DE69503246T2

DE69503246T2 - Sanierbares schiebermembranventil

Info

Publication number: DE69503246T2
Application number: DE69503246T
Authority: DE
Inventors: William F. Topsfield Ma 01983 Bowers
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2015-05-24
Also published as: JPH10501045A; DE69503246D1; CN1149333A; EP0760919B1; US5465748A; WO1995032379A1; EP0760919A1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Fluidhandhabung und der Flüssigchromatographie. Insbesondere ist die Erfindung auf ein neuartiges, sterilisierbares Drehventil oder linear gleitendes Ventil gerichtet, das in Zusammenhang mit Flüssigchromatographiesäulen und Sterilisierflüssigkeits-Handhabungssystemen verwendet werden kann, um für die pharmazeutische Industrie wichtige biologische Makromoleküle zu trennen und/oder zu reinigen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Drehventile sind zur Mehrfach-Fluidverteilung in vielen verschiedenen Variationen verwendet worden. Beispielsweise 1 ist das US-Patent Nr. 4 808 317 (Berry et al.) auf ein Verfahren und eine Vorrichtung mit einem Drehventil zum kontinuierlichen in Kontakt bringen von Fluiden mit Feststoffteilchen gerichtet. Die Gestaltung dieses Fluidverteilungsventils ermöglicht auch eine Gegenstrom- Arbeitsweise mit simuliertem Bewegtbett (simulated moving bed "SMB"). Im allgemeinen arbeitet die Anordnung wie folgt. Eine Anzahl von Einlaßleitungen sind auf der Oberseite einer Zuführbox zu dem Zweck vorgesehen, Fluidströmungen in das Gerät zur Behandlung einzuleiten, und eine entsprechende Anzahl von Auslaßleitungen sind am Boden der Abführbox zum Abführen behandelter Fluidströme vorgesehen. Trennungsabteile sind so gelegen, daß sie sich an den Fluidöffnungen vorbeidrehen. Im Normalbetrieb enthalten die Trennungsabteile ein Bett aus Harz oder aus anderen adsorbierenden Teilchen, das daraufhin sequentiell mit jedem Fluidstrom durch die oberen und unteren Timingpunkt-Statoröffnungen (timing crown stator ports) in Kontakt gebracht wird. Einzelheiten des Prinzips des Drehventils sind in den 317er Patenten, Fig. 5 und 7 bis 9, dargestellt. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, müssen der Rotor und der Stator zur Reinigung voll zerlegt werden, und es ist keine Vorkehrung zum Sterilisieren der Kontaktflächen der Rotor- und Statorflächen vorgesehen.
Das US-Patent Nr. 2 985 589 (D. B. Broughton et al.) ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen kontinuierlichen, simulierten Gegenstromfluß zu und von den mehreren Einlaß- und Auslaßströmungen in bezug auf Betten bzw. Schichten von Feststoff-Sorptionsmitteln gerichtet. Es wird ein Drehventil zum Verbinden der Einlaß- und Auslaßfluidströme mit den Adsorbierbett-Säulen beschrieben. Das Verfahren und die Vorrichtung werden durch Trennen einer Mischung von normalen und von Isohexanen in einen Strom von relativ reinem N-Hexanen und einem Nebenprodukt von Isohexanen demonstriert. Die Vorrichtung umfaßt eine Reihe von 12 Betten bzw. Schichten, die molekulares Sorbiermittel > enthalten. Das Drehventil ist sterilisierbar, und es gibt keinen Hinweis darauf, daß eine sterilisierbare Ventilfläche in Betracht gezogen wurde.
Das US-Patent Nr. 3 268 604 (D. M. Boyd, Jr.) ist auf ein Fluidströmungssteuersystem für simulierte Bewegtbettverfahren gerichtet, die ein Drehventil aufweisen. In Fig. 1 ist ein Vielfachöffnungs-Drehverteilerventil dargestellt, das in der Lage ist, mit 24 Fluidübertragungsleitungen verbunden zu werden. Das Ventil weist kein Sterilisierungsmerkmal auf.
Das US-Patent Nr. 4 409 033 (LeRoy) ist auf ein simuliertes Bewegtbett-Trennverfahren für Hochleistungs- Speiseströme gerichtet, und umfaßt eine Fluidverteilungseinrichtung mit einem Drehventil. Wiederum sind keine sterilisierbaren Merkmale offenbart.
Bekannte nichtdrehbare, sterilisierbare Ventile umfassen Mieth, US-Patent Nrn. 4 757 834 und 4 687 015, sowie Dolling 4 191 213. Ebenfalls bekannt sind Drehventile im Namen von Ringo, US-Patent Nr. 2 706 532, und Pruett, US-Patent Nr. 3 451 428. Die letzteren zwei Patente offenbaren keine sterilisierbare, ausspülbare Gestaltung.
Das US-Patent Nr. 4 921 015 (Sedy), von dem angenommen wird, daß es den nächsten Stand der Technik darstellt, ist auf ein Vakuum-Drehventil gerichtet, das einen Rotor, einen Stator, Fluidverbindungsmittel und Betätigungsmittel zum Bewegen des Rotorkörpers und zwei ringförmige, kontinuierliche, druckbeaufschlagte, in seiner abgedichteten Fläche ausgebildete Kammern aufweist. In jeder Kammer befinden sich ein Paar ringartiger, U-förmiger Elastomer- TeflonTM-Dichtungen, die durch eine konzentrisch mit den offenen Seiten der Dichtungen positionierte Dehnungsfeder gedehnt werden. Diese Dichtungsaufbauten sind als federbetätigte TFE-Lippendichtungen bekannt. Der Stator und der Rotor bewegen sich unter der Anwendung von hohem Druck auf den Stator leicht auseinander, wobei das Abheben ausreichend ist, so daß die federvorbelasteten TFE- Lippendichtungen einen leichten Kontakt mit der Oberseite des Rings haben und es ermöglichen, daß die Dichtungsflächen im Trockenzustand laufen. Damit stellt die Anordnung eine Trocken-Niedrigreibungsdichtung zwischen den zwei Ventilelementen dar. Keine sterilisierbaren oder ausspülbaren Mittel sind vorgesehen.
Das US-Patent 4 625 763 (Shick et al.) ist auf ein Axialscheiben-Mehrfachöffnungs-Ventil zum Herstellen der gleichzeitigen Verbindung einer Vielzahl von Leitungen gerichtet. Das Ventil besteht aus einem Stator und einem Rotor, die beide zwei Sektionen umfassen, von denen eine zylindrisch und die andere scheibenförmig ist. Fig. 1 offenbart ein Umfangsdichtungselement 94, das in einer Rille in dem Scheibenelement des Rotors festgehalten ist und gegen die Stator-Übertragungsfläche durch Federn, z. B. 93, vorbelastet ist. Jedes aus dem Quervolumen austretende Fluid wird durch diese Sperre zurückgehalten. Zusätzlich kann zur Verhinderung einer Querkontamination zwischen den Leitungen, die miteinander verbunden sind, ein Spülfluid durch das Quervolumen geschickt werden. Wiederum gemäß Fig. 1 kann vorgesehen sein, daß das Spülfluid das Volumen 90 über eine Leitung 95 durchquert. Es ist jedoch keine Anordnung getroffen, die Rotor- und Statorflächen auseinanderzuziehen, um die Flächen sterilisierend zu spülen.
Eine aseptische Membranventilkonstruktion, oder sterilisierbare Ventile sind im Stand der Technik bekannt. Diese Ventile werden verwendet für wässrige Fluide, die Mikroorganismen enthalten oder enthalten können, oder zur Behandlung von Lebensmitteln, Getränken oder Materialien, aus denen Pharmazeutika o. dgl. hergestellt werden. Zum Beispiel offenbaren Hoobyar et al., US-Patent Nr. 5 152 500, ein Auslaßventil, in dem ein Schaft, der sich auf und ab bewegt und von einem Membranblasebalg bedeckt ist, durch diesen mit einer runden Einlaßöffnung zur Anlage oder außer Anlage kommt, wodurch die den Einlaß umgebende Ventilöffnung geschlossen oder geöffnet wird. Die aseptische Art des Ventils beinhaltet eine Isolierung von kontaminierenden Stoffen über eine doppelte Axialdichtung, sowie auch seine selbstentwässernde Natur. Dieses Membranventil hat jedoch keine Vielfachöffnungs-Kapazität.
Das US-Patent Nr. 5 273 075 (Skaer) offenbart ein auf einer Membran basierendes Trenn- bzw. Ableitventil mit einem einzigen Einlaß und zwei Auslässen. Die Membran kommt zur Anlage mit einer Sperre bzw. einem Wehr, um einen Fluiddurchgang zu öffnen oder zu schließen. Es werden Schäfte gegen die Membranen gedrückt, um sie gegen die Sperren abzuschließen oder sie zu öffnen, um einen Fluiddurchgangsweg zu schaffen. Patentgemäß werden bei dieser Gestaltung Blockierungen (dead legs) ausgeschaltet.
Es ist klar, daß Ventilgestaltungen zum Sterilisieren von Schieber- oder Drehventilen an Ort und Stelle ohne die Notwendigkeit, sie auseinanderzubauen, im Stand der Technik nicht beschrieben worden sind. Um die Vorteile von auf Drehventilen basierenden Trennvorgängen auf die verfahrensmäßige Herstellung von Pharmazeutika anzuwenden, ist es unerläßlich, eine Sterilisiereinrichtung vorzusehen, um eine Beseitigung von Kontamination innerhalb der benetzten Flächen des Ventils nach dem Gebrauch sicherzustellen, ohne es auseinanderbauen zu müssen. Daher besteht ein Bedarf an sterilisierbaren Drehventilen, die zwischendurch gespült und gereinigt werden können, während der sterile Zustand des Verfahrensystems aufrechterhalten wird.

