DD286113A5 - Verfahren und vorrichtung zur sterilfiltration von fermentationsabluft - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sterilfiltration von Fermentationsabluft aus Fermentationen mit komplexen Medien im industriellen Maszstab. Das Verfahren ist dadurch charakterisiert, dasz die Abluftfiltersysteme, bestehend aus einem oder mehreren Grobabscheidern und Membranfiltern als Feinabscheidern im Sterilbereich durch Zufuehrung von geregelter Waermeenergie konditioniert werden, wobei die Eintrittstemperatur der Abluft am Filter hoeher oder mindestens gleich der Austrittstemperatur der Abluft am Fermenter ist, um eine Taupunktsunterschreitung im Abluftfiltersystem zu vermeiden. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dasz das Abluftrohr 2 mit einem Doppelmantel 3 oder mit einer Halbrohrschlange 3 a versehen ist.{Konditionierung; Abluft; Filter; Waermeuebertragung; Temperaturmessung; Eintrittstemperatur; Austrittstemperatur; Abluftrohr; Doppelmantel; Halbrohrschlange}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Sterilfiltration von Fermentationsabluft aus Fermentationen mit komplexen Medien im industriellen Maßstab.

Die Erfindung ist vorzugsweise in den Zweigen t'er Chemischen Industrie einsetzbar, in denen Fermentationen mit komplexen Medien durchgeführt werden und die Sterilfiltration der Abluft notwendig ist. Die Erfindung ist ebenso anwendbar in allen weiteren Industriebereichen, in denen Abluft steril filtriert werden muß.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Filtration von Fermentationsabluft ist eine Vielzahl von technischen Lösungen bekannt. Die Storilfiltration von Fermentationsabluft aus Fermentationen mit komplexen Medien erfolgt weitestgehend über Membranfilter. Zur Abtrennung von Flüssigkeitströpfchen und Feststoffanteilen aus der Abluft und zur Verbesserung des Abscheidegrades am Membranfilter sind diesem Filter Behä.tereinbauten, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten, vorgeschaltet (DD-WP 207338, DD-WP 233 078 Al).

Ebenfalls bekannt sind Behältereinbauten zur Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen, die m. Füllkörpern, Drahtgestricke oder ähnlichen versehen sind (DE-OS 2 215678). Der verbleibende Anteil der Flüssigkeitströpfchen nach dieser Vorabscheidung wird wieder angereichert durch entstehende Kondensation, bedingt durch die Abkühlung der Abluft. Dieser Wasseranteil in Form von Flüssigkeitströpfchen verblockt die hydrophobe Filtermembranoberfläche nach kurzor Zeit.

Die Abluft muß danach über einen Bypass bis zur Beendigung der Fermentation an Filtern vorbeigeführt werden. Dies führt zu Unsterilitfiten durch Rückkontarnination und Nichtfiltration der Abluft. Nach Trocknung der Membranfilterelemente sind diese wieder durchlässig.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Nachteile bekannter Filtrationssysteme bei Membranfiltrationen zu beseitigen, die Standzeiten der Filtersysteme deutlich zu erhöhen und damit Rückkontaminationen bei Sterilprozessen zu vermeiden, den Wartungs- und Instandhaltungsaufwand zu verringern und damit die Wirtschaftlichkeit dor Gesamtanlage zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe zu lösen, ein einfaches Verfahren zur Abluftfiltration aus Fermentationen mti komplexen Medien zu entwickeln, daß bei hoher Variabilität des Abluftstromes bezüglich Durchsatz, Taupunkt und Temperaturbelastung über einen möglichst langen Zeitraum, aber mindestens einen Fermentationszyklus, eine sterile Abluft garantiert sowie bei sterilen Fermentationsprozessen eine Rückkontamination vermieden wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Abluftfiltersysteme bestehend aus einem oder mehreren Grobabscheidern (beispielsweise Demistoren oder Vorfiltern) und Membranfiltern als Feinabscheidern im Sterilbereich durch Zuführung von geregelter Wärmeenergie konditioniert werden, wobei die Eintrittstemperatur der Abluft am Filter höh ar oder mindestens qleich df 4ustrittstemperatur der Abluft am Fermenter sein muß, um eine Taupunktunterschreitung im Abluftfiltersystem zu .jrmeiden.

Die Konditionierung des zu reinigenden Gases erfolgt dabei durch eine Wärmeübertragung auf die Abluftleitung in Strömungerichtung vor dem Filter und/oder auf das Filtergehäuse. Erfindungsgemäß erfolgt die Zuführung der Wärmeenergie über eine Regelung in Abhängigkeit der durchgesetzten Abluftmenge, der Luftgeschwindigkeit und dem Temperaturgradienten. Vorzugsweise benutzt man zur Wärmeenergiezuführung anfallende Wärmeenergie, die aus dem Kondensat der Sterilabschlüsse rückgewonnen wird.

