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Die Erfindung betrifft ein Probenahmeventil zur
sterilen Entnahme von Proben aus Fermentern oder Bioreaktoren, bei
dem eine Probe über
einen Strömungskanal,
der in einem Ventilgehäuse
ausgebildet ist und über
den ein Probeneinlass mit einem Probenauslass verbunden ist, entnehmbar
ist, und bei dem das Ventilgehäuse
mittels eines den Probenströmungskanal
durchströmenden
Sterilisationsmittels hitzesterilisierbar ist, und bei dem das Ventilgehäuse kühlbar ist.
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Probenahmeventile werden eingesetzt,
um zu vorbestimmten Zeitpunkten Proben aus Kulturgefäßen, wie
beispielsweise Fermentern oder Bioreaktoren für eine nachfolgende Analyse,
anhand deren ein Fortschritt oder Ablauf eines biologischen oder technologischen
Reaktionsprozesses verfolgt werden kann, zu entnehmen. Die Probenahme
unterliegt bestimmten Sterilitätsbedingungen
die es erforderlich machen, das Probenahmeventil vor einer jeweiligen
Probenahme einem Sterilisationsprozess zu unterziehen, bei dem das
Ventil von einem Sterilisationsmittel, beispielsweise Wasserdampf,
durchströmt wird.
Problematisch ist, dass die Probe bei der Entnahme nicht erhitzt
werden darf, da sie sonst unbrauchbar werden kann. Insbesondere
bei zu untersuchenden Proteinen besteht die Gefahr der Denaturierung
bei zu starker Erwärmung.
Eine sichere Probenahme kann daher erst erfolgen, wenn nach der Dampfsterilisation
die Temperatur des Gehäuses
des Probenahmeventils wieder auf eine zulässige Höchsttemperatur abgesunken ist.
Dadurch werden die möglichen
Probenahmeintervalle verlängert.
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Durch eine aktive Kühlung des
Ventils kann der Abkühlungsprozess
beschleunigt werden.
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Ein derartiges Probenahmeventil ist
aus der
US 5 948 998 bekannt.
Das bekannte Probenahmeventil ist als ein Dreiwegeventil ausgebildet,
das ein Probeneinlassrohr mit einem Anschluss als ein Probeneinlass
und ein Probenauslassrohr sowie ein Abflussrohr als jeweilige Ausgänge aufweist.
Das Probeneinlassrohr ist mit einem Fermenter verbindbar, das Probenauslassrohr
ist mit einem zylinderförmigen
Probenbehälterhalter
verbunden. Der Halter weist ein äußeres und
ein inneres Gewinde auf. Das äußere Gewinde
ist zum Anschluss eines Adapter mit einer Dampffalle vorgesehen,
das innere Gewinde dient vorzugsweise zum Anschluss eines Probensammelbehälters. Vor
einer Probenahme wird der Probeneinlass mit einer Dampfzufuhr verbunden
und die Dampffalle an das Probenauslassrohr angeschlossen. Das Ventil
wird dann in einer ersten Ventilstellung für etwa 15 bis 20 Minuten dampfdurchströmt, so dass
der Dampf, bzw. das Dampfkondensat, durch den Probenauslass zu der
Dampffalle hin strömt.
Nach der Dampfsterilisation wird der Probeneinlass mit dem Fermenter
verbunden und das Ventil in eine zweite Stellung gebracht. In der
zweiten Ventilstellung wird der Probenfluss vom Fermenter durch das
Abflussrohr abgeleitet. Dabei kühlt
sich das Ventilinnere ab. Nach dieser Abkühlphase kann die eigentliche
Probenahme erfolgen. Dazu wird der Probensammelbehälter an
das Probenauslassrohr angeschlossen und durch Öffnen des Ventils in die erste
Ventilstellung die gewünschte
Probenmenge dem Sammelbehälter
zugeführt.
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Nachteilig ist, dass zur Kühlung des
Ventils ein Teil des Fermenterinhalts verwendet wird und dabei verloren
geht. Dadurch ist jeweils eine relativ große Menge an Probenflüssigkeit
für eine
Probennahme nötig.
