JP2017533824A - 濾過システムにおける濃度制御および関連した方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国特許法§119(e)に基づき米国仮特許出願第62/080,675号(2014年11月17日出願、名称「Concentration Control in Filtration Systems,and Associated Methods」)に対する優先権を主張し、上記出願は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に援用される。
濾過システムにおける濃度制御および関連付けられる方法が、概して、説明される。
故に、濾過媒体を横断する浸透圧差(ΔΠ)は、
本実施例は、水からエタノールを分離するための濾過媒体の使用を説明する。
本実施例は、ビールを濃縮するための濾過媒体の使用を説明する。
本実施例は、エタノールおよび水を含む液体混合物からエタノールを濾過するために使用され得る濾過システムを説明する。
Claims (56)
- 液体供給物の少量成分を濃縮する方法であって、
主要成分と少量成分とを含む前記液体供給物を受け取る第1のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記液体供給物に対して前記主要成分が富化された第1の透過物と、前記液体供給物に対して前記少量成分が富化された第1の残余分とを生産することと、
前記第1の透過物の少なくとも一部を受け取る第2のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第1の透過物に対して前記主要成分が富化された第2の透過物と、前記第1の透過物に対して前記少量成分が富化された第2の残余分とを生産することと、
前記第2の残余分の少なくとも一部を受け取る第3のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第2の残余分に対して前記主要成分が富化された第3の透過物と、前記第2の残余分に対して前記少量成分が富化された第3の残余分とを生産することと、
前記第3の残余分の少なくとも一部を前記第1のフィルタの残余分側に再循環させ、前記第3の残余分の前記一部を前記液体供給物の少なくとも一部と混合することと
を含み、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第3の残余分内に存在し、前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記液体供給物内に存在し、
前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.5倍である、方法。 - 液体供給物の少量成分を濃縮する方法であって、
主要成分と少量成分とを含む前記液体供給物を受け取る第1のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記液体供給物に対して前記主要成分が富化された第1の透過物と、前記液体供給物に対して前記少量成分が富化された第1の残余分とを生産することと、
前記第1の透過物の少なくとも一部を受け取る第2のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第1の透過物に対して前記主要成分が富化された第2の透過物と、前記第1の透過物に対して前記少量成分が富化された第2の残余分とを生産することと、
前記第2の残余分の少なくとも一部を受け取る第3のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第2の残余分に対して前記主要成分が富化された第3の透過物と、前記第2の残余分に対して前記少量成分が富化された第3の残余分とを生産することと、
前記第3の残余分の少なくとも一部を前記第1のフィルタの残余分側に再循環させ、前記第3の残余分の一部を前記液体供給物の少なくとも一部と混合することと
を含み、
前記第3の残余分の浸透圧および前記液体供給物の浸透圧のうちの低い方は、前記第3の残余分の浸透圧および前記液体供給物の浸透圧のうちの高い方の少なくとも約0.5倍である、方法。 - 前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.75倍である、請求項1−2のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.9倍である、請求項1−2のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.95倍である、請求項1−2のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.98倍である、請求項1−2のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第3の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.99倍である、請求項1−2のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 液体供給物の少量成分を濃縮する方法であって、
主要成分と少量成分とを含む前記液体供給物を受け取る第1のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記液体供給物に対して前記主要成分が富化された第1の透過物と、前記液体供給物に対して前記少量成分が富化された第1の残余分とを生産することと、
前記第1の透過物の少なくとも一部を受け取る第2のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第1の透過物に対して前記主要成分が富化された第2の透過物と、前記第1の透過物に対して前記少量成分が富化された第2の残余分とを生産することと、
前記第1の残余分の少なくとも一部を受け取る第3のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第1の残余分に対して前記主要成分が富化された第3の透過物と、前記第1の残余分に対して前記少量成分が富化された第3の残余分とを生産することと、
前記第2の残余分の少なくとも一部を前記第3の透過物の少なくとも一部と混合することと
を含み、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第2の残余分内に存在し、前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第3の透過物内に存在し、
前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.5倍である、方法。 - 液体供給物の少量成分を濃縮する方法であって、
主要成分と少量成分とを含む前記液体供給物を受け取る第1のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記液体供給物に対して前記主要成分が富化された第1の透過物と、前記液体供給物に対して前記少量成分が富化された第1の残余分とを生産することと、
