EP4331716A1 - Verfahren zur dynamischen inline-mischung - Google Patents

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EP4331716A1
EP4331716A1 EP22193897.0A EP22193897A EP4331716A1 EP 4331716 A1 EP4331716 A1 EP 4331716A1 EP 22193897 A EP22193897 A EP 22193897A EP 4331716 A1 EP4331716 A1 EP 4331716A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
arrangement
centrifugal pump
centrifugal
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
EP22193897.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Diel
Jan SCHÄFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Original Assignee
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius Stedim Biotech GmbH filed Critical Sartorius Stedim Biotech GmbH
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Priority to CN202380063323.2A priority patent/CN119816361A/zh
Priority to JP2025513466A priority patent/JP2025529295A/ja
Priority to PCT/EP2023/074162 priority patent/WO2024052275A1/de
Priority to US19/108,845 priority patent/US20260077321A1/en
Publication of EP4331716A1 publication Critical patent/EP4331716A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B01F25/64—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers
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    • B01F2025/914—Tangential flow, i.e. flow spiraling in a tangential direction in a flat plane or belt-like area
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    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/93—Arrangements, nature or configuration of flow guiding elements

Definitions

  • the invention relates to a method for dynamic inline mixing according to the preamble of claim 1, a bioprocess arrangement for dynamic inline mixing according to claim 13, an electronic process control of the proposed bioprocess arrangement according to claim 15, the use of a centrifugal pump to implement a proposed method according to claim 17 , a computer program for the proposed electronic process control according to claim 18 and a computer-readable storage medium for storing the computer program according to claim 19.
  • the method in question for dynamic inline mixing is used in the context of mixing processes, in particular for mixing buffers and/or media, in a bioprocess, whereby unfavorable storage times in intermediate containers can be avoided.
  • bioprocess here means biotechnological and biopharmaceutical processes that are involved in the production of therapeutic bioproducts, such as vaccines, biologics, components for cell or gene therapy, or non-therapeutic bioproducts such as pigments, biofuels or nutrients.
  • therapeutic bioproducts such as vaccines, biologics, components for cell or gene therapy, or non-therapeutic bioproducts such as pigments, biofuels or nutrients.
  • bioproducts can either be produced by living cells or the cell itself can represent the bioproduct or the bioproduct can be the result of cell-free production based on cell components that are either natural or non-natural in origin.
  • mixing processes should preferably not be implemented in intermediate containers, but rather "inline", i.e. within a line of the line arrangement, so that static mixing elements are currently preferably used for inline mixing ( US 2017/216791 AA ).
  • inline i.e. within a line of the line arrangement
  • static mixing elements are currently preferably used for inline mixing ( US 2017/216791 AA ).
  • This is a flow system in which the mixing is achieved by conveying a liquid through a pipe system which is provided with special geometric fixtures, in particular screws, paddles and/or pipe wall fixtures of various geometric shapes. These internals serve to break the flow and turbulence and thus to mix the components to be mixed in the flow. You can pick up and mix one or more streams of liquid to be mixed.
  • the known device and the known method for dynamic inline mixing ( WO 2021/133487 A1 ), from which the invention is based, is used for the dynamic inline mixing of two or more substances in order to produce a desired concentration or similar of the substances involved, in particular chromatography buffers.
  • the two substances are brought together at a mouth of a line arrangement to form a resulting liquid stream.
  • a first pump is arranged in the line arrangement, through which the resulting liquid flow is directed to the dynamic inline mixing and through which the liquid flow is driven.
  • the known device and the known method for dynamic inline mixing ensure a critical increase in pressure in the system, which can cause problems with regard to the metering accuracy of the liquid streams to be mixed and the reproducibility of the mixing result, particularly in hose systems.
  • Hose system here means the design of the at least one line as a hose, preferably as a disposable hose or one-way line, wherein a liquid flow can be produced by means of at least one pump assigned to the hose or line, which runs through the hose or line .
  • the invention is based on the problem of designing and developing the known method for dynamic inline mixing in such a way that Mixing performance and the reproducibility of the bioprocess are improved, while at the same time increasing user-friendliness.
  • the method provides a centrifugal pump, in particular a centrifugal centrifugal pump, arranged in the reverse installation direction, so that the liquid flow flows through the pump in reverse for dynamic inline mixing.
  • the special structure of the proposed method has the advantage that the flow flows through the centrifugal pump in the opposite direction to the intended direction. As a result, the delivery capacity of the pump is at least reduced, in particular canceled, so that a critical pressure increase on the downstream side can be avoided. In addition, it opens up the possibility of the impeller rotating counter to the intended direction acting as a mixer, which makes it possible to set a variable mixing performance by controlling the speed of the impeller, preferably ensured by a synchronized magnetic pump drive, while maintaining constant flow conditions at the same time (setting the residence time in the pump/mixing chamber). If the pump were installed in the usual, i.e. intended, installation direction, it would not be possible to set a desired speed (and thus mixing performance) without also increasing the delivery rate. Consequently, it is a case of misappropriation of a centrifugal pump, as it is no longer used for pumping, but rather as a resistance unit for generating dynamic turbulence of liquid flows or suspensions.
  • centrifugal pump for dynamic inline mixing is flowed through in the opposite flow direction compared to normal operation.
  • the preferred embodiments according to claims 2 to 4 relate to specifications regarding the reverse installation direction of the centrifugal pump. These configurations make it possible to easily set a desired speed of the rotating shaft and thus the mixing performance, and at the same time not to change the delivery rate upstream of the pump through suitable pressure control, for example by means of pumps and/or pressure tanks or the like. According to this design, the pump body of the centrifugal pump can simply be viewed as a through-body with a built-in stirrer.
  • the method provides at least two containers from which the liquid component and the at least one further liquid or solid component are dispensed into the line arrangement.
  • This configuration enables particular flexibility with regard to the possible applications of this method. For example, it can be used to prepare all kinds of cultivation media or buffers and is not limited to exclusively liquid or solid components.
  • the pump arrangement has a second and at least one third pump, which are preferably designed as positive displacement pumps and are set up for the metered delivery of liquids or solids.
  • the first pump is designed as a centrifugal pump, the mixing performance being controllable by adjusting at least one parameter of the centrifugal pump.
  • the degree of adaptation is derived from a mixed model through electronic process control.
  • the electronic process control controls at least the valve arrangement and the pump arrangement. Furthermore, it can be provided that the pumps of the pump arrangement can be selectively controlled by the electronic process control in order to produce predefined target conditions in the resulting liquid flow. This configuration allows the proposed method to be controlled in a particularly precise manner.
  • a sensor arrangement with at least one sensor for generating sensor data of the resulting liquid flow is provided, the sensor data depicting the actual conditions in the resulting liquid flow at a measuring position and being transmitted to the electronic process control.
  • a feedback line is provided. This enables the resulting liquid stream to be mixed again by introducing it again and, if necessary, repeatedly upstream of the centrifugal pump.
  • the feedback line can be switched on selectively when a feedback criterion is met. This enables particularly precise control of the desired mixing performance, even if this could not yet be achieved successfully after initial mixing.
  • the resulting liquid stream is passed downstream of the centrifugal pump for intermediate storage or for further processing in at least one downstream unit.
  • This opens up particular flexibility with regard to the further processing of the mixed liquid stream. This can, for example, be passed into a downstream chromatography unit for its direct purification or into an intermediate container for its interim storage.
  • a bioprocess arrangement for dynamic inline mixing of a pressurized medium which contains a liquid and at least one further liquid or solid component, in particular buffers and / or cultivation media, the liquid with the at least one further liquid or solid component can be combined in a predefined volume ratio at a mouth point to form a resulting liquid stream, the bioprocess arrangement having a line arrangement with at least one line through which the medium to be mixed is passed, the bioprocess arrangement having a pump arrangement with a first pump, the first pump being arranged in the line of the line arrangement, the first pump being designed as a centrifugal pump, in particular a centrifugal centrifugal pump, set up for dynamic inline mixing of the medium, the first pump having the suction side of the pump in normal operation forming liquid inlet and a liquid outlet forming the pressure side of the pump during normal operation and wherein the medium is passed through the centrifugal pump for dynamic inline mixing.
  • the centrifugal pump be arranged in such a way that, when operating the bioprocess arrangement for dynamic inline mixing, the flow flows through it in the opposite direction of flow compared to normal operation.
  • the line arrangement and/or the centrifugal pump in the bioprocess arrangement are designed as a disposable component.
  • a corresponding replacement of these components as a whole or at least parts of them after a single use has the advantage that sterility is guaranteed and any cleaning steps after the end of the process are eliminated.
  • the centrifugal pump also offers the advantage that it can be completely assembled before use and connected to the appropriate hose line in a sterile manner and delivered sterile without risk of contamination.
  • the electronic process control has a data processing system for implementing a proposed method.
  • a computer-readable storage medium for storing the proposed computer program.
  • a method for dynamic inline mixing of a pressurized medium 1 is shown. This is used in the production and/or quality control of biopharmaceutical products, such as during the production of a protein using a bioprocess.
  • Such proteins can be, for example, growth factors, hormones, enzymes and in particular antibodies, antibody derivatives or the like.
  • the proposed method can be used to ensure that a pressurized medium 1 containing a liquid and at least one further liquid or solid component is mixed dynamically and inline.
