Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gefrieren von Zellsuspensionen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Humanzellsuspensionen und wird im folgenden anhand solcher Substrate näher beschrieben, obwohl die Erfindung auch auf Zellsuspensionen anderer Herkunft anwendbar ist. Diese Suspensionen enthalten lebende Zellen, wobei es sich in der Regel um menschliches Blut han¬ delt. Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens bei derartigen Ausführungsformen ist es, derartige Zellsuspensionen derart tiefzugefrieren, daß einerseits möglichst viele vitale Zellen erhalten bleiben und andererseits zur Vermeidung des Ein¬ satzes von Fremdblutkonserven gegebenenfalls auf das Eigenblut einer Person zurückgegriffen werden kann.

Es ist bereits bekannt (DE 29 29 278 C2), Zellsuspensionen der genannten Art dadurch einzufrieren, daß man die aus Bestandteilen des menschlichen Blutes und einem Gefrierschutzmittel bestehenden Zellsuspensionen, welche in be¬ stimmten Volumina das Gefriergut in vorzugsweise flexiblen Kunststoffbeuteln bilden, in eine Kammer einfuhrt und in dieser nach einer vorgegebenen Tempe¬ ratur/Zeitfunktion tiefgefriert. Dabei geht der Stand der Technik davon aus, daß bei derartigen Suspensionen ein funktioneller Zusammenhang zwischen der be¬ treffenden Kühlrate und dem Anteil der nach dem Auftauen in der Suspension noch enthaltenen vitalen Zellen besteht, so daß es darauf ankommt, eine vorher ermittelte Kühlrate über die Zeit möglichst genau einzuhalten. In Vorrichtungen, die nach diesem Verfahren funktionieren sollen, machen indessen die extrem ho¬ hen Kühlraten erhebliche Schwierigkeiten, was dazu führt, daß außer im Labor¬ maßstab größere Volumina, wie sie im technischen Maßstab behandelt werden müßten, nicht oder nicht optimal eingefroren werden können.

Tatsächlich werden solche Verfahren bislang (DE 44 37 091 AI) technisch so durchgeführt, daß man die in wäßriger Lösung zumeist unter Zusatz eines Ge- frierschutzadditives in suspendierter Form enthaltene Zellsubstanz mit ihren Flachbeuteln aus tieftemperaturbeständigem Kunststoff in einen geschlossenen Behälter oder eine offene Spannvorrichtung einsetzt und anschließend in einen Container taucht, der Gefriermittel für die Tiefkühlung, vorzugsweise flüssigen Stickstoff, enthält. Der Behälter bzw. die Spannvorrichtung stellen in erster An¬ näherung eine Presse dar, weil sie den Flachbeutel zwischen ihren Deckeln bzw. zwischen Platten mit Hilfe eines mechanischen Getriebes einspannen. Dadurch wird aus dem elastischen Flachbeutel eine im wesentlichen homogene Platten¬ form erreicht, so daß einerseits ein großes Oberflächen-/Volumenverhältnis er¬ reicht wird und andererseits geometrische Inhomogenitäten wie Falten oder Aus Wölbungen vermieden werden, so daß ein verbesserter Wärmeübergang er¬ zielt wird, gleichzeitig aber auch ein unkontrolliertes Abkühlen durch geometri¬ sche Inhomogenitäten des Flachbeutels zuverlässig verhindert werden. Zudem ermöglicht das Pressen des Flachbeutels eine dünne homogene Plattenform sei¬ nes tiefgefrorenen Inhaltes, die ihrerseits eine platzsparende Lagerung und ein schnelles Wiedererwärmen im Bedarfsfall gestattet. Als Preßwerkzeuge dienen dabei planparallele Platten, deren einander zugekehrte Flächen als Kühlflächen dienen, die bei geschlossener Presse auf die Flachseiten des Flachbehälters ein¬ wirken. Auf die den Kühlflächen gegenüberliegenden Plattenseiten wirkt unmit¬ telbar nach dem Eintauchen der Presse in den Container das darin enthaltene flüssige Kältemittel ein. Eine Mechanik der Presse sorgt dafür, daß der Pre߬ druck während des Tiefgefrierens bis zur Entnahme des Flachbeutels aufrecht¬ erhalten wird.