ABRISS DER ERFINDUNG

Der Erfinder hat einen vollständig neuen Ventiltyp entworfen, der einige im Stand der Technik bei Ventilen vorgefundene Elemente kombiniert, aber zusätzlich das einzigartige Merkmal einer teilweisen (abgedichteten) Trennung der Rotor-Statorflächen hinzufügt, um ein Durchspülen der Verfahrens-Fluidkontaktflächen zu gestatten. Die teilweise Trennung würde normalerweise dazu führen, daß das Sterilisierfluid aus dem Ventil entweicht und zu einem nicht-aseptischen Betrieb führt, es ist jedoch eine neuartige, membranähnliche Elastomerdichtung erfunden worden, die so funktioniert, daß sie sowohl die zwei Flächen im normalen Gebrauch gegeneinander abdichtet als auch die Sterilisierverfahrensfluide zurückhält, wenn die Flächen zur Reinigung teilweise voneinander getrennt sind. Diese Gestaltung ermöglicht den einzigartigen Sterilisiervorgang des hier offenbarten Ventils, nämlich die Möglichkeit, an Ort und Stelle zu sterilisieren (sanitize in place, "SIP"), ohne das Ventil auseinanderzubauen.
Die einzigartige Arbeitsweise des Ventils wird durch eine neue Art von Schiebe- (oder Dreh-)Ventil ausgeführt, das insbesondere in einem Drehkarussell-Membranventil dargestellt ist, welches eine thermoplastische Elastomermembran aufweist, die einstückig geformt ist, um die Mehrfach-Dichtungsöffnungen der Rotorfläche zu bilden. In die Fläche der Elastomermembran geformte Öffnungen oder Rillen bzw. Nuten · sind so positioniert, daß sie abdichtend mit Nuten oder Öffnungen in der Statorfläche zur Anlage kommen und sterile Elastomer-Rohrleitungen bilden, die durch den Rotorkörper führen und als elastomere Flansche enden. Diese Flansche ermöglichen eine direkte Verbindung mit Abwasserleitungsflanschen innerhalb des Karussells, die zu und von Mehrfachsäulen oder anderen Festphasebettensegmenten führen.
Um eine periodische Sterilisierung und Reinigung der Öffnungsabdichtflächen des Stators und des Rotors zu ermöglichen, ist die äußere Begrenzung der elastomeren Rotormembran so geformt, daß sie eine flexible Wischlippendichtung bildet, die eine fluiddichte Abdichtungsanlage mit der Fläche des Stators aufrechterhält, selbst wenn der Rotor orthogonal weit genug vom Stator weg bewegt wird, um eine Querspülung der Öffnungsdichtflächen zu ermöglichen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird, die erforderliche Abdichtkraft durch Aussparen von Material entweder auf der Statorfläche oder auf der Rotormembran zur Bildung von die Öffnungen abdichtenden Stegen und anschließenden Rinnen minimiert. Die Rinnen können eine Sperrfluidströmung transportieren, die verwendet wird, um etwaiges über die Öffnungsdichtungen entwichenes Verfahrensfluid aufzufangen und wegzuspülen. Dieses Merkmal verhindert eine Anhäufung von getrocknetem Material, das die Abdichtflächen beschädigen kann, und stellt einen Einschluß von Material sicher, das andernfalls eine Umweltgefahr für Arbeiter in dem Bereich darstellen könnte.
Gegenstand der Erfindung ist ein Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen, umfassend: einen Rotor mit einem Körper, dessen Innenfläche eine einem Stator gegenüberliegende Fläche ist, wobei der Rotorkörper mindestens ein Paar erster und zweiter Verbindungsöffnungen aufweist, die in Fluidverbindung mit an der dem Stator gegenüberliegenden Fläche gelegenen Rotoröffnungen stehen, und an der dem Stator gegenüberliegenden Fläche des Rotors ein Dichtungsmittel befestigt ist, wobei das Dichtungsmittel umfaßt: eine Membran mit einer Anzahl von Rotoröffnungs-Abdichtmitteln und mindestens einem externen, mit der Membran einstückigen Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe; einen Stator mit einem Körper, dessen Innenfläche eine dem Rotor gegenüberliegende Fläche ist, wobei der Statorkörper mindestens ein Paar erster und zweiter Verbindungsöffnungen aufweist, welche mit an der dem Rotor gegenüberliegenden Fläche gelegenen Statoröffnungen in Fluidverbindung stehen, und die Statoröffnungen mit ihren betreffenden Verbindungsöffnungen in Fluidverbindung stehen; mindestens eine an einer Innenfläche des Ventils gelegene SIP-(sanitize in place)/Sperr-Rinne (für Sterilisierung an Ort und Stelle); orthogonale Betätigungsmittel zum schrittweisen Einstellen bzw. Anpassen des Rotors senkrecht zu seiner planaren Bewegungsrichtung; Fluidverbindungsmittel für Fluidverbindung der Stator- und Rotor-Verbindungsöffnungen mit extern gelegenen Fluidquellen und -empfängern bzw. mit chromatographischen Trenngeräten; und Betätigungsmittel zum Bewegen des Rotorkörpers, wodurch die Öffnungen weitergeschaltet werden. Die SIP-/Sperr-Rinne(n) ist (sind) entweder an der Membran oder an der Statorfläche gelegen.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Absperrschieberventil des Typs mit mehreren Öffnungen mit einem linearen Schieber, einem Stator mit einer Mehrzahl von Verbindungsöffnungen und zugeordneten Kanälen in Flüssigkeitsverbindung mit externen Fluidquellen und Trennmitteln, einem Dichtungsmittel mit einer Membran, wobei die Membran mindestens ein Schieberöffnungs-Abdichtmittel und mindestens ein externes, mit der Membran einstückiges Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe umfaßt, sowie mit (einem) orthogonalen Trennmittel(n) zum teilweisen Trennen des Statorkörpers von dem Schieberkörper, wodurch eine Durchspülung von Sterilisierfluid über die Statorfläche hinweg ermöglicht ist, ohne Fluid nach außen zu verlieren.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Spritzgießverfahren zum Anformen einer Dreh-Membranventildichtung, umfassend die Schritte: Befestigen einer Basisform an einem Rotor oder Stator, der einen Negativabdruck der gewünschten Membranoberfläche zur Verfügung stellt, wobei die Membran mindestens ein externes, mit der Membran einstückiges Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe umfaßt; Verkappen der Öffnungen des Rotors oder Stators mit flanschbildenden Stopfen, die kanalbildende Kernteile enthalten, wobei sich die Kernteile durch den Verbindungsöffnungskanal erstrecken, um in Löchern in der Basisform zu sitzen; Anbringen der Spritzgießausrüstung an dem verkappten Rotor oder Stator; Einspritzen eines zur Bildung einer Membrandichtung geeigneten Elastomers in den Rotor oder Stator; Aushärten(lassen) der Membrandichtung; Entfernen der Gußform und der Kappen, wodurch eine an Ort und Stelle geformte bzw. angespritzte Membran mit den gewünschten Oberflächeneigenschaften freigelegt wird.
Nach einem Merkmal dieser Erfindung wird ein sterilisierbares Schieberventil bereitgestellt, bei dem die die Öffnungen dichtenden Flächen des Schiebers und des Stators zwischendurch gespült und gereinigt werden können, um den sterilen Zustand des Verfahrensystems aufrechtzuerhalten.
Nach einem weiteren Merkmal dieser Erfindung wird ein Schieberventil mit einer Fluidsperrströmung bereitgestellt, die kontinuierlich die äußeren Grenzen der öffnungsabdichtenden Flächen reinigt, um eine Anhäufung von getrocknetem Material und ein Abführen an die äußere Umwelt der zu behandelnden Lösung verhindert, während sie eine Verbindung von Leitungen von den Öffnungen in der Schieberfläche zu und von in einem daran befestigten Karussell angebrachten Mehrfach-Festphasebettsegmenten hergestellt.
Nach einem weiteren Merkmal dieser Erfindung ist eine einfache und zuverlässige Elastomereinrichtung vorgesehen, um eine Abdichtung aller Öffnungen in einem Schieberventil sicherzustellen, die eine nicht perfekte Flachheit bzw. Parallelstellung der Stator- oder Schieber-Abdichtflächen toleriert, die durch Teilchenkontamination in der Verfahrenslösung nicht beschädigt wird und die eine akzeptable Unversehrtheit der Abdichtung über eine Betriebsdauer hinweg aufrechterhält, die mindestens gleich der von typischen, für pharmazeutische Herstellungs- /Reinigungsverfahren angewandten chromatographischen Betten ist.
Nach einem weiteren Merkmal dieser Erfindung ist eine einfache Einrichtung vorgesehen, um das Rotorkarussell in einem sanitär abgedichteten Zustand herauszunehmen und entfernt abzulagern, den Stator in einem sanitär abgedichteten Zustand zu reinigen und zu lagern und einen darauf folgenden Betrieb anderer Rotorkarusselle auf derselben Stator-Betätigungseinheit zu ermöglichen.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1A eine Zeichnung einer maßstabsgetreuen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Draufsicht auf die Statorfläche mit dem durch Pfeile gekennzeichneten Sperrfluid-Strömungsweg zeigt, wobei der Rotor nicht dargestellt ist,
Fig. 1B eine Querschnittansicht längs der Linie A-A durch das Ventil von Fig. 1A und ein Paar Einlaß- und Auslaßfittings, welche das Ventil beim Drehen im Normalbetrieb dargestellt, wenn die Stator- und Rotoröffnungen aufeinander ausgerichtet sind, wobei die rechte Seite die Statorabzugsöffnung darstellt,
Fig. 2A eine Zeichnung der maßstabgetreuen Ausführungsform von Fig. 1, die eine Draufsicht auf die Statoröffnungs-Abdichtungsstege während dem SIP- Modus zeigt, wobei der Rotor nicht dargestellt ist,
Fig. 2B eine Querschnittansicht längs der Linie B-B von Fig. 2A durch die inneren und äußeren Sperr-/SIP- Statoröffnungen,
Fig. 3A-D eine Reihe vergrößerter Schnitte der Rotor- und Statoröffnungen durch konische Ebenen längs der Linie CC von Fig. 1B zur Darstellung der Bewegung der Rotoröffnungen, während der Rotor vorbeizieht; Verfahrenslösungs-Strömungswege sind ebenfalls nach einem Folgeumschaltmerkmal der Erfindung dargestellt,
Fig. 4 eine Schnittansicht der linken Hälfte der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Darstellung eines Rotorkarussells und eines Stators nach Richtmaß, wobei alle Rinnen und Rillen bzw. Nuten ebenfalls in die Fläche der elastomeren Rotormembran geformt sind,
Fig. 5 ein schematisches Flußdiagramm eines Karussellsystems mit fünf Segmenten zur Veranschaulichung des Prinzips der SMB-Adsorption und -Trennung,
Fig. 6 ein schematisches Diagramm des Universal Oil Products Sorbex Cascade-Systems für SMB- Fraktionierung mit kontinuierlicher Gegenströmung,
Fig. 7 ein schematisches Flußdiagramm eines SMB- Fraktionier-Trennsystems mit Größenaussonderung ähnlich dem von Fig. 6, mit einer am Karussellventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung installierten internen Flüssigkeitsrückführung, wobei gelöste Komponenten bildhaft dargestellt sind, und
Fig. 8 ein schematisches Flußdiagramm eines SMB- Fraktionier-Trennsystems mit Ionenaustausch mit getrennten Strömungswegen für Adsorption, Desorption und Abstreifen (stripping), das auf einem Karussellventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eingerichtet ist, wobei gelöste Komponenten bildhaft dargestellt sind.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Definitionen