  • the method is used in particular for inline mixing of biotechnological media 2, such as buffers and/or cultivation media or the like, in a bioprocess arrangement 3.
  • the liquid is combined with the at least one further liquid or solid component in a predefined volume ratio at a mouth point 4 to form a resulting liquid stream 5.
  • Predefined volume ratio here means that the volume ratio of the liquid and/or solid volumes resulting in the medium 1 has already been defined before carrying out the proposed method or has been adjusted during the proposed use of the method.
  • the definition and/or adjustment of the volume ratio of the liquid and/or solid volumes resulting in the medium 1 is carried out by the user. A possible adjustment is preferably carried out based on measured parameters, as will be described below, which enables reactive control of the volume ratio.
  • the bioprocess arrangement 3 has a line arrangement 6 with at least one line 7, through which the medium 1 to be mixed or the components to be mixed with one another are passed. Furthermore, the bioprocess arrangement 3 has a pump arrangement 8 with a first pump 9, the first pump 9 being arranged in the line 7 of the line arrangement 6.
  • the first pump 9 is designed as a centrifugal pump 10, in particular a centrifugal centrifugal pump, and is set up for dynamic inline mixing of the medium 1.
  • the first pump 9 has a liquid inlet 9a which forms the suction side of the pump 9 in the intended flow direction and a liquid inlet 9a which forms the pressure side of the pump in the intended operation forming liquid outlet 9b.
  • the medium 1 is passed through the first pump 9 designed as a centrifugal pump 10 for dynamic inline mixing.
  • intended here means in accordance with the specification intended by the manufacturer for the pump 9.
  • intended flow direction means the flow direction of the pump 9 intended by the manufacturer.
  • “Medium” here generally means a liquid, a liquid mixture or a suspension that consists of a liquid and at least one other liquid or solid component.
  • a medium 1 in the sense of the present patent application can be a biotechnological medium 2, such as a buffer and/or a cultivation medium, in a bioprocess arrangement 3. It is also conceivable that the liquid and/or the at least one further liquid or solid component of the medium 1 or the medium 1 as such is a concentrate, preferably a product stream, more preferably a protein product stream, and/or a solvent, in particular water , ethanol, acid or base or the like. As a result, the proposed method is versatile and can be used not only for mixing or diluting buffers and/or cultivation media, but also, for example, for a method for virus inactivation in a bioprocess.
  • dynamic mixer here means a mixer with at least one movable component which is set up to mix the medium, in particular a stirrer, propeller or the like.
  • dynamic inline mixing here means a mixing process with dynamic mixing performance, with the mixing performance changing depending on at least one adjustable parameter, in particular depending on a stirrer speed.
  • inline here means within a line 7 of the line arrangement 6.
  • the centrifugal pump 10 has a rotating shaft 11, in particular for driving an impeller 12 with blades, which is driven by a motor in particular for dynamic inline mixing.
  • the rotating shaft 11 is driven in such a way that the volume flow of the flow in the direction of flow behind the pump 9 is less than or equal to the volume flow in front of the pump 9. This enables the centrifugal pump 10 to act as a mixer, with a variable mixing performance ultimately being made possible by controlling the speed of the rotating shaft 11.
  • speed control here means an external speed control of the rotating shaft 11 and not a speed control by the flow itself. Consequently, it is a speed control of the rotating shaft 11 in that it is influenced, in particular braked or accelerated, outside the flow.
  • the centrifugal pump 10 has an impeller 12 with blades, which in turn have a, preferably curved or non-curved, blade surface, as in Fig. 3 shown.
  • the pressure exerted by the medium 1 to be mixed is preferably smaller on the inside of the curvature of the blade surfaces than on the outside of the blade surfaces.
  • the flow conditions such as flow velocity, volume flow, liquid pressure or the like, can therefore remain constant, so that no critical increase in pressure is accepted must become.
  • the direction of rotation of the impeller 12 is preferably opposite to the flow direction of the resulting liquid stream 5 in order to achieve optimal mixing.
  • a variable mixing performance can be set by controlling the speed of the impeller 12 while maintaining constant flow conditions, without having to accept a critical increase in pressure, is not by simply reversing the direction of rotation of the impeller 12 of the centrifugal pump 10 could be realized.
  • a pump that is arranged in the intended installation direction and whose impeller 12 rotates in the opposite direction would still pump in the same, intended direction, even if the efficiency of the pump were significantly reduced, the flow was reduced and the noise was increased.
  • the conveying effect would be at least partially retained, so that an undesirable increase in pressure would also occur.
  • the centrifugal pump 10 here and preferably has a pump housing 13.
  • the outflow from the pump housing 13 takes place parallel to the axis of rotation of the impeller 14 ( Fig. 2 ).
  • the flow into the pump housing 13 preferably takes place at an angle, more preferably orthogonally, to the axis of rotation of the impeller 14.
  • the liquid is preferably as Fig. 1 illustrated, from a first container 15 and the at least one further liquid or solid component from at least a second container 16 into the line arrangement 6.
  • the line arrangement 6 can have a plurality of lines 7, each of which is in fluid communication with an associated container 15, 16.
  • the line arrangement 6 is assigned a valve arrangement 17 with at least one valve 18, set up for the selective fluid connection of the lines 7.
  • the pump arrangement 8 has a second pump 19, set up for metered delivery of the liquid, preferably from the first container 15 into a line 7 of the line arrangement 6. Furthermore, the pump arrangement 8 has at least one third pump 20, set up for the metered delivery of the respective further liquid or solid component, preferably from the second container 16 into a second line 7 of the line arrangement 6 ( Fig. 1 ).
  • At least the second and / or third pump 19, 20, and preferably all pumps that are set up for the metered delivery of a liquid stream can be designed as a metering pump or positive displacement pump, in particular as a hose pump, rotary lobe pump or diaphragm pump.
  • at least the third pump 20, and preferably all pumps that are set up for the metered delivery of a solid can be designed as a solids pump, preferably as a wastewater pump or a thick matter pump.
  • the first and/or second container 15, 16 can also be designed as an overpressure container and pressurized to a certain pressure (not shown) in order to promote a liquid flow.
  • a desired amount of liquid to be conveyed can then preferably be adjusted by means of a variable pressurization. In this preferred embodiment, it is important that the prevailing pressures in the lines 7 upstream of the mouth point 4 are greater than the pressure in the resulting liquid stream 5.
  • centrifugal pump 10 preferably as a centrifugal centrifugal pump, more preferably as a disposable centrifugal centrifugal pump.
  • first pump 9 and preferably all pumps that are set up for dynamic inline mixing of liquids are set up to set a desired mixing performance in the resulting liquid stream 5.
  • the mixing performance is preferably achieved by adjusting at least one parameter of the at least one centrifugal pump 10, preferably adjustable by adjusting the speed of the impeller 12 of the centrifugal pump 10, in particular continuously.
  • the bioprocess arrangement 3 preferably has an electronic process control 21, which regulates the at least one parameter of the at least one centrifugal pump 10, in particular the speed of the impeller 12 of the centrifugal pump 10. Also additionally or alternatively, the degree of adaptation of the at least one parameter of the centrifugal pump 10, preferably the speed of the impeller 12 of the centrifugal pump 10, is derived from a mixing model 22, preferably by the electronic process control 21 (see Fig. 1 ).
  • the mixing model 22 preferably represents the dependence between the mixing performance on the one hand and the at least one parameter of the centrifugal pump 10, preferably the speed of the impeller 12 of the centrifugal pump 10, on the other hand.
  • That electronic process control 21 controls at least the valve arrangement 17 and the pump arrangement 8.
  • the pumps of the pump arrangement 8 can preferably be selectively controlled by the electronic process control 21 in order to produce predefined target conditions in the resulting liquid flow 5.
  • the target conditions are preferably buffer or media conditions, for example a certain pH, the concentration of at least one substance, the conductivity or the like.
  • the sensor 24 is arranged here and preferably downstream of the centrifugal pump 10 in a line 7 of the line arrangement 6.
  • the sensor data which represent the actual conditions in the resulting liquid flow 5 at a measuring position 25, are transmitted to the electronic process control 21.
  • the measuring position 25 can be arranged in front of the mouth point 4 (not shown).
  • the sensor data can flow into the mixed model 22 and/or be used, preferably by the electronic process control 21 to evaluate the mixing performance in the resulting liquid stream 5.
  • At least one sensor in particular a pressure and/or flow sensor, is integrated into the at least one line 7, in particular in front of the mouth point 4. This makes it possible to adjust the desired amount of liquid to be pumped by changing the pressure applied.
  • a feedback line 26 is provided, which branches off downstream of the centrifugal pump 10.
  • This feedback line 26 is set up to introduce the resulting liquid flow 5 for its renewed mixing upstream of the centrifugal pump 10 and can be selectively switched on when a feedback criterion is met, for example in the case of incorrect mixing, preferably by the electronic process control 21.
  • the feedback line 26 here and preferably has a fourth pump 27 in order to introduce the resulting liquid flow 5 for its renewed mixing upstream of the centrifugal pump 10 ( Fig. 1 ).
  • the feedback criterion is preferably fulfilled if the actual conditions measured by the sensor 24 in the resulting liquid flow 5 fluctuate by more than a predetermined value, preferably by more than 1%, more preferably by more than 5%, and/or from the target conditions differ.
  • the resulting liquid stream 5 can be introduced upstream of the centrifugal pump 10 for further mixing, preferably until the resulting liquid stream 5 has the desired target conditions.
