JPH067647A - ダイナミック・フィルタセパレータ - Google Patents

ダイナミック・フィルタセパレータ

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JPH067647A
JPH067647A JP5049423A JP4942393A JPH067647A JP H067647 A JPH067647 A JP H067647A JP 5049423 A JP5049423 A JP 5049423A JP 4942393 A JP4942393 A JP 4942393A JP H067647 A JPH067647 A JP H067647A
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filter separator
chamber
partially permeable
permeable wall
dynamic filter
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JP5049423A
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Horst Randhahn
ホルスト・ラントハーン
Hartmut Vogelmann
ハルトムート・フォーゲルマン
Michael Meister
ミヒャエル・マイスター
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Pall Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体的な分離効率ではなく改良された分離特
性を有するダイナミックなフィルタセパレータの提供。 【構成】 懸濁液を濾過部5と濃縮部4に分離する装置
及び方法。複数の平行な濾過室5に部分的な濾過部5を
複数の濾過流として集める分離装置及び方法が提供され
る。濾過室5は、各々が部分的な透過性の壁6の異なる
部分に接続され、それを通る濾過部分を受けるいくつか
の部分的な濾過チャンバ5に分割される。また、回転部
分によって懸濁液及び壁または薄膜の間で相対運動が誘
導され、これによって、薄膜のつまりを防ぐ。さらにセ
ンサが部分的な濾過チャンバ5内に備えられ、ダイナミ
ックな分離操作を行うことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】供給流体を分離するための装置及
び方法に関し、特に懸濁液を低濃度すなわち純粋位相
(濾過液)及び高濃度位相(濃縮液)に分離する装置及
び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】バイオテクノロジー、排水処理、製薬、
医療及び飲料産業のような分野において、水溶液内の酸
素または酵母菌、血漿内の血液またはジュース内のパル
プ等のような供給流体から固形粒子を分離することがし
ばしば問題になる。
【0003】2つのチャンバシステムを有するダイナミ
ック・フィルタセパレータは既に知られている。この供
給流体は、一部が透過性の壁(半透過性膜)を介して第
2のチャンバ、すなわち濾過チャンバから隔てられてい
る第1のチャンバ、いわゆる濃縮チャンバに押しやられ
る。第2のチャンバにおいて、このフィルタは薄膜の平
面全体から収集される。
【0004】前記濃縮チャンバは供給液入力装置及び流
体出口装置に接続されており、このフィルタチャンバは
濾過流体出口装置に接続されている。
【0005】薄膜に沿った濃縮チャンバ内で懸濁液の相
対運動が、例えば回転可能なディスクによって誘導され
るときに、このようなフィルタはダイナミックと称され
る。これによって薄膜の孔のつまりは防止されるか、少
なくとも低減される。
【0006】この技術分野のこの状態において、薄膜の
異なる位置での懸濁液の分離の異なる程度の効果は考慮
されていない。例えば、濃縮チャンバ内の圧力、温度、
濃度または速度のような供給流体のパラメータによって
分離プロセスの不均一な作用は考慮されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的
は、全体的な分離効率ではなく改良された分離特性を有
するダイナミックなフィルタセパレータを提供すること
である。
【0008】本発明の他の目的は、ダイナミックな分離
プロセスに関してさらに情報を得ることができるダイナ
ミックなフィルタセパレータを提供することである。
【0009】本発明の他の目的は、特定の分離問題に特
に適用されるダイナミックなフィルタセパレータ及びプ
ロセスの開発用の道具としてのダイナミックフィルタセ
パレータを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は複数の分かれた
平行なフィルタチャンバ内の複数のフィルタ流体流とし
