JPH0760029A - クロスフロー濾過方法 - Google Patents
クロスフロー濾過方法Info
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- JPH0760029A JPH0760029A JP20951893A JP20951893A JPH0760029A JP H0760029 A JPH0760029 A JP H0760029A JP 20951893 A JP20951893 A JP 20951893A JP 20951893 A JP20951893 A JP 20951893A JP H0760029 A JPH0760029 A JP H0760029A
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- filtration
- filter
- liquid
- treated
- water
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Abstract
(57)【要約】
【目的】濾過許容時間および濾過効率の高いクロスフロ
ー濾過方法を提供する。 【構成】被処理液を濾過器へ連続的に循環供給して同濾
過器内に配置したフィルタの一側に沿って流動させ、こ
の間前記フィルタの両側に付与された所定の差圧により
前記被処理液の一部を前記フイルタの他側へ透過させて
濾液として流出させる濾過工程を有するクロスフロー濾
過方法において、前記濾過工程の開始に先立って前記フ
イルタの他側を液体で封止し、その後前記被処理液を前
記フィルタの一側に沿って循環供給する。これにより、
フィルタの一側に形成されるケーク層の緻密性を粗にし
て、濾液の透過性を向上させる。
ー濾過方法を提供する。 【構成】被処理液を濾過器へ連続的に循環供給して同濾
過器内に配置したフィルタの一側に沿って流動させ、こ
の間前記フィルタの両側に付与された所定の差圧により
前記被処理液の一部を前記フイルタの他側へ透過させて
濾液として流出させる濾過工程を有するクロスフロー濾
過方法において、前記濾過工程の開始に先立って前記フ
イルタの他側を液体で封止し、その後前記被処理液を前
記フィルタの一側に沿って循環供給する。これにより、
フィルタの一側に形成されるケーク層の緻密性を粗にし
て、濾液の透過性を向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はクロスフロー濾過方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】クロスフロー濾過は、被処理液を濾過器
へ連続的に循環供給して同濾過器内に配置したフィルタ
の一側に沿って流動させ、この間前記フィルタの両側に
付与された所定の差圧により前記被処理液の一部を前記
フイルタの他側へ透過させて濾液として流出させるもの
で、その一例が特開平２−２８４６０８号公報に示され
ている。当該濾過方法は、被処理液をフイルターの一側
に沿って流動させながら濾過を行うもので、この間フィ
ルタの表面に堆積するケークの厚み（ケーク層）を被処
理液の平行流による剪断力にて最小の一定値に保持し
て、所定の大きさの混在物を基準としてそれより大きな
混在物の透過を阻止し、かつそれより小さな混在物を透
過させて安定した濾過状態を長時間維持しようと意図し
たものである。
へ連続的に循環供給して同濾過器内に配置したフィルタ
の一側に沿って流動させ、この間前記フィルタの両側に
付与された所定の差圧により前記被処理液の一部を前記
フイルタの他側へ透過させて濾液として流出させるもの
で、その一例が特開平２−２８４６０８号公報に示され
ている。当該濾過方法は、被処理液をフイルターの一側
に沿って流動させながら濾過を行うもので、この間フィ
ルタの表面に堆積するケークの厚み（ケーク層）を被処
理液の平行流による剪断力にて最小の一定値に保持し
て、所定の大きさの混在物を基準としてそれより大きな
混在物の透過を阻止し、かつそれより小さな混在物を透
過させて安定した濾過状態を長時間維持しようと意図し
たものである。
【０００３】当該濾過方法においては、被処理液中に混
在している数１０オングストローム〜数１０ミクロンと
