BR112021015000A2 - Sistemas de reação - Google Patents

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Eric Rudolph
Pete Silverberg
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Abstract

sistemas de reação. a presente invenção refere-se a sistemas de recipientes de reação proporcionando condensação baseada em espaço livre, dispositivos de coalescência e outros aspectos. em algumas concretizações, esta invenção proporciona sistemas que reduzem a umidade relativa (rh) de um gás de descarga, antes de, ou concorrente com, sua expulsão do sistema por um filtro de descarga.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAS DE REAÇÃO".
PEDIDOS DE PATENTES RELACIONADOS
[0001] Este pedido de patente reivindica a prioridade para o pedido de patente U.S. Ser. de Nº 62/799.794, depositado em 1º de fevereiro de 2019, que é assim incorporado, na sua totalidade, por referência no presente relatório descritivo.
CAMPO DA INVENÇÃO
[0002] A presente invenção refere-se a sistemas de recipientes de reação (por exemplo, sistemas de reatores) que proporcionam condensação em espaço livre, dispositivos de coalescência e outros aspectos.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0003] Esta invenção se refere a dispositivos e métodos para a manufatura de produtos químicos e/ou biológicos, tais como biofarmacêuticos, usando recipientes de reação, tais como, por exemplo, sistemas ("sistemas de recipientes de reação") recipientes multiuso ("MU") e/ou descartáveis ("DC", por exemplo, de uso único "SU"). Por exemplo, os fermentadores ou biorreatores proporcionam comumente um recipiente de reação para cultivo de organismo microbianos ou células de mamíferos, insetos ou vegetais para a produção desses produtos. Os problemas comuns encontrados por aqueles que utilizam esses sistemas incluem: a umidade excessiva no ar descarregado deles; o excesso de tensão que é imposto na seção superior de um recipiente descartável ("DC", por exemplo, uma seção de filme contínuo e/ou de uma costura e/ou uma solda; a seção de espaço livre); a necessidade para uma unidade de condensação separada, externa ao reator, na qual um DC fica contido (por exemplo,
sistema Xcellerex da GE e DHX da ThermoFisher), requerendo tubulação e bombas adicionais e assemelhados (por exemplo, tubo de descarga); e/ou manutenção da temperatura da mistura reacional dentro do reator ou do DC, durante o processamento.
Esta invenção proporciona sistemas e partes aperfeiçoados que solucionam esses problemas.
Os sistemas descritos no presente relatório descritivo solucionam esses problemas por, por exemplo, condensação de fluido do dito gás dentro do espaço livre (proporcionando um "condensador de espaço livre" ou "HC") ao proporcionar uma temperatura mais baixa nele em comparação com a parte do recipiente, na qual a reação é conduzida, que proporciona menos carga sendo exercida nos filtros de descarga; incluindo um retentor encamisado e fechado para remover calor por duas zonas do DC e proporcionar suporte físico adicional (por exemplo, uma superfície sólida proporcionando transferência térmica de modo que a temperatura dentro do espaço livre seja diminuída) para a parte mais superior do DC (por exemplo, a cúpula do retentor), desse modo, aliviando a pressão nele e/ou proporcionando maiores capacidades de pressões operacionais nele; associando, diretamente, o recipiente (por exemplo, o fermentador) com uma unidade de coalescência, de modo que a unidade de condensação, externa ao reator, não seja necessária; depositar/retornar o fluido condensado para a mistura reacional (por exemplo, passivamente por gravidade), o que proporciona tanto uma maior eficiência quanto um controle de temperatura adicional; remover, adicional ou alternativamente, o fluido condensado usando forças ciclônicas/de mistura/de contato provocando coalescência de partículas de vapor condensado; e/ou reduzir a, por exemplo, no filme de DC usando uma bomba de descarga, de preferência, puxando a descarga do espaço livre do lado a jusante de uma barreira estéril.
Este pedido de patente também aborda os problemas associados com o uso de filtros de descarga térmicos e o gás de descarga incluindo umidade. Em algumas concretizações, o gás de descarga é aquecido, na ou antes da entrada, em um ou mais filtros de descarga térmicos, de modo que apresente uma umidade relativa (RH) mais baixa. Outros problemas e soluções para os mesmos ou outros problemas são descritos e/ou podem ser originados desta invenção, como descrito abaixo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0004] A Figura 1 é um sistema de recipiente descartável. A Figura 1A proporciona uma vista lateral de um sistema exemplificativo. A Figura 1B proporciona uma vista pelo topo de um sistema exemplificativo. A Figura 1C proporciona uma vista lateral de outro sistema exemplificativo. A Figura 1D proporciona uma vista pelo topo de um sistema exemplificativo compreendendo coalescedores múltiplos. A Figura 1E proporciona uma vista pelo topo de um sistema, no qual a cobertura do tanque encamisado cobre a maior parte de um DC, incluindo uma costura de topo dele. A Figura 1F proporciona outra vista lateral de uma disposição geral de um sistema exemplificativo.
[0005] Na Figura 2, a Figura 2A proporciona uma vista de um recipiente de reação exemplificativo. A Figura 2B proporciona mais outra vista de um recipiente de reação exemplificativo. A Figura 2C proporciona uma vista pelo topo de um recipiente de reação exemplificativo. A Figura 2D proporciona uma vista lateral de um recipiente de resíduo exemplificativo. A Figura 2E proporciona uma vista pelo topo adicional de um recipiente de reação exemplificativo.
[0006] A Figura 3 ilustra mais outra concretização de um coalescedor do sistema.
[0007] A Figura 4 ilustra três concretizações exemplificativas de um canal para escoamento de fluido compatível com baixo/alto pH, unido a uma porta de poliolefina.
[0008] A Figura 5 ilustra um coalescedor e a tubulação associada que conecta o local de coalescência e o espaço livre (segunda zona) (1); o espaço livre (segunda zona) circundando por um canal para escoamento de fluido, proporcionando transferência de calor, e o material isolante (2); a primeira zona com tubulação e portas de suprimento na extremidade de fundo (3).
[0009] A Figura 6 mostra uma unidade de coalescimento exemplificativa mostrando canais de serpentinas interligados (1), tubulação de admissão (2), tubulação de descarga (3), filtros de esterilização conectados (4), e pontos nos quais calor pode ser introduzido na corrente de gás de descarga (3A, 3B).
[0010] A Figura 7 ilustra um sistema de reação descartável compreendendo: um recipiente descartável (DC) 1; uma linha de descarga de DC (2); um filtro de descarga (3); uma corrente de descarga do filtro de descarga para o ambiente (4); uma fonte de ar aquecido ((5), as setas indicando pontos nos quais o ar aquecido externo pode ser introduzido no gás de descarga).
[0011] A Figura 8 ilustra um sistema de reação descartável compreendendo: um recipiente descartável (DC) 1; uma linha de descarga de DC (2); um filtro de descarga (3); uma corrente de descarga do filtro de descarga para o ambiente (4); uma fonte de ar aquecido (5); uma ou mais rotas para escoamento de fluido (6A, 6B); e,
opcional, mas preferível, um filtro estéril (7).
[0012] A Figura 9 ilustra um sistema de reação descartável compreendendo: um recipiente descartável (DC) 1; uma linha de descarga de DC (2); um filtro de descarga (3); uma corrente de descarga do filtro de descarga para o ambiente (4); uma fonte de ar aquecido (5); uma ou mais rotas para escoamento de fluido (6A, 6B); opcional, mas preferível, um filtro estéril (7); um recipiente de filtro (8); e, uma extensão da rota para escoamento de fluido 6B para o recipiente de filtro (9).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0013] Em algumas concretizações, esta invenção proporciona sistemas reacionais e métodos para uso dos mesmos, os sistemas compreendendo, em algumas concretizações: pelo menos uma linha de descarga, que leva de um recipiente de reação descartável (DC), pela qual o gás de descarga, saindo do DC, atravessa; pelo menos um filtro, pelo qual o gás de descarga atravessa, para sair do sistema; pelo menos uma fonte de ar aquecido externo; pelo menos uma rota para escoamento de fluido, conectando a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo a pelo menos uma linha de descarga; e, opcionalmente, pelo menos um filtro estéril, entre a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo, para a pelo menos uma linha de descarga, e pelo menos uma segunda rota para escoamento de fluido, que conecta o ar aquecido, que sai do filtro estéril, e a pelo menos uma linha de descarga. Em algumas concretizações, o ar aquecido externo compreende uma temperatura suficientemente acima daquela do gás de descarga, de modo que, por mistura do ar aquecido externo e do gás de descarga, para produzir um gás de descarga misturado, a umidade relativa do gás de descarga misturado seja inferior àquela do gás de descarga. Em algumas concretizações, a umidade relativa do gás de descarga misturado é suficientemente baixa, de modo que a umidade do gás de descarga misturado não se acumule no filtro, na medida em que o gás de descarga misturado sai do sistema. Esta invenção também proporciona métodos para diminuir a umidade relativa de um gás de descarga, dentro desse sistema reacional, compreendendo atravessar o gás de descarga por esse sistema. Outras concretizações vão ser evidentes da invenção proporcionada no presente relatório descritivo.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0014] Esta invenção se refere a sistemas de recipientes de reação, tais como sistemas de recipientes multiuso ("MU") e/ou descartáveis ("DC", por exemplo, de uso único "SU"), que solucionam vários problemas reconhecidos na técnica, alguns dos quais foram descritos acima, e a método para uso dos mesmos. Em algumas concretizações, os sistemas podem incluir um recipiente de reação, um recipiente descartável (por exemplo, um recipiente descartável de uso único ("SUDC"), feito tipicamente de um material flexível, tal como um plástico), um ou mais filtros, e/ou um ou mais dispositivos de descarga. Esses sistemas podem incluir uma cobertura de tanque encamisada, uma ou mais unidades de coalescência em contato com a cobertura de tanque encamisada, uma ou mais unidades de condensação adicionais, e/ou um ou mais sistemas de descarga. Em algumas concretizações, esta invenção proporciona sistemas e métodos para diminuir a umidade relativa de uma corrente de gás de descarga, produzida durante uma reação, em um recipiente de reação descartável, antes da corrente de gás de descara entrar em um filtro, que leva ao ambiente externo do sistema reacional.
[0015] Em algumas concretizações, o sistema compreende um recipiente descartável (DC) de uso único, que compreende um filme formando (por exemplo, circundando) um espaço livre ("HS") no DC, que é mantido a uma temperatura inferior àquela da parte do DC, na qual uma reação é conduzida (por exemplo, de reagentes fluidos); e/ou um condensador associado diretamente com/em contato com o filme formando o espaço livre; e/ou um dispositivo de coalescência que melhora a captura (por exemplo, coleta) e drenagem de fluido do espaço livre. Em algumas concretizações, o sistema de DC pode compreender um DC, que compreende uma primeira e uma segunda zonas; a primeira zona compreendendo uma mistura reacional mantida a uma primeira temperatura; a segunda zona compreendendo um HS mantido a uma segunda temperatura, inferior à primeira temperatura, o HS compreendendo uma superfície interna superior (adjacente ou oposta a uma superfície externa) e pelo menos uma parede lateral; e um coalescedor para coletar o fluido que condensa e que escapa da superfície interna superior e/ou da pelo menos uma parede lateral do HS. Em algumas concretizações, um dispositivo de troca térmica contata o HS e/ou é dotado dentro do HS. Em algumas concretizações preferidas, a diferença de temperatura pode ser cerca de 5 - 10ºC (isto é, a primeira temperatura pode ser 5 - 10ºC maior do que a segunda temperatura, ou, em outras palavras, a segunda temperatura pode ser 5 - 10ºC mais baixa do que a primeira temperatura). Em algumas concretizações, esse dispositivo de troca térmica contata a uma ou mais paredes laterais e/ou a superfície interna e/ou a superfície externa do HS. Em mais concretizações preferidas o DC é circundado por um recipiente de reação, que proporciona tipicamente suporte ao DC e as outros componentes do sistema.
[0016] Na operação de determinas concretizações dos sistemas descritas no presente relatório descritivo, um ou mais gases secos (por exemplo, ar, N2, O2, CO2) são introduzidos na mistura reacional contida dentro do DC (a primeira zona) do fundo (por exemplo, por uma porta posicionada no ou próxima do fundo ou da superfície inferior do DC) e atravessam a mistura reacional líquida (por exemplo, na direção dela) e para a segunda zona (HS). Ao longo dessa rota, o gás originalmente seco se torna um gás úmido (ou umidificado ou umedecido) (por exemplo, um vapor e/ou uma névoa). Em algumas concretizações, o gás úmido, que emerge da mistura reacional, entra e passa pela segunda zona (HS), depois a um coalescedor, e, depois, típica e opcionalmente, a e por um filtro esterilizante. Em algumas concretizações, uma parte do fluido contido no gás úmido é condensada na segunda zona, HS, em virtude da diferença de temperatura entre a primeira zona, compreendendo a mistura reacional, e a segunda zona (HS), e o gás úmido remanescente continua a migrar para e do HS e para o coalescedor. O condensado, coletado no HS resfriado, pode então, passivamente, se movimentar (por exemplo, por gravidade) de volta para a mistura reacional (na medida em que é posicionado abaixo do HS no DC), desse modo, diminuindo e/ou mantendo a temperatura da mistura reacional para a e/ou na temperatura e/ou faixa de temperatura desejada. O coalescedor serve para coalescer, ou coletar, qualquer umidade adicional (por exemplo, dentro de qualquer gás úmido remanescente), que tenha se movimentado do (ou atravessado pelo) HS. A coalescência pode ser aumentada por, por exemplo, outra diferença de temperatura entre o HS e o coalescedor (por exemplo, uma temperatura mais baixa comparada com aquela do HS, tal como o ambiente à temperatura ambiente - por exemplo, a 25ºC) e/ou outros processos (por exemplo, forças ciclônicas/de mistura/de contato, que provocam coalescência de partículas de vapor condensado). O coalescedor pode ser também mais resfriado (isto é, resfriado ativamente), se desejado, a uma temperatura mais baixa e/ou particular por associação com (por exemplo, em contato direto com) um aparelho de troca térmica, que pode ser igual ou diferente daquele (isto é, o aparelho de troca térmica), que resfria a segunda zona (HS), e pode ser e/ou compreender, em algumas concretizações, uma cobertura de tanque encamisada. Outra unidade de condensação pode ser incluída no sistema, e essa unidade de condensação pode ter uma temperatura ainda mais baixa do que qualquer um ou ambos do HS e/ou do coalescedor.
[0017] Por exemplo, em algumas concretizações, a primeira zona do recipiente de reação (isto é, a sua parte compreendendo uma mistura reacional líquida) pode ser mantida a uma temperatura média de 35 - 40ºC (isto é, uma primeira temperatura), tal como 37ºC, enquanto que a segunda zona (isto é, o HS) pode ser mantida a uma temperatura média de 30 - 34ºC (isto é, uma segunda temperatura) (por exemplo, 30ºC, 32ºC, 34ºC), e o coalescedor pode ser mantido a uma temperatura diferente (por exemplo, uma temperatura média de 25ºC ou a temperatura ambiente; uma terceira temperatura sendo 5 - 10ºC menor do que a segunda temperatura na segunda zona, e, consequentemente, 10 - 15ºC mais baixa do que a primeira temperatura na primeira zona). A temperatura do coalescedor também pode ser afetada pela cobertura de tanque encamisada, na qual, pelo menos parcialmente, se apoia (ver, por exemplo, a Figura 1B). A outra unidade de condensação opcional, descrita abaixo, pode proporcionar uma temperatura média ainda mais baixa para auxiliar ainda mais na condensação de fluido do gás úmido. A "temperatura média" se refere à média das temperaturas medidas em, por exemplo, três diferentes áreas do compartimento de interesse, uma vez que, como vai ser entendido por aqueles versados na técnica, as temperaturas nessas diferentes áreas podem variar durante o transcorrer de um resíduo, mas proporcionam, conjuntamente, uma temperatura média. O fluido coletado no coalescedor pode então se movimentar passivamente (por exemplo, por gravidade) de volta à segunda zona (HS), e/ou para a primeira zona (contendo a mistura reacional) (por exemplo, também passivamente por gravidade), desse modo, diminuindo e/ou mantendo a temperatura da mistura reacional a uma temperatura e/ou a uma faixa de temperatura desejada. Qualquer gás remanescente (por exemplo, gás ainda úmido) pode então sair da segunda zona (HS) e/ou do coalescedor, por um filtro (por exemplo, um filtro estéril), e sair do sistema por uma saída de descarga. Como descrito abaixo, em algumas concretizações, o movimento de gás pelo espaço livre, para o coalescedor, e para fora do sistema pode se auxiliado por uma bomba de descarga, que, em algumas concretizações, pode incluir um ou mais ventiladores.