Dies kann sich kostenaufwendig auswirken. Bei einer begrenzten Menge
an zur Verfügung stehendem
Ferment wird die Anzahl möglicher
Probennahmen und damit die Flexibilität in der Handhabung eingeschränkt. Weiterhin
hängt der
Wärmeaustausch
von den spezifischen Wärmeleitungseigenschaften
des jeweiligen Fermenterinhalts ab, so dass ein definierter Abkühlungsprozess
kaum durchführbar
ist. Dies kann die Arbeitssicherheit der Probenahme beeinträchtigen.
Ein weiterer Nachteil ist, dass bei der Abkühlphase denaturierte Rückstände des Ferments
im Ventilinneren und im Probeneinlassrohr verbleiben können, die
anschließend
die Probe bei der Entnahme kontaminieren. Dies wirkt sich ebenso ungünstig auf
die Arbeitssicherheit aus. Schließlich ist der für die Probenahme
erforderliche wechselnde Anschluss von Fermenter und Dampfzufuhr
an das Probeneinlassrohr relativ umständlich handhabbar.
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Weiterhin ist aus dem Betriebshandbuch
BIOSTAT® C-DCU3
der B. Braun Biotech International GmbH ein kompakter in situ sterilisierbarer
Fermenter mit einem Probenahmeventil bekannt. Das bekannte Probenahmeventil
weist einen separaten Anschluss für eine Dampfzufuhr auf. In
geschlossener Ventilstellung kann der für den Probenfluss vorgesehene
Strömungsweg
bzw. Strömungskanal,
der einen Ventilstößel im Inneren
des Ventilgehäuses
umgibt, dampfsterilisiert werden. Dazu gelangt der Dampf über den
separaten Dampfeinlass und einen Zuführkanal in den Strömungskanal,
der zu dem Probeneinlassrohr hinführt.
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Nachteilig wirkt sich aus, dass für das bekannte
Probenahmeventil keine Kühlmaßnahmen vorgesehen
bzw. angeordnet sind, so dass aufgrund der relativ langen nötigen Wartezeit,
während
derer das Ventil durch den natürlichen
Wärmeaustausch mit
der Umgebung auf die zulässige
Temperatur abkühlt,
keine hohen Probenahmeintervalle möglich sind. Es besteht die
Gefahr, dass insbesondere dann, wenn eine große Zahl von Proben in möglichst
kurzer Zeit entnommen werden sollen, durch Nichteinhalten der nötigen Abkühlzeit Proben
zu früh
entnommen werden und dann unbrauchbar sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, die bekannten Probenahmeventile so zu verbessern,
dass sie kürzere
Probenahmeintervalle ermöglichen,
einfacher handhabbar sind und eine höhere Arbeitssicherheit gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass das Ventilgehäuse einen
mit dem Probenströmungskanal
verbundenen eigenen Anschluss zum Einlassen des Sterilisationsmittels über einen
Sterilisationsmitteleinlass und eine separate Kühlungseinrichtung aufweist.
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Durch die separate Kühleinrichtung
kann das Probenahmeventil nach der Dampfsterilisation schneller
abgekühlt
werden. Dadurch werden schnellere Abfolgen von Probenahmen möglich. Die
separate Kühleinrichtung
kann auf einfache Weise mit einem Kühlmittel mit definierten, gleichbleibenden Wärmeleitungseigenschaften
betrieben werden. Somit ist ein definierter, reproduzierbarer und
sicherer Abkühlprozess
möglich.