  • the feedback line 26 is set up for feedback control.
  • feedback control here means the self-regulation of the activity of the system, in particular with regard to the speed of the impeller 12 Centrifugal pump 10, based on sensor data, measured using at least one data-connected sensor 24.
  • the resulting liquid stream 5 is passed here and preferably downstream of the centrifugal pump 10 for intermediate storage or for further processing in at least one downstream unit 28 ( Fig. 1 ).
  • This downstream unit 28 is preferably a downstream, preferably continuous, process step for further processing of the liquid stream 5 or also an intermediate container for intermediate storage of the resulting liquid stream 5.
  • the aim can be, for example, that a certain minimum target volume accumulated in the intermediate container before it is further processed.
  • this downstream unit 28 is preferably a processing unit from the group comprising filter unit, chromatography unit, virus filtration unit or the like.
  • the resulting liquid stream 5 is first passed into an intermediate container for intermediate storage and, after a predefined, preferably user-defined, time has elapsed, into at least one processing unit for further processing.
  • a bioprocess arrangement 3 for the dynamic inline mixing of a pressurized medium 1 which contains a liquid and at least one further liquid or solid component, in particular buffers and/or cultivation media.
  • the liquid with the at least one further liquid or solid component is combined in a predefined volume ratio at a mouth point 4 to form a resulting liquid stream 5.
  • the bioprocess arrangement 3 has a line arrangement 6 with at least one line 7 through which the medium 1 to be mixed is passed.
  • the bioprocess arrangement 3 has a pump arrangement 8 with a first pump 9, the first pump 9 being arranged in the line 7 of the line arrangement 6.
  • the first pump 9 is designed as a centrifugal pump 10, in particular a centrifugal centrifugal pump, and is set up for dynamic inline mixing of the medium 1.
  • the first pump 9 points a liquid inlet 9a which forms the suction side of the pump during normal operation and a liquid outlet 9b which forms the pressure side of the pump during normal operation, the medium 1 being passed through the centrifugal pump 10 for dynamic inline mixing. Reference may be made to all statements regarding the proposed procedure.
  • centrifugal pump 10 is arranged in such a way that when the bioprocess arrangement 3 is operated for dynamic inline mixing, the flow flows through it in the opposite direction of flow compared to normal operation.
  • the line arrangement 6 and/or the centrifugal pump 10 is designed as a disposable component.
  • the centrifugal pump 10 has at least one disposable pump head and/or a disposable pump housing.
  • the proposed method therefore envisages using a centrifugal pump 10, preferably a centrifugal centrifugal pump, more preferably a disposable centrifugal centrifugal pump, for inline mixing in the reverse (wrong) installation direction, which is preferably completely assembled before use and delivered sterile without risk of contamination.
  • the second pump 19 and/or the third pump 20, preferably all components of the proposed bioprocess arrangement 3, are also designed as disposable components.
  • the electronic process control has a data processing system for implementing a proposed method.
  • a computer-readable storage medium for storing the proposed computer program.

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Abstract

Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung eines druckbeaufschlagten Mediums (1), das eine Flüssigkeit und mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil enthält, in einer Bioprozessanordnung (3), wobei die Flüssigkeit mit dem mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil in einem vordefinierten Volumenverhältnis an einer Mündungsstelle (4) zu einem resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) zusammengeführt wird, wobei die Bioprozessanordnung (3) eine Pumpenanordnung (8) mit einer ersten Pumpe (9) aufweist, wobei die erste Pumpe (9) in der Leitung (7) der Leitungsanordnung (6) angeordnet ist, wobei die erste Pumpe (9) als Kreiselpumpe (10), insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet ist, eingerichtet zur dynamischen Inline-Mischung des Mediums (1), wobei die erste Pumpe (9) einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Saugseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitseinlass (9a) und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Druckseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitsauslass (9b) aufweist und wobei das Medium (1) zur dynamischen Inline-Mischung durch die Kreiselpumpe (10) geleitet wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Kreiselpumpe (10) zur dynamischen Inline-Mischung im Vergleich zum bestimmungsgemäßen Betrieb in entgegengesetzter Fließrichtung durchströmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Bioprozessanordnung zur dynamischen Inline-Mischung gemäß Anspruch 13, eine elektronische Prozesskontrolle der vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung gemäß Anspruch 15, die Verwendung einer Kreiselpumpe zur Umsetzung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 17, ein Computerprogramm für die vorschlagsgemäße elektronische Prozesskontrolle gemäß Anspruch 18 sowie ein computerlesbares Speichermedium zur Speicherung des Computerprogramms gemäß Anspruch 19.
  • Das in Rede stehende Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung findet Anwendung im Rahmen von Mischprozessen, insbesondere zum Mischen von Puffern und/oder Medien, in einem Bioprozess, wodurch ungünstige Lagerzeiten in Zwischenbehältnissen vermieden werden können.
  • Der Begriff "Bioprozess" meint hier biotechnologische und biopharmazeutische Prozesse, die in die Herstellung therapeutischer Bioprodukte involviert sind, wie beispielsweise Impfstoffe, Biologics, Komponenten für Zell- oder Gentherapie, oder nicht-therapeutischer Bioprodukte wie Pigmente, Biotreibstoffe oder Nährstoffe. Solche Bioprodukte können entweder durch lebende Zellen produziert werden oder die Zelle selbst kann das Bioprodukt darstellen oder das Bioprodukt kann das Resultat einer zellfreien Produktion sein, welche auf Zellkomponenten basiert, die entweder natürlichen oder nicht-natürlichen Ursprungs sind.
  • In der biopharmazeutischen Industrie sind derzeit Einweg-Technologien auf dem Vormarsch. Gleichzeitig geht der Trend in Richtung Intensivierung von Prozessen, wodurch auch immer häufiger kontinuierliche bzw. halbkontinuierliche Prozessschritte implementiert werden. Dies trifft auch auf Mischprozesse zu, bei denen zwei oder mehrere Flüssigkeiten miteinander vermischt oder Feststoffe (meist in Pulverform) in Flüssigkeiten gelöst oder suspendiert werden. Aktuell wird das Mischen zum Beispiel von Puffern oder Medien, insbesondere für die Fermentation und Aufreinigungsschritte, häufig satzweise praktiziert. Dabei wird ein Behälter mit der zu mischenden Grundflüssigkeit befüllt und anschließend werden einzumischende Bestandteile (fest oder flüssig) hinzugegeben und mit einem dynamischen Rührer so lange gemischt, bis der erwünschte Misch- oder Lösungsgrad erreicht ist, um dann die fertige Lösung weiter zu verarbeiten.
  • Der Einsatz von solchen Zwischenbehältnissen hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass Bioprodukte aus Bioprozessen, die grundsätzlich empfindlich sind, wie zum Beispiel ein Antikörper, aufgrund einer zu langen Lagerzeit bzw. Prozesszeit zerstört werden können. Insofern gilt es, die Lagerzeiten des Bioprodukts möglichst kurz zu halten. Zudem ist es von Nachteil, Prozessabläufe durch einen Mischprozess mittels Mischtank, bei dem die Mischung satzweise abläuft, zu unterbrechen. Dies geht mit größerem Platz- und Anlagenaufwand einher, was wiederum höhere Kosten verursacht.
  • Aus diesem Grund sollen Mischprozesse bevorzugt nicht in Zwischenbehältnissen, sondern "inline", das heißt innerhalb einer Leitung der Leitungsanordnung, realisiert werden, sodass aktuell bevorzugt statische Mischelemente zum Inline-Mischen verwendet werden ( US 2017/216791 AA ). Dies liegt darin begründet, dass derzeit bereits interessante Einweg-Konzepte für statische Mischelemente existieren, die auf simple Art und Weise direkt in die Leitungen der bioprozesstechnischen Anlage eingebaut werden können. Dabei handelt es sich um ein Durchflusssystem, bei dem die Mischung dadurch erreicht wird, dass eine Flüssigkeit durch ein Leitungssystem gefördert wird, welches mit speziellen geometrischen Einbauten, insbesondere Schnecken, Paddeln und/oder Rohrwandeinbauten verschiedenster geometrischer Form, versehen ist. Diese Einbauten dienen der Strömungsbrechung und Verwirbelung und damit zur Vermischung der zu mischenden Komponenten im Durchfluss. Sie können dabei einen oder mehr zu mischende Flüssigkeitsströme aufnehmen und durchmischen.
  • Das Problem aller statischen Mischer ist jedoch, dass aufgrund des Funktionsprinzips das ganze System von verschiedenen Parametern abhängig ist, die häufig nur bedingt zu kontrollieren und einzustellen sind. Dadurch liefern diese Systeme nur dann vorhersagbare Mischergebnisse, wenn die Eingangsparameter, zumindest umfassend die Durchflussraten, die Viskositäten sowie die Temperaturen, der zu mischenden Ströme bekannt sind und weitestgehend konstant gehalten werden können. Sobald einer dieser Einflussgrößen z.B. die Durchflussrate geringfügig ändert, verändert sich auch die dynamische Verwirbelung innerhalb des statischen Mischers und demzufolge die Mischleistung. Daher werden derartige statische Mischer häufig in Industriezweigen eingesetzt, in denen die Präzision des Mischprozesses nur eine untergeordnete Rolle spielt, zum Beispiel beim Mischen von Zweikomponentenklebern.
