專(zhuān)利名稱(chēng)：過(guò)濾方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過(guò)濾方法和過(guò)濾設(shè)備，用于過(guò)濾可流動(dòng)介質(zhì)特別是可流動(dòng)的發(fā)酵液。
背景技術(shù)：
本身已知的是，借助于橫流過(guò)濾(Cross-Flow-Filtration)過(guò)濾可流動(dòng)介質(zhì)如發(fā)酵液，其中人們獲得滯留物(Retentat)和滲透物(Permeat)。由于生物技術(shù)的介質(zhì)可經(jīng)常涉及敏感的需要非常小心處理的產(chǎn)物，因此存在對(duì)用于過(guò)濾可流動(dòng)介質(zhì)、特別是發(fā)酵液的方法和過(guò)濾設(shè)備的需求，利用該方法和過(guò)濾設(shè)備，本身的過(guò)濾還以特別經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行。此外，該方法必須在臨界的流動(dòng)條件中或在臨界的流動(dòng)條件下進(jìn)行，以便確保恒定的容量和高的生產(chǎn)率。US 52 54 250 A、US 71 62 622 B2、US 2008/0073264A1 和 US6, 461，503B1 以及日本專(zhuān)利 JP 05-220 499A 的摘要、JP 06-2 38 134A、JP 07-2 89 861 A 和 JP 09-3 23 030 A已知為現(xiàn)有技術(shù)。US 6，461，503B1已知為現(xiàn)有技術(shù)。在此，待過(guò)濾的介質(zhì)借助于設(shè)置在容器中的旋轉(zhuǎn)的且部分重疊的過(guò)濾板過(guò)濾，其中滲透物和滯留物不斷從容器中輸出。容器的尺寸近似對(duì)應(yīng)于容器中的過(guò)濾裝置的尺寸。容器適配于過(guò)濾板的通流條件，并通常經(jīng)由連接在容器上游的處理罐充填。

發(fā)明內(nèi)容
在該背景下，本發(fā)明的目的在于提供用于過(guò)濾可流動(dòng)介質(zhì)、特別是發(fā)酵液的方法和設(shè)備，利用該方法和設(shè)備，過(guò)濾能夠以相對(duì)較小的儀器結(jié)構(gòu)、特別是使生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行， 而且在很小的流動(dòng)條件下或在臨界的流動(dòng)條件下(低橫跨膜壓力)進(jìn)行。本發(fā)明的目的通過(guò)權(quán)利要求1的主題實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還提供權(quán)利要求14的過(guò)濾設(shè)備以及權(quán)利要求M至26的主題。本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾裝置直接集成到處理罐中，本身必需分離的部件(處理罐和過(guò)濾裝置)結(jié)合在一起。按照本公開(kāi)，具有至少一個(gè)過(guò)濾裝置的處理罐按本說(shuō)明書(shū)相互配合地形成優(yōu)選無(wú)抽吸的“過(guò)濾設(shè)備”，其有利地通過(guò)用于在過(guò)濾期間在處理罐中形成一規(guī)定的流動(dòng)狀況的攪拌裝置和/或用于在處理罐中的過(guò)濾裝置上形成恒定以及優(yōu)選低的且均勻的橫跨膜壓力的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本說(shuō)明書(shū)的上下文中，連接在一起的多個(gè)過(guò)濾設(shè)備形成一個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)。非過(guò)濾側(cè)、滯留物側(cè)與過(guò)濾側(cè)、滲透物側(cè)之間的壓差用橫跨膜壓力表示。聚集的生物質(zhì)以及滲透物可形成可能待進(jìn)一步處理的可回收物質(zhì)。該過(guò)濾設(shè)備具有優(yōu)選圓形封閉的罐狀容器，下文中稱(chēng)為“處理罐”，一個(gè)或多個(gè)供應(yīng)管線通到該處理罐中，并且在該處理罐中設(shè)置過(guò)濾裝置、優(yōu)選至少一個(gè)膜式過(guò)濾裝置，而排出管線配設(shè)一截止閥，從而滯留物的排出可在過(guò)濾期間停止，直到截止閥打開(kāi)。
