DE2823851A1

DE2823851A1 - Verfahren und vorrichtung fuer isoelektrische konzentration ohne verwendung von traegerampholyten

Info

Publication number: DE2823851A1
Application number: DE19782823851
Authority: DE
Inventors: Harry Rilbe
Original assignee: Gradient & Rilbe Ing
Current assignee: Gradient & Rilbe Ing
Priority date: 1977-06-01
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1978-12-14
Also published as: SE7706359L; FR2392718A1; GB1601374A; US4217193A; SE415805B; FR2392718B1; JPS5434299A

Description

■1" D V Patentanwälte:

TlEDTKE - DÜHLING - IVlNNE Dipl.-Ing. H Tiedtke

r% Dipl.-Chem. G. Bühling

- ΡELLIVIANN Dipl.-Ing. R. Kinne ·

DipL-lng. R Grupe I Dipl.-Ing. B. Pellmann

⁵ Bavariaring 4, Postfach 202403

8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

31. Mai 1978

B 8965/case 17312/ih

Ingenjörsfirman Gradient Birgit och Harry Rübe

Göteborg / Schweden

Verfahren und Vorrichtung für isoelektrische Konzentration ohne Verwendung von Trägerampholyten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Ampholyten durch isoelektrische Konzentration gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Unter Gleichgewichtszustand-Elektrolyse versteht man ein Elektrolyseverfahren, das zwischen unveränderbaren Elektroden über einen mindestens an einigen Teilbereichen konvektionsfreien elektrolytischen Leiter solange durchgeführt wird, daß alle vorhandenen Elektrolyte in allen Teilen der elektrolytischen Apparatur zeitlich unabhängiae 0 bzw. konstante Konzentrationen erreichen. Das Merkmal des Gleichgewichtszustandes bzw. Stabilzustand ist ein dynamisches Gleichgewicht zwischen dem Massentransport aufgrund der Ionenwanderung und dem Massentransport .aufgrund von Diffusion. Bei einem genauen Gleichgewichtszustand ist inbegriffen, daß keine Materialverluste aufgrund anodischer Oxidation, kathodischer Reduktion, Verdampfung,

vi/12 809860/8871'

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

_ ₆ _ B 8965

Ausfällung usw. auftreten. Die Entwicklung von Wasserstoff an der Kathode und Sauerstoff an der Anode kann jedoch kaum vermieden werden, jedoch ist ihre einzige Auswirkung ein langsamer Wasserverbrauch.

Da bei der Elektrolyse Säuren zur Anode und Basen zur Kathode gezogen werden, entwickelt sich in dem konvektionsfreien elektrolytischen Leiter eine gleichförmig von der Anode zur Kathode ansteigende pH-Konzentration. Ein derartiger pH-Gradient kann zur Analyse und Absonderung von Ampholyten bzw. amphoteren Elektrolyten wie insbesondere Proteinen verwendet werden, da diese in sauren Medien positiv und in alkalischen Medien negativ geladen sind. Sie werden daher von beiden Elektroden abgestoßen und konzentrieren sich an derjenigen Stelle in dem Elektrolytenleiter, an der der örtliche pH-Wert mit dem isoelektrischen Punkt des Ampholyts übereinstimmt. Dieser Vorgang wird isoelektrische Konzentration genannt; sein Erfolg hängt gänzlich von der Erfüllung folgender drei Bedingungen ab, nämlich daß 1) der pH-Gradient zeitlich stabil ist, 2) nirgends eine Elektrolyt-Leere bzw. -Verdünnung entsteht, bei der die Tendenz zu einer Stromunterdrückung und/oder einer örtlichen Übererwärmung besteht, und 3) der pH-Gradient d(pH)/dx in dem bei der tatsächlichen Absonderuncr interessierenden pH-Bereich einen aeringen Wert hat. Im allgemeinen bestehen bei der Gleichgewichtszustands-Elektrolyse in einem konvektionsfreien Medium keine Schwierigkeiten, die erste Bedingung zu erfüllen. Es ist jedoch bekannt, daß sich bei einer unerwünschten Verlängerung die pH-Gradienten in Gel-Medien stark verschlechtern. Die letzten beiden Bedingungen können erfüllt werden, wenn als Elektrolytsystem sogenannte Trägerampholyte verwendet werden und im wesentlichen Salze ausgeschlossen werden. Die Trägerampholyte sind als Ampholyte mit verhältnismäßig qeringem Molekularqewicht definiert, die im isoelektrischen Zustand sowohl Leitfähigkeit als auch Pufferfähiakeit haben.

809850/8871

- 7 - B 8965

Zur Bildung geeigneter pH-Gradienten ist es erforderlich, eine große Anzahl von Trägerampholyten mit isoelektrischen Punkten zur Verfügung zu haben, welche entlang der pH-Skala verteilt sind. Bei gut arbeitenden Trägerampholyten muß auch in Bezug auf die Proteinanalyse eine recht große Anzahl anderer Erfordernisse erfüllt sein.

Auf dem chemischen Markt ist keine ausreichende Anzahl einzelner Trägerampholyte erhältlich. Daher sind die be-ο sonders hergestellten Präparate mit den Warenzeichen Ampholine und Servalyt nahezu die für diesen Zweck einzigen brauchbaren. Sie erfüllen alle vernünftigen Forderungen an Trägerampholyte, so daß daher das isoelektrische Konzentrieren unter Verwendung von Ampholine oder Servalyt zu einer sehr brauchbaren und allgemein angewendeten Analyse- und Absonderungsmethode für Proteine entwickelt wurde. Ihr Auflösungsvermögen ist konkurrenzlos, was auf den Umstand zurückzuführen ist, daß die elektrische Konzentrationskraft des Ausbreitungsbestreben durch Diffusion ausgleicht. Eine Zusammenfassung der Theorie der isoelektrischen Konzentration bei Vorliegen von Trägerampholyten wurde von Harry Rübe in "Ann. N.Y. Acad. Sei." 209 (1973), Seiten 11 bis 22, gegeben; im gleichen Band sind auch zahlreiche Beschreibungen unterschiedlicher Versuchsanordnungen und ihrer Anwendung zu finden.

