Die Erfindung betrifft einen Vibromischer zum Mischen von Flüssigkeiten, von Flüssigkeiten mit Gasen oder Feststoffen, bestehend aus einem Behälter aus flexiblem Kunststoff und einem Antriebschaft mit einer an seinem unteren Ende angeordneten Mischerplatte, wobei der Behälter in einem Stützbehälter gelagert ist.

Ein solcher Vibrationsmischer ist in der CH 289065 zum Mischen von Flüssigkeiten beschrieben. Der Antrieb besteht in der Regel pneumatisch oder elektromagnetisch, wobei eine vertikale Vibration von 50 bis 60 Hz auf einen Rührer übertragen wird. In der Regel wird der Elektromagnet mit Netzstrom betrieben, welcher ein Wechselfeld in vertikaler Richtung erzeugt und somit eine magnetisierbare Stahlplatte vertikal anzieht. Bei dieser Bewegung werden die an der Stahlplatte montierten Federn komprimiert. Beim Wechsel des Magnetfeldes drückt die in der Feder gespeicherte Energie die Stahlplatte in die Ursprungsposition zurück. Da die Stahlplatte sowohl bei einem magnetischen N- wie einem S-Feid angezogen wird, vedoppelt sich die Schwingung gegenüber der des Wechselstroms, das heisst, ein Wechselstrom von 50 Hz erzeugt auf den Elektromagneten eine Schwingung des Mischorgans von 100 Hz.

Durch mehrere auf der Mischerplatte angeordnete Konen mit gegebenem Winkel wird ein gleichmässiges Mischfeld mit axialer Umwälzung induziert, welches eine rasche Homogenisierung in kurzen Mischzeiten ermöglicht. Die bekannten Vibromischer haben den Nachteil, dass alle Kontaktflächen zum zu mischenden Medium aus Stahl oder Ähnlichem bestehen und die Mischer meist in Edelstahlbehältern betrieben werden. Dies verlangt oder verunmöglicht eine effiziente Reinigung und Sterilisation des Equipments nach einem Produktwechsel. Im Speziellen in der biopharmazeutischen Industrie sind sogenannte Einwegbehälter aus flexiblem Kunststoff gefragt, da diese keine aufwändige Reinigung verlangen, sondern nach Gebrauch entsorgt bzw. rezykliert werden und somit einen flexiblen und raschen Produktwechsel mit kleinen Investitionskosten ermöglichen

Die DE 102006022914 beschreibt einen Einweg-Mischreaktor mit einer rotierenden Mischvorrichtung. Die markanten Nachteile davon sind die komplexen Anforderungen an die Rotationsdichtung sowie die grossen Dimensionen des Rührorgans, was vor allem Nachteile bezüglich Kosten in der Herstellung sowie in der Lagerung und dem Transport mit sich bringt. Ausserdem birgt das durch ein Rotationsorgan Induzierte Mischfeld mit hohen Scherkräften und einer inhomogenen Mischverteilung Nachteile insbesondere in biopharmazeutischen Anwendungen.

Einen anderen Ansatz zeigt die DE 102006018824 auf. Hier wird die Mischung durch das Wippen und Schwenken des ganzen Einwegbehälters ohne zusätzliches Rührorgan im Behälterinnern erzeugt. Die erreichbare Homogenität und Mischgüte gerade bei grösseren Volumen ist für die meisten Anwendungen jedoch ungenügend.

EP 0653960 schlägt die Erzeugung der Mischung mittels eines Magnetrührers in Bodennähe innerhalb des Einweg behälters vor. Auch hier kann nur lokal eine genügende Mischgüte erreicht werden und ist für grössere Behältervolumen deshalb nicht anwendbar. Ein weiterer Nachteil der Magnetrührer ist die Lebensdauer der Lagerungen. Ausserdem befinden sich nicht-Kunststoffmaterialien im Einwegsystem, welche vor der Entsorgung oder Rezyklierung aufwändig entfernt werden müssen.

