WO2017109194A1 - Filter membrane comprising two adsorbents - Google Patents

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WO2017109194A1
WO2017109194A1 PCT/EP2016/082593 EP2016082593W WO2017109194A1 WO 2017109194 A1 WO2017109194 A1 WO 2017109194A1 EP 2016082593 W EP2016082593 W EP 2016082593W WO 2017109194 A1 WO2017109194 A1 WO 2017109194A1
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liquid
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Dietmar Oechsle
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Poromembrane Gmbh
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    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/42—Ion-exchange membranes

Definitions

  • the invention relates to a filter device according to the preamble of claim 1, a method for producing a filter device according to the preamble of claim 15 and a method with a filter device according to claim 19.
  • Liquid in particular of drinks, is provided, which at least one
  • Filter unit in particular a membrane filter unit, comprising, which has at least one filter element and at least one integrated stabilizing agent.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties with regard to a stabilization of liquids.
  • the object is achieved by the features of
  • the invention is based on a filter device which is provided for stabilizing a liquid, in particular beverages, with at least one, in particular at least a plurality, filter unit, in particular a membrane filter unit which has at least one filter element and at least one integrated stabilizer.
  • the filter unit at least one further integrated
  • Stabilizer has. By using a plurality of stabilizing agents, more and in particular different substances dissolved in the liquid, which form turbidities in particular during storage and / or transport, can be separated therefrom and in particular a plurality of stabilization principles can be used, whereby a more efficient and cleaner stabilization takes place.
  • a filter device without stabilizing agent when using a
  • Filter device with at least one stabilizer up to 3% less
  • turbid substances in the liquid are compared to a filter device without stabilizing agent when using a filter device with at least one stabilizing agent and at least one other
  • Stabilizer up to 6% less turbid substances in the liquid. Furthermore, a positional stability of the liquid can be improved. Compared to one
  • Filter device without stabilizer can be up to five times longer
  • a "filter device” is to be understood as meaning, in particular, at least one part, in particular a subassembly of a filter, in particular a filter module, a filter device and / or a filter system
  • the filter device is for stabilizing beverages, for example drinking water, juices , Spirits, especially beer, wine and / or whiskey,
  • the filter device could alternatively or additionally to the refining,
  • the filter device may also comprise the entire filter, in particular the entire filter module, the entire filter device and / or the entire filter system.
  • the filter device in particular in addition, preferably for forming the filter, the filter device and / or the filter system, further parts and subassemblies, in particular this include.
  • Stabilization of a liquid is to be understood in particular as dissolved in a liquid, in particular organic and / or turbid substances, such as tannins, phenols, proteins, peptides and / or other turbid substances from the liquid by means of liquid chromatography, in particular under application
  • a “filter unit” is to be understood in particular as a unit which is intended to receive a liquid with a substance dissolved therein and to separate the substance from the liquid at least partially, in particular at least to a large part and particularly preferably completely, the filter unit advantageously
  • the filter unit is provided in particular for microfiltration, preferably for ultrafiltration and particularly preferably for nanofiltration
  • the filter unit has, in particular, at least one liquid channel for conducting the liquid a liquid partially permeable, in particular porous, structure, which preferably at least partially forms a membrane, preferably the filter element delimits the liquid channel in at least one direction,
  • Filter unit formed as a hollow fiber whose jacket preferably from the
  • Filter element is formed.
  • the filter unit forms a cross-flow filtration unit, in which, in particular, the liquid channel extends longitudinally to the filter element, wherein in particular in an operating state a in the
  • Liquid channel running liquid across the liquid channel penetrates the filter element.
  • the filter element is food safe, in particular meet components of the filter element, preferably precursors of the filter element and / or formed by these precursors components, the guideline of the Federal Environmental Agency for the hygienic assessment of organic materials in contact with drinking water (KTW) and / or the guideline to contact with food of the US Food and Drug
  • the filter element has pores with an average pore size of at least 0.004 ⁇ , preferably of at least 0.01 ⁇ and more preferably 0, 1 ⁇ and / or in particular of at most 10 ⁇ , preferably of at most 5 ⁇ and more preferably of at most 2 ⁇ ,
  • the filter element may in particular be designed asymmetrically and that, preferably along a
  • Wall diameter have a pore gradient.
  • Filter element a support structure which is provided, at least one
  • a separation structure which is provided at least for filtering and / or stabilization of the liquid.
  • an “integrated stabilizing agent” is to be understood as meaning, in particular, a stabilizing agent which is at least partially integral with the filter unit and in particular is integrally connected to the filter element and / or at least partially forms it.
  • At least partially in one piece is to be understood in this context in particular that at least one component of at least one object, in particular the object itself, is integrally formed with at least one component of at least one further object, in particular the further object itself "should be understood in this context, in particular at least cohesively connected, for example, by a welding process, a gluing process, a Anspritzrea, and / or another, the expert appears reasonable as a process.
  • Advantageously should be understood in one piece and one piece.
  • one-piece should be understood to mean, in particular, a single piece, preferably one piece of a single blank, a mass and / or a casting, preferably in an injection molding process, in particular a single and / or multi-component injection molding process, and particularly preferred in one
  • Spinning process in particular a wet spinning process, such as
  • Reactive spinning in which in particular in a phase inversion process, the filter unit is manufactured with integrated stabilizing agents produced.
  • a “stabilizing agent” is to be understood as meaning, in particular, a substance which is intended to selectively selectively dissolve at least one substance dissolved in the liquid by at least one preferably chemical separation principle, preferably by ion exchange and / or adsorption, of the
  • Liquid to separate and in particular to absorb Liquid to separate and in particular to absorb.
  • the stabilizing agent and the further stabilizing agent are in particular different from one another and differ from one another, in particular at least partially, by a separation principle and / or a substance, in particular a
  • the filter device comprises at least one first precursor, which is provided to at least partially form the filter element, and the same first precursor is provided to at least partially form the stabilizing agent.
  • the stabilizing agent can take place, since the material which at least partially forms the filter element, in particular during production, is used to form the stabilizing agent. Furthermore, manufacturing costs and in particular material costs can be reduced. In particular, that can
  • Stabilizing agent particularly homogeneous in the filter element, in particular in a layer of the filter element and particularly preferably on a surface of the
  • Filter element can be distributed, whereby a uniform or targeted effectiveness can be achieved.
  • a precursor is meant in particular a starting material which is intended, in particular with itself and / or with another substance, preferably a further precursor, an end product, such as a substance, an element or a unit, preferably
  • Polymerization in particular crosslinking, form.
  • Designations such as, for example, first, second or third element, substance, precursor, and / or unit serve, in particular, only for the identification and / or differentiation and should preferably not specify an order, in particular during production.
  • the term "same precursor” is to be understood as meaning a substance quantity of the precursor which is added once only, in particular in a single process step a production of the filter unit, at least partially affects a shape, a feel, a structure, in particular a porosity of the filter element and / or a membrane of the filter element and / or at least partially forms.
  • the same first precursor is a pore-forming agent of the filter element.
  • the same first precursor is intended, in particular, to form the filter element at least partially, wherein the same first precursor polymerizes, in particular cross-links, preferably at least partially with itself and / or with at least one further precursor.
  • cross-linked should be understood to mean, in particular, polymerized and advantageously polymerized with at least one, preferably at least several, node and / or intersection point functionalize.
  • a non-cross-linked precursor in particular a residual non cross-linked amount of substance of the precursor, in a
  • the cross-linking can be carried out in particular at least partially via a heterocyclic part of the first precursor and / or an aliphatic chain part of the first precursor.
  • the first precursor can at least partially form the separation structure, in particular by the crosslinking, wherein preferably the
  • Carrier structure in particular by a washout process, is substantially free of the first precursor.
  • the stabilizing agent is intended to receive a substance, preferably at least one tanning agent and / or a phenol, which is dissolved in the liquid, and the further stabilizing agent for this purpose
  • a further substance preferably a protein and / or a peptide which is dissolved in the liquid and which is different from the substance to receive.
  • the filter device is provided for a single use, wherein a stabilizing means of the filter unit is not regenerable, but thereby reduces a service life of the filter device.
  • a stabilizing means of the filter unit is not regenerable, but thereby reduces a service life of the filter device.
  • the filter unit has at least one, in particular at least two, preferably at least two and more preferably exactly two chemically regenerable stabilizing agents, in particular the already mentioned stabilizing agent and / or the further stabilizing agent already mentioned.
  • chemically regenerable is meant, in particular, that the filter unit can be regenerated by a chemical reaction
  • the stabilizing agent in particular the already mentioned stabilizing agent, is chemically regenerable by means of an acid and / or a lye, preferably a caustic soda the stabilizer, in particular the already mentioned further stabilizing agent by means of a salt solution, preferably a sodium chloride solution, chemically regenerable.
  • the filter unit at least one
  • Stabilizing agent in particular the already mentioned stabilizing agent, which is an adsorbent.
  • an adsorbent is meant in particular a stabilizing agent, which preferably uses as a separation principle, Van der Waals interactions and in particular is intended to adsorb a substance dissolved in the liquid.
  • the filter unit at least one
  • Stabilizing agent in particular the already mentioned further stabilizing agent, which is an ion exchanger.
  • a substance dissolved in liquid can be separated from it in a particularly simple manner.
  • Ion exchanger "should be understood in particular a stabilizing agent, which preferably uses as a separation principle, Coulomb interactions and
  • the ion exchanger can be designed as a cation exchanger and / or anion exchanger.
  • the same first precursor be provided to hydrophilically functionalize the filter element.
  • a penetration of the filter element with the liquid can be improved transversely to the flow direction. It can be ensured an optimal mass transfer during filtration. In particular, a retentate cycle can be improved.
  • the same first precursor at least
  • the first precursor may in particular be pore formers, preferably hydrophilic pore formers, such as, for example, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, copolymers of vinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyethylene glycol ester and / or benzophenol acrylate, include.
  • pore formers preferably hydrophilic pore formers, such as, for example, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, copolymers of vinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyethylene glycol ester and / or benzophenol acrylate.
  • the filter device comprises at least one second precursor, which is intended, at least partially
  • Stabilizing agent in particular the already mentioned stabilizing agent
  • the stabilizing agent in particular depending on a concentration ratio of the first precursor and the second precursor can be set.
  • the second precursor is different from the first precursor.
  • Precursors between 80% to 20% and 55% to 45%, preferably between 70% to 30% and 60% to 40%. Most preferably, the ratio is 65% to 35%.
  • the second precursor comprises at least vinyl acetate (VA).
  • VA vinyl acetate
  • the second precursor at least partially forms the filter element.
