DE19918419A1 - Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von Filterelementen - Google Patents
Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von FilterelementenInfo
- Publication number
- DE19918419A1 DE19918419A1 DE1999118419 DE19918419A DE19918419A1 DE 19918419 A1 DE19918419 A1 DE 19918419A1 DE 1999118419 DE1999118419 DE 1999118419 DE 19918419 A DE19918419 A DE 19918419A DE 19918419 A1 DE19918419 A1 DE 19918419A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- filter
- test
- pressure
- gas flow
- filter elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 103
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 title description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 claims description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 47
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 238000011146 sterile filtration Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000589539 Brevundimonas diminuta Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
- B01D65/102—Detection of leaks in membranes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
- G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von parallel geschalteten Filterelementen zur Mikrofiltration. DOLLAR A Ihr liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von Filterelementen mit großer Filterfläche und/oder in großer Anzahl in einem Filtergehäuse aufzufinden, das Integritätsaussagen von hoher Sicherheit liefert und/oder das mit einem reduzierten Aufwand gegenüber Einzelprüfungen jedes Filterelements durchführbar ist. Es wurde gefunden, daß bei Kombination des Diffusionstests und des Blasendrucktests auch dann eindeutige Integrationsaussagen getroffen werden können, wenn der durch Diffusion verursachte Gasfluß den maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem jeweiligen Testdruck nicht übersteigt. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für den Einsatz bei der Überwachung der Integrität von Sterilfiltrationen oder Filtersystemen mit kleiner Porengröße prädestiniert, die vielfältig in den Bereichen der Chemie-, Pharma-, Lebensmittel-, Getränkeindustrie und Biotechnologie angewandt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von parallel
geschalteten Filterelementen zur Mikrofiltration.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Effektivität und
Sicherheit bei der Ermittlung der Integrität von Filterelementen in Filtrationsanlagen aus,
die mit einer großen Anzahl von Filterelementen oder mit großflächigen Filterelementen
in einem Filtergehäuse ausgestattet sind. Es ist insbesondere für den Einsatz bei der
Überwachung der Integrität von Sterilfiltrationen oder Filtersystemen mit kleiner
Porengröße prädestiniert, die vielfältig in den Bereichen der Chemie-, Pharma-,
Lebensmittel-, Getränkeindustrie und Biotechnologie angewandt werden.
Mikrofiltrationssysteme, insbesondere zur Sterilfiltration, werden vor und nach der
Filtration sogenannten Integritätstests unterworfen, die die Filtrations- und
Produktsicherheit gewährleisten sollen. Hierzu gehören der Diffusionstest, der
Druckhaltetest und der Blasendrucktest (engl. Bubble Point Test), die auch im
Pharmabereich mit besonderen Sicherheitsanforderungen hinsichtlich der Sterilfiltration
zugelassen sind. Diese Tests korrelieren mit destruktiven Belastungstests, den
sogenannten Bakterien-Challenge-Tests, bei denen mit standardisierten Testkeimen nach
standardisierten Testmethoden (ASTM 838-83) der Grad der Sterilfiltration festgestellt
wird.
Beim Diffusionstest erfolgt eine Messung des transmembranen, diffusiven Gasflusses
(Fick'sches Gesetz) durch ein benetztes Filtermaterial, der sich nach einseitigem
Beaufschlagen des Filtermaterials mit einem unter Testdruck stehenden Testgas einstellt.
Zur Durchführung des Tests wird ein mit Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser, Alkohol,
Produktflüssigkeit benetztes Filterelement, beispielsweise eine Membran-Filterkerze, mit
einem unter Prüfdruck stehenden Prüfgas, gewöhnlich Luft oder Stickstoff, beaufschlagt.
Die Messung der Gasdiffusion erfolgt durch verschiedene Methoden, wie direkte
Messung des Gasvolumens auf der Reinseite oder der auf der Anströmseite des
Filtermaterials nachzuliefernden Menge, um den Testdruck aufrecht zu erhalten, oder
durch Bestimmen des Druckanstiegs auf der Reinseite oder des Druckabfalls nach
Abstellen der Druckgasquelle auf der Anströmseite. Im zuletzt genannten Fall liegt der
Druckhaltetest vor.