Da der Kühlkreislauf
von dem Weg des Probenflusses getrennt ist, wird die Gefahr einer
Kontamination des Ventils durch Kühlmittel vermieden. Daher müssen keine
besonderen Anforderungen an das Kühlmittel gestellt werden, d.h.
der Kühlkreislauf
kann kostengünstig
mit Leitungswasser oder einer vorhandenen Kühlwasserversorgung gespeist
werden. Zur Probenahme muss aus dem Fermenter nur soviel Probeflüssigkeit
entnommen werden, wie zur Analyse des Fermentierprozesses erforderlich
ist, d.h. es geht keine zusätzliche
Probenflüssigkeit
verloren, was sich kostengünstig
auswirkt. Weiterhin können
die separate Kühleinrichtung
und der eigene Anschluss für
das Sterilisationsmittel eingesetzt werden, ohne dass dazu der Probeneinlass
aufwendig abwechselnd an verschiedenen Anschlüssen angeschlossen werden muss. Dies
ist zeitsparend und erhöht
den Bedienungskomfort des Ventils.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Kühlungseinrichtung
als ein im Inneren des Ventilgehäuses
angeordneter, zu dem Probenströmungskanal
benachbarter Kühlungsströmungskanal,
mit einem Anschluss für
einen Kühlmitteleinlass
und einem Anschluss für
einen Kühlmittelauslass
ausgebildet.
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Dadurch, dass der Kühlungsströmungskanal im
Inneren des Ventilgehäuses
verläuft
und benachbart zu dem Strömungskanal
für den
Probendurchfluss angeordnet ist, ist (im Vergleich zu einer Ummantelung)
eine besonders kompakte Bauweise des Ventils möglich. Gleichzeitig wird der
für die
Kühlung wichtige
Bereich, nämlich
der Strömungskanal
für den
Probenfluss im Ventil, besonders effektiv gekühlt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Strömungskanäle möglichst
weit ausgebildet.
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Dadurch, dass sowohl die Strömungskanäle für den Probendurchfluss
als auch für
den Kühlmitteldurchfluss
möglichst
weit ausgebildet sind, d.h. so weit wie es unter Berücksichtigung
der Anforderungen an Festigkeit und Haltbarkeit des Ventilgehäuses konstruktiv
und fertigungstechnisch umsetzbar ist, können hohe Durchflussraten erzielt
werden. Weiterhin wird die Wärmeaustauschfläche erhöht. Damit
ist sowohl eine Beschleunigung der Dampfsterilisation des Ventils
als auch des Abkühlprozesses
nach der Sterilisation gegeben. Dadurch können die Probenahmeintervalle
noch weiter verkürzt
werden. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weisen die Wandungen des Ventilgehäuses möglichst geringe Materialstärken auf.
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Durch die geringen Materialstärken wird
die Zeit für
den Wärmeaustausch
zwischen Sterilisations- bzw. Kühlmittel
und den Wandungen im Gehäuse
weiter verkürzt,
was zu einer weiteren Optimierung der möglichen Probenahmeintervalle
führt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Sterilisationsmitteleinlass auf der dem Probenauslass
gegenüberliegenden
Seite des Ventilgehäuses
angeordnet.
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Üblicherweise
werden Probenahmeventile in einen waagerecht oder allenfalls schräg ausgerichteten
Stutzen eines Fermenters eingebaut. In dieser Position zeigt das
Probenauslassrohr nach unten. Bei der Probenahme kann somit keine
Probenflüssigkeit
in den gegenüberliegenden
Anschluss für
das Sterilisationsmedium gelangen. Dadurch wird dieser Anschluss
zuverlässig
nicht mit Probenflüssigkeit kontaminiert.
Es kann auf eine Verschlussvorrichtung an dem Anschluss verzichtet
werden, was sich kostengünstig
auswirkt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind die Anschlüsse
für die Kühlungseinrichtung
in einem dem Sterilisationsmitteleinlass und dem Probenauslass zum
Probeneinlass hin vorgelagerten Abschnitt des Ventilgehäuses angeordnet.
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Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise
des Ventils mit der Kühlungseinrichtung
erhalten werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist dem Kühlmitteleinlass und
/ oder dem Sterilisationsmitteleinlass ein Absperrventil und / oder
ein Dosierventil vorgeschaltet.
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Durch die Absperrventile wird die
Handhabung des Ventils noch komfortabler. Mit den Dosierventilen
ist es möglich,
den Sterilisationsprozess und den Abkühlungsprozess genauer zu steuern.