  • the second precursor is cross-linked to the first precursor in an operating state of the filter device.
  • a mixing ratio of both precursors, preferably of the first and of the second precursor can be adjusted to set desired properties of the stabilizing agent.
  • the filter device has at least one third precursor comprising polysulfone (PS), polyethersulfone (PES) and / or polyvinylidene fluoride (PVDF), and which is provided to at least partially form the filter unit.
  • the third precursor polyetherimide, polyimide, polyamide, polyamide-imide,
  • Polyether, polyether ketone and / or polyetheretherketone include.
  • the second precursor and / or the third precursor may be provided to at least partially, in particular at least to a large extent, the support structure of the
  • the second precursor and / or the third precursor is intended to be hydrophilic crosslinked with the first precursor, in particular by a covalent and / or ionic crosslinking, in particular Cross-linking, with this.
  • the first precursor, the second precursor and / or the third precursor can be part of a lumen liquid and / or a polymer solution.
  • Filter unit comprises at least one stabilizing agent, in particular the already mentioned stabilizing agent, which is at least partially formed by at least one cross-linked precursor, in particular the same first precursor.
  • the stabilizing agent can be formed particularly inexpensively.
  • this can be an oxidation-resistant and alkali-insoluble
  • Stabilizing agents are formed.
  • the filter device may comprise further precursors, such as in particular hydrophobic pore formers, preferably block copolymers with hydrophobic moiety and hydrophilic moiety, copolymers of vinylpyrrolidone with vinyl acetate (PVP / VA), polyethylene glycol-co-propylene glycol, especially known under US Pat Trade names (Poloxamer 477), copolymers with acrylate and acrylamide groups.
  • further precursors in particular crosslinkable, in particular crosslinkable without light irradiation, hydrophilic polymers, or oligomers, such as benzophenone or
  • Polyvinyl alcohol (PVA) conceivable.
  • the filter unit at least one, in particular at least several, preferably at least two and more preferably exactly two, as adsorbent
  • the filter unit may in particular comprise a stabilizer, which is designed as ion exchanger, in particular the already mentioned further stabilizer, which comprises at least one functionalized hydrophilic polymer
  • Functionalization of the stabilizing agent as an anion exchanger may in particular include ammonium groups, in particular quaternary ammonium groups, diethylaminoethyl (DEAE), trimethylhydroxypropyl (QA), quaternaryaninoethyl (QAE), quaternaryaminimethyl (Q), triethylaminimethyl (TEAE), triethylaminopropyl (TEAP) and polyethylenimine (PEI) be used.
  • ammonium groups in particular quaternary ammonium groups, diethylaminoethyl (DEAE), trimethylhydroxypropyl (QA), quaternaryaninoethyl (QAE), quaternaryaminimethyl (Q), triethylaminimethyl (TEAE), triethylaminopropyl (TEAP) and polyethylenimine (PEI) be used.
  • carboxyl groups carboxyl groups,
  • Sulphate groups in particular sulphonate (S), sulphoethyl (SE), sulphopropyl (SP),
  • the filter unit has a stabilizer which is designed as an ion exchanger and comprises at least one functionalized agarose.
  • the agarose is known as a cross-linked agarose, in particular as sepharose, preferably sepharose beads, in particular also
  • Sepharose beads trained.
  • the agarose is particularly preferably by means of a
  • Ammonium group preferably a quaternary Ammonioumoli and particularly preferably diethylaminoethyl (DEAE) functionalized.
  • the further stabilizing agent is preferably formed as an anion exchanger.
  • the invention proceeds from a method for producing a
  • Filter device which is provided for a stabilization of a liquid, in particular drinks, and with a filter unit, wherein at least partially a filter element of the filter unit is formed at least by a first precursor.
  • an integrated stabilizing means of the filter unit is at least partially formed by the same first precursor. As a result, a stabilization of liquids can be improved. Furthermore, an efficient
  • the first precursor is in a Process step, preferably a substance amount of the precursor, preferably together with other substances, further precursors, which in particular to
  • Formation of the filter unit are provided dissolved in a solvent.
  • the solvent may in particular comprise N-methylpyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide, chloroform, methylene chloride, dimethylformamide and / or dimethylacetamide.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the filter unit is at least partially formed by a further stabilizing agent and / or at least a fourth precursor, in particular the further stabilizing agent.
  • a filter unit with a plurality of stabilizing means can be formed in a simple manner.
  • the filter unit is formed by means of phase inversion, the filter unit by means of the first precursor and formed in particular by means of the further substance, in particular a further precursor.
  • an activator is proposed, by which a formation of at least one stabilizing agent is initiated at least by the same first precursor. As a result, a targeted formation of the stabilizer can take place.
  • an activator is meant, in particular, a substance which is intended to react, preferably by irradiation with light, in particular UV light, in a crosslinking manner with at least one substance, in particular the same first precursor act radical initiator, such as peroxide, tert-butyl peroxypivalate and / or H 2 0 2 / CuCl 2
  • the activator can be in particular a photo-activator, such as 4,4, '-. diazidostilbene-2,2'-disodium sulfonate.
  • Phenylbis (2,3,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide Phenylbis (2,3,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide.
  • the irradiation with light can take place inside and / or immediately after a spinneret, for example by means of a light guide arranged in the spinneret.
  • a targeted light guide arranged in the spinneret.
  • Manufacturing parameters in particular several manufacturing parameters, such as a temperature, a pH, a concentration of the activator, in particular the
  • Radical initiator and / or the photoactivator as well as an intensity and / or wavelength a light irradiation varies and in particular by means of a control and / or
  • a temperature in a preparation may be at least 20 ° C, preferably at least 50 ° C and more preferably at least 70 ° C and / or at most 130 ° C, preferably at most 100 ° C and more preferably at most 90 ° C.
  • this can be provided with a reflection and / or absorption layer, for example by means of light-absorbing substances, such as carbon black and / or radical scavengers, for example by means of dialkyldithiocarbamates.
  • light-absorbing substances such as carbon black and / or radical scavengers
  • dialkyldithiocarbamates for example by means of dialkyldithiocarbamates.
  • irradiation with ionizing radiation is also conceivable.
  • the stabilizing agent is formed by reactive spinning, wherein the same first precursor is radically polymerized.
  • the invention is based on a method with a filter device which is provided for stabilizing a liquid, in particular beverages, with a filter unit, the filter unit stabilizing a liquid in at least one integrated stabilizing means of the filter unit in one method step and in another Process step, the integrated stabilizer is regenerated.
  • a continuous operation with regenerable stabilizing agent can be achieved.
  • FIG. 1 shows a filter module with a filter device with a plurality of filter units in an exploded view
  • 2 shows one of the filter units in a sectional view
  • 3 shows a schematic process sequence for producing the filter unit
  • Fig. 5 Apparatus for producing the filter device with a spinneret
  • FIG. 1 shows a filter module 24 with a filter device.
  • the filter device is provided for stabilization of a liquid.
  • the filter device is provided for stabilization of a liquid.
  • the filter device is provided for stabilization of a liquid.
  • Filter device for stabilizing drinks, such as drinking water, juices, spirits, especially beer, wine and / or whiskey, provided.
  • filter device can also be used to stabilize other liquids.
  • the filter device stabilizes the liquids by dissolving organic substances dissolved in the liquid in at least one operating state, such as
  • Tannins, phenols, proteins and / or peptides and / or other turbidity of the liquid separates from the liquid.
  • the filter device has a housing 26.
  • the housing 26 has a
  • the housing base 28 forms a cylinder jacket. The housing base 28 defines a cavity 34. The end caps each have two ports. One connection is used to connect to one
  • the filter device has at least one filter unit 10 (see FIG. in the description
  • the filter device has a plurality of filter units 10.
  • Filter units 10 are arranged in the cavity 34. For clarity, only one of the filter units is provided with a reference numeral.
  • the filter units 10 are arranged parallel to each other and bundled.
  • the filter units 10 are in
  • End portions which are arranged at least partially in an assembled state in the end cap, provided with a seal.
  • the seal seals in a mounted state from a gap between the end cap and the filter units. As a result, a mixing of a liquid to be stabilized with an already stabilized liquid is avoided.
  • the seal is made of a resin, in particular a
  • the filter units 10 are, at least substantially equivalent to each other, in particular to manufacturing and / or assembly tolerances. Therefore, only one filter unit 10 will be described in more detail below.
  • the filter unit 10 is designed as a membrane filter unit.
  • the filter unit 10 has a liquid channel 36 for conducting the liquid.
  • the filter unit 10 has a filter element 12.
  • the filter element 12 forms a membrane.
  • the filter element 12 has a porous structure which is partially permeable to the liquid.
  • the porous structure at least partially forms the membrane.
  • the filter element 12 delimits the fluid channel 36 in at least one direction.
  • the filter element 12 delimits the liquid passage 36 in a circumferential direction of the
  • Liquid channel 36
  • the filter unit 10 is formed as a hollow fiber.
  • the filter unit 10 has a jacket.
  • the jacket is formed by the filter element 12.
  • the filter unit 10 is designed as a cross-flow filtration unit.
  • the liquid channel 36 extends longitudinally to the filter element 12. A running in the operating state in the liquid passage 36 liquid penetrates across the liquid passage 36, the filter element 12.
  • the filter unit is at least partially made of polysulfone, polyethersulfone or
  • the filter unit 10 may be formed as a capillary membrane.
  • the filter unit may in particular have an outer diameter of at most 10 mm, preferably at most 5 mm and particularly preferably at most 3 mm and / or at least 0.1 mm, preferably at least 0.3 mm and particularly preferably at least 0.5 mm.
  • the filter unit 10 as a
  • the filter device has a first precursor 18.
  • the first precursor 18 comprises at least polyvinylpyrrolidone.
  • the first precursor 18 is in the present case
  • the first precursor 18 is intended to at least partially form the filter element 12.
  • the same first precursor 18 is a pore-forming agent of the filter element 12. Further, the same first precursor 18 is provided to facilitate the
  • the same first precursor 18 is provided to hydrophilically functionalize the filter element 12. Furthermore, the same first precursor 18 is provided to at least partially form the stabilization means 14.
  • the filter device has at least one second precursor 20.
  • the second precursor 20 at least partially forms the filter element 12.
  • the second precursor 20 is intended to at least partially form the stabilizer 14.
  • the second precursor 20 comprises at least vinyl acetate.
  • the further precursor 20 is vinyl acetate.
  • the first precursor 18 is intended to polymerize and in particular to cross-link with itself and / or with at least the second precursor 20.