Beim Blasendrucktest wird ausgenutzt, daß die kapillare Steighöhe in einer Pore eines
Filtermaterials direkt proportional zum Durchmesser ist. Das bedeutet, daß zum
Leerdrücken der Pore ein der kapillaren Steighöhe entsprechender Druck aufgebracht
werden muß, und je kleiner die Kapillare ist, um so größer muß der Druck sein. Wenn
die ersten und größten Poren frei geblasen werden, tritt ein exponentieller Anstieg des
Gasflusses durch diese Poren des Filtermaterials ein.
Während die durch echte Defekte in den Filtermaterialien hervorgerufene Diffusion auf
Grund der Größenordnung bei kleinflächigen Systemen eindeutig erkannt werden
können, ist dies bei großflächigen Filtersystemen mit vielen parallel geschalteten
Filterelementen oder mit Großfilterkerzen, die gegenwärtig Filterflächen von bis zu 36 m2
aufweisen, nicht mehr möglich, da erlaubte Diffusionen und durch geringe aber
schädliche Defekte hervorgerufene Diffusionen oder freie Gasflüsse von gleicher
Größenordnung sind. Deshalb begrenzt beispielsweise die Deutsche Industrienorm DIN
58 356, Teil 2, Membranfilterelemente Druckhalteprüfung, den Druckhaltetest auf
Membranfilterelemente mit einer nominellen Porenweite bis maximal 3 µm und einer
Filterfläche bis maximal 2 m2.
Die DE-OS 39 17 856 offenbart Verfahren zur Ermittlung einzelner defekter Filterkerzen
aus einer Vielzahl von Filterkerzen in einem Filtrationssystem. Dabei wird nach dem
sogenannten Mehrpunktdiffusionstest die Diffusion bei mehr als einem Testdruck
durchgeführt, und aus der Steigung der erhaltenen Kurve werden Rückschlüsse auf die
Integrität der Filterelemente gezogen. In diesem Verfahren wird ausgenutzt, daß die
Diffusion bei integeren Filterelementen linear zum angelegten Testdruck steigt (im
Bereich bis 80% des Blasendrucks), bei einem defekten Filterelement jedoch
überproportional zunimmt. Nachteilig ist, daß nicht immer eindeutige Aussagen getroffen
werden können, wenn einzelne Filterelemente eine im Grenzbereich liegende Diffusion
aufweisen. Die genannte Offenlegungsschrift offenbart darüberhinaus ein Verfahren zur
quasi parallelen Multiplexmessung verschiedener Filtersysteme unterschiedlicher Größe
und Porosität durch einen einzigen Prüflauf. Dazu ist jedes System über die abgehende
Prüfleitung durch ein Ventil absperrbar und mit einem Drucksensor ausgestattet.
In der DE-OS 41 19 040 wird ein Verfahren zum schnellen Testen des Betriebszustandes
einer Vielzahl von parallel geschalteten Filterelementen vorgeschlagen, die sich in einem
Filtergehäuse befinden und in eine Vielzahl von absperrbaren Segmenten unterteilt sind.
Das Verfahren soll so durchgeführt werden, daß die gesamte Gasdurchflußrate eines
unter einem Testdruck stehenden Testgases durch das benetzte Filtermaterial aller
Filterelemente kollektiv gemessen und bestimmt wird, ob die gemessene Durchflußrate
von einer ersten erwünschten Durchflußrate um einen innerhalb eines ersten
voreingestellten Bereichs liegenden Betrag abweicht. Die erwünschte Durchflußrate
entspricht der Situation, in der die Filter im intakten Zustand sind. Eine in dem
voreingestellten Bereich liegende Abweichung soll anzeigen, daß alle Filterelemente
intakt sind.
Nachteilig ist, daß diese Schlußfolgerung nicht eindeutig ist, denn in einem solchen Fall
können auch defekte Filterelemente in dem Filtergehäuse vorhanden sein, die mit ihrer
unerlaubten erhöhten Diffusion bei der kollektiven Messung der gesamten Durchflußrate
nicht festzustellen sind.
