JPH01168310A - クロスフロー濾過方法および濾過装置 - Google Patents

クロスフロー濾過方法および濾過装置

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JPH01168310A
JPH01168310A JP62327612A JP32761287A JPH01168310A JP H01168310 A JPH01168310 A JP H01168310A JP 62327612 A JP62327612 A JP 62327612A JP 32761287 A JP32761287 A JP 32761287A JP H01168310 A JPH01168310 A JP H01168310A
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JP
Japan
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cross
filter
circulation system
circulating
flow
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Pending
Application number
JP62327612A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Hasegawa
宏 長谷川
Noboru Takase
高瀬 昇
Tadashi Fukuda
正 福田
Hideo Amakusa
英夫 天草
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Sanshin Mfg Co Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Sanshin Mfg Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はクロスフロー濾過方法および濾過装置に関する
(従来技術) クロスフロー濾過は、被処理液を濾過器のフィルタ表面
に平行に流動させながら濾過を行うとともに、フィルタ
表面への堆積ケークを平行流による剪断力にて最少に保
ち安定した濾過を長期間維持しようとするものであり、
被処理液中に懸濁している数10A〜数lOμmといっ
た固体微粒子の分離に適し、各種の分野で利用されてい
る。例えば食品、飲料分野における各種飲料水、調味料
等の仕上げ濾過、化学分野における各種プロセス液の精
製濾過、機械分野における各種機械油、メツキ液の再生
濾過、生化学分野におけるバイオ液、培養液の精製濾過
、菌体濃縮等広い分野でクロスフロー濾過が利用されて
いる。
しかして、クロスフロー濾過は一般には、クロスフロー
濾過器を有する循環系路に被処理液を連続的に供給し、
前記濾過器にて分離された濾液を前記循環系路外へ取出
すとともに残液を前記循環系路を通して前記濾過器へ循
環させる方法が採られている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、従来のクロスフロー濾過は上記したごとき循
環系路を備えているにすぎないため循環液中の固体微粒
子の濃度が経時的に増加し、この濃度に比例して濾過速
度が低下する。このため、かかるクロスフロー濾過にお
いては、循環液中の固体微粒子の濃度が所定の値になる
までの限られた時間しか連続的に濾過作業し得す、所定
時間経過後濾過作業を一旦中断して循環液を循環系路外
へ排出しなければならない。また、循環系路外へ排出さ
れた排出液は廃棄処分されるため濾液、固体微粒子の回
収率がよくない。
従って、本発明の目的は、クロスフロー濾過を長期間連
続して行えるようにして、濾過作業の中断、循環液の系
路外への排出、排液の廃棄等を解消することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明はクロスフロー濾過方法および濾過装置に関する
もので、その第1の発明であるクロスフロー濾過方法は
、クロスフロー濾過器を有する循環系路に被処理液を連
続的に供給し、前記濾過器にて分離された濾液を前記循
環系路外へ取出すとともに残液を前記循環系路を通して
前記濾過器へ循環させるクロスフロー濾過方法において
、前記循環系路内の循環液の一部を連続的または間欠的
