JPH01231914A - クロスフロー濾過方法および濾過装置 - Google Patents

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） クロスフロー濾過とは、筒状容器と同容器内に同心的に
組付けた筒状フィルタ間の周間隙に被処理液を供給し、
同被処理液を筒状フィルタの外周を流動させつつ濾過処
理するものであり、被処理液の流動によりフィルタ表面
に生じる剪断力が同表面でのケークの形成を抑制し、長
時間の連続濾過処理を可能にするものである。しかしな
がら、クロスフロー濾過の効果を上げるには被処理液を
高速で流動させる必要があり、動力費が増大するという
問題がある。

（発明が解決しようとする課題） かかる問題の解決手段としては、上記したクロスフロー
濾過においてフィルタを回転させることにより同フィル
タ表面に大きな剪断力を生じさせ、被処理液の流動速度
を小さくすることが考えられる。しかしながら、かかる
手段においてはフィル夕の回転時被処理液がフィルタと
つれ回りし、大きな剪断力によるケーク掻取り効果は期
待し得ない。

従って、本発明の目的は、筒状容器と筒状フィルタとの
相対回転によりこれら両者間の周間隙の被処理液に大き
な乱流を生じさせ、以って大きな剪断力によるケーク掻
取り作用を生じさせて濾過速度の低下を抑制することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明はかかる課題を解決するクロスフロー濾過方法お
よび濾過装置であって、上記したクロスフロー濾過方法
において、前記周間隙を部分的に異なる寸法に形成して
萌起部状容器と筒状フィルタを相対回転させつつ濾過処
理することを特徴とするものであり、かつ上記したクロ
スフロー濾過装置において、前記筒状容器の内周に部分
的に凸部または凹部を設けるとともに、同筒状容器と前
記筒状フィルタとを相対回転可能に組付けたことを特徴
とするものである。

（発明の作用・効果） かかる＋１４成の濾過方法および濾過装置によれば、筒
状容器と筒状フィルタとの相対回転によりこれら両者間
の周間隙において被処理液に大きな乱流が生じ、この乱
流に起因する大きな剪断力によるケーク掻取り作用にて
、フィルタ表面でのケーク層の形成が効果的に抑制され
る。従って、被処理液の流動速度は固液から分離された
固体を周間隙を押流すに十分な速度でよく、従来のクロ
スフロー濾過の流動速度に比べて１／１０〜１７１００
という極めて小さい速度でよい。

（実施例） ＬＩＬ沿］し匡ヱ」− 第１図（ａ）、（ｂ）には本発明に係る第１濾過装置が
示されており、当該濾過装置Ｆ１はフィルタ回転式の濾
過装置である。フィルタ１１は筒状の多孔質支持体の外
周にフィルタ膜を備えた複層構造のセラミックフィルタ
で、その寸法がφ３０Ｘφ２２Ｘ　５００（ｍｍ）のも
のである。

しかして、フィルタ１１は筒状容器１２内に同容器１２
と同心的に配置されていて、左右一対の支持部材１３．
１４にて容器１２に回転可能に支持されている。また、
左側支持部材１３は駆動ベルト１５を介してモータ１６
に動力伝達可能に連結されていて、モータ１６の駆動に
てフィルタ１１が回転される。容器１２は下部−側にイ
ンレットポート１２ａ、上部他側に第１アウＩ・レット
ボート１２ｂ、−側に第２アウトレツトボート１２Ｃを
それぞれ備えており、同ポート１２ｃはフィルタ１１内
に各流出孔１４ａを介して連通している。かかる容器１
２とフィルタ１１間には所定間隔の周間隙りが形成され
ている。また、容器１２の内周には等間隔に８条の敵状
凸部１２ｄが形成されている。各凸部１２ｄはフィルタ
１１の外周に向かって突出し、当該部分の間隙を他の部
分に比し狭くしている。