Diese bekannten Tiefgefriereinrichtungen für Suspensionen lebender Zellen führt in der Praxis jedoch zu einigen Schwierigkeiten. Die Kombination der Flachbeutelpresse mit einem das flüssige Kältemittel enthaltenden Container setzt voraus, daß dieser für das Tauchen und das Herausnehmen aus dem Käl-

temittel geöffnet ist. Da es sich bei dem Kältemittel in der Regel um flüssigen Stickstoff handelt, entstehen hierbei Risiken. Sie ergeben sich aus der möglichen Stickstoffüberfrachtung der Raumluft und aus der Verletzungsgefahr durch un¬ gewollte Hautberührung an kalten Oberflächen und Flüssigkeiten.

Außerdem sind die Leistungen eines mit derartigen Pressen durchgeführten Tiefkühlverfahrens und damit der Ausnutzungsgrad der beschriebenen Bau¬ gruppen der vorbekannten Gefriereinrichtungen ungenügend. Da deswegen deren Verwendung auf den Labormaßstab beschränkt ist, sind die Betriebskosten erheblich. Sie ergeben sich nicht nur aus den mit dem Tauchvorgang zwangsläu¬ fig verbundenen Verdunstungsverlusten an Kältemittel und die nur einge¬ schränkt mögliche Wärmeisolation zur Vermeidung von Energieverlusten. Diese Schwierigkeiten führen auch dazu, daß der Einsatz von unterkühltem Kältemit¬ tel, insbesondere von unterkühltem Flüssigstickstoff ausgeschlossen ist, obwohl unter bestimmten Randbedingungen hierdurch eine Verbesserung des Wärme¬ überganges auf das Gefriergut erzielt werden könnte.

Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, dessen Grundgedanke im Anspruch 1 wiedergegeben ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegen¬ stand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht bei der Kryokonservierung menschlicher roter Blutkörper¬ chen mit Hydroxiethylstärke als Gefrierschutzadditiv von dem nachfolgend dargestellten Zusammenhang zwischen der mittleren Kühlrate B beim Einfrieren und der Zellwiederfindung S (= Stabilität der aufgetauten Zellen in isotoner Kochsalzlösung) wie experimentell ermittelt aus:

B [K/min]

Die Erfindung macht es sich nun zunutze, daß in einem Band von Abkühlraten zwischen 150 und etwa 350 K/min ein flaches Maximum der Zellwiederfindung (cell recovery) auftritt. Dabei berücksichtigt sie, daß die Zellüberlebensrate bei zu hoher Kühlrate wieder abnimmt. Erfindungsgemäß wird deswegen die Auslegung des Verfahrens und einer nach dieser arbeitenden Vorrichtung stets einem spe¬ ziellen Abkühlprozeß angepaßt. Obwohl in der Literatur für die Konservierung einzelner Zellarten Abkühlprotokolle gemäß dem eingangs beschriebenen Stand der Technik veröffentlicht sind, ist im allgemeinen nicht der Abkühlverlauf, son¬ dern nur die einzustellende Kühlrate von Bedeutung. Erythrozyten erfordern hohe Kühlraten, eine Temperaturführung gemäß einem speziellen Einfrierproto¬ koll ist bei dem Konservierungsverfahren jedoch nicht erforderlich.

Gemäß der Erfindung, wie sie im Anspruch 1 wiedergegeben ist, wird dadurch, daß erfindungsgemäß das Gefriergut, bei dem man im allgemeinen davon ausge-

hen kann, daß nur eine einzige Art und Größe von Zellsuspensionen in Beuteln tiefgefroren werden soll (z.B. entweder Erythrozyten oder Stammzellen oder Thrombozyten oder Leukozyten etc.), auf die bereits auf die tiefen für die Ab¬ kühlrate erforderliche Temperatur gebrachten Kontaktflächen zu bringen ist, so daß nur das jeweils einzeln vorliegende Gefriergut mit seinem Inhalt an Zellsus¬ pension gekühlt zu werden braucht. Dabei stimmt man die Kühlfläche auf die Abkühlrate ab. Da erfϊndungsgemäß das Kühlmittel unterkühlt ist und das Verfahren so geführt wird, daß es bis zum Siedezustand die Wärme aus dem Ge¬ friergut über die Kontaktflächen aufnimmt, entstehen hierbei zwar Blasen im Kältemittel, die jedoch beim Aufsteigen im Kältemittel wieder kollabieren, d.h. rekondensieren. Das erfindungsgemäße Verfahren führt daher bei der Wärme¬ aufnahme aus dem Gefriergut auf der Kühlmittelseite der Kontaktflächen nicht zwangsläufig zur Nettodampfbildung aus dem Kühlmittel.

