DE4321927C2 - Filtereinheit mit Entgasungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Druck beaufschlagba­ re Filtereinheit für wäßrige Medien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Filtereinheit ist beispielsweise in Form von Filter­ kerzen oder Capsulen verwendbar in der chemischen, elektronischen, pharmazeutischen, kosmetischen, bio­ technologischen, Getränke- und Lebensmittelindustrie, sowie in Forschungs- und Kontrollabors. In Abhängig­ keit von der Filterbestückung des patronenartigen Fil­ terelements ist die Filtereinheit anwendbar z. B. für die partikel-, kolloid- und mikroorganismenentfernende Endfiltration von hochreinem deionisiertem Wasser, die Filtration von aggressiven wäßrigen Lösungen, die Ste­ rilfiltration von Wasser, wäßrigen Lösungen, hitzeemp­ findlichen Nährlösungen, Vitaminlösungen oder Lösun­ gen, die Antibiotika oder Eiweiß enthalten, Seren, Virus­ impfstoffen, Plasmafraktionen Enzymen, für die Ultrar­ einigung oder Klarfiltration von pharmazeutischen oder kosmetischen Lösungen, Wasser, Pufferlösungen, was­ serhaltigen Lösungsmitteln und Reagentien für analyti­ sche Geräte.

Es ist bekannt, das Gehäuse solcher Filtereinheiten am einlaßseitigen Gehäuseraum mit Entgasungsvor­ richtungen zu versehen. Bekannte Entgasungsvorrich­ tungen bestehen aus einem Entgasungsstutzen, welcher durch ein Entgasungsventil verschließbar ist. Zu Beginn einer Filtration wird das Gehäuse der Filtereinheit ent­ gast um die volle Filterfläche des patronenartigen Fil­ terelementes zur Filtration nutzen zu können. Dazu wird das Entgasungsventil geöffnet bis das zu filtrieren­ de Medium austritt.

Bei den Filtereinheiten des Standes der Technik sam­ melt sich im Verlaufe der Filtration erneut Gas aus dem zu filtrierenden Medium im einlaßseitigen Gehäuse­ raum an und die zur Filtration zur Verfügung stehende Filterfläche wird ständig vermindert, so daß von Zeit zu Zeit das angesammelte Gas über das Entgasungsventil entfernt werden muß.

Filtereinheiten insbesondere zur Sterilfiltration wer­ den vor und nach der Filtration sogenannten Integritäts­ test unterzogen, wodurch die Filtrationssicherheit ge­ währleistet werden soll. Hierzu gehören der Bubble- Point bzw. der Blasenpunkttest, der Druckhaltetest und der Diffusionstest. Bei diesen Methoden wird die Filter­ einheit eingangsseitig mit Gas definierter Drucke beauf­ schlagt. Beim Diffusions- und Druckhaltetest wird das Volumen des durch das benetzte patronenförmige Fil­ terelement diffundierenden Testgases bzw. der dadurch verursachte Druckabfall auf der Anströmseite be­ stimmt. Im Falle der Bestimmung des Bubble-Points wird der Eingangsdruck des Testgases bestimmt bei dem das Gas durch die Poren der Membran des patro­ nenartigen Filterelementes durchzubrechen beginnt. Zur Durchführung der Tests ist die Entgasungsvorrich­ tung gasdicht verschließbar ausgestaltet. Die Integri­ tätstestdaten können auch automatisch ermittelt wer­ den. Dazu wird beispielsweise das Prüfgerät Sartocheck der Firma Sartorius AG (Göttingen, Deutschland) an die Entgasungsvorrichtung zur Druckbeaufschlagung mit dem Prüfgas angeschlossen. Dabei kann allerdings eine Kontamination der zuvor sterilisierten Filtereinheit nicht ausgeschlossen werden.

Die bekannten Entgasungsvorrichtungen besitzen darüberhinaus den Nachteil, daß ein Teil der zu filtrie­ renden wäßrigen Medien gegen Ende des Entgasungs­ vorgangs zumindest tröpfchenweise aus der Entga­ sungsvorrichtung austritt. Dabei wird die Gehäuseober­ fläche der Filtereinheit verunreinigt und im Falle ge­ fährlicher Medien wird die Umwelt belastet. Außerdem geht dabei ein Teil an Wertstoffen, die in dem zu filtrie­ renden Medium enthalten sind, verloren.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei geöffne­ tem Ventil, Mikroorganismen oder Schadstoffe in das Innere der Filtereinheit gelangen und dabei das zu fil­ trierende Medium kontaminieren und zusätzlich verun­ reinigen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mit Druck beaufschlagbare Filtereinheit für wäßrige Medien mit einem patronenartigen Filterelement und einer Entgasungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher eine konti­ nuierliche Entgasung möglich ist, ohne daß ein Verlust an Filtermedium oder eine Sekundärkon­ tamination oder Verunreinigung des zu filtrierenden Mediums auftreten kann und bei welcher der Durchführung der Integritätstests die Sterilität der Filtereinheit nicht ge­ fährdet wird.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß kann dadurch bei geöffnetem Ent­ gasungsventil kontinuierlich Gas durch das hydrophobe Filter hindurchtreten, während aufgrund seiner Rück­ halteeigenschaften Partikel aus der Umwelt die eine Sekundärkontamination oder Verunreinigung verursa­ chen würden, nicht in den einlaßseitigen Gehäuseraum der Filtereinheit gelangen können.