Die folgenden in der ganzen Beschreibung benutzten Begriffe haben folgende Bedeutung:
"Membran" ("diaphragm") wird verwendet, wenn eine im allgemeinen elastische Dichtungsfläche bezeichnet ist, die gegen eine zweite Fläche gedrängt wird, um eine Abdichtung zu bewirken.
"Dynamische Wischdichtungslippe" ("dynamic wipe sealing lip") wird verwendet zur Bezeichnung einer spezifischen einstückigen Konstruktion einer elastomeren Lippendichtung, die als Dichtungsrand der Membran verwendet wird. Die Lippe ist dynamisch dahingehend, daß sie eine Federwirkung entweder aus einem Federeinsatz oder von sich aus hat.
"Folgeumschalt"-Nut ("make-before-break" groove) ist ein entweder an der Schieber- oder Statordichtungsfläche gelegener Bereich, der Fluid von einem im Schieber- oder Statorkörper gelegenen Kanal zu einem anderen Kanal hinleitet. Sie umfaßt eine Nut oder Rille, die in die betreffende Fläche eingeschnitten ist und an einem Ende in einer Öffnung oder einem Loch endet, das eine Fluidverbindung zu dem Kanal durch den Stator- oder Schieberkörper herstellt. Folgeumschalt-Nuten sind allgemein dafür bekannt, daß sie Druckstöße abmildern, die anderenfalls Rohrleitungen und Pumpen belasten können, wenn unter Druck strömendes Fluid plötzlich aus einer Leitung in eine andere durch ein Ventil umgeleitet wird, das die Kontinuität der Strömung unterbricht.
"SIP" ist eine Abkürzung für sanitize-in-place, d. h. Sterilisierung an Ort und Stelle, was die Aktion der teilweisen Trennung der Dichtungsflächen des Schiebers (oder Rotors) und des Stators und eine darauf folgende Durchspülung der Dichtungsflächen des Stators und der Membran mit Sterilisierfluid beschreibt.

A. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Die Fig. 1-2 zeigen Draufsichten auf einen Stator 300 und Schnittansichten durch den Stator und einen Rotor 200 einer maßstabgetreuen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Stator 300 umfaßt mit dem Bodenabschnitt des Satorkörpers 301 verbundene Betätigungs- und Fluidverbindungseinrichtungen, die aus Keramikmaterial geformt oder aus nichtrostendem Stahl, vorzugsweise 316L-Legierung wegen der Korrosionsbeständigkeit, gefertigt ist, oder aus verschiedenen industriellen Kunststoffen, z. B. Kel F (Polychlorotrifluorethylen oder PCTFE), Polyphenylsulfon (PPSU), Polyphenylsulfid (PPS), Polythalamid (PPA), Polyeätherätherketon (PEEK) oder aus anderen Hochleistungsmaterialien mit einer guten Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber Natriumhydroxid, das allgemein zur Reinigung und für die SIP-Methode verwendet wird. Gemäß Fig. 1B enthält der Rotor 200 dieser Ausführungsform 12 Paare (nur ein Paar ist dargestellt) von ersten Säulenverbindungsfittings 210 und zweiten Säulenverbindungsfittings 212, die mit zusammenpassenden Gewinden in Löchern in der ersten Rotorverbindungsöffnung 214 und der zweiten Rotorverbindungsöffnung 215 in der oberen Fläche des Rotorkörpers 201 in Eingriff stehen. Der Rotorkörper 201 wird normalerweise nicht benetzt, so daß er aus Aluminium gefertigt sein kann, oder aus irgendeinem industriellen, thermoplastischen Hochtemperaturharz maschinell gefertigt oder geformt sein kann, das seine Unversehrtheit beibehält, während es einem sekundären Einsatzformvorgang bei Temperaturen von etwa 48,92 bis etwa 204,6ºC (120 bis etwa 400ºF) ausgesetzt ist. Geeignete Materialien könnten Polysulfone, PEEK oder PPS sein. Die gezeigten Fittings sind allgemein käuflich und aus Kunststoff, z. B. Polyethylen oder Polypropylen mit einem maschinell hergestellten oder geformten 1/4-28 UNF Gewinde hergestellt. Diese sichern die Flanschenden der Rohre 213, die aus Teflon®, Tefzel®, Polyethylen, Polypropylen oder anderem geeignetem thermoplastischem Rohrmaterial hergestellt sein kann und dazu dienen, eine Sterilisiereinrichtung zur Fluidverbindung der Einlässe und Auslässe einer Mehrzahl von in einem am Rotor befestigten Karussell angebrachten Säulen herzustellen, wobei der Rotor in diesen vergrößerten Ansichten nicht gezeigt ist.
In der Praxis kann jede Säule oder jedes Festphasenmedium verwendet werden. Beispielsweise können funktionalisierte Ionenaustausch-, hydrophobische Interaktions-, Affinitäts-, Metallchelat- oder Größenaussonderungs-Harzsäulen verwendet werden, um Biomoleküle, beispielsweise Proteine oder Peptide, zu trennen. Pharmazeutika können durch Ionenaustausch, Chirale oder Umkehrphasenmedien etc. getrennt werden. Der spezifische Typus verwendeter Säulen oder Medien oder der zu trennenden Moleküle ist nicht eingeschränkt.
Die Hauptziele dieser Erfindung sind durch die Präsenz einer elastomeren Membran 220 gegeben, die als einstückiger, einsatzgeformter Teil der Basis des Rotors 200 gefertigt ist. Geeignete Materialien für die Membran sind thermoplastische Elastomere, z. B. Styren-Ethylen/Butylen-Styren-Block- Copolymere, beispielsweise die KRATONTMG-Gummis (Shell Chemical Co. Houston, Texas), beispielsweise KRATON G 2705. Dies ist ein ungefüllter, einspritzgießfähiger, elastomerer Gummi, der für den FDA-geregelten Kontakt mit Nahrungsmitteln und für pharmazeutische Anwendungen hergestellt und verkauft wird, und der dampfsterilisierbar und gegenüber Natriumhydroxyd unempfindlich ist und Testverfahren mit Auszügen akuter Toxizität einschließlich USP XIX, Klasse VI (121ºC) und den kumulativen Toxizitätsindex passiert hat. Andere Beispiele potentiell geeigneter thermoplastischer Elastomermaterialien zum Abdichten eines pharmazeutischen Ventils sind bei Marecki in "Device for Delivering and Aerosol", WO93/22221 diskutiert, das in seiner Gesamtheit hiermit durch Bezugnahme mit einbegriffen ist.
Die Membran 220 weist eine erste Membranfläche 225 auf, die in Kontakt mit der zusammenpassenden Bodenfläche des Rotorkörpers 201 steht, sowie eine zweite Membranfläche 226, die in direktem Kontakt mit den durch das Ventil strömenden Fluiden steht, und in selektiven Abdichtkontakt mit Teilen des Stators 300 steht, wie oben beschrieben ist. Gemäß Fig. 1B ist die Membran 220 so geformt, daß sie hohle Hülsen 223 vorsieht, die sich von einer ersten Membranfläche 225 durch den Rotorkörper 201 nach oben erstrecken, um in einstückigen Flanschdichtungsplatten 224 zu enden, die eine Sterilisier- Dichtungsfluidverbindung zu den mit Flanschen versehenen Säulen verbindenden Rohren 213 herstellen. Die Hülsen 223 sind hohl, wobei jede einen Hülsendurchgang 225 enthält, der eine Fluidverbindung der Bohrung eines mit Flansch versehenen Säulenverbindungsrohrs 213 mit der jeweiligen ersten Rotordichtungsöffnung 228 oder der zweiten Rotordichtungsöffnung 229 herstellt.
Die Membran 220 umfaßt auch erste und zweite einstückige dynamische Wisch-Dichtungslippen 221 und 222, die zusammen mit den einstückigen Flanschplatten 224 die physikalische Begrenzung zwischen der ersten Membranfläche 225 und der zweiten Membranfläche 226 bilden. Die dynamischen Wisch- Dichtungslippen weisen eine flexible V-Form auf, wobei der spitze Winkel nach innen zu dem fluidtransportierenden Bereich des Ventils zeigt, und die Achse der geformten V- Schere einen Winkel zwischen 15 und 45º bildet, vorzugsweise 40º von der Ebene der Stator/Rotordichtung, und die Spitze der so geformten V-Schere sich über etwa 0,508 bis 0,889 mm (0,02 bis 0,035 inch) erstreckt, vorzugsweise 0,7112 mm (0,028 inch) unterhalb der zusammenpassenden Fläche des Stators, wenn der Stator in Fluidabdichtungsanlage mit den Rotor-Schiebedichtungsöffnungen 228 bzw. 229 gebracht wird. Die resultierende, voll flexible, abdichtende Anlage der Lippen 221 und 222, wenn der Rotor 200 gegenüber dem Stator 300 abdichtet, ist in Fig. 1A als erste bzw. zweite Sperrabdichtzonen 361 bzw. 365 gezeigt.
Wenn die Membran 220 als einstückiger Ansatz an der Basis des Rotorkörpers 201 durch Einsatzgießen gebildet wird, so wird der Rotorkörper 201 auf einem Basisformteil angebracht, das die Form zur Bildung der zweiten Membranfläche 226 in den inneren und äußeren Umfangsgrenzen der ersten Membranfläche 225 hat, und das eine Mehrzahl von Löchern bzw. Bohrungen an den gewünschten Stellen der ersten und zweiten Rotordichtungsöffnungen 228 und 229 aufweist. Hohle, mit Gewinde versehene Stopfen, deren Enden so ausgebildet sind, daß sie einstückige Flanschdichtungen 224 bilden und kanalförmige Kernstücke eines zur Bildung von Hülsendurchgängen 227 geeigneten Durchmessers enthalten, sind in jede Rotorverbindungsöffnung 214 bzw. 215 so eingeschraubt, daß die Kernstücke mit den Löchern im Basisformteil in Eingriff stehen. Das geschmolzene thermoplastische Polymer wird dann durch eine Gießrinne, die vorzugsweise im Zentrum des Rotorkörpers 201 gelegen ist, eingespritzt. Wenn das Elastomer abgekühlt ist, werden die mit Gewinde versehenen Stopfen und Kernstückdrähte beseitigt, die Form geöffnet und die zentrale Gießrinne weggeschnitten.
In einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung wird die elastomere Membrandichtung in entgegengesetzter Orientierung plaziert, d. h. statt die Membran an den Rotor anzupassen und an diesem anzukleben, kann er auch so gestaltet sein, daß er auf der Statorfläche funktioniert. Diese Ausführungsform ist in den Zeichnungen nicht dargestellt, aber mit den oben gegebenen Lehren könnte ein Fachmann in der Lage sein, eine spezifische Ausführungsform der entgegengesetzten Orientierung anzupassen.
Gemäß Fig. 1B weist das Zentrum des Rotors 200 eine Einrichtung auf, die zur Verbindung einer Betätigungswelle 400 vorgesehen ist. Ein langgestreckter Rotorantriebsschlitz 240 erstreckt sich durch das Zentrum des Rotors 200 und steht lose im Eingriff mit in die Seiten der Welle 400 eingearbeiteten damit zusammenpassenden Betätigungs- Drehflachteilen 410. Wenn die Welle 400 periodisch durch ein pneumatisches oder elektrisches Weiterschaltmittel gedreht wird, das nicht dargestellt ist aber dem Fachmann bekannt ist, wird bewirkt, daß erste und zweite Rotordichtungsöffnungen 228 und 229 sich bewegen, während sie in Gleitdichtanlage mit dem betreffenden ersten Statoröffnungs- Dichtungssteg 350 und dem zweiten Öffnungs-Dichtungssteg 352 sind. In Fig. 3 ist diese Betätigungsfolge ausgehend von einer anfänglichen Weiterschaltposition jeder ersten Rotordichtungsöffnung 228 an einem Ende ihrer betreffenden Stator-Folgeumschaltnut 370 in Fig. 3A über eine Durchgangsposition von Fig. 3B bis zu einer überbrückenden Folgeumschaltposition gemäß Fig. 3C dargestellt, wobei Fluid vorübergehend von jeder ersten Statorverbindungsöffnung 310 zu oder von zwei benachbarten Rotordichtungsöffnungen 228 strömt, bis zu einer letzten Umschaltposition gemäß Fig. 3D, in der jede erste Rotordichtungsöffnung 228 um eine Position nach rechts entlang dem ersten Statoröffnungs-Dichtungssteg und der Zone 350 fortbewegt worden ist.
Wiederum gemäß Fig. 1B ist die Betätigungs- Feststellmutter 420 an der Oberseite der Betätigungswelle 400 durch Gewinde (nicht dargestellt) befestigt. Die Mutter 420 weist eine abgerundete Feststellmutter-Eingriffsschulter 425 auf, welche sich auf den in die obere Fläche des Rotors 200 eingearbeiteten Eingriffskonus 250 stützt. Diese Elemente stellen eine einfache Drehgelenkkupplung bereit, wodurch eine auf die Betätigungswelle 400 einwirkende Abwärtskraft gleichmäßig einwirkt, sowohl um den Rotor 200 zu zentrieren als auch die zweite Membranfläche 226 in abdichtende Anlage mit zusammenpassenden Abschnitten des Stators 300 gemäß Fig. 1B zu drängen, ohne Rücksicht auf die genaue lotrechte Ausrichtung der Welle 400 oder die Planheit der Fläche 226 oder der zusammenwirkenden Abschnitte von Stator 300. Mittel zur orthogonalen Bewegung bzw. Verschiebung der Betätigungswelle 400 (nicht dargestellt) könnten Federn, pneumatische oder hydraulische Zylinder oder motorgetriebene Zahnräder sein. Wenn die Betätigungswelle 400 über eine festgelegte Distanz nach oben bewegt wird, beispielsweise 0,508 mm (0,02 inch) gemäß Fig. 2B, werden die einstückigen, dynamischen Wischdichtungslippen 221 und 222 veranlaßt, sich teilweise zu entspannen und nach unten zu biegen, wodurch sie den Rotor 200 anheben und der zweiten Membranfläche 226 ermöglichen, den Dichtungskontakt zwischen den Rotordichtungsöffnungen 228 (in Fig. 2B nicht dargestellt) und der zusammenwirkenden oberen Fläche des Stators 300 zu unterbrechen, während der Statorfluid-Dichtungskontakt durch die Spitzen der Lippen 221 und 222, wie schematisch durch die schattierten Bereiche in Fig. 2A dargestellt ist, als erste und zweite SIP-Dichtungszonen 362 und 366 aufrechterhalten wird.