Bei der allgemeinen Verwendung der isoelektrischen Konzentration ist der hohe Preis von Ampholine und Servalvt ein hemmender Faktor. Dies ist besonders dann der Fall, wenn erwünscht ist, das Verfahren zur Herstellung größerer Materialmengen zu verwenden, wobei proportional große Mengen an Trägerampholyten erforderlich sind»

Ein weiterer hemmender Faktor ist der Umstand, daß die Elektrolyse eine beträchtliche Verminderung der Ionenkraft und folglich eine sehr geringe Lösbarkeit von Proteinen

8098SÖ/8871

_ 8 _ B 8965

in der Art der Globuline ergibt, die an ihren isoelektrischen Punkten ausfallen, an welchen sie Lösbarkeits-Minima zeigen. Manche Globuline fallen aufgrund der'Entsalzung im isoelektrischen Zustand sogar irsarersibel aus, d. h. sie werden denaturiert und können auch durch Zusetzen Von Salzen und Einstellen des pH-Werts auf einen Normalwert nicht in ihren Ursprungszustand zurückgebracht werden.

Die Möglichkeit einer erfolgreichen isoelektrischen Konzentration ist offensichtlich mit der Möglichkeit der Erzeugung geeigneter pH-Wert-Verläufe in von einem elektrischen Strom durchströmten elektrolytischen Leitern gleichzusetzen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erstellung von bei Durchströmen eines Gleichstroms stabilen pH-Wert-Verläufen innerhalb eines konvektionsfreien Bereichs eines elektrolytischen Leiters mit Hilfe gewöhnlicher Puffersubstanzen ohne Verwendung von Trägerampholyten zu schaffen. An diesen pH-Gradienten können beträchtliche Salzkonzentrationen und Leitfähigkeiten bestehen und ihre Form und Ausdehnung kann für unterschiedliche Analyse- und Absonderungsprobleme von bestehendem Interesse im Rahmen des isoelektrischen Konzentrierens verändert und anaepaßt werden.

Das Erfindungsprinzip ist aus den folgenden Betrachtungen ersichtlich: Bei der Elektrolyse einer gewöhnlichen Pufferlösung, wie beispielsweise eines Acetatpuffers aus einer Mischung von Natriumacetat und Essigsäure, ruft der elektrische Strom eine vollständige Trennung von Säure und Base hervor. Im Gleichgewichtszustand bzw. Dauerzustand nimmt die Essigsäure-Konzentration gleichförmig von der Anode zur Mitte der Apparatur hin ab, wogegen die Natriumhvdroxid-Konzentration von der Kathode zur Mitte hin aleichförmia abfällt. Daher entwickelt sich eine Elektrolyt-Leere bzw. Elektrolyt-Verdünnung an irgendeiner Stelle im

809850/0871

B 8965

' mittleren Teil der Apparatur, so daß dort die sehr geringe Leitfähigkeit eine Unterdrückung des Stroms und/oder eine örtliche Übererwärmung ergibt. Um das in vermeiden, kann an dieser Stelle eine Homogenisierung erfolgen, durch die in dem kritischen Bereich eine bestimmte Rückvermischung

■* der Säure und der Base und das Beibehalten einer höheren Leitfähigkeit erfolgt. Es verbleibt jedoch der Umstand, daß die Pufferlösung elektrolytisch zersetzt wird und der sich ergebende pH-Verlauf sehr ungünstig und kaum für

irgend etwas brauchbar wird.
10

Erfindungsgemäß werden zwei gleiche und konstante Flüssigkeitsströmungen in Gegenrichtung unter Durchleiten eines konstanten Gleichstroms durch die elektrolytische Apparatur zwischen zwei Bereichen des elektrolytischen Leiters gebildet

'■* die durch Konvektion wie beispielsweise durch kräftiaes Rühren unaufhörlich homogenisiert werden und die ieweils an einer Seite eines konvektionsfreien Bereichs lieaen, in welchem die Absonderung bzw. Trennung erfolgt. Mit den Flüssigkeitsströmen wird eine stärker saure Lösung zu einem weniger sauren Bereich des elektrolvtischen Leiters transportiert, während eine schwächer saure Lösung zu einem stärker sauren Bereich transportiert wird. Als Alternative können sowohl der Strom als auch die Flüssigkeitsströmungen unter der Voraussetzung verändert werden, daß ihr Verhältnis konstant gehalten wird. Der Vorgang soll solange fortgesetzt werden, bis ein Gleichgewichtszustand entsteht, bei welchem sich die Konzentrationen und die physikalischen Eigenschaften an keinem Teil der elektrolytischen Apparatur mehr verändern.

Innerhalb des Bereichs zwischen den beiden homogenisierten Bereichen der elektrolytischen Apparatur wird dann so viel des anionischen Bestandteils in Richtung zur Kathode transportiert, wie es der elektrophoretisch zur Anode hin wandernden Menge entspricht, und auf gleiche

00985 07 0671"

₁₀ B 8965

Weise so viel an kationischem Bestandteil zur Anode hin gepumpt, wie es der elektrophoretisch zur Kathode hin wandernden Menge entspricht. Beide Ionenarten laufen daher zwischen den beiden homogenisierten Bereichen um, so daß innerhalb dieses Bereichs das Puffersalz nicht verschwinden kann, sondern eine bestimmte Salzkonzentration einhaltbar ist. Da der elektrische Strom ständig die Säure von der Base zu trennen sucht, steigt der pH-Wert in Stromrichtung an, da aber überall in dem konvektionsfreien Bereich beide Pufferkomponenten vorhanden sind, zeigt der pH-Wert eine Verbindung mit dem Pufferbereich der schwachen Säure. Der pH-Gradient nimmt daher einen verhältnismäßig niedrigen Wert an, wodurch eine Trennung mit guter Auflösung begünstigt wird. Es ist bekannt, daß das Auflösevermögen bei der isoelektrischen Konzentration durch eine Verringerung des pH-Gradienten verbessert wird.

Es ist möglich, durch eine Veränderung des Verhältnisses zwischen dem elektrischen Strom und der Flüssigkeitsströmung den pH-Verlauf zu beeinflussen. Bei verhältnismäßig geringen Flüssigkeitsströmungen wird ein verhältnismäßig steiler pH-Verlauf und ein verhältnismäßig großer pH-Bereich erzielt. Wenn die Flüssigkeitsströmungen in Bezug auf den Strom gesteigert werden, erhält man flachere pH-Verläufe mit einem engerem pH-Bereich.