  • a ratio, in particular a weight and / or volume ratio, of the first precursor 18 and the second precursor 20 is 65% to 35%.
  • the filter device comprises at least one third precursor 21.
  • the third precursor 21 comprises polysulfone (PS), polyethersulfone (PES) and / or
  • the third precursor is polyethersulfone.
  • the third precursor 21 is provided to at least partially form the filter unit 12.
  • the filter unit 10 has at least one integrated stabilizing means 14.
  • the stabilizing means 14 is formed at least partially in one piece with the filter unit 10.
  • the stabilizing means 14 is formed integrally with the filter element 12.
  • the stabilizing agent 14 is intended to selectively separate and in particular to absorb at least one substance dissolved in the liquid from the liquid.
  • the substance separated from the liquid by the stabilizing agent 14 is a tanning agent and / or a phenol.
  • the stabilizing agent 14 is chemically regenerable.
  • the stabilizing agent 14 is chemically regenerable by means of an alkali.
  • the lye is a caustic soda solution.
  • the stabilizing agent 14 is an adsorbent.
  • Stabilizer 14 comprises a crosslinked polyvinylpyrrolidone.
  • the filter unit 10 could also comprise a stabilizing agent 14 which is an adsorbent comprising a xerogel, a silica gel, a zeolite, a bentonite and / or a mixture of this kind.
  • the filter unit 10 has at least one further integrated stabilizing means 16.
  • the stabilizing agent 14 and the further stabilizing agent 16 are formed differently from each other.
  • the further stabilizing agent 16 is intended to selectively separate and in particular to absorb at least one substance dissolved in the liquid from the liquid.
  • the substance separated from the liquid by the further stabilizing agent 16 is a protein and / or a peptide.
  • the further stabilizing agent 16 is chemically regenerable.
  • Stabilizing agent 16 is chemically regenerable by means of a salt solution, preferably a sodium chloride solution.
  • the stabilizing agent 14 and the further stabilizing agent 16 differ from each other by a separation principle.
  • the further stabilizing agent 16 is an ion exchanger.
  • the further stabilizing agent 16 is formed as an anion exchanger.
  • the further stabilizing agent 16 may be formed as a cation exchanger.
  • the stabilizing agent 14 and the further stabilizing agent 16 differ from each other by a substance, in particular a fourth precursor 22, from which the stabilizing means 14, 16 are formed.
  • the further stabilizing agent 16 comprises a functionalized agarose.
  • the agarose is as a cross-linked agarose
  • the agarose also forms sepharose beads.
  • the further stabilizer 16 could comprise a functionalized hydrophilic polymer, a functionalized silica gel, a functionalized cellulose, and a functionalized dextran.
  • the agarose is in the present case by means of a Ammonium group, preferably a quaternary Ammonioumoli and particularly preferably diethylaminoethyl (DEAE) functionalized.
  • the further stabilizing agent 16 is formed as an anion exchanger.
  • the other ingredients 16 preferably a quaternary Ammonioumoli and particularly preferably diethylaminoethyl (DEAE) functionalized.
  • Stabilizing agent 16 preferably be formed depending on a functionalization as a cation exchanger. To functionalize the other
  • Stabilizing agent 16 as an anion exchanger can in particular
  • Ammonium groups especially quaternary ammonium groups, diethylaminoethyl (DEAE), trimethylhydroxypropyl (QA), quaternary aninoethyl (QAE), quaternary amine-methyl (Q), triethylamine-methyl (TEAE), triethylaminopropyl (TEAP) and
  • Polyethyleneimine can be used.
  • carboxyl groups for functionalizing the further stabilizing agent 16 as a cation exchanger, carboxyl groups, sulfate groups, in particular sulfonate (S), sulfoethyl (SE), sulfopropyl (SP),
  • S sulfonate
  • SE sulfoethyl
  • SP sulfopropyl
  • FIG. 3 schematically shows a method for producing the filter device.
  • a polymer solution 46 in particular a polymer suspension
  • a suitable solvent in particular solvent mixture
  • at least one precursor is dissolved.
  • the first precursor 18 is dissolved in the solvent.
  • the second precursor 20 is dissolved in the solvent.
  • the third precursor 21 is dissolved in the solvent.
  • Stabilizing agent 16 particulate added to the solution and dissolved in particular.
  • a fourth precursor 22, which is intended to form the further stabilizing agent 16 is dissolved in the solvent. It is a polymer solution 46 is formed, which in particular the other
  • Stabilizing agent 16 has particulate.
  • a spinning solution jet 50 is spun from the polymer solution 46 by means of a spinneret 48.
  • the spinneret 48 has two separate channels 52, 54. The channels 52, 54 open together to an exit opening 56 of the spinneret 48.
  • the polymer solution 46 is pumped.
  • a lumen liquid 58 is pumped in an inner channel 54 of the spinneret 48 .
  • the lumen liquid 58 is a liquid in which the components used to prepare the
  • Filter unit 10 are not solvable.
  • water may be used as lumen liquid 58.
  • the result is the spinning solution jet 50, which forms the filter unit 10 by at least one aftertreatment.
  • the lumen liquid 58 forms the fluid channel 38 of the filter unit 10.
  • the lumen liquid 58 may comprise water-based solvents, in particular organic solvents.
  • the polymer solution 48 and the lumen liquid 58 are subsequently separated from one another by phase inversion in a precipitation bath 60, and thus the filter unit 10 is formed.
  • the filter unit is additionally formed by reactive spinning in a further method step 42.
  • an activator 25 is added to the polymer solution 46 before spinning.
  • the activator 50 is intended to initiate a radical polymerization.
  • the activator 50 may be, in particular, a radical initiator, such as peroxide, tert-butyl peroxypivalate.
  • activator 50 is a photoactivator, such as 4,4'-diazidostilbene-2,2'-disodium sulfonate.
  • the photoactivator is activated by irradiation with light, in particular UV light.
  • a light source 62 can be used, which is integrated directly, in particular by means of a light guide, in the spinneret.
  • the light source 62 is a UV lamp. Due to the radical polymerization, the first precursor 18 not only forms the filter element 12, but at the same time forms the stabilizing agent 14 by cross-linking with the second and in particular the third precursor 20, 21. In this method, the stabilizing agent 14 is simultaneously at least partially formed from the same first precursor 18 and the filter element 12 is formed. Furthermore, the filter unit 10 is also at least partially formed thereby.
  • a light guide may be provided with a sharpening in order to improve a homogeneity of irradiation.
  • the light source as a UV lamp are embodiments as an LED, as a
  • Gas discharge lamp in particular deuterium, as a vapor lamp, as a laser and / or as a gas discharge lamp, in particular a fluorescent tube, his.
  • the light source has a radiation spectrum and preferably one Maximum intensity of the radiation spectrum having a maximum wavelength of 390 nm, advantageously of at most 315 nm, more preferably of at most 280 nm, preferably of at most 200 nm and more preferably of at most 121 nm, and / or in particular of at least 10 nm, advantageously of at least 100 nm, more preferably of at least 200 nm, preferably of at least 280 nm, and more preferably of at least 315 nm.
  • the spinning solution beam 50 can be extruded onto a particular coarse-pored support material or placed on a roller for introduction into the precipitation bath 60.
  • the polymer solution 46 and the lumen liquid 58 are separated from one another by phase inversion in the precipitation bath 60.
  • a further method step is conceivable in which a non-cross-linked portion of the first precursor is removed from the filter element 12.
  • the filter element 12 in particular oxidatively, preferably by means of sodium chloride or
  • Hydrogen peroxide split and rinsed in particular with water.
  • FIG. 6 schematically shows a method sequence with a filter device.
  • a liquid is stabilized by means of the stabilizing means 14, 16 of the filter units 10. If the stabilizing agents 14, 16 lose their effect, the filter units 10 must, in the event that the stabilizing agents 14, 16 are not regenerable, be replaced by new filter units. In the present case, the stabilizing agents 14, 16 are regenerable.
  • the filter units 10, in particular as a function of the stabilizing agents 14, 16, are given regeneration in a saline solution, in an alkaline solution and / or in an acid.
  • the regenerated stabilizing agents 14, 16 can be used again to stabilize the liquid.
  • a part of the filter unit 10 is used to stabilize the liquid, while at the same time a further part of the filter unit 10 is regenerated.
  • the method steps 64, 66, 68 occur partially simultaneously.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Filtervorrichtung, welche zu einer Stabilisierung einer Flüssigkeit, insbesondere von Getränken vorgesehen ist, mit zumindest einer Filtereinheit (10), insbesondere einer Membranfiltereinheit, welche zumindest ein Filterelement (12) und zumindest ein integriertes Stabilisierungsmittel (14) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit (10) zumindest ein weiteres integriertes Stabilisierungsmittel (16) aufweist. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung zumindest einen ersten Präkursor (18) umfasst, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise das Filterelement (12) auszuformen, und derselbe erste Präkursor (18) dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise das Stabilisierungsmittel (14) auszubilden.

Description

FILTER MEMBRANE COMPRISING TWO ADSORBENTS
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Verfahren zur Herstellung einer Filtervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15 und ein Verfahren mit einer Filtervorrichtung nach Anspruch 19.