Insbesondere können
die jeweiligen Durchflussraten vari abel geregelt werden. Durch das
Absperrventil an dem Sterilisationsmitteleinlass wird die Arbeitssicherheit weiter
erhöht,
da dann auch bei ungewöhnlicher
Einbaulage sichergestellt ist, dass keine Probenflüssigkeit
in den Einlass gelangt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung ist der Probenauslass als ein Auslassrohr mit einem
Anschluss ausgebildet, der mit einer Sterilhülse, die einen sterilen Verschluss darstellt,
verbindbar ist. Der Anschluss kann auch mit einem durch Autoklavieren
sterilisierten Probenahmegefäss,
das einen separaten Anschluss zur Ableitung von Kondensat und eine
Entlüftungseinrichtung mit
einem Sterilfilter aufweist, verbindbar sein.
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Die Sterilhülse ist mit einer Füllung, beispielsweise
aus Glasseide, versehen, die bei der Dampfsterilisation des Ventils
die Funktion eines Sterilfilters erfüllt. Die auf das Probenauslassrohr
aufgesetzte Hülse
wirkt durch eine sich in einer Verschlusskappe befindliche kleine
Bohrung wie eine Dampffalle (Blende). Damit wird gewährleistet,
dass das Auslassrohr ebenso wie das Ventilgehäuse komplett sterilisiert werden
können
und anschließend
keine rückwärtige Kontamination
mehr eintreten kann. Dies kann auch gewährleistet werden, wenn das
Probenauslassrohr mit dem vorher in einem Autoklav sterilisierten
Probenahmegefäss,
das eine separate Ableitung für
das bei der Dampfsterilisation entstehende Kondensat aufweist, verbunden
ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ist mindestens einer der Anschlüsse für die Kühlungseinrichtung und für den Sterilisationsmitteleinlass
als eine Schnellkupplung ausgebildet.
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Durch den Einsatz von gebräuchlichen Schnellkupplungen
kann die Handhabung des Ventil noch komfortabler gestaltet werden.
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Schnellkupplungen sind zudem eine
besonders kostengünstige
und einfache Anschlussform.
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Die bekannten Verfahren zur sterilen
Entnahme von Proben aus Fermentern oder Bioreaktoren mit einem Probenahmeventil
haben den Nachteil, dass sie relativ unsicher sind und zeitlich
nicht optimiert sind.
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Dadurch, dass das Ventil nach der
Hitzesterilisation aktiv abgekühlt
wird, ist eine schnellere Probenahmeabfolge möglich. Da das Kühlmittel
nicht in Berührung
mit dem Probenströmungskanal
kommt, ist dabei ein etwaige Kontamination durch Kühlmittel ausgeschlossen.
Damit wird eine hohe Arbeitssicherheit gewährleistet. Die Geschwindigkeit
der Abkühlung
kann über
die Durchflussrate des Kühlmittels
gesteuert werden. Dabei kann zusätzlich
die gegebene Kühlmitteltemperatur
berücksichtigt
werden. Grundsätzlich
ist es auch möglich,
dass über
Mittel, die dem Kühlungseinlass
vorgeschaltet sind, die Kühlmitteltemperatur
geregelt wird. Durch die gezielte Abkühlung wird zuverlässig erreicht,
dass die für
eine Probenahme höchstzulässige Entnahmetemperatur
in einer vorgebbaren Zeit erreicht wird und das diese Temperatur
bei der Probenahme nicht überschritten wird.
Es ist auch möglich,
die Probe beim Durchlaufen des Probenströmungskanals so zu kühlen, dass sie
auf dem Weg bis in einen Sammelbehälter oder eine Analyseapparatur
nicht nur nicht denaturieren kann sondern auch mit einer für eine nachfolgende Analyse
optimalen Temperatur zur Verfügung
steht.