Wenn dagegen die gemessene gesamte Durchflußrate die erste erwünschte Durchflußrate
um einen Betrag übersteigt, der größer ist, als der durch den ersten voreingestellten
Bereich erlaubte Betrag, so soll das bedeuten, daß mindestens ein Filterelement nicht
intakt ist. In diesem Fall wird der Gasdurchgang durch mindestens ein Segment gesperrt
und die gesamte Gasdurchflußrate durch das benetzte Filtermaterial der restlichen
Filterelemente gemessen. Nun soll bestimmt werden, ob diese gemessene Durchflußrate
von einer zweiten erwünschten Durchflußrate, die der resultierenden verringerten Anzahl
von Filterelementen entspricht, um einen Betrag in einem zweiten voreingestellten
Bereich abweicht. Eine Abweichung in dem zweiten voreingestellten Bereich soll
anzeigen, daß ein Filterelement oder mehrere Filterelemente in dem gesperrten Segment
nicht intakt ist.
Nachteilig ist wiederum, daß auch diese Schlußfolgerung nicht eindeutig ist, denn in
einem solchen Fall können auch defekte Filterelemente in den nicht abgesperrten
Segmenten vorhanden sein, die mit ihrer unerlaubten erhöhten Diffusion bei der
kollektiven Messung der Durchflußrate nicht festzustellen sind. Somit führt das
vorgeschlagene Verfahren nicht zwangsläufig zu richtigen Ergebnissen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Durchführung eines
Integritätstests von Filterelementen mit großer Filterfläche und/oder in großer Anzahl in
einem Filtergehäuse aufzufinden, das Integritätsaussagen von hoher Sicherheit liefert
und/oder das mit einem reduzierten Aufwand gegenüber Einzelprüfungen jedes
Filterelements durchführbar ist.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Kennzeichen der
abhängigen Patentansprüche definiert.
Es wurde gefunden, daß bei Kombination des Diffusionstests und des Blasendrucktests
auch dann eindeutige Integritätsaussagen getroffen werden können, wenn der durch
Diffusion verursachte Gasfluß den maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem
jeweiligen Testdruck nicht übersteigt.
Das Verfahren wird für Filtrationssysteme durchgeführt mit Filterelementen zur
Mikrofiltration, die in einem Filtergehäuse auf mindestens einem Segment mit wenigstens
einem Filterelement installiert sind, wobei die Segmente abströmseitig einzeln absperrbar
sind, ihre Filterelemente parallel geschaltet und jeweils mit den gleichen Filtermaterialien
ausgerüstet sind. In einer der Ausführungsformen der Erfindung ist im einfachsten Fall
lediglich ein Segment mit einem Filterelement in dem Filtergehäuse installiert.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden immer nur Einheiten mit den geringst
möglichen Filterflächen geprüft, das heißt, es werden immer nur die Filterelemente auf
Integrität geprüft, die sich in einem einzigen Segments befinden. Das stellt eine erste
Maßnahme zur Erhöhung der Sicherheit in der Integritätsaussage des Verfahrens dar.
Eine zweite Maßnahme zur Erhöhung der Sicherheit in der Integritätsaussage besteht
darin, daß der durch Diffusion hervorgerufene Gasfluß durch die benetzten
Filtermaterialien der Filterelemente eines Segments hindurch bei mehr als einem
Testdruck durchgeführt wird und verglichen wird, ob einer der gemessenen Werte des
Gasflusses einen entsprechenden maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem
jeweiligen Testdruck übersteigt oder nicht, bei dem die Filterelemente des Segments
noch integer sind. Aus dem Anstieg der Kurve, bei der die Diffusion gegen den
Testdruck aufgetragen ist und einem Vergleich mit dem Anstieg der Kurve für intakte
Filterelemente, werden als dritte Maßnahme weitere Anhaltspunkte für den
Integritätszustand der Filterelemente des Segments erhalten. Eine vierte Maßnahme zur
Erhöhung der Sicherheit in der Integritätsaussage besteht im Messen des Druckes des
Testgases, bei dem eine exponentielle Änderung in dem Gasfluß durch die Filterelemente
eines Segments auftritt (Blasendruckpunkt). Bei diesem Druck tritt ein freier Fluß des
Testgases durch nicht mehr mit Flüssigkeit gefüllte Poren des Filtermaterials hindurch
auf. Dieser Blasendrucktestschritt ist immer dann durchzuführen, wenn der gemessene
Wert des Gasflusses (Diffusion) den maximal zulässigen Wert des Gasflusses (Diffusion)
bei dem jeweiligen Testdruck nicht übersteigt.