Dieses neue Verfahren ist gegenüber den Vorrichtungen, die das flexible Gefrier¬ gut einspannen und dann nachfolgend in Behälter mit flüssigem Kältemittel ein¬ tauchen, erheblich wirtschaftlicher, weil insbesondere die wiederholte Abkühlung und Erwärmung der Beuteleinspannvorrichtungen sowie sämtliche anderen mit dem Tauchen des Gefriergutes verbundenen Nachteile entfallen. Das neue Ver¬ fahren ermöglicht darüber hinaus optimale Abkühlraten, die für eine maximale Ausbeute an lebenden Zellen Voraussetzung ist. Das ist eine Folge der hohen Kühlrate, die eine restlose Abführung der Entalpi des Gefriergutes und der Strömung im Kältemittel während des Abkühlprozesses ermöglicht, welche durch die geschilderte Blasenbildung und Blasenrekondensierung im Kältemittel ent¬ steht.

Da das erfindungsgemäße Verfahren den Wärmeübergang aus dem Gefriergut auf die Kontaktflächen und von diesen auf das Kältemittel mit hoher Abkühlrate ermöglicht, ohne daß die Abkühlung nach einem genauen Abkühlprotokoll durchgeführt zu werden braucht, aber im Rahmen des Verfahrens auch durchgeführt werden kann, wird das Verfahren bei seiner praktischen

Anwendung zweckmäßig nach der jeweiligen Art des Gefriergutes und nach der auf die Abkühlrate abzustimmenden Kontaktflächengröße dimensioniert. Häufig, d.h. insbesondere bei der vorzugsweise für die Erfindung in Betracht kommenden Abkühlung von Blutkonserven in flexiblen Kunststofϊbeuteln sind dann sowohl die Abkühlraten als auch die Größen der Kontaktflächen vorgegeben. Wird dann das erfindungsgemäße Verfahren angewandt, so ergibt sich gemäß Anspruch 2 eine wesentlich höhere Abkühlrate als bislang. Andererseits und nach Anspruch 3 läßt sich der Wärmeübergang aber auch in anderer Richtung optimieren, indem man die Gefriergutschichtdicke zwischen den Kontaktflächen erhöht und dabei höhere Abkühlraten, die die Erfindung ermöglicht, dazu einsetzt, die vorher experimentell ermittelten Abkühlraten dennoch einzuhalten oder gar zu vergrößern.

Mit den Merkmalen des Anspruches 4 läßt sich die Abkühlrate noch erhöhen, da hierdurch größere Wärmemengen aus dem Gefriergut in das Kältemittel abge¬ führt werden. Dies kann u.a. mit den Merkmalen des Anspruches 6 erreicht wer¬ den. Auch läßt sich der Wärmeübergang in das Gefriermittel verbessern, was u.a. mit den Merkmalen des Anspruches 7 ermöglicht wird.

Wenn man das erfindungsgemäße Verfahren im industriellen Maßstab einsetzt, bietet es auch den Vorteil einer optimalen Nutzung des Kältemittels. Insbeson¬ dere ermöglicht das die Führung des Verfahrens gemäß dem Anspruch 5. Das ge¬ schieht dann in der Weise, daß die von dem Kältemittel über die Kontaktflächen aufgenommenen Wärmemengen aus dem im Kreislauf geführten Kältemittel durch Unterkühlung herausgenommen werden, bevor das Kältemittel die Kon¬ taktflächen wieder beaufschlagt. Ein solcher, im wesentlicher geschlossener Kühlmittelkreislauf bedarf dann nur noch des Ersatzes geringer Kältemittel¬ mengen, welche durch unvermeidliche Verluste im Kreislauf entstehen können.