Es ist bereits eine Filtervorrichtung bekannt, welche zu einer Stabilisierung einer
Flüssigkeit, insbesondere von Getränken, vorgesehen ist, welche zumindest eine
Filtereinheit, insbesondere eine Membranfiltereinheit, umfasst, welche zumindest ein Filterelement und zumindest ein integriertes Stabilisierungsmittel aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Stabilisierung von Flüssigkeiten bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der
Patentansprüche 1 , 2, 15 und 19 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Filtervorrichtung, welche zu einer Stabilisierung einer Flüssigkeit, insbesondere von Getränken, vorgesehen ist, mit zumindest einer, insbesondere zumindest mehreren, Filtereinheit, insbesondere einer Membranfiltereinheit, welche zumindest ein Filterelement und zumindest ein integriertes Stabilisierungsmittel aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit zumindest ein weiteres integriertes
Stabilisierungsmittel aufweist. Durch die Verwendung mehrerer Stabilisierungsmittel können mehr und insbesondere verschiedene in der Flüssigkeit gelöste Stoffe, welche insbesondere bei Lagerung und/oder Transport Trübungen bilden, von dieser getrennt werden und insbesondere mehrere Stabilisierungsprinzipien genutzt werden, wodurch eine effizientere und reinere Stabilisierung erfolgt. Vorteilhaft befinden sich im Vergleich zu einer Filtervorrichtung ohne Stabilisierungsmittel bei einer Verwendung einer
Filtervorrichtung mit zumindest einem Stabilisierungsmittel bis zu 3 % weniger
trübungsaktive Stoffe in der Flüssigkeit. Weiter vorteilhaft befinden sich im Vergleich zu einer Filtervorrichtung ohne Stabilisierungsmittel bei Verwendung einer Filtervorrichtung mit zumindest einem Stabilisierungsmittel und zumindest einem weiteren
Stabilisierungsmittel bis zu 6 % weniger trübungsaktive Stoffe in der Flüssigkeit. Ferner kann eine Lagestabilität der Flüssigkeit verbessert werden. Im Vergleich zu einer
Filtervorrichtung ohne Stabilisierungsmittel kann eine bis zu fünfmal längere
Lagerstabilität erreicht werden, wobei erste Trübungen erst nach bis zu 6 Monaten
Lagerung auftreten. Eine Kombination von Filtrierung und Stabilisierung ist insbesondere für die Brau- bzw. Getränkeindustrie von Interesse, da in nur eine Anlage investiert werden muss, wodurch Kosten reduziert werden können. Insgesamt kann also eine Stabilisierung der Flüssigkeit verbessert werden. Unter einer„Filtervorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe eines Filters, insbesondere eines Filtermoduls, eines Filtergeräts und/oder einer Filteranlage, verstanden werden. Vorzugsweise ist die Filtervorrichtung zu einer Stabilisierung von Getränken, wie beispielsweise Trinkwasser, Säften, Spirituosen, insbesondere Bier, Wein und/oder Whisky, vorgesehen. Ferner könnte die Filtervorrichtung alternativ oder zusätzlich zur Raffination, zur
Abwasserbehandlung und/oder in der Medizintechnik, insbesondere zur Hämodialyse, verwendet werden. Insbesondere kann die Filtervorrichtung auch den gesamten Filter, insbesondere das gesamte Filtermodul, das gesamte Filtergerät und/oder die gesamte Filteranlage umfassen. Vorteilhaft kann die Filtervorrichtung, insbesondere zusätzlich, vorzugsweise zur Ausbildung des Filters, des Filtergeräts und/oder der Filteranlage, weitere Teile und Unterbaugruppen, insbesondere dieser, umfassen.
Unter„einer Stabilisierung einer Flüssigkeit" soll insbesondere verstanden werden, in einer Flüssigkeit gelöste, insbesondere organische und/oder trübungsaktive Stoffe, wie beispielsweise Gerbstoffe, Phenole, Proteine, Peptide und/oder andere Trübstoffe von der Flüssigkeit mittels Flüssigchromatographie, insbesondere unter Anwendung
verschiedener mechanischer, chemischer und/oder physikalischer Separationsprinzipien, von der Flüssigkeit zu trennen. Unter einer„Filtereinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Flüssigkeit mit einem darin gelösten Stoff aufzunehmen und den Stoff von der Flüssigkeit zumindest teilweise, insbesondere zumindest zu einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig zu trennen, wobei die Filtereinheit vorteilhaft den getrennten Stoff aufnimmt und die Flüssigkeit passieren lässt. Die Filtereinheit ist insbesondere zu einer Mikrofiltration, bevorzugt zu einer Ultrafiltration und besonders bevorzugt zu einer Nanofiltration, vorgesehen. Die Filtereinheit weist insbesondere zumindest einen Flüssigkeitskanal zur Leitung der Flüssigkeit auf. Das Filterelement weist insbesondere eine für eine Flüssigkeit teildurchlässige, insbesondere poröse Struktur, auf, welche vorzugsweise zumindest teilweise eine Membran ausbildet. Vorzugsweise begrenzt das Filterelement den Flüssigkeitskanal in zumindest einer Richtung,
insbesondere in einer Umfangsrichtung des Flüssigkeitskanals. Vorteilhaft ist die
Filtereinheit als eine Hohlfaser ausgebildet, deren Mantel bevorzugt von dem
Filterelement gebildet ist. Besonders bevorzugt bildet die Filtereinheit eine Cross-Flow- Filtrationseinheit aus, bei welcher insbesondere der Flüssigkeitskanal längs zu dem Filterelement verläuft, wobei insbesondere in einem Betriebszustand eine in dem
Flüssigkeitskanal laufende Flüssigkeit quer zum Flüssigkeitskanal das Filterelement durchdringt.
Das Filterelement ist insbesondere lebensmittelecht, insbesondere erfüllen Bestandteile des Filterelements, vorzugsweise Präkursoren des Filterelements und/oder die von diesen Präkursoren ausgebildeten Bestandteile, die Leitlinie des Umweltbundesamtes zur hygienischen Beurteilung von organischen Materialien im Kontakt mit Trinkwasser (KTW) und/oder die Richtlinie zum Kontakt mit Lebensmitteln der U.S. Food and Drug
Administration (FDA). Das Filterelement weist insbesondere Poren mit einer mittleren Porengröße von wenigstens 0.004 μίη, vorzugsweise von wenigstens 0,01 μ ι und besonders bevorzugt 0, 1 μιτι und/oder insbesondere von höchstens 10 μιη, vorzugsweise von höchstens 5 μιη und besonders bevorzugt von höchstens 2 μιτι. Das Filterelement kann insbesondere asymmetrisch ausgebildet sein und zwar, vorzugsweise entlang eines
Wanddurchmessers, einen Porengradienten aufweisen. Vorzugsweise kann das
Filterelement eine Trägerstruktur, welche dazu vorgesehen ist, zumindest ein
Eigengewicht des Filterelements zu tragen, und insbesondere eine Trennstruktur, welche zumindest zur Filtrierung und/oder Stabilisierung der Flüssigkeit vorgesehen ist, aufweisen.
Unter einem„integrierten Stabilisierungsmittel" soll insbesondere ein Stabilisierungsmittel verstanden werden, welches zumindest teilweise einstückig mit der Filtereinheit ausgebildet ist und zwar insbesondere einstückig mit dem Filterelement verbunden ist und/oder dieses zumindest teilweise ausbildet.
Unter„zumindest teilweise einstückig" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Bauteil zumindest eines Objekts, insbesondere das Objekt selbst, einstückig mit zumindest einem Bauteil zumindest eines weiteren Objekts, insbesondere dem weiteren Objekt selbst, einstückig ausgebildet ist. Unter „einstückig" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess. Vorteilhaft soll unter einstückig auch einteilig verstanden werden. Unter„einteilig" soll insbesondere in einem Stück geformt verstanden werden. Vorzugsweise wird dieses eine Stück aus einem einzelnen Rohling, einer Masse und/oder einem Guss, bevorzugt in einem Spritzgussverfahren, insbesondere einem Ein- und/oder Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, und besonders bevorzugt in einem
Spinnverfahren, insbesondere einem Nassspinnverfahren, wie beispielsweise
Reaktivspinnen, bei welchem insbesondere in einem Phaseninversionsprozess die Filtereinheit mit integrierten Stabilisierungsmitteln hergestellt wird, hergestellt.
Unter„einem Stabilisierungsmittel" soll insbesondere ein Stoff verstanden werden, welcher dazu vorgesehen ist, vorteilhaft selektiv zumindest einen in der Flüssigkeit gelösten Stoff durch zumindest ein vorzugsweise chemisches Separationsprinzip, bevorzugt durch einen lonenaustausch und/oder durch eine Adsorption, von der
Flüssigkeit zu trennen und insbesondere aufzunehmen.
Das Stabilisierungsmittel und das weitere Stabilisierungsmittel sind insbesondere voneinander verschieden und unterscheiden sich voneinander insbesondere zumindest teilweise durch ein Separationsprinzip und/oder einen Stoff, insbesondere einen
Präkursor, der das jeweilige Stabilisierungsmittel ausbildet. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung zumindest einen ersten Präkursor umfasst, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise das Filterelement auszuformen, und derselbe erste Präkursor dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise das Stabilisierungsmittel auszubilden. Hierdurch kann eine effiziente Integrierung des Stabilisierungsmittels erfolgen, da das Material, welches insbesondere bei einer Herstellung zumindest teilweise das Filterelement ausformt, genutzt wird um das Stabilisierungsmittel auszubilden. Ferner können Herstellungskosten und insbesondere Materialkosten verringert werden. Insbesondere kann das
Stabilisierungsmittel besonders homogen in dem Filterelement, insbesondere in einer Schicht des Filterelements und besonders bevorzugt an einer Oberfläche des
Filterelements, verteilt werden, wodurch eine gleichmäßige oder gezielte Wirksamkeit erreicht werden kann. Unter„einem Präkursor" soll insbesondere ein Ausgangsstoff verstanden werden, welcher dazu vorgesehen ist, insbesondere mit sich selbst und/oder mit einem weiteren Stoff, vorzugsweise einem weiteren Präkursor, ein Endprodukt, wie beispielsweise einen Stoff, ein Element oder eine Einheit, vorzugsweise durch
Polymerisation, insbesondere Quervernetzen, auszubilden. Bezeichnungen, wie beispielsweise erstes, zweites oder drittes Element, Stoff, Präkursor, und/oder Einheit dienen insbesondere lediglich der Identifikation und/oder Unterscheidung und sollen vorzugsweise keine Reihenfolge, insbesondere bei einer Herstellung, vorgeben.
Insbesondere soll unter„demselben Präkursor" eine insbesondere eine selbe, insbesondere in einem einzigen Verfahrensschritt, einmalig hinzugefügte Stoffmenge des Präkursors, verstanden werden. Darunter, dass„ein Präkursor zumindest teilweise das Filterelement ausformt" soll insbesondere verstanden werden, dass der Präkursor, insbesondere bei einer Herstellung der Filtereinheit, zumindest teilweise eine Form, eine Haptik, eine Struktur, insbesondere eine Porosität des Filterelements und/oder eine Membran des Filterelements beeinflusst und/oder zumindest teilweise ausbildet.