[0018] Em algumas concretizações, os sistemas descritos no presente relatório descritivo incluem um recipiente de reação. As reações podem ser conduzidas por si mesmas, ou em um recipiente (por exemplo, um DC) contido dentro do recipiente de reação. As reações conduzidas nos sistemas, descritos no presente relatório descritivo, são tipicamente conduzidas em um DC. O recipiente de reação pode assumir a forma de uma câmara de reação, um fermentador, um biorreator ou assemelhados. O recipiente de reação é adequado para reações químicas, fermentação de organismos microbianos, cultivo de células (por exemplo, de mamíferos, de insetos ou de base vegetal) ou outros usos. O recipiente de reação é tipicamente associado com o sistema de transferência térmica,
compreendendo um aparelho de transferência térmica para controlar a temperatura de um processo químico, farmacêutico ou biológico sendo conduzido dentro de uma câmara de reação interna do recipiente. Em algumas concretizações, o sistema de transferência técnica proporciona a distribuição de um meio de transferência térmica, de modo que o calor, resultante do ou requerido pelo processo, seja transferido do ou para a mistura reacional. Em algumas concretizações, o recipiente de reação compreende uma camisa e/ou uma cobertura de tanque encamisada, que proporciona um canal para escoamento de fluido pelo qual um fluido de transferência térmica pode ser circulado (por exemplo, uma camisa com pequenas cavidades). Em algumas concretizações, o recipiente de reação pode ser circundado pelo menos parcialmente por um canal para escoamento de fluido. A cobertura de tanque encamisada pode também agir como uma tampa para o recipiente de reação. A cobertura de tanque encamisada também pode servir para suportar e/ou aliviar pressão em um DC (por exemplo, na parte de topo do DC) contido dentro do recipiente de reação.
[0019] Em algumas concretizações, em vez de ou além de uma cobertura de tanque encamisada, uma cobertura de material flexível e/ou cintas múltiplas (que podem ser compreendidas desse material flexível) podem ser usadas para suportar e/ou aliviar pressão no DC (por exemplo, na parte de topo do DC) contido dentro do recipiente de reação. Em algumas concretizações, essa cobertura ou cintas de material flexível podem ser posicionadas no DC, em uma ou mais posições nele, que podem não ser capazes de suportar pressão, bem como outra de uma ou mais posições no DC (por exemplo, uma costura no material formando o DC). As cintas podem, por exemplo, ser posicionadas em um modelo atravessando a superfície externa da parte de topo do DC, em um modelo que suporta e/ou reforça essa superfície (por exemplo, passando para frente e para trás uma ou mais vezes pela superfície; um modelo cruzado). Essas cintas podem ser construídas de qualquer material adequado, tais como, mas não limitados a, tecido, borracha, plástico, metal e/ou uma combinação deles, e podem ser flexíveis ou inflexíveis.
A cobertura e/ou as cintas de material flexível são tipicamente fixadas no recipiente de reação em uma ou mais posições nele (por exemplo, na ou nas suas superfícies internas e/ou externas) usando um ou mais conectores e/ou suportes (por exemplo, um conector de amarração, uma amarração de aperto de tubo). Em algumas concretizações, cada da uma ou mais cintas tem pelo menos duas extremidades, em que cada extremidade é fixada (por exemplo, fixada reversivelmente) no recipiente de reação por conectores e/ou suportes pelo diâmetro de topo do recipiente de reação, de modo que a ou as cintas se estendam por um ou mais diâmetros de topo do DC.
Em algumas concretizações, as cintas podem assumir a forma de uma rede.
Em algumas concretizações, as cintas formam uma rede de carga de cintas planas que vão cobrir parte ou toda da superfície de topo do DC, ou apenas aquelas áreas dessa superfície de topo que experimentam uma maior pressão (por exemplo, quando força/pressão se concentram), ou apresentam fraqueza (por exemplo, em uma costura), em comparação com outra área que não esteja sujeita a essa pressão e/ou apresente essa fraqueza relativa.
Em algumas concretizações, o material flexível pode ser um tecido de náilon leve (por exemplo, pano do "tipo paraquedas"), que pode ser mais conformável com a forma do DC e menos elástico que outros materiais, desse modo, garantindo um ajuste apropriado e um suporte adequado.
Sendo assim, o DC pode ser capaz de suportar maiores forças (por exemplo, uma maior pressão) resultantes de certas reações que ocorrem na primeira zona do DC.
Algumas reações podem produzir um volume de gás, que produz uma pressão excedendo a capacidade do DC e resulta na deformação dele (por exemplo, uma arrebentamento em uma costura); a cobertura de tanque (por exemplo, uma cobertura de tanque encamisada, uma ou mais cintas) vai proporcionar suporte para o DC, desse modo, aumentando as capacidades de pressão do sistema.
Em algumas concretizações, prefere-se usar a cobertura de tanque encamisada, uma cobertura flexível e/ou cintas para manter a pressão na superfície de topo do DC a mais de 6,9 - 13,8 quilopascais - kPa (0,1 - 0,2 libra por polegada quadrada - psi). Em algumas concretizações, os suportes e/ou as cintas flexíveis também podem facilitar também podem facilitar o processo de instalação pelo fato de que esses podem ser removidos/retraídos facilmente, quando o DC está sendo carregado e/ou instalado sobre o DC, para suportar a carga durante a fase operacional de teste de pressão e operação.
Em algumas concretizações, o material e/ou as cintas flexíveis podem incorporar uma função de transferência térmica, tal como por inclusão de canais de fluido de transferência térmica ou assemelhados dentro do seu material.
Em algumas concretizações, o suporte pode ser construído no mesmo material do DC, tal como entre as camadas de material do DC.
Por exemplo, um ou mais materiais, tendo maior resistência à pressão do que o material do DC (por exemplo, membrana), pode ser inserido ou interligado entre duas camadas de material, que formam conjuntamente a seção de topo do DC.
Em algumas concretizações, a inclusão dessa cobertura e/ou de múltiplas cintas de material flexível, na ou dentro dessa superfície de topo, proporciona suporte suficiente, de modo que a transferência de fluido para, por exemplo, outro vaso ou recipiente, possa ser conduzida sem uso de equipamento, que é usado tradicionalmente com DCs (por exemplo, uma bomba peristáltica). Nessas concretizações, um gás pode ser introduzido no espaço livre, desse modo, aumentando a pressão nele e facilitando a transferência de fluido. O diferencial de pressão entre os vasos controla a velocidade da transferência de líquido. Quanto maior a pressão no vaso de suprimento (por exemplo, o DC), maior a velocidade de transferência, considerando que o vaso receptor está na pressão atmosférica e o nível de líquido no vaso de suprimento está acima daquele no vaso receptor. Não há qualquer limite na pressão uma vez que esteja acima da atmosférica, e o limite superior é determinado pelo projeto do vaso e de como o DC é suportado. Em algumas concretizações, então, o fluido no DC (por exemplo, "abaixo" do espaço livre dentro do DC) pode ser "empurrado" de uma porta aberta e para outro recipiente (por exemplo, o fluido pode ser movimentado do DC - por exemplo, biorreator - e para um vaso de coleta). Desse modo, em algumas concretizações, os sistemas, descritos no presente relatório descritivo, compreendem um recipiente de reação descartável, compreendendo uma superfície superior adjacente à segunda zona compreendendo um espaço livre, e uma cobertura e/ou cintas flexíveis adjacentes e/ou incorporadas na superfície superior. Em algumas concretizações, a cobertura e/ou as cintas flexíveis compreendem pelo menos um canal de fluido de transferência térmica. Em algumas concretizações preferidas, a cobertura e/ou as cintas flexíveis mantêm a pressão na superfície de topo do DC a mais de cerca de 6,9 - 13,8 quilopascais - kPa (0,1 - 0,2 libra por polegada quadrada - psi). Consequentemente, além da função de transferência térmica, a cobertura de tanque encamisada, a cobertura de material flexível e/ou as cintas proporcionam capacidades, segurança e vantagens de custo adicionais ao sistema.
[0020] Os recipientes de reação, descritos no presente relatório descritivo, são tipicamente, mas não necessariamente, construídos de metal e usualmente, mas não necessariamente, de uma liga resistente à corrosão. Por exemplo, os materiais adequados podem incluir, sem limitação, um material em folha/placa (e/ou material de camisa com pequenas cavidades para, por exemplo, sistemas de transferência térmica). Os materiais exemplificativos adequados incluem, por exemplo, aço-carbono, aço inoxidável (por exemplo, 304, 304L, 316, 316L, 317, 317L, AL6XN), alumínio, Inconel (por exemplo, Inconel 625, Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 e Nicrofer 6020), Incoloy, Hastelloy (por exemplo, A, B, B2, B3, B142T, BC1 Híbrido, C, C4, C22, C22HS, C2000, C263, C276, D, G, G2, G3, G30, G50, H9M, N, R235, S, W, X) e Monel, titânio, Carpenter 20, entre outros. Deve-se entender, no entanto, que outros materiais além ou adicionalmente a uma liga resistente à corrosão, tais como, mas sem limitação, plástico, borracha e misturas desses materiais, também podem ser adequados. Uma "mistura" de materiais pode se referir a qualquer de uma mistura efetiva por si mesma para formar um material combinado ou do uso de vários materiais dentro do sistema (por exemplo, componentes de casco de reator de liga e de defletor de borracha).
[0021] Um DC é compreendido, tipicamente, de um material flexível, que é rígido e impermeável a água, de modo que uma reação possa ser conduzida dentro dele, sem que ele perca sua integridade, e o DC pode ser descartado (por exemplo, removido do recipiente de reação) após uso. O DC é suportado fisicamente pelo recipiente de reação e/ou de componentes associados, e inclui, tipicamente, e/ou é preso em componentes que permitem sua fixação no recipiente de reação. O DC é também passível de ser selado de modo que processos estéreis possam ser conduzidos dentro dele, de modo que, por exemplo, uma falha não seja provocada pelas forças hidráulicas aplicadas nele, quando é enchido com fluido. Em algumas concretizações, o DC pode ser compreendido de um material impermeável a água, flexível, tal como um polietileno de baixa densidade, tendo uma espessura em uma faixa de cerca de 0,1 mm a cerca de 5 mm, ou outra espessura adequada. O material pode ser disposto como uma única camada ou em camadas múltiplas (por exemplo, camada única ou dupla). Quando um DC compreende camadas múltiplas, pode ser compreendido de duas ou mais camadas separadas presas conjuntamente por, por exemplo, um adesivo. Os materiais e as disposições exemplificativos, que podem ser usados, incluem, mas não são limitados àqueles descritos nas patentes U.S. de números 4.254.169, 4.284.674, 4.397.916, 4.647.483, 4.917.925,
5.004.647 e/ou 6.083,587, e/ou na publicação do pedido de patente de número US 2002-0131654 A1. O recipiente de reação descartável pode ser manufaturado para que tenha qualquer tamanho desejado (por exemplo, 10 litros, 30 litros, 100 litros, 250 litros, 500 litros, 750 litros, 1.000 litros, 1.500 litros, 3.000 litros, 5.000 litros, 10.000 litros ou outros volumes desejados).
[0022] As partes do sistema (por exemplo, o HS, a unidade de coalescência adicional, opcional, outra unidade de condensação adicional e/ou um filtro estéril) podem ser conectadas entre elas por solda ou outros processos similares, ou por uso de um material flexível, tal como um tubo (por exemplo, de um tipo padronizado na indústria). Aqueles versados na técnica vão entender essas técnicas de conexão.
[0023] Os sistemas de recipientes de reação, descritos no presente relatório descritivo, compreendem uma zona (a segunda zona) proporcionando um espaço livre (HS) formado dentro do recipiente (por exemplo, um DC), que é contínua com a e posicionada acima (relativa ao fluxo de gás para dentro e para fora do sistema) da primeira zona, na qual uma reação é conduzida (isto é, a primeira zona compreende a mistura reacional). A segunda zona (HS) proporciona uma temperatura mais baixa do que aquela presente na primeira (por exemplo, aquela da mistura reacional). A temperatura mais baixa pode ser proporcionada passivamente, por exemplo, em virtude da temperatura do ar circundando o DC ou o HS, mas é, mais tipicamente, proporcionada ativamente usando, por exemplo, um aparelho de transferência térmica ou um sistema de transferência térmica. Os sistemas de transferência térmica, descritos no presente relatório descritivo, podem ser construídos de qualquer material, pelos quais fluido de transferência térmica (por exemplo, gás e/ou líquido) possa ser transportado de modo que o calor possa ser conduzido para e/ou ser absorvido de outra parte do sistema por contato radiante, convectivo, condutor ou direto. Em algumas concretizações, o sistema de transferência térmica pode proporcionar uma rota para escoamento de fluido, tal como um canal, pela qual o fluido de transferência térmica pode escoar e/ou circular. Os sistemas de transferência térmica podem ser compostos de qualquer material adequado, tal como, por exemplo, um material de camisa com pequenas cavidades.
[0024] Os sistemas (por exemplo, os sistemas reacionais), descritos no presente relatório descritivo, proporcionam um recipiente de reação com uma primeira zona, compreendendo uma mistura reacional (por exemplo, uma reação de fermentação ativa) estando ou mantida a uma alta temperatura (por exemplo, 37ºC), e uma segunda zona (isto é, o HS), que compreende, tipicamente, apenas gás úmido e fluido condensado durante uso, na ou mantida em uma temperatura mais baixa do que a primeira zona (por exemplo, talvez apenas ligeiramente mais baixa, tal como 34ºC, mas, em algumas concretizações, pelo menos cerca de 5ºC mais baixa). O recipiente de reação pode proporcionar uma superfície contínua ao longo das paredes, ou pode ser separada de acordo com as dimensões da primeira e da segunda zonas. O recipiente de reação também pode ser construído para conter apenas a primeira zona, enquanto que um aparelho separado é construído para conter a segunda zona (por exemplo, é associado fisicamente com a segunda zona) (por exemplo, a combinação de tubo de transferência térmica e material isolante descrita no presente relatório descritivo). Em algumas concretizações, a primeira e/ou a segunda zonas (HS) é ou são associadas com um sistema de transferência térmica (HTS), que pode ser igual ou diferentes entre as zonas.
Em algumas concretizações, a diferença de temperatura entre a primeira e a segunda zonas pode ser mantida sem associar um sistema de transferência térmica com a segunda zona.
Em algumas concretizações, no entanto, a primeira e a segunda zonas (HS) são ambas associadas com os mesmos e/ou diferentes sistemas de transferência térmica.
Em algumas concretizações, o ou os sistemas de transferência térmica podem ser o que é entendido comumente na técnica como sendo "uma camisa" (por exemplo, um material de camisa com pequenas cavidades), pelo ou pelos quais um fluido de transferência térmica é circulado para proporcionar a transferência de calor entre a primeira e/ou a segunda zonas e o ou os sistemas de transferência térmica.
Em algumas concretizações, a primeira e/ou a segunda zonas pode ou podem ficar em contato com (por exemplo, circundadas pelo menos parcialmente) o um ou mais sistemas de transferência térmica.
Em algumas concretizações, a primeira e/ou a segunda zonas pode ou podem ser associadas com mais de um sistema de transferência térmica.
Por exemplo, em algumas concretizações, a segunda zona pode ficar em contato com mais de um sistema de transferência térmica encamisado, incluindo, por exemplo, a cobertura de tanque encamisada mencionada acima.
Em algumas concretizações, múltiplos conjuntos de defletores de transferência térmica podem ser incluídos (por exemplo, um ou múltiplos tipos e/ou disposições na primeira zona e outro tipo ou múltiplos tipos e/ou disposições na segunda zona).
[0025] Em algumas concretizações, o aparelho de troca térmica pode incluir um ou mais dos dispositivos ensinados em quaisquer das, por exemplo, patente U.S. 2.973.944 (Etter et al.), patente U.S.
