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Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten und Gasen.
Es ist bekannt, dass man Flüssigkeiten und Gase auf mechanische Weise dadurch frei von Mikroben bekommen kann, dass man das zu behandelnde Medium durch filtrierende Schichten schickt, deren Poren kleiner sind als die kleinsten der abzuscheidenden Mikroben. Diese Schichten können entweder fest aufgebaut sein, wie in Form gebrannter keramischer Materialien (z. B. Pukallzellen oder Berkelandtfilter), oder in Form papier-oder kartonartiger Schichten, aus Faserstoffen, die unter Umständen mit porösem Material wie Kieselgur gedichtet werden können ; schliesslich können auch die Maschen feiner Gewebe durch Aufbringen von hochporösem Material so weit gedichtet und verfeinert werden, dass sie entkeimende Wirkung bekommen.
Man erreicht eine Entkeimung auch dadurch, dass man die Schwebestoffe durch Anwendung der Zentrifugalkraft in hochwirksamen Zentrifugen aus Flüssigkeiten ausscheidet. Die Nachteile dieser erwähnten Verfahren sind die folgenden :
1. Die zur Entkeimung verwendeten Apparate sind nicht, oder nur sehr schwer steril zu machen und zu halten wie z. B. die Zentrifugen.
2. Keramische Schichten verstopfen sich leicht und verlieren so schon nach ganz kurzer Zeit ihre Durchlässigkeit.
3. Aus Asbest, Zellulose od. ähnl. Materialien gepresste kartonähnliche Schichten bekommen leicht durch Biegung Bruchstellen und verlieren die entkeimenden Eigenschaften.
4. Durch Anschwemmung von hochporösem Material auf Geweben oder papierähnlichen Stoffen erzeugte Filterschichten werden durch stellenweise turbulente Strömung oder durch Gasblasen in ihrer Beschaffenheit so verändert, dass sie ebenfalls ihre entkeimende Wirkung verlieren.
5. Alle die oben erwähnten Filtrierverfahren haben den Nachteil, dass eine einmal erschöpfte
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von einzelnen Papierblättern entstehenden Zwischenräume hindurchgeschickt wird, wobei die Flüssigkeit parallel zur Papierblattoberfläche fliesst.
Die technische Durchführung erfolgt so, dass beispielsweise aus Papierringen Säulen gebildet werden, die durch geeignete Mittel fest oder elastisch zusammengepresst und in Säulenform erhalten werden, wobei die Flüssigkeit radial zwischen den Papieren hindurchfliessen kann. Die in dem zu filtrierenden Gut enthaltenen Trübungsstoffe scheiden sich an der zylindrischen Säulenfläche ab, und können durch Umkehrung der Strömungsrichtung mit geeigneten Flüssigkeiten oder Gasen, oder aber auch mechanisch, vom Filter entfernt werden.
Gegenstand des vorliegenden Patents ist nunmehr die Anwendung des an sich bekannten "Stromlinien"-oder"Kanten"-Filtrationsverfahrens auf mikrobenhältige, flüssige oder gasförmige Medien zwecks Entkeimung, und die Kombination mit Vorrichtungen und Verfahren, welche die Sterilhaltung der filtriertenden und der sterile Medien führenden Teile gewährleisten. Der Vorteil liegt darin, dass es möglich ist, die Apparatur auf einfache Weise steril zu machen und die filtrierenden und die mit dem Filter in Berührung kommenden Teile während des Betriebes steril zu halten.
Um die mit dem sterilen Filtrat in Berührung kommenden Apparatteile und Leitungen nach erfolgter Sterilisierung des Ganzen vor einer neuen Infektion zu schützen, müssen dieselben vom nicht sterilen Aussenrauin
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vollkommen keimdicht abgeschlossen sein ; nach aussen führende Leitungen müssen mit keimdiehten Absperrorganen versehen sein.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die filtrierenden Schichten während des Betriebes ohne Aufhebung der Sterilität gereinigt und regeneriert werden können. Dies kann erreicht werden durch Rückspüllng mittels des sterilen Filtrates oder mittels anderer steriler Medien, die gegebenenfalls durch besonders angeordnete Entkeimungsfilter analoger oder anderer Konstruktion zugeführt werden.
Das patentgemässe Verfahren kann angewendet werden auf die Entkeimung von Luft oder Gasen für die Belüftung oder Begasung steril zu haltender Räume oder Gefässe, auf Entkeimung von Wasser und Mineralwasser, von Bier, Fruchtsäften, Wein und andern Getränken und flüssigen Lebensmitteln wie beispielsweise Essig, von pharmazeutisch wirksamen Flüssigkeiten, wie Sera, Injektionsflüssigkeiten u. dgl., und von andern steril zu haltenden Flüssigkeiten und Gasen.