Die orthogonale Anpassungsfähigkeit der Betätigungswelle 400 und des Rotors 200 in der vorliegenden Erfindung gestatten auch ein optimales Gleichgewicht zwischen vernachlässigbarem Verlust von Verfahrensfluid und maximaler Membranlebensdauer, zusätzlich zu der der Karussellsäulenbetten. Je größer die durch die Betätigungswelle 400 auf die zweite Membranfläche 226 einwirkende Abwärtskraft ist, um so größer ist die Dichtungs-Aufstandsfläche mit den ersten und zweiten Öffnungsdichtungsstegen 350 und 352. Dieser Dichtungsbereich ist schematisch durch die schattierten Bereiche 350 und 352 in Fig. 1A dargestellt. Durch die verstärkte Dichtkraft wird ein Entweichen und Verlust von Verfahrensfluid aus den Folgeumschaltnuten 370 in die benachbarten Sperrfluidrinnen, wie nachstehend beschrieben ist, auf ein Minimum reduziert oder eliminiert. Eine Anwendung übermäßiger Dichtungskraft führt jedoch auch dazu, die Lebensdauer der Membran 220 zu verringern, die ggf. ersetzt werden muß, da durch den Gleitverschleiß der ersten und zweiten Öffnungsdichtungsstege 350 und 352 sich die Nuten in sie eingraben. In Abhängigkeit von dem maximalen Hydraulikdruck, der von den Prozeßpumpen geliefert wird, kann eine verminderte Dichtungskraft beim Drehen programmiert werden, die einen nur geringfügigen Schmierfilmverlust aus den Verfahrensströmen ermöglicht, der beispielsweise nicht 0,1% der Gesamtströmungsrate in die ersten, zweiten und Mittelgrenzen-Fluidrinnen 330, 332 bzw. 333 während des Zeitraums, in dem sich der Motor gemäß den Fig. 3A-3D, typischerweise 1-2 Sekunden alle 1-5 Minuten dreht, nicht übersteigt, woraufhin der Betrieb auf die maxiamle programmierte Dichtungskraft zurückgestellt werden kann, während der Rotor in der statischen Weiterschaltposition bleibt.
Wiederum gemäß Fig. 1B hat der Stator 300 Verbindungsöffnungen und -leitungen für alle in das Ventil 100 eintretenden und aus diesem austretenden Fluide. Es kann eine Anzahl gepaarter erster Verbindungsöffnungen 310 und zweiter Verbindungsöffnungen 312 verwendet werden, um die Strömungsfolge durch die Anzahl von Rotorkarussellbetten zu programmieren, wie sie beispielsweise in den Fig. 7 und 8 schematisch dargestellt ist. In der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 stehen die Statorverbindungsöffnungen 310 jeweils in Fluidverbindung mit einem Ende einer Anzahl von Folgeumschaltnuten 370, die gleichmäßig um die obere Fläche von ersten und zweiten Dichtungsöffnungsstegen 350 und 352 beabstandet sind. Wie aus Fig. 1 und den Fig. 3A und 3B ersichtlich ist, stehen die Rotordichtungsöffnungen 228 und 229 normalerweise in fluiddichtem Dichtungseingriff mit dem anderen Ende der Nuten 370. Dadurch wird sichergestellt, daß bei Normalbetrieb kein nicht fortgeführtes, stagnierendes Fluidvolumen in dem Verfahrensströmungsweg vorhanden ist, was andernfalls eine unerwünschte Durchmischung und einen Trennungsverlust verursachen würde. Gemäß Fig. 3C sind benachbarte Nuten 370 durch Begrenzer 371 voneinander getrennt, die enger sind als der Durchmesser der Rotordichtungsöffnungen 228 bzw. 229, so daß, wenn die Dichtungsöffnungen aus der Anlage mit einer Nut zur nächsten übergehen, keine Unterbrechung der Strömung stattfindet. Dieses Folgeumschaltmerkmal ist notwendig, um einen fortlaufenden Betrieb selbst von Pumpen mit hoher Strömungsrate ohne pumpenschädigende Schockwellen beim Drehen des Ventils zu gestatten.
Es ist bekannt, daß im Normalbetrieb alle Gleitventile einen Flüssigkeitsfilm abgeben, der die Oberfläche der Gleitdichtung benetzt. Eine Abgabe dieser Flüssigkeit an die Umgebung oder eine schädigende Anhäufung von Trockensalzabsetzungen wird in der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung eines integralen Sperrfluid- Strömungswegs verhindert. Gemäß Fig. 1A tritt das Sperrfluid, das typischerweise steriles Wasser zum Einspritzen sein könnte, in das Ventil 100 durch die erste SIP-/Sperr- Verbindungsöffnung 320 ein, die an der Wand des Stators 300 jenseits des Einsichtbereichs angebracht ist. Das Sperrfluid strömt umfangsmäßig in beiden Richtungen durch die erste SIP/Sperr-Rinne 330, die eine Statorleitung zwischen dem ersten SIP/Sperr-Dichtungssteg 360, dem ersten Öffnungsdichtungssteg 350 und der zweiten Membranfläche 226 ist. Diese Strömung reinigt die Innenseite des ersten Öffnungsdichtungsstegs 350, der vorzugsweise zum Zuführen zu den Betteinlässen betrieben wird, da er einen kleineren Oberflächenbereich aufweist, um die höheren Druckbelastungen zu tragen. Gemäß Fig. 1A verläßt das Sperrfluid die erste SIP-Sperrinne 330 und tritt in eine mittlere Sperrinne 333 über eine erste Sperrinnenverbindung 323 ein. Die mittlere Sperrinne 333 ist eine Statorleitung zwischen ersten und zweiten Öffnungsdichtungsstegen 350 und 352 und der zweiten Membranfläche 226. Das Sperrfluid strömt umfangsmäßig durch diesen Kanal und reinigt die Außenseite des ersten Öffnungsdichtungsstegs 350 und die Innenseite des zweiten Öffnungsdichtungsstegs 352. Von dort strömt der Sperrstrom durch eine zweite Sperrinnenverbindung 324 in eine zweite SIP-Sperrinne 332. Dies ist eine Statorleitung zwischen dem zweiten Öffnungsdichtungssteg 352 und dem zweiten SIP-Sperr- Dichtungssteg 364 sowie der zweiten Membranfläche 226. Das Sperrfluid reinigt die Außenseite des zweiten Öffnungsdichtungsstegs 352 und tritt dann aus dem Stator 300 durch die zweite SIP-Sperrverbindungsöffnung 322 aus, um einem Vernichtungsbehälter oder anderen geeigneten Abfallbeseitigungseinrichtungen zugeführt zu werden. Die Größe aller Sperrkanäle ist bewußt größer und die Sperrströmung bewußt geringer als die der Verfahrenskanäle, um sicherzustellen, daß der Fluiddruck in den Sperrkanälen immer niedriger ist als der Fluiddruck in den Nuten 370 des Verfahrensstroms. Dadurch wird verhindert, daß gelöste Stoffe in dem langsam strömenden Sperrstrom nachher wieder in irgendeinen der Verfahrensströme eintreten können.
Sekundäre Rückhaltemittel für etwaige Flüssigkeit, die unter den mit der Rotormembran einstückigen dynamischen Wischdichtungslippen 221 und 222 entweicht, welche an ersten und zweiten SIP-Sperr-Dichtungsstegen 360 und 364 anliegen, sind in der vorliegenden Erfindung ebenfalls durch erste und zweite Absetzeinrichtungen 342 und 344 vorgesehen. Dabei handelt es sich um tiefe Kanäle in der Statorfläche, welche mit einer Abzugsöffnung 340 in Verbindung stehen, die auch an den Vernichtungsbehälter angeschlossen sein kann.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2B gezeigt, welche die Mittel darstellt, durch die das Ventil aseptisch gereinigt und sterilisiert werden kann. Im Normalbetrieb können nach Beendigung einer kontinuierlichen SMB-Behandlung eines Satzes alle Statorverbindungsöffnungen 310 und 312 (Fig. 1B) wahlweise zunächst mit einem Salz oder einem anderen Austreibpuffer, der stark genug ist, um gemäßigt fest gebundene Kontaminierungsstoffe zu desorbieren, durchspült werden, woraufhin ein starkes Sterilisierungsmittel, z. B. 1-5 N NaOH, durch alle Rotorkarussellbetten in Umlauf gebracht wird, um gebundene Stoffe und Fäulnisstoffe zu reinigen und zu desorbieren. In der Folge werden die Betätigungswelle 400 und der Rotor 200 nach obiger Beschreibung nach oben bewegt, um eine Querdurchspülung der ersten und zweiten Öffnungsdichtungs- SIP-Reinigungswege 351 und 353 mit dem Sterilisiermittel zu ermöglichen, das durch Ventilwirkung in die Sperr/SIP- Verbindungsöffnung 320 geleitet werden kann. Dieser Arbeitszyklus kann dann mit einem sterilen Lagerpuffer wiederholt werden, und der Rotor zur Lagerung entweder in der angehobenen oder entspannten Drehdruckposition belassen werden. Diese Positionen sind zur Lagerung vorzuziehen, da sie ein Zusammensetzen der elastomeren Membran durch Druck verhindern oder minimieren, was andernfalls dazu führen würde, das Muster der Statorrinnen und Nuten in die zweite Membranfläche 226 einzuprägen und den wirksamen Querschnittsbereich für die Strömung zu reduzieren.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt, die einen halben Querschnitt durch ein Richtmaß-Ventil 600 darstellt. Der Einfachheit halber sind die Merkmale des Ventils 600, wenn möglich, identisch zu denen von Ventil 100 beziffert worden, wobei 500 hinzugefügt ist. Wegen der Kürze werden nur jene Merkmale beschrieben, die unterschiedlich sind.
Erste und zweite Säulenverbindungsfittings 710 und 712 sind standardmäßige 3/8 inch TriClampTM-Sanitärrohrverbinder mit Rohrklemmen, welche die Flansche axial komprimieren, um eine Abdichtung gegenüber den mit der Membran einstückigen, elastomeren, integralen Flanschdichtungen 724 herzustellen. Eine hohle Hülse 723 weist einen Hülsendurchgang 727 mit einer Bohrung von etwa 5,08 mm (0,2 inch) auf.
Der Hauptunterschied zwischen den Ausführungsformen 100 und 600 liegt darin, daß die größeren Strömungskanäle des Richtmaßventils 600 relativ zur praktischen Dicke der Membran es gestatten, erste und zweite SIP-Sperrinnen 730 und 732 und Mittelsperrinnen 733 sowie Folgeumschaltnuten 770 des Ventils 600 alle direkt in die zweite Membranfläche 726 hinein zu formen. Dies erspart die Kosten, diese Details in den Stator einzuarbeiten, wie es für die feineren Nuten 370 und Rinnen 330, 332 und 334 für nötig gehalten wird, die am Stator plaziert worden sind, um einen Verlust der effektiven Querschnittfläche in der Zeit aufgrund des Verschleißes der Membran zu verhindern.
Das andere in der Ausführungsform 600 enthaltene Merkmal ist eine Hebefeder 930, die benötigt wird, um das größere Gewicht des Rotorkarussells zu tragen. Wenn die Betätigungswelle 900 zur Drehung losgelassen bzw. entspannt oder zur Sterilisierung an Ort und Stelle (SIP) angehoben wird, hebt die Feder 930 den Rotor 700, um eine Entladung oder Reinigung der ersten und zweiten Öffnungsdichtungsstege 850 und 852 zu ermöglichen. Die Anwendung einer Feder zur Übertragung einer Aufwärtsverschiebung der Betätigungswelle 900 in der Richtmaß-Ausführungsform 600 behält die universellen Verbindungsaspekte der bezüglich des maßstabgetreuen Ventils 100 gelehrten Rotor-Betätigungswellen-Verbindung bei.