  • Handelt es sich jedoch um Prozesse, bei denen es auf Präzision im Mischvorgang ankommt, wie das Ansetzen und Mischen von zum Beispiel Puffern oder Medien zur Verwendung in einem Bioprozess, werden in der Industrie derzeit bevorzugt dynamische Inline-Mischer verwendet. Diese werden den steigenden Anforderungen an die Mischleistung und die Vorhersagbarkeit des Mischprozesses in der Industrie gerecht.
  • Die bekannte Vorrichtung und das bekannte Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung ( WO 2021/133487 A1 ), von der bzw. dem die Erfindung ausgeht, dient zur dynamischen Inline-Mischung von zwei oder mehr Substanzen, um eine gewünschte Konzentration o.ä. der beteiligten Substanzen, insbesondere Chromatographie-Puffer, herzustellen. Die zwei Substanzen werden an einer Mündungsstelle einer Leitungsanordnung zu einem resultierenden Flüssigkeitsstrom zusammengeführt. In der Leitungsanordnung ist eine erste Pumpe angeordnet, durch die der resultierende Flüssigkeitsstrom zur dynamischen Inline-Mischung geleitet und durch welche der Flüssigkeitsstrom angetrieben wird.
  • Im Ergebnis sorgt die bekannte Vorrichtung und das bekannte Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung für eine kritische Druckerhöhung im System, welcher insbesondere bei Schlauchsystemen Probleme bezüglich der Dosiergenauigkeit der zu mischenden Flüssigkeitsströme sowie Reproduzierbarkeit des Mischergebnisses verursachen kann.
  • "Schlauchsystem" meint hier die Ausgestaltung der mindestens einen Leitung als Schlauch, vorzugsweise als Einweg-Schlauch oder Einweg-Leitung, wobei ein Flüssigkeitsstrom mittels mindestens einer dem Schlauch bzw. der Leitung zugeordneten Pumpe herstellbar ist, welcher durch den Schlauch bzw. die Leitung verläuft.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bekannte Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Mischleistung sowie die Reproduzierbarkeit des Bioprozesses verbessert wird, bei gleichzeitiger Erhöhung der Benutzerfreundlichkeit.
  • Das obige Problem wird bei einem Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
  • Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass das Verfahren eine in umgekehrter Einbaurichtung angeordnete Kreiselpumpe, insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, vorsieht, sodass der Flüssigkeitsstrom die Pumpe zur dynamischen Inline-Mischung umgekehrt durchströmt.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass eine Kreiselpumpe bei Druckbeaufschlagung, im Gegensatz zu einer Verdrängerpumpe, auch entgegen der bestimmungsgemäßen Richtung durchströmt werden kann.
  • Der besondere Aufbau des vorschlagsgemäßen Verfahrens hat den Vorteil, dass die Kreiselpumpe entgegen der bestimmungsgemäßen Richtung durchströmt wird. Dadurch wird die Förderleistung der Pumpe zumindest vermindert, insbesondere aufgehoben, sodass eine stromabwärtsseitige kritische Druckerhöhung vermieden werden kann. Zusätzlich eröffnet es die Möglichkeit, dass das entgegen der bestimmungsgemäßen Richtung rotierende Laufrad als Mischer tätig wird, was es ermöglicht, eine variable Mischleistung durch Drehzahlregelung, vorzugsweise gewährleistet durch einen synchronisierten magnetischen Pumpenantrieb, des Laufrads bei gleichzeitig konstanten Flussbedingungen einzustellen (Einstellung der Verweilzeit in der Pumpen-/Mischkammer). Würde man die Pumpe in der üblichen, das heißt bestimmungsgemäßen, Einbaurichtung einbauen, wäre es nicht möglich eine gewünschte Drehzahl (und damit Mischleistung) einzustellen, ohne dabei auch die Förderleistung zu erhöhen. Folglich handelt es sich um die Zweckentfremdung einer Kreiselpumpe, da diese nicht mehr zur Förderung, sondern vielmehr als Widerstandseinheit zur Erzeugung von dynamischen Verwirbelungen von Flüssigkeitsströmen oder Suspensionen eingesetzt wird.
  • Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass die Kreiselpumpe zur dynamischen Inline-Mischung im Vergleich zum bestimmungsgemäßen Betrieb in entgegengesetzter Fließrichtung durchströmt wird.
  • Die bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 betreffen Spezifikationen bezüglich der umgekehrten Einbaurichtung der Kreiselpumpe. Diese Ausgestaltungen ermöglichen es auf einfache Weise, eine gewünschte Drehzahl der rotierenden Welle und damit Mischleistung einzustellen, und gleichzeitig durch geeignete Druckregelung, beispielsweise mittels Pumpen und/oder Überdruckbehältern oder dergleichen, stromaufwärts der Pumpe die Förderleistung nicht zu verändern. Der Pumpenkörper der Kreiselpumpe lässt sich gemäß dieser Ausgestaltung schlicht wie ein Durchgangskörper mit eingebautem Rührer betrachten.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 sieht das Verfahren mindestens zwei Behälter vor, aus denen der flüssige Bestandteil und der mindestens eine weitere, flüssige oder feste Bestandteil, in die Leitungsanordnung abgegeben wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besondere Flexibilität bezüglich der Anwendungsmöglichkeiten dieses Verfahrens. So kann es beispielsweise zum Ansetzen von Kultivierungsmedien oder Puffern aller Art verwendet werden und ist des Weiteren nicht auf ausschließlich flüssige oder feste Bestandteile limitiert.
  • Nach den bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 weist die Pumpenanordnung eine zweite und mindestens eine dritte Pumpe auf, die vorzugsweise als Verdrängerpumpen ausgestaltet und zur dosierten Abgabe von Flüssigkeiten beziehungsweise Feststoffen eingerichtet sind. Diese Ausgestaltungen unterstreichen ebenfalls die besondere Flexibilität bezüglich der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten dieses Verfahrens.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 ist die erste Pumpe als Kreiselpumpe ausgestaltet, wobei die Mischleistung durch Anpassung mindestens eines Parameters der Kreiselpumpe regelbar ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Grad der Anpassung von einem Mischmodell durch eine elektronische Prozesskontrolle abgeleitet wird. Diese Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass das Verfahren durch eine Anpassung der Drehzahl des Laufrads der Kreiselpumpe einerseits regelbar ist und andererseits diese Regelung automatisiert vorgenommen werden kann.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 kontrolliert die elektronische Prozesskontrolle zumindest die Ventilanordnung und die Pumpenanordnung. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Pumpen der Pumpenanordnung von der elektronischen Prozesskontrolle selektiv ansteuerbar sind, um im resultierenden Flüssigkeitsstrom vordefinierte Soll-Bedingungen herzustellen. Durch diese Ausgestaltung ist das vorschlagsgemäße Verfahren auf besonders präzise Art und Weise steuerbar.
  • Nach einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 ist eine Sensoranordnung mit mindestens einem Sensor zur Erzeugung von Sensordaten des resultierenden Flüssigkeitsstroms vorgesehen, wobei die Sensordaten die Ist-Bedingungen im resultierenden Flüssigkeitsstrom an einer Messposition abbilden und an die elektronische Prozesskontrolle übermittelt werden. Dies bietet den Vorteil einer Überprüfung der erzielten Mischleistung sowie den Vorteil der automatisierten Regelung, basierend auf den gemessenen Sensorwerten.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 ist eine Rückkopplungsleitung vorgesehen. Diese ermöglicht ein erneutes Durchmischen des resultierenden Flüssigkeitsstroms, indem dieser erneut und gegebenenfalls wiederholt stromaufwärts der Kreiselpumpe eingeleitet wird. Die Rückkopplungsleitung ist bei Erfüllung eines Rückkopplungskriteriums selektiv zuschaltbar. Dies ermöglicht eine besonders genaue Kontrolle der erwünschten Mischleistung, selbst wenn diese nach einer ersten Durchmischung noch nicht erfolgreich hergestellt werden konnte.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 12 wird der resultierende Flüssigkeitsstrom stromabwärts der Kreiselpumpe zur Zwischenlagerung oder zur weiteren Verarbeitung in mindestens eine nachgeschaltete Einheit geleitet. Dies eröffnet eine besondere Flexibilität bezüglich der weiteren Prozessierung des durchmischten Flüssigkeitsstroms. Dieser kann beispielsweise zu dessen direkter Aufreinigung in eine nachgeschaltete Chromatographie-Einheit oder zu dessen Zwischenlagerung in einen Zwischenbehälter geleitet werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 13, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Bioprozessanordnung zur dynamischen Inline-Mischung eines druckbeaufschlagten Mediums beansprucht, das eine Flüssigkeit und mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil enthält, insbesondere von Puffern und/oder Kultivierungsmedien, wobei die Flüssigkeit mit dem mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil in einem vordefinierten Volumenverhältnis an einer Mündungsstelle zu einem resultierenden Flüssigkeitsstrom zusammenführbar ist, wobei die Bioprozessanordnung eine Leitungsanordnung mit mindestens einer Leitung aufweist, durch die das zu durchmischende Medium geleitet wird, wobei die Bioprozessanordnung eine Pumpenanordnung mit einer ersten Pumpe aufweist, wobei die erste Pumpe in der Leitung der Leitungsanordnung angeordnet ist, wobei die erste Pumpe als Kreiselpumpe, insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet ist, eingerichtet zur dynamischen Inline-Mischung des Mediums, wobei die erste Pumpe einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Saugseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitseinlass und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Druckseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitsauslass aufweist und wobei das Medium zur dynamischen Inline-Mischung durch die Kreiselpumpe geleitet wird. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung darf insoweit verwiesen werden.