3.986.934 (Muller, H.), patente U.S. 4.670.397 (Wegner et al.), patente U.S. 4.985.208 (Sugawara et al.), patente U.S. 4.460.278 (Tetsuyuki et al.), um sistema Platecoil, e/ou defletores de transferência térmica, tais como aqueles descritos na patente U.S. 8.658.419 (Knight, C., ABEC, Inc.). Em algumas concretizações, o um ou mais sistemas de transferência térmica podem compreender, por exemplo, como descrito no pedido de patente U.S. 8.658.419 B2, um primeiro subconjunto, consistindo essencialmente de um primeiro material unido a um segundo material para formar um primeiro canal de distribuição, um segundo subconjunto, consistindo essencialmente de um primeiro material unido a um segundo material para formar um segundo canal de distribuição, opcionalmente, uma barra de fechamento, que une o primeiro conjunto ao segundo subconjunto e, um canal de descarga entre o primeiro subconjunto e o segundo subconjunto, em que a barra de fechamento, quando presente, ajusta a largura do canal de descarga, e os canais de distribuição e o canal de descarga não se comunicam entre eles, a menos que um vazamento se forme dentro de um canal de distribuição. Em algumas concretizações, esse defletor de transferência térmica pode compreender dois ou mais compartimentos distintos, pelos quais meios de transferência térmica podem ser circulados independentemente de qualquer outro componente. Em algumas concretizações, esse ou esses defletores de transferência térmica podem ser unidos à superfície interna de um recipiente de reação, em que cada defletor é unido a pelo menos um coletor de entrada de meios de transferência térmica e pelo menos um coletor de saída de meios de transferência térmica, e o canal de descarga de cada defletor é descarregado para o exterior do recipiente. Em algumas concretizações, o ou os defletores de transferência térmica podem ser presos firmemente na superfície interna do recipiente de reação, a um ângulo relativo com a parede ou raio interno do recipiente, o ângulo sendo selecionado do grupo consistindo de cerca de 5º, 10º, 15º, 20º, 25º, 30º, 35º, 40º, 45º, 50º, 55º, 60º, 65º, 70º, 75º, 80º, 85º e 90º.
[0028] Como mencionado acima, em algumas concretizações, o um ou mais sistemas de troca térmica podem compreender uma camisa, pela qual um fluido de transferência térmica é circulado. A camisa pode, por exemplo, compreender canais, pelos quais o fluido de transferência térmica é circulado. Em algumas concretizações, a camisa pode ser um material "com pequenas cavidades". As camisas com pequenas cavidades são instaladas tipicamente em torno dos recipientes de reação, tais como tanques de fermentação, e podem ser usadas como parte de um sistema de transferência térmica. O material de camisa com pequenas cavidades pode ser usado nos dispositivos descritos no presente relatório descritivo da maneira usual, por exemplo, enrolado em torno do recipiente de reação. Em determinadas concretizações descritas no presente relatório descritivo, o material de camisa com pequenas cavidades pode também ser usado ou usado alternativamente dentro da estrutura de defletor. Os materiais de camisas com pequenas cavidades são comercialmente disponíveis, e quaisquer desses materiais podem ser adequados para uso como descrito no presente relatório descritivo. Tipicamente, os materiais de camisas com pequenas cavidades têm um modelo substancialmente uniforme de pequenas cavidades (por exemplo, depressões, entalhes) comprimido ou formado em um material-matriz (por exemplo, uma folha metálica). Os materiais de camisas com pequenas cavidades podem ser feitos mecanicamente ("camisa mecânica com pequenas cavidades") ou por inflação (por exemplo, soldagem por pontos por resistência (RSW) inflada), por exemplo. Para preparar um material mecânico com pequenas cavidades, uma folha metálica, tendo uma disposição substancialmente uniforme de pequenas cavidades comprimidas nela, em que cada pequena cavidade contém, tipicamente, um furo central, é soldada no metal-matriz pelo furo central. Um material de pequenas cavidades de RSW inflada (por exemplo, HTS ou H.T.S. inflado) é feito, tipicamente, por soldagem por pontos por resistência de uma disposição de pontos em uma folha metálica fina em um material de base mais substancial (por exemplo, mais espesso). As bordas do material combinado são seladas por soldagem, e o interior é inflado, sob alta pressão, até que o material fino forme um modelo de pequenas cavidades. Os materiais mecânicos com pequenas cavidades, quando usados como camisas, têm, tipicamente, classificações de alta pressão e de queda de pressão de baixa a moderada, enquanto que as camisas com pequenas cavidades de RSW apresentam, tipicamente, classificações de pressão moderada e queda de pressão de alta a moderada. O fluido de transferência térmica escoa, tipicamente, entre as folhas de material com pequenas cavidades. Outros materiais com pequenas cavidades estão disponíveis àqueles versados na técnica e vão ser adequados para uso como descrito no presente relatório descritivo.
[0029] Em algumas concretizações, o sistema de transferência térmica (por exemplo, um ou mais defletores e/ou camisas) pode estar presente por ambas a primeira e a segunda zonas (por exemplo, em contato com ambas a mistura reacional e o HS). Nessas concretizações, o sistema de transferência térmica pode proporcionar resfriamento da mistura reacional a uma primeira temperatura (por exemplo, 35 - 40ºC, tal como 37ºC), e o HS a uma segunda temperatura inferior à primeira temperatura (por exemplo, 5ºC ou mais baixa). Em algumas concretizações, esse sistema de transferência térmica pode ser apenas associado com a primeira zona ou apenas com a segunda zona (isto é, o HS). Nas concretizações nas quais o sistema de transferência térmica está apenas presente na primeira zona, ele serve para manter a mistura reacional presente nela a uma primeira temperatura. Nessas concretizações, a segunda zona (HS) pode ser mantida a uma segunda temperatura, inferior à primeira temperatura, com ou sem uso de um sistema de troca térmica. Em algumas concretizações, a segunda zona (HS) pode ser mantida a uma segunda temperatura, inferior à primeira temperatura, usando o sistema de transferência térmica, tal como um ou mais defletores e/ou uma ou mais camisas separados e diferentes daqueles presentes na primeira zona. Em algumas concretizações, os sistemas de transferência térmica separados e diferentes (por exemplo, um ou mais defletores e/ou uma ou mais camisas) e/ou um ou mais canais para escoamento de fluido/tubos) podem circular fluidos de transferência térmica iguais ou diferentes, que podem ser mantidos nas mesmas ou em temperaturas diferentes. Por exemplo, o fluido de transferência térmica, que circula pelo sistema de transferência térmica (por exemplo, um ou mais defletores e/ou uma ou mais camisas), presente na primeira zona, pode ser mantido a uma primeira temperatura do fluido de transferência térmica, que é mais quente ou mais frio do que o que circula pelo sistema de transferência térmica, presente na segunda zona (HS).
[0030] Em algumas concretizações, a segunda zona (espaço livre) pode ficar pelo menos parcialmente circundada e ficar em contato com um sistema de transferência térmica, tal como um ou mais canais para escoamento de fluido (por exemplo, um segundo pedaço de tubo, ou pedaços múltiplos de tubos), pelos quais o fluido de transferência térmica é circulado. O um ou mais canais para escoamento de fluido são também conectados a uma fonte de fluido de transferência térmica por um material adequado (por exemplo, um tubo). Em algumas dessas concretizações, o recipiente de reação pode apenas proporcionar suporte físico para o DC e/ou para o canal para escoamento de fluido e não conter, de fato, o canal para escoamento de fluido (por exemplo, o canal para escoamento de fluido não é posicionado dentro da parede do recipiente de reação). Em algumas concretizações, o canal para escoamento de fluido pode ser compreendido de um único ou de múltiplos canais (por exemplo, um tubo tendo capacidades adequadas de transferência térmica), que se enrola em torno da segunda zona com o espaçamento entre os canais variando, como desejado pelo usuário.
Em algumas concretizações, o espaçamento é constante entre todos os níveis sucessivos do canal para escoamento de fluido (por exemplo, na medida em que um canal para escoamento de fluido é atravessado horizontalmente e do fundo para o topo da segunda zona) e, em outras, o espaçamento é variável entre todos os níveis sucessivos.
Em algumas concretizações, o espaçamento pode ser constante em determinadas seções da segunda zona e variável em outras seções da segunda zona.
Em algumas concretizações, o um ou mais canais para escoamento de fluido podem ser orientados essencialmente verticalmente (isto é, se estendendo do fundo da segunda zona - isto é, mais próximos da parte de topo da primeira zona - na direção da parte de topo da segunda zona). Em algumas concretizações, os canais para escoamento de fluido podem ser posicionados essencialmente horizontalmente, bem como essencialmente verticalmente.
Desse modo, em algumas concretizações, determinadas partes da segunda zona não vão ficar em contato direto com um canal para escoamento de fluido, e, em outras concretizações, todos ou substancialmente todos (isto é, 90% ou mais) da segunda zona vão ficar em contato direto com o um ou mais canais para escoamento de fluido.
Em algumas concretizações, o canal para escoamento de fluido pode ficar em contato direto com a segunda zona (espaço livre) em um lado e com um material isolante no outro (isto é, aquele lado do canal para escoamento de fluido mais distante da superfície do DC). Em algumas dessas concretizações, o recipiente de reação pode envolver a primeira zona, mas não a segunda zona. Em algumas concretizações, o um ou mais canais para escoamento de fluido podem ser de forma tubular e compreendidos de material termicamente condutor, adequado, tal como, mas não limitado a, cobre. Em algumas dessas concretizações, o coalescedor também pode ficar em contato direto com o um ou mais canais para escoamento de fluido, e/ou posicionado no material isolante cobrindo o canal para escoamento de fluido, mas pelo qual a transferência térmica para o coalescedor pode ser ainda feita, acima da segunda zona (ver, por exemplo, o coalescedor 1 mostrado na Figura 5). Outras disposições também podem ser adequadas, como vai ser entendido por aqueles versados na técnica.
[0031] Os fluidos de transferência térmica exemplificativos incluem, mas não são limitados a um ou mais gases e/ou líquidos. Os fluidos e gases exemplificativos, adequados podem incluir, mas não são limitados a, vapor (da parte de topo para o fundo), água quente e fria, glicol, óleos de transferência térmica, refrigerantes ou outro fluido bombeável tendo uma faixa de temperatura operacional desejada. É também possível usar múltiplos tipos de meios de transferência térmica, tais como, por exemplo, um tipo de meio é dirigido a uma área do recipiente de reação e outro tipo de meio é dirigido a uma área diferente do recipiente de reação (por exemplo, como no sistema zonal descrito acima). As misturas de meios de transferência térmica (por exemplo, 30% de glicol) também podem ser desejáveis.
[0032] Como mencionado acima, os sistemas, descritos no presente relatório descritivo, compreendem um ou mais coalescedores, para coletar o fluido condensado e escapando (por exemplo, se movimentando ou migrando do) espaço livre (HS) (isto é, a segunda zona). A função do um ou mais coalescedores é, tipicamente, canalizar (ou coalescer) pequenas gotículas de fluido em maiores gotículas de fluido.
O gás entrando na primeira zona (por exemplo, pelo borrifador) é, tipicamente, um gás seco, que se torna um gás úmido (ou um vapor, entendido por aqueles versados na técnica como sendo o estado gasoso de uma substância coexistindo com seu líquido), na medida em que se movimenta pela mistura reacional na primeira zona.
O gás saindo da primeira zona e entrando na segunda zona (HS) é, portanto, um gás úmido inteiramente saturado (isto é, esse gás úmido, ou vapor, tem uma umidade relativa de 100% ("inteiramente saturado"), a "umidade relativa" sendo definida como uma relação entre o peso ou pressão (teor) real de água em ar, a uma temperatura específica, e o peso ou pressão (capacidade) máximo de água, que pode reter na temperatura específica, em comparação com a "umidade absoluta", definida nesse caso como a quantidade de vapor d'água presente em uma mistura gasosa, medida em miligramas de vapor d'água por litro de (mg/L - teor de vapor d'água). Nesse estado inteiramente saturado, o resfriamento faz com que o gás úmido passe ao estado líquido (isto é, condensa). Desse modo, a menor temperatura, proporcionada pela segunda zona (HS), condensa o gás úmido na sua forma líquida.
Pelo menos parte, e, na maior parte dos casos, a maioria (isto é, 50, 60, 70 ou 80% ou mais), substancialmente todo (isto é, 90% ou mais), ou todo do gás úmido remanescente vai então passar para o coalescedor.
Uma vez que o coalescedor está, pelo menos parcialmente, sobre a (por exemplo, em contato com a) cobertura de tanque encamisada, que proporciona transferência térmica para a segunda zona (HS), a temperatura dentro do coalescedor vai ser tipicamente maior do que aquela na segunda zona (HS), mas é também tipicamente menor do que aquela proporcionada pela primeira zona (isto é, pode ser entre aquelas da primeira e da segunda zonas). Desse modo, pode ocorrer alguma condensação no coalescedor. O benefício básico do coalescedor, no entanto, é proporcionar um maior tempo de residência para o gás úmido, na medida em que ele se desloca do recipiente de reação descartável para o ambiente (por exemplo, pelo respiradouro de descarga), e para a coleta de qualquer fluido adicional, formado do gás úmido, na medida em que ele migra pela e da segunda zona (HS). O gás saindo do coalescedor e entrando no filtro, portanto, se mantém um gás úmido. Expresso de outro modo, o gás úmido não é desumidificado na segunda zona (HS) ou no coalescedor, qualquer fluido coletado representa simplesmente uma mudança de estado de gás úmido a líquido. Tendo em vista que parte do gás úmido sai da primeira zona, entra e condensa na segunda zona, parte dele então entra no coalescedor, sendo coletado como fluido, um menor volume de gás (isto é, o gás úmido) é processado pelo filtro. O maior tempo de residência proporcionado pelo coalescedor permite que mais gás passe a sua forma líquida, para que seja coletado nele antes de chegar no filtro. Deve-se notar que também o filtro é tipicamente aquecido, o que proporciona desumidificação do gás. O gás, que sai do filtro e é descarregado para o ambiente, é, portanto, um gás desumidificado.
[0033] Desse modo, em algumas concretizações, a umidade (isto é, água, vapor d'água ou gotículas de água) pode ser removida do gás liberado da mistura reacional (isto é, o gás de descarga), que está tipicamente a cerca de 37ºC na medida em que deixa o DC, por resfriamento dele, desse modo, condensando e coalescendo o ar úmido (por exemplo, diminuindo a umidade ou desumidificando o gás de descarga). Em algumas concretizações, esse gás de descarga pode ser passado por um ou mais filtros de descarga aquecidos, ou, de preferência, aquecido antes de entrar no ou nos filtros de descarga (que podem ser aquecidos - por exemplo, preaquecidos - ou não aquecidos (por exemplo, não preaquecidos), para garantir que o gás de descarga tenha um menor teor de umidade na medida em que passa pelo ou pelos filtros de descarga, e vai, desse modo, não se acumular sobre eles (ou neles, tal como nos seus materiais filtrantes) ou vai fazer isso em uma menor proporção do que o gás de descarga não aquecido (isto é, com maior umidade). Em algumas concretizações, no entanto, a eficiência do aquecimento do filtro, para auxiliar com a desumidificação do gás de descarga, pode ser limitada devido ao contato indireto entre o calor e o gás de descarga, a área superficial limitada do filtro, que pode ser aquecida, e as limitações na temperatura na qual o filtro pode ser aquecido.
Nessas situações, o calor pode ser transferido para o ou os filtros de descarga (por exemplo, um filtro de descarga aquecido, e/ou em que calor é introduzido na medida em que o gás de descarga entra no filtro de descarga - filtro de descarga aquecido ou não), para aumentar a temperatura do gás de descarga, pode ser insuficiente para manter a umidade relativa ("RH", a relação da pressão parcial de vapor d'água para a pressão de vapor de equilíbrio da água a uma determinada temperatura) do gás de descarga suficientemente longe do seu ponto de orvalho (isto é, a temperatura atmosférica - variável de acordo com a pressão e a umidade - abaixo da qual as gotículas de água começam a condensar e orvalho pode se formar), resultando em acúmulo de umidade no ou nos filtros, de modo que sua funcionalidade seja menos eficiente como um filtro (ou mesmo não funcional). Como uma solução para esses problemas, esta invenção proporciona, em algumas concretizações, sistemas nos quais o "ar externo aquecido" contata diretamente (isto é, entra na corrente e/ou se mistura com) o gás de descarga para aquecê-lo a uma temperatura suficientemente acima do seu ponto de orvalho (isto é, diminuindo a RH do gás de descarga), antes de entrar no filtro de descarga (por exemplo, contatando o material ou a membrana do filtro de descarga), para garantir que pouca ou nenhuma umidade se acumule (ou ao menos uma umidade menor em comparação com o gás de descarga não aquecido) no ou nos filtros (por exemplo, material ou membrana do gás de descarga). O ar aquecido externo, introduzido no gás de descarga (por exemplo, a corrente de gás de descarga) tem, de preferência, uma temperatura acima da temperatura do gás de descarga, na medida em que ele atravessa para fora do DC (por exemplo, a corrente de gás de descarga) (e, depois, em algumas concretizações, a um coalescedor), e suficiente alta (por exemplo, suficientemente acima da temperatura do gás de descarga) para aumentar a temperatura do gás de descarga, por mistura com ele, a um ponto suficientemente acima do seu ponto de orvalho, de modo que a umidade contida nele não se acumule no ou nos filtros de descarga (por exemplo, , material ou membrana do gás de descarga), ou pelo menos diminuindo a quantidade dessa umidade que se acumula neles.