当該濾過装置Ｆ１においては、被処理液が容器１２のイ
ンレットポート１２ａから供給され周間隙りを流動して
第１アウトレツトボート１２ｂがら流出するが、この間
被処理液の一部がフィルタ１１を透過して固形分と分離
し、濾液として各流出孔１４ａを通って第２アウトレツ
トボート１２Ｃから流出する。しかして、この濾過処理
の間フィルタ１１が所定の速度で回転し、被処理液をつ
れ回りさせる。被処理液は容器１２の各凸部１２ｄの作
用にて乱流となり、この乱流に起因する大きな剪断力に
よるケーク掻取り作用にてフィルタ１１の表面でのケー
ク層の形成が抑制される。

血１」ｂ１浚ヱ」−４ 第２図（ａ）、（ｂ）には本発明に係る第２濾過装置が
示されており、当該濾過装置Ｆ２は容器回転式の濾過装
置である。フィルタ２１は第１濾装置Ｆ】のフィルタ１
１と同様のセラミックフィルタである。しがして、フィ
ルタ２１は容器２２内に同容器２２と同心的に配置され
、がっ左右一対の支持部材２３．２４にて容器２２に支
持されているが、容器２２自体はケーシング２７内にて
同心的かつ回転可能に支持されている。容器２２の左端
部は駆動ベルト２５を介してモータ２６に動力伝達可能
に連結されていて、モータ２６の駆動にて容器２２が回
転される。容器２２の内周には等間隔に８条の敵状凸部
２２ａが形成されている。

当該濾過装置Ｆ２においては、被処理液がケーシング２
７のインレットボート２７ａから供給されて容器２２の
多数の通孔２２ｂを通ってフィルタ２１と容器２２との
層間隔りを流動し、さらに通孔２２ｂを通ってケーシン
グ２７のアウトレットボート２７ｂから流出する。この
間、被処理液の一部がフィルタ２１を透過して固形分と
分離し、濾液として各流出孔２４ｂを通ってアウトレッ
トボート２４ａから流出する。しかして、容器２２は所
定の速度で回転して被処理液に乱流を生じさせ、フィル
タ２１の表面でのケーク層の形成を抑制する。　　　　
・ ：過−責の・を土 上記各濾過装置において、容器１２．２２の内周に形成
される凸部は四角形の断面に限らず第３図（ａ）、（ｂ
）に示すように適宜形状の断面であってもよく、またこ
れらの凸部に換えて容器１２．２２の径方向へ延びる凹
部としてもよく、さらにこれら凸凹部は螺旋状であって
もよい。なお、フィルタ１１．２２に関してはセラミッ
クフィルタに限らず、ガラス、焼結金属、合成樹脂等か
らなる各種の多孔質の筒状フィルタが採用される。

１ｍ フィルタ１１として平均細孔径０，２μｍのフィルタ膜
を有する複Ｎ構造で外径３０ｍｍ、内径２２ｍｍ、長さ
５００＋ｎ＋＋＋のセラミックフィルタを採用し、かつ
容器１２として内径３６ｍｍ、断面四角形で幅（Ｗ）１
．５ｎ＋ｍ　、突出長（Ｈ）１ｍｍ、フィルタ外周との
間隔（Ｃ）　２ｍｍの凸部１２ｄを８条備えた筒状容器
を採用し、第１図に示す濾過装置にてフィルタ回転数を
変化させて蛋白コロイドスラリーの濾過試験を行った。

同スラリーとして原液濃度５ｗｔ％と１０ｗｔ％の２種
類を用いて流速１．４ｃｍ／ｓｅｃ　、濾過圧力１ｋｇ
／ｃｍ２で行った。得られた結果を第１表に示すととも
に、凸部の無い容器を採用した場合の結果を同人に併せ
て示す。なお、濾過速度は試験開始１時間後のものであ
る。

これらの結果を参照すると、フィルタの回転数が大きい
程濾過速度が大きく、かつ容器に凸部がある場合は無い
場合に比し濾過速度が著しく大きい、また、これら両者
の差は原液濃度が高い程大きい。これらの理由は、フィ
ルタ回転数が大きい程乱流を助長する効果が大きく、ま
た原液濃度が大きいはどケーク層が厚くなり乱流作用が
大きく現れているものと思われる。