  • Im Einzelnen wird dabei vorgeschlagen, dass die Kreiselpumpe derart angeordnet ist, dass sie beim Betrieb der Bioprozessanordnung zur dynamischen Inline-Mischung im Vergleich zum bestimmungsgemäßen Betrieb in entgegengesetzter Fließrichtung durchströmt wird.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 14 sind die Leitungsanordnung und/oder die Kreiselpumpe in der Bioprozessanordnung als Einwegkomponente ausgestaltet. Ein entsprechender Austausch dieser Bestandteile insgesamt oder zumindest Teilen davon nach einmaliger Benutzung hat den Vorteil, dass die Sterilität gewährleistet wird und etwaige Reinigungsschritte nach Prozessende entfallen. Die Kreiselpumpe bietet weiter den Vorteil, dass sie vor der Verwendung komplett zusammengebaut und mit der entsprechenden Schlauchleitung steril verbunden und ohne Kontaminationsrisiko steril ausgeliefert werden kann.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine elektronische Prozesskontrolle der vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung und zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung darf insoweit verwiesen werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 16 weist die elektronische Prozesskontrolle ein Datenprozessierungssystem zur Realisierung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens auf.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 17, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Verwendung einer Kreiselpumpe zur Umsetzung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung, zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung und zur vorschlagsgemäßen elektronischen Prozesskontrolle darf insoweit verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 18, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Computerprogramm für die vorschlagsgemäße elektronische Prozesskontrolle beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung, zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung, zur vorschlagsgemäßen elektronischen Prozesskontrolle und zur vorschlagsgemäßen Verwendung darf insoweit verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 19, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein computerlesbares Speichermedium zur Speicherung des vorschlagsgemäßen Computerprogramms beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung, zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung, zur vorschlagsgemäßen elektronischen Prozesskontrolle, zur vorschlagsgemäßen Verwendung und zum vorschlagsgemäßen Computerprogramm darf insoweit verwiesen werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung des vorschlagsgemäßen Verfahrens,
    • Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Kreiselpumpe zur Umsetzung des vorschlagsgemäßen Verfahrens und
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung der Durchströmung der Kreiselpumpe gemäß Fig. 2 im Betrieb.
  • In Fig. 1 ist ein Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung eines druckbeaufschlagten Mediums 1 dargestellt. Dieses findet Einsatz bei der Produktion und/oder Qualitätskontrolle biopharmazeutischer Produkte, wie beispielsweise während der Produktion eines Proteins mittels eines Bioprozesses. Solche Proteine können beispielsweise Wachstumsfaktoren, Hormone, Enzyme und insbesondere Antikörper, Antikörperderivate oder dergleichen sein. Das vorschlagsgemäße Verfahren kann dazu verwendet werden, sicherzustellen, dass ein druckbeaufschlagtes Medium 1, das eine Flüssigkeit und mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil enthält, dynamisch und inline gemischt wird. Das Verfahren wird insbesondere zur Inline-Mischung von biotechnologischen Medien 2, wie beispielsweise von Puffern und/oder Kultivierungsmedien oder dergleichen, in einer Bioprozessanordnung 3 verwendet.
  • Die Flüssigkeit wird mit dem mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil in einem vordefinierten Volumenverhältnis an einer Mündungsstelle 4 zu einem resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 zusammengeführt.
  • "Vordefiniertes Volumenverhältnis" meint hier, dass das Volumenverhältnis der das Medium 1 ergebenden Flüssigkeits- und/oder Feststoffvolumina bereits vor Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens definiert worden ist oder während der vorschlagsgemäßen Nutzung des Verfahrens angepasst worden ist. Vorzugsweise erfolgen die Definition und/oder die Anpassung des Volumenverhältnisses der das Medium 1 ergebenden Flüssigkeits- und/oder Feststoffvolumina durch den Nutzer. Eine mögliche Anpassung erfolgt vorzugsweise basierend auf gemessenen Parametern, wie im Weiteren noch beschrieben wird, wodurch eine reaktive Steuerung des Volumenverhältnisses ermöglicht wird.
  • Die Bioprozessanordnung 3 weist eine Leitungsanordnung 6 mit mindestens einer Leitung 7 auf, durch die das zu durchmischende Medium 1 beziehungsweise die miteinander zu vermischenden Bestandteile geleitet werden. Des Weiteren weist die Bioprozessanordnung 3 eine Pumpenanordnung 8 mit einer ersten Pumpe 9 auf, wobei die erste Pumpe 9 in der Leitung 7 der Leitungsanordnung 6 angeordnet ist. Die erste Pumpe 9 ist als Kreiselpumpe 10, insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet und eingerichtet zur dynamischen Inline-Mischung des Mediums 1. Die erste Pumpe 9 weist einen in bestimmungsgemäßer Fließrichtung die Saugseite der Pumpe 9 bildenden Flüssigkeitseinlass 9a und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Druckseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitsauslass 9b auf. Das Medium 1 wird zur dynamischen Inline-Mischung durch die als Kreiselpumpe 10 ausgestaltete erste Pumpe 9 geleitet.
  • Der Begriff "bestimmungsgemäß" meint hier jener Bestimmung entsprechend, welche herstellerseitig für die Pumpe 9 vorgesehen ist. "Bestimmungsgemäße Fließrichtung" meint im vorliegenden Fall folglich die herstellerseitig vorgesehene Fließrichtung der Pumpe 9.
  • "Medium" meint hier ganz allgemein eine Flüssigkeit, ein Flüssigkeitsgemisch oder eine Suspension, die aus einer Flüssigkeit und mindestens einem weiteren flüssigen oder festen Bestandteil besteht. Ein Medium 1 im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung kann ein biotechnologisches Medium 2, wie beispielsweise ein Puffer und/oder ein Kultivierungsmedium, in einer Bioprozessanordnung 3 sein. Denkbar ist auch, dass der flüssige und/oder der mindestens eine weitere flüssige oder feste Bestandteil des Mediums 1 oder das Medium 1 als solches, ein Konzentrat, vorzugsweise ein Produktstrom, weiter vorzugsweise ein Protein-Produktstrom, und/oder ein Lösungsmittel, insbesondere Wasser, Ethanol, Säure oder Base oder dergleichen sein kann. In der Folge ist das vorschlagsgemäße Verfahren vielseitig anwendbar und kann nicht nur zur Mischung oder Verdünnung von Puffern und/oder Kultivierungsmedien verwendet werden, sondern beispielsweise auch für ein Verfahren zur Vireninaktivierung in einem Bioprozess.
  • Der Begriff "dynamischer Mischer" meint hier einen Mischer mit mindestens einem beweglichen Bauteil, welches zur Durchmischung des Mediums eingerichtet ist, insbesondere einen Rührer, Propeller oder dergleichen.
  • Der Begriff "dynamische Inline-Mischung" meint hier einen Mischprozess mit dynamischer Mischleistung, wobei sich die Mischleistung in Abhängigkeit von mindestens einem einstellbaren Parameter, insbesondere in Abhängigkeit von einer Rührerdrehzahl, ändert.
  • Der Begriff "inline" meint hier innerhalb einer Leitung 7 der Leitungsanordnung 6.
  • Wesentlich bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist nun, dass die Kreiselpumpe 10 zur dynamischen Inline-Mischung im Vergleich zum bestimmungsgemäßen Betrieb in entgegengesetzter Fließrichtung durchströmt wird.
  • Hier und vorzugsweise ist es so, wie Fig. 2 zeigt, dass die Kreiselpumpe 10 eine rotierende Welle 11, insbesondere zum Antrieb eines Laufrads 12 mit Schaufeln, aufweist, die insbesondere zur dynamischen Inline-Mischung motorisch angetrieben wird. Vorzugsweise wird die rotierende Welle 11 derart angetrieben, dass der Volumenstrom der Strömung in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 9 kleiner oder gleich dem Volumenstrom vor der Pumpe 9 ist. Dies ermöglicht, dass die Kreiselpumpe 10 als Mischer tätig werden kann, wobei eine variable Mischleistung letztlich durch Drehzahlregelung der rotierenden Welle 11 ermöglicht wird.
  • Der Begriff "Drehzahlregelung" meint hier eine externe Drehzahlregelung der rotierenden Welle 11 und etwa keine Drehzahlregelung durch die Strömung selbst. Folglich handelt es sich um eine Drehzahlregelung der rotierenden Welle 11, indem diese außerhalb der Strömung beeinflusst, insbesondere gebremst oder beschleunigt, wird.