Für den industriellen Maßstab eignet sich auch die Ausführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens, da diese die Wärme des fertig eingefrorenen Gefrier-

gutes und die nachfolgende Anlage der Kontaktflächen an das in flexiblen Ver¬ packungen befindliche Gefriergut dazu nutzt, eine gleichmäßige, faltenfreie Ver¬ formung des Gefriergutes zu einer konstanten gleichmäßigen Schichtdicke zwi¬ schen den Kontaktflächen zu erreichen. Dies ist eine der Voraussetzungen eines gleichmäßig tiefgefrorenen Gefriermittels mit einem möglichst hohen Anteil an lebender Zellsubstanz nach dem Auftauen.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des geschilderten Verfahrens anhand der Figu¬ ren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 perspektivisch und in abgebrochener Darstellung eine erste Ausfüh¬ rungsform einer Kontaktfläche mit deren Kühlung durch ein flüssiges Kältemittel,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfϊndungsgemäßen Vorrichtung in zwei übereinander dargestellten Betriebsphasen, wobei ein Teil der Vorrichtung im Schnitt wiedergegeben ist,

Fig. 3 eine zweite Ausfuhrungsform der Kontaktflächen mit ihrer Kühlung, die im wesentlichen im Horizontalschnitt wiedergegeben ist,

Fig. 4 eine Einzelheit der Fig. 3 an der dort bezeichneten Unterkante,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Darstellung des Kühlmittelkreislaufes, wobei die Kontaktflächen und die ihnen unmit¬ telbar zugeordneten Teile im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren Teile, wie links in Fig. 5 dargestellt, wiedergegeben sind, und

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in Draufsicht und teilweise im Schnitt wiedergegeben ist.

Gemäß der Darstellung der Fig. 2 besteht das Gefriergut aus einer Zellsuspen¬ sion, welche in flexiblen Kunststoffbeuteln 1 verpackt ist. Diese Beutel sind

durch die Verpackung in einer Kunststoffolie 2 als Verpackungsmaterial ohne Verlust ihrer Dichtigkeit verformbar und nehmen bei ihrer Aufhängung an einem beweglichen Förderorgan eines Stetigförderers 3, wie aus der oberen Dar¬ stellung der Fig. 2 ersichtlich, im senkrechten Querschnitt eine Tropfenform an, da die Zellsuspension flüssig ist. Das Tiefgefrieren erfolgt zwischen Kontaktflä- chen von Kammern 4, 5, deren Wirkungsweise weiter unten im einzelnen erläu¬ tert wird. Die beiden Kammern sind im wesentlichen gleich ausgebildet und wer¬ den zunächst anhand der in Fig. 4 wiedergegebenen Einzelheiten näher be¬ schrieben.

Danach handelt es sich bei jeder Kammer 4, 5 um einen Hohlkörper 6 von im we¬ sentlichen halbzylindrischer Form mit einer formsteifen Außenwand 7, einer in¬ neren wärmedämmenden Auskleidung 8 und einer inneren Verkleidung 7a. In den Ausführungsbeispielen hat jede Kammer 4, 5 eine flache Innenseite 9. Diese ist mit einer ebenen Kühlplatte 10, 11 verschlossen. In der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung dienen die einander gegenüberliegenden Außenseiten der Kühlplat¬ ten als Kontaktflächen 12, 13.

Wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt, wirken diese auf die beiden Flachseiten 14, 15 jedes Kunststoffbeutels 2 ein. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist jede Kühlplatte 10, 11 auf ihrer Innenseite berippt. Durch die Mehrzahl dieser Rippen 16 wird die jeweilige Oberfläche der Kühlplatten kühlmittelseitig erheb¬ lich vergrößert, wodurch der Wärmeübergang von den Kontaktflächen auf das Kühlmittel optimiert ist. Die Kühlplatten sind mit den inneren Formkörperwän¬ den 7a der Kammern verschraubt und weisen außerdem in den Rippengründen 17 eine Beschichtung 18 auf, welche aus einem mikroporösen Werkstoff besteht. Hierdurch wird bei weiterer Vergrößerung der wärmeübertragenden Flächen auf ihrer von dem flüssigen Kühlmittel angeströmten Kammerinnenseite 9 der Wärmeübergangsgrad gesteigert, wobei außerdem an der Kühlmittelseite der Kontaktflächen 12, 13 Keime für das Blasensieden des Kühlmittels zur Verfü¬ gung gestellt werden.

Nicht dargestellt sind die hiervon abweichenden Möglichkeiten, den Wärme- emissionsgrad auf abweichende Weise zu steigern, indem man etwa die von dem Kühlmittel angeströmten Flächen eloxiert oder sie schwarz einfärbt. Anderer¬ seits sind die Kontaktflächen 12, 13 der Kühlplatten 10, 11 gut wärmeleitend ausgeführt. Zu diesem Zweck können sie beispielsweise aus einem entsprechen¬ den Werkstoff, z.B. aus Kupfer, gewonnen werden oder einen Überzug erhalten, beides u.a. mit dem Ziel, die Oberflächenrauhigkeit herabzusetzen.