Es ist demnach ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Errichtung eines stabilen pH-Verlaufs mindestens ein konvektionsfreier Bereich des elektrolytischen Leiters und mindestens zwei durch Konvektion homogenisierte Bereiche erforderlich sind, zwischen welchen mit Hilfe eines geeigneten Systems für Flüssigkeitsförderung zwei gleiche Flüssigkeitsströme in Gegenrichtungen gebildet werden.

Gemäß einem besonderen Verfahren und einer besonderen Anordnung zur Durchführung der Erfindung erfolgt der Flüs-

809850/0871

B 8965

sigkeitsaustausch zwischen dem Anolyt und dem Katolyt.

Normalerweise tritt in diesen Lösungen eine _r lebhafte Entwicklung von Sauerstoff und Wasserstoff auf. Da diese Gase eine Konvektion hervorrufen, kann möglicherweise eine Homogenisierung mittels anderer Mittel als überflüssia betrachtet werden. Der Flüssiqkeitsaustausch zwischen dem Anolyt und dem Katalvt hat den Vorteil, daß der sich eraebende pH-Verlauf verhältnismäßig einfach berechnet werden kann, wenn bestimmte vereinfachende Annahmen als erfüllt erachtet werden. Im allgemeinen Fall können derartige Berechnungen nicht durchgeführt werden, jedoch können immer aufgrund von pK-Wertenund Konzentrationen der verwendeten schwachen Protolyte qualitative Vorhersagen hinsichtlich des pH-Verlaufs gemacht werden. Hinsichtlich des weiteren müssen empirische Verfahren zur Wahl geeigneter Protolyt-Zusammensetzungen für jeweilige besondere Trennungsprobleme angewandt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert .

Fig. 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen für isoelektrische Konzentration, 25

Fig. 5 zeigt graphisch den räumlichen Verlauf von pH-Werten und Leitfähigkeitswerten.

Fig. 6 zeigt graphisch den räumlichen Verlauf von pH-Werten.

Das Erfindungsprinzip ist in der Blockdarstellung in Fig. 1 für den Fall eines Flüssigkeitsaustauschs zwischen dem Anolyt und dem Katolyt gezeigt. In Fig. 1 sind 1 eine Anode, 2 eine Anodenkammer, die den Anolyt enthält, der mittels eines Rührwerks 3 homogenisiert ist, 4 eine Katho-

809860/8871

28238S1

B 8965

de, 5 eine Kathodenkammer, die den Katolyt enthält, der mittels eines Rührwerks 6 homogenisiert ist, 7 ein konvektionsfreier Bereich bzw. eine konvektionsfreie Zone des elektrolvtischen Leiters, in der -sich beim Gleichaewichtszustand der gewünschte pH-Verlauf entwickelt, 8 eine Pumpanordnung, die zwei gleiche und einander entgegengesetzt gerichtete Flüssigkeitsströmungen erzeugt, und 9, 10, 11 und 12 vier Flüssigkeitskanäle außerhalb der Elektrolyse-Apparatur, die alle die gleiche Flüssigkeitsströmung haben. Innerhalb der Elektrolyseapparatur besteht keine restliche Flüssigkeitsströmung. Versuche haben gezeigt, daß die beiden Flüssigkeitsströmungen genau gleich sein müssen.

Im einfachsten Fall enthält eine Pufferlösung ein einziges Salz, von dem einer seiner Ionenbestandteile zusammen mit einem Überschuß eines schwachen Protolyts wie einer Säure oder einer Base, die dem Ionenbestandteil entspricht, innerhalb des gewünschten pH-Bereich puffert. Wenn beispielsweise ein pH-Gradient in dem Bereich 3 bis 6 erwünscht ist, ist es zweckdienlich, eine Pufferlösuna mit Natriumacetat und Essigsäure herzustellen- Wenn der gewünschte pH-Bereich an der alkalischen Seite des neutralen Punkts liegt, kann ein Amin mit einem pK-Wert gewählt werdender innerhalb des geeigneten pH-Bereichs liegt, das Amin teilweise mit Schwefelsäure neutralisiert werden und die sich ergebende Pufferlösung als Elektrolyt-Medium verwendet werden. Bei Verwendung eines einzigen Pufferionenbestandteils kann mit diesem Verfahren ein pH-Bereich von nicht mehr als 2,5 bis 3 pH-Einheiten erfaßt werden; dies erfolgt gemäß einer anwendbaren Theorie dadurch, daß eine Durchflußgeschwindigkeit V angewandt wird, die geringfügig größer als Ti/2FC ist, wobei i die elektrische Stromstärke ist, F die Farady-Konstante ist, C die Anfangskonzentration ist und T die Überführungszahl des Ionenbestandteils ohne Pufferwirkung ist. Wenn eine zu niedrige Durchflußgeschwindigkeit verwendet wird, verschwindet eine der

809850/0871

B 8965

Pufferkomponenten vollständig aus einem der homogenisierten Bereiche, zwischen welchen der Flüssiakeitsaustausch stattfindet. Bei einem bestimmten optimalen Überschuß der Pufferkomponente tritt dies gleichzeitig für beide Komponenten ein, so daß sich die vorstehend angegebene kritische Durchflußgeschwindigkeit auf diesen optimalen Überschuß bezieht. Wenn die Durchflußgeschwindigkeit niedriger als der kritische Wert ist, vergrößert sich der pH-Bereich beträchtlich, jedoch entfällt zugleich die Pufferwirkung in den äußeren Bereichen der Apparatur, so daß der pH-Verlauf ungünstig wird. Wenn die Durchflußgeschwindigkeit beträchtlich größer als der kritische Wert wird, wird der pH-Bereich kleiner und der pH-Verlauf flacher. Dies ist für eine Feintrennung innerhalb eines schmalen pH-Bereichs günstig.