  • Hier und vorzugsweise weist die Kreiselpumpe 10 ein Laufrad 12 mit Schaufeln auf, die wiederum eine, vorzugsweise gekrümmte oder ungekrümmte, Schaufelfläche aufweisen, wie in Fig. 3 dargestellt. Beim Durchströmen der Kreiselpumpe 10 ist der vom zu durchmischenden Medium 1 ausgeübte Druck vorzugsweise auf der Innenseite der Krümmung der Schaufelflächen kleiner als auf der Außenseite der Schaufelflächen. Die Flussbedingungen, wie beispielsweise Fließgeschwindigkeit, Volumenstrom, Flüssigkeitsdruck oder dergleichen, können also konstant bleiben, sodass keine kritische Druckerhöhung in Kauf genommen werden muss. Im Falle des Einsatzes eines solchen Laufrads 12 ist bei vorschlagsgemäßer umgekehrter Durchströmung der Kreiselpumpe 10 die Drehrichtung des Laufrads 12 bevorzugt der Fließrichtung des resultierenden Flüssigkeitsstroms 5 entgegengesetzt, um eine optimale Durchmischung zu erreichen. Grundsätzlich wäre auch denkbar, die Drehrichtung des Laufrads 12 der Kreiselpumpe 10 temporär oder dauerhaft umzudrehen, vorzugsweise durch eine entsprechende Steuerung und/oder Verkabelung, weiter vorzugsweise durch Phasenumkehr.
  • Es sei an dieser Stelle besonders darauf hingewiesen, dass der Effekt der vorschlagsgemäßen Erfindung, dass eine variable Mischleistung durch Drehzahlregelung des Laufrads 12 bei gleichzeitig konstanten Flussbedingungen einstellbar ist, ohne dabei eine kritische Druckerhöhung in Kauf nehmen zu müssen, nicht durch eine einfache Umkehr der Drehrichtung des Laufrads 12 der Kreiselpumpe 10 realisierbar wäre. Tatsächlich würde eine Pumpe, die in bestimmungsgemäßer Einbaurichtung angeordnet ist und deren Laufrad 12 in umgekehrter Richtung dreht, nach wie vor in die gleiche, bestimmungsgemäße Richtung pumpen, auch wenn der Wirkungsgrad der Pumpe erheblich eingeschränkt, der Durchfluss reduziert sowie die Geräuschentwicklung erhöht wären. Die Förderwirkung bliebe zumindest teilweise erhalten, sodass es auch dann zu einer unerwünschten Druckerhöhung käme.
  • Wie Fig. 3 veranschaulicht, weist die Kreiselpumpe 10 hier und vorzugsweise ein Pumpengehäuse 13 auf. Das Ausströmen aus dem Pumpengehäuse 13 erfolgt parallel zur Drehachse des Laufrades 14 (Fig. 2). Vorzugsweise erfolgt das Einströmen in das Pumpengehäuse 13 winkelig, weiter vorzugsweise orthogonal, zur Drehachse des Laufrades 14.
  • Die Flüssigkeit wird vorzugsweise, wie Fig. 1 veranschaulicht, aus einem ersten Behälter 15 und der mindestens eine weitere flüssige oder feste Bestandteil aus mindestens einem zweiten Behälter 16 in die Leitungsanordnung 6 abgegeben. Die Leitungsanordnung 6 kann eine Mehrzahl an Leitungen 7 aufweisen, die jeweils mit einem zugeordneten Behälter 15, 16 in fluidtechnischer Verbindung stehen. Hier und vorzugsweise ist es so, dass der Leitungsanordnung 6 eine Ventilanordnung 17 mit mindestens einem Ventil 18, eingerichtet zur selektiven fluidtechnischen Verbindung der Leitungen 7, zugeordnet ist.
  • Hier und vorzugsweise weist die Pumpenanordnung 8 eine zweite Pumpe 19, eingerichtet zur dosierten Abgabe der Flüssigkeit, vorzugsweise aus dem ersten Behälter 15 in eine Leitung 7 der Leitungsanordnung 6, auf. Des Weiteren weist die Pumpenanordnung 8 mindestens eine dritte Pumpe 20, eingerichtet zur dosierten Abgabe des jeweiligen weiteren flüssigen oder festen Bestandteils, vorzugsweise aus dem zweiten Behälter 16 in eine zweite Leitung 7 der Leitungsanordnung 6, auf (Fig. 1).
  • Außerdem kann zumindest die zweite und/oder dritte Pumpe 19, 20, und können vorzugsweise alle Pumpen, die zur dosierten Abgabe eines Flüssigkeitsstroms eingerichtet sind, als Dosierpumpe oder Verdrängerpumpe, insbesondere als Schlauchpumpe, Drehkolbenpumpe oder Membranpumpe, ausgestaltet sein. Zusätzlich oder alternativ kann zumindest die dritte Pumpe 20, und können vorzugsweise alle Pumpen, die zur dosierten Abgabe eines Feststoffs eingerichtet sind, als Feststoffpumpe, vorzugsweise als Abwasserpumpe oder Dickstoffpumpe, ausgestaltet sein.
  • Alternativ zu einer Ausgestaltung mit mindestens einer zweiten und einer dritten Pumpe 19, 20 können zur Förderung eines Flüssigkeitsstroms auch der erste und/oder zweite Behälter 15, 16 als Überdruckbehälter ausgestaltet und mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden (nicht dargestellt). Durch eine veränderbare Druckbeaufschlagung kann dann vorzugsweise eine zu fördernde, gewünschte Flüssigkeitsmenge eingestellt werden. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist es wichtig, dass die herrschenden Drücke in den Leitungen 7 vor der Mündungsstelle 4 größer sind, als der Druck im resultierenden Flüssigkeitsstrom 5.
  • Hier und vorzugsweise sind alle Pumpen, die zur dynamischen Inline-Mischung von Flüssigkeiten eingerichtet sind, als Kreiselpumpe 10, vorzugsweise als Zentrifugalkreiselpumpe, weiter vorzugsweise als Einweg-Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet. Zusätzlich oder alternativ ist die erste Pumpe 9, und sind vorzugsweise alle Pumpen, die zur dynamischen Inline-Mischung von Flüssigkeiten eingerichtet sind, zur Einstellung einer gewünschten Mischleistung im resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 eingerichtet. Die Mischleistung ist vorzugsweise durch Anpassung mindestens eines Parameters der mindestens einen Kreiselpumpe 10, vorzugsweise durch Anpassung der Drehzahl des Laufrads 12 der Kreiselpumpe 10, insbesondere stufenlos, regelbar. Vorzugsweise weist die Bioprozessanordnung 3 eine elektronische Prozesskontrolle 21 auf, welche den mindestens einen Parameter der mindestens einen Kreiselpumpe 10, insbesondere die Drehzahl des Laufrads 12 der Kreiselpumpe 10, regelt. Ebenfalls zusätzlich oder alternativ wird der Grad der Anpassung des mindestens einen Parameters der Kreiselpumpe 10, vorzugsweise die Drehzahl des Laufrads 12 der Kreiselpumpe 10, von einem Mischmodell 22, vorzugsweise durch die elektronische Prozesskontrolle 21, abgeleitet (siehe Fig. 1). Vorzugsweise repräsentiert das Mischmodell 22 die Abhängigkeit zwischen der Mischleistung einerseits und dem mindestens einem Parameter der Kreiselpumpe 10, vorzugsweise der Drehzahl des Laufrads 12 der Kreiselpumpe 10, andererseits.
  • Jene elektronische Prozesskontrolle 21 kontrolliert zumindest die Ventilanordnung 17 und die Pumpenanordnung 8. Die Pumpen der Pumpenanordnung 8 sind vorzugsweise von der elektronischen Prozesskontrolle 21 selektiv ansteuerbar, um im resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 vordefinierte Soll-Bedingungen herzustellen. Bei den Soll-Bedingungen handelt es sich vorzugsweise um Puffer- oder Medienbedingungen, beispielsweise um einen bestimmten pH, die Konzentration mindestens einer Substanz, die Leitfähigkeit oder dergleichen.
  • Hier und vorzugsweise ist beim vorschlagsgemäßen Verfahren, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Sensoranordnung 23 mit mindestens einem Sensor 24, insbesondere pH-, Druck-, Leitfähigkeits-, Fluss- oder Konzentrations-Sensor oder dergleichen, zur Erzeugung von Sensordaten in mindestens einer Leitung 7, vorzugsweise vor der Mündungsstelle 4 und/oder im resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 (siehe Fig. 1), weiter vorzugsweise in allen Leitungen 7 der Leitungsanordnung 6 (nicht dargestellt), vorgesehen. Der Sensor 24 ist hier und vorzugsweise stromabwärts der Kreiselpumpe 10 in einer Leitung 7 der Leitungsanordnung 6 angeordnet. Vorzugsweise werden die Sensordaten, welche die Ist-Bedingungen im resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 an einer Messposition 25 abbilden, an die elektronische Prozesskontrolle 21 übermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann die Messposition 25 vor der Mündungsstelle 4 angeordnet sein (nicht dargestellt). Zusätzlich oder alternativ können die Sensordaten in das Mischmodell 22 einfließen und/oder herangezogen werden, vorzugsweise von der elektronischen Prozesskontrolle 21, um die Mischleistung im resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 zu bewerten.
  • Im Falle der oben bereits erwähnten bevorzugten Ausgestaltung der beiden Behälter 15, 16 als Überdruckbehälter, ist mindestens ein Sensor, insbesondere ein Druck- und/oder Flusssensor, in die mindestens eine Leitung 7, insbesondere vor der Mündungsstelle 4, integriert. Dies ermöglicht ein Einstellen der gewünschten zu fördernden Flüssigkeitsmenge durch eine veränderbare Druckbeaufschlagung.