Insgesamt wird das Verfahren in den folgenden Schritten durchgeführt:
- a) Benetzen des Filtermaterials der Filterelemente mit Flüssigkeit, damit die Poren des Filtermaterials mit der Flüssigkeit gefüllt werden,
- b) Absperren der Abströmseiten der nicht zu testenden Segmente, wobei nur die Abströmseite des einen Segmentes offen bleibt, dessen Filterelemente getestet werden,
- c) Beaufschlagen der Filterelemente, vorzugsweise der Eingangsseite, mit einem Testgas bei wenigstens einem Testdruck, bei dem im Falle der Integrität der Filterelemente ein durch Diffusion verursachter Gasfluß des Testgases durch das benetzte Filtermaterial erfolgen würde,
- d) Messen des Gasflusses des Testgases durch das benetzte Filtermaterial der Filterelemente des abströmseitig geöffneten Segments bei dem jeweiligen Testdruck pro Zeiteinheit,
- e) Vergleichen der gemessenen Werte des Gasflusses mit einem maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem jeweiligen Testdruck, bei dem die Filterelemente des abströmseitig geöffneten Segments noch integer sind,
- f) Abbrechen des Tests als nicht bestanden, wenn einer der gemessenen Werte des Gasflusses den maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem jeweiligen Testdruck übersteigt, oder
- g) Erhöhen des Testdruckes des Testgases, wenn keiner der gemessenen Werte des Gasflusses den maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem jeweiligen Testdruck übersteigt, bis eine exponentielle Änderung in dem Gasfluß eintritt, die durch einen freien Fluß des Testgases durch nicht mehr mit Flüssigkeit gefüllte Poren des Filtermaterials hindurch verursacht wird,
- h) Messen des Druckes des Testgases, bei dem die exponentielle Änderung in dem Gasfluß eintritt,
- i) Vergleichen des gemessenen Wertes des Druckes des Testgases, bei dem die exponentielle Änderung in dem Gasfluß eintritt, mit einem minimal zulässigen Wert eines Druckes, bei dem die Filterelemente des abströmseitig geöffneten Segments noch integer sind, wobei ein Unterschreiten des minimal zulässigen Wertes des Druckes anzeigt, daß wenigstens ein Filterelement dieses Segmentes nicht integer ist, wo aber ein Einhalten oder ein Überschreiten des minimal zulässigen Wertes des Druckes anzeigt, daß alle Filterelemente dieses Segmentes integer sind,
- j) Wiederholen der Schritte b) bis f) beziehungsweise bis i) für jeweils ein weiteres Segment solange, bis die Filterelemente sämtlicher Segmente nacheinander auf Integrität getestet wurden.
Bei einer der Ausführungsformen der Erfindung wird der Gasfluß des Testgases pro
Zeiteinheit indirekt über eine Druckänderung pro Zeiteinheit ermittelt.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der jeweilige Testdruck des Testgases für den
diffusiven Gasfluß auf einem konstanten Wert gehalten, wozu durch die Filtermaterialien
hindurchdiffundierendes Gas auf der Anströmseite entsprechend nachgeliefert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Filtermaterialien
mikroporöse Membranfilter verwendet, wobei die Fläche von mehr als zwei m2 betragen
kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Gesamtfilterfläche der
Filterelemente 8 m2 nicht übersteigt.
Die mikroporösen Membranfilter, die als Filtermaterialien in den Filterelementen benutzt
werden, unterliegen keinerlei Beschränkung hinsichtlich ihres Materials, aus denen sie
bestehen. Vorzugsweise handelt es sich um Membranen aus polymeren Werkstoffen.