Wenn die isoelektrische Konzentration innerhalb eines breiteren pH-Bereichs erwünscht ist, kann ein Salz verwendet werden, in welchem beide Ionenbestandteile Pufferwirkung haben. Das beste Ergebnis wird dann erzielt, wenn der Pufferbereich des Kations um ungefähr 3 pH-Einheiten höher als derjenige des Anions liegt, da sich in diesem Fall die beiden Pufferbereiche einfach addieren, so daß ein sehr brauchbare pH-Verlauf innerhalb eines pH-Bereichs doppelter Ausdehnung erzielt wird. Ein gutes Beispiel dieses Verfahrens ist die Anwendung von Imidazol-Hydroacetat, das durch Mischen äquivalenter Mengen von Imidazol und Essigsäure hergestellt werden kann. Der kationische pH-Wert liegt bei pH = 7, während der anionische pK-Wert bei pH = 4,7 liegt. Daher kann eine stationäre Hvdrolvse mit einem sehr brauchbaren pH-Gradienten in dem Bereich zwischen den pH-Werten 3,2 und 8,5 erwartet werden. Es ist kein Überschuß an Imidazoloder Essigsäure notwendig/ falls jedoch trotzdem ein derartiger Überschuß verwendet wird, erfährt der verwendbare pH-Bereich eine Verschiebung nach oben oder unten. Die durch Elektrolyse von Salzen mit zwei

809850/Θ871

_ -|4 - B 8965

Pufferionenbestandteilen erzielbaren pH-Verläufe sind weiterhin einer Berechnung zugänglich, was einen Vorteil darstellt.

. Es ist ferner möglich, Puffersysterne mit mehr als einem anionischen Pufferbestandteil sowie Puffersysteme mit mehr als einem kationischen Pufferbestandteil· zu verwenden. Eine Berechnung des zu erwartenden pH-Veriaufs ist dann aber kaum mögiich, jedoch können qualitative Voräussaqen qemacht werden/ wobei zum Erzielen brauchbarer Puffersvsteme für besondere Zwecke immer das empirische Verfahren anwendbar ist.

Als allgemein qültige Regel kann aufgestellt werden, daß monovalente Pufferionenbestandteile vorzuziehen sind. Soweit möglich, sollten auch Ionenbestandteile gewählt werden, die nicht durch Verluste bei dem Prozeß aufgrund von anodische Oxidation, kathodischer Reduktion oder Verdampfung beeinträchtigt werden. Demnach ist Ammoniak zu flüchtig, während sich bei in die Anodenkammer gelangendem Anilin ein schwarzer Farbstoff ergibt. Halogenide sind auszuschließen, da sie an der Anode zu freien Halogenen oxi diert werden.

Schwierigkeiten können beim Auffinden von Pufferionenbestandteilen auftreten, die völlicr Widerstandsfähia gegen anodische Oxidation sind. Da diese Verfahren durch eine hohe Stromdichte günstig beeinflußt werden, sollten möglichst große Elektroden verwendet werden. Wenn Grund besteht, bei einem gegenüber Oxidation empfindlichen Ionenbestandteil zu große Verluste an der Anode anzunehmen, ist es möglich, als Anolyt eine schwache Lösung von Schwefelsäure oder Phosphorsäure zu verwenden, welche sehr stabil gegenüber Oxidation sind, und das Pumpsystem zwischen einem homogenisierten Bereich in Abstand von der Anode und einem homogenisierten Bereich nahe oder an der Kathode

809850/Θ871

- 15 - ^{Β 8965}

arbeiten zu lassen.

Es ist wesentlich, daß nur die Puffersubstanzen über das Pumpsystem außerhalb der elektrolytischen Apparatur gefördert werden. Wenn daher der pH-Gradient zur Trennung von Proteinsystemen mit Komponenten verwendet wird, deren isoelektrische Punkte außerhalb des pH-Bereichs in der Apparatur liegen, muß verhindert werden, daß die Komponenten in die homogenisierten Bereiche wandern. Am einfachsten erfolgt dies durch Einfügen von proteindichten Membranen zwischen die beiden homogenisierten Bereiche und den mittleren Teil der Elektrolyseapparatur.

Mit der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Durchführung der isoelektrischen Konzentration mit Hilfe der pH-Gradienten angegeben. Diese Vorrichtung hat zum Merkmal, daß eine bekannte Apparatur für isoelektrische Konzentrierung mit Vorrichtungen zum Homogenisieren an mindestens zwei Teilbereichen der Elektrolyseapparatur und mit einer Vorrichtung für Flüssigkeitsförderung kombiniert ist, welche zwei gleiche Flüssigkeitsströme in einander entgegengesetzten Richtungen zwischen den beiden homogenisierten Bereichen hervorruft.

Wie schon angeführt wurde, müssen die beiden Flüssigkeitsströme in den einander entgegengesetzten Richtungen einander sehr genau gleich sein. Wenn diesa Bedingung nicht erfüllt wird und wenn der konvektionsfreie Bereich einen geringen Durciflußwiderstand hat, ergibt sich eine Restflüssigkeitsströmung über den konvektionsfreien Bereich, die gleich dem Unterschied zwischen den beiden äußeren Strömungen ist. Versuche haben gezeigt, daß sich in diesem Fall in dem größeren Teil der Apparatur ein konstanter pH-Wert bildet, wogegen in dem restlichen kleineren Teil ein steiler pH-Verlauf erzielt wird. Ein derartiger steiler pH-Verlauf ist völlig nutzlos. Wenn der konvektions-

809850/0871

- 16 - B 8965

freie Bereich einen.großen Durchflußwiderstand hat, erfolgt ein unaufhörlicher Restflüssigkeitstransport von einem homogenisierten Bereich zu dem anderen, was unannehmbare Folgen hat. Dies kann jedoch durch Vorrichtungen vermieden werden, mit welchen eine automatische Rückströmung von dem zum überfließen neigenden homogenisierten Bereich zu dem zum Trockenfallen neigenden Bereich erfolgt. Dies kann beispielsweise leicht mit Hilfe eines Siphons bzw. Heberohrs erfolgen, von dem Flüssigkeit in denjenigen homogenisierten Bereich herabträufelt, bei dem die Neigung zum Trockenfallen besteht. Bei einer derartigen Anordnung kann kein elektrischer Strom über den Siphon fließen. Man kann auch einen vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Kanal zwischen den beiden homoaenisierten Bereichen verwenden, wenn dieser Kanal ausreichend lang und eng ist, damit' der hindurchfließende elektrische Strom im Vergleich zum Hauptstrom vernachlässigbar ist.