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Die Probenahme wird in folgenden
Schritte durchgeführt:
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- a) Dampfspülen
des Probenströmungskanals
des Probenahmeventils über
einen Sterilisationsmitteleinlass und einen Probenauslass, bei geschlossenem
Probeneinlass, mit reinem Wasserdampf,
- b) Dampfsterilisation mit einer auf ein Probenauslassrohr aufgesetzten
Sterilhülse
oder mit einem mit dem Probenauslassrohr verbundenen Probenahmegefäss, das
vorher in einem Autoklav sterilisiert worden ist, und das einen
separaten Kondensatanschluss aufweist, über den das entstehende Kondensat
abgeleitet wird,
- c) Kühlung
des Ventilgehäuses
mittels der Kühlungseinrichtung,
- d) Öffnen
des Probeneinlasses des Probenahmeventils und Probenahme bei abgenommener
Sterilhülse
in das Probenahmegefäss
und
- e) Erneutes Dampfspülen
entsprechend Schritt a).
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Durch die oben aufgeführten Schritte
wird die Möglichkeit,
dass Proben bei der Entnahme unbrauchbar werden verringert und damit
die Arbeitssicherheit erheblich verbessert sowie eine schnelle Abfolge
von Probenahmen ermöglicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird vor der Dampfsterilisation, gegebenenfalls in einem Kühlungsströmungskanal
innerhalb des Ventilgehäuses
vorhandenes Kühlmittel
aus der Kühlungseinrichtung
entfernt.
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Durch Entfernen des Kühlmittels,
welches vorzugsweise Kühlwasser
ist, aus der Kühlungseinrichtung
wird erreicht, dass ggf. bei der Dampfsterilisation im Kühlungsströmungskanal
befindliches Kühlwasser
nicht unnötigerweise
indirekt über
das Ventilgehäuse
mit erhitzt werden muss.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den
beigefügten
Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise veranschaulicht sind.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1:
Ein Probenahmeventil in einer Seitenansicht im Schnitt,
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2:
eine Vorderansicht des Probenahmeventils in Richtung X von 1,
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3:
eine Draufsicht des Probenahmeventils von 1,
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4:
eine Seitenansicht im Schnitt des Ventilgehäuses des Probenahmeventils
von 1,
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5 eine
Vorderansicht des Ventilgehäuses
im Schnitt A–A
von 4,
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6 eine
Vorderansicht des Ventilgehäuses
im Schnitt B–B
von 4 und
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7 eine
Draufsicht des Ventilgehäuses
im Schnitt C–C
von 4.
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Ein Probenahmeventil besteht im Wesentlichen
aus einem Ventilgehäuse 1,
einem Stößel 2 und einem
Ventilantrieb 3.
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Das Ventil ist in drei Abschnitte 14, 24, 25 unterteilt.
Der hintere Abschnitt 25 stellt das Verbindungsstück zum Antriebsteil 3 dar.
Daran schließt sich
ein mittlerer Abschnitt 24 und ein vorderer Abschnitt 14 zum
Anschluss an einen Fermenter an. Der Antrieb 3 weist einen
Bolzen 9 auf, der an seinem vorderen Ende über ein
Gewinde koaxial mit dem Stößel 2 verbunden
ist. Das hintere Ende des Bolzens 9 ist mit einem Handrad 4 verbunden.
Der Bolzen 9 wird in einer Gewindekappe 10 geführt. Durch Drehen
des Handrades 4 ist der Stößel 2 zum Öffnen und
Schließen
eines Probeneinlasses 6 um einen Hub 7 (8 mm)
verstellbar. Der Antrieb 3 ist mit dem Ventilgehäuse 1 über einen
Flansch 11 verschraubt. Zwischen einem Bund 12 des
Stößels 2 und
dem Bolzen 9 sitzt eine Dichtmembran 5. Die Membran 5 ist mit
ihrem Rand umlaufend zwischen dem Flansch 11 und dem Ventilgehäuse 1 eingespannt
und dichtet den Antrieb 3 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 ab. Beim
Verstellen des Antriebs 3 wölbt sich die Membran 5 entsprechend
einer Vor- oder
Rückwärtsbewegung.