Das Gebrauchsmuster DE 202008016498U beschreibt einen Behälter mit flexibler Behälterwandung und hohlem Mischerschaft im Behälterinnenraum, welcher durch die Behälterwand geführt und kommunizierend mit dem Mischer verbunden ist. Der hohle Mischerschaft wird dabei mit der Zufuhr eines von aussen eindringbaren fliessfähigen Mediums stabilisierbar ausgebildet. Dies erlaubt die Verbesserung bekannter Behälter in dem Sinne, dass der ins Behälterinnere ragende Teil des Mischerschaftes faltbar ist und sich der Behälter zu einer kleinen Verpackungsgrösse zusammenfalten lässt. Die Effizienz der Übertragung der Mischenergie vom Mischer zur Mischerplatte und schliesslich in das zu mischende Medium ist stark von der Stabilität des Mischerschaftes abhängig. Um den Mischerschaft zu stabilisieren ist die Zugabe eines fliessfähigen Mediums nötig. Um bei der Zugabe von Gasen die Stabilisierungskammer ausreichend auszubilden, sind hohe Drücke nötig, welche eine hohe Zugfestigkeit des verwendeten Materials für die Stabilisierungskammer und/oder ein Sicherheitsventil vorraussetzen. Bei der Verwendung von fliessfähigen und aushärtbaren Medien zur Ausbildung der Stabilisierungskammer ist die Entfernung des aufblasenden Mediums nach Gebrauch des Behälters nur bedingt möglich, kann nicht wiederverwendet und muss zusammen mit dem Einwegbehälter entsorgt werden.

DE 202007005400U U1 beschreibt einen Behälter mit flexibler Behälterwandung, welcher in einem Stützbehälter zur Durchmischung eines flüssigen Mediums verwendet wird, wobei die seitliche Stützfläche mindestens eine die seitliche Behälterwand formende, den Mischvorgang unterstützende Schikane aufweist.