いった微粒子、高分子物等の分離に適しており、各種の
分野で利用されている。例えば、食品分野における各種
飲料水、調味料等の仕上げ濾過、化学工業分野における
各種プロセス液の精製濾過、機械工作分野における各種
機械油、メッキ液の再生濾過、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。
在している数１０オングストローム〜数１０ミクロンと
いった微粒子、高分子物等の分離に適しており、各種の
分野で利用されている。例えば、食品分野における各種
飲料水、調味料等の仕上げ濾過、化学工業分野における
各種プロセス液の精製濾過、機械工作分野における各種
機械油、メッキ液の再生濾過、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
クロスフロー濾過方法を採用する場合には被処理液に適
したフィルタを選定することが必要であり、一般に被処
理液における混在物の粒子径、分子量等とフィルタの平
均細孔径（ポアサイズ）との関係で選定される。しかし
ながら、フィルタをこのような観点から選定しても混在
物の粒子径や分子量の分布状態がシャープでないため、
クロスフロー濾過の開始後早期にフィルタおよび層状ケ
ーク内の細孔が閉塞され、濾過許容時間が短くかつ濾過
効率が大きく低下する現象が認められる。従って、本発
明の目的は、このような問題に対処することにある。
クロスフロー濾過方法を採用する場合には被処理液に適
したフィルタを選定することが必要であり、一般に被処
理液における混在物の粒子径、分子量等とフィルタの平
均細孔径（ポアサイズ）との関係で選定される。しかし
ながら、フィルタをこのような観点から選定しても混在
物の粒子径や分子量の分布状態がシャープでないため、
クロスフロー濾過の開始後早期にフィルタおよび層状ケ
ーク内の細孔が閉塞され、濾過許容時間が短くかつ濾過
効率が大きく低下する現象が認められる。従って、本発
明の目的は、このような問題に対処することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、被処理液を濾
過器へ連続的に循環供給して同濾過器内に配置したフィ
ルタの一側に沿って流動させ、この間前記フィルタの両
側に付与された所定の差圧により前記被処理液の一部を
前記フイルタの他側へ透過させて濾液として流出させる
濾過工程を有するクロスフロー濾過方法において、前記
濾過工程の開始に先立って前記フイルタの他側を液体に
て封止し、その後前記被処理液を前記フイルタの一側に
沿って循環供給することを特徴とするものである。
過器へ連続的に循環供給して同濾過器内に配置したフィ
ルタの一側に沿って流動させ、この間前記フィルタの両
側に付与された所定の差圧により前記被処理液の一部を
前記フイルタの他側へ透過させて濾液として流出させる
濾過工程を有するクロスフロー濾過方法において、前記
濾過工程の開始に先立って前記フイルタの他側を液体に
て封止し、その後前記被処理液を前記フイルタの一側に
沿って循環供給することを特徴とするものである。
【０００６】しかして、本発明の濾過方法においては、
前記濾過工程の初期における濾過圧力をその後の濾過圧
力によりも低く設定することが好ましい。また、前記フ
ィルタの他側を封止する液体としては、前記被処理液の
液体媒体と同一の液体または水であることが好ましい。
前記濾過工程の初期における濾過圧力をその後の濾過圧
力によりも低く設定することが好ましい。また、前記フ
ィルタの他側を封止する液体としては、前記被処理液の
液体媒体と同一の液体または水であることが好ましい。
【０００７】
【発明の作用・効果】クロスフロー濾過方法において
は、濾過開始時点から短時間の間に被処理液中の混在物
がフイルタの一側に層状に堆積して層状のケーク（ケー
ク層）を形成するが、本発明の方法を採用した場合に
は、濾過工程の初期にフィルタの他側が液体で封止状態
にあるため、フイルタの両側の差圧はフィルタの他側が
液体で封止状態にない従来の濾過方法に比較して低いた
め、形成される堆積ケークは従来の硬くて緻密な堆積ケ
ークに比較して柔軟で密度が粗な状態になる。このた
め、堆積ケークおよびフィルタは目的とする濾過に必要
な細孔を従来のものに比較してより多く具備することに