Vorzugsweise ist derselbe erste Präkursor ein Porenbildner des Filterelements. Ferner ist derselbe erste Präkursor insbesondere dazu vorgesehen, zumindest teilweise das Filterelement auszubilden, wobei derselbe erste Präkursor vorzugsweise mit sich selbst und/oder mit zumindest einem weiteren Präkursor, zumindest teilweise ausbildet, polymerisiert, insbesondere quervernetzt. Unter„quervernetzten" soll insbesondere polymerisiert und zwar vorteilhaft mit zumindest einem, vorzugsweise zumindest mehreren, Knotenpunkt und/oder Kreuzungspunkt polymerisiert verstanden werden. Ferner ist insbesondere derselbe erste Präkursor dazu vorgesehen, das Filterelement zu funktionalisieren. Insbesondere wird ein nicht quervernetzte Präkursor, insbesondere eine restliche nicht quervernetzte Stoffmenge des Präkursors, bei einem
Herstellungsverfahren, insbesondere bei einer Nachbehandlung, oxidativ gespalten und mit Wasser ausgespült. Die Quervernetzung kann insbesondere zumindest teilweise über einen heterozyklischen Teil des ersten Präkursors und/oder einen aliphatischen Kettenteil des ersten Präkursors erfolgen. Insbesondere kann der erste Präkursor zumindest teilweise die Trennstruktur, insbesondere durch die Quervernetzung, ausbilden, wobei vorzugsweise die
Trägerstruktur, insbesondere durch einen Auswaschprozess, im Wesentlichen frei von dem ersten Präkursor ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Stabilisierungsmittel dazu vorgesehen ist, einen Stoff, vorzugsweise zumindest einen Gerbstoffe und/oder ein Phenol, welcher in der Flüssigkeit gelöst ist, aufzunehmen und das weitere Stabilisierungsmittel dazu
vorgesehen ist, einen weiteren Stoff, bevorzugt ein Protein und/oder ein Peptid, welcher in der Flüssigkeit gelöst ist und welcher von dem Stoff verschieden ist, aufzunehmen.
Hierdurch kann eine Stabilisierung der Flüssigkeit weiter verbessert werden, da unterschiedliche Stoffe gezielt und selektiv mittels der verschiedenen Stabilisierungsmittel von der Flüssigkeit getrennt werden können.
Es ist denkbar, dass die Filtervorrichtung zu einer Einmalverwendung vorgesehen ist, wobei ein Stabilisierungsmittel der Filtereinheit nicht regenerierbar ist, jedoch verringert sich dadurch eine Standzeit der Filtervorrichtung. Um eine Standzeit der Filtervorrichtung, insbesondere durch Mehrfachverwendung, zu verlängern und insbesondere
Materialkosten einzusparen wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass die Filtereinheit, zumindest ein, insbesondere zumindest mehrere, vorzugsweise zumindest zwei und besonders bevorzugt genau zwei, chemisch regenerierbares Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte Stabilisierungsmittel und/oder das bereits erwähnte weitere Stabilisierungsmittel, aufweist. Unter„chemisch regenerierbar" soll insbesondere verstanden werden, dass die Filtereinheit durch eine chemische Reaktion regeneriert werden kann. Insbesondere ist das Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte Stabilisierungsmittel, mittels einer Säure und/oder einer Lauge, vorzugsweise einer Natronlauge, chemisch regenerierbar. Ferner ist das Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte weitere Stabilisierungsmittel mittels einer Salzlösung, vorzugsweise einer Natriumchlorid-Lösung, chemisch regenerierbar.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Filtereinheit zumindest ein
Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte Stabilisierungsmittel, aufweist, das ein Adsorptionsmittel ist. Hierdurch kann ein in Flüssigkeit gelöster Stoff auf einfache Art und Weise von dieser getrennt werden. Insbesondere lagert sich der Stoff in der Filtereinheit an der Grenzfläche zwischen fester und flüssiger Phase ab, wo dieser besonders vorteilhaft zur Regenerierung des Stabilisators entfernt werden kann. Unter „einem Adsorptionsmittel" soll insbesondere ein Stabilisierungsmittel verstanden werden, welches vorzugsweise als Separationsprinzip, Van-der-Waals-Wechselwirkungen nutzt und insbesondere dazu vorgesehen ist, einen in der Flüssigkeit gelösten Stoff zu adsorbieren.
Es wird außerdem vorgeschlagen, dass die Filtereinheit zumindest ein
Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte weitere Stabilisierungsmittel, aufweist, das ein lonentauscher ist. Hierdurch kann ein in Flüssigkeit gelöster Stoff auf besonders einfache Art und Weise von dieser getrennt werden. Unter„einem
lonentauscher" soll insbesondere ein Stabilisierungsmittel verstanden werden, welches vorzugsweise als Separationsprinzip, Coulomb-Wechselwirkungen nutzt und
insbesondere dazu vorgesehen ist, Ionen mit einem in der Flüssigkeit gelösten Stoff, insbesondere den Soff selbst, auszutauschen. Vorteilhaft kann der lonentauscher als ein Kationentauscher und/oder Anionentauscher ausgebildet sein.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass derselbe erste Präkursor, dazu vorgesehen ist, das Filterelement hydrophil zu funktionalisieren. Hierdurch kann eine Durchdringung des Filterelements mit der Flüssigkeit quer zur Fließrichtung verbessert werden. Es kann ein optimaler Stoffaustausch bei der Filtration gewährleistet werden. Insbesondere kann ein Retentatkreislauf verbessert werden.
Es wird des Weiteren vorgeschlagen, dass derselbe erste Präkursor zumindest
Polyvinylpyrrolidon (PVP) umfasst. Ferner kann der erste Präkursor insbesondere Porenbildner, und zwar vorzugsweise hydrophile Porenbildner, wie beispielsweise Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol, Copolymere von Vinylpyrrolidon, Polyvinylakohol, Polyethylenglycol, Polyethylenglycolester und/oder Benzophenolacrylat, umfassen. Hierdurch kann eine Umwelt- und/oder Gesundheitsverträglichkeit weiter verbessert werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung zumindest einen zweiten Präkursor umfasst, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise ein
Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte Stabilisierungsmittel
auszubilden. Hierdurch können verschiedene Eigenschaften des Stabilisierungsmittels, insbesondere abhängig von einem Konzentrationsverhältnis des ersten Präkursors und des zweiten Präkursors eingestellt werden. Insbesondere ist der zweite Präkursor von dem ersten Präkursor verschieden. Vorzugsweise beträgt ein Verhältnis, insbesondere ein Gewichts- und/oder Volumenverhältnis, des ersten Präkursors und des zweiten
Präkursors zwischen 80 % zu 20 % und 55 % zu 45 %, vorzugsweise zwischen 70 % zu 30 % und 60% zu 40%. Besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis 65 % zu 35 %.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der zweite Präkursor zumindest Vinylacetat (VA) umfasst. Hierdurch können vorteilhaft eine Festigkeit, eine Ladung und insbesondere ein Adsorptionsverhalten des Stabilisierungsmittels besonders vorteilhaft eingestellt werden. Vorzugsweise bildet der zweite Präkursor zumindest teilweise das Filterelement aus. Insbesondere ist der zweite Präkursor in einem Betriebszustand der Filtervorrichtung mit dem ersten Präkursor quervernetzt. Insbesondere kann zur Einstellung gewünschter Eigenschaften des Stabilisierungsmittels ein Mischungsverhältnis beider Präkursoren, vorzugsweise des ersten und des zweiten Präkursors, angepasst werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Filtervorrichtung zumindest einen dritten Präkursor aufweist, welcher Polysulfon (PS), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) umfasst, und welcher dazu vorgesehen ist, die Filtereinheit zumindest teilweise auszubilden. Ferner kann der dritte Präkursor Polyetherimid, Polyimid, Polyamid, Polyamidimid,
Polyether, Polyetherketon und/oder Polyetheretherketon umfassen. Insbesondere kann der zweite Präkursor und/oder der dritte Präkursor dazu vorgesehen sein, zumindest teilweise, insbesondere zumindest zu einem Großteil, die Trägerstruktur des
Filterelements auszubilden. Insbesondere ist der zweite Präkursor und/oder der dritte Präkursor dazu vorgesehen, mit dem ersten Präkursor hydrophil vernetzt zu werden, insbesondere durch eine kovalente und/oder ionische Vernetzung, insbesondere Quervernetzung, mit diesem. Insbesondere kann bei einer Herstellung der Filtervorrichtung der erste Präkursor, der zweite Präkursor und/oder der dritte Präkursor Bestandteil einer Lumenflüssigkeit und/oder einer Polymerlösung sein.
Hierdurch kann eine Gesundheitsverträglichkeit weiter verbessert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Filtereinheit zumindest ein Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte Stabilisierungsmittel, aufweist, welches von zumindest einem quervernetzten Präkursor, insbesondere demselben ersten Präkursor, zumindest teilweise ausgebildet ist. Hierdurch kann das Stabilisierungsmittel besonders kostengünstig ausgebildet werden.
Insbesondere kann dadurch ein oxidationsbeständiges und laugenunlösliches
Stabilisierungsmittel ausgebildet werden. Insbesondere bildet der erste Präkursor mit dem zweiten Präkursor quervernetzt zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, das Stabilisierungsmittel aus.