Die Weiterverfolgung dieses Gedankenzugs führt zu der logischen Schlußfolgerung, daß eine Doppelpumpe oder zwei Einzelpumpen mehr sind, als für die Verwirklichung des Verfahrens im Falle eines großen Durchflußwiderstands in dem konvektionsfreien Bereich notwendig ist. Es reicht eine einzige Pumpe mit einer konstanten Durchflußgeschwindigkeit oder mit einer proportional zum Strom geregelten Durchflußgeschwindigkeit in Verbindung mit einer Vorrichtung zur automatischen Rückströmung zwischen den beiden homogenisierten Bereichen der Apparatur aus. Diese Anordnung ist aufgrund ihrer Einfachheit so sehr vorzuziehen, daß sehr starke Gründe dafür sprechen, zum Ermöglichen der Anwendung des Prinzips der automatischen Rückströmung eine durchflußdichte Membrane wie beispielsweise ein Blatt CeI-lophan oder tierisches Gewebe irgendwo in einer Einrichtung mit geringerem Flußwiderstand zum konvektionsfreien Bereich einzusetzen. Diese Membran sollte an einer Stelle eingesetzt werden, bei der die Gefahr einer elektro-

809850/0871

¹⁷ B 8965

osmotischen Strömung auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist. Da die meisten Membrane elektrisch negative Eigenschaften haben, bedeutet dies, daß die Membrane an dem sauren homogenisierten Bereich an der zur Mitte der Apparatur gerichteten Seite eingesetzt werden sollte.

Insbesondere beim Arbeiten in alkalischen Medien kann es schwierig sein, eine Membran zu finden, die ausreichend durchflußdicht ist und eine ausreichend geringe elektroosmotische Wirkung hat. In diesem Fall wird es notwendig, eine Flüssigkeitsförderungsvorrichtung zu gestalten, die genau gleiche Strömungen in einander entgegengesetzten Richtungen ergibt. Keine bekannten Pumpen arbeiten mit der hohen Genauigkeit, die in diesem Zusammenhang erforderlich ist, Dieses Problem kann durch Verwendung einer in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung gelöst werden.

In einem Flüssigkeitskanal 9 sind die Anodenkammer 2 und eine Membranpumpe 13 hintereinander geschaltet, während gleichermaßen in einem Flüssigkeitskanal 12 die Kathodenkammer 5 und eine weitere Membranpumpe 13 hintereinander geschaltet sind. Diese Pumpen arbeiten mit Geschwindigkeiten, die weitaus größer als die Geschwindigkeit für den gewünschten Flüssigkeitsaustausch zwischen den beiden homogenisierten Bereichen der Apparatur sind. Beide Strömungen führen über ein Zweiwegeabsperrventil bzw. einen Zweiwegehahn 14 zu der Kammer zurück, aus der sie gekommen sind. Es erfolgt daher zwischen dem Anolvt und dem KatoIyt kein Flussiqkextsaustausch, solange der Zweiweqehahn 14 nicht geschaltet bzw. gedreht wird. Die Membranpumpen 13 wirken ausschließlich als Rührwerk für den Inhalt der entsprechenden Kammer.

Bei der durch die ausgezogenen Linien gezeigten Stellung des Hahns ist ein oberer Hahnkanal 15 mit Anolyt gefüllt, während ein unterer Hahnkanal 16 mit KatQlyt gefüllt ist.

809850/Θ871

-1B- ^B 8965

Der Zweiwegehahn wird nun zwischen den beiden Ausrichtungen verstellt, die durch die ausgezogenen Linien und die gestrichelten Linien dargestellt sind. Dies erfolgt mit Hilfe einer Exzenterscheibe 17, die mit konstanter Drehzahl dreht, einer Stange 18 mit zwei Anschlägen 19 und und eines Hebelarms 21 des Zweiwegehahns, an dem die beiden Anschläge angreifen. Aufgrund dieses Aufbaus wird der Zweiwegehahn während eines verhältnismäßig großen Teils einer Umdrehung der Exzenterscheibe geöffnet- Bei der mit gestrichelten Linien dargestellten Ausrichtung des Hahns wird der obere Kanal 15 mit dem KatoIyt und der untere Kanal 15 mit dem Anolyt gefüllt, jedoch fließen auch, bei dieser Ausrichtung beide Flüssigkeiten zu den Kammern zurück, aus denen sie stammen.

Der Flüssigkeitsaustausch zwischen Ano.lyt und Katolyt wird auf diese Weise genau auf den Wechsel zwischen den beiden Endstellungen des Zweiwegehahns beschränkt. Der Zweiwegehahn dient als Flüssigkeitsumschalter. Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsaustausch ist durch die Volumina der beiden Hahnkanäle und durch die Frequenz der Zweiwegehahnbewegunqen bestimmt. Die Durchflußgeschwindicrkeit über die Pumpen hat keinerlei Einfluß auf die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsaustausch zwischen den Elektrodenkammern. Auch ein möglicher Unterschied zwischen den Volumina der Hahnkanäle spielt keinerlei Rolle, da jeder Kanal abwechselnd mit Anolyt und mit KatP'lyt gefüllt wird.

Das vorstehend über die Anodenkammer und die Kathodenkammer sowie über den ArP Iyt und den KatP Iyt Angeführte gilt auch für irgendwelche anderen Kammern und ihren Inhalt, die für den ständigen Flüssigkeitsaustausch gemäß dem Erfindungsprinzip gewählt werden können.

Bei der herkömmlichen isoelektrischen Konzentration sind vier unterschiedliche Arten von Apparaturen von vorherr-

809850/0871

- 19 - B 8965

sehender Bedeutung. Diese werden nachstehend kurz beschrieben, wobei im Zusammenhang damit erläutert wird, wie sie mittels zusätzlicher Einrichtungen für das Arbeiten gemäß den Erfindungsprinzipien angepaßt werden können.

Die erste Apparaturenart weist eine Mehrzahl von gekühlten und homogenisierten Kammern auf, die durch eine Mehrzahl von Membranen getrennt sind, welche im wesentlichen senkrecht zur Elektrostromrichtung stehen und eine Durchlässigkeit haben, die ausreichend gering ist, sie im wesentlichen komvektionsfrei zu halten, jedoch ausreichend hoch ist, Proteine frei durchzulassen. Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsaustausch kann zwischen irgendeinem beliebigen Paar von Kammern bewerkstelliat werden.