に取出して固液分離し、分離された濾液のみを前記循環
系路に還流させることを特徴とするものである。かかる
クロスフロー濾過方法においては、必要により前記循環
系路に1〜数IOμmの固体粒子が供給される。
また、本発明の第2の発明であるクロスフロー濾過装置
は、クロス70−濾過器を有しこの濾過器にて分離され
た濾液が取出されるとともに残液を前記濾過器に循環さ
せる第1の循環系路と、固液分離機を有して前記第1の
循環系路に接続され前記分M機にて分離された濾液のみ
を前記第1のm環系路に還流させる第2の循環系路とを
備えていることを特徴とするものである。
これらの発明において、クロスフロー濾過器を構成する
フィルタとしては多孔質の合成樹脂、セラミックス、ガ
ラス、金属等各種の材料からなるフィルタが使用される
。また、セラミックス製フィルタとしては単層または被
層構造のものが使用され、被層構造を構成する分離膜に
は有機膜、セラミックス膜、金属膜、多孔質ガラス膜等
が使用される。これらのフィルタにおけるフィルタ部の
平均細孔径は0.05〜IOμmである。
また、上記した固液分離機としては、遠心分離機、フィ
ルタプレス、ロータフィルタプレス等適宜のものが採用
される。
さらにまた、上記した固体粒子としては珪藻土、カオリ
ン、ベントナイト、ガラス、セラミックス等平均粒径1
〜数10μmの粒子が採用される。
(発明の作用・効果) 本発明の方法及び装置によれば、循環系路内の循環液の
一部から順次固体微粒子を分離しているため、循環液中
の固体微粒子の濃度をほぼ一定に維持することができ、
これにより安定した濾過作業を長期間連続して行うこと
ができるとともに、循環液の全量を排出する作業が不要
となる。また、循環液の排液を廃棄することがなく、か
つ固体微粒子の分離後の濾液をさらに循環系路に還流さ
せることから、濾液、固体微粒子の回収率が著しく向上
する。
なお、本発明の方法において循環系路に固体粒子を供給
すれば、同固体粒子はクロスフロー濾過器においてはそ
のフィルタ表面に堆積しようとする固体微粒子を押し流
す作用をしてその堆積量を一層少なくするとともに、固
体微粒子の堆積ケーク内に混在してケーク内の流通抵抗
を小さくするため大きな濾過速度が得られ、クロスフロ
ー濾過器として小型のなものを採用することができる。
また、固液分離機においては、分離された固体微粒子の
堆積ケーク内に供給された固体粒子が混在しケーク内の
流通抵抗を小さくするため、含水率の低いケークが容易
に得られかつ濾液の回収率がさらに向上する。
(実施例) 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明するに、図面
には本発明の一例に係るクロスフロー濾過装置の概略構
成が示されている。当該濾過装置はクロスフロー濾過器
11と循環ポンプ12を有する第1循環系路13、排出
ポンプ14とフィルタプレス15を有する第2循環系路
16を備えている。
クロスフロー濾過器11は、パイプ状の多孔質のセラミ
ックス基材の内周にセラミックス製の分離膜を有するパ
イプ状フィルタをハウジング内に多数並列配置して構成
されている。フィルタは外径10mm、内径7mm 、
長さ1000mmの形状で、その分離膜の平均細孔径が
0.2μmのものであり、濾過器11においてはハウジ
ング内にこのフィルタが1690本収容され、全濾過面
積が37m2となっている。
循環系路13は濾過器11におけるハウジングの流入口
と第1流出口に接続され、かつ排出系路21が上記ハウ
ジングの第2流出口に接続されていて、上記糸路13を
循環する被処理液が各フィルタの内孔内を流通しかつ分
離された濾液が排出系路21を通って排出されるように
構成されている。
この循環系路13には循環ポンプ12より上流側に被処
理原液が供給される原液供給系路22が接続されている
9第2循環系路16はその両端を第1循環系路13にお
けるクロスフロー濾過器11の下流側でかつ循環ポンプ
12の上流側の部位に接続されていて、排出ポンプ14
の駆動により第1循環系路13を循還する被処理循環液
の一部を引抜いてフィルタプレス15に供給し、かつフ
ィルタプレス15にて固液分離されて生じた濾液(清澄
液〉を第1循環系路13に還流させる。なお、第1循環
系路13には濾過助剤としての固体粒子であるカオリン
を供給する供給系路23が接続されている。
本発明においては、当該クロスフロー濾過装置を用いて