Weitere Einzelheiten des Aufbaus der Kammer ergeben sich aus der Fig. 1 in Verbindung mit den Fig. 2 und 3. Danach befindet sich im Innenraum jeder Kammer eine Zwischenwand 19, die im wesentlichen bis zur Höhe der Kontakt¬ flächen bzw. der Maßnahmen an den Kühlflächen reicht, die zur Vergrößerung des Wärmeemissionsgrades getroffen werden können. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 handelt es sich ausschließlich um eine Beschichtung 18 aus mikroporö¬ sem Werkstoff. Die Zwischenwand teilt oberhalb der Mündung einer isolierten, das Kältemittel zufuhrenden Speiseleitung 20 in der Kammer einen Raum 21 ab, in den das unterkühlte Kühlmittel einströmt und die zugeordneten Kontaktflä¬ chen 12, 13 auf der entsprechend tiefen Temperatur hält, bevor die Berührung mit dem Kunststoffbeutel eintritt. Wenn das der Fall ist, setzt ein Blasensieden ein, das schematisch im unteren Teil der Fig. 2 mit den dabei gebildeten Gasbla¬ sen dargestellt ist. Diese Gasblasen werden jedoch im wesentlichen ohne Netto- dampfbildung rekondensiert, was auf der Unterkühlung des Kühlmittels beruht. Nur ein geringer Teil des Gases tritt nach oben aus und wird von der Mündung einer Gasrückführungsleitung 22 aufgenommen, die bei bestimmten Ausfüh¬ rungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen Kreislauf des Kühl¬ mittels zurückführt. Flüssiges Kühlmittel übersteigt bei fortdauernder Zufüh¬ rung von unterkühltem Kühlmittel durch die Speiseleitung 20 die Oberkante 23 der Zwischenwand, die als Wehr dient. Eine Füllstandskontrolle, die schematisch bei 24 dargestellt ist, hält oberhalb der Mündung eine Rückführungsleitung 25 in einem Kühlmittelsammelraum 26 jeder Kammer eine bestimmte Höhe des ablau-

fenden Kühlmittels aufrecht. Eine weitere Speiseleitung 27 führt weiteres flüssi¬ ges Kühlmittel in den Sammelraum 26 ein, sobald die aus dem Raum 21 abflie¬ ßende Kühlmittelmenge nicht mehr ausreicht. Auf diese Weise ist ein weitgehend automatischer Betrieb mit gleichbleibender Qualität des Gefriergutes möglich.

Während in der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3 eine praktisch von der Unterkühlung des Kühlmittels bestimmte Kühlrate erzielt wird, bildet die Ausführungsform nach Fig. 1 den Vorteil, daß die Kühlrate durch Zuführung von Wärme zu den Kontaktflächen auch gesteuert werden kann, obwohl mit einem unterkühlten Kühlmittel gearbeitet wird. Zu diesem Zweck ist die verstärkte Kühlplatte 10 von mäanderformigen Heißgaska¬ nälen 28 oder bei elektrischer Beheizung von Heizdrähten durchzogen. Die Kon¬ taktfläche 12 läßt sich daher bedarfsweise auf eine höhere Temperatur bringen. Außerdem hat eine Kühlplatte, die, wie die dargestellte Kühlplatte 6 eine ver¬ gleichsweise große Masse aufgrund ihrer Wandstärke aufweist, eine zusätzliche Wärmespeicherkapazität, die die Temperaturerhöhung der Kühlplatte während des Gefrierens des Kühlgutes dämpft.

Die Kammern 4, 5 und ihre vorstehend bezeichneten Einzelteile sind Teil einer Vorrichtung (Fig. 5), mit der sich flexible Kunststoffbeutel in größerer Zahl und insbesondere im industriellen Maßstab rationell nach dem geschilderten Verfah¬ ren manipulieren lassen, um sie tief zugefrieren. Dazu dient der darstellte Mani¬ pulator 29, der zwei Kammern 4, 5 vereinigt, die so angeordnet sind, daß ihre Kühlplatten 10, 11 senkrecht stehen, so daß auch die Kontaktflächen 12, 13 im wesentlichen senkrecht angeordnet sind. Die Kammer 4 ist stationär aufgebaut, während die Kammer 5 senkrecht zur Kontaktplatte 12 mit Hilfe der Kolben- st i ge 30 eines doppelt wirkenden Arbeitszylinders und eines Hebelgetriebes in zwei Stellungen beweglich ist. In der dargestellten Stellung öffnet sich ein Spalt 32, in dem der zu gefrierende Kunststoffbeutel 1 Platz findet. In der anderen Stellung schließt sich der Spalt 32. Befindet sich ein flexibler Kunststoffbeutel zwischen den Kontaktplatten 12, 13, so wird dieser bis zu einer bestimmten, d.h.