て部分的なフィルタ流を集めるセパレータ及び方法を提
供する。フィルタチャンバはいくつかの部分的なフィル
タチャンバに分割され、それらの各々は部分的に透過性
の壁または薄膜の異なる部分に接続され、それを貫通す
るフィルタの部分を受ける。
【0011】本発明のセパレータ及び方法の他の特徴、
変形例及びアプリケーションは特許請求の範囲内に説明
されている。
【0012】このマルチチャンバシステムは、2つのチ
ャンバシステムによって受けられる混合濾過流体と比較
して部分的なフィルタ流体毎に異なる種類の分離を行
う。一部が濾波された流体は、例えば分離の度合いが異
なる。従って、供給流体が通常異なる濃度を有する多数
の濾過流体に分離され、流速または他の特性は、1つの
部分的な濾過流が次の濾過流と異なっていることであ
る。
【0013】このディファレンシャルセパレーションに
はいくつかの利点がある。部分的な流れに対して高度な
分離が得られる。分離プロセスそれ自体は、フィルタ流
が接続される薄膜の場所によって、また他の形状パラメ
ータ(間隙形状、回転可能なエレメントの面構造)によ
って分離の程度を分析することによって調査することが
できる。前記チャンバの場所による濃度、温度、圧力ま
たは流速のような流体の物理的または化学的な特性を監
視するために濾過及び/または濃縮チャンバに1つまた
はそれ以上のセンサを取り付けることが好ましい。この
場合において、ディファレンシャル分離プロセスは、ト
ライアル及びエラーによって走行することはないが、組
織的に制御され及び予め決定される。
【0014】薄膜が、異なる薄膜の複数の部分からなる
ように異なる部分的な濾波チャンバ毎に異なる特性を有
する薄膜を提供することが可能である。従って、同時に
特定の場合の特定の要求に最もよく合う薄膜を発見する
ために異なる薄膜をテストする可能性が生じる。
【0015】特別にテスト及び開発する目的で、分離プ
ロセスのための関連部品(薄膜、装置を含む関連運動)
のような少なくとも2つの部品のフィルタセパレータの
ハウジングをつくることが都合がよい。
【0016】
【実施例】図1及び図2はディファレンシャル・ダイナ
ミックフィルタセパレータを示し、図2は、図1のセパ
レータの線iiーiiに沿って切った断面図である。
【0017】図1及び図2による装置は、リング形状の
チャンネルのディファレンシャル回転シェアリングギャ
ップ・フィルタセパレータを示す。
【0018】中央の供給流体入り口装置1、中空軸を介
して蓋4aと底部4bによって形成される濃縮チャンバ
4に供給流体が送られる。濃縮チャンバ4に、回転可能
なディスク11が配置されている。それは半透過性の薄
膜6との間に間隙を形成している。ディスク11を回転
することによって薄膜6に沿った間隙12内に供給液体
の相対運動を生じさせ、それによって可能な1つの効果
は、薄膜の孔のつまりを防止しまたは減少することであ
る。この実施例において、この装置のフィルタチャンバ
5は、いくつかのフィルタチャンバ51から5nに分割さ
れ、これらのチャンバは、回転可能なディスク11の回
転可能な軸線10のまわりの底部4bに同心リングとし
て配列されている。回転可能なディスク11の中間近傍
に供給される懸濁液は濃縮チャンバ4の外縁に導かれ
る。供給流体は、薄膜を有するリングチャンネルと接続
された部分的な濾過チャンバを通るたびに濃縮される。
前記リングチャンネル5内に集められた異なる濾過流体
は濾過出口装置3によって排出される。従ってディファ
レンシャル分離プロセスが生じる。異なる場所に集めら
れた濾過された流体は、異なる特性、例えば、異なる濃
度の粒子を有する。他の濃縮流体は濃度出口装置2から
排出される。回転可能なディスク及び薄膜を容易に交換
するために、フィルタセパレータのハウジングは水平方
向に2つの部分に分割される。好ましくはこれらの2つ
の部分は、ボルト8及びシール7によって接続される。
【0019】本発明の好ましい実施例において、センサ
13が各部分的な濾過チャンバ51,...5nにおいて
またはその出口導管3に設けられている。これらのセン
サ13は、例えば流速センサ、濃度センサ、pHセン
サ、粘度センサ、圧力センサである。
【0020】また、このフィルタセパレータは、他の実
施例において図1のリイングチャンネル構成の代わりに
異なる特性を有する薄膜部分の半径方向の扇状部を有す
る。いくつかの薄膜が取り付けられ、ある条件のもとに
試験された。
【0021】次の2つの例によって本発明を説明する。
【0022】上述したような異なる濾過装置において、
薄膜の分離品質を決定するために4つの異なるパン製造
用の酵母菌溶液を使用した。異なる7つのリングチャン
ネルでの異なる4つの溶液について1時間毎に1リッタ
ーについての流量が測定され、その結果が図3にプロッ
トされている。図から分かるように、流量は内側リング
チャンネル51から外側リングチャンネル5nに増加す
る。依存性は20重量%,60重量%及び80重量%の