なり、濾過に適した状態をより長時間維持して濾過許容
時間を向上するとともに、濾過効率を高めることができ
る。
は、濾過開始時点から短時間の間に被処理液中の混在物
がフイルタの一側に層状に堆積して層状のケーク（ケー
ク層）を形成するが、本発明の方法を採用した場合に
は、濾過工程の初期にフィルタの他側が液体で封止状態
にあるため、フイルタの両側の差圧はフィルタの他側が
液体で封止状態にない従来の濾過方法に比較して低いた
め、形成される堆積ケークは従来の硬くて緻密な堆積ケ
ークに比較して柔軟で密度が粗な状態になる。このた
め、堆積ケークおよびフィルタは目的とする濾過に必要
な細孔を従来のものに比較してより多く具備することに
なり、濾過に適した状態をより長時間維持して濾過許容
時間を向上するとともに、濾過効率を高めることができ
る。
【０００８】
（クロスフロー濾過装置）図１には本発明の濾過方法に
採用される濾過装置が示されている。当該濾過装置は被
処理液の貯溜タンク１１、循環ポンプ１２、濾過器１３
および熱交換器１４を備えていて、これらの各部品はこ
の順序で各連結管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを介
して直列的に接続されている。連結管１５ａにはドレン
ポート１６ａが設けられている。濾過器１３は公知のク
ロスフロー濾過器であり、多数の内孔を有する円柱状の
セラミック製のフィルタを筒状ケーシング内に収容して
形成されている。当該濾過器１３においては、ケーシン
グの底部に循環ポンプ１２に接続された連結管１５ｂが
接続されているとともに、ケーシングの頂部に熱交換器
１４に接続された連結管１５ｃが接続されている。ま
た、当該濾過器１３においては、ケーシングの上方側部
に濾液の流出管１６ｂが接続されている。
採用される濾過装置が示されている。当該濾過装置は被
処理液の貯溜タンク１１、循環ポンプ１２、濾過器１３
および熱交換器１４を備えていて、これらの各部品はこ
の順序で各連結管１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを介
して直列的に接続されている。連結管１５ａにはドレン
ポート１６ａが設けられている。濾過器１３は公知のク
ロスフロー濾過器であり、多数の内孔を有する円柱状の
セラミック製のフィルタを筒状ケーシング内に収容して
形成されている。当該濾過器１３においては、ケーシン
グの底部に循環ポンプ１２に接続された連結管１５ｂが
接続されているとともに、ケーシングの頂部に熱交換器
１４に接続された連結管１５ｃが接続されている。ま
た、当該濾過器１３においては、ケーシングの上方側部
に濾液の流出管１６ｂが接続されている。
【０００９】（クロスフロー濾過方法）当該濾過装置に
おいては、貯溜タンク１１内の被処理液は循環ポンプ１
２の駆動により濾過器１３のケーシングの底部からフィ
ルタの各内孔内に供給され、フィルタの各内孔の周壁に
沿って上方へ流動してケーシングの頂部から熱交換器１
４に流出し、熱交換器１４から貯溜タンク１１内へ還流
する。この間、フィルタにはその外周側と内孔側に所定
の差圧が付与され、この差圧の作用により内孔内を流動
する被処理液の一部がフィルタの壁部を透過してその外
周へ流出し、流出した濾液は流出管１６ｂから外部へ流
出される。
おいては、貯溜タンク１１内の被処理液は循環ポンプ１
２の駆動により濾過器１３のケーシングの底部からフィ
ルタの各内孔内に供給され、フィルタの各内孔の周壁に
沿って上方へ流動してケーシングの頂部から熱交換器１
４に流出し、熱交換器１４から貯溜タンク１１内へ還流
する。この間、フィルタにはその外周側と内孔側に所定
の差圧が付与され、この差圧の作用により内孔内を流動
する被処理液の一部がフィルタの壁部を透過してその外
周へ流出し、流出した濾液は流出管１６ｂから外部へ流
出される。
【００１０】しかして、本発明の濾過方法においては、
上記した濾過工程の開始に先立って貯溜タンク１１内に
水を貯溜し、かつドレンポート１６ａを閉止するととも
に流出管１６ｂを開成しておき、循環ポンプ１２を駆動
して貯溜タンク１１内の水を濾過器１３に循環供給す
る。循環経路が水で満たされた後流出管１６ｂを閉止す
るとともに循環ポンプ１２の駆動を停止して、連結管１