、本発明に係る濾過方法を実施した。
(1)被処理原液 大きさ約1μmのビフィズス菌体を含む培養液、菌体濃
度:0.55wt%、原液供給量:0.91m3/hr
 (菌体重量:5kg/hr)、始動:原液を第1循環
系路に充填した状態にて濾過作業を開始 (2)クロスフロー濾過 被処理液(循環液)の循還流速: 5m/sec、濾過
面fa:37m2、濾過速度:0.024m’/m2h
r 、濾液(培養液)へL : 0.9m’/hr、濾
液中の菌体量:0(31w4環液の第2循環系路への引
抜き引抜き量: 0.05m’/hr 、菌体濃度: 
9wt%(菌体重量: 5kg/hr) (4)フィルタプレス(濾過圧カニ 1kg/am2)
・分離後のケーク  菌体重量:4.9kg/br 、
培養液i:0.01m’/hr、含水率値:67wt%
・濾液(清澄液) 培養液量:0.04m3/hr、菌
体濃度:0.25wt%(菌体重量:0.1kg/hr
)上記の各工程での処理により、第1循環系路を循環し
ている循環液のクロスフロー濾過器への流入直前の成分
は被処理原液と、クロスフロー濾過後の残液の一部と、
フィルタプレスから還流する清澄液との3成分からなる
。かかる成分の循環液においては、その菌体濃度は被処
理原液中の菌体濃度に対応してほぼ一定となり、クロス
フロー濾過器における濾過速度が一定の安定した状態に
維持されるため、安定した濾過作業を長期間連続して行
うことができた。また、本実施例においては、循環液を
廃棄することがないため濾液の回収率が約99%となり
、従来に比して極めて高い回収率が得られた。
次に、上記濾過方法において、濾過助剤である平均粒径
約5μmのカオリンを供給量10kg/hrで第1fi
環系路に供給したところ、クロスフロー濾過器における
濾過速度が1−記実施例における濾過速度の約4倍の0
.1m3/m2hrに向上し、かつフィルタプレスにお
けるケーク中の含水率が上記実施例における含水率の約
1/2の33%となった。この結果は、特にクロスフロ
ー濾過器の濾過面積を上記実施例の濾過面積の約174
の9.3m2にしても、上記実施例と同様の効果が得ら
れる旨を教示しているものであり、濾過助剤を使用すれ
ば極めて小型のクロスフロー濾過器を使用することがで
きるという大きな利点である。なお、このような結果が
得られる理由は、クロスフロー濾過器の各フィルタ表面
に堆積しようとする菌体に対する濾過助剤による押し流
し作用と、菌体の堆積により生じたケーク中へ濾過助剤
が混入することによるケーク内の流通抵抗の著しい減少
によるものと理解される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例に係るクロスフロー濾過装置の
概略構成図である。 符号の説明 11・・・クロスフロー濾過器、12・・・循環ポンプ
、13・・・第1循環系路、14・・・排出ポンプ、1
5・・・フィルタプレス、16・・・第2循環系路。 出願人  日本碍子株式会社(外1名)代理人  弁理
士 長谷照−(外1名)12・・・循環ポンプ 13   第1fJIi環系路 14  ・排出ポンプ 15 ・・フィルタプレス 16・  第2循環系路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)クロスフロー濾過器を有する循環系路に被処理液
    を連続的に供給し、前記濾過器にて分離された濾液を前
    記循環系路外へ取出すとともに残液を前記循環系路を通
    して前記濾過器へ循環させるクロスフロー濾過方法にお
    いて、前記循環系路内の循環液の一部を連続的または間
    欠的に取出して固液分離し、分離された濾液のみを前記
    循環系路に還流させることを特徴とするクロスフロー濾
    過方法。
  2. (2)前記循環系路に微細な固体粒子を供給する特許請
    求の範囲第1項に記載のクロスフロー濾過方法。
  3. (3)クロスフロー濾過器を有しこの濾過器にて分離さ
    れた濾液が取出されるとともに残液を前記濾過器に循環
    させる第1の循環系路と、固液分離機を有して前記第1
    の循環系路に接続され前記分離機にて分離された濾液の
    みを前記第1の循環系路に還流させる第2の循環系路と
    を備えてなるクロスフロー濾過装置。
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