本發(fā)明優(yōu)越地適用于經(jīng)濟(jì)地過(guò)濾最多種類(lèi)的介質(zhì)，特別是基于動(dòng)物和植物的發(fā)酵液、優(yōu)選動(dòng)物細(xì)胞、特別是哺乳動(dòng)物細(xì)胞的發(fā)酵液，所述介質(zhì)在優(yōu)選封閉的處理罐中被特別經(jīng)濟(jì)地處理。該結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為單級(jí)供料(單批次)的發(fā)酵或補(bǔ)料分批(Fed-batch)的發(fā)酵，或者設(shè)計(jì)為連續(xù)的發(fā)酵過(guò)程。由于陶瓷過(guò)濾板可被設(shè)計(jì)為(蒸汽)硬化的(高壓滅菌的)，因此該過(guò)濾設(shè)備還可以直接設(shè)置在處理罐或發(fā)酵罐中。在此，首先優(yōu)選地進(jìn)行聚集，然后在通過(guò)另一流體補(bǔ)償被抽出的流體的情況下進(jìn)行稱(chēng)為洗滌的滲濾。然后，清空處理罐并且連同清潔過(guò)濾設(shè)備。該過(guò)濾方法可在恒定的橫跨膜壓力(TMP)或恒定的滲透物流下進(jìn)行。當(dāng)選擇恒定的滲透物流時(shí)，橫跨膜壓力在收集循環(huán)期間或在聚集階段升高。因此，恒定的滲透物流必須適度且準(zhǔn)確地限定，以防止橫跨膜壓力超過(guò)最大允許的溫度值。關(guān)于所述設(shè)備，至少一個(gè)過(guò)濾裝置根據(jù)一變型方案優(yōu)選這樣設(shè)置在處理罐中，并且所述罐這樣設(shè)計(jì)并可利用待過(guò)濾的介質(zhì)填充，使得介質(zhì)直接形成一液柱，該液柱在膜式過(guò)濾板上產(chǎn)生例如大于0. 2bar尤其是0. 3bar的恒定的橫跨膜壓力?？商娲睾?或補(bǔ)充地，該恒定的橫跨膜壓力也可通過(guò)利用流體(例如氣體)對(duì)處理罐的壓力加載而形成。所述壓力區(qū)域?qū)τ谶^(guò)濾發(fā)酵液被證實(shí)為特別有利的。通過(guò)形成相應(yīng)高的液柱可以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)該壓力區(qū)域，從而液壓罐優(yōu)選為幾米高。還可設(shè)想到以其他方式，即通過(guò)負(fù)壓或通過(guò)從處理罐中抽吸過(guò)濾物而形成壓差。處理罐的排放管構(gòu)造成優(yōu)選可關(guān)閉的。本發(fā)明的有利實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出。特別是可以實(shí)現(xiàn)在方法權(quán)利要求中描述的有利的方法變型方案。優(yōu)選地，過(guò)濾裝置的中空軸水平地定向，其中具有膜式過(guò)濾板的中空軸優(yōu)選從處理罐的外周伸入到該處理罐中。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，過(guò)濾系統(tǒng)特別好地夠得到并可易于處理，并且當(dāng)橫跨膜壓力通過(guò)液柱形成時(shí)，液柱在過(guò)濾裝置的高度上的壓差相對(duì)較小。可替代地，還可適用的是，具有膜式過(guò)濾板的中空軸豎直地定向，并且中空軸從處理罐的底側(cè)或頂側(cè)伸入到處理罐中。該設(shè)計(jì)形成如下優(yōu)點(diǎn)可在處理罐中在狹窄的空間上彼此緊挨地安置多個(gè)過(guò)濾裝置。因此，攪拌裝置優(yōu)選相應(yīng)地設(shè)置在相應(yīng)的對(duì)置側(cè)(即頂側(cè)或底側(cè))。優(yōu)選地，在過(guò)濾期間，特別是在步驟c)的滲濾期間，在過(guò)濾板上保持大于0. 2bar 的恒定的橫跨膜壓力，進(jìn)一步優(yōu)選地，在過(guò)濾期間，特別是在步驟c)的滲濾期間，在過(guò)濾板上保持小于^ar特別是小于Ibar的恒定的橫跨膜壓力。恒定的橫跨膜壓力在此特別是意味著在對(duì)于處理所允許的技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)的公差極限內(nèi)的壓力。類(lèi)似地也適用于恒定的滲透物流。


下文中參照附圖借助于實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖示出圖1 根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾設(shè)備的示意圖；圖2 具有多個(gè)圖1的過(guò)濾設(shè)備的過(guò)濾系統(tǒng)的透視圖；以及圖3至圖8 根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾方法利用圖1的過(guò)濾系統(tǒng)的依次步驟的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出過(guò)濾設(shè)備，所述過(guò)濾設(shè)備優(yōu)選形成示出如在圖2中示出的上一級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)的一部分。該過(guò)濾系統(tǒng)也可例如形成其余的未在此示出的生產(chǎn)設(shè)備的一部分，所述生產(chǎn)設(shè)備用于制造生物技術(shù)產(chǎn)品，例如生物技術(shù)制造的藥劑。