５ａのドレンポート１６ａを開成する。これにより、濾
過器１３内のフィルタの外周側、および排出管１６ｂを
除く全ての循環経路の水がドレンポート１６ａから排出
される。これにより、フイルタの外周側が水封止状態と
なる。この状態で、循環ポンプ１２を駆動して濾過工程
を開始するが、濾過工程の初期の短時間の間、例えば数
分〜数１０分間濾過圧力をその後の濾過圧力に比較して
低く設定する。すなわち、被処理液の供給圧を低くして
フィルタの内外の差圧を低く維持する。所定時間経過
後、被処理液の供給圧を高めて、フィルタの内外の差圧
（濾過圧）を高い状態に維持して濾過工程を続行する。
上記した濾過工程の開始に先立って貯溜タンク１１内に
水を貯溜し、かつドレンポート１６ａを閉止するととも
に流出管１６ｂを開成しておき、循環ポンプ１２を駆動
して貯溜タンク１１内の水を濾過器１３に循環供給す
る。循環経路が水で満たされた後流出管１６ｂを閉止す
るとともに循環ポンプ１２の駆動を停止して、連結管１
５ａのドレンポート１６ａを開成する。これにより、濾
過器１３内のフィルタの外周側、および排出管１６ｂを
除く全ての循環経路の水がドレンポート１６ａから排出
される。これにより、フイルタの外周側が水封止状態と
なる。この状態で、循環ポンプ１２を駆動して濾過工程
を開始するが、濾過工程の初期の短時間の間、例えば数
分〜数１０分間濾過圧力をその後の濾過圧力に比較して
低く設定する。すなわち、被処理液の供給圧を低くして
フィルタの内外の差圧を低く維持する。所定時間経過
後、被処理液の供給圧を高めて、フィルタの内外の差圧
（濾過圧）を高い状態に維持して濾過工程を続行する。
【００１１】本発明に係るクロスフロー濾過方法におい
ては、濾過工程の初期に被処理液中の混在物がフイルタ
の外周側に層状に堆積して層状のケークを形成するが、
この堆積する間は濾過圧力が低い状態にあるため、形成
される堆積ケークは従来の硬くて緻密な堆積ケークに比
較して柔軟で密度が粗な状態になる。このため、堆積ケ
ークおよびフィルタは目的とする濾過に必要な微細な細
孔を従来のものに比較して極めて多く具備し、濾過に適
した状態をより長時間維持して濾過効率を高めることが
できる。
ては、濾過工程の初期に被処理液中の混在物がフイルタ
の外周側に層状に堆積して層状のケークを形成するが、
この堆積する間は濾過圧力が低い状態にあるため、形成
される堆積ケークは従来の硬くて緻密な堆積ケークに比
較して柔軟で密度が粗な状態になる。このため、堆積ケ
ークおよびフィルタは目的とする濾過に必要な微細な細
孔を従来のものに比較して極めて多く具備し、濾過に適
した状態をより長時間維持して濾過効率を高めることが
できる。
【００１２】（実験例１）本実験では、被処理液として
セルラーゼ系の発酵液を使用して水媒体中の菌体を分離
して、水媒体に溶解している酵素等の有価物を回収する
ための濾過方法について、濾過効率が相違する４種類の
濾過実験を行った。また、本実験では図１に示す濾過装
置を使用したが、発酵液の濃度を実験中常に一定に維持
するために、流出管１６ｂを貯溜タンク１１に接続して
流出管１６ｂから流出する濾液を貯溜タンク１１に還流
する手段を採用した。
セルラーゼ系の発酵液を使用して水媒体中の菌体を分離
して、水媒体に溶解している酵素等の有価物を回収する
ための濾過方法について、濾過効率が相違する４種類の
濾過実験を行った。また、本実験では図１に示す濾過装
置を使用したが、発酵液の濃度を実験中常に一定に維持
するために、流出管１６ｂを貯溜タンク１１に接続して
流出管１６ｂから流出する濾液を貯溜タンク１１に還流
する手段を採用した。
【００１３】第１濾過方法は水封止手段を採用しない従
来の濾過方法（NO.1）、第２濾過方法は水封止手段を採
用しない従来の濾過方法であるが濾過工程の初期には低
い濾過圧力を採用する濾過方法（NO.2）、第３濾過方法
は水封止手段を採用する本発明に係る濾過方法であって
濾過工程を通じて同一の濾過圧力を採用する濾過方法
（NO.3）、第４濾過方法は水封止手段を採用する本発明
に係る濾過方法であるが濾過工程の初期には低い濾過圧
力を採用する濾過方法（NO.4）である。
来の濾過方法（NO.1）、第２濾過方法は水封止手段を採
用しない従来の濾過方法であるが濾過工程の初期には低