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In 1 ist
das Probenahmeventil in geschlossener Ventilstellung mit der nach
vorn gewölbten
Membran 5 dargestellt. Der Stößel 2 führt durch einen
zylinderförmigen
Probenströmungskanal 17, dessen
vorderes Ende als eine zylindrische Dichtfläche 8 ausgebildet
ist. Der Stößel 2 weist
an einem Stößelabschnitt 34 eine
Nut mit einem O-Ring 13 auf, der bei geschlossenem Ventil
den Probeneinlass 6 in Wirkverbindung mit der Dichtfläche 8 verschließt.
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Der vordere Abschnitt 14 des
Ventilgehäuses 1 ist
vorteilhaft als ein Gegenstück
zum Einbau in einen Normstutzen DN 25, wie er an Fermentern üblicherweise
vorhanden ist, ausgebildet. Ein O-Ring 15 sitzt zur Abdichtung
des Ventils 1 gegenüber
dem Normstutzen in einer Nut am vorderen Ende des Abschnitts 14.
Zur Verschraubung mit dem Normstutzen ist eine Überwurfmutter 16 vorgesehen.
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Der Probenströmungskanal 17 weist
ein als eine Bohrung ausgebildeten Sterilisationsmitteleinlass 27 auf.
Die Bohrung führt
abgeschrägt
zum Probenströmungskanal 17 hin
durch das Ventilgehäuse 1 in
Höhe des
hinteren Gehäuseabschnitts 25.
An die Bohrung ist koaxial zu der Bohrung ein abgeschrägtes Ansatzrohr 28 mit
einem Anschluss 26 für
eine Sterilisationsmittelzufuhr angeschweißt. Der Anschluss 26 ist
vorteilhaft als ein Normanschluss mit einer O-Ring-Dichtung 35 ausgebildet.
Auf der dem Sterilisationsmitteleinlass 27 gegenüber liegenden Seite
des Ventilgehäuses 1 ist,
ebenfalls im Bereich des Gehäuseabschnitts 25,
ein Probenauslass 29 in einem erweiterten Abschnitt 32 des
Probenströmungskanal 17 ausgebildet,
der durch ein Bohrung in ein abgewinkeltes Probenauslassrohr 30 mündet, dass
einen Anschluss 31 zum Anschließen eines Probenahmegefässes aufweist.
In einem waagerechtem Einbauzustand des Ventils, zeigt das Ende des
Auslassrohres 30 senkrecht nach unten.
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Der Probenströmungskanal 17 wird
von der Wandung des Ventilgehäuses 1 ummantelt.
In der Ummantelung ist ein Strömungskanal 18 für ein Kühlmittel
ausgebildet. Der Kühlungsströmungskanal 18 ummantelt
als Teil der Wandung des Ventilgehäuses 1 den Probenströmungskanal 17 und
hat keine Verbindung zu dem Probenströmungskanal 17. Der
Kanal 18 besteht aus einem zylinderförmigen Hohlraum mit zwei halbzylinderförmigen untereinander
verbundenen Bereichen 19, 20. Die Bereiche weisen
jeweils eine Bohrung auf, die als ein Kühlmitteleinlass 23 und ein
Kühlmittelauslass 22 ausgebildet
sind. Die Bohrungen sind in 7 um
45° versetzt
gezeichnet. In die Bohrungen mündet
jeweils ein Ansatzrohr 33 im Ventilgehäuseabschnitt 24, so
dass die Längsachsen der
Rohre 33 sich rechtwinklig schneiden. Die Ansatzrohre 33 weisen
an ihren äußeren Enden
Anschlüsse 26' bzw. 26" auf, an denen
eine Kühlmittelzufuhr,
beispielsweise Leitungswasser, bzw. ein Kühlmittelabfluss anschließbar ist.
Der Kühlmittelzufuhr,
d.h. dem Anschluss 26',
kann vorteilhaft ein Durchflussregler bzw. ein Dosierventil, vorgeschaltet sein.
Der Kühlungsströmungskanal 18 bildet
mit dem Kühlmitteleinlass 23,
dem Kühlmittelauslass 22 und den
zugehörigen
Anschlüssen 26', 26" eine separate Kühlungseinrichtung 21.