該過(guò)濾設(shè)備具有圓形封閉的罐狀的容器1(下文中稱(chēng)為“處理罐1”)，用于容納過(guò)濾裝置9和在批量運(yùn)行時(shí)待過(guò)濾的介質(zhì)，一個(gè)或多個(gè)供應(yīng)管線2、3通到所述處理罐中。供應(yīng)管線2中的至少一個(gè)用于將發(fā)酵液供應(yīng)到處理罐1中。另外，同一供應(yīng)管線或另一供應(yīng)管線3能夠?qū)⑶鍧嵰狠斎氲教幚砉?中，以實(shí)施清潔特別是CIP的清潔?？蛇x的另一供應(yīng)管線4能夠用空氣或氣體特別是惰性氣體必要時(shí)在壓力下對(duì)處理罐1進(jìn)行加載，為此閥5連接到該供應(yīng)管線中。如由圖1進(jìn)一步可知，處理罐1還優(yōu)選設(shè)有用于在處理罐中形成流動(dòng)的裝置，特別是攪拌裝置6。優(yōu)選地，處理罐1在其下部豎直端上還具有至少一個(gè)排放管7，利用該排放管可將處理罐清空。排放閥8連接到該排放管7中。此外，在處理罐1中設(shè)置至少一個(gè)膜式過(guò)濾裝置9，該膜式過(guò)濾裝置又具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的至少一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸11。所述驅(qū)動(dòng)裝置在此設(shè)置在法蘭板10 上。軸11構(gòu)造為中空軸，通過(guò)該中空軸，被過(guò)濾的液體或過(guò)濾物通過(guò)具有閥13的輸出管線12從罐中輸出。在軸11上分別設(shè)置各膜式過(guò)濾板14。如果僅一個(gè)中空軸設(shè)有軸向間隔的膜式過(guò)濾板14，則可設(shè)置另一靜止的軸，在該靜止的軸上設(shè)置靜止的(不起過(guò)濾作用的)板，所述靜止的板伸入到各膜式過(guò)濾板的中間空間中，以便這樣地形成用于在其中一個(gè)中空軸的膜式過(guò)濾板上過(guò)濾的合適的流動(dòng)狀況 (未示出)。通過(guò)過(guò)濾裝置的模塊化結(jié)構(gòu)，必需的過(guò)濾面可根據(jù)生產(chǎn)適配于最佳的運(yùn)行方式。有利的是，共同地驅(qū)動(dòng)相應(yīng)兩個(gè)所述中空軸。法蘭板10還用于關(guān)閉容器中的開(kāi)口，通過(guò)該開(kāi)口膜式過(guò)濾板被水平地推到處理罐中。例如可設(shè)想的是，在處理罐中設(shè)置周向分布的兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)口用于根據(jù)需要選擇性地將相應(yīng)多個(gè)過(guò)濾裝置推入處理罐中(未在此示出)。每個(gè)軸都設(shè)有多個(gè)在軸11上軸向間隔開(kāi)設(shè)置的膜式過(guò)濾板14，其中這種結(jié)構(gòu)這樣地選擇，使得其中一個(gè)軸11的膜式過(guò)濾板1 和另一軸11的膜式過(guò)濾板14b沿徑向至少局部地重疊。膜式過(guò)濾板可具有帶有內(nèi)部的中空腔的結(jié)構(gòu)，所述中空腔通到中空軸中，如由US6，461，503B1可知。膜式過(guò)濾板還可以由如在US 6，461，503中所述的材料 (Materialien)制成。術(shù)語(yǔ)“膜式過(guò)濾器”就此而言不能過(guò)于狹窄地解釋。軸11在該所選的實(shí)施例中優(yōu)選水平地定向，因?yàn)樗鲚S可良好地安置在處理罐1 中而不會(huì)豎直過(guò)高地設(shè)立，并且因?yàn)檩S優(yōu)選僅僅延伸經(jīng)過(guò)相對(duì)較小的豎直高度，使得在待過(guò)濾的流體中的壓差在過(guò)濾裝置的高度上相對(duì)較小。
根據(jù)圖1在處理罐1中設(shè)置僅僅一個(gè)膜式過(guò)濾裝置9。但還可能的是，例如以如上所述的方式在處理罐1中設(shè)置多個(gè)膜式過(guò)濾裝置9。所選擇的結(jié)構(gòu)確保在過(guò)濾裝置的區(qū)域中在過(guò)濾板的不同位置存在著相對(duì)恒定的橫跨膜壓力。 所需的橫跨膜壓力可通過(guò)利用氣體的壓力加載、通過(guò)液體柱和/或通過(guò)負(fù)壓和滲透物反壓 (圖1中的V13)形成。這種實(shí)施例在圖2中示出，在那里對(duì)于每個(gè)處理罐1，示出兩個(gè)膜式過(guò)濾裝置9。此外，也可設(shè)想的是，每個(gè)膜式過(guò)濾裝置9具有多于兩個(gè)的中空軸11，所述中空軸設(shè)有彼此重疊的膜式過(guò)濾板14。根據(jù)圖2，膜式過(guò)濾裝置9分別設(shè)置在構(gòu)造為優(yōu)選圓柱形的豎直定向的處理罐的下部區(qū)域中。在優(yōu)選實(shí)施方式中，處理罐1具有幾米的高度。優(yōu)選地，處理罐如此大，使得它在過(guò)濾裝置9的上方能用發(fā)酵液填充至少三米高。