い濾過圧力を採用する濾過方法（NO.2）、第３濾過方法
は水封止手段を採用する本発明に係る濾過方法であって
濾過工程を通じて同一の濾過圧力を採用する濾過方法
（NO.3）、第４濾過方法は水封止手段を採用する本発明
に係る濾過方法であるが濾過工程の初期には低い濾過圧
力を採用する濾過方法（NO.4）である。
【００１４】これらの各濾過方法において、第２，第４
濾過方法における濾過工程の初期の濾過圧力は1.2kgf/c
m2とし、その後の各濾過圧力は2kgf/cm2としている。ま
た、第１，第３濾過方法における濾過圧力は2kgf/cm2と
している。各濾過方法においてはフィルタとして、孔径
3mmの37本の内孔を有する長さ1000mm、直径30mm、濾過
面積0.35m2で、0.2μｍの平均細孔径を有する多孔質の
セラミック製モノリス型フィルタを採用し、被処理液の
温度を20℃、循環流速を3m/secに設定した。かかる実験
においては、濾過時間と濾液量との関係を測定するとと
もに、所定時間における酵素の透過率を測定した。得ら
れた結果を図２のグラフに示している。各グラフにおけ
る（）内の数値は透過率を示している。
濾過方法における濾過工程の初期の濾過圧力は1.2kgf/c
m2とし、その後の各濾過圧力は2kgf/cm2としている。ま
た、第１，第３濾過方法における濾過圧力は2kgf/cm2と
している。各濾過方法においてはフィルタとして、孔径
3mmの37本の内孔を有する長さ1000mm、直径30mm、濾過
面積0.35m2で、0.2μｍの平均細孔径を有する多孔質の
セラミック製モノリス型フィルタを採用し、被処理液の
温度を20℃、循環流速を3m/secに設定した。かかる実験
においては、濾過時間と濾液量との関係を測定するとと
もに、所定時間における酵素の透過率を測定した。得ら
れた結果を図２のグラフに示している。各グラフにおけ
る（）内の数値は透過率を示している。
【００１５】（考察）各濾過方法においては、濾過許容
時間および濾過効率は第４濾過方法が最も高く、次いで
第３濾過方法、第２濾過方法、最後が第１濾過方法であ
って、本発明に係る第４，第３濾過方法が従来の濾過方
法に比較して濾過効率が極めて高いことが認められる。
また、本発明の両濾過方法においては、水封止手段を採
用するとともに濾過工程の初期に低いの濾過圧力を採用
した第４濾過方法が濾過許容時間および濾過効率の点で
優れていることが認められる。
時間および濾過効率は第４濾過方法が最も高く、次いで
第３濾過方法、第２濾過方法、最後が第１濾過方法であ
って、本発明に係る第４，第３濾過方法が従来の濾過方
法に比較して濾過効率が極めて高いことが認められる。
また、本発明の両濾過方法においては、水封止手段を採
用するとともに濾過工程の初期に低いの濾過圧力を採用
した第４濾過方法が濾過許容時間および濾過効率の点で
優れていることが認められる。
【００１６】（実験例２）本実験では、図１に示すクロ
スフロー濾過装置を使用するとともに、被処理液として
プロテアーゼ系の発酵液（Ａ）とアシラーゼ系の発酵液
（Ｂ）の２種類の発酵液を採用して、実験例１の第１濾
過方法（従来方法）と、第４濾過方法（本発明方法）に
より酵素の回収実験を行った。各濾過方法においては、
２０倍濃縮で１倍加水法を採用した。得られた結果を表
１に示す。
スフロー濾過装置を使用するとともに、被処理液として
プロテアーゼ系の発酵液（Ａ）とアシラーゼ系の発酵液
（Ｂ）の２種類の発酵液を採用して、実験例１の第１濾
過方法（従来方法）と、第４濾過方法（本発明方法）に
より酵素の回収実験を行った。各濾過方法においては、
２０倍濃縮で１倍加水法を採用した。得られた結果を表
１に示す。
【００１７】
【表１】 第１濾過方法（従来方法） 第４濾過方法（本発明方法） Ａ液 ８２％ ９５％ Ｂ液 ８６％ ９６％
【図１】本発明のクロスフロー濾過方法に採用する濾過
装置の概略的な構成図である。
装置の概略的な構成図である。
【図２】各クロスフロー濾過方法における濾過時間と濾
液量との関係を示すグラフである。
液量との関係を示すグラフである。
１１…貯溜タンク、１２…循環ポンプ、１３…濾過器、
１４…熱交換器。
１４…熱交換器。
Claims (3)
- 【請求項１】被処理液を濾過器へ連続的に循環供給して