Besonders bevorzugt sind solche, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Polyamide,
Polysulfone, Cellulose und Cellulosederivate, Polyalkane und ihre Halogenderivate, und
Polyacrylnitrile.
Auf Grund der segmentweisen Prüfung der Filterelemente auf Integrität tritt bei
Mehrfachfiltergehäusen mit einer großen Anzahl von Filterelementen, die weit über 100
Stück betragen kann, neben der erhöhten Sicherheit in der Integritätsaussage eine
deutliche Aufwandsreduzierung ein. Die für die Durchführung des Integritätstest
erforderliche Zeit wird reduziert und die zur Filtration zur Verfügung stehende Zeit wird
vergrößert.
Die Erfindung soll nun anhand der Figur und der Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden.
Dabei zeigt die Figur Mehrpunktdiffusionskennlinien bis einschließlich
Blasendruckpunkte für zwei Mehrfachfiltergehäuse, die jeweils mit drei 10"-Filterkerzen
gemäß dem Beispiel 3 bestückt sind.
Für die Durchführung des Verfahrens wird ein Filtergehäuse verwendet mit einem
Segment, auf dem drei 10-Zoll-Filterkerzen (F1, F2, F3) des Typs Sartobran®-P der
Sartorius AG installiert sind mit einer verstärkten Doppelmembran der Porengröße
0,45/0,2 µm, die bei einem Testdruck von 2.5 bar und 20°C ein steriles Filtrat mit 100%
Rückhaltung von Brevundimonas Diminuta liefern, wenn ihre Durchflußrate für Luft <
18,5 ml/Minute beträgt (Benetzen des Filtermaterials mit Wasser). Unter
Berücksichtigung eines Sicherheitsbereichs wird festgelegt, daß die Filterkerzen bis zu
einem maximal zulässigen Wert der Diffusionsflußrate von ≦15 ml/Minute als integer
gelten. Der minimal zulässige Wert des Druckes für Luft als Testgas, bei dem eine
exponentielle Änderung in dem Luftfluß eintritt (Blasenpunkt) und bei dem die
Filterkerzen als noch integer gelten, beträgt 3.2 bar bei Messung mit dem automatischen
Integritätstestgerät Sartocheck®3 der Sartorius AG.
Die frisch aus der Produktion stammenden Filterkerzen weisen in der Regel Luftflußraten
zwischen 7 und 12 ml/Minute auf.
Die Filtermaterialien der Filterkerzen F1, F2, und F3 wurden durch 10-minütiges Spülen
mit deionisiertem Wasser von 20°C vollständig benetzt, und die Filterelemente wurden
mit Luft als Testgas mit einem Testdruck von 2,5 bar beaufschlagt. Der mit dem
automatischen Integritätstestgerät Sartocheck®3 kollektiv gemessene Luftfluß
(Diffusion) betrug 47,6 ml/Minute. Damit wurde der Integritätstest nicht bestanden, da
die maximal erlaubte Gesamtdiffusion 45 ml/min beträgt und eine Druckerhöhung auf
den Blasendruckpunkt wird nicht durchgeführt.
Eine Kontrolle der Diffusion jeder einzelnen Kerze ergab dabei, daß zwei der Kerzen
eine nicht mehr erlaubte Diffusion von 21,7 und 19 ml/Minute aufwiesen und somit als
nicht mehr integer gelten, während die Diffusion der dritten Kerze F3 eine Diffusion von
6,9 ml/Minute hatte, in Summe also 47,6 ml/Minute.