前記第1の透過物の少なくとも一部を受け取る第2のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第1の透過物に対して前記主要成分が富化された第2の透過物と、前記第1の透過物に対して前記少量成分が富化された第2の残余分とを生産することと、
前記第1の残余分の少なくとも一部を受け取る第3のフィルタ内の濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第1の残余分に対して前記主要成分が富化された第3の透過物と、前記第1の残余分に対して前記少量成分が富化された第3の残余分とを生産することと、
前記第2の残余分の少なくとも一部を前記第3の透過物の少なくとも一部と混合することと
を含み、
前記第2の残余分の浸透圧および前記第3の透過物の浸透圧のうちの低い方は、前記第2の残余分の浸透圧および前記第3の透過物の浸透圧のうちの高い方の少なくとも約0.5倍である、方法。 - 前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.75倍である、請求項8−9のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.9倍である、請求項8−9のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.95倍である、請求項8−9のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.98倍である、請求項8−9のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第2の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記第3の透過物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.99倍である、請求項8−9のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の残余分と前記第3の透過物との混合物の少なくとも一部を受け取る第4のフィルタの濾過媒体を横断する液圧差を確立することにより、前記第2の残余分と前記第3の透過物との混合物に対して前記主要成分が富化された第4の透過物と、前記第2の残余分と前記第3の透過物との混合物に対して前記少量成分が富化された第4の残余分とを生産することを含む、請求項8−14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第4の残余分の少なくとも一部を前記第1のフィルタに再循環させることを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第4の残余分内に存在し、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記液体供給物内に存在し、
前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.5倍である、請求項16に記載の方法。 - 前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第4の残余分内に存在し、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記液体供給物内に存在し、
前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.75倍である、
請求項16に記載の方法。 - 前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第4の残余分内に存在し、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記液体供給物内に存在し、
前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.9倍である、請求項16に記載の方法。 - 前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第4の残余分内に存在し、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記液体供給物内に存在し、
前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.95倍である、請求項16に記載の方法。 - 前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第4の残余分内に存在し、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記液体供給物内に存在し、
前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.98倍である、請求項16に記載の方法。 - 前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記第4の残余分内に存在し、
前記少量成分は、ある重量パーセントにおいて前記液体供給物内に存在し、
前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの低い方は、前記第4の残余分中の前記少量成分の重量パーセントおよび前記液体供給物中の前記少量成分の重量パーセントのうちの高い方の少なくとも約0.99倍である、請求項16に記載の方法。 - 前記第4の残余分の浸透圧および前記液体供給物の浸透圧のうちの低い方は、前記第4の残余分の浸透圧および前記液体供給物の浸透圧のうちの高い方の少なくとも約0.50倍である、請求項16−22のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記主要成分は、非イオン性であり、約150g/モルを下回る分子量を有する、請求項1−23のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記主要成分は、水である、請求項24に記載の方法。
- 前記少量成分は、非イオン性であり、約150g/モルを下回る分子量を有する、請求項1−25のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記少量成分は、エタノールである、請求項26に記載の方法。