同濾過器内に配置したフィルタの一側に沿って流動さ
せ、この間前記フィルタの両側に付与された所定の差圧
により前記被処理液の一部を前記フイルタの他側へ透過
させて濾液として流出させる濾過工程を有するクロスフ
ロー濾過方法において、前記濾過工程の開始に先立って
前記フイルタの他側を液体で封止し、その後前記被処理
液を前記フィルタの一側に沿って循環供給することを特
徴とするクロスフロー濾過方法。 - 【請求項２】請求項１に記載のクロスフロー濾過方法に
おいて、前記濾過工程の初期における濾過圧力をその後
の濾過圧力よりも低く設定することを特徴とするクロス
フロー濾過方法。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の濾過方法におい
て、前記フィルタの他側を封止する液体が前記被処理液
の液体媒体と同一の液体または水であることを特徴とす
るクロスフロー濾過方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20951893A JP3312964B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | クロスフロー濾過方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20951893A JP3312964B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | クロスフロー濾過方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760029A true JPH0760029A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3312964B2 JP3312964B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=16574123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20951893A Expired - Lifetime JP3312964B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | クロスフロー濾過方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3312964B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006320862A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Japan Organo Co Ltd | 無機性廃水の処理方法及び処理装置 |
| JP2012527999A (ja) * | 2009-05-27 | 2012-11-12 | ソン ギュン ムン， | 廃水の熱回収装置及び方法 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20951893A patent/JP3312964B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006320862A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Japan Organo Co Ltd | 無機性廃水の処理方法及び処理装置 |
| JP4482488B2 (ja) * | 2005-05-20 | 2010-06-16 | オルガノ株式会社 | 無機性廃水の処理方法及び処理装置 |
| JP2012527999A (ja) * | 2009-05-27 | 2012-11-12 | ソン ギュン ムン， | 廃水の熱回収装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3312964B2 (ja) | 2002-08-12 |
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