Insbesondere kann zur Unterstützung einer Quervernetzung die Filtervorrichtung weitere Präkursoren umfassen, wie beispielsweise insbesondere hydrophobe Porenbildner, vorzugsweise Block-Copolymere mit hydrophobem Anteil und hydrophilem Anteil, Copolymere von Vinylpyrrolidon mit Vinylacetat (PVP/VA), Polyethylenglycol-co- Propylenglycol, insbesondere bekannt unter dem Markennamen (Poloxamer 477), Copolymere mit Acrylat- und Acrylamidgruppen. Ferner sind weitere Präkursoren, insbesondere vernetzbare, insbesondere ohne Lichtbestrahlung vernetzbare, hydrophile Polymere, bzw. Oligomere, wie beispielsweise Benzophenonmethacrylat oder
Polyvinylalkohol (PVA) denkbar.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit zumindest ein, insbesondere zumindest mehrere, vorzugsweise zumindest zwei und besonders bevorzugt genau zwei, als Adsorptionsmittel
ausgebildetes Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte
Stabilisierungsmittel und/oder das bereits erwähnte weitere Stabilisierungsmittel aufweist, welches zumindest ein quervernetztes Polyvinylpyrrolidon (PVPP), ein Xerogel, ein Kieselgel, ein Zeolith, ein Bentonit und/oder ein Gemisch dieser Art umfasst. Hierdurch kann eine Stabilisation weiter verbessert werden. Die Filtereinheit kann insbesondere ein als lonentauscher ausgebildetes Stabilisierungsmittel, insbesondere das bereits erwähnte weitere Stabilisierungsmittel, aufweisen, welches zumindest ein funktionalisiertes hydrophiles Polymer, ein
funktionalisiertes Kieselgel, ein funktionalisiertes Zellulose, ein funktionalisiertes Dextran umfasst. Die Funktion des Stabilisierungsmittels als Anionen- und/oder Kationentauscher ist insbesondere abhängig von der Funktionalisierung. Insbesondere zur
Funktionalisierung des Stabilisierungsmittels als einen Anionentauscher können insbesondere Ammoniumgruppen, insbesondere quarternäre Ammoniumgruppen, Diethylaminoethyl (DEAE), Trimethylhydroxypropyl (QA), quarternäre Aninoethyl (QAE), quarternäres Aminimethyl (Q), Triethylaminimethyl (TEAE), Triethylaminopropyl (TEAP) und Polyethylenimin (PEI) verwendet werden. Insbesondere zur Funktionalisierung des Stabilisierungsmittels als einen Kationentauscher können Carboxylgruppen,
Sulfatgruppen, insbesondere Sulfonat (S), Sulfoethyl (SE), Sulfopropyl (SP),
Phosphatgruppen, insbesondere Orthophospat (P), Metharylat und/oder Carboxymethyl (CM) verwendet werden. Um eine Umwelt- und/oder Gesundheitsverträglichkeit weiter zu verbessern wird vorgeschlagen, dass die Filtereinheit ein als lonentauscher ausgebildetes Stabilisierungsmittel aufweist, welches zumindest eine funktionalisierte Agarose umfasst. Insbesondere ist die Agarose als eine quervernetzte Agarose und zwar insbesondere als Sepharose, vorzugsweise Sepharosekügelchen, insbesondere auch bekannt als
Sepharose-beads, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Agarose mittels einer
Ammoniumgruppe, vorzugsweise einer quaternären Ammonioumgruppe und besonders bevorzugt Diethylaminoethyl (DEAE) funktionalisiert. Das weitere Stabilisierungsmittel ist vorzugsweise als ein Anionentauscher ausgebildet.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren, zur Herstellung einer
Filtervorrichtung, welche zu einer Stabilisierung einer Flüssigkeit, insbesondere von Getränken, vorgesehen ist, und mit einer Filtereinheit, wobei zumindest teilweise ein Filterelement der Filtereinheit zumindest von einem ersten Präkursor ausgeformt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass ein integriertes Stabilisierungsmittel der Filtereinheit zumindest teilweise von demselben ersten Präkursor ausbildet wird. Hierdurch kann eine Stabilisierung von Flüssigkeiten verbessert werden. Ferner kann eine effiziente
Integrierung des Stabilisierungsmittels erfolgen und Herstellungskosten und insbesondere Materialkosten verringert werden. Insbesondere wird der erste Präkursor in einem Verfahrensschritt, vorzugsweise eine Stoffmenge des Präkursors, vorzugsweise zusammen mit weiteren Stoffen, weiteren Präkursoren, welche insbesondere zur
Ausbildung der Filtereinheit vorgesehen sind, in einem Lösungsmittel gelöst.
Das Lösungsmittel kann insbesondere N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylsulfoxid, Chloroform, Methylenchlorid, Dimethylformamid und/oder Dimethylacetamid umfassen.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Filtereinheit zumindest teilweise von einem weiteren Stabilisierungsmittel und/oder zumindest ein vierter Präkursor, insbesondere des weiteren Stabilierungsmittels, ausgebildet wird. Hierdurch kann auf einfache Art eine Filtereinheit mit mehreren Stabilisierungsmitteln ausgebildet werden. Insbesondere wird die Filtereinheit mittels Phaseninversion die Filtereinheit mittels des ersten Präkursors ausgeformt und insbesondere mittels des weiteren Stoffs, insbesondere eines weiteren Präkursors ausgebildet. Des Weiteren wird ein Aktivator vorgeschlagen, durch welchen eine Ausbildung zumindest eines Stabilisierungsmittels zumindest durch denselben ersten Präkursor initiiert wird. Hierdurch kann eine gezielte Ausbildung des Stabilisationsmittels erfolgen. Unter„einem Aktivator" soll insbesondere ein Stoff verstanden werden, welcher dazu vorgesehen ist, vorzugsweise durch Bestrahlung mit Licht, insbesondere UV-Licht, vernetzend mit zumindest einem Stoff, insbesondere demselben ersten Präkursor zu reagieren. Bei dem Aktivator kann es sich insbesondere um einen Radikalstarter, wie beispielsweise Peroxid, tert-Butylperoxypivalat und/oder H202/CuCI2 handeln. Ferner kann der Aktivator insbesondere ein Photoaktivator sein, wie beispielsweise 4,4,'-Diazidostilben-2,2'-Dinatriumsulfonat.
Ferner kann der Photoaktivator 2,4-Diethyl-9H-thioxanthen-9-on und/oder
Phenylbis(2,3,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid sein.
Insbesondere kann bei einer Herstellung der Filtervorrichtung die Bestrahlung mit Licht innerhalb und/oder unmittelbar nach einer Spinndüse erfolgen, wie beispielsweise mittels eines in der Spinndüse angeordneten Lichtleiters. Vorteilhaft kann eine gezielte
Bestrahlung einer Innenfläche des Filterelements, insbesondere der Trennstruktur, erfolgen. Ferner kann bei einer Herstellung des Filterelements zumindest ein
Herstellparameter, insbesondere mehrere Herstellparameter, wie beispielsweise eine Temperatur, ein pH-Wert, eine Konzentration des Aktivators, insbesondere des
Radikalstarters und/oder des Photoaktivators, sowie eine Intensität und/oder Wellenlänge einer Lichtbestrahlung variiert und insbesondere mittels einer Steuer- und/oder
Regeleinheit gesteuert werden. Insbesondere kann eine Temperatur bei einer Herstellung wenigstens 20° C, vorzugsweise wenigstens 50°C und besonders bevorzugt wenigstens 70° C und/oder höchstens 130° C, vorzugsweise höchstens 100° C und besonders bevorzugt höchstens 90° C betragen.
Insbesondere um das Filterelement vor Radikalen und/oder Lichtstrahlung zu schützen, kann dieses mit einer Reflexions- und/oder Absorptionsschicht versehen werden, beispielsweise mittels lichtabsorbierender Stoffe, wie Ruß und/oder Radikalfänger, beispielsweise mittels Dialkyldithiocarbamaten. Alternativ oder zusätzlich zu einer Bestrahlung mit Licht ist auch eine Bestrahlung mit ionisierender Strahlung denkbar.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Stabilisierungsmittel durch Reaktivspinnen ausgebildet wird, wobei derselbe erste Präkursor radikal polymerisiert wird.
Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Verfahren mit einer Filtervorrichtung, welche zu einer Stabilisierung einer Flüssigkeit, insbesondere von Getränken, vorgesehen ist, mit einer Filtereinheit, wobei die Filtereinheit in einem Verfahrensschritt eine Flüssigkeit mittels zumindest eines integrierten Stabilisierungsmittels der Filtereinheit stabilisiert und in einem weiteren Verfahrensschritt das integrierte Stabilisierungsmittel regeneriert wird. Hierdurch kann ein kontinuierlicher Betrieb mit regenerierbaren Stabilisierungsmittel erreicht werden. Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Filtermodul mit einer Filtervorrichtung mit mehreren Filtereinheiten in einer Explosionsdarstellung,
Fig. 2 eine der Filtereinheiten in einer Schnittansicht, Fig. 3 schematischer Verfahrensablauf zur Herstellung der Filtereinheit,
Fig. 4 Vorrichtung zur Herstellung der Filtervorrichtung,
Fig. 5 Vorrichtung zur Herstellung der Filtervorrichtung mit einer Spinndüse und
Fig. 6 schematischer Verfahrensablauf zur Regenerierung von
Stabilisierungsmitteln.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt ein Filtermodul 24 mit einer Filtervorrichtung. Die Filtervorrichtung ist zu einer Stabilisierung von einer Flüssigkeit vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die
Filtervorrichtung zur Stabilisierung von Getränken, wie beispielsweise Trinkwasser, Säften, Spirituosen, insbesondere Bier, Wein und/oder Whisky, vorgesehen. Die
Filtervorrichtung kann jedoch auch zur Stabilisierung anderer Flüssigkeiten verwendet werden. Die Filtervorrichtung stabilisiert die Flüssigkeiten, indem sie in zumindest einem Betriebszustand in der Flüssigkeit gelöste organische Stoffe, wie beispielsweise
Gerbstoffe, Phenole, Proteine und/oder Peptide und/oder andere Trübstoffe von der Flüssigkeit von der Flüssigkeit trennt.
Die Filtervorrichtung weist ein Gehäuse 26 auf. Das Gehäuse 26 weist einen
Gehäusegrundkörper 28 auf. Ferner weist das Gehäuse 26 zwei Endkappen 30, 32 auf. Die Endkappen 30, 32 verschließen den Gehäusegrundkörper 28 flüssigkeitsdicht. Eine erste Endkappe 30 weist einen Flüssigkeitszulauf auf. Eine zweite Endkappe 32 weist einen Flüssigkeitsablauf auf. Der Gehäusegrundkörper 28 bildet einen Zylindermantel aus. Der Gehäusegrundkörper 28 begrenzt einen Hohlraum 34. Die Endkappen weisen jeweils zwei Anschlüsse auf. Je ein Anschluss dient zum Verbinden mit einem
Flüssigkeitskreislauf der zu stabilisierenden Flüssigkeit. Je ein weiterer Anschluss dient zur Abgabe der stabilisierten Flüssigkeit.
Die Filtervorrichtung weist zumindest eine Filtereinheit 10 auf (vgl. Figur 2). Im
vorliegenden Fall weist die Filtervorrichtung mehrere Filtereinheiten 10 auf. Die
Filtereinheiten 10 sind in dem Hohlraum 34 angeordnet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur eine der Filtereinheiten mit einem Bezugszeichen versehen. Die Filtereinheiten 10 sind parallel zueinander angeordnet und gebündelt. Die Filtereinheiten 10 sind in
Endbereichen, welche zumindest teilweise in einem montierten Zustand in der Endkappe angeordnet sind, mit einer Dichtung versehen. Die Dichtung dichtet in einem montierten Zustand einen Zwischenraum zwischen Endkappe und den Filtereinheiten ab. Hierdurch wird ein Durchmischen einer zu stabilisierenden Flüssigkeit mit einer bereits stabilisierten Flüssigkeit vermieden. Die Dichtung wird von einem Harz, insbesondere einem
Pottingharz, ausgebildet. Die Filtereinheiten 10 sind, insbesondere bis auf Herstellungsund/oder Montagetoleranzen, zumindest im Wesentlichen äquivalent zueinander ausgebildet. Deshalb wird im Folgenden nur eine Filtereinheit 10 näher beschrieben. Im vorliegenden Fall ist die Filtereinheit 10 als eine Membranfiltereinheit ausgebildet. Die Filtereinheit 10 weist einen Flüssigkeitskanal 36 zur Leitung der Flüssigkeit auf.