Die Voi. lchtung gemäß den Figuren 1 und 2 ist dadurch charakterisiert, daß das Abluftrohr 2 mit einem Doppelmante'. 3 oder einer Halbrohrschlange 3a versehen ist, die in mehrere Segmente unterteilt ist. Dabei können die einzelnen Segmente je nach Erfordernis des Wärmeüberganges zugeschaltet werden.

In Funktion durchströmt die Abluft aus dem Fermenter 1 bei der Fermentation von z. B. Penicillin das Abluftrohr 2 und tritt in den Abluftfilter 4 ein. Über den Temperaturregler 5 wird die Temperatur der Abluft bei Eintritt in den Abluftfilter gemessen, und über das Regelventil 6 erfolgt die Wärmeenergiezufuhr in den Doppelmantel 3 nach Fig. 1 bzw. die Halbrohrschlange 3 a nach Fig. 2. Bei einer Temperbtiirdifferenz der Abluft zwischen 1 und 10°C über der Austrittstemperatur aus den Fermenter wird über den Temperaturregler 5 das Regelventil 6 geschlossen und die Wärmeenergiezufuhr in den Doppelmantel 3 unterbrochen. Nach Absinken der Ablufttemperatur auf Temperaturgleichstand zwischen Fermenterausgang und Filtereintritt wird das Regelventil 6 über den Temperaturregler 5 angesteuert und geöffnet. Es erfolgt wiederum eine Wärmeenergiezufuhr in den Doppelmantel 3 bis zur Erreichung der eingestellten oberen Temperaturgrenze der Abluft bei Eintritt in den Abluftfilter 4. Diese Regelung dient der Verbesserung der Rnergleökonomie. Es kann auch eine stetige Energiezufuhr erfolgen.

Dieses System der Konditionierung der zu reinigenden Abluft ist für alle Systeme der Fermentation mit komplexen Medien anwendbar.

Autfuhrungsbelsplele Die Erfindung soll durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Beispiel 1

Bei der Fermentation von Penicillin durchströmt die Abluft aus dem Fermenter 1 das Abluftrohr 2 und tritt in den Abluftfilter 4 ein. Über den Temperaturregler 6 wird die Temperatur der Abluft bei Eintritt in den Abluftfilter gemessen und über das Regelventil β erfolgt dio Wärmeenergiezufuhr in den Doppelmantel 3 nach Fig. 1. Bei einer Temperaturdifferenz der Abluft zwischen 1 und 1O⁰C über der Austrittstemperatur aus don Fermenter wird über den Temperaturregler 5 das Regelventil 6 geschlossen und die Wärmeenergiezufuhr in den Doppelmantel 3 unterbrochen. Nach Absinken der Ablufttemperatur auf Temperaturgleichstand zwischen Fermenterausgang und Filtereintritt wird dps Regelventil 6 über den Temperaturregler 5 angesteuert und geöffnet. Es erfolgt wiederum eine Wärmeenergiezufuhr in den Doppelmantel 3 bis zur Erreichung der eingestellten oberen Temperaturgrenze der Abluft bei Eintritt in den Abluftfilter 4. Diese Regelung dient der Verbesserung der Energieökonomie. Es kann auch eine stetige Energiezufuhr erfolgen.

Dieses System der Konditionierung der zu reinigenden Abluft ist für alle Systeme der Fermentation mit komplexen Medien anwendbar.

Beispiel Die Reaktionsdurchführung erfolgt wie nach Beispiel 1. Anstelle des Doppelmantels 3 ist an das Abluftrohr 2 eine Halbrohrschlange 3a angebaut.

Claims (7)

1. Verfahren zur Sterilfiltration von Fermentationsabluft, dadurch gekennzeichnet, daß Abluftfiltersysteme bestehend aus einem oder mehreren Grobabscheidern und Membranfiltern als Feinabscheider im Sterilbereich durch Zuführung von geregelter Wärmeenergie konditioniert werden, wobei die Eintrittstemperatur der Abluft am Filter höher oder mindestens gleich der Austrittstemperatur der Abluft am Fermenter ist, um eine Taupunktunterschreitung im Abluftfiltersystem zu vermeiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung des zu reinigenden Gases durch eine Wärmeübertragung auf die Abluftleitung in Strömungsrichtung vor dem Filter und/oder auf das Filtergehäuse erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Wärmeenergie über eine Regelung in Abhängigkeit der durchgesetzten Abluftmenge, Luftgeschwindigkeit und dem Temperaturgradienten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Wärmeenergie aus Energierückgewinnung vorzugsweise aus anfallenden Kondensat der Sterilabschlüsse erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Zufuhr der Wärmeenergie manuell oder automatisch durch Temperaturmessung im Abluftstrom erfolgt.

6. Vorrichtung zur Sterilfiltration von Fermentationsabluft, dadurch gekennzeichnet, daß das Abluftrohr (2) mit einem Doppelmantel (3) versehen ist.

7. Vorrichtung zur Sterilfiltration von Fermentationsabluft nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abluftrohr (2) mit einer Halbrohrschlange (3a) versehen ist.