  • Wie in Fig. 1 zu sehen, ist eine Rückkopplungsleitung 26 vorgesehen, die stromabwärts der Kreiselpumpe 10 abzweigt. Diese Rückkopplungsleitung 26 ist eingerichtet, den resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 zu dessen erneuter Durchmischung stromaufwärts der Kreiselpumpe 10 einzuleiten und ist bei Erfüllung eines Rückkopplungskriteriums, beispielsweise im Falle einer nicht korrekt erfolgten Mischung, vorzugsweise durch die elektronische Prozesskontrolle 21, selektiv zuschaltbar. Die Rückkopplungsleitung 26 weist hier und vorzugsweise eine vierte Pumpe 27 auf, um den resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 zu dessen erneuter Durchmischung stromaufwärts der Kreiselpumpe 10 einzuleiten (Fig. 1). Das Rückkopplungskriterium ist vorzugsweise erfüllt, wenn die vom Sensor 24 gemessenen Ist-Bedingungen im resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 um mehr als einen vorgegebenen Wert, vorzugsweise um mehr als 1 %, weiter vorzugsweise um mehr als 5 %, schwanken und/oder von den Soll-Bedingungen abweichen.
  • Ist beispielsweise eine vom Benutzer gewünschte Konzentration noch nicht erreicht, sodass der vom mindestens einen Sensor 24 gemessene Parameter um mehr als einen vorgegebenen Wert abweicht, kann der resultierende Flüssigkeitsstrom 5 zu dessen erneuter Durchmischung stromaufwärts der Kreiselpumpe 10 eingeleitet werden, vorzugsweise so lange, bis der resultierende Flüssigkeitsstrom 5 die gewünschten Soll-Bedingungen aufweist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Rückkopplungsleitung 26 zur Feedback-Kontrolle eingerichtet ist.
  • Der Begriff "Feedback-Kontrolle" meint hier die Selbstregulation der Aktivität des Systems, insbesondere bezüglich der Drehzahl des Laufrads 12 der Kreiselpumpe 10, auf der Basis von Sensordaten, gemessen mittels mindestens eines datentechnisch verbundenen Sensors 24.
  • Im bestimmungsgemäß montierten Zustand wird der resultierende Flüssigkeitsstrom 5 hier und vorzugsweise stromabwärts der Kreiselpumpe 10 zur Zwischenlagerung oder zur weiteren Verarbeitung in mindestens eine nachgeschaltete Einheit 28 geleitet (Fig. 1). Diese nachgeschaltete Einheit 28 ist vorzugsweise ein nachgeschalteter, vorzugsweise kontinuierlicher, Prozessschritt zu weiteren Prozessierung des Flüssigkeitsstroms 5 oder aber auch ein Zwischenbehälter zur Zwischenlagerung des resultierenden Flüssigkeitsstroms 5. Im Falle der Zwischenlagerung kann beispielsweise darauf abgezielt werden, dass sich ein bestimmtes Mindest-Soll-Volumen im Zwischenbehälter angestaut hat, bevor dieses weiterverarbeitet wird.
  • Alternativ ist diese nachgeschaltete Einheit 28 vorzugsweise eine Prozessierungs-Einheit aus der Gruppe umfassend Filter-Einheit, Chromatographie-Einheit, Virusfiltrations-Einheit oder dergleichen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der resultierende Flüssigkeitsstrom 5 zunächst zur Zwischenlagerung in einen Zwischenbehälter und nach Ablauf einer vordefinierten, vorzugsweise benutzerdefinierten, Zeit zur weiteren Verarbeitung in mindestens eine Prozessierungs-Einheit geleitet wird.
  • Gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, ist eine Bioprozessanordnung 3 zur dynamischen Inline-Mischung eines druckbeaufschlagten Mediums 1, das eine Flüssigkeit und mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil enthält, insbesondere von Puffern und/oder Kultivierungsmedien, vorgesehen. Die Flüssigkeit mit dem mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil wird in einem vordefinierten Volumenverhältnis an einer Mündungsstelle 4 zu einem resultierenden Flüssigkeitsstrom 5 zusammengeführt. Die Bioprozessanordnung 3 weist eine Leitungsanordnung 6 mit mindestens einer Leitung 7 auf, durch die das zu durchmischende Medium 1 geleitet wird. Des Weiteren weist die Bioprozessanordnung 3 eine Pumpenanordnung 8 mit einer ersten Pumpe 9 auf, wobei die erste Pumpe 9 in der Leitung 7 der Leitungsanordnung 6 angeordnet ist. Die erste Pumpe 9 ist als Kreiselpumpe 10, insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet und zur dynamischen Inline-Mischung des Mediums 1 eingerichtet. Die erste Pumpe 9 weist einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Saugseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitseinlass 9a und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Druckseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitsauslass 9b auf, wobei das Medium 1 zur dynamischen Inline-Mischung durch die Kreiselpumpe 10 geleitet wird. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren darf insoweit verwiesen werden.
  • Wesentlich bei der vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung 3 ist nun, dass die Kreiselpumpe 10 derart angeordnet ist, dass sie beim Betrieb der Bioprozessanordnung 3 zur dynamischen Inline-Mischung im Vergleich zum bestimmungsgemäßen Betrieb in entgegengesetzter Fließrichtung durchströmt wird.
  • Hier und vorzugsweise ist die Leitungsanordnung 6 und/oder die Kreiselpumpe 10 als Einwegkomponente ausgestaltet. Zusätzlich oder alternativ weist die Kreiselpumpe 10 zumindest einen Einweg-Pumpenkopf und/oder ein Einweg-Pumpengehäuse auf. Das vorschlagsgemäße Verfahren sieht demnach vor, eine Kreiselpumpe 10, vorzugsweise eine Zentrifugalkreiselpumpe, weiter vorzugsweise eine Einweg-Zentrifugalkreiselpumpe, zur Inline-Mischung in umgekehrter (falscher) Einbaurichtung zu verwenden, welche vorzugsweise vor der Verwendung komplett zusammengebaut und ohne Kontaminationsrisiko steril ausgeliefert wird. Vorzugsweise sind auch die zweite Pumpe 19 und/oder die dritte Pumpe 20, vorzugsweise alle Bestandteile der vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung 3 als Einwegkomponenten ausgelegt.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 15, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine elektronische Prozesskontrolle der vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung und zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung darf insoweit verwiesen werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 16 weist die elektronische Prozesskontrolle ein Datenprozessierungssystem zur Realisierung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens auf.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 17, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird die Verwendung einer Kreiselpumpe zur Umsetzung eines vorschlagsgemäßen Verfahrens beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung, zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung und zur vorschlagsgemäßen elektronischen Prozesskontrolle darf insoweit verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 18, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Computerprogramm für die vorschlagsgemäße elektronische Prozesskontrolle beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung, zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung, zur vorschlagsgemäßen elektronischen Prozesskontrolle und zur vorschlagsgemäßen Verwendung darf insoweit verwiesen werden.
  • Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 19, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein computerlesbares Speichermedium zur Speicherung des vorschlagsgemäßen Computerprogramms beansprucht. Auf alle Ausführungen zum vorschlagsgemäßen Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung, zur vorschlagsgemäßen Bioprozessanordnung, zur vorschlagsgemäßen elektronischen Prozesskontrolle, zur vorschlagsgemäßen Verwendung und zum vorschlagsgemäßen Computerprogramm darf insoweit verwiesen werden.