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Ein Verfahren zur sterilen Entnahme
von Proben aus Fermentern oder Bioreaktoren mit einem Probenahmeventil
beruht im Wesentlichen darauf, dass das Ventil vor einer Probenahme
zu nächst
hitzsterilisiert wird und dann mittels einer separaten Kühlungseinrichtung 21 abgekühlt wird.
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Das oben beschriebene Probenahmeventil wird
in einen Normstutzen eines Fermenter eingesetzt und mit der Überwurfmutter 16 verschraubt.
Zur Vorbereitung einer Probenahme muss das Probenahmeventil zunächst mit
Reindampf (partikelfreier Wasserdampf) dampfgespült werden. Dazu wird eine Dampfzufuhr
an den Anschluss 26 des Sterilisationsmitteleinlasses 27 angeschlossen.
Nach Öffnen
der Dampfzufuhr wird das Ventil für eine kurze Zeit dampfgespült. Der
Dampf durchspült
dabei den Probenströmungskanal 17 und
tritt über
den Probenauslass 29 aus einem Probenauslassrohr 30 aus.
Das dabei entstehende Kondensat kann mit einem Becherglas aufgefangen
werden.
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Als nächster Schritt erfolgt die
eigentliche Dampfsterilisation. Dazu wird die Dampfzufuhr gesperrt
und auf den Anschluss 31 eine Sterilhülse aufgesetzt oder ein Probenahmegefäss, das
vorher in einem Autoklav sterilisiert worden ist und einen separaten
Kondensatanschluss aufweist, angeschlossen. Nach erneutem Öffnen der
Dampfzufuhr wird das Ventil für
einige Minuten dampfsterilisiert. Die Sterilhülse ist mit einer Füllung, vorteilhaft
aus Glasseide, versehen, die bei der Dampfsterilisation des Ventils die
Funktion eines Sterilfilters erfüllt.
Die aufgesetzte Hülse
wirkt durch eine sich in einer Verschlusskappe befindliche kleine
Bohrung als eine Dampffalle. Im Falle des angeschlossenen Probenahmegefässes wird
das Kondensat über
den Kondensatanschluss abgeleitet, während die Zuführung zu
dem Gefässkörper über ein
Absperrventil abgesperrt ist.
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Nach der erfolgten Dampfsterilisation
wird die Dampfzufuhr gesperrt. Anschließend wird die Kühlmittelzufuhr
an den Anschluss 26' angeschlossen
und der Kühlmittelabfluss
mit dem Anschluss 26" verbunden.
Nach Öffnen
der Kühlmittelzufuhr wird der
Kühlungsströmungskanal 18 mit
dem Kühlmittel durchströmt und so
das Ventilgehäuse 1 in
kurzer Zeit abgekühlt.
Der Kühlungszeitraum
kann über
die Durchflussrate des Kühlmittels
mit einem ggf. vorhandenen Durchflussregler, bzw. Dosierventil,
unter Berücksichtigung
der Kühlmitteltemperatur
gesteuert werden. Nach einer ausreichenden Abkühlung kann die Probe durch Öffnen des
Ventils aus dem Fermenter entnommen werden. War zuvor die Sterilhülse aufgesetzt,
wird diese vorher abgenommen. Anschließend kann die Probe einem dazu
vorgesehenen Behälter,
etwa dem beschriebenen Probenahmegefäss zugeführt werden, wobei dann der
Kondensatanschluss des Probenahmegefässes geschlossen wird und die
Zuleitung zu dem Gefässkörper geöffnet wird.
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Die Kühlmittelzufuhr kann während der
Probenahme gesperrt sein. Es ist aber auch möglich, dass die Kühlung weiterläuft und
die Probe bei der Entnahme weiter abgekühlt wird, um eine gewünschte Temperatur
für die
nachfolgende Verwendung, beispielsweise eine Probenanalyse, zu erreichen.
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Durch die separate Kühlungseinrichtung 21 ist
somit ein aktiv geregelter Abkühlprozess
des Ventils, bzw. der Probe selber, möglich. Abschließend wird
das Ventil nach Beendigung der Probenahme erneut dampfgespült und für die nächste Probenahme vorbereitet.