vorgegebenen Schichtdicke zusammengepreßt und erst dann tiefgefroren. Diese Stellung nimmt die bewegliche Kammer 5 nach Einfahren der Kolbenstange 30 in den Arbeitszylinder 31 ein. Hat jedoch das verpackte Gefriergut bereits die erforderliche Schichtdicke beim Einführen in den Spalt 32, so dient der aus den Teilen 30 und 31 bestehende Kammeran trieb nur zum Anlegen der Kontaktflächen 12, 13 an das Gefriergut.

Das Kühlmittel wird im Kreis durch die Kammern und einen Kühler 33 geführt, der das bereits flüssige Kältemittel unterkühlt. Eine Pumpe M fordert das er¬ wärmte Kühlmittel mit Hilfe paralleler Rückführungsleitungen aus den kühlmit- telseitigen Abteilen 26 und 35 in den Kühler 33, aus dem das unterkühlte Kühlmittel durch parallele Speiseleitungen 20 und 36 in die Innenräume 21 und 37 der Kammern gefördert wird. Die Füllstandskon trolle 24 steuert ein Ventil 38, welches die Zufuhr von Kühlmittel zum Ausgleich von Kühlmittelverlusten steu¬ ert.

Die Kühlmittelsteuerung durch die Füllstandskontrolle 24 erfolgt durch ein Ventil 38, welches die Zufuhr von Kühlmittel zum Ausgleich von Kühlmittelverlusten ersetzt. Die Kühlmitteldämpfe gelangen durch parallele Rückführungsleitungen 22 und 39 in eine Sammelleitung 40, welche ebenfalls ventilgesteuert ist und funktionell einer Leitung 41 entspricht, welche vergastes Kühlmittel aus dem Kühler 33 abführt. Schläuche als Leitungsverbindungen zwischen den beiden Kammern ermöglichen deren Relativbewegung aufgrund ihrer Flexibilität senkrecht zu den Hauptflächen des Gefriergutes.

Die Ausführungsform eines Zweikammermanipulators 41, die in Fig. 6 wiederge¬ geben ist, unterscheidet sich von dem für größere Leistungen ausgelegten Mani¬ pulator 29 der Fig. 5 durch eine vereinfachte Führung des Kühlmittels, für das eine gemeinsame Speiseleitung 20 in den einteiligen Innenraum 43 der festste¬ henden Kammer 4 führt, die ihrerseits über ihre Rückführungsleitung 25 zu¬ nächst mit der beweglichen Kammer 5 bzw. deren Speiseleitung 36 verbunden

ist. Die Füllstandskontrolle 24 steuert den Zulauf des Kühlmittels in beide Kammern 4, 5, aus denen lediglich die Kühlmitteldämpfe über die Rücklauflei¬ tungen 22 und 39 abgezogen und durch das Ventil 37 aus der Speiseleitung er¬ setzt werden.

Die Ausfuhrungsform nach Fig. 7 zeigt den Zweikammermanipulatur 43 in einem thermisch isolierten Gehäuse 44, welches außerdem den Stetigförderer 3 vollständig umschließt, wobei lediglich für den Kühlkammerkreislauf notwendige Leitungen 45 zum Einspeisen des Kühlmittels, 46 zur Rückführung in den Un¬ terkühler 33 und zum Ersatz des verdampften Kühlmittels bei 37 nach außen ge¬ führt sind. Hierdurch wird eine optimale Energieausnutzung erzielt.