所述處理罐的直徑優(yōu)選大于lm，特別是大于 1. 5m。圖1的圖示就此而言顯示出過(guò)濾裝置在處理罐1中的優(yōu)選水平的和豎直的定向。過(guò)濾裝置9的功能如下待過(guò)濾的介質(zhì)流經(jīng)旋轉(zhuǎn)的膜式過(guò)濾板14，其中過(guò)濾物進(jìn)入到例如根據(jù)US 6，461，503B1構(gòu)造為雙板的膜式過(guò)濾板14的中空腔中，并通過(guò)中空軸11和連接在該中空軸下游的輸出管線12從罐中輸出。通過(guò)在過(guò)濾時(shí)被阻擋的顆粒本身在膜式過(guò)濾板14上形成一層，但是所述層由于膜式過(guò)濾板14的至少部分的徑向重疊以及膜式過(guò)濾板14的旋轉(zhuǎn)而通過(guò)所形成的流動(dòng)狀況和渦流在每種情況下再次部分地從膜式過(guò)濾板14上排除，從而在長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)保持過(guò)濾作用。但是，與根據(jù)US 6，361，503不同的是，沒(méi)有設(shè)置滯留物排出口，而是利用滲透物的即時(shí)排出實(shí)現(xiàn)對(duì)待過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾，相反地，滯留物在進(jìn)一步過(guò)濾期間保留在處理罐1 中。而且更確切地說(shuō)，滯留物只有在過(guò)濾終止之后才從處理罐1中排出。由于滯留物在過(guò)濾期間保留在處理罐中，因此在處理罐中形成固體份量的聚集?？蛇x地，在過(guò)濾期間可添加另外的液體。不必實(shí)施將產(chǎn)品裝載到分離設(shè)置的過(guò)濾器中的抽吸過(guò)程(其中存在細(xì)胞損傷的危險(xiǎn))。為了在該方法中還避免預(yù)執(zhí)行的抽吸過(guò)程，建議在處理罐1的上方設(shè)置反應(yīng)罐或連接在上游的反應(yīng)罐，從而由于落差能夠?qū)崿F(xiàn)直接向處理罐1中的輸引入。出于上述原因，本身沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)抽吸的過(guò)濾設(shè)備的真正的連續(xù)運(yùn)行，而是實(shí)現(xiàn)僅一個(gè)批次運(yùn)行。但是，為了提供可工業(yè)使用的連續(xù)的設(shè)備，因此有利的是，根據(jù)圖1的多個(gè)過(guò)濾設(shè)備連接成上一級(jí)的過(guò)濾系統(tǒng)，然后在處理罐1中的過(guò)濾彼此錯(cuò)開(kāi)地實(shí)施。下文中描述這種錯(cuò)開(kāi)的一個(gè)變型方案。但也可設(shè)想可替代的錯(cuò)開(kāi)排列。優(yōu)選地，過(guò)濾系統(tǒng)包括多個(gè)在圖1中示出的過(guò)濾設(shè)備。這種實(shí)施方式被證明是特別有效的，因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)準(zhǔn)連續(xù)的運(yùn)行，這特別是在工業(yè)過(guò)程中是有利的。在圖2所示的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，分別具有一個(gè)處理罐1和兩個(gè)設(shè)置在該處理罐中的膜式過(guò)濾裝置的三個(gè)過(guò)濾設(shè)備共同連接成上一級(jí)的過(guò)濾系統(tǒng)，其中過(guò)濾設(shè)備都連接在共用的輸入管道和共用的排放管道上，輸入管道和排放管道分別具有用于各個(gè)處理罐的可截止的分支。圖2示出具有三個(gè)過(guò)濾設(shè)備的過(guò)濾系統(tǒng)，所述三個(gè)過(guò)濾設(shè)備出于簡(jiǎn)單的原因由 FVU FV2和FV3標(biāo)示，并且分別包括一個(gè)具有至少一個(gè)過(guò)濾裝置9的處理罐1。如攪拌裝置6、氣體供應(yīng)管線4以及一些其他單元的細(xì)節(jié)未在圖2中示出，因?yàn)樵搱D如同后續(xù)的圖主要用于闡明根據(jù)本發(fā)明的方法。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，首先用發(fā)酵液填充由FVl標(biāo)示的過(guò)濾設(shè)備的處理罐1通過(guò)供應(yīng)管線2 (見(jiàn)圖3)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的示例，例如具有an的直徑和約5m的高度的過(guò)濾設(shè)備FVl的處理罐1被填充，直到填充到在膜式過(guò)濾裝置9的上邊緣的上方至少: 的高度，以便在過(guò)濾裝置9或膜式過(guò)濾板14的區(qū)域中通過(guò)在填充時(shí)在處理罐1中產(chǎn)生的液柱實(shí)現(xiàn)例如約0. 