Aus offensichtlichen Gründen werden diese Kammern so qewählt, daß sie einen ziemlich großen geaenseiticren Abstand haben. Für den gegenseitigen Flüssigkeitsaustausch können auch die Elektrodenkammern gewählt werden, falls nicht die anodische Oxidation, die kathodische Reduktion oder die Gasentwicklung in diesen diese Wahl unzweckmäßig macht. Die homogenisierten Kammern, zwischen welchen der Flüssigkeitsaustausch erfolgt, können gegenüber dem Mittelteil der Apparatur durch proteindichte Membrane abgedichtet werden, wenn dies notwendig erscheint.

Die zweite Apparaturenart weist zwei Elektrodenkammern auf, zwischen welchen eine horizontale, gekühlte und elektrisch isolierenden Platte liegt, die zum Aufbringen einer Feuchtigkeitsschicht eines Kapillarsystems in elektrolytischer Verbindung mit den Elektrodenkammern geeignet ist. Diese Art von Apparatur kann für die Erfindung dadurch angepaßt werden, daß die wirkungsvolle Homogenisierung in den Elektrodenkammern herbeigeführt wird und zwischen diesen ein ständiger Flüssigkeitsaustausch hervorgerufen wird.

Wenn die Elektrodenkammern für diesen Zweck ungeeignet sind, können zwischen diese und das Kapillarsystem zwei

809850/6871

- 20 - ^{B 8965}

zusätzliche Kammern eingefügt werden. Die Homogenisierung und der Flüssigkeitsaustausch erfolgen dann ^ in diesen bzw. zwischen diesen zusätzlichen Kammern.

Die dritte Apparaturenart weist zwei Elektrodenkammern mit unterschiedlichem Niveau bzw. Höhenpegel auf, zwischen welchen mindestens ein vertikales, gekühltes und elektrisch isolierendes Rohr liegt, das mit einem Feuchtigkeitskapillarsystem in elektrolytischer Verbindung mit den Elektrodenkammer füllbar ist. Das Kapillarsystem ist häufig aus einem Polyacrylamid-Gel mit einem so großen Durchflußwiderstand gebildet, daß der Überdruck in der oberen Elektrodenkammer keinerlei meßbare Flüssigkeitsströmung durch das Gel hindurch ergibt. Jedoch kann das Rohr oder können die Rohre auch mit einem stärker porösen Kapillarensystem gefüllt sein, wobei die Durchfluß-Flüssigkeitsströmung dadurch zu verhindern ist, daß der Druckunterschied zwischen den Elektrodenkammern ausgeschaltet wird, was am einfachsten durch Anbringen eines Steigrohrs an der unteren Elektrodenkammer erfolgt, welches mit der Flüssigkeit auf den gleichen Pegel wie in der oberen Elektrodenkammer gefüllt wird. Diese Art von Apparatur kann an die Erfindung dadurch angepaßt werden, daß in den Elektrodenkammern eine wirksame Homogenisierung und zwischen den Kammern ein ständiger Flüssigkeitsaustausch erfolgt. Wenn die Elektrodenkammern für diesen Zweck ungeeignet .sind, können zwischen sie und die konvektionsfreien vertikalen Rohre zwei zusätzliche Kammern eingefügt werden, in welchen dann die Homogenisierung erfolgt und zwischen welchen der Flüssigkeitsaustausch erfolgt.

Die vierte Apparaturenart weist eine sogenannte Dichtegradientensäule auf, d. h. eine Säule, in der die Dichte nach unten zu aufgrund eines Konzentrationsgradienten eines schweren Nichtelektrolyts wie üblicherweise Sucrose an-35

809850/Ö871

- 21 - B 8965

steigt- Sie weist ferner ein Gasaustrittsrohr auf, das gleichfalls vertikal steht und das mit der Säule am Boden mit einer der Elektroden in Verbindung steht, während die zweite Elektrode am oberen Ende der Säule liegt. Diese Art von Apparatur kann nur mit großen Schwierigkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren umgestellt werden.

Im folgenden werden anhand der Fig. 3 und 4 als Ausführungsbeispiele Vorrichtungen für die isoelektrische Konzentration gezeigt. Ferner kann zusätzlich die zur Erläuterung des Prinzips verwendete Fig. 1 als Darstellung eines Beispiels einer elektrolytischen Apparatur angesehen werden, bei welcher der konvektionsfreie Bereich 7 eine horizontale Schicht aus einem Gel oder einer Pulverpaste ist, die auf einer ebenen gekühlten Unterlage liegt. Die Flüssigkeitsfördereinrichtung 8 kann eine Verbindung zweier Membranpumpen und eines Flüssigkeitsumschalters gemäß Fig. 2 sein, wodurch die Rührwerke 3 und 6 im Anolyt und im Kato-Iyt dann überflüssig werden. Die Einrichtung 8 kann auch eine einzige peristaltische bzw. Schlauchpumpe sein, die mit einer konstanten Geschwindigkeit den Anolyt in die Kathodenkammer hinüberbebefordert, während Flüssigkeitskanäle 10 und 12 nicht über irgendeine Pumpe laufen, sondern direkt miteinander verbunden sind und als Rückflußrohr für die automatische Rückforderung des Katolyts zur Anodenkammer 2 dienen.

Bei der Vorrichtung mit dem Aufbau nach Fig. 3 besteht der konvektionsfreie Bereich 7 der Elektrolyseapparatur aus Säulen 22, die ein flüssigkeitsdichtes Gel oder eine auf Gelstopfen am Boden vertikaler Rohre ruhende Pulverpackung enthalten und die eine obere Anodenkammer 2 mit einer unteren Kathodenkammer 5 verbinden. Bei der Apparatur gemäß dieser Fig. ist zur gleichzeitigen isoelektrisehen Analyse mehrerer Proben eine Anzahl parallel geschalter Säulen vorgesehen. Alle Säulen sind mittels eines Kühl-