8. Bevorzugte Anwendung der Erfindung

Die Flüssigchromatographie ist der Prozeß des Trennens einer gelösten Substanz, die in einem strömenden oder sich bewegenden Lösungsmittel gelöst ist, von anderen im Lösungsmittel gelösten Substanz durch die differenzierte Interaktion der betreffenden gelösten Substanz mit einem Festphasebett, das in einer Säulenstruktur gepackt ist. Eine Lösung von Flüssigphase und gelöster Substanz wird durch die Feststoffphase strömen gelassen oder durchgepumpt, und die gelösten Stoffe werden aufgrund ihres Interaktionsgrades mit dem Festphasenbett zurückgehalten und getrennt.
In kommerziellen biotechnischen Trennungsplänen können einige der als Adsorptionsmedien verwendeten Harzstoffe bis zu einer 1 Million Dollar pro Jahr und pro Trennungsschritt kosten. Damit kann es zu einer Schlüsselfrage der Wirtschaftlichkeit werden, die höchstmögliche Beanspruchung, die längste Lebensdauer und die höchstmögliche Anzahl von Arbeitszyklen aus den Harzbetten herauszuholen. Deshalb ist eine Regenerierung des Adsorbiermittels durch Desorbieren der gebundenen Kontaminierungsstoffe entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg des Verfahrens.
Die Adsorptions-Desorptionszyklen können sich durch die Anwendung von Umkehrströmungen weiter komplizieren. Eine Adsorption wird durch ein Durchströmenlassen der eingespeisten Lösung durch das Harzbett bis kurz vor den Durchbruch (der Punkt, an dem das Bett saturiert ist und das Adsorbat durch die Säule zu fließen beginnt) durchgeführt. Eine Regenerierung kann in derselben Richtung wie die Einspeisung in den Adsorptionsschritt oder in der zur Einspeisung entgegengesetzten Richtung durchgeführt werden. Wenn das Regenerierungsfluid (oder Eluierungsmittel) in derselben Richtung strömt, drückt es das adsorbierte Material ("das Adsorbat") durch den vorher sauberen Endabschnitt des Betts. Wenn eine Regenerierung durch Fließenlassen des Regeneriermittels in der entgegengesetzten Richtung zur ursprünglichen Adsorptionsströmung erfolgt, bleibt das saubere Ende des Betts sauber. Eine Elution bzw. Herauslösung durch Umkehrströmung wird auch oft für Adsorptionssysteme verwendet, da das Adsorbat die Säule als ein sehr konzentrierter Peak verlassen wird. Damit können Adsorptionssäulen als Konzentriermittel für Lösungsströmungen dienen und den billigsten Weg der Konzentrierung darstellen.
Die Produktivität herkömmlicher Stapelelutions- Säulenchromatographie ist in der Tat ziemlich gering und die Flüssigkeitsverbrauchsrate ziemlich hoch. Diese Begrenzungen ergeben sich, weil nur ein Bruchteil des Bettes tatsächlich für die Trennung verwendet wird, und weil der untere Teil des Bettes ohne Produktverlust aufgrund des Durchbruchs der steigenden Konzentrationsfront in der auftauchenden Massenübertragungszone (MTZ = mass transfer zone) nicht voll geladen werden kann. Diese Nachteile können durch die Verwendung von Mitteln beseitigt werden, welche bewirken, daß das Festphasenmedium sich in eine Gegenstromrichtung oder entgegengesetzt der Flüssigphase, relativ zu den Zusatzpunkten und zur Beseitigung von Fluid, fortbewegt. Tatsächlich ist die Umwälzung der Feststoffphase wiederholt versucht worden, leidet jedoch unter Harzverlust durch Bruch, Verlust der Wirksamkeit aufgrund des erhöhten Nullvolumens, und größerer Komplexität.
Die Anwendung von Mehrfachbetten zur Simulierung des Gegenstrombetriebs geht zurück auf das Karussellsystem von Shank zum Bleichen kalzinierter Soda, das in England 1841 eingeführt wurde. Karussellbettanordnungen sind auf Einzelkomponentenadsorption und Ionenaustausch über viele Jahre angewandt worden. Gemäß Fig. 5 werden in Reihe verbundene Mehrfachbettsegmente für die Adsorption verwendet. Die adsorbierte Konzentration im ersten Segment steigt bis nahe der Sättigung, bevor die steigende Konzentration in der MTZ (Massenübertragungszone) im letzten Segment im Produktstrom aufzutauchen beginnt. Durch Aufwärtsschalten aller Verbindungsöffnungen in der Richtung der Fluidströmung in der Adsorptionszone simuliert das Karussell eine Abwärtsbewegung des Ädsorbiermittels. Die Schaltrate ist zeitlich so abgestimmt, daß sie der MTZ folgt und eine maximale Beladung jedes Bettsegments und eine kontinuierliche Versorgung eines frisch regenerierten Segments für die optimale Endbeseitigung aus dem Produktstrom sicherstellt. Die ventilbetätigte Fortbewegung der Fluidöffnungen in gleichlaufenden Strömen simuliert die Gegenstrombewegung des Betts, daher der Name simuliertes Bewegtbett (oder SMB = simulated moving bed).
Die erste kommerzielle Anwendung größeren Maßstabs der simulierten Bewegtbettchromatographie zur Fraktionierung erfolgte durch Universal Oil Products, wie im U. S. Patent Nr. 2 985 589 (Broughton et al.) beschrieben ist, die den Sorbex Cascade process für die Fraktionierung von Kohlenwasserstoffen einführten und später für die Fruktosebereicherung aus Glucose und Polysacchariden in Maissirup. Das Sorbex- System verwendet ein komplexes Drehventil, um Einspeise- und Eluierungseinlässe fortzubewegen und die Auslaßflüssigkeiten zyklisch längs einer multisegmentierten Säule zu raffinieren und zu extrahieren, welche eine kontinuierliche Umwälzung der mobilen Phase in einer Gegenrichtung zu der der simulierten Bewegung von Harz durchführt, die durch die intermittierende Drehung des Ventils bewirkt wird (sh. Fig. 6). Um die Reinheit aufrechtzuerhalten, ist eine zusätzliche Spülschleife nötig, um das eingespeiste Material, das in den Leitungen zwischen dem Ventil und den Säulensegmenten verbleibt, zu beseitigen, bevor es zur Beseitigung extrahierten Langsamprodukts verwendet wird, wie es in der U. S. Patent Nr. 3 268 604 (Boyd) beschrieben ist. Es ergeben sich Elutionsmittelersparnisse aus der verringerten Strömungsrate, die für eine gegebene Kontaktgeschwindigkeit infolge der Gegenstrombewegung der Bettsegmente (interner Rückfluß) benötigt wird. Weitere Ersparnisse ergeben sich, falls der externe Rückfluß (Flüssigkeitsrecycling) ebenfalls angewandt wird, da die recycelte Flüssigkeitsphase mit Elutionsmittel vermischt und entgegen der Harzbettbewegung zur wirksamen Beseitigung der fester gebundenen Komponenten zum Strömen gebracht wird. Schwach gebundene ("schnelle") Komponenten werden mit der Flüssigkeitsphase zusammen bewegt und in einer Raffinierströmung abgezogen.
Unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 8 wird nun eine spezifische Anwendung der simulierten Gegenstrom- Bewegtbett-Flüssigkeitschromatographie unter Verwendung eines Mehrfachöffnungs-Schieber(dreh)ventils beschrieben. Dieses Trennungsschema ist in einer 12-Bett-Drehkarussell-Anordnung dargestellt, wobei die Betten durch das vorstehend beschriebene sterilisierbare Drehventil gespeist werden, das geeignet ist, zwei Eingaben (Elutionsmittel, zugeführte Flüssigkeit) und zwei Ausgaben (Raffinat, Extrakt) zu liefern, wobei ein wesentlicher Teil des Elutionsmittels recycelt wird. Die zugeführte Flüssigkeit, die sowohl langsame Komponenten (als Pumpe dargestellt) und schnelle (größere Kreise) enthält, wird an der Einspeiseöffnung eingeführt, die schematisch in der Mitte der Zonen I-II (der Differentialmigrationszone) gelegen ist. Das Elutionsmittel wird kontinuierlich in einer Richtung strömengelassen, die der der Bewegung der Säulen entgegengesetzt ist. Die langsamen Komponenten werden hauptsächlich durch die Bettpackung fortgeführt, typischerweise ein Harz vom Größenausschlußtyp, und die schnellen Komponenten werden hauptsächlich durch das Elutionsmittel getragen. Damit bewegen sie sich in von der Zuführöffnung entgegengesetzten Richtungen. An der Grenze der Zonen I und IV wird der Raffinationsstrom (weitgehend schnelle Komponenten enthaltend) durch die Raffinieröffnung abgezogen und einer Abwasser- oder Lösungsmittelwiederaufbereitung zugeführt. An der Grenze der Zonen II und III wird der Extrakt (weitgehend eine langsame Produktkomponente enthaltend) durch eine ähnliche Öffnung abgezogen. Die Strömungsraten der Eingänge und Ausgänge werden durch Pumpen relativ zur Schaltrate der Betten gesteuert, so daß die in jeder Zone gezeigten Trennungen erzeugt werden.
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer typischen Ionenaustausch-Salzgradient-Trennung. Hier ist die Verbindungsherstellung komplizierter und erfordert vier Eingänge (Elutionsmittel, Durchspülung, Produktzuführung, Austreiben) und drei Ausgänge (Extrakt, Raffinat, Abwasser). Die Einspeiseflüssigkeit, die das gewünschte Produkt und unerwünschte Nebenprodukte und Verfahrensbeigaben enthält, wird durch eine Einspeiseöffnung zwischen den Zonen I und II eingeleitet und unmittelbar in die Langsamabfangzone I ("slow capture" zone) gelenkt. Langsame Komponenten werden in Zone I adsorbiert, und schnelle ungebundene Komponenten werden zusammen mit der Flüssigkeit weitergeführt, um als Raffinatstrom entfernt zu werden. Während sich das Karussell dreht, gehen die Betten stromauf der Einspeiseöffnung in eine Wasch- bzw. Spülpufferzone II über. Dieser Wasch- bzw. Spülschritt ermöglicht die "Rektifizierung" der langsamen und schnellen Komponenten, und spült mitgerissene, ungebundene schnelle Komponenten von den gebundenen langsamen Komponenten weg. Das gebundene langsame Produkt setzt seine Bewegung mit den Betten an der Wasch-Einlaßöffnung in die Desorptionszone III fort. Hier wird das Produkt durch ein stärkeres Elutionsmittel desorbiert, das eine unterschiedliche ionische Stärke und/oder pH aufweisen kann, und tritt im Extraktstrom an der Grenze der Zonen II und III aus. Ein noch stärkeres Elutionsmittel wird dann wahlweise in Zone IV eingeleitet, um die Säule abzuziehen und stark gebundene Bestandteilsarten aus dem Bett vor dem nächsten Adsorptionszyklus zu desorbieren. Etwas Abzugslösung wandert mit der Drehung des Karussells in Zone I, aber dieses Material wird aufgelöst und durch den Raffinatstrom, der ungebundene Kontaminierungsstoffe enthält, weggewaschen. Der durchschnittliche Fachmann ist in der Lage, die Konzentrationen der verschiedenen Elutionsmittel zu bestimmen, die zur Optimierung eines bestimmten Schrittgradienten nötig sind.