3bar 的恒定的橫跨膜壓力TMP。在聚集過(guò)程中下降的液位導(dǎo)致變化的液壓壓力，這特別是能夠通過(guò)利用氣體壓力加載而平衡。對(duì)于來(lái)自酵母培養(yǎng)液的發(fā)酵液，輸入速度例如首先為約 4. 5m3/h 至丨J 5m3/h。生物質(zhì)含量V (生物質(zhì))/V (發(fā)酵液)的百分比在下文中簡(jiǎn)稱(chēng)為％ V/V ；在開(kāi)始時(shí)例如在1到45%之間。在填充所述設(shè)備FVl的處理罐1之后，膜式過(guò)濾裝置9開(kāi)始運(yùn)行。在此，發(fā)酵液利用攪拌裝置6攪拌均勻?？稍O(shè)想的是，使用過(guò)濾裝置9的驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)攪拌裝置。在這種情況下，攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)置在中空軸11的延伸部中。通過(guò)膜式板14的過(guò)濾而被阻擋的物質(zhì)(滯留物)首先保留在罐中。滲透物相反通過(guò)輸出管線12流出。滲透物形成該過(guò)程的待獲得的并且必要時(shí)待進(jìn)一步處理的可回收物質(zhì)(圖4)。通過(guò)過(guò)濾系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行，優(yōu)選地在由再輸入的發(fā)酵液不斷代替從處理罐排放的流體容積的情況下(見(jiàn)圖4)，在發(fā)酵液中的生物質(zhì)含量提高。繼續(xù)進(jìn)行過(guò)濾，直到發(fā)酵液中的聚集的生物質(zhì)容積含量達(dá)到例如40-90% V/V，優(yōu)選60-70% V/V。在聚集時(shí)添加另外的發(fā)酵液不是絕對(duì)必需的。滲透物通過(guò)輸出管線12輸出。輸出管線12共同通到中間罐15中，該中間罐用作可選的中間罐，其可設(shè)置在另一處理階段、例如另一過(guò)濾階段(可選的)的上游。來(lái)自另一過(guò)濾階段的處理水可暫存在中間罐中?？稍O(shè)想的是，暫存的水在每種情況下部分地經(jīng)由供應(yīng)管線16 —起返回到罐1中，即在下文中敘述的后續(xù)的洗滌性滲濾步驟中。發(fā)酵液體的聚集繼續(xù)，直到達(dá)到生物質(zhì)濃度的預(yù)定極限值，其例如為大于50% V/ V的生物質(zhì)含量。一旦達(dá)到該值，則在過(guò)濾設(shè)備FVl中啟動(dòng)另一的過(guò)濾階段，見(jiàn)圖5，其作為洗滌性滲濾實(shí)施。在滲濾時(shí)，沒(méi)有將另外的發(fā)酵液補(bǔ)充到處理罐1中，而是排放的滲透物在每種情況下部分地通過(guò)另一液體、優(yōu)選通過(guò)必要時(shí)適當(dāng)預(yù)備的處理水或來(lái)自滲透物的緩沖部(預(yù)備階段未在此示出)添加。在此，進(jìn)一步優(yōu)選地，在過(guò)濾板14上的恒定的優(yōu)選均勻的橫跨膜壓力保持在例如0. 3bar0即使在滲透時(shí)，滯留物先不被輸出，而是只有在充分的洗滌過(guò)程之后先由再流入的液體更換該液體才被輸出。
在膜式過(guò)濾板14上的橫跨膜壓力優(yōu)選在兩個(gè)前述過(guò)濾階段期間恒定地保持大于 0. lbar，特別是優(yōu)選大于0. 2bar，特別更優(yōu)選地在0. 2與0. 3bar之間。優(yōu)選的處理罐半徑大于an，優(yōu)選大于:3m。根據(jù)圖3在過(guò)濾設(shè)備FVl的處理罐1中進(jìn)行滲濾的同時(shí)，在圖5中通過(guò)供應(yīng)管線 3開(kāi)始填充由FV2標(biāo)示的第二過(guò)濾設(shè)備的處理罐1。如在圖6中所示，在填充所述過(guò)濾設(shè)備FV2的處理罐1之后，在那里，發(fā)酵液的過(guò)濾和聚集在用發(fā)酵液同時(shí)補(bǔ)充處理罐1的情況下啟動(dòng)。在過(guò)濾設(shè)備FVl中的滲濾繼續(xù)進(jìn)行。在所有過(guò)濾步驟中，優(yōu)選地，在處理罐1中的液體通過(guò)混合而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。如由圖7可見(jiàn)，在過(guò)濾設(shè)備FVl中的滲濾在滲濾終止之后，例如在達(dá)到預(yù)定極限值之后最后停止。此后，過(guò)濾設(shè)備FVl被排空，其中可首先進(jìn)行聚集的生物質(zhì)的排空(圖7 :7b)，然后進(jìn)行在清潔處理罐和過(guò)濾裝置(CIP-清潔)(圖8 :7a)之后的清空，這通過(guò)兩個(gè)不同的排放管7a和7b示意性地示出。該生物質(zhì)必要時(shí)供給另一應(yīng)用。根據(jù)該示例，在過(guò)濾設(shè)備FV2中同時(shí)啟動(dòng)滲濾。