Die Filtereinheit 10 weist ein Filterelement 12 auf. Das Filterelement 12 bildet eine Membran aus. Das Filterelement 12 weist eine für die Flüssigkeit teildurchlässige poröse Struktur auf. Die poröse Struktur bildet zumindest teilweise die Membran aus. Das Filterelement 12 begrenzt den Flüssigkeitskanal 36 in zumindest einer Richtung. Das Filterelement 12 begrenzt den Flüssigkeitskanal 36 in einer Umfangrichtung des
Flüssigkeitskanals 36.
Die Filtereinheit 10 ist als eine Hohlfaser ausgebildet. Die Filtereinheit 10 weist einen Mantel auf. Der Mantel ist von dem Filterelement 12 gebildet. Die Filtereinheit 10 ist als eine Cross-Flow-Filtrationseinheit ausgebildet. Der Flüssigkeitskanal 36 verläuft längs zu dem Filterelement 12. Eine in einem Betriebszustand in dem Flüssigkeitskanal 36 laufende Flüssigkeit durchdringt quer zum Flüssigkeitskanal 36 das Filterelement 12. Die Filtereinheit ist zumindest teilweise aus Polysulfon, Polyethersulfon oder
Polyvinylidenfluorid ausgebildet. Insbesondere kann die Filtereinheit 10 als eine Kapillarmembran ausgebildet sein. Die Filtereinheit kann insbesondere einen Außendurchmesser von höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm und besonders bevorzugt von höchstens 3 mm und/oder von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise von mindestens 0,3 mm und besonders bevorzugt von mindestens 0,5 mm aufweisen. Alternativ kann die Filtereinheit 10 als eine
Flachmembran ausgebildet sein. Die Filtervorrichtung weist einen ersten Präkursor 18 auf. Der erste Präkursor 18 umfasst zumindest Polyvinylpyrrolidon. Der erste Präkursor 18 ist im vorliegenden Fall
Polyvinylpyrrolidon. Der erste Präkursor 18 ist dazu vorgesehen, zumindest teilweise das Filterelement 12 auszuformen. Derselbe erste Präkursor 18 ist ein Porenbildner des Filterelements 12. Ferner ist derselbe erste Präkursor 18 dazu vorgesehen, das
Filterelement 12 zu funktionalisieren. Derselbe erste Präkursor 18 ist dazu vorgesehen, das Filterelement 12 hydrophil zu funktionalisieren. Ferner ist derselbe erste Präkursor 18 dazu vorgesehen, zumindest teilweise das Stabilisierungsmittel 14 auszubilden.
Ferner weist die Filtervorrichtung zumindest einen zweiten Präkursor 20 auf. Der zweite Präkursor 20 bildet zumindest teilweise das Filterelement 12 aus. Der zweite Präkursor 20 ist dazu vorgesehen, zumindest teilweise das Stabilisierungsmittel 14 auszubilden. Der zweite Präkursor 20 umfasst zumindest Vinylacetat. Im vorliegenden Fall ist der weitere Präkursor 20 Vinylacetat.
Der erste Präkursor 18 ist dazu vorgesehen, zu polymerisieren und insbesondere sich mit sich selbst und/oder mit zumindest dem zweiten Präkursor 20 quer zu vernetzen. Einem Verhältnis, insbesondere einem Gewichts- und/oder Volumenverhältnis, des ersten Präkursors 18 und des zweiten Präkursors 20 beträgt 65 % zu 35 %.
Ferner umfasst die Filtervorrichtung zumindest einen dritten Präkursor 21 . Der dritte Präkursor 21 umfasst Polysulfon (PS), Polyethersulfon (PES) und/oder
Polyvinylidenfluorid (PVDF). Im vorliegenden Fall ist der dritte Präkursor Polyethersulfon. Der dritte Präkursor 21 ist dazu vorgesehen, die Filtereinheit 12 zumindest teilweise auszubilden.
Ferner weist die Filtereinheit 10 zumindest ein integriertes Stabilisierungsmittel 14 auf. Das Stabilisierungsmittel 14 ist zumindest teilweise einstückig mit der Filtereinheit 10 ausgebildet. Das Stabilisierungsmittel 14 ist einstückig mit dem Filterelement 12 ausgebildet.
Das Stabilisierungsmittel 14 ist dazu vorgesehen, selektiv zumindest einen in der Flüssigkeit gelösten Stoff von der Flüssigkeit zu trennen und insbesondere aufzunehmen. Der von dem Stabilisierungsmittel 14 aus der Flüssigkeit getrennte Stoff ist ein Gerbstoff und/oder ein Phenol. Das Stabilisierungsmittel 14 ist chemisch regenerierbar. Das Stabilisierungsmittel 14 ist mittels einer Lauge chemisch regenerierbar. Bei der Lauge handelt es sich um eine Natronlauge. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Stabilisierungsmittel 14 mittels einer anderen Lauge und insbesondere mittels einer Säure chemisch regenerierbar ist. Das Stabilisierungsmittel 14 ist ein Adsorptionsmittel. Das Stabilisierungsmittel 14 umfasst ein quervernetztes Polyvinylpyrrolidon. Alternativ oder zusätzlich könnte die Filtereinheit 10 jedoch auch ein Stabilisierungsmittel 14 aufweisen, welches ein Adsorptionsmittel ist, welches ein Xerogel, ein Kieselgel, ein Zeolith, ein Bentonit und/oder ein Gemisch dieser Art umfasst. Ferner weist die Filtereinheit 10 zumindest ein weiteres integriertes Stabilisierungsmittel 16 auf. Das Stabilisierungsmittel 14 und das weitere Stabilisierungsmittel 16 sind voneinander verschieden ausgebildet. Das weitere Stabilisierungsmittel 16 ist dazu vorgesehen, selektiv zumindest einen in der Flüssigkeit gelösten Stoff von der Flüssigkeit zu trennen und insbesondere aufzunehmen. Der von dem weiteren Stabilisierungsmittel 16 aus der Flüssigkeit getrennte Stoff ist ein Protein und/oder ein Peptid.
Das weitere Stabilisierungsmittel 16 ist chemisch regenerierbar. Das weitere
Stabilisierungsmittel 16 ist mittels einer Salzlösung, vorzugsweise einer Natriumchlorid- Lösung, chemisch regenerierbar.
Das Stabilisierungsmittel 14 und das weitere Stabilisierungsmittel 16 unterscheiden sich voneinander durch ein Separationsprinzip. Das weitere Stabilisierungsmittel 16 ist ein lonentauscher. Das weitere Stabilisierungsmittel 16 ist als ein Anionentauscher ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das weitere Stabilisierungsmittel 16 als ein Kationentauscher ausgebildet sein kann.
Das Stabilisierungsmittel 14 und das weitere Stabilisierungsmittel 16 unterscheiden sich voneinander durch einen Stoff, insbesondere einen vierten Präkursor 22, aus denen die Stabilisierungsmittel 14, 16 ausgebildet sind. Das weitere Stabilisierungsmittel 16 umfasst eine funktionalisierte Agarose. Die Agarose ist als eine quervernetzte Agarose
ausgebildet. Die Agarose bildet ferner Sepharosekügelchen aus. Zusätzlich oder alternativ könnte das weitere Stabilisierungsmittel 16 ein funktionalisiertes hydrophiles Polymer, ein funktionalisiertes Kieselgel, eine funktionalisierte Zellulose und ein funktionalisiertes Dextran umfassen. Die Agarose ist im vorliegenden Fall mittels einer Ammoniumgruppe, vorzugsweise einer quartternären Ammonioumgruppe und besonders bevorzugt Diethylaminoethyl (DEAE) funktionalisiert. Das weitere Stabilisierungsmittel 16 ist als ein Anionentauscher ausgebildet. Insbesondere kann das weitere
Stabilisierungsmittel 16 vorzugsweise abhängig von einer Funktionalisierung auch als ein Kationentauscher ausgebildet sein. Zur Funktionalisierung des weiteren
Stabilisierungsmittels 16 als einen Anionentauscher können insbesondere
Ammoniumgruppen, insbesondere quarternäre Ammoniumgruppen, Diethylaminoethyl (DEAE), Trimethylhydroxypropyl (QA), Quarternäre Aninoethyl (QAE), Quarternäres Aminimethyl (Q), Triethylaminimethyl (TEAE), Triethylaminopropyl (TEAP) und
Polyethylenimin (PEI) verwendet werden. Insbesondere zur Funktionalisierung des weiteren Stabilisierungsmittels 16 als einen Kationentauscher können Carboxylgruppen, Sulfatgruppen, insbesondere Sulfonat (S), Sulfoethyl (SE), Sulfopropyl (SP),
Phosphatgruppen, insbesondere Orthophospat (P), Metharylat und/oder Carboxymethyl (CM) verwendet werden. In Figur 3 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung der Filtervorrichtung dargestellt. In den Figuren 4 und 5 ist eine zugehörige Vorrichtung zur Herstellung der
Filtervorrichtung schematisch dargestellt. In einem Verfahrensschritt 38 wird eine Polymer-Lösung 46, insbesondere eine Polymer-Suspension, hergestellt. In einem geeigneten Lösungsmittel, insbesondere Lösungsmittelgemisch wird zumindest ein Präkursor gelöst. Im vorliegenden Fall wird der erste Präkursor 18 in dem Lösungsmittel gelöst. Ferner wird der zweite Präkursor 20 in dem Lösungsmittel gelöst. Weiter wird der dritte Präkursor 21 in dem Lösungsmittel gelöst. Ferner wird das weitere
Stabilisierungsmittel 16 partikulär in die Lösung gegeben und insbesondere gelöst. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein vierter Präkursor 22, welcher dazu vorgesehen ist, das weitere Stabilisierungsmittel 16 auszubilden, in dem Lösungsmittel gelöst wird. Es wird eine Polymer-Lösung 46 ausgebildet, welche insbesondere das weitere
Stabilisierungsmittel 16 partikulär aufweist.
In einem weiteren Verfahrensschritt 40 wird mittels einer Spinndüse 48 aus der Polymer- Lösung 46 ein Spinnlösungsstrahl 50 gesponnen. Die Spinndüse 48 weist zwei voneinander getrennte Kanäle 52, 54 auf. Die Kanäle 52, 54 öffnen sich gemeinsam zu einer Ausgangsöffnung 56 der Spinndüse 48. In einem äußeren Kanal 52 der Spinndüse 48 wird die Polymer-Lösung 46 gepumpt. In einem inneren Kanal 54 der Spinndüse 48 wird eine Lumenflüssigkeit 58 gepumpt. Bei der Lumenflüssigkeit 58 handelt es sich um eine Flüssigkeit in welcher die verwendeten Komponenten zur Herstellung der
Filtereinheit 10 nicht lösbar sind. Im vorliegenden Fall kann beispielsweise Wasser als Lumenflüssigkeit 58 verwendet werden. Es entsteht der Spinnlösungsstrahl 50, welcher durch zumindest eine Nachbehandlung die Filtereinheit 10 ausbildet. Dabei formt die Lumenflüssigkeit 58 den Flüssigkeitskanal 38 der Filtereinheit 10 aus.
