freilaufende Zylinderwalze 62 ausgebildet ist. Zwischen der oberen Führungsplatte 42 und der unteren Führungsplatte 44 ist ein Stauraum 41 gebildet zur Aufnahme und Führung des in die Vorrichtung einlaufenden Folienbeutels. Nach dem Stauraum 41 ist ein Bremselement 50 angeordnet, welches in dieser Ausführung als Ablaufkante 43 der oberen Führungsplatte 42 ausgebildet ist. Ein Transportmittel 70 zum ziehenden Transport des Folienbeutels ist hier als Reibradanordnung 72 ausgebildet, wobei die freilaufende Zylinderwalze 62 als Gegenandruckwalze dient. Zur kontaminationsfreien und dosiskontrollierten Exposition des Mediums (30) innerhalb des Folienbeutels (20) enthält die dargestellte Vorrichtung eine im Bereich der konvexen Lauffläche (60) angeordnete Strahlungsquelle (80).
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1B zeigt dieselbe Anordnung wie 1A, wobei schematisch der Verlauf des eingelegten Beutels 20 angedeutet ist. Der Folienbeutel 20 besteht aus miteinander über Siegelnähte (Siegelränder) verschweißten unten liegender Basisfolie 24 und oberer Deckfolie 22 Folien, die dadurch eines oder mehrere Kompartimente 21 abschließen. In dem Kompartiment 21 befindet sich das flüssige Medium 30. Der Folienbeutel 20 ist in Transportrichtung (Pfeil) ziehbar. Der bandförmige Folienbeutel 20 wird innerhalb des zwischen der oberen Führungsplatte 42 und der unteren Führungsplatte 44 gebildeten Stauraums 41 geführt und nach Austritt aus dem Stauraum 41 an dem Bremselement 50 entlang über die konvexe Lauffläche 60 gezogen. Dabei bremst das Bremselement 50, welches in dieser Ausführung als Ablaufkante 43 der oberen Führungsplatte 42 ausgebildet ist, die Deckfolie 22 des Folienbeutels 20 und spannt Basisfolie 44 und Deckfolie 42 des Folienbeutels 20 über die Lauffläche 60. Dort bildet sich vorteilhafterweise zwischen den beiden Folien 22, 24 ein dünner Flüssigkeitsfilm des Mediums 30 aus. Dort ist das Medium 30 einer kontrollierten Exposition, beispielsweise durch die Strahlungsquelle 80, zugänglich.
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2 zeigt eine Variante der Ausgestaltung nach 1, wobei hier, die Führungsplatten 42, 44 im Wesentlichen vertikal angeordnet sind.
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3A und 3B zeigen Ansichten eines Transportmittels 70 in Form einer Reibradanordnung 72. Auf einer Zylinderwalze 74 sind, bevorzugt regelmäßig beabstandet, Reibringe 76 ausgezogen. Bevorzugt sind die Reibräder als O-Ringe aus Elastomermaterial, besonders Gummi ausgebildet und laufen in Nuten der Zylinderwalze 74.
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4A und 4B zeigen eine Variante der in 1A und 1B dargestellten Anordnung, wobei als Transportmittel 70 die Reibradanordnung 72 gemäß 3A, 3B eingesetzt wird. 4A zeigt eine Schnittansicht, 4B zeigt eine Draufsicht auf die Komponenten.
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5 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die konvexe Lauffläche 60 starr ausgebildet ist. In dieser Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, die Oberfläche der Lauffläche 60 reibungsvermindert auszubilden, besonders durch Spiegelpolieren der Oberfläche und/oder durch Oberflächenbehandlung mit reibungsvermindernder Wirkung. Dieser Ausgestaltung ist das Transportmittel 70 durch die Zwillingswalzen 78, 78 ausgebildet. Bevorzugt ist mindestens eine der Zylinderwalzen in der Form einer Transportwalze 72, die hier als Reibradwalze gemäß 3A und 3B ausgebildet ist, gebildet.
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6A und 6B zeigen eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Schnittansicht (6A) und in perspektivischer Schrägansicht (6B). In dieser spezifischen Ausführung gehen die obere Führungsplatte 42 und die untere Führungsplatte 44 jeweils in ein oberes Gleitblech 52 und ein unteres optionales Führungsblech 54 über. Das Gleitblech 52 ist spezifisch ausgebildet, um federnd tangential an der konkaven Lauffläche 60, die hier als freilaufende Zylinderwalze 62 ausgebildet ist, anzuliegen. Der Folienbeutel ist über die Zylinderwalze 62 geführt und ziehend über die Zwillingswalzen 78, die hier beide als aktiv angetriebene Reibradwalzen gemäß 3A und 3B ausgebildet sind, aktiv transportierbar.
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7A und 7B zeigen eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Schnittansicht (7A) und in perspektivischer Schrägansicht (7B). In dieser spezifischen Ausführung gehen die obere Führungsplatte 42 und die untere Führungsplatte 44 jeweils in ein oberes Gleitblech 52 und ein unteres optionales Führungsblech 54 über. Das Gleitblech 52 ist spezifisch ausgebildet, um federnd tangential an der konkaven Lauffläche 60, die hier als freilaufende Zylinderwalze 62 ausgebildet ist, anzuliegen. Der Folienbeutel ist über die Zylinderwalze 62 geführt und ziehend über die Transportwalze 72, die hier als Reibradwalze gemäß 3A und 3B ausgebildet ist, in Verbindung mit der Walze 62 als Gegenwalze aktiv transportierbar.
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8A und 8B zeigen eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Schnittansicht (8A) und in perspektivischer Schrägansicht (8B). In dieser spezifischen Ausführung gehen die obere Führungsplatte 42 und die untere Führungsplatte 44 jeweils in ein oberes Gleitblech 52 und ein unteres optionales Führungsblech 54 über. Das Gleitblech 52 ist spezifisch ausgebildet, um federnd tangential an der konkaven Lauffläche 60, die hier als freilaufende Zylinderwalze 62 ausgebildet ist, anzuliegen. Zusätzlich ist als Bestandteil des Bremselements 50 eine Bremswalze 58, die hier als Reibradwalze gemäß 3A und 3B ausgebildet ist, bei dem Gleitblech 52 und der Lauffläche 60 angeordnet, die mit dem auf die Lauffläche auflaufenden Folienbeutel in Kontakt steht. Die Bremswalze 58 ist reibschlüssig mit der Beutelfolie kontaktierbar und bevorzugt aktiv angetrieben, um die Folie über die Lauffläche 60 zu spannen. Der Folienbeutel ist über die Zylinderwalze 62 geführt und ziehend über die Transportwalze 72, die hier als Reibradwalze gemäß 3A und 3B ausgebildet ist, in Verbindung mit der Walze 62 als Gegenwalze aktiv transportierbar.