此外，啟動(dòng)過(guò)濾設(shè)備FV3的處理罐 1的填充。如由圖8可見(jiàn)，此后在過(guò)濾設(shè)備FVl中開(kāi)始CIP-清潔(定位清洗)，相反在過(guò)濾設(shè)備FV2中繼續(xù)滲濾，且優(yōu)選在同時(shí)再輸入發(fā)酵液的情況下，在過(guò)濾設(shè)備FV3中啟動(dòng)聚集的過(guò)濾階段。根據(jù)圖1至圖8的連續(xù)步驟現(xiàn)在錯(cuò)開(kāi)地依次在三個(gè)過(guò)濾設(shè)備中進(jìn)行，以便實(shí)現(xiàn)這種準(zhǔn)連續(xù)的運(yùn)行。相應(yīng)地，過(guò)濾設(shè)備FVl、FV2和FV3利用如下方法步驟依次地彼此錯(cuò)開(kāi)地運(yùn)行a)首先分別填充處理罐1，直到橫跨膜壓力TMP處于預(yù)定的范圍；b)然后，例如在通過(guò)再輸入的發(fā)酵液同時(shí)補(bǔ)充作為滲透物排放的流體容積的情況下，用膜式過(guò)濾裝置9實(shí)現(xiàn)處理罐1中的發(fā)酵液的過(guò)濾，直到達(dá)到預(yù)定生物質(zhì)含量％ V/V ；c)此后，進(jìn)行洗滌性滲濾，其中停止發(fā)酵液的再輸入，并且排放的液體通過(guò)水來(lái)補(bǔ)償，特別是通過(guò)借助于另一處理(例如通過(guò)另一過(guò)濾)從滲透物分離的洗滌水來(lái)補(bǔ)償；d)此后，從處理罐中排出滯留物，必要時(shí)清潔處理罐1。優(yōu)選地，這些步驟在多個(gè)過(guò)濾設(shè)備中彼此錯(cuò)開(kāi)地進(jìn)行。圖2至圖8描述一個(gè)優(yōu)選的過(guò)濾系統(tǒng)，但本發(fā)明不限于所述優(yōu)選的過(guò)濾系統(tǒng)。還可設(shè)想的是，并聯(lián)多于三個(gè)的過(guò)濾設(shè)備，在此使處理步驟a)至d)必要時(shí)以所述的偏移量或必要時(shí)以稍微不同的偏移量彼此錯(cuò)開(kāi)地運(yùn)行。但利用僅三個(gè)處理罐1以及三個(gè)過(guò)濾設(shè)備已可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)連續(xù)的運(yùn)行。特別有利的是，很少的儀器費(fèi)用(較少的泵和容器)、經(jīng)濟(jì)的處理、在膜式過(guò)濾板上的低且保持恒定的壓力以及在過(guò)濾設(shè)備FV1、FV2和FV3的三個(gè)處理罐1中的低流動(dòng)速度。附圖標(biāo)記列表1 罐2、3供應(yīng)管線4 供應(yīng)管線5 貯氣瓶
6攪拌裝置7排放管8排放閥9過(guò)濾裝置10法蘭板11軸12輸出管線13閥14、14a膜式過(guò)濾板15中間罐16供應(yīng)管線。
權(quán)利要求
1.一種利用過(guò)濾設(shè)備的過(guò)濾方法，所述過(guò)濾設(shè)備具有處理罐(1)，用于供應(yīng)待處理的介質(zhì)、特別是待過(guò)濾的發(fā)酵液的至少一個(gè)供應(yīng)管線( 通到所述處理罐中，其中在所述處理罐(1)中設(shè)置至少一個(gè)過(guò)濾裝置(9)，并且其中所述處理罐(1)具有至少一個(gè)排放管，并設(shè)計(jì)成使得能夠在滯留物保留在所述處理罐(1)中的情況下進(jìn)行待過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾，直到在所述過(guò)濾終止之后將所述滯留物排出，包括如下方法步驟a)用待過(guò)濾的介質(zhì)填充所述處理罐(1)，并在至少一個(gè)膜式過(guò)濾裝置(9)上形成預(yù)定的橫跨膜壓力、特別是恒定的橫跨膜壓力(TMP)或恒定的滲透物流；b)在所述處理罐(1)中的介質(zhì)、特別是發(fā)酵液利用所述膜式過(guò)濾裝置(9)過(guò)濾，直到達(dá)到固體的質(zhì)量含量、特別是生物質(zhì)含量的預(yù)定的極限值。
2.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在所述處理罐(1)中的介質(zhì)、特別是發(fā)酵液在所述步驟b)中在通過(guò)再輸入的介質(zhì)補(bǔ)充作為滲透物排放的液體容積的同時(shí)利用所述過(guò)濾裝置(9)過(guò)濾，直到達(dá)到固體的質(zhì)量含量、特別是生物質(zhì)含量的預(yù)定的極限值。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的過(guò)濾方法，其特征在于，c)在處理罐(1)中的來(lái)自于步驟b)的所述介質(zhì)、特別是發(fā)酵液借助于洗滌式的滲濾進(jìn)一步過(guò)濾，此時(shí)停止可能一直進(jìn)行的發(fā)酵液的再輸入，并且排放的滲透物通過(guò)向所述罐中添加洗滌液體來(lái)補(bǔ)償；d)此后，從所述處理罐中排出剩余液體；以及e)可選地進(jìn)行所述處理罐(1)的清潔。