濃度は小さく、リングチャンネルの半径rに関する流量
の大きな依存性を示す一方、依存性はさらに希釈した5
%の溶液において特に明瞭である。この実験において使
用されるフィルタ薄膜はポール社によって「ウルチポル
(Ultipor(登録商標))」の名称で市販されて
いる0.2ミクロンのナイロンである。
【0023】第2の実施例において、均一なE大腸菌の
溶液が同じ装置において使用される。使用される薄膜は
商標名「フルオロダイン(Fluorodyne)」の
名称でポール社から市販されている0.2ミクロンPV
DFである。図4は25mmから85mmのミリメート
ルの範囲内においてリングチャンネルの座標対平均半径
mでプロットされたタンパク質伝達の依存性を示す。
ローターの対応する局所的速度vRは図4に示されてい
る。各リングチャンネルをカバーする薄膜上のこの局所
的な速度は約6と約20M/秒の間である。このプロッ
トされたデータは約25パーセントから100パーセン
トの濃縮範囲内のタンパク質濃度に対する濾過器内のタ
ンパク質濃度の比である伝達速度を示す。
【0024】試験は(ポール社のフルオロダインii(登
録商標)の元に商業的に利用可能な)0.2ミクロンの
PVDF薄膜を使用して1.5時間にわたって200m
barの下に実行され(グラフにおけるバツ印参照)、
(ポール社のバイオーイナートii(登録商標)の元に商
業的に利用可能な)0.2ミクロンのナイロン薄膜を使
用して4.5時間にわたって700mbarの圧力で実
行された(グラフにおける丸印参照)。
【0025】この例において、目的は薄膜が均一の製
品、例えば小さいタンパク質の分子をどのように有効に
通過させるかを決定することであるという事実に注目す
る。この試験に関して、100%の伝達が望ましい。こ
の結果は、チャンネルの平均の半径が約55mm以上か
らが100%になることを示している。
【0026】さらに上記した例は、一般的なタンパク質
に関してではなく、特定の特別なタンパク質に関するも
のであることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディファレンシャル・ダイナミックフィルタセ
パレータの断面図である。
【図2】図1のセパレータの線iiーiiに沿って切った断
面図である。
【図3】半径対流量比を表すグラフである。
【図4】半径対伝達比を表すグラフである。
【符号の説明】
1 供給流体導入装置 2 濃縮流体出口装置 3 濾過流体出口装置 4 濃縮チャンバ 5 濾過チャンバ 6 部分的に透過性の壁 10 回転軸線 11 回転可能部分 12 間隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハルトムート・フォーゲルマン ドイツ連邦共和国ヴェー−6072 ドライア イヒ,ヘーゲルシュトラーセ 90 (72)発明者 ミヒャエル・マイスター ドイツ連邦共和国ヴェー−6000 フランク フルト 71,アドルフシュトラーセ 1ベ ー

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジングと、 ダイナミック・フィルタセパレータのハウジング内の空
    間を濃縮チャンバ(4)とフィルタチャンバ(5)に分
    ける部分的に透過性である壁(6)を支持する基本的に
    1つの平面を有する支持構造と、 前記濃縮チャンバ(4)に接続された供給流体導入装置
    (1)及び濃縮流体出口装置(2)と、 前記部分的に透過性である壁(6)に平行な少なくとも
    1つの部品によって前記濃縮チャンバ(4)及び前記部
    分的に透過性である壁(6)の間の供給流体に相対運動
    を生起させる装置と、 前記濾過チャンバ(5)に接続された濾過流体出口装置
    (3)とを有するダイナミック・フィルタセパレータに
    おいて、 前記1つの基本的な平面上の前記部分的に透過性である
    壁(6)を介して前記濃縮チャンバ(4)と接続された
    前記濾過チャンバ(5)は、複数の部分的な濾過チャン
    バに分割され、その各々は、前記支持構造の各通路を介
    して前記部分的に透過性である壁(6)の異なる部分か
    らの濾過流体を集め、前記通路は前記1つの平面内に配
    置されていることを特徴とするダイナミック・フィルタ
    セパレータ。
  2. 【請求項2】前記相対的な運動を生起させる前記装置
    (11)は、間隙(12)が前記回転可能な部分(1
    1)と前記部分的に透過性の壁(6)との間に形成され
    るように前記部分的に透過性の壁(6)に隣接した回転
    可能な部分である請求項1に記載のダイナミック・フィ
    ルタセパレータ。
  3. 【請求項3】前記回転可能な部分(11)は回転可能で
    あり、好ましくは円形のディスクである請求項2に記載
    のダイナミック・フィルタセパレータ。
  4. 【請求項4】前記供給流体導入装置(1)は前記回転可