Sendo assim, o ar aquecido externo serve para evaporar a umidade presente no gás de descarga, desse modo, diminuindo a sua RH.
Por exemplo, e para fins ilustrativos apenas, o aumento da temperatura de um gás de descarga saturado (isto é, com 100% de umidade) de 37ºC a 40ºC vai diminuir sua umidade relativa (RH) a 88%, o aumento da temperatura de um gás de descarga saturado de 37ºC a 50ºC vai diminuir sua RH a 54%, e o aumento da temperatura de um gás de descarga saturado de 37ºC a 60ºC vai diminuir sua RH a 35%. O aumento da temperatura do gás de descarga acima de 60ºC pode ser também adequado dependendo da aplicação particular.
A temperatura do gás de descarga pode ser controlada usando ar externo aquecido, tendo uma temperatura particular.
Por exemplo, o gás de descarga apresentando uma maior temperatura (por exemplo, 50ºC) vai requerer menos ar aquecido externo, ou vai requerer ar aquecido externo tendo uma temperatura mais baixa, ou ambos, do que o gás de descarga apresentando uma temperatura mais baixa (por exemplo, 40ºC) para obter a temperatura e a RH misturadas.
Desse modo, o ar externo é tipicamente aquecido a uma temperatura acima da temperatura-alvo do gás de descarga, antes de misturá-lo com o gás de descarga (por exemplo, introdução dele no ar de descarga), de modo que a mistura apresente uma temperatura maior do que aquela do gás de descarga, na medida em que o mesmo deixa o DC (e, em algumas concretizações, o coalescedor), e abaixo daquela do ar aquecido externo.
Por exemplo, uma pessoa versada na técnica vai determinar um volume suficiente de ar aquecido externo tendo uma temperatura de 60ºC, que vai precisar ser introduzido no gás de descarga, tendo uma temperatura de cerca de 40ºC, para produzir uma corrente de descarga (isto é, gás de descarga que foi misturado com ar aquecido externo), tendo uma temperatura-alvo ajustada de, por exemplo, 50ºC.
Em algumas concretizações, o ar aquecido externo pode ser introduzido no gás de descarga a uma maior temperatura do que pode ser necessária para atingir uma temperatura-alvo para uma mistura de volumes iguais de ar aquecido externo e gás de descarga, e depois, retirada o ar aquecido externo para o gás de descarga a uma relação inferior a 1:1, desse modo, aumentando a temperatura do gás de descarga à temperatura-alvo, enquanto usando um menor volume de ar aquecido externo.
O calor (por exemplo, como ar aquecido externo) pode ser introduzido no gás de descarga em qualquer ponto, durante seu trânsito do DC para o ou os filtros de descarga.
Por exemplo, nas concretizações nas quais o sistema de reação inclui um coalescedor, o calor pode ser introduzido, como ar aquecido externo, em algum ponto após o gás deixar o DC e entrar no coalescedor, mas, particularmente, após o gás deixar o coalescedor e antes do gás entrar no ou nos filtros de descarga (por exemplo, em ou próximo de 3A e/ou 3B na Figura 6). Em concretizações preferidas, o calor externo pode ser introduzido na corrente de gás de descarga saindo do coalescedor (1 na Figura 6), e antes de atingir o ou os filtros de descarga, de modo que a temperatura do gás de descarga seja aumentada, por exemplo, para suficientemente acima do seu ponto de orvalho e a uma RH mais baixa, antes da entrada no filtro de descarga (por exemplo, contatando o material ou a membrana do filtro de descarga), para garantir que pouca ou nenhuma umidade se acumula (ou ao menos uma menor umidade em comparação com o gás de descarga não aquecido) no ou nos filtros (por exemplo, o material ou a membrana do filtro de descarga) (ver a Figura 6, em ou próximo de 3A). Em algumas concretizações preferidas, o calor externo pode ser introduzido na conexão (por exemplo, a conexão tubular) em qualquer ponto adequado entre o coalescedor e o filtro de descarga (por exemplo, 3 na Figura 6).
[0034] Em algumas concretizações, tais como naquelas nas quais um coalescedor não está incluído no sistema, o ar aquecido externo é introduzido no gás de descarga, após o mesmo sair do DC e antes dele contatar o ou os filtros de descarga) (por exemplo, Figura 7). Como ilustrado na Figura 7, em algumas concretizações, o sistema de reação pode incluir um DC (1) e uma linha de descarga (2), pela qual o ar deixa o DC e se movimenta na direção do filtro (3), antes de ser depositado no ambiente externo (4). Nessa concretização ilustrativa, o ar aquecido externo de uma fonte (5) pode ser introduzido no ar de descarga, em qualquer ponto que atravessa a linha de descarga (2), e/ou no recipiente de filtro (3). Isso é representado por setas se estendendo da fonte de ar aquecido (5) (por exemplo, uma unidade de aquecimento de ar elétrica ou outra) a qualquer um ou mais dos vários pontos na linha de descarga (2), e/ou ao recipiente de filtro (3), imediatamente antes do ponto no qual o gás de descarga contata o filtro ou filtro de descarga por si mesmo. Desse modo, em algumas concretizações, o ar externo quente, que pode ser, mas não é necessariamente, ar estéril, pode ser introduzido (por exemplo, bombeada) no gás de descarga, que deixou o DC (isto é a corrente de descarga) para aumentar e manter sua temperatura acima daquela na qual ele deixa o DC para garantir que os materiais condensam além do limite estéril. Em algumas concretizações, o ar aquecido externo (por exemplo, que pode ser ar estéril) pode ser originado por passagem de ar por um aquecedor elétrico ou um equivalente dele (por exemplo, 5 na Figura 7), para gerar ar aquecido externo a uma temperatura dentro das capacidades operacionais do DC e/ou outro equipamento de bioprocessamento de uso único, e depois introduzir esse ar aquecido no gás de descarga (por exemplo, corrente de gás de descarga).
[0035] Em algumas concretizações, o ar aquecido externo pode ser introduzido na corrente de descarga (isto é, gás de descarga) por conexão de um canal para escoamento de fluido (por exemplo, tubo), de preferência, opcionalmente, um canal para escoamento de fluido aberto ou fechado (por exemplo, por inclusão de uma válvula, tal como uma válvula esférica ou pneumática), ao canal para escoamento de fluido (por exemplo, tubo), pelo qual o ar de descarga está se movimentando. Em algumas concretizações, esse ar aquecido pode ser passado por um filtro (por exemplo, um filtro estéril), antes de ser introduzido no ar de descarga (por exemplo, úmido). Em algumas concretizações, o ar aquecido pode ser introduzido na linha de descarga, no lado estéril do filtro de descarga, para aquecer diretamente o ar de descarga (isto é, úmido). Em algumas concretizações, o ar aquecido pode ser introduzido pelo lado não estéril do filtro de descarga para aquecer o ar de descarga (isto é, úmido), antes que ele atravesse um filtro estéril hidrofóbico (desse modo, criando ar aquecido estéril). Em algumas concretizações, o ar de descarga pode ser diretamente aquecido na medida em que atravessa uma rota para escoamento de fluido, tal como um tubo (por exemplo, 2 - isto é, entre o DC e o coalescedor - ou 3 - isto é, uma conexão - por exemplo, uma conexão tubular - entre o coalescedor e o filtro de descarga - nas Figuras 6, 6A e/ou 6B na Figura 8). Como mostrado na Figura 8, em algumas concretizações, o ar aquecido externo pode escoar por um filtro estéril (7) opcional, mas preferível (da fonte de ar aquecido externo (5), pela rota para escoamento de fluido 6A conectada ao (7) opcional, mas preferível, por um filtro estéril (7) opcional, mas preferível, e para a rota para escoamento de fluido 6B, e para o recipiente de filtro (8)). Como mostrado na Figura 9, em algumas concretizações, a rota para escoamento de fluido (6B), pela qual o ar aquecido externo é introduzido na corrente de gás de descarga, se estende a um recipiente de filtro (8), no qual o filtro (3) pode ser alojado. O gás de descarga, que sai do filtro (3), tendo sido tratado como descrito acima, é descarregado para o ambiente como um gás desumidificado (4). Deve-se notar que esses sistemas para aquecimento da corrente de descarga também podem ser usados em sistemas desprovidos de um coalescedor.
[0036] Desse modo, em algumas concretizações, esta invenção proporciona um sistema, tendo: pelo menos uma linha de descarga levando de um recipiente de reação descartável (DC), pelo qual o gás de descarga saindo do DC atravessa; pelo menos um filtro, pelo qual o gás de descarga atravessa para sair do sistema; pelo menos uma fonte de ar aquecido externo; pelo menos uma rota para escoamento de fluido, conectando a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo a pelo menos uma linha de descarga; e, opcionalmente, mas preferivelmente, pelo menos um filtro estéril entre a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo a pelo menos uma linha de descarga, e pelo menos uma segunda rota para escoamento de fluido, conectando o ar aquecido, que sai do filtro estéril, e a pelo menos uma linha de descarga. Em algumas concretizações, o ar aquecido externo compreende ou produz, mas introduz ar, tendo uma temperatura suficientemente acima daquela do gás de descarga, de modo que, por mistura do ar aquecido externo e do gás de descarga, para produzir um gás de descarga misturado, a umidade relativa do gás de descarga misturado seja menor do que aquela do gás de descarga. Em algumas concretizações, a umidade relativa do gás de descarga misturado é suficientemente baixa (por exemplo, e aumentando sua temperatura suficientemente acima do seu ponto de orvalho), de modo que a umidade do gás de descarga misturado não se acumule no filtro, na medida em que o gás de descarga sai do sistema. Esta invenção também proporciona métodos para diminuir a umidade relativa (por exemplo, e aumentando sua temperatura suficientemente acima do seu ponto de orvalho) de um gás de descarga dentro desse sistema de reação, compreendendo atravessar o gás de descarga (por exemplo, como um gás de descarga misturado) por esse sistema (por exemplo, como ilustrado em quaisquer das Figuras 6 - 9).
[0037] O um ou mais coalescedores são posicionados tipicamente na parte de topo do recipiente de reação, da cobertura de tanque encamisada (ver, por exemplo, as Figuras 1B, 1D e 5). Tipicamente, mas não necessariamente, o um ou mais coalescedores não proporcionam uma troca térmica e/ou uma condensação suficiente(s). A troca térmica pela parte de topo do espaço livre (segunda zona 5) é tipicamente proporcionada basicamente pela cobertura de tanque encamisada. Em algumas concretizações, a cobertura de tanque encamisada pode proporcionar transferência térmica para um ou mais coalescedores, desde que estes sejam posicionados na cobertura de tanque encamisada. O um ou mais coalescedores podem compreender uma superfície superior e uma inferior. A superfície inferior de cada coalescedor contata (fica sobre) a cobertura de tanque encamisada, tipicamente, sobre parte (por exemplo, pelo menos cerca de 10, 20, 25% ou mais) da área superficial da superfície inferior do coalescedor. Em algumas concretizações, a superfície inferior de cada coalescedor contata a cobertura de tanque encamisada sobre pelo menos cerca de algum 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 ou até 100% da sua área superficial.
[0038] O um ou mais coalescedores compreendem, tipicamente, uma rota para escoamento de fluido tortuosa e/ou senoidal (uma "rota para escoamento de fluido" sendo uma área pela qual um fluido pode se movimentar) se estendendo por ou substancialmente por, por exemplo, mais de 50% da parte interna do coalescedor. Em algumas concretizações, o um ou mais coalescedores podem compreender ou ser um recipiente (por exemplo, um recipiente flexível) compreendendo um ou mais de canais fluidos, proporcionando, por exemplo, uma rota para escoamento de fluido tortuosa e/ou senoidal dentro do coalescedor. Como descrito acima, essa rota para escoamento de fluido tortuosa e/ou senoidal proporciona um maior tempo der residência do gás úmido e uma maior coleta de fluido. Em algumas concretizações, o coalescedor pode ser um saco flexível, composto (ou feito) de um material para uso em um DC (por exemplo, um material impermeável a água, flexível, esterilizável, tal como um polietileno de baixa densidade ou assemelhados, tendo uma espessura adequada, tal como entre cerca de 0,1 mm a cerca de 5 mm - por exemplo, 0,2 mm). Em algumas dessas concretizações, o coalescedor pode ser produzido por fusão conjunta de pelo menos duas folhas desse material flexível, para proporcionar um volume interno usando técnicas usuais. As voltas da rota para escoamento de fluido tortuosa e/ou senoidal podem ser proporcionadas dentro do volume interno usando técnicas similares, por exemplo, fusão conjunta das folhas flexíveis em uma maneira que proporcione uma rota para escoamento de fluido contínua (por exemplo, um canal) dentro do seu volume interno. Em algumas concretizações, um ou mais dos coalescedores podem proporcionar ou podem ser uma rota tubular flexível, semirrígida ou rígida (por exemplo, um tubo) proporcionando remoção ciclônica de gás do espaço livre.
[0039] Em algumas concretizações, o coalescedor pode compreender, ou ser conectado e/ou preso a, um dispositivo compreendendo sólidos em malha e/ou acondicionados (por exemplo, um "dispositivo antiespumante", como descrito na publicação do pedido de patente U.S. de Nº 2016-0272931 A1 - Rudolph et al.). Esse dispositivo pode ser posicionado, por exemplo, entre o DC e o um ou mais coalescedores, de modo que o gás úmido passe pelo dispositivo antiespumante antes de entrar no um ou mais coalescedores, entre os coalescedores, dentro de um coalescedor, ou entre um coalescedor e qualquer outra parte dos sistemas descritos no presente relatório descritivo (por exemplo, um filtro). Em algumas concretizações, e como descrito na publicação do pedido de patente U.S. de Nº 2016- 0272931 A1, o dispositivo antiespumante pode compreender um recipiente, cujo volume interno pode incluir um misturador estático e/ou grânulos (por exemplo, uma rota tortuosa), que deformam a espuma (por exemplo, na forma de bolhas), que entra no dispositivo antiespumante. O dispositivo antiespumante inclui, tipicamente, uma superfície receptora de entrada e uma superfície de ventilação posicionadas opostas entre elas em qualquer lado da câmara. A rota tortuosa é encontrada dentro da câmara, entre a superfície de entrada e a superfície de ventilação do dispositivo antiespumante.
A câmara pode ser, por exemplo, na forma de tubo (por exemplo, tubo plástico). Ambas a superfície de entrada de gás e a superfície de ventilação podem ser compreendidas de um material (por exemplo, um material poroso e/ou em malha), que serve para reter os grânulos.
O material compreendendo as mesmas superfícies pode, desse modo, servir para compartimentar os grânulos, formando, desse modo, um recipiente.
Em algumas concretizações, o dispositivo antiespumante pode ficar contido dentro de uma parte de tubo conectada ao DC, entre a porta de descarga, na parte de topo do DC, e antes da descarga.
Nessas concretizações, o dispositivo antiespumante não precisa necessariamente formar uma parte de equipamento separada, mas pode, em vez disso, existir dentro de uma parte de tubo, pela qual o gás úmido e/ou o fluido migra da segunda zona (HS). Nessas concretizações, o dispositivo antiespumante pode ser formado por posicionamento do material em quaisquer das extremidades de uma seção de tubo, que contém uma rota para escoamento de fluido tortuosa.
Um pedaço do dito material pode ser posicionado dentro do tubo para ficar próximo do DC e distante da ventilação, e funciona como uma superfície receptora de corrente gasosa.
Outro pedaço de material pode ser posicionado dentro do tubo para ficar próximo da ventilação e distante do DC, e funciona como uma superfície de ventilação.
A rota para escoamento de fluido tortuosa é, desse modo, posicionada entre a superfície receptora de corrente gasosa e a superfície de ventilação.
Em algumas concretizações, a rota para escoamento de fluido tortuosa, o tubo, o material e/ou o DC são compostos substancialmente do mesmo material.
Alternativamente, o dispositivo antiespumante pode ser, por exemplo, manufaturado e depois inserido no tubo.
Em algumas dessas concretizações, o gás úmido migrando da segunda zona (HS) encontra o dispositivo antiespumante, antes de entrar no coalescedor (por exemplo, o dispositivo antiespumante é posicionado entre a segunda zona (HS) e o coalescedor, e proporciona uma saída de gás). Um sistema pode compreender um ou mais desses dispositivos, por exemplo, um único dispositivo preso no único coalescedor do sistema, múltiplos dispositivos presos em um ou em todos dos coalescedores do sistema, e/ou dispositivos individuais únicos sendo presos em múltiplos e/ou em todos dos múltiplos coalescedores do sistema. Em algumas concretizações, então, o sistema pode compreender um DC, que compreende uma segunda zona (HS), da qual o gás úmido migra por esse dispositivo e para o coalescedor. Outras concretizações também podem ser adequadas, com vai ser entendido por aqueles versados na técnica.
