Aufblasen von Einweg-Bioreaktorbeuteln mit Druckreglern mit zwei Ventilen
Die Besonderheiten der Installation variieren je nach Hersteller des Bioreaktors, aber sie beinhalten immer einen Aufblasschritt, nachdem der Beutel in den Behälter gelegt wurde. Zu diesem Zeitpunkt werden die verschiedenen Gasleitungen und Messanschlüsse verschlossen und der Beutel wird bei geöffnetem Ablassventil aufgeblasen, um einen Überdruck zu verhindern.
Sobald der Beutel vollständig aufgeblasen ist, können die Mess-, Probenahme- und anderen Anschlüsse verwendet werden. Nach den letzten Installationsschritten werden das Kulturmedium und der Zellstamm hinzugefügt und der Bioprozess kann beginnen.
Herausforderungen: Sicherheit, Automatisierung und Prozessintegrität
Bioreaktorbeutel sind keine Druckbehälter, und eine Überdruckbeaufschlagung beeinträchtigt ihre Integrität - selbst wenn der Beutel nicht platzt, undicht wird oder anderweitig versagt. Die angemessene Druckbeaufschlagung muss daher die Gase berücksichtigen, die während der Wachstumsperiode eingeleitet, verbraucht und erzeugt werden, sowie die Einflüsse von Kulturmedium, Antischaummitteln und anderen Flüssigkeiten, die in die Brühe eingebracht werden.
Außerdem muss der Behälter während der Installation ausreichend aufgeblasen sein. Dadurch wird sichergestellt, dass der Beutel den gesamten Installations- und Einrichtungsprozess, einschließlich der Einführung verschiedener Flüssigkeiten, unterstützen kann.
Die Aufblasvorgang kann vollständig oder teilweise automatisiert sein, wobei die Steuerung in das gesamte Steuerungssystem des Bioreaktors integriert ist. In einigen Anlagen kann das Aufblasen eine vollständig manuelle Angelegenheit sein, bei der ein Bediener den Prozess starten und gleichzeitig sicherstellen muss, dass das System nicht überdruckt wird. In beiden Fällen kann die Befüllung nur mit einem Druckregler erfolgen. Die SUB-Hersteller empfehlen jedoch auch die Verwendung eines Druckreglers und eines Druckwandlers, um den Aufblasvorgang optimal zu überwachen.
Verschiedene Sicherheitsvorkehrungen sorgen dafür, dass der Bioreaktorbeutel während der Einrichtung nicht beschädigt wird. Sie reichen von Alarmen, die in Steuerungen und Messwertgebern eingebaut sind, bis hin zu Verriegelungen, die das Aufblasen verhindern, wenn der Beutel nicht ordnungsgemäß installiert ist. Der Aufblasvorgang dauert in der Regel weniger als 30 Minuten, hängt aber letztlich vom Volumen des Behälters und der Füllrate des Gases ab.
Lösung: Druckregler mit zwei Ventilen zum Aufblasen von Einweg-Bioreaktorbeuteln
Beim Aufblasen eines SUB-Gefäßes stellt das hier dargestellte geschlossene Volumen den Bioreaktorbeutel dar. Die PCD bläst den Beutel zunächst bis zum gewählten Drucksollwert auf und entlastet dann aktiv den überschüssigen Luftdruck, während der Beutel mit einer konstanten volumetrischen Flussrate mit Flüssigkeit gefüllt wird.
SUBs gibt es in Größenordnungen von Millilitern bis zu etwa 5.000 Litern - mit mehreren Beutelgrößen in jeder Größenordnung. So kann ein Hersteller beispielsweise Beutel mit 50, 100, 250, 1.000 und 2.000 Litern Inhalt herstellen, die alle im Rahmen der Installation aufgeblasen werden müssen.
Diese Beutel werden mit der Anweisung geliefert, sie bis zu einem bestimmten Drucksollwert mit Luft zu füllen. Es kann zusätzlicher Druck zugeführt werden (oft etwa 1 PSIG), um Knicke oder Falten im Beutel auf der Grundlage einer Sichtprüfung zu entfernen. A Zweiventil-Druckregler stellt sicher, dass die Luft im Bioreaktor den vom Hersteller angegebenen Fülldruck nicht überschreitet, so dass die Unversehrtheit des Behälters zu jeder Zeit gewährleistet ist.
Nach dem Aufblasen wird der Beutel mit Flüssigkeit gefüllt, damit die Bioreaktion ablaufen kann. An diesem Punkt kann der Luftdruck im Beutel mit einer Rate abgelassen werden, die dem einströmenden Flüssigkeitsstrom entspricht. Da der Druckregler mit Ventilen für spezifische Ein- und Auslassluftströme ausgestattet ist, kann ein Alicat Druckregler mit zwei Ventilen zur Steuerung des Drucks in Einweg-Bioreaktoren in allen Phasen des Reaktionsprozesses verwendet werden.