    能部分(11)とディスクのそれぞれの回転軸線の近い
    前記濃縮チャンバ(4)に接続されている請求項2また
    は3に記載のダイナミック・フィルタセパレータ。
  5. 【請求項5】ダイナミック・フィルタセパレータの前記
    ハウジングは、前記相対運動を生起させる前記部分的に
    透過性の壁(6)及び/または前記装置(11)を容易
    に交換できるようにハウジングを容易に開けることがで
    きるように配置され形成された少なくとも2つの部分か
    らなる請求項1から4のいずれか一項に記載のダイナミ
    ック・フィルタセパレータ。
  6. 【請求項6】前記部分的に透過性の壁(6)の前記部分
    は、異なる特性を有する請求項1から5のいずれか一項
    に記載のダイナミック・フィルタセパレータ。
  7. 【請求項7】前記部分的に透過性の壁(6)の前記部分
    は同心円の環状リングである請求項1から6のいずれか
    一項に記載のダイナミック・フィルタセパレータ。
  8. 【請求項8】前記部分的に透過性の壁(6)の前記部分
    は半径方向の扇状部である請求項1から7のいずれか一
    項に記載のダイナミック・フィルタセパレータ。
  9. 【請求項9】前記濾過流体の少なくとも1つの特性を決
    定し追加的に関し、するために前記部分的な濾過チャン
    バ(51,52,..,5n)の少なくとも1つに少なく
    とも1つのセンサ(13)が備えられる請求項1から8
    のいずれか一項に記載のダイナミック・フィルタセパレ
    ータ。
  10. 【請求項10】前記濃縮流体の少なくとも1つの特性を
    決定し追加的に監視するために少なくとも1つのセンサ
    (13)が備えられる請求項1から8のいずれか一項に
    記載のダイナミック・フィルタセパレータ。
  11. 【請求項11】ハウジングと、ダイナミック・フィルタ
    セパレータのハウジング内の空間を濃縮チャンバ(4)
    とフィルタチャンバ(5)に分ける部分的に透過性であ
    る壁(6)を支持する支持構造と、 前記濃縮チャンバ(4)に接続された供給流体導入装置
    (1)及び濃縮流体出口装置と、 前記部分的に透過性である壁(6)に平行な少なくとも
    1つの部品によって前記濃縮チャンバ(4)及び前記部
    分的に透過性である壁(6)の間の供給流体に相対運動
    を生起させる装置と、 前記濾過チャンバ(5)に接続された濾過流体出口装置
    (3)とを有するダイナミック・フィルタセパレータを
    使用する分離方法において、 a)前記供給流体と部分的に透過性の壁(6)の間の相
    対運動によって前記濃縮チャンバ(4)に供給流体を供
    給し、前記供給流体に部分的に透過性の壁(6)に平行
    な動きの成分の少なくとも一部を付与し、 b)前記部分的に透過性である壁(6)の異なる部分か
    ら部分的な濾過チャンバ(51,52,..,5n)に濾
    過流体の分かれた流れを集めることを特徴とするダイナ
    ミック・フィルタセパレータを使用する分離方法。
  12. 【請求項12】前記部分的な濾過チャンバ(51
    2,..,5n)の前記濾波流体の特性を有する流速
    (cc/秒)、濃度、成分、濃縮度、圧力等の内少なく
    とも1つを測定することを有する請求項11に記載の方
    法。
  13. 【請求項13】前記濃縮チャンバ(4)から濃縮流体を
    引くことを有する請求項11または12に記載の方法。
  14. 【請求項14】前項のクレームの1項に定義されたダイ
    ナミック・フィルタセパレータを使用する請求項11か
    ら13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 【請求項15】相対運動を含む前記装置は、前記エレメ
    ント(11)と前記部分的に透過性の壁(6)との間に
    間隙(12)を形成し、前記ディスク(11)は所定の
    速度で回転する請求項11から14のいずれか一項に記
    載の方法。
  16. 【請求項16】前記ダイナミック・フィルタセパレータ
    及び/または前記方法の少なくとも1つのパラメータを
    変更する段階を有し、前記変更する前及び後に前記分離
    方法のパラメータの少なくとも1つの測定を行う請求項
    11から15のいずれか一項に記載の方法。
JP5049423A 1992-03-10 1993-03-10 ダイナミック・フィルタセパレータ Pending JPH067647A (ja)

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EP (1) EP0560281B1 (ja)
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