Ein Mischerschaft aus massivem Kunststoff ist verbunden mit einem Mischantrieb ausserhalb des Behälters. Am Ende des Mischerschaftes ist ein Mischelement aus Kunststoff angeordnet welches auch ein Vibrationsmischer-Element sein kann. Es wird dabei aber nicht eingegangen in welcher Art der Mischerschaft zum Mischelement verbunden ist und ob diese Verbindung permanent oder von ausserhalb des Behälters arretierbar und/oder lösbar ist. Auch US 8342737 B2 beschreibt einen flexiblen Einweg-Behälter, bei dem durch die obere Behälterwand ein hohler, stabiler Antriebschaft geführt ist und mit der flexiblen Behälterwand dicht verbunden ist. Der Antriebschaft ist ausserhalb des Behälters mit einem Vibrationsantrieb und innerhalb des Behälters zu mindestens einer Mischerplatte mit konischen Bohrungen verbunden. Der Mischerschaft ist mit dem flexiblen Behälter nicht lösbar verbunden und kann somit nach Gebrauch nur unter grossem Aufwand wieder einsatzfähig gemacht und erneut verwendet werden. Die Verwendung eines offenen Hohlrohres in den Behälter erschwert ausserdem die aseptische Versiegelung des Behälters. Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile beseitigt und einen vereinfachten Vibromischer mit Ein weg Verwendung des Rühr- bzw. Mischbehälters mit hoher Mischeffizienz und Mischgüte zur Verfugung stellt. Das hat den Vorteil eines hohen Nutzens vor allem bei der Bereitung von Arzneimitteln in der Pharmaindustrie, in biologischen Anwendungen wie Fermentationsverfahren, der Kultivierung von Mikroorganismen in Bioreaktoren aber auch in Anwendungsbereichen, wo generell hohe Mischeffizienz und -qualität mit hoher Prozessflexibilität gefragt sind. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Behälter in seinem Innern im oberen Bereich dichtend mit der Wand des Behälters mit einem zur Mischerplatte schlüssig verbundenen, den Antriebschaft umhüllenden, flexiblen Innenschiauch versehen ist. Diese Anordnung erlaubt es, den massiven Antriebschaft zur Mischerplatte einzuführen, lösbar zu verbinden und für einen weiteren Einwegbehälter wiederzuverwenden. Da der Antriebschaft keinen Kontakt zum zu mischenden Medium hat, kann dieser wahlweise aus massivem Kunststoff oder Stahl hergestellt sein, wobei letzteres durch die bessere mechanische Stabilität einen erheblich grösseren Mischeintrag erlaubt. Durch die Einsparung von ausgedehnten, massive Bauteilen aus Kunststoff ist der sterile Einweg behälter kompakt faltbar, lagerfähig und kostengünstig in der Herstellung. Der Einwegbehälter besteht aus einem flexiblen für biopharmazeutische Prozesse verträglichem Kunststoff an allen mediumberührten Kontaktflächen und ist somit für zahlreiche Anwendungen einsetzbar. Es ist besonders vorteilhaft, dass der Behälter in einem Stützbehälter gelagert ist. Der Stützbehälter gibt auch einem grösseren Volumen des Einwegbehälters die erforderliche Stabilität. Es ist zweckmässig, dass der Behälter mit einem flexiblen Innenschlauch verbunden ist und im oberen Bereich dicht mit der Wand des Behälters und im unteren Bereich schlüssig mit der Mischerplatte verbunden ist. Das hat den Vorteil, dass der gesamte Innenbereich des Mischers hermetisch versiegelt ist, keine Leckagen auftreten und die zu mischenden Medien nicht kontaminiert werden können. Auch ist es vorteilhaft, dass sämtliche inneren Kontaktflächen, insbesondere die Mischerplatte aus prozesskompatiblen, chemisch resistenten Kunststoffen bestehen, sodass Kontaminationen verringert werden können. Es ist von Vorteil, dass der Antriebschaft sowohl in seinem oberen Teil mit einem Vibrationsantrieb als auch im unteren Bereich mit einer Mischerpiatte aus Kunststoff lösbar verbunden ist. Dies erlaubt die Entfernung des Schaftes nach Gebrauch und ermöglicht somit einen raschen Wechsel und verminderte Entsorgungsvolumen und -kosten der Einwegbehälter. Auch ist die Befestigung des Behälters am Stützbehälter einfach zu arretieren und lösen. Auch dies begünstigt ein rasches und benutzerfreundliches Entfernen und Austauchen des Einweg- Mischsystems. Sämtliche Verbindungen zwischen den Kunststoffen sind dichtend geschweisst oder geklebt. Dies verringert das Risiko einer Leckage und/oder von Kontaminationen. Während dem Betrieb ist der Innenschlauch mit einem entfernbaren Stützrohr aus Kunststoff oder Stahl versehen, welches den innenschlauch vom oszillierenden Antriebschaft schützt. Dies hat den Vorteil, dass der flexible Kunststoff nicht überbeansprucht werden kann.

In einer weiteren Ausführung kann der Vibrationsantrieb und der Antriebschaft von unten installiert werden, wobei die Mischerplatte ebenfalls von unten einspannbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schaftlänge verkürzt wird, die lateralen Strömungen somit besser vom Schaft abgefangen werden können und sich die benötigte Antriebsleistung des Vibromischers durch die verminderte Belastung verringert. Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung näher beschrieben werden.

Es zeigen: Fig. 1 den erfindungsgemässen Vibromischer mit Einwegbehälter im Längsschnitt Fig. 2 eine Detaildarstellung der lösbaren Verbindung an der Mischerplatte im

Längsschnitt

In der Figur 1 wird mit dem Bezugszeichen 1 ein Vibrationsantrieb dargestellt. Ein Antriebschaft 2 ist in bekannter Weise mittels einer Klemmverbindung 3 mit dem Vibrationsantrieb 1 verbunden und mit einem Zentrierorgan 4 am Stützbehälter 5 befestigt. Diese Befestigung 4 - bestehend zum Beispiel aus einer Stahlfeder, Spannschnüren oder einer Membran aus Elastomeren - erlaubt die Führung des Schafts 2 entlang der Längsachse des Stützbehälters 4, wobei die oszillierende, vertikale Bewegung nicht behindert wird. Der Behälter (Einwegbehälter) 6, dessen Wand aus flexiblem Kunststoff besteht, ist mit einem Innenschlauch 7 aus flexiblem Kunststoff verbunden und an der Behälterwand durch einen Flansch 8 aus sta rem Kunststoff und einer Mischerplatte 9 aus starrem Kunststoff dicht verbunden. Der Behälter 6 wird über den Innenschlauch 7, mit dem zu mischenden Medien 10 gefüllt, durch den Stützbehälter 5 gestützt und in Form gehalten und am Flansch 8 im oberen Bereich mittels einer Einspannvorrichtung 1 1 lösbar am Stützbehälter 5 fixiert. Ein hohles Stützrohr 12 aus Kunststoff oder Metall wird durch den Innenschlauch 7 eingeführt und ebenfalls an der Einspannvorrichtung 11 fixiert. Der 5 Antriebschaft 2 kann nun ebenfalls in das Stützrohr 12 eingeführt und mit der Mischerplatte 9 durch eine lösbare Verbindung 13 verbunden werden.