Für die Durchführung des Verfahrens wird ein Filtergehäuse verwendet mit zwei
Segmenten (S1 und S2), auf denen je drei 10-Zoll-Filterkerzen (F1, F2, F3 und F4, F5,
F6) des gleichen Typs wie in Beispiel 1 installiert sind. Die Filtermaterialien der
Filterkerzen F1 bis F6 wurden durch 10-minütiges Spülen mit deionisiertem Wasser von
20°C vollständig benetzt, und die Filterelemente wurden mit Luft als Testgas mit einem
Testdruck von 2,5 bar beaufschlagt. Nun wurde das Segment S2 abströmseitig
abgesperrt und mit dem automatischen Integritätstestgerät Sartocheck®3 kollektiv der
Luftfluß durch die Filterkerzen F1, F2 und F3 des Segmentes S1 mit 38,3 ml/Minute
gemessen. Da der maximal zulässige Wert des Luftflusses, bei dem die Filterkerzen F1
bis F3 noch integer sind, 45 ml/Minute beträgt, wurde der Testdruck mit dem
automatischen Integritätstestgerät Sartocheck®3 so weit erhöht, bis ein exponentieller
Anstieg in dem Luftfluß eintrat (Blasenpunkt). Der gemessene Druck, bei dem der
exponentielle Anstieg eintrat, betrug 3.1 bar. Da dieser Wert den minimal zulässigen
Druckwert von 3.2 bar um 0,1 bar unterschreitet, bedeutet dies, daß mindestens ein
Filterelement auf dem Segment S1 nicht integer ist.
Nun wurde das Segment S1 abgesperrt und die Diffusion der Filterkerzen F4 bis F6 im
Segment S2 mit 22,4 ml/Minute gemessen. Die Messung des Blasenpunktes ergab einen
Druck von 3.4 bar. Da dieser Wert den minimal zulässigen Druckwert von 3.2 bar um
0,2 bar übersteigt, bedeutet dies, daß alle Filterkerzen des Segments S2 integer sind.
Eine Kontrolle der Diffusion jeder einzelnen Kerze ergab, daß für das Segment S1 die
Filterkerze F2 eine nicht mehr erlaubte Diffusion von 16,2 ml/Minute aufwies und somit
als nicht mehr integer gilt. Die Diffusion der Filterkerze F2 betrug 10,8 ml/Minute und
die der Filterkerze F3 betrug 11,3 ml/Minute. Für das Segment S2 wurden
Einzeldiffusionen für F4 mit 7,1, für F5 mit 8,1 und für F6 mit 7,2 ml/Minute individuell
gemessen.
Allein durch die Messung des Luftflusses (Diffusion) und ohne Bestimmung des
Blasendruckpunktes und dem Vergleich mit den zulässigen Werten, wäre die defekte
Filterkerze F2 nicht zu ermitteln gewesen. Erst die Kombination von Diffusionstest und
Blasendruckpunkttest liefert ein zuverlässiges Verfahren zu Bestimmung der Integrität
von Filterelementen mit großer Filterfläche und/oder in großer Anzahl in einem
Filtergehäuse.
Zwei Mehrfachfilterkerzengehäuse mit jeweils 3 × 10" Filterkerzen werden mit einem
Mehrpunktdiffusionstest getestet. Gehäuse 1 beinhaltet eine 10"-Filterkerze mit einem
geringfügigen Defekt. Gehäuse 2 beinhaltet ausschließlich integre Filterkerzen. Beide
Gehäuse werden durch 10-minütiges Spülen mit deionisiertem Wasser von 20°C
vollständig benetzt und die Filterelemente einem Mehrpunktdiffusionstest bis zum
Blasendruckpunkt auf Integrität getestet. Dabei stellt sich heraus, daß Gehäuse 1 eine
erhöhte Mehrpunktdiffusionskennlinie hat als normal üblich. Bei einem
Einpunktdiffusionstest, d. h. ein Diffusionstest bei nur einem Testdruck würde diese
Erhöhung nicht ermittelt werden und ein Fehler nicht erfaßt werden. Die
Mehrpunktdiffusionsmessung bei mehreren, vorher bestimmten Testdrücken ergibt eine
Testgrafik in der gezeigt werden kann, daß ein Integritätstestfehler in Gehäuse 1
vorliegt. Dieses ist aus der Figur deutlich zu erkennen. In der Figur entspricht die
Druckangabe von 14,5038 psi gleich 1 bar.