4.按照權(quán)利要求3所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在步驟a)的過(guò)濾期間和/或在步驟 c)的滲濾期間，在所述處理罐中保持流動(dòng)。
5.按照權(quán)利要求4所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在步驟c)中用于補(bǔ)償?shù)囊后w是水，所述水通過(guò)另一處理從所述滲透物中回收。
6.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾方法，其特征在于，所述過(guò)濾步驟利用至少一個(gè)或多個(gè)如下過(guò)濾裝置實(shí)現(xiàn)所述過(guò)濾裝置具有至少一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)中空軸(11)，在所述中空軸上分別設(shè)置多個(gè)膜式過(guò)濾板(14)，其中至少一個(gè)或多個(gè)所述中空軸(11)配設(shè)至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，并且其中滲透物從所述處理罐(1)中的輸出通過(guò)所述中空軸(11)實(shí)現(xiàn)。
7.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在所述處理罐中的液體至少蓋住所述過(guò)濾裝置。
8.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在所述過(guò)濾裝置上方的液體高度為至少一米。
9.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在所述膜式過(guò)濾板上的橫跨膜壓力通過(guò)利用氣體的壓力加載、通過(guò)在所述膜式過(guò)濾板上方的液柱和/或通過(guò)滲透物側(cè)的負(fù)壓形成。
10.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾方法，其特征在于，所述橫跨膜壓力在過(guò)濾期間保持恒定。
11.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在過(guò)濾期間，特別是在步驟C)的滲濾期間，在所述過(guò)濾板(14)上的恒定的橫跨膜壓力保持大于0.2bar。
12.按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾方法，其特征在于，在過(guò)濾期間，特別是在步驟c)的滲濾期間，在所述過(guò)濾板(14)上的恒定的橫跨膜壓力保持小于lbar。
13.過(guò)濾方法，用于利用具有多個(gè)過(guò)濾設(shè)備的過(guò)濾系統(tǒng)實(shí)施待過(guò)濾的介質(zhì)、特別是發(fā)酵液的過(guò)濾，其特征在于，前述權(quán)利要求的方法步驟在多個(gè)過(guò)濾設(shè)備中彼此錯(cuò)開(kāi)地執(zhí)行。
14.過(guò)濾設(shè)備，用于實(shí)施按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，所述過(guò)濾設(shè)備具有處理罐(1)，用于供應(yīng)待處理的介質(zhì)、特別是待過(guò)濾的發(fā)酵液的至少一個(gè)供應(yīng)管線( 通到所述處理罐中，其中在所述處理罐(1)中設(shè)置至少一個(gè)膜式過(guò)濾裝置(9)，所述膜式過(guò)濾裝置具有至少一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)中空軸(11)，在一個(gè)或多個(gè)所述中空軸上設(shè)置多個(gè)膜式過(guò)濾板 (14)，其中至少一個(gè)或多個(gè)所述中空軸(11)配設(shè)至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，并且其中滲透物從所述處理罐(1)中的輸出通過(guò)所述中空軸(11)實(shí)現(xiàn)，并且所述處理罐(1)具有至少一個(gè)排放管，其中所述處理罐設(shè)計(jì)成使得能夠在滯留物保留在所述處理罐(1)中的情況下進(jìn)行待過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾，直到在所述過(guò)濾終止之后排出滯留物。
15.按照權(quán)利要求14所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，所述過(guò)濾裝置(9)這樣設(shè)置在所述處理罐中，并且所述罐這樣地設(shè)計(jì)并且能夠利用所述待過(guò)濾的介質(zhì)填充，即使得通過(guò)所述介質(zhì)形成一液柱，該液柱在所述膜式過(guò)濾板(14)上產(chǎn)生大于0. 2bar且小于Ibar的橫跨膜壓力。