なお、本試験においてフィルタ回転数を４００゜ｒｐｍ
に上昇させたところフィルタと容器の凸部とが接触した
ため、試験を中止した。

第１表 ｍ３Ｌ試１しＬ 容器１２の凸部の幅（Ｗ）、突出長（ト■）および容器
内周とフィルタ外周との間［（Ｃ）を変更した点を除き
、濾過試験Ｉで用いたオフ！過装置を使用し、上記３つ
の要因Ｗ、Ｈ，Ｃの関係を変化させてパン酵母Ｎ、５ｇ
／Ｉ）を含む原液の濾過試験を行った。フィルタ１１の
回転数を２００Ｏｒｐｍとし、その他は濾過試験■と同
一の条件で行い、第２表に示す結果を得た。得られた結
果を参照すると、凸部の幅Ｗと突出長トＩとはＨ／Ｗが
０．５〜ｌの範囲、突出長Ｈと間隔ＣとはＣ／　Ｈが３
〜７の範囲にあることが好ましい。

なお、Ｈ／　Ｗが１を越えまたはＣ／Ｈが３未満の場合
にはフィルタと凸部とが接触したため試験を中止した。

（以下余白） 第２表　　Ｃ＝　３　ｍｍ 第３表　　Ｈ＝１．５ｍｍ 容器１２として容器内周とフィルタ外周との間隔Ｃ３ｍ
ｍ、断面四角形で幅Ｗ１．５ｍｍ　、突出長Ｈ１ｍｍの
凸部を４条、８条、１６条を有する３種類の容器と、比
較例として凸部の無い間隔Ｃ３ｍｎ＋の容器の４種類の
容器を採用し、濾過試験Ｉで用いた濾過装置にてフィル
タ回転数を変化させてパン酵母（３，５ｇ／ｌ）を含む
原液の濾過試験を行った。

得られた結果を第４表に示すとともに第４図に示す。

これらの結果を参照すると、容器に凸部が有る場合は無
い場合に比し濾過速度が極めて大きいことが明らかであ
り、またフィルタ回転数が低い場合には凸部が多い程、
逆にフィルタ回転数が高くなると凸部が少ない程濾過速
度が大きくなる。この理由は、フィルタ回転数が低い場
合には凸部が多い方が乱流を生じさせる効果が大きく、
フィルタ回転数が高い場合には凸部が少ない方が乱流を
生じさせる効果が大きいことによるものと思われる。

第４表

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る第１濾過装置の縦断側面図
、同図（ｂ）は同装置の縦断正面図、第２図（ａ）は本
発明に係る第２の濾過装置の縦断側面図、同図（ｂ）は
同装置の縦断正面図、第３図（ａ）、（ｂ）は容器の変
形例を示す縦断正面図、第４図はフィルタ回転数に対す
る濾過速度の関係を示すグラフである。 符　　号　　の　　説　　明 Ｆ、、Ｆ２・・・濾過装置、１１．２１・・・フィルタ
、１２．２２・−・容器、１２ｄ、２２ａ・・・凸部、
２７・・・ケーシング。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状容器と同容器内に同心的に組付けた筒状フィ
   ルタ間の周間隙に被処理液を供給し、同被処理液を前記
   筒状フィルタの外周を流動させつつ濾過処理するクロス
   フロー濾過方法において、前記周間隙を部分的に異なる
   寸法に形成して前記筒状容器と筒状フィルタとを相対回
   転させつつ濾過処理することを特徴とするクロスフロー
   濾過方法。
2. （２）筒状容器と同容器内に同心的に組付けた筒状フィ
   ルタを備えこれら容器とフィルタ間の周間隙に被処理液
   を供給して同被処理液を前記筒状フィルタの外周を流動
   させつつ濾過処理するクロスフロー濾過装置において、
   前記筒状容器の内周に部分的に凸部または凹部を設ける
   とともに、同筒状容器と前記筒状フィルタとを相対回転
   可能に組付けたことを特徴とするクロスフロー濾過装置
   。