Claims (6)
1. Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von Filterelementen zur
Mikrofiltration, die in einem Filtergehäuse auf mindestens einem Segment mit wenigstens
einem Filterelement installiert sind, wobei die Segmente abströmseitig einzeln absperrbar
sind, ihre Filterelemente parallel geschaltet und jeweils mit den gleichen Filtermaterialien
ausgerüstet sind, das folgende Schritte aufweist:
- a) Benetzen des Filtermaterials der Filterelemente mit Flüssigkeit, damit die Poren des Filtermaterials mit der Flüssigkeit gefüllt werden,
- b) Absperren der Abströmseiten der nicht zu testenden Segmente, wobei nur die Abströmseite des einen Segmentes offen bleibt, dessen Filterelemente getestet werden,
- c) Beaufschlagen der Filterelemente mit einem Testgas bei wenigstens einem Testdruck, bei dem im Falle der Integrität der Filterelemente ein durch Diffusion verursachter Gasfluß des Testgases durch das benetzte Filtermaterial erfolgen würde,
- d) Messen des Gasflusses des Testgases durch das benetzte Filtermaterial der Filterelemente des abströmseitig geöffneten Segments bei dem jeweiligen Testdruck pro Zeiteinheit,
- e) Vergleichen der gemessenen Werte des Gasflusses mit einem maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem jeweiligen Testdruck, bei dem die Filterelemente des abströmseitig geöffneten Segments noch integer sind,
- f) Abbrechen des Tests als nicht bestanden, wenn einer der gemessenen Werte des Gasflusses den maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem jeweiligen Testdruck übersteigt, oder
- g) Erhöhen des Testdruckes des Testgases, wenn keiner der gemessenen Werte des Gasflusses den maximal zulässigen Wert des Gasflusses bei dem jeweiligen Testdruck übersteigt, bis eine exponentielle Änderung in dem Gasfluß eintritt, die durch einen freien Fluß des Testgases durch nicht mehr mit Flüssigkeit gefüllte Poren des Filtermaterials hindurch verursacht wird,
- h) Messen des Druckes des Testgases, bei dem die exponentielle Änderung in dem Gasfluß eintritt,
- i) Vergleichen des gemessenen Wertes des Druckes des Testgases, bei dem die exponentielle Änderung in dem Gasfluß eintritt, mit einem minimal zulässigen Wert eines Druckes, bei dem die Filterelemente des abströmseitig geöffneten Segments nach integer sind, wobei ein Unterschreiten des minimal zulässigen Wertes des Druckes anzeigt, daß wenigstens ein Filterelement dieses Segmentes nicht integer ist, wo aber ein Einhalten oder ein Überschreiten des minimal zulässigen Wertes des Druckes anzeigt, daß alle Filterelemente dieses Segmentes integer sind,
- j) Wiederholen der Schritte b) bis f) beziehungsweise bis i) für jeweils ein weiteres Segment solange, bis die Filterelemente sämtlicher Segmente nacheinander auf Integrität getestet wurden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der Gasfluß des Testgases pro Zeiteinheit indirekt über eine Druckänderung pro
Zeiteinheit ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der jeweilige Testdruck des Testgases gemäß Schritt b) auf einem konstanten
Wert gehalten wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
wobei als Filtermaterialien mikroporöse Membranfilter verwendet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4,
wobei Filtermaterialien mit einer Fläche von mehr als zwei m2 verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei ein Segment mit einem Filterelement in dem Filtergehäuse installiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999118419 DE19918419A1 (de) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von Filterelementen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999118419 DE19918419A1 (de) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von Filterelementen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19918419A1 true DE19918419A1 (de) | 2000-10-26 |
Family
ID=7905584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999118419 Withdrawn DE19918419A1 (de) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von Filterelementen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19918419A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002078823A1 (de) * | 2001-04-02 | 2002-10-10 | Sartorius Ag | Verfahren zur durchführung eines integritätstests von filterelementen |