Ausführungsbeispiel : Am Beispiel der Filtration eines Fruchtsaftes soll das Verfahren zur Entkeimung von irgendwelchen Medien beschrieben werden. Die Vorrichtung besteht nach Fig. 1 vorteilhaft aus einem zylindrischen Gefäss, 1 das unten konisch eingezogen 2 und mit einem Hahn 3 verschlossen ist. Auf diesem Gefäss sitzt druckdicht eine Platte 4 : der sogenannte Filterträger, der die
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zu Kontrollzwecke vorteilhaft, dass die einzelnen Filter in, durch die Federn 7 gepressten Zustande in den Filterträger einzeln'eingeschraubt werden können. Der Filterträger ist durch den hauben- förmigen Deckel, die sogenannte Filterhaube 8, keimdicht abgeschlossen.
Das Gefäss selbst hat einen absperrbaren Anschluss 9 für die Zufuhr des zu entkeimenden Mediums, die durch Pumpen, aero-oder hydrostatischen Druck bewirkt werden kann. Ein weiterer Anschluss am Filter 10 oder an der Filter- haube dient zum Einleiten des zum Sterilisieren benutzten Dampfes oder der Sterilisierungsflüssigkeit.
Die Filterhaube trägt einen Auslass für das Filtrat 11, der keimdicht abschliessbar sein muss. Ein weiterer, eventuell gleichfalls keimdicht absperrbarer Anschluss 12 dient zum Einlass des sterilen Rück- spülmediums. Zweckmässigerweise wird ein eigenes Entkeimungsfilter zu dessen Reinigung angebaut, wenn nicht durch ein Speichergefäss dafür Sorge getragen wird, dass das Filter selbst dazu verwendet werden kann.
Zur Entkeimung einer Flüssigkeit oder eines Gases wird beispielsweise wie folgt vorgegangen :
Zuerst wird der ganze Apparat samt allen angeschlossenen Leitungen und Organen mittels Durch- leiten von Dampf oder sterilisierend wirkender Chemikalien, wie Schwefelige Säure oder Formaldehyd als Gas oder in wässriger Lösung, keimfrei gemacht. Zwecks Abkühlung oder Entfernung der sterili- sierenden Chemikalien kann der ganze Apparat mit Wasser oder andern Medien durchgespült werden.
In die sterilisierte und gegebenenfalls ausgespülte Vorrichtung wird durch den für die Zuleitung des zu filtrierenden Gutes vorgesehenen Anschluss beispielsweise Apfelsaft mittels einer Pumpe oder aus einem unter Druck stehenden Vorratsgefäss zugeführt. Um eine vorzeitige Erschöpfung des Filters zu vermeiden, wird der Fruchtsaft vorteilhafter Weise vorher blank filtriert. Beim Durchströmen der filtrierenden Schichten bleiben Hefen und andere, natürlicherweise im Safte vorkommende Mikroben an der Filtersäule hängen. Der aus der Filterhaube austretende, entkeimte Fruchtsaft kann in ent- sprechend steril vorbehandelte Vorratsgefässe geleitet oder durch steril arbeitende Abfüllvorrichtungen unmittelbar in Flaschen gebracht werden.
Die an der Filtersäule sich ansammelnden Mikroben ver- legen mit der Zeit die filtrierende Fläche und erschöpfen so das Filter. Der Zeitpunkt der Erschöpfung kann wesentlich hinausgeschoben werden, wenn der zu entkeimenden Flüssigkeit Kieselgur oder andere poröse Materialien als Filterhilfe beigefügt werden, wodurch der elastische Körper der Mikroben sich nicht in die Pore hineinschmiegen kann, sondern schon vorher festgehalten werden kann. Um die ursprüngliche Leistung wieder herzustellen, ist es notwendig, diese Mikroben von der Filteroberfläche zu entfernen.
Dies erfolgt vorteilhafter Weise dadurch, dass nach Entleerung des Filtergefässes eine
Rückspülung entweder mit dem Filtrat oder mit einem andern Medium, das, wenn es nicht schon steril ist, durch ein zweites Entkeimungsfilter in die Filterhaube eingeführt wird, vorgenommen wird.
Vorteilhafter Weise wird diese Rückspülung mit Pressluft oder Kohlensäure vorgenommen, weil dadurch eine Nachspülung des Filters vermieden wird. Durch den inneren Überdruck im Filter geben die die
Filtersäulen spannenden Federn etwas nach, und die Entfernung der abgelagerten Mikroben wird durch die so bewirkte Vergrösserung der Poren beträchtlich erleichtert. Durch Wiederanfüllen des Filter- gefässes und Unterdrucksetzung der zu filtrierenden Flüssigkeit kann die Filtration fortgesetzt werden.
Die oben geschilderte Regenerierung der Filterflächen kann somit während des Betriebes beliebig oft erfolgen, ohne dass eine neue Sterilisierung des Apparates und der Leitungen notwendig ist.
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