809850/Q871

- 22 - B 8965

mittels gekühlt, das über Seitenrohre 23 und 24 in und aus einer Kühlkammer ausströmt, die durch eine Zylinderwandung 25, eine Bodenolatte 26, und .eine Deckenplatte 27 gebildet ist. In der Kathodenkammer hat der Katolyt oberhalb einer Kathode 4 und Flügeln eines Rührwerks 6 bei 28 seinen Meniskus. An der Kathode entwickelter Wasserstoff entweicht über eine Öffnung 29. Die Kathode 4 ist an die zylindrische Innenwandung der Kathodenkammer 5 an einigen Stellen an ihrem Umfang befestigt und an einem Punkt mit einem äußeren Bananenstecker 30 über einen durch diese Innenwand führenden Draht verbunden. In der Anodenkammer 2 mit einer konischen Decke 31 hat der Anolyt seinen Meniskus bzw. seine Oberfläche 32 oberhalb einer Anode 1 und den Flügeln eines Rührwerks 3. Die Anode 1 ist an der konischen Decke 31 der Anodenkammer 2 an einigen Umfangsstellen befestigt und über einen durch die Decke führenden Draht an einem Punkt mit einem äußeren Bananenstecker 33 verbunden. Die beiden Rührwerke 3 und 6 sind an einer gemeinsamen vertikalen Achse befestigt, die als Rohr 34 ausgebildet ist, das an seinem oberen Ende mit einer Riemenscheibe 35 und an seinem Boden mit einer Spitze 36 versehen ist, welche in eine konische Ausnehmung in der Bodenplatte der Kathodenkammer 5 eingesetzt ist. Eine peristaltische bzw. Schlauchpumpe 8 ist über ein Rohr 12 mit dem Katolyt und über ein Rohr 11 mit dem Anolyt verbunden. Ein Baumwollstopfen 37 verhindert den Durchlaß von Wasserstoffbläschen. Der automatische Rückfluß eines Anolyts in die Kathodenkammer 5 erfolgt über ein Loch 38 in dem als Rührachse dienenden Rohr 34. Zur Verringerung der Fläche des Anolyt-Meniskus 32 ist dieses Loch weit oben in der Anodenkammer angeordnet.

Bei dem Vorrichtungsaufbau gemäß Fig. 4 besteht der konvektionsfreie Bereich 7 der Elektrolyseapparatur aus einer Anzahl von Membranen 39, die sich senkrecht zur Stromrichtung erstrecken und eine Anzahl von Kammern 40 voneinandertrennen, die vorzugsweise sowohl umgerührt als auch gekühlt

809850/8871

- 23 - B 8965

werden. Die Membrane 39 müssen für Proteine durchlässig sein und können aus Filterpapier bestehen. Die die Anodenkammer 2 abgrenzende Membran sollte jedoch sehr dicht sein und keinerlei Flüssigkeitsdurchgang aufgrund eines daran entstehenden geringen Überdrucks zulassen. Der Anolyt und der Katolyt werden mit Rührwerken 3 und 6 homogenisiert. Eine peristaltische Pumpe 8 fördert über Kanäle 10 und 12 Katolyt zu der Anodenkammer 2, während ein automatischer Rückfluß des Anolyts zur Kathodenkammer 5 über ein Siphon bzw. ein Heberohr 42 erfolgt, das zu arbeiten beginnt, wenn der Pegelunterschied zwischen Anolytmeniskus bzw. der Anolytoberfläche und der Spitze des Heberohrs einen bestimmten Wert erreicht hat. Sowohl der Kanal 12 in dem Katolyt als auch das Heberohr 42 in dem Anolyt haben umgelenkte Rohrenden 43, um zu verhindern, daß Gasblasen von den Elektroden die Flüssigkeitsströmung begleiten.

Die Erfindung wurde mit einer Mehrkammer-Apparatur gemäß Fig. 4, jedoch ohne die dichte Membran 41 und ohne ein Heberohr für den automatischen Rückfluß erprobt. Statt dessen wurden mit Hilfe der Vorrichtung nach Fig. 2 zwei genau gleiche Flüssigkeitsströmungen in einander entgegen gesetzten Richtungen geschaffen.

Bei einem Versuch wurde ein Acetatpuffer mit der Zusammensetzung 0,0775 m Natriumacetat, 0,110 m Essigsäure und 0,010 m Natriumsulfat verwendet. Zwischen dem Anolyt und dem Katolyt wurde der Flüssigkeitsaustausch herbeigeführt. Die Stromstärke war 1,0,A,während die Pumpgeschwindigkeit 2,82 cm³/min war. Die Anzahl der Kammern war gleich 17, während das Gesamtvolumen ungefähr 1 1 betrug. Jede Kammer hatte Einrichtungen sowohl zum Kühlen als auch zum Rühren. Nach weniger als 24 h wurde der Dauerzustand bzw. Gleichgewichtszustand erreicht; danach ergab sich in der Elektrolyse-

809860/0871

B 8965

apparatur ein unveränderter pH-Verlauf gemäß der Darstellung in Fig. 5. Der nutzbare pH-Gradient betrug daher in diesem Fall 1,3 pH-Einheiten zwischen den pH-Werten 3,9 und 5,2. In Fig. 5 ist auch der Leitfähigkeitsverlauf gezeigt. Die Leitfähigkeit ist im Anolyt am geringsten und im Katolyt ungefähr 3 mal so hoch. Die feldstärke ändert sich daher innerhalb der elektrolytischen Apparatur um einen Faktor 3. Dies ist zwar ungünstig, jedoch ändert sich beim herkömmlichen isoelektrischen Konzentrieren unter Vorhandensein der Trägerampholyte die Feldstärke weitaus stärker. Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt damit auch in dieser Hinsicht eine Verbesserung.

Bei einem weiteren Versuch wurde ein Boratpuffer mit der Zusammensetzung 0,1 m Borax und 0,1 m Borsäure mit einem Strom von 0,6 A und einer Flüssigkeitsströmung von 3,09 cm³/min der Elektrolyse unterworfen. Dieser Versuch wurde mit einer -20-Kammer-Einrichtung durchgeführt, bei welcher jede Kammer 25 cm³ enthielt. Zwischen den den Elektrodenkammern nächstilegenden Kammern wurde der Flüssigkeitsaustausch herbeigeführt. Dieser Versuch ergab einen stabilen pH-Verlauf gemäß Fig. 6.