Claims (19)

  1. Verfahren zur dynamischen Inline-Mischung eines druckbeaufschlagten Mediums (1), das eine Flüssigkeit und mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil enthält, insbesondere zur Inline-Mischung von Puffern und/oder Kultivierungsmedien, in einer Bioprozessanordnung (3), wobei die Flüssigkeit mit dem mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil in einem vordefinierten Volumenverhältnis an einer Mündungsstelle (4) zu einem resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) zusammengeführt wird, wobei die Bioprozessanordnung (3) eine Leitungsanordnung (6) mit mindestens einer Leitung (7) aufweist, durch die das zu durchmischende Medium (1) geleitet wird, wobei die Bioprozessanordnung (3) eine Pumpenanordnung (8) mit einer ersten Pumpe (9) aufweist, wobei die erste Pumpe (9) in der Leitung (7) der Leitungsanordnung (6) angeordnet ist, wobei die erste Pumpe (9) als Kreiselpumpe (10), insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet ist, eingerichtet zur dynamischen Inline-Mischung des Mediums (1), wobei die erste Pumpe (9) einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Saugseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitseinlass (9a) und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Druckseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitsauslass (9b) aufweist und wobei das Medium (1) zur dynamischen Inline-Mischung durch die Kreiselpumpe (10) geleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kreiselpumpe (10) zur dynamischen Inline-Mischung im Vergleich zum bestimmungsgemäßen Betrieb in entgegengesetzter Fließrichtung durchströmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (10) eine rotierende Welle (11) aufweist, die insbesondere zur dynamischen Inline-Mischung motorisch angetrieben wird, vorzugsweise derart, dass der Volumenstrom der Strömung in Strömungsrichtung hinter der Pumpe (9) kleiner oder gleich dem Volumenstrom vor der Pumpe (9) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (10) ein Laufrad (12) mit Schaufeln aufweist, die wiederum eine, vorzugsweise gekrümmte oder ungekrümmte, Schaufelfläche aufweisen, und dass beim Durchströmen der Pumpe (9) der vom zu durchmischenden Medium (1) ausgeübte Druck auf der Innenseite der Krümmung kleiner ist als auf der Außenseite.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (10) ein Pumpengehäuse (13) aufweist und dass das Ausströmen aus dem Pumpengehäuse (13) parallel zur Drehachse des Laufrades (14) erfolgt, vorzugsweise, dass das Einströmen in das Pumpengehäuse (13) winkelig, insbesondere orthogonal, zur Drehachse des Laufrades (14) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus einem ersten Behälter (15) und der mindestens eine weitere flüssige oder feste Bestandteil aus mindestens einem zweiten Behälter (16) in die Leitungsanordnung (6) abgegeben wird, vorzugsweise, dass die Leitungsanordnung (6) eine Mehrzahl an Leitungen (7) aufweist, die jeweils mit einem zugeordneten Behälter (15, 16) in fluidtechnischer Verbindung stehen, weiter vorzugsweise, dass der Leitungsanordnung (6) eine Ventilanordnung (17) mit mindestens einem Ventil (18) zur selektiven fluidtechnischen Verbindung der Leitungen (7) zugeordnet ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanordnung (8) eine zweite Pumpe (19), eingerichtet zur dosierten Abgabe der Flüssigkeit, vorzugsweise aus dem ersten Behälter (15) in eine Leitung (7) der Leitungsanordnung (6), und mindestens eine dritte Pumpe (20), eingerichtet zur dosierten Abgabe des jeweiligen weiteren flüssigen oder festen Bestandteils, vorzugsweise aus dem zweiten Behälter (16) in eine zweite Leitung (7) der Leitungsanordnung (6), aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Pumpe (19) und/oder dritte Pumpe (20), vorzugsweise alle Pumpen, die zur dosierten Abgabe eines Flüssigkeitsstroms eingerichtet sind, als Dosierpumpen ausgestaltet sind, vorzugsweise, dass die jeweilige Pumpe als Schlauchpumpe, Drehkolbenpumpe oder Membranpumpe ausgestaltet ist, und/oder, dass zumindest die dritte Pumpe (20), vorzugsweise alle Pumpen, die zur dosierten Abgabe eines Feststoffs eingerichtet sind, als Feststoffpumpen ausgestaltet sind, vorzugsweise, dass die jeweilige Pumpe als Abwasserpumpe oder Dickstoffpumpe ausgestaltet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Pumpen, die zur dynamischen Inline-Mischung von Flüssigkeiten eingerichtet sind, als Kreiselpumpe (10), vorzugsweise als Zentrifugalkreiselpumpe, weiter vorzugsweise als Einweg-Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet sind, und/oder, dass die erste Pumpe (9), vorzugsweise alle Pumpen, die zur dynamischen Inline-Mischung von Flüssigkeiten eingerichtet sind, zur Einstellung einer gewünschten Mischleistung im resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) eingerichtet ist und die Mischleistung durch Anpassung mindestens eines Parameters der mindestens einen Kreiselpumpe (10), vorzugsweise durch Anpassung der Drehzahl des Laufrads (12) der Kreiselpumpe (10), insbesondere stufenlos, regelbar ist, vorzugsweise, dass die Bioprozessanordnung (3) eine elektronische Prozesskontrolle (21) aufweist, weiter vorzugsweise, dass die elektronische Prozesskontrolle (21) den mindestens einen Parameter der mindestens einen Kreiselpumpe (10), insbesondere die Drehzahl des Laufrads (12) der Kreiselpumpe (10), regelt, und/oder, dass der Grad der Anpassung des mindestens einen Parameters der Kreiselpumpe (10), vorzugsweise die Drehzahl des Laufrads (12) der Kreiselpumpe (10), von einem Mischmodell (22), vorzugsweise durch die elektronische Prozesskontrolle (21), abgeleitet wird, vorzugsweise, dass das Mischmodell (22) die Abhängigkeit zwischen der Mischleistung einerseits und mindestens einem Parameter der Kreiselpumpe (10) andererseits, vorzugsweise der Drehzahl des Laufrads (12) der Kreiselpumpe (10), repräsentiert.
  9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Prozesskontrolle (21) zumindest die Ventilanordnung (17) und die Pumpenanordnung (8) kontrolliert, vorzugsweise, dass die Pumpen der Pumpenanordnung (8) von der elektronischen Prozesskontrolle (21) selektiv ansteuerbar sind, um im resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) vordefinierte Soll-Bedingungen, vorzugsweise Puffer- oder Medienbedingungen, herzustellen.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung (23) mit mindestens einem Sensor (24) zur Erzeugung von Sensordaten des resultierenden Flüssigkeitsstroms (5) vorgesehen ist, dass der Sensor (24) stromabwärts der Kreiselpumpe (10) in einer Leitung (7) der Leitungsanordnung (6) angeordnet ist, dass die Sensordaten an die elektronische Prozesskontrolle (21) übermittelt werden und, dass die Sensordaten die Ist-Bedingungen im resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) an einer Messposition (25) abbilden.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückkopplungsleitung (26) vorgesehen ist, die stromabwärts der Kreiselpumpe (10) abzweigt, dass die Rückkopplungsleitung (26) eingerichtet ist, den resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) zu dessen erneuter Durchmischung stromaufwärts der Kreiselpumpe (10) einzuleiten, und dass die Rücckopplungsleitung (26) bei Erfüllung eines Rückkopplungskriteriums, vorzugsweise durch die elektronische Prozesskontrolle (21), selektiv zuschaltbar ist, vorzugsweise, dass das Rückkopplungskriterium erfüllt ist, wenn die vom Sensor (24) gemessenen Ist-Bedingungen im resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) um mehr als einen vorgegebenen Wert, vorzugsweise um mehr als 5 %, weiter vorzugsweise um mehr als 10 %, schwanken und/oder von den Soll-Bedingungen abweichen.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der resultierende Flüssigkeitsstrom (5) stromabwärts der Kreiselpumpe (10) zur Zwischenlagerung oder zur weiteren Verarbeitung in mindestens eine nachgeschaltete Einheit (28) geleitet wird.
  13. Bioprozessanordnung zur dynamischen Inline-Mischung eines druckbeaufschlagten Mediums (1), das eine Flüssigkeit und mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil enthält, insbesondere von Puffern und/oder Kultivierungsmedien, wobei die Flüssigkeit mit dem mindestens einen weiteren flüssigen oder festen Bestandteil in einem vordefinierten Volumenverhältnis an einer Mündungsstelle (4) zu einem resultierenden Flüssigkeitsstrom (5) zusammenführbar ist, wobei die Bioprozessanordnung (3) eine Leitungsanordnung (6) mit mindestens einer Leitung (7) aufweist, durch die das zu durchmischende Medium (1) geleitet wird, wobei die Bioprozessanordnung (3) eine Pumpenanordnung (8) mit einer ersten Pumpe (9) aufweist, wobei die erste Pumpe (9) in der Leitung (7) der Leitungsanordnung (6) angeordnet ist, wobei die erste Pumpe (9) als Kreiselpumpe (10), insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, ausgestaltet ist, eingerichtet zur dynamischen Inline-Mischung des Mediums (1), wobei die erste Pumpe (9) einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Saugseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitseinlass (9a) und einen im bestimmungsgemäßen Betrieb die Druckseite der Pumpe bildenden Flüssigkeitsauslass (9b) aufweist und wobei das Medium (1) zur dynamischen Inline-Mischung durch die Kreiselpumpe (10) geleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kreiselpumpe (10) derart angeordnet ist, dass sie beim Betrieb der Bioprozessanordnung (3) zur dynamischen Inline-Mischung im Vergleich zum bestimmungsgemäßen Betrieb in entgegengesetzter Fließrichtung durchströmt wird.
  14. Bioprozessanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung (6) und/oder die Kreiselpumpe (10) als Einwegkomponente ausgestaltet ist, und/oder, dass die Kreiselpumpe (10) zumindest einen Einweg-Pumpenkopf und/oder ein Einweg-Pumpengehäuse aufweist.
  15. Elektronische Prozesskontrolle der Bioprozessanordnung (3) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsanordnung (6) eine Ventilanordnung (17) mit mindestens einem Ventil (18) zur selektiven fluidtechnischen Verbindung der Leitungen (7) zugeordnet ist, und dass die elektronische Prozesskontrolle (21) durch Steuerung zumindest der Kreiselpumpe (10), der Pumpenanordnung (8) und/oder der Ventilanordnung (17), zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist.
  16. Elektronische Prozesskontrolle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Prozesskontrolle (21) ein Datenprozessierungssystem zur Realisierung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
  17. Verwendung einer Kreiselpumpe (10), insbesondere Zentrifugalkreiselpumpe, zur Umsetzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, vorzugsweise, dass die zur bestimmungsgemäßen Funktion mindestens notwendigen Bestandteile der Kreiselpumpe (10), insbesondere zumindest umfassend den Pumpenkopf und das Pumpengehäuse (13), eine Baugruppe bilden, weiter vorzugsweise, dass die Baugruppe als vormontierte oder einstückige Einheit ausgestaltet ist, die vorzugsweise als Einwegkomponente ausgestaltet ist und/oder eine sterile Verpackung zur sterilen Verwendung aufweist.
  18. Computerprogramm für die elektronische Prozesskontrolle (21) nach einem der Ansprüche 15 oder 16.
  19. Computerlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm nach Anspruch 18 gespeichert wird, vorzugsweise auf nichtflüchtige Weise.
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