Claims

1. Dreh-Membranventil (100,600) mit mehreren Öffnungen, umfassend:

a) einen Rotor (200) mit einem Körper (201), dessen Innenfläche eine einem Stator gegenüberliegende Fläche ist, wobei der Rotorkörper (201) mindestens ein Paar erster und zweiter Verbindungsöffnungen (214, 215) aufweist, die in Fluidverbindung mit an der dem Stator gegenüberliegenden Fläche gelegenen Rotoröffnungen (228, 229) stehen, und an der dem Stator gegenüberliegenden Fläche des Rotors (200) ein Dichtungsmittel befestigt ist, wobei das Dichtungsmittel umfaßt:

eine Membran (220) mit einer Anzahl von Rotoröffnungs- Abdichtmitteln (223) und mindestens einem externen, mit der Membran einstückigen Dichtungsmittel (221, 222) mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe;

b) einen Stator (300) mit einem Körper (301), dessen Innenfläche eine dem Rotor gegenüberliegende Fläche ist, wobei der Statorkörper (301) mindestens ein Paar erster und zweiter Verbindungsöffnungen (310,312) aufweist, welche mit an der dem Rotor gegenüberliegenden Fläche gelegenen Statoröffnungen in Fluidverbindung stehen, und die Statoröffnungen mit ihren betreffenden Verbindungsöffnungen (310, 312) in Fluidverbindung stehen;

c) mindestens eine an einer Innenfläche des Ventils (100,600) gelegene SIP-(sanitize in place)/Sperr-Rinne (für Sterilisierung an Ort und Stelle) (330,332, 333, 730,732, 733);

d) orthogonale Betätigungsmittel zum schrittweisen Einstellen bzw. Anpassen des Rotors (200) senkrecht zu seiner planaren Bewegungsrichtung;

e) Fluidverbindungsmittel für Fluidverbindung der Stator- und Rotor-Verbindungsöffnungen (214, 215, 310, 312) mit extern gelegenen Fluidquellen und -empfängern bzw. mit chromatographischen Trenngeräten; und

f) Betätigungsmittel zum Bewegen des Rotorkörpers (201), wodurch die Öffnungen weitergeschaltet werden.

2. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen, umfassend:

a) einen Stator mit einem Körper, dessen Innenfläche eine einem Rotor gegenüberliegende Fläche ist, wobei der Statorkörper mindestens ein Paar erster und zweiter Verbindungsöffnungen aufweist, die in Fluidverbindung mit an der dem Rotor gegenüberliegenden Fläche gelegenen Statoröffnungen stehen, und an der dem Rotor gegenüberliegenden Fläche des Stators ein Dichtungsmittel befestigt ist, wobei das Dichtungsmittel aufweist:

eine Membran mit einer Anzahl von Statoröffnungs- Abdichtmitteln und mindestens einem externen, mit der Membran einstückigen Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch- Dichtungslippe;

b) einen Rotor mit einem Körper, dessen Innenfläche eine einem Stator gegenüberliegende Fläche ist, wobei der Rotorkörper mindestens ein Paar erster und zweiter Verbindungsöffnungen aufweist, welche mit an der dem Stator gegenüberliegenden Fläche gelegenen Rotoröffnungen in Fluidverbindung stehen, und die Rotoröffnungen mit ihren betreffenden Verbindungsöffnungen in Fluidverbindung stehen;

c) mindestens eine an einer Innenfläche des Ventils gelegene SIP-/Sperr-Rinne;

d) orthogonale Betätigungsmittel zum schrittweisen Einstellen bzw. Anpassen des Rotors senkrecht zu seiner planaren Bewegungsrichtung;

e) Fluidverbindungsmittel für Fluidverbindung der Stator- und Rotor-Verbindungsöffnungen mit extern gelegenen Fluidquellen und -empfängern bzw. mit chromatographischen Trenngeräten; und

f) Betätigungsmittel zum Bewegen des Rotorkörpers, wodurch die Öffnungen weitergeschaltet werden.

3. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach Anspruch 1, wobei das Rotoröffnungs-Abdichtmittel umfaßt:

ein Loch in der Membran, wobei das Loch mit der Rotoröffnung koinzidiert,

eine hohle Hülse bzw. Muffe (223), die sich von dem Loch hinweg in die Rotoröffnung (228, 229) hinein erstreckt und einen Fluiddurchgang (227) festlegt, wobei die hohle Hülse (223) in einer (mit ihr) einstückigen Flanschdichtung (224) endet, (und) das Loch in der Membran (220) und die Hülse (223) koaxial sind und einen fluiddichten Durchgang bilden.

4. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach Anspruch 2, wobei das Statoröffnungs-Abdichtmittel umfaßt:

ein Loch in der Membran, wobei das Loch mit der Statoröffnung koinzidiert,

eine hohle Hülse bzw. Muffe, die sich von dem Loch hinweg in die Statoröffnung hinein erstreckt und einen Fluiddurchgang festlegt, wobei die hohle Hülse in einer (mit ihr) einstückigen Flanschdichtung endet, (und) das Loch in der Membran und die Hülse koaxial sind und einen fluiddichten Durchgang bilden.

5. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach einem der Ansprüche. 1, 2, 3 oder 4, wobei das Ventil (100) mit einer Betätigungswelle (400) zur axialen Drehung des Rotors (200) kombiniert ist, die Betätigungswelle (400) zentral mit dem Rotor (200) in Eingriff steht und zusätzlich in einer Richtung beweg- bzw. verschiebbar ist, die im wesentlichen orthogonal zur Drehrichtung ist, und die Betätigungswelle (400) in eine Betätigungs-Feststellmutter (420) axial einzugreifen vermag, wobei die Mutter (420) an einer Eingriffsschulter (425) der Betätigungs-Feststellmutter mit dem Rotor (200) in Eingriff zu kommen vermag, so daß die Kompressions- und Rotationskräfte flexibel projiziert sind, ohne Rücksicht auf eine genau senkrechte Ausrichtung der Achse der Betätigungswelle (400) gegenüber dem Rotor (200).

6. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die Membran (220) erste und zweite, mit der Membran einstückige, dynamische Wisch- Dichtungslippen (221, 222) aufweist, die Lippen an den nach innen bzw. nach außen gerichteten Rändern der Membran (220) gelegen sind, (und) die Lippen (221, 222) an den Umfangsflächen des Stators (300) eine fluiddichte, im wesentlichen kreisförmige Sperre durch Erstrecken vom Rotor (200) zum Stator (300) bilden, wobei im Betrieb die Dichtungslippen (221, 222) gegen die Statorfläche gedrängt werden, wenn sich Rotor (200) und Stator (300) in einem ersten Kompressionszustand befinden, und die Dichtungslippen (221, 222) in einem zweiten, unkomprimierten Zustand sich an der Statorfläche entspannen, während sie an der Statorfläche weiter anliegen, wenn der Rotor (200) und Stator (300) zur Sterilisierung vor Ort (sanitization in place) teilweise axial getrennt sind.

7. Dreh-Membranventil (100) mit mehreren Öffnungen nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 mit ersten und zweiten SIP/Sperr-Rinnen (330,332, 333), wobei die ersten und zweiten SIP/Sperr-Rinnen (330,332, 333) an bzw. auf der Membran gelegen sind.

8. Dreh-Membranventil (700) mit mehreren Öffnungen nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 mit ersten und zweiten SIP/Sperr-Rinnen (730,732, 733), wobei die ersten und zweiten SIP/Sperr-Rinnen (730,732, 733) an derjenigen Innenfläche gelegen sind, welche die Membran (220) nicht aufweist.

9. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach den Ansprüchen 3 und 6,

wobei der Stator (300) Schließer-vor-Öffner-bzw. Folgeumschalt-Nuten (370) aufweist, die Nuten (370) den betreffenden einzelnen Rotoröffnungen (228, 229) gegenüberliegen und, wenn die Rotor- und Statorflächen aufeinander ausgerichtet sind, eine Fluidverbindung zwischen den Rotoröffnungen (228, 229) und den Folgeumschalt-Nuten (370) des Stators zustandekommt;

wobei der Stator (300) mindestens eine erste und eine zweite SIP/Sperr-Öffnung (320,322) zum Versorgen der Statorfläche mit Sterilisier- oder Sperrfluiden über Kanäle, die an oder in Nähe von der Statorfläche enden, aufweist;

wobei der Stator (300) eine oder mehrere Öffnungsrandleisten (350,352) aufweist, die umfangsmäßig an der Statorfläche angeordnet sind, die Randleiste oder jede der Randleisten ein erhabenes bzw. abgesetztes Umfangsplateau mit einer Anzahl der Folgeumschalt-Nuten (370) umfaßt, von denen jede einen Fluidstrom zu oder von einer einzelnen Öffnung zu leiten vermag, die in Fluidverbindung mit einer einzelnen Einlaß- bzw. Auslaß-Verbindungsöffnung steht, jede der Folgeumschalt-Nuten (370) jeweils durch einen Abschnitt des Plateaus, Begrenzer (371) genannt, begrenzt ist, die Nuten (370) zur Anlage mit Rotoröffnungen (228, 229) kommen, wenn der Rotor (200) gedreht wird, so daß jede der Rotoröffnungen (228, 229) mit einer Nut (370) oder zwei benachbarten Nuten (370) gleichzeitig zur Anlage kommt, wodurch Fluid durch die Nut(en) (370) und über die Begrenzer (371) hinweg in die bzw. aus der (den) Einlaß- bzw. Auslaß- Verbindungsöffnung(en) ohne Strömungsunterbrechung geleitet wird;

wobei die mindestens eine SIP/Sperr-Rinne (330,332, 333, 730,732, 733) mindestens eine erste und eine zweite SIP/Sperr-Rinne umfaßt bzw. umfassen, die in Fluidverbindung mit den Einlaß- und Auslaß-SIP/Sperr- Öffnungen (320,322) stehen, wodurch Fluid der Reihe nach durch die Rinnen zum Strömen gebracht wird, während sich das Ventil im Öffnungs-Abdichtbetrieb befindet; und

wodurch Flüssigkeit für die Vor-Ort-Sterilisierung in Kontakt mit und sodann von der Rotor/Stator-Grenzfläche hinweg zum Strömen gebracht wird, wenn das Ventil (100,600) unkomprimiert ist, wobei die erste Rinne (330,730) mit der inneren Öffnungsrandleiste (350) und die zweite Rinne (332, 732) mit der äußeren Öffnungsrandleiste (352) in Berührung stehen und jede Rinne an eines der externen Abdichtmittel (221, 222) angrenzt; und

wobei das (die) Betätigungsmittel zum Bewegen des Rotorkörpers (201) eine Betätigungswelle (400) umfaßt (umfassen), die mit dem Rotor (200) in Dreheingriff steht, sowie ein Antriebsmittel zum Drehen des Rotors bei Steuerung des Antriebsmittels.

10. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach den Ansprüchen 4 und 6,

wobei der Stator mindestens eine Einlaß- und Auslaß- SIP/Sperr-Öffnung zum Versorgen der Statorfläche mit Sterilisier- oder Sperrfluiden über Kanäle aufweist, die an oder in Nähe der Statorfläche enden;

wobei der Rotor Folgeumschalt-Nuten aufweist, die Nuten den betreffenden einzelnen Statoröffnungen gegenüberliegen und, wenn die Rotor- und Statorflächen aufeinander ausgerichtet sind, eine Fluidverbindung zwischen den Statoröffnungen und den Folgeumschalt-Nuten des Rotors zustandekommt;

wobei der Rotor eine oder mehrere Öffnungsrandleisten aufweist, die umfangsmäßig an der Rotorfläche angeordnet sind, die Randleiste oder jede der Randleisten ein erhabenes bzw. abgesetztes Umfangsplateau mit einer Anzahl der Folgeumschalt-Nuten umfaßt, von denen jede einen Fluidstrom zu oder von einer einzelnen Öffnung zu leiten vermag, die in Fluidverbindung mit einer einzelnen Rotor-Verbindungsöffnung steht, jede der Folgeumschalt-Nuten jeweils durch einen Abschnitt des Plateaus, Begrenzer genannt, begrenzt ist, die Nuten zur Anlage mit Statoröffnungen kommen, wenn der Rotor gedreht wird, so daß jede der Statoröffnungen mit einer Nut oder zwei benachbarten Nuten gleichzeitig zur Anlage kommt, wodurch Fluid durch die Nut(en) und über die Begrenzer hinweg in die bzw. aus der (den) Stator-Einlaß- bzw. Auslaß- Verbindungsöffnung(en) ohne Strömungsunterbrechung geleitet wird;

wobei die mindestens eine SIP/Sperr-Rinne mindestens eine erste und eine zweite SIP/Sperr-Rinne umfaßt bzw. umfassen, die in Fluidverbindung mit den Stator-Einlaß- und Auslaß-SIP/Sperr-Öffnungen (320,322) stehen, wodurch Sperrfluid der Reihe nach durch die Rinnen zum Strömen gebracht wird, während sich das Ventil im Öffnungs- Abdichtbetrieb befindet, und wodurch Flüssigkeit für die Vor- Ort-Sterilisierung in Kontakt mit und sodann von der Rotor/Stator-Grenzfläche hinweg zum Strömen gebracht wird, wenn das Ventil unkomprimiert ist, wobei die erste Rinne mit der inneren Öffnungsrandleiste und die zweite Rinne mit der äußeren Öffnungsrandleiste in Berührung steht und jede Rinne an eines der externen Abdichtmittel angrenzt; und

wobei das (die) Betätigungsmittel zum Bewegen des Rotorkörpers eine Betätigungswelle umfaßt (umfassen), die drehbar mit dem Rotor in Eingriff steht, sowie ein Antriebsmittel zum Drehen des Rotors bei Steuerung des Antriebsmittels.

11. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Membran (220) an Ort und Stelle angegossen ist.

12. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dichtungslippen (221, 222) eine mit der Membran einstückige, verformbare Lippendichtung in Kombination mit einem O-Ring aufweisen, der mit der verformbaren Lippe in Kontakt steht, wodurch die Lippendichtung aktiviert ist oder wird.

13. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach Anspruch 9 oder 10, wobei (eine) Mittelsperrinne(n) (333, 733) zwischen und nächst den Öffnungsrandleisten (350,352) gelegen ist (sind), wobei jede (der) Mittelsperrinne(n) (333) in Fluidverbindung mit mindestens zwei Öffnungen sowie den ersten und zweiten SIP/Sperr-Rinnen (330,332, 730,732) steht, wobei Sperrfluid der Reihe nach durch die Rinnen geleitet wird, während das Ventil (100,600) in Betrieb ist.

14. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Statorfläche eine Innenkappen-Randleiste und eine Außenkappen-Randleiste aufweist, die mit einer Sterilisierspeicherkappe mit inneren und äußeren Dichtungen desselben Durchmessers abdichtend in Kontakt zu kommen vermögen.

15. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Statorfläche erste und zweite Absetzeinrichtungen (342, 344) aufweist, die in Fluidverbindung mit einer Absetzabzugsöffnung (340) stehen, wodurch von den externen Abdichtmitteln entweichendes Sperr- oder SIP-Fluid aufgefangen und abgeführt wird.

16. Dreh-Membranventil mit mehreren Öffnungen nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Betätigungswelle (400) in einer Betätigungs-Feststellmutter (420) endet und die Mutter (420) eine Schulter (425) zum Eingriff mit dem Rotor (200) an einem Rotor-Eingriffskonus (250) aufweist, so daß die Kompressionskräfte flexibel projiziert werden, ohne Rücksicht auf eine genau senkrechte Ausrichtung der Achse der Antriebswelle (400) zum Rotor, wodurch eine gute Rotor- Stator-Anlage bzw. -Abdichtung ermöglicht sind.

17. Spritzgießverfahren zum Anformen einer Dreh- Membranventildichtung, umfassend die Schritte:

a) Befestigen einer Basisform an einem Rotor (200) oder Stator (300), der einen Negativabdruck der gewünschten Membranoberfläche zur Verfügung stellt, wobei die Membran mindestens ein externes, mit der Membran einstückiges Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe umfaßt;

b) Verkappen der Öffnungen des Rotors (200) oder Stators (300) mit flanschbildenden Stopfen, die kanalbildende Kernteile enthalten, wobei sich die Kernteile durch den Verbindungsöffnungskanal erstrecken, um in Löchern in der Basisform zu sitzen;

c) Anbringen der Spritzgießausrüstung an dem verkappten Rotor (200) oder Stator (300);

d) Einspritzen eines zur Bildung einer Membrandichtung geeigneten Elastomers in den Rotor (200) oder Stator (300);

e) Aushärten(lassen) der Membrandichtung;

f) Entfernen der Gußform und der Kappen, wodurch eine an Ort und Stelle geformte bzw. angespritzte Membran (220) mit den gewünschten Oberflächeneigenschaften freigelegt wird.

18. Absperrschieber mit mehreren Öffnungen des Typs mit linearem Schieber, umfassend:

einen Stator mit einer Mehrzahl von Verbindungsöffnungen und zugeordneten Kanälen in Flüssigkeits-(bzw. Fluid)verbindung mit externen Fluidquellen und Trennmitteln,

a) (ein) Dichtungsmittel mit einer Membran, wobei die Membran mindestens ein Schieberöffnungs-Abdichtmittel und mindestens ein externes, mit der Membran einstückiges Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe umfaßt;

b) mindestens eine Verbindungsöffnung, die in Fluidverbindung mit einer Quelle von SIP-Fluid zu stehen vermag, und Öffnungen, die durch den Statorkörper verlaufende Kanäle aufweisen, welche in Fluidverbindung mit ihren betreffenden Verbindungsöffnungen stehen; und

c) orthogonale Trennmittel zum teilweisen Trennen des Statorkörpers von dem Schieberkörper, wodurch eine Durchspülung von Sterilisierfluid über die Statorfläche hinweg ermöglicht ist, ohne Fluid nach außen zu verlieren.

19. Absperrschieber mit mehreren Öffnungen nach Anspruch 18, wobei das externe, mit der Membran einstückige Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe den Umfang der Schieber-Stator-Grenzfläche abdichtet.

20. Absperrschieber mit mehreren Öffnungen nach Anspruch 18, wobei das externe, mit der Membran einstückige Dichtungsmittel mit dynamischer Wisch-Dichtungslippe mindestens zwei Lippen umfaßt, wobei die Lippen an den innenseitigen bzw. außenseitigen Rändern der Membran gelegen sind, die Lippen eine fluiddichte Sperre am Umfang des Stators durch Erstrecken vom Schieber zum Stator bilden, die Dichtungslippen im Betrieb gegen die Statorfläche gedrängt werden, wenn sich der Schieber und der Stator in einem ersten Kompressionszustand befinden, und die Dichtungslippen in einem zweiten, nicht komprimierten Zustand zur Statorfläche hin durchgebogen sind, während sie mit der Statorfläche Kontakt halten, wenn der Schieber und der Stator zur Sterilisierung an Ort und Stelle teilweise (voneinander) getrennt sind, wodurch ein geschlossener Fluid-Strömungsweg für Sterilisierfluid festgelegt ist, um die benetzten Oberflächen des Stators und des Schiebers zu spülen.