In Figur 2 wird die Verbindung zwischen der Mischerplatte 9 und dem Antriebschaft 2 aufzeigt. Der erfindungsgemässe Verbindungsmechanismus, bestehend aus einem

10 hohlen Antriebschaft 2, einem Stoss- oder Zugkörper 14 (nachfolgend als Stössel bezeichnet) sowie mehreren Klemmkörpern 15 wird von oben durch den Innenschlauch 7 in die Mischerplatte 9 eingeführt. Dies soll reibungsfrei geschehen, da beim Einbau grössere Beanspruchungen der flexiblen Kunststoffe vermieden werden sollten. Für die Fixierung des Antriebschafts 2 an der Mischerplatte 9 werden

15 die Klemmkörper 15 gespreizt und in die Innennut der Mischerplatte 9 gedrückt.

Dazu wird ein Mechanismus verwendet, welches es erlaubt von ausserhalb des Inneschlauches 7, bestenfalls von oberhalb des Behälters 6, die Klemmkörper 15 durch den hohlen Antriebschaft 2 zu spreizen und zu befestigen. Die Spreizung der Klemmkörper 15 geschieht durch einen Stössel 14 wobei zwei Varianten für die

20 Arretierung und Befestigung derselben vorgesehen sind: (A) Der Stössel 14 ist mit einer Verlängerung versehen, welche durch den hohlen Antriebschaft 2 geführt am oberen Ende ausserhalb des Inneschlauches 7, zum Beispiel durch ein Gewinde oder einer Verschraubung, fixiert werden kann. (B) Der Stössel 14 ist im unteren Bereich innerhalb des hohlen Antriebschaftes 2 mit einem Gewinde oder

25 Verschraubung versehen und wird mit Hilfe eines entfernbaren Werkzeugs (nicht dargestellt) von oberhalb des Innenschlauches 7 durch den hohlen Antriebschaft 2 arretiert. Für beide Varianten (A und B) lässt sich der Stössel 14 auf dieselbe Weise auch wieder lösen, wobei durch die gewählten Winkel von Klemmkörper 15 und der Innengeometrie der Mischerplatte 9 nach der Lockerung des Stössels 14 ein

30 störungsfreies Lösen der Verbindung ermöglicht wird. Die gewählten Längenmasse für Innenschlauch 7, Antriebschaft 2 und Stützrohr 12 sind so gewählt, dass kein direkter Kontakt zwischen Stützrohr 12 und Mischerplatte 9 besteht. Im Normalbetrieb oszilliert die Mischerplatte 9 angetrieben durch den Vibrationsantrieb 1 und den verbundenen Antriebschaft 2 mit einer Amplitude von 2-5 mm, das Stützrohr

35 12 ist jedoch am Stützbehälter 5 fixiert und verbleibt ohne aktive Bewegung. Die oszillierende Bewegung wird deshalb durch den Innenschlauch 7 in der Nähe der Mischerplatte 9 aufgenommen, wobei dieser optional durch ein Dämpfermaterial 16 aus Elastomeren oder geschäumten Kunststoffen unterstützt werden kann. Die Funktion des Stützrohres 12 besteht darin, den Druck des zu mischenden Mediums 10 auf den inneschlauch 7 aufzunehmen und den Kontakt desselben flexiblen Schlauches zum Antriebschaft 2 sowie den Kontakt von Mischerplatte 9 zum Stützrohr 12 zu verhindern.