[0040] Como descrito acima, o gás úmido (por exemplo, vapor, névoa) passa da segunda zona (HS) para o coalescedor por uma ou mais rotas para escoamento de fluido (por exemplo, tubos), que conectam a segunda zona (HS) ao coalescedor. Em algumas concretizações, essas rotas para escoamento de fluido podem compreender, por exemplo, telas e/ou outros itens adicionais (por exemplo, tubos), de modo que a área de seção transversal nominal, na qual o gás se desloca (por exemplo, como descarga), não crie uma queda de pressão substancial. Essas rotas para escoamento de fluido também podem ser ou compreender e/ou ser associadas com uma ou mais portas de entrada e/ou saída.
[0041] Desse modo, os coalescedores, descritos no presente relatório descritivo, compreendem, tipicamente, uma ou mais rotas para escoamento de fluido (por exemplo, um ou mais canais), que proporcionam, por exemplo, uma rota para escoamento de fluido tortuosa e/ou senoidal, que se estendem por toda a parte ou substancialmente por toda a parte. O coalescedor é também conectado tipicamente a uma ou mais portas de entrada (por exemplo, uma entrada de descarga) e/ou a uma ou mais portas de saída (por exemplo, uma saída de descarga). O gás úmido (por exemplo, vapor e/ou névoa) pode migrar para o coalescedor da segunda zona (espaço livre) por uma ou mais portas de entrada (por exemplo, pela rota, tal como um tubo associado com ela(s)), continuar por uma ou mais rotas para escoamento de fluido do ou dos coalescedores, e para fora por uma ou mais portas de saída (por exemplo, pela rota, tal como um tubo associado com ela(s)), que podem ser dispostas em várias posições nelas (por exemplo, para o exterior por uma ventilação de descarga). Na medida em que o gás úmido migra por uma ou mais rotas para escoamento de fluido do coalescedor, o fluido pode condensar nas suas paredes (por exemplo, em concretizações nas quais a temperatura nele é inferior àquela na segunda zona), e, em algumas concretizações, depois retornar, passivamente, para o DC (isto é, a segunda zona) e para a mistura reacional. Em algumas concretizações, o fluido, que não condensou mas apenas coalesceu (ou foi coletado) dentro do coalescedor, também pode retornar passivamente para a segunda zona (HS) e/ou para a primeira zona (por exemplo, sendo depositado na mistura reacional).
[0042] Em algumas concretizações, o coalescedor pode ser disposto como um canal de serpentina ou em múltiplos conjuntos de canais principais retos ou substancialmente retos, conectados entre si por um canal conectante. As unidades de canais de serpentinas (por exemplo, pelo menos um canal principal reto ou quaisquer dois ou mais canais principais retos conectados por um canal conectante (por exemplo, 1 na Figura 6), podem ser conectadas fisicamente entre si, mas também podem ou não permitir o escoamento de fluido e/ou gás para passar entre essas unidades. Em algumas concretizações, um ou mais dos ditos canais principais são conectados a uma ou mais portas de admissão da segunda zona (espaço livre) (por exemplo, conectados por um tubo a um canal principal, por exemplo, 2 na Figura 6). Uma porta de saída/descarga, pela qual o fluido não coalescido pode passar para o sistema de descarga (por exemplo, compreendendo o um ou mais filtros (por exemplo, 4 na Figura 6), é também posicionada dentro dos ditos canais principais, e é usada para conectar estes ao ou aos filtros por uma rota adequada (por exemplo, um tubo - por exemplo, 3 na Figura 6). Em algumas concretizações, nas quais o coalescedor é posicionado horizontalmente ou substancialmente horizontalmente no reator (por exemplo, no espaço livre, ou em isolante circundando o espaço livre), a porta de admissão é posicionada mais próxima da segunda zona (espaço livre) (por exemplo, no fundo do canal principal), e a porta de saída é posicionada distante da segunda zona (espaço livre), relativa à porta de admissão (por exemplo, na parte de topo do canal principal). Desse modo, o fluido se movimenta da segunda zona (espaço livre) por um conector (por exemplo, um tubo) e para o coalescedor, no qual o fluido não coalescido migra pelos canais principais (por exemplo, em algumas concretizações, também por um ou mais canais conectantes) para a porta de saída e por um conector (por exemplo, um tubo), conectado ao sistema de descarga (por exemplo, um filtro), e depois sai do sistema para a atmosfera.
[0043] Em algumas concretizações, múltiplos coalescedores podem ser incluídos no sistema (como, por exemplo, na Figura 1D). Esses múltiplos coalescedores podem ser conectados entre si por um ou mais canais para escoamento de fluido (por exemplo, um tubo) por, por exemplo, a uma ou mais portas de entrada e saída. Nessas concretizações, todos os coalescedores podem ser conectados individualmente ao DC e/ou por um ou outro coalescedor. Quando múltiplos coalescedores são incluídos, apenas um, mais de um ou todos dos coalescedores podem ficar em contato com a cobertura de tanque encamisada.
[0044] Como mencionado acima, um ou mais filtros podem ser incluídos no sistema. O filtro é de um tipo, que é tipicamente usado em sistemas de reação descartáveis, tais como, mas não necessariamente, um filtro estéril, tal como, por exemplo, um filtro de 0,2 mícron. O filtro é tipicamente conectado (por exemplo, por uso de tubo) ao HS e/ou, mais tipicamente, ao coalescedor. Para aperfeiçoar a função do filtro, um ou mais elementos de aquecimento também podem ser associados com ele (por exemplo, em contato com a superfície externa do filtro), e podem servir para desumidificar o gás saturado, que tenha saído do coalescedor. Como discutido abaixo, o sistema de descarga pode incluir uma bomba de vácuo, para puxar ar e/ou gás de dentro do sistema para o sistema de descarga, o que pode aumentar ainda mais a vida útil do filtro. Desse modo, o uso de calor e/ou vácuo diminui a probabilidade do fluido se acumular dentro do filtro, e, desse modo, aumentar sua funcionalidade. Consequentemente, um ou mais filtros podem ser usados nos sistemas descritos no presente relatório descritivo.
[0045] O sistema também inclui, tipicamente, um sistema de descarga. O sistema de descarga pode compreender uma bomba de descarga, tal como vácuo. Em algumas concretizações: um tubo pode se conectar a uma bomba de descarga, a jusante de um filtro de barreira estéril, preso no recipiente de reação (por exemplo, DC); um tubo conecta a bomba de descarga ao coalescedor e a uma entrada ou uma saída de um filtro de barreira estéril, preso no recipiente de reação (por exemplo, DC); a bomba de descarga compreende um controle de velocidade variável e é, opcionalmente, ligado operacionalmente à instrumentação para manter a pressão do recipiente de reação (por exemplo, DC); um primeiro ventilador,
localizado opcionalmente no coalescedor, extrai o gás de descarga do espaço livre pelo dispositivo de coalescência e para ou por uma barreira estéril a jusante; e/ou o sistema compreende pelo menos um segundo ventilador, para recircular gás de descarga dentro do espaço livre do condensador e/ou do dispositivo de coalescência. Todos esses sistemas de descarga proporcionam a remoção de ar e/ou gás (secos ou úmidos) do sistema de recipiente de reação. As bombas de descarga e os sistemas de descarga exemplificativos podem incluir, mas não são limitados àqueles descritos, por exemplo, na publicação do pedido de patente U.S. de Nº 2011/0207170 A1 (Niazi, et al.).
[0046] Os sistemas descritos no presente relatório descritivo também podem incluir um ou mais sistemas de controle manuais e/ou automatizados (por exemplo, que não precisam de intervenção humana direta, contínua), incluindo, mas não limitados a, um ou mais sistemas de controle controlados remotamente. Por exemplo, um sistema de controle pode monitorar continuamente uma ou mais condições, que ocorrem dentro da primeira e/ou da segunda zona(s) (por exemplo, temperatura), e ajusta a ou as mesmas para manter um valor particular (por exemplo, um sistema em circuito fechado). Por uso da temperatura como uma condição exemplificativa, o sistema de controle pode monitorar separadamente a temperatura da primeira zona, da segunda zona (espaço livre) e/ou do coalescedor (por exemplo, por estar em contato com termostatos, em cada um dos quais há o registro das temperaturas para o sistema de controle) para otimizar a temperatura dos componentes de reação em todas as áreas do sistema. A temperatura pode ser otimizada por, por exemplo, aumento ou diminuição da temperatura nessas áreas por modificação do tipo, da temperatura e/ou da velocidade do fluido de transferência térmica, que se movimenta pelo sistema de transferência térmica. Esse sistema de controle pode ser usado para manter a temperatura da primeira zona a, por exemplo, cerca de 37ºC e a temperatura da segunda zona (espaço livre) a uma temperatura de cerca de 32ºC. Esses sistemas de controle compreendem tipicamente um ou mais computadores de uso genérico, incluindo um software para processar essas informações e ajustar, manual ou automaticamente, os parâmetros desejados de resíduo necessários por um processo particular. Sendo assim, o sistema de controle pode controlar válvulas e assemelhados, controlando o fluxo de materiais de transferência térmica para e do sistema (por exemplo, o um ou mais dos seus sistemas de transferência térmica).
[0047] Uma concretização exemplificativa de um sistema de DC, descrito no presente relatório descritivo, é ilustrado na Figura 1. A Figura 1A proporciona uma vista frontal de um sistema de DC exemplificativo 1, incluindo o recipiente de reação 2 (incluindo, tipicamente, a porta 2a), que compreende dentro dele um recipiente de reação descartável 3, uma primeira zona 4, uma segunda zona 5 (isto é, o espaço livre - "HS"), a cobertura de tanque encamisada 6 (ilustrada em mais detalhes na Figura 1B, e que pode ser uma terceira zona, na qual um terceiro sistema de transferência térmica é usado, nesse caso - por exemplo, a "Zona 3" na Figura 2), o filtro 7, a bomba de descarga 8, uma entrada de ar (por exemplo, de borrifo) 9, um ou mais aparelhos de troca térmica 10 (por exemplo, uma camisa de troca de calor circundando a segunda zona 5) e/ou 11 (por exemplo, um ou mais defletores de troca térmica 11, que são posicionados na primeira zona 4, esse ou esses defletores se estendendo opcionalmente para e/ou sendo também posicionados - por exemplo, como defletores separados com uma função de transferência térmica independente daqueles na zona 4 - na segunda zona 5), um coalescedor 13 contatando a cobertura de tanque encamisada 6, uma entrada de descarga 14, uma saída de descarga 15, um líquido coalescido 16, um conjunto de suporte de carga de DC 17, e um sistema de acionamento 18 (por exemplo, compreendendo impulsores). Cintas de porta adicionais (12) também podem ser incluídas e posicionadas se necessário e/ou desejado (por exemplo, como mostrado na Figura 1A). Tipicamente, líquido não aerado está presente na primeira zona 4, e líquido aerado está presente na segunda zona (HS) juntamente com gás úmido, embora algum líquido não aerado possa estar presente na segunda zona 5 (HS) (por exemplo, na qual o nível de topo da mistura reacional se estende para a zona 5 - HS). O recipiente de reação também pode compreender uma porta, pela qual o DC e/ou outros componentes do sistema podem ser inseridos e removidos dele (2a, e ver a Figura 2). A vista pelo topo proporcionada na Figura 1B ilustra ainda uma cobertura de tanque encamisada 6, um coalescedor 13 em contato com a (por exemplo, na) cobertura de tanque encamisada 6, e compreendendo entradas de descarga 14, saídas de descarga 15, líquido coalescido 16 e um conjunto de suporte de carga de DC 17. A Figura 1C proporciona uma vista lateral dessa concretização exemplificativa. Como mostrado nesse caso, nesta concretização, o coalescedor 13 cobre aproximadamente 75% da parte de topo da segunda zona 5 (HS) e fica em contato com a e/ou posicionado na cobertura de tanque encamisada 6. O DC 3 é posicionado dentro do recipiente de reação 2 e proporciona um espaço (a primeira zona 4), dentro do qual ocorre uma reação (por exemplo, uma fermentação) e um espaço livre (a segunda zona 5).
[0048] As Figuras 1D - F proporcionam vistas adicionais dessas e de outras concretizações. A Figura 1D proporciona uma vista de uma concretização na qual múltiplos coalescedores são posicionados na cobertura de tanque encamisada. A Figura 1E proporciona uma vista de cima para baixo da cobertura de tanque encamisada, que cobre aproximadamente 75% da superfície de topo do DC, em que, nesta concretização, a costura no DC é coberta pela cobertura de tanque encamisada, desse modo, proporcionando um suporte físico adicional a ela. A Figura 1F ilustra uma vista lateral do DC, no qual a primeira zona ("Zona 1") é mantida a 35 - 40ºC e a segunda zona (HS) é mantida a uma temperatura mais baixa (indicada "Max Cool" nessa ilustração).
[0049] Como discutido acima, e com referência à Figura 1, o recipiente de reação descartável 3 compreende a primeira zona 4, na qual uma reação é conduzida, e a segunda zona 5, que proporciona um espaço livre (HS). A primeira zona 4, portanto, compreende, tipicamente, uma mistura reacional fluida (por exemplo, os componentes e os produtos de uma reação biológica), que pode ser agitada (por exemplo, mexida) pelo sistema de acionamento 18 (por exemplo, compreendendo impulsores). Ar (por exemplo, gás) é introduzido tipicamente na primeira zona 4 e migra para a e/ou pela mistura reacional. A segunda zona 5 (HS) se estende, tipicamente, do nível de topo de fluido da mistura reacional e da parte de topo do DC 3 (que se estende, tipicamente, para a parte de topo do recipiente de reação 2 e/ou é suportada fisicamente pela cobertura de tanque encamisada 6). A primeira e a segunda zonas também podem ser associadas com (por exemplo, em contato com) um ou mais aparelhos de troca térmica 10 e 11, que podem ser iguais ou diferentes em todas as zonas. O ou os aparelhos de troca térmica podem, individual ou conjuntamente (por exemplo, quando incluídos em uma única unidade atravessando a primeira zona 4 e a segunda zona 5 - HS) servir para manter a temperatura média da mistura reacional, contida dentro do recipiente de reação descartável 3, e, mais especificamente, da primeira zona 4 e/ou da segunda zona 5 (HS). O ou os aparelhos de troca térmica são dispostos tipicamente para manter uma temperatura desejada na primeira zona 4 e uma temperatura mais baixa (isto é,
mais fria) na segunda zona 5 (HS) para induzir condensação no HS. Por exemplo, um aparelho de troca térmica pode manter a temperatura da primeira zona 4 a 35 - 40ºC e a temperatura da segunda zona (HS) a uma temperatura de, por exemplo, 30ºC. O fluido de transferência térmica de único aparelho de transferência térmica, que se estende entre a primeira zona 4 e a segunda zoina 5, pode manter as diferentes temperaturas dessas zonas, uma vez que a temperatura da mistura reacional é tipicamente maior do que a temperatura do espaço livre. O efeito de resfriamento proporcionado pelo aparelho de troca térmica pode ser, portanto, relativo à temperatura do conteúdo de cada zona (por exemplo, a mistura reacional dentro da primeira zona 4 e o ar e assemelhados dentro da segunda zona 5 - HS). Por exemplo, a temperatura de uma mistura reacional na primeira zona 4 pode ser diminuída de 50ºC para 40ºC pelo aparelho de troca térmica, enquanto que a temperatura dentro da segunda zona 5 pode ser diminuída de 35ºC para 30ºC pelo mesmo aparelho de troca térmica. Como mencionado acima, em algumas concretizações, diferentes aparelhos de troca térmica podem ser proporcionados em ambas a primeira zona 4 e a segunda zona 5, e todos esses aparelhos podem resfriar separadamente as suas respectivas zonas.