- 前記液体供給物中の前記少量成分の濃度は、少なくとも重量で約0.001%である、請求項1−27のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記液体供給物中の前記少量成分の濃度は、少なくとも重量で約0.01%である、請求項1−27のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記液体供給物中の前記少量成分の濃度は、少なくとも重量で約0.1%である、請求項1−27のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記液体供給物中の前記少量成分の濃度は、少なくとも重量で約1%である、請求項1−27のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記少量成分は、重量で前記液体供給物中で2番目に豊富な成分である、請求項1−27のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および/または前記第3のフィルタの濾過媒体に関する前記少量成分の排除率は、約10%〜約99%である、請求項1−32のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および/または前記第3のフィルタの濾過媒体に関する前記少量成分の排除率は、約10%〜約95%である、請求項1−32のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および/または前記第3のフィルタの濾過媒体に関する前記少量成分の排除率は、約35%〜約90%である、請求項1−32のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および/または前記第3のフィルタの濾過媒体に関する前記少量成分の排除率は、約60%〜約90%である、請求項1−32のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは、直接流体的に接続されている、請求項1−36のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2のフィルタと前記第3のフィルタとは、直接流体的に接続されている、請求項1−36のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のフィルタの濾過媒体、前記第2のフィルタの濾過媒体、および前記第3のフィルタの濾過媒体のうちの少なくとも1つは、ポリマー濾過膜を備えている、請求項1−38のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記第4のフィルタの濾過媒体は、濾過膜を備えている、請求項15−39のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記濾過膜は、逆浸透膜を備えている、請求項39−40のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記濾過膜は、ナノ濾過膜を備えている、請求項39−40のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 前記濾過膜は、限外濾過膜を備えている、請求項39−40のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 濾過システムであって、
第1の濾過媒体を備えている第1のフィルタであって、前記第1の濾過媒体は、前記第1のフィルタの透過物側および残余分側を画定し、前記第1のフィルタの前記残余分側は、供給流に流体的に接続されている、第1のフィルタと、
第2の濾過媒体を備えている第2のフィルタであって、前記第2の濾過媒体は、前記第2のフィルタの透過物側および残余分側を画定し、前記第2のフィルタの前記残余分側は、前記第1のフィルタの前記透過物側に流体的に接続されている、第2のフィルタと、
第3の濾過媒体を備えている第3のフィルタであって、前記第3の濾過媒体は、前記第3のフィルタの透過物側および残余分側を画定し、前記第3のフィルタの前記残余分側は、前記第2のフィルタの前記残余分側に流体的に接続されている、第3のフィルタと、
前記第3のフィルタの前記残余分側と前記第1のフィルタの前記残余分側との間の流体接続と
を備えている、濾過システム。 - 濾過システムであって、
第1の濾過媒体を備えている第1のフィルタであって、前記第1の濾過媒体は、前記第1のフィルタの透過物側および残余分側を画定し、前記第1のフィルタの前記残余分側は、供給流に流体的に接続されている、第1のフィルタと、
第2の濾過媒体を備えている第2のフィルタであって、前記第2の濾過媒体は、前記第2のフィルタの透過物側および残余分側を画定し、前記第2のフィルタの前記残余分側は、前記第1のフィルタの前記透過物側に流体的に接続されている、第2のフィルタと、
第3の濾過媒体を備えている第3のフィルタであって、前記第3の濾過媒体は、前記第3のフィルタの透過物側および残余分側を画定し、前記第3のフィルタの前記残余分側は、前記第1のフィルタの前記残余分側に流体的に接続されている、第3のフィルタと、
前記第2のフィルタの前記残余分側と前記第3のフィルタの前記透過物側との間の流体接続と
を備えている、濾過システム。 - 第4の濾過媒体を備えている第4のフィルタを備え、前記第4の濾過媒体は、前記第4のフィルタの透過物側および残余分側を画定し、前記第4のフィルタの前記残余分側は、前記第2のフィルタの前記残余分側および前記第3のフィルタの前記透過物側に流体的に接続されている、請求項45に記載のシステム。
- 前記第4のフィルタの前記残余分側と前記第1のフィルタの前記残余分側との間の流体接続を備えている、請求項46に記載のシステム。
- 前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および前記第3のフィルタのうちの少なくとも1つは、前記濾過媒体が格納されている容器を備え、前記容器は、破裂することなく少なくとも約3900psiゲージの内部液圧に耐えるように構成されている、請求項44−47のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第2のフィルタおよび前記第3のフィルタに流体的に接続され、液体を前記第2のフィルタから前記第3のフィルタに輸送するように構成されているポンプを備え、前記ポンプは、故障することなく少なくとも約400psiの液圧に耐えるように構成されている、請求項44−47のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは、直接流体的に接続されている、請求項44−49のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第2のフィルタと前記第3のフィルタとは、直接流体的に接続されている、請求項44−50のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1のフィルタの濾過媒体、前記第2のフィルタの濾過媒体、および前記第3のフィルタの濾過媒体のうちの少なくとも1つは、濾過膜を備えている、請求項44−51のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第4のフィルタの濾過媒体は、濾過膜を備えている、請求項46−52のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記濾過膜は、逆浸透膜を備えている、請求項52−53のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記濾過膜は、ナノ濾過膜を備えている、請求項52−53のうちのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記濾過膜は、限外濾過膜を備えている、請求項52−53のうちのいずれか1項に記載のシステム。
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