Mit der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben, mit welchen ein Ampholyt dadurch gereinigt bzw. geklärt wird, daß er in ein Kapillarsystem eingeschlossen wird, welche eine konvektionsfreie Zone bildet, durch welche Gleichstrom geleitet wird. Der Elektrolyt enthält wenigstens einen Pufferionenbestandteil. An beiden Seiten der konVektionsfreien Zone werden Elektrolytzonen geschaffen. Zum Homogenisieren des Elektrolyts in den Elektrolytzonen wird in diesen eine Konvektion hervorgerufen. Zwischen den beiden homogenisierten Elektrolytzonen werden zwei gleiche Flüssigkeitsströmungen in einander entgegengesetzten Richtungen hervorgerufen.

809850/6871

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von Ampholyten mittels isoelektrischem Konzentrieren durch Hindurchleiten von Gleichstrom über einen elektrolytischen Leiter mit mindestens einem konvektionsfreien Bereich in Form eines Kapillarsystems, das die Ampholyte enthält, Gekennzeichnet durch ein Elektrolytsystem mit mindestens einem Pufferionenbestandteil, mindestens zwei Bereiche jeweils an einer Seite des konvektionsfreien Bereichs, in welchen durch Konvektion eine ständige Homogenisierung erfolgt, und zwei gleiche Flüssigkeitsströme in Gegenrichtungen zwischen den beiden homogenisierten Bereichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die homogenisierten Bereiche des elektrolytischen Leiters der Anolyt und der Katholyb sind und daß zwischen diesen Bereichen die gleichen Flüssigkeitsströme fließen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrolytische Leiter auf eine Anzahl von Kammern aufgeteilt ist, in welchen eine ständiae Homogenisierung hervorgerufen wird, wobei die Kammern durch eine Anzahl von Membranen getrennt sind, die im wesentlichen senkrecht zur Stromrichtung stehen und deren Durchlässigkeit klein genug ist, die Kammern konvektionsfrei zu halten, jedoch groß genug.ist, einen freien Durchgang von Proteinen zu erlauben.

VI/17

8098 5 0/0871

Deutsche Bank (München) KIq. 51/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

ORIGINAL INSPECTED

B 8965

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konvektionsfreie Bereich des elektrolytischen Leiters ein Gel ist.

5. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konventionsfreie Bereich des elektrolytischen Leiters eine Pulverpackung ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolytsystem ein Salz einer starken Base mit einer schwachen Säure und einen Überschuß der schwachen Säure enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolytsystem ein Salz einer starken Säure mit einer schwachen Base und einen"Überschuß der schwachen Base enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolytsystem ein Salz einer schwachen Base und einer schwachen Säure enthält.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolytsystem zum Schutz eines oxidierbaren Ionenbestandteils gegen anodische Oxidation mindestens eine starke Säure enthält, die gegen anodische Oxidations widerstandsfähig ist, und daß zwischen dem Anolyt und irgendeinem anderen Teil des elektrolytischen Leiters kein Flüssigkeitsaustausch erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die beiden homogenisierten Bereiche, zwischen welchen der Flüssigkeitsaustausch bewerkstelligt wird, gegenüber dem konvektionsfreien Bereich durch Membrane begrenzt sind, die für die abzusondernden

809850/Θ871

_ 3 - B 8 965

Ampholyte undurchlässig sind.

11. Vorrichtung durch Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Einrichtung zur isoelektrischen Konzentrierung mit Einrichtungen (3,6) zum Homogenisieren von mindestens zwei Bereichen (2,5) an der jeweiligen Seite des konvektionsfreien Kapillarsystems (7), in welchem die Absonderung erfolgt, und mit einer Flüssigkeitsfördervorrichtung (8) zur Erzeugung zweier gleicher Flüssigkeitsströme in Gegenrichtungen zwischen den beiden homogenisierten Bereichen kombiniert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das konvektionsfreie Kapillarsystem einen sehr großen Strömungswiderstand hat, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeits- ■ pumpe (8) zum Transport von Flüssigkeit von einem homogenisierten Bereich zu dem anderen und durch einen Flüssigkeitskanal (34,42) hohen elektrischen Widerstands für den selbsttägigen Rückfluß aus dem anderen homogenisierten Bereich zu dem ersteren Bereich.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der das konvektionsfreie Kapillarsystem einen niedrigen Strömungwiderstand hat, gekennzeichnet durch zwei Umwälzpumpen (13)für schnelle Umwälzung zur Homogenisierung der beiden Bereiche des elektrischen Leiters und einen Flüssigkeitsumschalter in Form eines Zweiwegehahns (14) mit zwei Hahnkanälen (15,16) für die beiden Flüssigkeitsströme und mit einer mechanischen Vorrichtung (17 bis 21) zum regelmäßigen Wechseln der Funktionen der Hahnkanäle.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, mit einer Anzahl gekühlter und homogenisierter Kammern (40), die durch Membrane (39) getrennt sind, die im wesentlichen senkrecht zur Stromrichtung stehen und für die abzusondernden Ampholyte

809850/Θ871

_ 4 - ^{B 8965}

' durchlässig sind, gekennzeichnet durch eine Pumpvorrichtung (8) für den ständigen Flüssigkeitsaustausch zwischen zwei Kammern der Vorrichtung.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, mit zwei Elektrodenkammern, zwei Kammern mit Einrichtungen zur Homogenisierung und einer zwischenliegenden horizontalen, gekühlten und isolierenden Platte, die zur Aufbringung einer Benetzunasschicht eines Kapillarsvstems in elektrolytischer Verbin-

"Ό dung mit den beiden homogenisierten Kammern geeignet ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung für den ständigen Flüssigkeitsaustausch zwischen den Kammern.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, mit zwei Elektrodenkammern (2,5) mit unterschiedlichen Höhenpeqeln und Einrichtungen (3,6) zur Homogenisierung und mit mindestens einem dazwischenliegenden, vertikalen, gekühlten und isolierenden Rohr (22), das zum Füllen mit einem benetzten Kapillarsystem hohen Flußwiderstands geeignet ist und das mit den beiden homogenisierten Kammern in elektrolytischer Verbindung steht, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitspumpe (8), die Flüssigkeit von der niedrigeren in die höhere homogenisierte Kammer fördert,- und durch ein Rohr (34), über welches die gleiche Menge an Flüssigkeit wieder in die niedrigere homogenisierte Kammer zurückfließt.

809850/Θ8?1