[0050] Como descrito acima, o sistema de troca térmica pode compreender um sistema encamisado (10), que circunda o recipiente de reação descartável 3, e/ou um ou mais sistemas de defletores (11). O sistema encamisado pode ser, por exemplo, incorporado no recipiente como parte de uma parede de recipiente. A cobertura de tanque encamisada 6, posicionada na extremidade de topo do recipiente de reação, pode ser encamisada como descrito no presente relatório descritivo (por exemplo, usando uma disposição de sanduíche com pequenas cavidades) e, tipicamente, cobre pelo menos 5% da superfície de topo da segunda zona 5 (HS). Em algumas concretizações, a cobertura de tanque encamisada 6 pode cobrir mais de 5% da superfície de topo da segunda zona 5 (HS), tal como cerca de 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% ou 90% dessa superfície. Um coalescedor 13 é associado ou posicionado sobre a, ou adjacente a ou na cobertura de tanque encamisada 6, na concretização ilustrada pela Figura 1. Como mencionado acima, pelo menos uma superfície do coalescedor contata, tipicamente, a cobertura de tanque encamisada por parte (por exemplo, pelo menos cerca de 25%) da área superficial dessa superfície do coalescedor. O coalescedor 13 compreende uma ou mais entradas de descarga 14 conectadas à segunda zona (HS), pelas quais o gás se movimenta da segunda zona 5 para o coalescedor 13, e uma ou mais saídas de descarga 15, pelas quais o gás (por exemplo, gás úmido) pode sair do coalescedor 13 e entrar no sistema de descarga para descarga do sistema (por exemplo, para o ambiente). A saída de descarga 15 é também conectada tipicamente no filtro 7, que é conectado ao sistema de descarga 8. O líquido coalescido 16 sai tipicamente da segunda zona 5 (HS) e é coletado no coalescedor 13. O líquido coalescido 16 pode ou não sair do coalescedor 13, mas não é, tipicamente, removido ativamente dele. Sendo assim, o líquido coalescido 16 pode sair do coalescedor 13, por exemplo, passivamente (por exemplo, por gravidade) retornando à segunda zona 5 (HS), e depois, tipicamente, para a primeira zona 4. Esse movimento é ilustrado na Figura 1A pelas setas apontando para cima e para baixo, posicionadas entre a segunda zona 5 e o coalescedor 13. Nessa concretização, as várias partes do sistema, incluindo a segunda zona 5 (HS), o coalescedor 13, o filtro 7 e o sistema de descarga 8, mas não limitadas a eles, são conectadas usando tubulação flexível.
[0051] As Figuras 2A - E ilustram várias vistas de um recipiente de reação exemplificativo, no qual um DC pode ser mantido. Como mostrado na Figura 2A, por exemplo, o recipiente de reação pode compreender um conjunto agitador, uma porta presa por conjuntos de dobradiça e trinco, uma cobertura de topo com capacidades de transferência térmica (isto é, uma estrutura de camisa com pequenas cavidades proporcionada pela "cobertura de tanque encamisada - com uma superfície de transferência térmica - H.T.S. - inflada), e um conjunto de suporte de carga de DC.
A Figura 2B proporciona outra vista do recipiente de reação, mostrando as superfícies de transferência térmica com pequenas cavidades, associadas com a primeira e a segunda zonas (por exemplo, "camisa com pequenas cavidades - zona 1", proporcionando transferência térmica para a primeira zona 4, e "camisa com pequenas cavidades - zona 2" e cobertura de tanque encamisada - "zona 3", proporcionando transferência térmica para a segunda zona - HS - 5, esses sistemas de transferência térmica sendo contínuos ou não entre si). A Figura 2C proporciona uma vista pelo topo desse recipiente de reação exemplificativo e outra vista da cobertura de tanque encamisada ("cobertura de tanque encamisada - zona 3"). A Figura 2D ilustra uma vista do reator oposta àquela da Figura 2A (isto é, a porta fica no lado oposto do recipiente de reação, mostrado nessa vista), e também mostra superfícies de transferência térmica com pequenas cavidades associadas com as zonas 1 e 2 ("H.T.S. com pequenas cavidades - zona 1" e "H.T.S. com pequenas cavidades - zona 2", respectivamente, bem como "H.T.S. com pequenas cavidades - zona 3", também proporcionando transferência térmica para a segunda zona 5 - HS). A Figura 2D também mostra um "vão de 10,2 centímetros (4 polegadas)", entre as superfícies de transferência térmica da primeira e da segunda zonas.
Deve-se entender que o comprimento desse vão pode variar e 10,2 centímetros (4 polegadas) são apenas aqui referidos como um exemplo não limitante.
A Figura 2E também mostra a "cobertura de tanque encamisada - zona 3", similar à Figura 2C. Deve-se entender que todas essas ilustrações são apenas exemplificativas, e variações podem ser feitas nelas.
[0052] A Figura 3 ilustra uma disposição alternativa ou aditiva do sistema, na qual um dispositivo de coalescência, compreendendo um coalescedor (19), fica, pelo menos parcialmente, em contato e/ou limitado por uma ou mais superfícies de transferência térmica (por exemplo, uma ou mais unidades de transferência térmica do tipo de camisa com pequenas cavidades, tais como 20A e 20B), diferentemente ou além da cobertura de tanque encamisada, são conectadas a elas. Nessas concretizações, uma ou mais superfícies de transferência térmica, resfriadas por um fluido de transferência térmica (por exemplo, água), tais como uma ou mais placas (de preferência, duas posicionadas em ambos os lados do coalescedor), que contatam o coalescedor ou entram em contato com o coalescedor na medida em que este se expande, em consequência da entrada de fluido (fluido coalescido - "C") e gás úmido no coalescedor (por exemplo, quando o coalescedor é construído de um material flexível circundando uma câmara interna, incluindo apenas uma tubulação e/ou contido dentro de uma câmara interna) por sua entrada de gás ("I"), e resfriar a câmara interna e seu conteúdo. Nessas concretizações, como em outras descritas no presente relatório descritivo, o coalescedor proporciona uma rota para escoamento de fluido tortuosa e/ou sem forma de serpentina, pela qual o gás fluido coalescido e/ou o gás úmido podem migrar. A rota para escoamento de fluido também pode compreender um ou mais tipos de malha e/ou sólidos (como o dispositivo antiespumante descrito acima) por toda ela ou parte dela. A área superficial do coalescedor não fica, nessas concretizações, tipicamente, em contato com as superfícies de transferência térmica por toda a sua área superficial. Por exemplo, em algumas concretizações, o coalescedor contata a uma ou mais superfícies de transferência térmica por 50% ou menos da sua área superficial (ver, por exemplo, o exemplo ilustrado na Figura 3). Como em outras concretizações, o conteúdo do coalescedor também pode ser resfriado pela temperatura ambiente do meio circundando o coalescedor, que não fica em contato com o sistema de transferência térmica ativo (por exemplo, a uma ou mais placas), a temperatura ambiente sendo, tipicamente, em torno da temperatura ambiente (por exemplo, 25ºC). O conteúdo da câmara interna é, tipicamente, gás úmido e o líquido migrando do espaço livre (por exemplo, a zona 5). A expansão do coalescedor promove a drenagem do líquido coalescido de volta para o DC, por forças passivas (por exemplo, gravidade) ou ativamente (por exemplo, por uso de uma bomba). O gás úmido continua sua migração pelo sistema, movimentando-se pelo coalescedor e para fora pela descarga ("O"), depois pelo filtro (que pode ser aquecido para desumidificar o gás úmido) e para o ambiente por uma saída de descarga. Esse movimento pode ser auxiliado por uso de um sistema de descarga, como descrito acima, que pode compreender, por exemplo, um ou mais ventiladores.
[0053] Esta invenção proporciona e descreve um ou mais sistemas (por exemplo, sistemas reacionais), compreendendo: um recipiente de reação (por exemplo, um DC); pelo menos um sistema de transferência térmica; uma cobertura de tanque encamisada posicionada acima do recipiente de reação (por exemplo, um DC); e um ou mais coalescedores compreendendo uma rota para escoamento de fluido tortuosa interna e em contato com a (por exemplo, sendo tipicamente posicionada na) cobertura de tanque encamisada; em que o recipiente de reação descartável pode compreender uma primeira zona, que pode compreender uma mistura reacional, mantida a uma primeira temperatura; o recipiente de reação descartável pode compreender uma segunda zona, compreendendo um espaço livre acima da mistura reacional, no qual o gás úmido migrando da mistura reacional pode migrar; a segunda zona pode ser mantida a uma segunda temperatura, inferior àquela da primeira temperatura; e um fluido migrando da segunda zona pode coalescer dentro da rota para escoamento de fluido tortuosa interna do coalescedor.
Em algumas concretizações, então, o sistema inclui: pelo menos um recipiente de reação descartável, compreendendo uma primeira e uma segunda zonas, a primeira zona compreendendo uma mistura reacional e a segunda zona compreendendo um espaço livre, no qual gás úmido migra da primeira zona; pelo menos um sistema de transferência térmica para manter a primeira zona a uma primeira temperatura; pelo menos um sistema de transferência térmica para manter a segunda zona a uma segunda temperatura, inferior à primeira temperatura; e o fluido migra do espaço livre (isto é, a segunda zona) e coalesce dentro da rota para escoamento de fluido interna do coalescedor.
Em algumas concretizações, o sistema compreende um recipiente de reação compreendendo um sistema de transferência térmica.
Em algumas concretizações, a cobertura de tanque encamisada é integral com o recipiente de reação.
Em algumas concretizações, o recipiente de reação também compreende um ou mais defletores de transferência térmica.
Em algumas concretizações, a cobertura de tanque encamisada suporta fisicamente um recipiente de reação descartável.
Em algumas concretizações, a transferência térmica é feita por contato radiante, convectivo, condutor ou direto, e/ou o fluido de transferência térmica é gás e/ou líquido.
Em algumas concretizações, um primeiro sistema de transferência térmica é associado com a primeira zona e um segundo sistema de transferência térmica é associado com a segunda zona.
Em algumas concretizações, um terceiro sistema de transferência térmica é também proporcionado pela cobertura de tanque encamisada, e pode ficar em comunicação fluida com o primeiro e/ou segundo sistema(s) de transferência térmica.
Em algumas concretizações, pelo menos dois dos sistemas de transferência térmica são contíguos entre si (por exemplo, interligados por uma rota para escoamento de fluido), pelo menos um dos sistemas de transferência térmica não é contíguo com pelo menos outro sistema de transferência térmica.
Em algumas concretizações, o segundo e o terceiro sistemas de transferência térmica são interligados.
Em algumas concretizações, o mesmo tipo de fluido de transferência térmica é em cada do um ou mais dos sistemas de transferência térmica, enquanto que, em algumas concretizações, o fluido de transferência térmica em cada do um ou mais dos sistemas de transferência térmica é diferente.
Nas concretizações preferidas, a segunda zona é posicionada acima da primeira zona, "acima" sendo relativa à direção de escoamento do gás úmido da mistura reacional na primeira zona para a segunda zona (por exemplo, a segunda zona é fisicamente acima da primeira zona). Em algumas concretizações, a segunda zona é definida parcialmente por uma superfície externa superior, adjacente à cobertura de tanque encamisada.
Como mencionado acima, essa disposição permite que o recipiente de reação descartável suporte maiores pressões que seriam possíveis de outro modo.
Em algumas concretizações, o pelo menos um dos coalescedores compreende superfícies superior e inferior, e a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna é contígua com quaisquer de ambas as ditas superfície(s) superior e/ou inferior.
Em algumas concretizações, o pelo menos um dos coalescedores é compreendido de pelo menos dois pedaços de material flexível, fundidos conjuntamente para formar uma câmara compreendendo a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna.
Em algumas concretizações, a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna da câmara pode ser definida por seções fundidas dos pelo menos dois pedaços de material flexível.
Em algumas concretizações, a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna é definida por um terceiro material, contido dentro da câmara.
Em algumas concretizações, pelo menos um dispositivo antiespumante é posicionado entre o recipiente de reação descartável e o ou pelo menos um dos coalescedores.
Em algumas concretizações, o sistema pode compreender, configurado tipicamente como parte do recipiente de reação, pelo menos um defletor compreendendo um primeiro subconjunto, consistindo essencialmente de um primeiro material unido a um segundo material, para formar um primeiro canal de distribuição; um segundo subconjunto, consistindo essencialmente de um primeiro material unido a um segundo material, para formar um segundo canal de distribuição; opcionalmente, uma barra de fechamento, que une o primeiro subconjunto ao segundo subconjunto; e um canal de descarga, entre o primeiro subconjunto e o segundo subconjunto; em que a barra de fechamento, quando presente, ajusta a largura do canal de descarga, e os canais de distribuição não se comunicam com o canal de descarga, a menos que um vazamento se forme dentro de um canal de distribuição.
Em algumas concretizações, pelo menos um desses defletores é associado com a primeira zona, e um desses defletores separado é associado com a segunda zona.
Como mencionado acima, em algumas concretizações, o sistema pode compreender múltiplos coalescedores, que podem ser ou não interligados por uma ou mais rotas para escoamento de fluido e/ou por pelo menos um dispositivo antiespumante.
Em algumas concretizações, pelo menos um ou cada um dos coalescedores compreende uma superfície inferior e que pelo menos cerca de 25% da área superficial da dita superfície inferior fica na cobertura de tanque encamisada.
Em algumas concretizações, o coalescedor pode compreender: um recipiente flexível compreendendo uma rota para escoamento de fluido tortuosa; uma forma tubular flexível, semirrígida ou rígida para remoção ciclônica de gás do espaço livre; e/ou um recipiente compreendendo sólidos em malha e/ou acondicionados. Tipicamente, os sistemas, descritos no presente relatório descritivo, compreendem uma bomba de descarga. Em algumas dessas concretizações, o tubo pode conectar a bomba de descarga, a jusante de um filtro de barreira estéril, em comunicação fluida com o recipiente de reação descartável; o tubo pode conectar a bomba de descarga ao coalescedor e a uma entrada ou uma saída de uma barreira estéril, em comunicação fluida com o recipiente de reação descartável; a bomba de descarga pode incluir um controle de velocidade variável e/ou pode ser, opcionalmente, ligado operacionalmente à instrumentação para manter a pressão do DC; o sistema de descarga pode incluir pelo menos um primeiro ventilador, localizado, opcionalmente, no condensador, que pode extrair o gás de descarga pelo dispositivo de coalescência e para a e/ou por uma barreira estéril a jusante; e/ou, opcionalmente, pelo menos um ventilador recirculando gás de descarga dentro do espaço livre do condensador e/ou do dispositivo de coalescência. Em algumas concretizações, o sistema compreende um sistema de transferência térmica, pelo menos parcialmente em contato direto com a parte externa da segunda zona e que não é, pelo menos parcialmente, posicionado dentro do recipiente de reação (por exemplo, como ilustrado na Figura 5). Aqueles versados na técnica vão ser capazes de originar concretizações adicionais desta descrição.
[0054] Em algumas concretizações, os sistemas, descritos no presente relatório descritivo, podem compreender um ou mais transmissores ou sensores de pressão, células de carga e/ou balanças (por exemplo, balança de plataforma) em contato com a segunda zona (por exemplo, o espaço livre), que mede a pressão nas paredes do recipiente de reação dentro da segunda zona pelos, por exemplo, gases e fluidos presentes neles. Em algumas concretizações, o transmissor de pressão pode ser um transmissor de pressão de diafragma ou uma ou mais células de carga. O transmissor de pressão pode incluir uma membrana, para detectar pressão nas paredes do recipiente de reação. Em algumas concretizações, o ou os transmissores de pressão ou a ou as células de carga contatam a superfície externa do recipiente de reação (por exemplo, a membrana de um transmissor de pressão de diafragma contata a superfície externa do recipiente de reação, adjacente à segunda zona). Em algumas concretizações, o transmissor de pressão fica em comunicação com um sistema de controle para monitorar (por exemplo, analisar as informações relativas a essa pressão) e ajustar a mesma, se necessário, para garantir que a pressão não exceda a capacidade do recipiente de reação (por exemplo, o recipiente de reação descartável), para manter sua integridade na presença dessa pressão. Em algumas concretizações, o sistema de controle ajusta a pressão dentro da segunda zona usando uma bomba de descarga (por exemplo, por ativação da bomba de descarga para remover parte dos gases e assemelhados da segunda zona). Em algumas concretizações, o sistema de controle é automatizado (por exemplo, usando software). Outras concretizações compreendendo esses transmissores de pressão também são consideradas no presente relatório descritivo, como vai ser entendido por aqueles versados na técnica.
[0055] Em algumas concretizações, o sistema reacional pode incluir um recipiente de reação descartável, compreendendo uma parede, tendo superfícies externa e interna circundando uma câmara de reação, a superfície interna sendo diretamente adjacente à câmara de reação; um ou mais canais para escoamento de fluido (ou rotas para escoamento de fluido) se estendendo para a câmara de reação pela parede; o canal para escoamento de fluido compreendendo múltiplas saídas fluídicas e terminando em uma extremidade fechada.
Como o canal para escoamento de fluido termina em uma extremidade fechada, o fluido, escoando pelo canal para escoamento de fluido, sai dele pelas saídas fluídicas.
Em algumas concretizações, o canal para escoamento de fluido pode ser ou compreender um tubo compreendendo saídas fluídicas (por exemplo, como furos nas paredes do tubo). Em algumas concretizações, o fluido sai do canal para escoamento de fluido sob uma pressão suficiente para fazer com que o fluido entre em contato com a superfície interna por, por exemplo, aspersão para fora na direção dela.