Während des Betriebs der Filtereinheit füllt das zu filtrierende wäßrige Medium den gesamten einlaßseiti­ gen Gehäuseraum an, wodurch die gesamte zur Verfü­ gung stehende Filterfläche des patronenartigen Filter­ elements zur Filtration ausgenutzt wird. Die Filterein­ heit behält dadurch ihre Leistungsfähigkeit während des gesamten Filtrationsprozesses voll aufrecht.

Das hydrophobe Filter ist für das zu fiiltrierende wäß­ rige Medium undurchlässig. Eine Verschmutzung des Gehäuses der Filtereinheit und eine Verschmutzung der Umwelt mit zu filtrierendem Medium kann daher nicht eintreten, denn das zu filtrierende wäßrige Medium kann nur das hydrophile Filter des patronenartigen Fil­ terelementes passieren.

Zur manuellen Durchführung der Integritätstests der Filtereinheit wird die Entgasungsvorrichtung geschlos­ sen. Dabei wird durch Betätigung des Entgasungsven­ tils, das beispielsweise in Form einer Gewindeschraube ausgebildet sein kann, die Entgasungsöffnung versperrt. Zur automatischen Durchführung der Integritätstests der Filtereinheit wird das Prüfgerät an den geöffneten Entgasungsstutzen angeschlossen.

Als hydrophobe gasdurchlässige und eine Sekundär­ kontamination verhindernde Filter kommen Gewebe, Vliese oder Membranen mit einer Porengröße nicht größer als 0,2 µm in Frage. Bevorzugt sind Membranen, bespielsweise aus Polypropylen, Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen oder Polysulfon.

Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausfüh­ rungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung (Fig. 1) näher erläutert, welche einen Vertikalschnitt durch die Filtereinheit zeigt.

Die Filtereinheit 1 besteht aus einem patronenartigen Filterelement 2, welches in einem umschließenden Ge­ häuse 3 angeordnet ist und einen einlaßseitigen Gehäu­ seraum 4 abtrennt. Das Gehäuse ist mit einem Einlaß 5 für das zu filtrierende Medium, einen Auslaß 6 für die Abführung des Filtrats und mindestens einem Entga­ sungsstutzen 7 ausgestaltet. Der Entgasungsstutzen be­ sitzt ein Entgasungsventil 8, mit dem er gasdicht ver­ schließbar ist.

Der Entgasungsstutzen ist vom zu entlüftenden Ge­ häuseraum durch ein hydrophobes Filter 9 abgetrennt, welches gasdurchlässig aber für Partikel, die eine Se­ kundärkontamination oder Verunreinigung des zu fil­ trierenden Mediums hervorrufen könnten, undurchläs­ sig ist. Das hydrophobe Filter ist an der Gehäuseinnen­ seite dauerhaft eingedichtet. Für den Fall, daß das um­ schließende Gehäuse und die hydrophobe Membran aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, kann die bei­ spielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen­ de Kunststoffmembran randseitig im Kunststoff des Ge­ häuses eingesiegelt sein. Zum Schutz vor Zerstörung, die durch Druckschwankungen hervorgerufen werden kann, ist die hydrophobe Membran einseitig zum Entga­ sungsstutzen hin oder beidseitig (nicht dargestellt) durch eine Filterunterstützung 10 abgestützt. Das Entgasungsventil kann in Form einer Schraube ausgebildet sein, die die Entgasungsöffnung 11 ver­ schließt oder frei gibt.

Claims (6)

1. Mit Druck beaufschlagbare Filtereinheit für wäßrige Medien mit einem patronenartigen Filterelement, welches in einem umschließenden Gehäuse angeordnet ist und einen einlaßseitigen Gehäuseraum abtrennt, wobei das Gehäuse mit einem Einlaß, einem Auslaß und mindestens einem Entgasungsstutzen ausgestattet ist, welcher am einlaßseitigen Gehäuseraum angeordnet ist und durch ein Entgasungsventil verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsstutzen vom zu entgasenden Gehäuseraum durch ein hydrophabes gasdurchlässiges und eine Sekundärkontamination verhinderndes Filter mit einer Porengröße nicht größer als 0,2 µm getrennt ist.

2. Mit Druck beaufschlagbare Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Filter auf der Gehäuseinnenseite dauerhaft eingedichtet ist und den Entgasungsstutzen überdeckt.

3. Mit Druck beaufschlagbare Filtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Filter abgestützt ist.

4. Mit Druck beaufschlagbare Filtereinheit nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Filter eine polymere Filtermembran ist.

5. Mit Druck beaufschlagbare Filtereinheit nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das umschließende Gehäuse aus Kunststoff besteht und die hydrophobe polymere Filtermembran randseitig im Kunststoff des Gehäuses eingesiegelt oder eingespritzt ist.

6. Mit Druck beaufschlagbare Filtereinheit nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophobe polymere Filtermembran aus Poly­ tetrafluorethylen besteht.