16.按照權(quán)利要求14或15所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，所述處理罐(1)具有用于所述滯留物的可關(guān)閉的排放管(8)。
17.按照權(quán)利要求14、15或16所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，每個(gè)過(guò)濾裝置具有多個(gè)所述中空軸(11)，并且所述膜式過(guò)濾板(14)這樣地設(shè)置在所述中空軸(11)上，使得所述膜式過(guò)濾板至少沿徑向部分地重疊。
18.按照權(quán)利要求14至17任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，攪拌裝置(6)設(shè)置在所述處理罐(1)中。
19.按照權(quán)利要求14至18任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，所述中空軸(11)水平地定向。
20.按照權(quán)利要求14至19任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，每個(gè)所述過(guò)濾裝置能夠通過(guò)所述處理罐的開(kāi)口輸入所述處理罐中，并且所述處理罐的每個(gè)開(kāi)口能夠利用法蘭板 (10)關(guān)閉，所述過(guò)濾裝置固定在所述法蘭板上。
21.按照權(quán)利要求14至20任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，所述過(guò)濾裝置設(shè)置在所述處理罐的外周上，從而具有膜式過(guò)濾板的所述中空軸(11)從所述外周伸入到處理罐中。
22.按照權(quán)利要求14至21任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，所述過(guò)濾裝置設(shè)置在所述處理罐的底側(cè)，從而具有膜式過(guò)濾板的所述中空軸(11)從所述底側(cè)伸入到所述處理罐中。
23.按照權(quán)利要求14至22任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，所述過(guò)濾裝置設(shè)置在所述處理罐的頂側(cè)，從而具有膜式過(guò)濾板的所述中空軸(11)從所述頂側(cè)伸入到所述處理罐中。
24.過(guò)濾系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的連接在一起的過(guò)濾設(shè)備。
25.過(guò)濾系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有三個(gè)按照前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備。
26.按照權(quán)利要求14至25任一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備或過(guò)濾系統(tǒng)的應(yīng)用，用于過(guò)濾發(fā)酵液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用過(guò)濾設(shè)備的過(guò)濾方法，所述過(guò)濾設(shè)備包括處理罐(1)，用于供應(yīng)待處理的介質(zhì)、特別是待過(guò)濾的發(fā)酵液的至少一個(gè)供應(yīng)管線(2)通到所述處理罐中，其中在所述處理罐(1)中設(shè)置至少一個(gè)過(guò)濾裝置(9)，并且其中所述處理罐(1)具有至少一個(gè)排放管并被設(shè)計(jì)成使得能夠在滯留物保留在所述處理罐(1)中的情況下進(jìn)行待過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾，直到所述滯留物在所述過(guò)濾終止之后排出，包括如下方法步驟a)用待過(guò)濾的介質(zhì)填充所述處理罐(1)，并在所述至少一個(gè)膜式過(guò)濾裝置(9)上產(chǎn)生預(yù)定的橫跨膜壓力；b)在所述處理罐(1)中利用所述膜式過(guò)濾裝置(9)過(guò)濾所述介質(zhì)、特別是發(fā)酵液，直到達(dá)到固體的質(zhì)量含量、特別是生物質(zhì)含量的預(yù)定極限值。
文檔編號(hào)B01D63/16GK102369052SQ201080014296
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
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