Em algumas concretizações, a extremidade fechada é formada por, por exemplo, paredes fundidas do canal para escoamento de fluido ou por uma tampa cobrindo a extremidade do canal para escoamento de fluido.
Em algumas concretizações, as saídas fluídicas são posicionadas aproximadamente na parte central dentro da câmara de reação, relativa à superfície interna.
Em algumas concretizações, as saídas fluídicas dentro da câmara de reação são distribuídas relativamente uniformemente ao longo do canal para escoamento de fluido.
Em algumas concretizações, as saídas fluídicas são dispostas para distribuir fluido do canal para escoamento de fluido a vários ângulos; e/ou distribuir o fluido longe do canal para escoamento de fluido substancialmente em uma direção perpendicular e/ou em direções ascendentes, e/ou substancialmente em todas as direções.
Em algumas concretizações, a câmara de reação é pelo menos parcialmente esférica (por exemplo, formando uma forma, tal como uma cúpula - por exemplo, assemelhando-se à parte superior oca de uma esfera). Em algumas concretizações, o fluido escoando pelo canal para escoamento de fluido é uma solução de limpeza.
Em algumas concretizações, o fluxo de fluido para o canal para escoamento de fluido e/ou para a câmara de reação é regulado por um sistema de controle, tal como um sistema de controle automatizado (usando, por exemplo, software). Os sistemas de reação exemplificativos, para os quais essas concretizações podem ser adequadas, incluem, mas não são limitados a qualquer dos descritos no presente relatório descritivo (por exemplo, os sistemas de reação compreendendo uma primeira e uma segunda zonas - por exemplo, um espaço livre), quaisquer dos descritos no pedido de patente U.S.
8.658.419 B2 e/ou na publicação do pedido de patente U.S. de nº 2016/0272931 A1, ambos sendo incorporados, desse modo, nas suas totalidades no presente relatório descritivo. Outras concretizações, compreendendo essas estruturas de canais para escoamento de fluido, também são consideradas no presente relatório descritivo, como vai ser entendido por aqueles versados na técnica.
[0056] Ácido e base são adicionados rotineiramente aos sistemas de reatores (por exemplo, fermentadores, biorreatores e assemelhados) para ajustar o pH entre 2,5 e 11 para conduzir determinados processos, tais como, por exemplo, digerir células, desativar vírus ou para descontaminação química desses sistemas (por exemplo, de micróbios ou agentes ativos). Em algumas concretizações, um ácido ou base forte pode ser usado para tratar (por exemplo, limpar) a câmara de reação. Materiais típicos, tais como filmes de polietileno e portas de poliolefinas são entendidos por aqueles versados na técnica como sendo compatíveis (por exemplo, estruturalmente estáveis) com soluções tendo um pH de 2,5 a 11, com apenas dados de suporte limitados no que se refere ao pH no qual esses materiais falham de fato. Há uma necessidade na técnica para sistemas de reação adequados para uso com soluções tendo um pH de zero a 14. Em algumas concretizações, então, o um ou mais canais para escoamento de fluido descritos acima e as estruturas relacionadas (por exemplo, portas) são quimicamente compatíveis (por exemplo, estruturalmente estáveis) com soluções tendo um pH de zero a 14 (referido no presente relatório descritivo como "compatibilidade com pH alto/baixo"). Os materiais exemplificativos, que podem proporcionar essa compatibilidade com pH alto/baixo, incluem um elastômero termoplástico (TPE), tal como, por exemplo, uma mistura compreendendo um elastômero termoplástico (por exemplo, pelo menos cerca de 20% em peso) e poliolefina (menos de cerca de 50% em peso), compreendendo ainda, opcionalmente, estireno, e/ou como descrito no pedido de patente U.S. de Nº 9.334.984 B2 (Siddhamalli et al.). Um tubo compatível com pH alto/baixo exemplificativo, que pode ser usado como descrito no presente relatório descritivo, é o tubo C- Flex disponível comercialmente (Saint-Gobain Performance Plastics Corp., por exemplo, compreendendo quaisquer das formulações 374, 082 ou 072). Em algumas concretizações, a solução ácido ou básica pode ser mantida em um recipiente compatível com pH alto/baixo (por exemplo, um recipiente de vidro) e transferida para a câmara de reação por um canal para escoamento de fluido compatível com pH alto/baixo (por exemplo, um tubo compreendido de um TPE). O canal para escoamento de fluido compatível com pH alto/baixo pode se estender por uma porta, compreendida de um material incompatível com pH alto/baixo (por exemplo, uma porta de poliolefina), conduzindo da parte externa para a interna da câmara de reação, ou pode ficar rente com a extremidade da abertura de porta para a câmara de reação, de modo que o material incompatível com pH alto/baixo, compreendendo a porta (por exemplo, uma poliolefina), não seja posto em contato com a solução de pH alto/baixo.
Em algumas concretizações, a porta de poliolefina pode incluir uma superfície em forma de disco, tendo um diâmetro maior do que aquele do canal para escoamento de fluido (ver, por exemplo, a Figura 4). A Figura 4 ilustra disposições exemplificativas de um canal para escoamento de fluido compatível com pH alto/baixo (por exemplo, um tubo) (1) dentro de um tubo de maior diâmetro, que compreende, tipicamente, um material que não é compatível com pH alto/baixo (isto é, um material que é incompatível com pH alto/baixo) (2). Na Figura 4, o tubo compatível com pH alto/baixo (1) e o tubo incompatível com pH alto/baixo (2) são mostrados com uma estrutura de porta (3, incluindo o disco de porta 4a e o pescoço de porta 4b). Em algumas concretizações, a porta pode compreender um disco de porta (4a), um pescoço estendido (5), que serve, efetivamente, como o tubo externo (aquele com um diâmetro maior do que o canal/tubo compatível com pH alto/baixo). O tubo compatível com pH alto/baixo (1) é conectado, tipicamente, a uma fonte da solução de pH baixo ou alto, que vai ser depositada na câmara de reação pelo tubo compatível com pH alto/baixo (1). Por uso dessa disposição, a solução de pH alto/baixo pode ser então depositada na câmara de reação e em qualquer fluido contido nela (por exemplo, reagentes deixados após a reação estar completa), sem contatar e/ou danificar as partes incompatíveis com o pH do sistema de reação.
O fluido contido dentro da câmara de reação (incluindo aquele após adição da solução de baixo ou alto pH) é mantido a um pH compatível com o material do que o recipiente descartável é compreendido (por exemplo, o material circundando ou formando a câmara de reação). Esse pH compatível é tipicamente de cerca de 2,5 a cerca de 11 (por exemplo, um ponto de ajuste/controle aceitável). Essas modificações nos sistemas descritos no presente relatório descritivo propiciam a passagem de soluções de alto/baixo pH (isto é, abaixo de pH 2,5 ou acima de pH 11) de um recipiente de fonte à câmara de reação, sem o risco de falha de material, devido à incompatibilidade com pH.
Desse modo, em algumas concretizações,
os sistemas de reação descartáveis, descritos no presente relatório descritivo, podem incluir um canal para escoamento de fluido e, opcionalmente, parte ou preferivelmente todo o tubo que conduz para o canal para escoamento de fluido e/ou a câmara de reação, compreendidos de um material que se mantém estruturalmente intacto na presença de um fluido, tendo um pH entre zero e 14. Em algumas concretizações, o material é ou compreende um elastômero termoplástico. Outra disposição dessas partes, e de partes similares, e outros materiais compatíveis com pH alto/baixo são também considerados no presente relatório descritivo sendo entendido por aqueles versados na técnica.
[0057] Um ou mais tubos compatíveis com pH alto/baixo (por exemplo, canais para escoamento de fluido) podem ser preparados e incluídos em conjuntos de tubos, para uso no sistema de transferência de solução de alto/baixo pH (por exemplo, "conjuntos de tubos", sistema de "tubo dentro de tubo"; ver, por exemplo, as concretizações exemplificativas ilustradas na Figura 4). Por exemplo, um primeiro canal para escoamento de fluido (por exemplo, um tubo), compreendido em um material compatível com pH alto/baixo (por exemplo, um material que é estável em uma faixa de pH de 0 - 14), pode ser inserido ou construído dentro (por exemplo, por sobremoldagem) de um segundo canal para escoamento de fluido (por exemplo, um tubo), que não é compreendido de um material compatível com pH alto/baixo (por exemplo, um material que não é estável em uma faixa de pH de 0 - 14). Em algumas concretizações, esses conjuntos de tubos podem ser construídos por, por exemplo: construção de uma parte sobremoldada (sobremoldagem do diâmetro interno (ID) de um tubo externo no diâmetro externo (OD) de um tubo interno), e inserção do tubo interno pela porta (conduzindo para a câmara de reação), na qual a mangueira externa é posicionada sobre a mangueira interna e a rebarba (quando presente). Em algumas concretizações, esses conjuntos de tubos podem ser construídos por, por exemplo: construção de uma parte sobremoldada; inserção de um tubo interno (por exemplo, uma mangueira) pela porta, compreendida de um material incompatível com pH alto/baixo, de modo que o tubo externo (por exemplo, a mangueira) seja posicionado sobre o tubo interno (por exemplo, a mangueira) e sobre a rebarba; enchimento do espaço anular com resina e fusão da mesma para obter selagem de escoamento pelos dois tubos (por exemplo, desse modo, enchendo o espaço anular). Outros métodos para manufatura desses sistemas de compatível com pH são também considerados no presente relatório descritivo como entendido por aqueles versados na técnica.
[0058] Desse modo, em algumas concretizações, esta invenção proporciona sistemas, compreendendo: um recipiente de reação; opcionalmente, mas preferivelmente, pelo menos um sistema de transferência térmica; opcionalmente, uma cobertura de tanque encamisada acima do recipiente de reação; opcionalmente, mas preferivelmente, um coalescedor compreendendo uma rota para escoamento de fluido tortuosa, interna; pelo menos um filtro de descarga; e uma fonte de ar aquecido, em que: o recipiente de reação pode compreender uma primeira zona, compreendendo uma mistura reacional mantida a uma primeira temperatura; o recipiente de reação pode compreender uma segunda zona, compreendendo um espaço livre acima da mistura reacional, para o qual o gás úmido, migrando da mistura reacional, pode migrar; a segunda zona pode ser mantida a uma segunda temperatura, mais baixa do que aquela da primeira temperatura; um fluido que, ao migrar da segunda zona, pode coalescer dentro da rota para escoamento de fluido tortuosa, interna do coalescedor, quando presente; e um gás de descarga, que sai do recipiente de reação e depois sai do sistema pelo filtro de descarga; a fonte de ar aquecido inclui ar aquecido para o gás de descarga, para produzir um gás de descarga misturado, após deixar o recipiente de reação e antes da, ou concorrente com, sua saída do sistema pelo filtro de descarga.
Em algumas concretizações desses sistemas, a fonte de ar aquecido introduz ar no gás de descarga, após ele sair do recipiente de reação e antes de sua saída do sistema pelo filtro de descarga.
Em algumas concretizações, o sistema compreende um coalescedor, pelo qual o gás de descarga atravessa, e a fonte de ar aquecido introduz ar no gás de descarga, após ele sair do coalescedor, para produzir o gás de descarga misturado, que depois sai do sistema pelo filtro de descarga.
Nas concretizações preferidas, a umidade relativa do gás de descarga misturado é inferior àquela do gás de descarga.
Em algumas concretizações: (a) o recipiente de reação é um recipiente de reação descartável; b) o sistema compreende ainda um recipiente de reação compreendendo um sistema de transferência térmica; c) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada integral com um recipiente de reação, no qual o sistema de reação está contido; d) o sistema compreende um coalescedor; o recipiente de reação descartável compreende uma primeira e uma segunda zonas, a primeira zona compreendendo uma mistura reacional e a segunda zona compreendendo um espaço livre, no qual o gás úmido migra da primeira zona; a primeira zona é mantida a uma primeira temperatura; a segunda zona a uma superfície temperatura, mais baixa do que a primeira temperatura; e o fluido, que migra do espaço livre, coalesce dentro do canal para escoamento de fluido interno do coalescedor; e) a transferência térmica é feita por contato radiante, convectivo, condutor ou direto, e/ou o fluido de transferência térmica é gás e/ou líquido; f) o recipiente de reação descartável compreende uma primeira e uma segunda zonas, a primeira zona compreendendo uma mistura reacional e a segunda zona compreendendo um espaço livre, no qual o gás úmido migra da primeira zona, e um primeiro sistema de transferência térmica associado com a primeira zona e um segundo sistema de transferência térmica associado com a segunda zona; g) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada; e o recipiente de reação descartável compreende uma primeira e uma segunda zonas, um primeiro sistema de transferência térmica associado com a primeira zona, um segundo sistema de transferência térmica associado com a segunda zona, e um terceiro sistema de transferência térmica é proporcionado pela cobertura de tanque encamisada, que fica, opcionalmente, em comunicação fluida com o primeiro e/ou o segundo sistema(s) de transferência térmica, pelo menos dois dos sistemas de transferência térmica são contíguos entre si, pelo menos um dos sistemas de transferência térmica não é contíguo com pelo menos outro sistema de transferência térmica, pelo menos dois dos sistemas de transferência térmica são interligados por uma rota para escoamento de fluido, o segundo e o terceiro sistemas de transferência térmica são interligados, e/ou o mesmo tipo de fluido de transferência térmica fica em cada um dos sistemas de transferência térmica; h) a segunda zona é posicionada acima da primeira zona; i) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada e a segunda zona é definida, parcialmente, por uma superfície externa superior, adjacente à cobertura de tanque encamisada; j) o sistema compreende um coalescedor, em que: o coalescedor compreende uma superfície superior e uma inferior, e a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna é contígua com qualquer uma ou com ambas das superfícies superior e/ou inferior, o coalescedor é compreendido de pelo menos dois pedaços de material flexível, fundidos conjuntamente, para formar uma câmara, que compreende a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna, a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna sendo definida por seções fundidas dos pelo menos dois pedaços de material flexível, e/ou a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna é definida por um terceiro material contido dentro da câmara; k) o sistema compreende um coalescedor, que compreende ainda pelo menos um dispositivo antiespumante, posicionado entre o recipiente de reação descartável e o coalescedor; l) o sistema compreende um sistema de transferência térmica, compreendendo pelo menos um defletor compreendendo um primeiro subconjunto, consistindo essencialmente de um primeiro material, unido a um segundo material para formar um primeiro canal de distribuição; um segundo subconjunto consistindo essencialmente primeiro material, unido a um segundo material para formar um segundo canal de distribuição; opcionalmente, uma barra de fechamento, que une o primeiro conjunto ao segundo subconjunto; e um canal de descarga entre o primeiro subconjunto e o segundo subconjunto; em que a barra de fechamento, quando presente, ajusta a largura do canal de descarga, e os canais de distribuição e o canal de descarga não se comunicam entre eles, a menos que um vazamento se forme dentro de um canal de distribuição, opcionalmente, em que pelo menos um desses defletores é associado com a primeira zona, e um desses defletores separado é associado com a segunda zona; m) o sistema compreende múltiplos coalescedores, opcionalmente, em que os coalescedores não são interligados por uma ou mais rotas para escoamento de fluido, são interligados por uma ou mais rotas para escoamento de fluido, um ou mais dos coalescedores é ou são associados com pelo menos um dispositivo antiespumante, cada coalescedor compreende uma superfície inferior em contato com a cobertura de tanque encamisada; n) o sistema compreende um coalescedor, que compreende um recipiente flexível compreendendo uma rota para escoamento de fluido tortuosa, compreende uma forma tubular flexível, semirrígida ou rígida, que proporciona remoção ciclônica de gás do espaço livre; e/ou compreende um recipiente, compreendendo sólidos em malha e/ou acondicionados; o) o sistema compreende uma bomba de descarga, em que, opcionalmente: o tubo conecta a bomba de descarga, a jusante de um filtro de barreira estéril, em comunicação fluida com o recipiente de reação descartável; o tubo conecta a bomba de descarga ao coalescedor e a uma entrada ou uma saída de uma barreira estéril, em comunicação fluida com o recipiente de reação descartável; a bomba de exaustão compreende um controle de velocidade variável e é, opcionalmente, ligada operacionalmente à instrumentação para manter pressão no DC; um primeiro ventilador, localizado opcionalmente no condensador, extrai o gás de descarga do espaço livre pelo dispositivo de coalescência e para ou por uma barreira estéril a jusante; e/ou pelo menos um segundo ventilador, que recircula gás dentro do espaço livre do condensador e/ou dispositivo de coalescência; p) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada, que suporta fisicamente um recipiente de reação descartável; q) o sistema compreende um sistema de transferência térmica, pelo menos parcialmente, diretamente em contato com a parte externa da segunda zona e, pelo menos parcialmente, não posicionado dentro do recipiente de reação; e/ou r) o recipiente de reação compreende uma primeira zona, compreendendo uma mistura reacional mantida a uma primeira temperatura, uma segunda zona, compreendendo um espaço livre, acima da mistura reacional, no qual gás úmido migrando a mistura reacional pode migrar; e pelo menos um transmissor de pressão de diafragma, uma célula de carga e/ou uma balança em contato com a segunda zona, compreendendo, opcionalmente, uma membrana para detectar pressão em contato com o recipiente de reação, que detecta a pressão exercida no recipiente de reação pelos gases e fluidos presentes na segunda zona, e/ou que contata a superfície externa do recipiente de reação, que fica em comunicação fluida com um sistema de controle para ajustar a pressão dentro da segunda zona, em resposta às informações recebidas do transmissor de pressão de diafragma, opcionalmente, em que o sistema de controle monitora continuamente as informações geradas pelo sistema, ajusta a pressão dentro da segunda zona, usando uma bomba de descarga, e/ou é automatizado.