Bei dieser Ausführungsform sind für das Einbringen und das Entnehmen der Kunststoffbeutel 1, die die Zellsuspensin enthalten, eine Eingangsschleuse 47 und eine Ausgangsschleuse 48 vorgesehen. Nach außen sind diese Schleusen mit Verschlüssen 49 und 50 versehen, während der Zugang zu dem Zweikammer¬ manipulator 43 durch wechselseitig zu betätigende Schieber 51 und 52 realisiert ist. Der Stetigförderer führt aus dem mit den Schiebern 51 und 52 verschließba¬ ren Innenraum 53 des thermisch isolierten Gehäuses 44 in die beiden Schleusen¬ kammern 47 und 48 und hat ein umlaufendes Förderorgan 54 mit einer An¬ triebs- und einer Umlenkeinrichtung 55, 56 sowie Hilfsführungen 57 und 58, welche den Schlupf des Förderorgans auf den Antriebs- und Umlenkeinrichtun¬ gen 55 und 56 durch Vergrößerung des Umschlingungswinkels vermeiden, so daß das umlaufende Förderorgan ein Seil- oder Kettenförderer sein kann, an dem die Kunststoffbeutel 1 angehängt werden.

Dieser Zweikammermanipulator führt folgende Verfahrensschritte aus:

Öffnen der Eintrittsschleuse 47, was durch einen Knopfdruck ausgelöst werden kann;

Einlegen des Beutels bei geöffnetem Verschluß 49;

Schließen des Verschlusses 49 durch Knopfdruck, worauf das Programm für die nachfolgenden automatisch ablaufenden Schritte ausgelöst wird; Trocknen der in der Eintrittsschleuse 47 enthaltenen Luft durch einen Klimatisierungsschritt zur Reduzierung der Luftfeuchte in der Schleuse auf Null;

Offnen des Schiebers 52, d.h. das Zugangs zum Zweikammermanipulator; Transport des Kunststoffbeutels 1 aus der Eintrittsschleuse 47 in den Zwei- kammermanipulator;

Schließen des Schiebers 52 und damit der Eintrittsschleuse 47; Ausrichtung des Kunststoffbeutels 1 zwischen den Kühlplatten der beiden Kammern;

Anpressen der Kühlplatten in ca. 0,5 Sekunden oder schneller auf einen voreingestellten Anpreßdruck an den Beutelflachseiten 14 und 15; Wärmeabfuhr aus dem Beutel zum Abkühlen und Gefrieren der Zellstoff¬ suspension, wobei a) entweder unter Ausnutzung des maximal abführbaren Wärmestromes durch Behälter 7 auf der Kältemittelseite der Kühlplatten und b) wo erforderlich unter Gegenbeheizung der Kühlplatten bei Tempera¬ turführung gemäß vorbestimmten Abkühlkurven die Wärmeabfuhr er¬ folgt;

Lösen der Kühlplatten bei Erreichen der voreingestellten Mindesttempera¬ tur;

Offnen der geräteseitigen Austrittsschleusenöffnung durch den Schieber 51; Transport des tiefgefrorenen Kunststoffbeutels 1 in die Austrittsschleuse 48;

Schließen des Schiebers 51 und damit der Austrittsschleuse 48 gegenüber dem Zweikammermanipulator; Offnen des Verschlusses 50; manuelle oder mechanische Entnahme des tiefgefrorenen Beutels 1; Schließen des Verschlusses 50;

Trocknen der in der Austrittsschleuse 48 enthaltenen Luft zur Reduzierung der Luftfeuchte in der Schleuse auf Null.

Bezugszeichenliste

1 Kunststoffbeutel

2 Kunststoffolie

3 Stetigförderer

4, 5 Kammer

6 Hohlkörper

7 Außenwand

7a Innenwand

8 Wärmeisolierung

9 Innenseite

10, 11 Kühlplatten

12, 13 Kontaktflächen

14, 15 Flachseiten

17 Rippen

18 Beschichtung

19 Zwischenwand

20 Speiseleitung

21 Innenraum

22 Rückführungsleitung

23 Oberkante

24 Füllstandskontrolle

25 Rückführungsleitung

26 Kühlmittelsammelraum

27 Speiseleitung

28 Heißgaskanäle

29 Vorrichtung

30 Kolbenstange

31 Arbeitszylinder

32 Spalt

Kühler

Rückführungsleitung

Kühlmittelsammelraum

Speiseleitung

Innenraum

Ventü

Rückführungsleitung

Ventil

Zweikammermanipulator

Innenraum

Zweikammermanipulator

Gehäuse

Speiseleitung

Rückführungsleitung

Eingangsschleuse

Ausgangsschleuse

Verschluß

Verschluß

Schieber

Schieber

Innenraum umlaufendes Förderorgan

Umlenkeinrichtung

Umlenkeinrichtung

Hilfsvorrichtung

Hilfsvorrichtung