Alternativ oder zusätzlich kann die Lumenflüssigkeit 58 wasserbasierende Lösungsmittel, insbesondere organische Lösungsmittel, umfassen. Üblicherweise werden die Polymer- Lösung 48 und die Lumenflüssigkeit 58 anschließend durch Phaseninversion in einem Fällungsbad 60 voneinander getrennt und somit die Filtereinheit 10 ausgebildet. Im vorliegenden Fall wird jedoch die Filtereinheit in einem weiteren Verfahrensschritt 42 zusätzlich durch Reaktivspinnen ausgebildet. Dazu wird ein Aktivator 25 vor dem spinnen zur Polymer-Lösung 46 hinzugegeben. Der Aktivator 50 ist dazu vorgesehen, eine radikalische Polymerisation auszulösen. Bei dem Aktivator 50 kann es sich insbesondere um einen Radikalstarter handeln, wie beispielsweise Peroxid, tert-Butylperoxypivalat. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Aktivator 50 um einen Photoaktivator, wie beispielsweise 4,4,'-Diazidostilben-2,2'-Dinatriumsulfonat. Der Photoaktivator wird durch Bestrahlung mit Licht, insbesondere UV-Licht aktiviert. Dazu kann eine Lichtquelle 62 genutzt werden, welche direkt, insbesondere mittels eines Lichtleiters, in die Spinndüse integriert ist. Im vorliegenden Fall ist die Lichtquelle 62 eine UV-Lampe. Bedingt durch die radikale Polymerisation formt der erste Präkursor 18 nicht nur das Filterelement 12 aus, sondern bildet gleichzeitig durch Quervernetzung mit dem zweiten und insbesondere dem dritten Präkursor 20, 21 das Stabilisierungsmittel 14 aus. Bei diesem Verfahren wird gleichzeitig aus demselben ersten Präkursor 18 das Stabilisierungsmittel 14 zumindest teilweise ausgebildet und das Filterelement 12 ausgeformt. Ferner wird dadurch auch zumindest teilweise die Filtereinheit 10 ausgebildet.
Denkbar ist, dass ein Lichtleiter mit einem Spitzschliff versehen sein kann, um eine Homogenität einer Bestrahlung zu verbessern. Alternativ zu einer Ausgestaltung der Lichtquelle als UV-Lampe sind Ausgestaltungen als eine LED, als eine
Gasentladungslampe, insbesondere Deuteriumlampe, als eine Dampflampe, als ein Laser und/oder als eine Gasentladungslampe, insbesondere eine Leuchtstoffröhre, sein.
Vorzugsweise weist die Lichtquelle ein Strahlungsspektrum und bevorzugt ein Intensitätsmaximum des Strahlungsspektrums mit einer Wellenlänge von maximal 390 nm, vorteilhaft von maximal 315 nm, weiter vorteilhaft von maximal 280 nm, bevorzugt von maximal 200 nm und besonders bevorzugt von maximal 121 nm, und/oder insbesondere von minimal 10 nm, vorteilhaft von minimal 100 nm, weiter vorteilhaft von minimal 200 nm, bevorzugt von minimal 280 nm und besonders bevorzugt von minimal 315 nm auf.
Insbesondere für den Fall dass die Filtereinheit 10 als eine Flachmembran ausgebildet ist, kann der Spinnlösungsstrahl 50 auf ein insbesondere grobporiges Stützmaterial extrudiert werden oder auf eine Walze zur Einleitung in das Fällungsbad 60 gegeben werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Polymer-Lösung 46 und die Lumenflüssigkeit 58 durch Phaseninversion in dem Fällungsbad 60 voneinander getrennt.
Ferner ist ein weiterer Verfahrensschritt denkbar, in welchem ein nicht quervernetzter Anteil des ersten Präkursors aus dem Filterelement 12 entfernt wird. Dazu kann das Filterelement 12 insbesondere oxidativ, vorzugsweise mittels Natriumchlorid oder
Wasserstoffperoxid, gespalten und insbesondere mit Wasser ausgespült werden.
In Figur 6 ist schematisch ein Verfahrensablauf mit einer Filtervorrichtung dargestellt. Dazu wird in einem Verfahrensschritt 64 eine Flüssigkeit mittels der Stabilisierungsmittel 14, 16 der Filtereinheiten 10 stabilisiert. Verlieren die Stabilisierungsmittel 14, 16 ihre Wirkung, so müssen die Filtereinheiten 10, für den Fall, dass die Stabilisierungsmittel 14, 16 nicht regenerierbar sind gegen neue Filtereinheiten ausgetauscht werden. Im vorliegenden Fall sind die Stabilisierungsmittel 14, 16 regenerierbar. In einem weiteren Verfahrensschritt 66 werden die Filtereinheiten 10, insbesondere abhängig von den Stabilisierungsmitteln 14, 16, zu einer Regeneration in eine Salzlösung, in eine Lauge und/oder in eine Säure gegeben. In einem weiteren Verfahrensschritt können die regenerierten Stabilisierungsmittel 14, 16 wieder zu Stabilisierung der Flüssigkeit verwendet werden. Um eine kontinuierliche Stabilisierung der Flüssigkeit zu ermöglichen, wird ein Teil der Filtereinheit 10 zu einer Stabilisierung der Flüssigkeit genutzt, während gleichzeitig ein weiterer Teil der Filtereinheit 10 regeneriert wird. Dabei erfolgen die Verfahrensschritte 64, 66, 68 teilweise gleichzeitig.

Claims

Ansprüche
1 . Filtervorrichtung, welche zu einer Stabilisierung einer Flüssigkeit, insbesondere von Getränken vorgesehen ist, mit zumindest einer Filtereinheit (10), insbesondere einer Membranfiltereinheit, welche zumindest ein Filterelement (12) und zumindest ein integriertes Stabilisierungsmittel (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) zumindest ein weiteres integriertes Stabilisierungsmittel (16) aufweist.
2. Filtervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch zumindest einen ersten Präkursor (18), welcher dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise das Filterelement (12) auszuformen, und derselbe erste Präkursor (18) dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise das Stabilisierungsmittel (14) auszubilden.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel (14) dazu vorgesehen ist, einen Stoff, welcher in der Flüssigkeit gelöst ist, aufzunehmen und das weitere Stabilisierungsmittel (16) dazu vorgesehen ist, einen weiteren Stoff, welcher in der Flüssigkeit gelöst ist und welcher von dem Stoff verschieden ist, aufzunehmen.
4. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) zumindest ein chemisch
regenerierbares Stabilisierungsmittel (14, 16) aufweist.
5. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) zumindest ein Stabilisierungsmittel (14, 16) aufweist, das ein Adsorptionsmittel ist.
6. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) zumindest ein Stabilisierungsmittel (14, 16) aufweist, das ein lonentauscher ist.
7. Filtervorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe erste Präkursor (18), dazu vorgesehen ist, das Filterelement (12) hydrophil zu funktionalisieren.
8. Filtervorrichtung zumindest nach einem der Ansprüche 2 und 7, dadurch
gekennzeichnet, dass derselbe erste Präkursor (18) zumindest
Polyvinylpyrrolidon umfasst.
9. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen zweiten Präkursor (20), welcher dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise ein Stabilisierungsmittel (14, 16) auszubilden.
10. Filtervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Präkursor (20) zumindest Vinylacetat umfasst.
1 1 . Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest einen dritten Präkursor, welcher Polysulfon, Polyethersulfon und/oder Polyvinylidenfluorid umfasst, und welcher dazu vorgesehen ist, die Filtereinheit zumindest teilweise auszubilden.
12. Filtervorrichtung zumindest nach einem der Ansprüche 2 und 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) zumindest ein Stabilisierungsmittel (14, 16) aufweist, welches von zumindest einem quervernetzten Präkursor (18, 20) zumindest teilweise ausgebildet ist.
13. Filtervorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) zumindest ein als
Adsorptionsmittel ausgebildetes Stabilisierungsmittel (14, 16) aufweist, welches zumindest ein quervernetztes Polyvinylpyrrolidon, ein Xerogel, ein Kieselgel, ein Zeolith, ein Bentonit und/oder ein Gemisch dieser Art umfasst.
14. Filtervorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) ein als lonentauscher ausgebildetes Stabilisierungsmittel (14, 16) aufweist, welches zumindest eine funktionalisierte Agarose umfasst.
15. Verfahren zur Herstellung einer Filtervorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zu einer Stabilisierung einer Flüssigkeit, insbesondere von Getränken, vorgesehen ist, mit zumindest einer Filtereinheit (10), insbesondere einer Membranfiltereinheit, welche zumindest ein
Filterelement (12) aufweist, wobei das Filterelement (12) zumindest teilweise zumindest von dem ersten Präkursor (18) ausgeformt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass ein integriertes Stabilisierungsmittel (14, 16) der Filtereinheit (10) zumindest teilweise von dem selben ersten Präkursor (18) ausgebildet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) zumindest teilweise von einem weiteren Stabilisierungsmittel (14, 16) und/oder einem weiteren Präkursor (22), insbesondere des weiteren
Stabilierungsmittels (14, 16), ausgebildet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, gekennzeichnet durch einen Aktivator (25), durch welchen eine Ausbildung zumindest eines
Stabilisierungsmittels (14, 16) zumindest durch den ersten Präkursor (18) initiiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (10) durch Reaktivspinnen ausgebildet wird, wobei zumindest derselbe erste Präkursor (18) radikal polymerisiert wird.
Verfahren mit einer Filtervorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welche zu einer Stabilisierung einer Flüssigkeit, insbesondere von Getränken, vorgesehen ist, mit einer Filtereinheit (10), insbesondere einer Membranfiltereinheit, wobei die Filtereinheit (10) in einem Verfahrensschritt eine Flüssigkeit mittels zumindest eines integrierten Stabilisierungsmittels (14, 16) der Filtereinheit (10) stabilisiert und in einem weiteren Verfahrensschritt das integrierte Stabilisierungsmittel (14, 16) regeneriert wird.
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