Nas concretizações preferidas, o recipiente de reação, incluído nesses sistemas, é um recipiente de reação descartável.
Em algumas concretizações preferidas, o sistema compreende: a) pelo menos uma linha de descarga conduzindo de um recipiente de reação descartável (DC), pela qual o gás de descarga saindo do DC atravessa; b) um filtro de descarga, pelo qual o gás de descarga atravessa para sair do sistema; c) pelo menos uma fonte de ar aquecido externo; d) pelo menos uma rota para escoamento de fluido conectando a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo à pelo menos uma linha de descarga; e, e) opcionalmente, um filtro estéril, entre a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo à pelo menos uma linha de descarga, e pelo menos uma segunda rota para escoamento de fluido conectando o ar aquecido, que sai do filtro estéril, e a pelo menos uma linha de descarga.
Nas concretizações preferidas, o ar aquecido externo compreende uma temperatura, suficientemente acima daquela do gás de descarga, de modo que, por mistura do ar aquecido externo com o gás de descarga, produza um gás de descarga misturado, a umidade relativa do gás de descarga misturado seja inferior àquela do gás de descarga.
Nas concretizações preferidas, a umidade relativa do gás de descarga misturado é suficientemente baixa, de modo que a umidade do gás de descarga misturado não se acumule no filtro, na medida em que o gás de descarga misturado sai do sistema.
Nas concretizações preferidas, esta invenção também proporciona métodos para diminuir a umidade relativa de um gás de descarga dentro de um sistema de reação, que compreende atravessar o gás de descarga por quaisquer desses sistemas. Nas concretizações preferidas, esta invenção também proporciona métodos para conduzir uma reação usando quaisquer desses sistemas. Outros aspectos e concretizações desta invenção são também considerados como entendidos por aqueles versados na técnica.
[0059] Os termos "cerca de", "aproximadamente" e assemelhados, quando precedendo uma lista de valores numéricos ou uma faixa deles, se referem a cada valor individual na lista ou faixa como se, independentemente, cada valor individual na lista ou faixa fosse imediatamente precedido por esse termo. Os termos significam que os valores aos quais os mesmos se referem são exatamente eles, próximos deles ou similares a eles. O termo "manter" relativo às temperaturas não é mencionado para indicar que uma temperatura particular se mantém igual por todo qualquer período de tempo particular. Deve-se entender que uma temperatura "mantida" a um nível particular vai variar com o tempo, por exemplo, 0,1 - 10%, tal como por cerca de qualquer um de 1%, 5% ou 10%. "Preso firmemente", "afixado" ou "unido" significa que pelo menos dois materiais são ligados um ao outro em uma maneira substancialmente permanente. As várias partes descritas no presente relatório descritivo podem ser ligadas entre si usando, por exemplo, soldagem, usando um adesivo, outro processo similar e/ou usando conectores, tais como tubos. As partes devem se manter presas entre si durante uso, significando que os pontos de fixação (por exemplo, limites, juntas) entre as partes devem ser capazes de suportar forças hidráulicas e outras encontradas dentro do recipiente de reação e entre as partes, devido, por exemplo, ao movimento do conteúdo do reator, em resposta à ação do mecanismo agitador, além das pressões criadas desse fluxo de meios de transferência térmica. "Opcional" ou "opcionalmente" significa que o evento ou circunstância descrito subsequentemente pode ocorrer ou não, e que a descrição inclui casos nos quais o evento ou circunstância ocorre e casos em que não ocorre. As faixas podem ser expressas, no presente relatório descritivo, como de cerca de um valor particular, e/ou a cerca de outro valor particular. Quando essa faixa é expressa, outro aspecto inclui de um valor particular e/ou a outro valor particular. De modo similar, quando os valores são expressos como aproximações, por uso do antecedente cerca de ou aproximadamente, deve-se entender que o valor particular forma outro aspecto. Deve-se entender ainda que os pontos finais de cada uma das faixas são significativos tanto em relação a outro ponto final, quanto independentemente do outro ponto final. As faixas (por exemplo, 90 - 100%) são mencionadas como incluindo a própria faixa, bem como cada valor independente dentro da faixa, como se cada valor fosse listado individualmente. O termo "sobre" ou "em", a menos que indicado de outro modo, significa "diretamente sobre ou diretamente conectado a outro elemento" (por exemplo, duas partes dos sistemas descritos no presente relatório descritivo). O termo "adjacente a" pode se referir a uma conexão indireta entre dois elementos, tais como partes dos sistemas descritos no presente relatório descritivo.
[0060] Uma "rota para escoamento de fluido" é uma rota dentro dos sistemas descritos no presente relatório descritivo (por exemplo, um canal), pela qual um ou mais fluidos (por exemplo, um gás ou líquido) pode migrar e/ou pode ser transportado e/ou movimentado por ela. Uma "conexão fluídica" ou ficar "em comunicação fluídica" se refere a pelo menos duas partes dos sistemas descritos no presente relatório descritivo, pelas quais fluido pode escoar direta e/ou indiretamente (por exemplo, como um fluido pode se movimentar de um recipiente de reação descartável a um coalescedor, e/ou vice- versa, desse modo, o recipiente de reação e o coalescedor compartilham uma "conexão fluídica" e ficam em "comunicação fluídica" um com o outro). Uma "rota fluida" ou uma "rota para escoamento de fluido" ou um "canal para escoamento de fluido" é uma rota como entendido comumente por aqueles versados na técnica (por exemplo, um canal) pelo qual fluido pode escoar. Outros termos similares neste relatório descritivo vão ser entendidos por aqueles versados na técnica, quando lidos nos seus contextos adequados.
[0061] Todas as referências citadas dentro deste relatório descritivo são assim incorporadas por referência nas suas totalidades. Determinadas concretizações foram descritas no presente relatório descritivo, mas são proporcionadas como exemplos apenas e não são tencionadas, de modo algum, para limitar o âmbito das reivindicações. Ainda que determinadas concretizações tenham sido descritas em termos das concretizações preferidas, deve-se entender que variações e modificações vão ocorrer àqueles versados na técnica. Portanto, pretende-se que as reivindicações em anexo cubram todas essas variações equivalentes, que se enquadram dentro do âmbito das reivindicações apresentadas a seguir.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: a. um recipiente de reação; b. pelo menos um sistema de transferência térmica; c. opcionalmente, uma cobertura de tanque encamisada posicionada acima do recipiente de reação; d. opcionalmente, um coalescedor compreendendo uma rota para escoamento de fluido tortuosa, interna; e. pelo menos um filtro de descarga; e f. uma fonte de ar aquecido, em que: o recipiente de reação pode compreender uma primeira zona, compreendendo uma mistura reacional mantida a uma primeira temperatura; o recipiente de reação pode compreender uma segunda zona, compreendendo um espaço livre acima da mistura reacional no qual gás úmido, migrando da mistura reacional, pode migrar; a segunda zona pode ser mantida a uma segunda temperatura inferior à primeira temperatura; o fluido migrando da segunda zona pode coalescer dentro da rota para escoamento de fluido tortuosa, interna do coalescedor, quando presente; o gás de descarga sai do recipiente de reação e depois sai do sistema pelo filtro de descarga; e a fonte de ar aquecido introduz ar aquecido no gás de descarga para produzir um gás de descarga misturado, após ele sair do recipiente de reação e antes de, ou concorrente com, sua saída do sistema pelo filtro de descarga.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de ar aquecido introduz ar no gás de descarga, após ele sair do recipiente de reação e antes de sua saída do sistema pelo filtro de descarga.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende o coalescedor, pelo qual o gás de descarga atravessa, e a fonte de ar aquecido introduz ar no gás de descarga, após ele sair do coalescedor, para produzir o gás de descarga misturado, que depois sai do sistema pelo filtro de descarga.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a umidade relativa do gás de descarga misturado é inferior àquela do gás de descarga.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a) o recipiente de reação é um recipiente de reação descartável; b) o sistema compreende ainda um recipiente de reação compreendendo um sistema de transferência térmica; c) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada, integral com um recipiente de reação no qual o sistema reacional fica contido; d) o sistema compreende um coalescedor; o recipiente de reação descartável compreende uma primeira e uma segunda zonas, a primeira zona compreendendo uma mistura reacional e a segunda zona compreendendo um espaço livre, para o qual gás úmido migra da primeira zona; a primeira zona é mantida a uma primeira temperatura; a segunda zona a uma segunda temperatura, inferior à primeira temperatura; e o fluido, migrando do espaço livre, coalesce dentro do canal para escoamento de fluido, interno do coalescedor; e) a transferência térmica é feita por contato radiante,
convectivo, condutor ou direto, e/ou o fluido de transferência térmica é gás e/ou líquido; f) o recipiente de reação descartável compreende uma primeira e uma segunda zonas, a primeira zona compreendendo uma mistura reacional e a segunda zona compreendendo um espaço livre, para o qual gás úmido migra da primeira zona, e um primeiro sistema de transferência térmica associado com a primeira zona e um segundo sistema de transferência térmica associado com a segunda zona; g) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada; e o recipiente de reação descartável compreende uma primeira e uma segunda zonas, um primeiro sistema de transferência térmica associado com a primeira zona, um segundo sistema de transferência térmica associado com a segunda zona, e um terceiro sistema de transferência térmica é proporcionado pela cobertura de tanque encamisada, que fica opcionalmente em comunicação fluida com o primeiro e/ou segundo sistema(s) de transferência térmica, pelo menos dois dos sistemas de transferência térmica são contíguos entre si, pelo menos um dos sistemas de transferência térmica não é contíguo com pelo menos outro sistema de transferência térmica, pelo menos dois dos sistemas de transferência térmica são interligados por uma rota para escoamento de fluido, o segundo e o terceiro sistemas de transferência térmica são interligados, e/ou o mesmo tipo de fluido de transferência térmica fica em cada um dos sistemas de transferência térmica; h) a segunda zona é posicionada acima da primeira zona; i) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada, e a segunda zona é definida parcialmente por uma superfície externa superior adjacente à cobertura de tanque encamisada;
j) o sistema compreende um coalescedor, em que: o coalescedor compreende superfícies superior e inferior, e a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna é contígua com qualquer uma de ambas das superfícies superior e/ou inferior, o coalescedor é compreendido de pelo menos dois pedaços de material flexível fundidos conjuntamente para formar uma câmara compreendendo a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna, a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna é definida por seções fundidas dos pelo menos dois pedaços de material flexível, e/ou a rota para escoamento de fluido tortuosa, interna é definida por um terceiro material, contido dentro da câmara; k) o sistema compreende um coalescedor, que compreende ainda pelo menos um dispositivo antiespumante, posicionado entre o recipiente de reação descartável e o coalescedor; l) o sistema compreende um sistema de transferência térmica compreendendo pelo menos um defletor, compreendendo um primeiro subconjunto, consistindo essencialmente de um primeiro material unido com um segundo material para formar um primeiro canal de distribuição; um segundo subconjunto, consistindo essencialmente de um primeiro material unido a um segundo material para formar um segundo canal de distribuição; opcionalmente, uma barra de fechamento, que une o primeiro conjunto com o segundo subconjunto; e um canal de descarga entre o primeiro subconjunto e o segundo subconjunto, em que a barra de fechamento, quando presente, ajusta a largura do canal de descarga, e os canais de distribuição não se comunicam com o canal de descarga a menos que um vazamento se forme dentro de um canal de distribuição, opcionalmente, em que pelo menos um desses defletores é associado com a primeira zona e um separado dos defletores é associado com a segunda zona; m) o sistema compreende múltiplos coalescedores, opcionalmente, em que os coalescedores não são interligados por uma ou mais rotas para escoamento de fluido, são interligados por uma ou mais rotas para escoamento de fluido, ou mais dos coalescedores é associado com pelo menos um dispositivo antiespumante, cada coalescedor compreende uma superfície inferior em contato com a cobertura de tanque encamisada; n) o sistema compreende um coalescedor, que compreende um recipiente flexível compreendendo uma rota para escoamento de fluido tortuosa, compreende uma forma tubular flexível, semirrígida ou rígida proporcionando uma remoção ciclônica de gás do espaço livre; e/ou compreende um recipiente compreendendo sólidos em malha e/ou acondicionados; o) o sistema compreende uma bomba de descarga, opcionalmente, em que: um tubo conecta a bomba de descarga, a jusante de um filtro de barreira estéril, em comunicação fluida com o recipiente de reação descartável; um tubo conecta a bomba de descarga ao coalescedor e a uma entrada ou uma saída de uma barreira estéril, em comunicação fluida com o recipiente de reação descartável; a bomba de descarga compreende um controle de velocidade variável e é, opcionalmente, ligada operacionalmente à instrumentação para manter a pressão do DC; um primeiro ventilador, localizado opcionalmente no condensador, extrai gás de descarga do espaço livre pelo dispositivo de coalescência e para ou por uma barreira estéril a jusante; e/ou pelo menos um segundo ventilador, que recircula gás de descarga dentro do espaço livre do condensador, e/ou do dispositivo de coalescência; p) o sistema compreende uma cobertura de tanque encamisada, que suporta fisicamente um recipiente de reação descartável; q) o sistema compreende um sistema de transferência térmica, pelo menos parcialmente em contato direto com a parte externa da segunda zona e pelo menos parcialmente não posicionado dentro do recipiente de reação; e/ou r) o recipiente de reação compreende: uma primeira zona compreendendo uma mistura reacional mantida a uma primeira temperatura; uma segunda zona compreendendo um espaço livre acima da mistura reacional, na qual gás úmido, migrando da mistura reacional, pode migrar; e pelo menos um transmissor de pressão de diafragma, uma célula de carga e/ou uma balança em contato com a segunda zona, compreendendo, opcionalmente, uma membrana para detectar pressão em contato com o recipiente de reação, detecta a pressão exercida no recipiente de reação por gases e fluidos presentes na segunda zona, e/ou contata a superfície externa do recipiente de reação, ficando em comunicação fluida com um sistema de controle, para ajustar a pressão dentro da segunda zona em resposta às informações recebidas do transmissor de pressão de diafragma, opcionalmente, em que o sistema de controle monitora continuamente as informações geradas pelo sistema, ajusta a pressão dentro da segunda zona por uso de uma bomba de descarga, e/ou é automatizado.
6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que o recipiente de reação é um recipiente de reação descartável.
7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que compreende: a) pelo menos uma linha de descarga conduzindo de um recipiente de reação descartável (DC), pela qual o gás de descarga saindo do DC atravessa; b) um filtro de descarga pelo qual o gás de descarga atravessa para sair do sistema; c) pelo menos uma fonte de ar aquecido externo; d) pelo menos uma rota para escoamento de fluido conectando a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo à pelo menos uma linha de descarga; e e) compreendendo, opcionalmente, um filtro estéril, entre a pelo menos uma fonte de ar aquecido externo a pelo menos uma linha de descarga, e a pelo menos uma segunda rota para escoamento de fluido conectando o ar aquecido, que sai do filtro estéril, e a pelo menos uma linha de descarga.
8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que o ar aquecido externo compreende uma temperatura suficientemente acima daquela do gás de descarga, de modo que, por mistura do ar aquecido externo e do gás de descarga para produzir um gás de descarga misturado, a umidade relativa do gás de descarga misturado seja inferior àquela do gás de descarga.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a umidade relativa do gás de descarga misturado é suficientemente baixa, de modo que a umidade do gás de descarga misturado não se acumule no filtro, na medida em que o gás de descarga misturado sai do sistema.
10. Método para diminuir a umidade relativa de um gás de descarga dentro de um sistema de reação, caracterizado pelo fato de que compreende atravessar o gás de descarga por um sistema, como definido em qualquer uma das reivindicações antecedentes.
11. Método, caracterizado pelo fato de que é para conduzir uma reação usando um sistema, como definido em qualquer uma das reivindicações antecedentes.
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