WO2003037483A1 (de) * | 2001-10-17 | 2003-05-08 | Sartorius Ag | Vorrichtung und verfahren zum überwachen der integrität von filtrationsanlagen |
NL1020491C2 (nl) * | 2002-04-26 | 2003-10-28 | Norit Membraan Tech Bv | Membraan integriteitstest. |
US10702832B2 (en) | 2015-11-20 | 2020-07-07 | Emd Millipore Corporation | Enhanced stability filter integrity test |
-
1999
- 1999-04-23 DE DE1999118419 patent/DE19918419A1/de not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002078823A1 (de) * | 2001-04-02 | 2002-10-10 | Sartorius Ag | Verfahren zur durchführung eines integritätstests von filterelementen |
DE10116335C1 (de) * | 2001-04-02 | 2002-10-17 | Sartorius Gmbh | Verfahren zur Durchführung eines Integritätstest von Filterelementen |
US6983504B2 (en) | 2001-04-02 | 2006-01-10 | Sartorius Ag | Method for carrying out an integrity test for filter elements |
WO2003037483A1 (de) * | 2001-10-17 | 2003-05-08 | Sartorius Ag | Vorrichtung und verfahren zum überwachen der integrität von filtrationsanlagen |
DE10151269A1 (de) * | 2001-10-17 | 2003-05-08 | Sartorius Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen der Integrität von Filtrationsanlagen |
DE10151269B4 (de) * | 2001-10-17 | 2005-08-25 | Sartorius Ag | Verfahren zum Überwachen der Integrität von Filtrationsanlagen |
NL1020491C2 (nl) * | 2002-04-26 | 2003-10-28 | Norit Membraan Tech Bv | Membraan integriteitstest. |
US10702832B2 (en) | 2015-11-20 | 2020-07-07 | Emd Millipore Corporation | Enhanced stability filter integrity test |
US11192070B2 (en) | 2015-11-20 | 2021-12-07 | Emd Millipore Corporation | Enhanced stability filter integrity test |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60011618T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur prüfung der unversehrtheit von filtrationsmembranen | |
DE4119040C2 (de) | Verfahren und Gerät zum Testen des Betriebszustands von Filterelementen | |
DE4209519C3 (de) | Verfahren und Gerät zum schnellen Testen der Unversehrtheit von Filterelementen | |
DE10116335C1 (de) | Verfahren zur Durchführung eines Integritätstest von Filterelementen | |
EP0689863B1 (de) | Mehrschichtige Mikrofiltrationsmembran mit integrierter Vorfilterschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE3618112A1 (de) | Filterpruefeinrichtung | |
DE10157798B4 (de) | Verfahren zur Durchführung eines Filtrationsprozesses von Fluiden | |
DE4339589C1 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von Filterelementen durch einen Wasserintrusionstest | |
DE102008057458B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Integritätstests | |
EP2567748A1 (de) | Hygienischer Integritätstest bei Ultrafiltrationsanlagen | |
EP0427099A1 (de) | Mikrofiltrationsverfahren | |
EP1194761B1 (de) | Verfahren zur integritätsprüfung von filtereinheiten und prüfeinrichtung zur durchfuhrung des verfahrens | |
DE19918419A1 (de) | Verfahren zur Durchführung eines Integritätstests von Filterelementen | |
EP2505258A2 (de) | Verfahren zum Überprüfen eines Membranfiltrationsmoduls einer Filtrationsanlage | |
DE102018130652A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines Behälters | |
EP3717105A1 (de) | Einweg-vorrichtung zur filtration eines grossen mediumvolumens | |
EP2265939A2 (de) | Verfahren sowie messeinrichtung zur bestimmung des gehalts an wenigstens einem filterhilfsmittel in einem flüssigen medium | |
DE102010008524A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Integritätsprüfung von Filterelementen | |
DE202006020949U1 (de) | Vorrichtung zur Leckerkennung in einer Wasserinstallation | |
WO2005105275A1 (de) | Verfahren zum begasen von membranmodulen | |
EP1955062B1 (de) | Vorrichtung zum ermitteln der filtrierbarkeit von fluiden, insbesondere von getriebeölen | |
EP0350853A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Filtrieren von gasförmigen oder flüssigen Dispersionen | |
WO2022136565A2 (de) | Integritätstest für eine doppelfiltercapsule | |
DE102007025691A1 (de) | Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit eines Luftfederbalges | |
DE102012216772A1 (de) | Überprüfung eines Membranmoduls einer Filtrationsanlage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |