Separador de filtro dinámico
Descripción general
 Separador de filtro dinámico con mejores características de separación en lugar de eficiencia de separación general. ] Aparato y método para separar una suspensión en una sección de filtración 5 y una sección de concentración 4. Se proporcionan un aparato y un método de separación para recoger una unidad de filtración parcial 5 en una pluralidad de cámaras de filtración paralelas 5 como una pluralidad de corrientes de filtración. La cámara de filtración 5 está dividida en varias cámaras de filtración parcial 5, cada una de las cuales está conectada a una parte diferente de la pared parcialmente permeable 6 y que recibe una parte de filtración a través de ella. Además, la parte giratoria induce un movimiento relativo entre la suspensión y la pared o película delgada, evitando así la película delgada. Además, se proporciona un sensor en la cámara de filtración parcial 5 de modo que se puede llevar a cabo una operación de separación dinámica.
Campo técnico
Y más particularmente, a un aparato y método para separar una suspensión en una baja concentración, es decir, una fase pura (filtrado) y una fase de alta concentración (concentrado).
Antecedentes
Biotecnología, tratamiento de aguas residuales, productos farmacéuticos, en campos tales como la industria médica y de bebidas, de oxígeno o de levadura en la solución acuosa, para separar las partículas sólidas del fluido de alimentación, como la pulpa en la sangre o el jugo en el plasma a menudo Se convierte en un problema.
Los separadores de filtro dinámicos con dos sistemas de cámara ya son conocidos. Este fluido de alimentación es forzado a pasar a través de una parte de la pared permeable (membrana semipermeable) a una segunda cámara, la denominada cámara de enriquecimiento, que está separada de la cámara de filtración. En la segunda cámara, este filtro se recoge de todo el plano de la membrana.
La cámara de concentración está conectada a un dispositivo de entrada de alimentación y a un dispositivo de salida de fluido, cuya cámara de filtración está conectada a un dispositivo de salida de filtrado.
Tal filtro se denomina dinámico cuando se induce el movimiento relativo de la suspensión en la cámara de concentración a lo largo de la membrana, por ejemplo mediante un disco giratorio. Esto evita o al menos reduce el poro de la membrana.
En este estado de la técnica, el efecto diferente de la separación de la suspensión en diferentes posiciones de la membrana no se tiene en cuenta. Por ejemplo, el efecto desigual del proceso de separación no se tiene en cuenta por los parámetros del fluido de alimentación tales como presión, temperatura, concentración o velocidad en la cámara de concentración.
Tarea de solución
Un objeto de la presente invención es proporcionar un separador de filtro dinámico que tenga características de separación mejoradas en lugar de eficacia de separación global.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un separador de filtro dinámico que puede obtener más información sobre el proceso de separación dinámica.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un separador de filtro dinámico especialmente aplicado a un problema de separación particular y un separador de filtro dinámico como herramienta para desarrollar un proceso.
Solución
La presente invención proporciona un separador y un método para recoger un flujo de filtro parcial como una pluralidad de corrientes de fluido de filtro en una pluralidad de cámaras de filtro paralelas separadas. La cámara de filtro está dividida en varias cámaras de filtro parciales, cada una de las cuales está conectada a una pared parcialmente transparente o a una parte diferente de la membrana y recibe una porción del filtro que pasa a través de ella.
Otras características, variaciones y aplicaciones del separador y el método de la presente invención se establecen en las reivindicaciones.
Este sistema de cámaras múltiples realiza un tipo diferente de separación para cada fluido de filtro parcial en comparación con el fluido de filtración mezclado recibido por los sistemas de dos cámaras. Por ejemplo, el grado de separación es diferente para un fluido en el que se filtra una parte. Por lo tanto, el fluido de alimentación normalmente se separa en una serie de fluidos de filtración con diferentes concentraciones, y el caudal u otra propiedad es que una corriente parcial de filtrado difiera de la siguiente corriente de filtrado.
Hay varias ventajas en esta separación diferencial. Se obtiene una alta separación contra flujo parcial. Proceso de separación en sí, la ubicación del flujo de filtro de película delgada está conectado, también otros parámetros de forma de (forma de brecha, la estructura de superficie de los elementos giratorios) pueden investigarse analizando el grado de separación. Concentración por ubicación de la cámara, la temperatura, se prefiere para unir los uno o más sensores a filtración y / o cámara de concentración para controlar las propiedades físicas o químicas del fluido tal como la presión o el caudal. En este caso, el proceso de separación diferencial no se ejecuta debido a ensayos y errores, sino que se controla y predetermina de forma sistemática.
Es posible proporcionar películas delgadas con diferentes propiedades para diferentes cámaras de filtros parciales, de modo que la membrana consista en múltiples partes de diferentes membranas. Por lo tanto, existe la posibilidad de probar diferentes películas delgadas para encontrar la película delgada que mejor satisfaga los requisitos específicos de un caso particular al mismo tiempo.
Especialmente las pruebas y el propósito de desarrollo, las partes relacionadas para hacer que el alojamiento de los al menos dos partes del separador de filtro es conveniente, tal como (película fina, los movimientos relacionados incluyendo el equipo) para el proceso de separación.
1 y 2 muestran un separador de filtro dinámico diferencial, y la Fig. 2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea ii - ii del separador de la FIG.
El dispositivo de acuerdo con las Figuras 1 y 2 muestra un separador de filtro de separación de corte giratorio diferencial de un canal en forma de anillo.
El fluido de alimentación se envía al dispositivo de entrada de fluido de alimentación central 1, a través del eje hueco a la cámara de concentración 4 formada por la tapa 4a y la parte inferior 4 b. Un disco giratorio 11 está dispuesto en la cámara de concentración 4. Forma un hueco con la película delgada semipermeable 6. La rotación del disco 11 provoca el movimiento relativo del líquido de alimentación en el espacio 12 a lo largo de la membrana 6, por lo que un posible efecto es evitar o reducir el poro de la membrana. En este ejemplo, la cámara de filtro 5 del aparato está dividido varios de la cámara de filtro 51 a 5 N, las cámaras, como anillos concéntricos en la parte inferior 4b alrededor del eje giratorio 10 del disco giratorio 11 Está arreglado. La suspensión suministrada a la proximidad del centro del disco giratorio 11 es guiada al borde exterior de la cámara de concentración 4. El fluido de alimentación se concentra cada vez que pasa a través de una cámara de filtración parcial conectada con un canal anular con una membrana. El fluido de filtración diferente recogido en el canal de anillo 5 es descargado por el dispositivo de salida de filtración 3. Por lo tanto, se produce un proceso de separación diferencial. El fluido filtrado recogido en diferentes lugares tiene diferentes propiedades, por ejemplo, diferente concentración de partículas. El otro fluido concentrado se descarga desde el dispositivo de salida de concentración 2. Con el fin de reemplazar fácilmente el disco giratorio y la membrana, la carcasa del separador de filtro se divide horizontalmente en dos partes. Preferiblemente, estas dos partes están conectadas por pernos 8 y sellos 7.
En una realización preferida de la invención, el sensor 13 está conectado a cada cámara de filtración parcial 51 ,. . . 5 n o en su conducto de salida 3. Estos sensores 13 son, por ejemplo, un sensor de caudal, un sensor de concentración, un sensor de pH, un sensor de viscosidad y un sensor de presión.
El separador de filtro también tiene un sector radial de la sección de membrana que tiene características diferentes en lugar de la disposición de canal de forro de la figura 1 en otras realizaciones. Varias películas delgadas fueron unidas y probadas bajo ciertas condiciones.
Los dos ejemplos siguientes ilustran la presente invención.
En diferentes dispositivos de filtración como se describió anteriormente, se usaron cuatro soluciones diferentes de solución de levadura de panadería para determinar la calidad de separación de la membrana. Los caudales de 1 litro se miden por hora para cuatro soluciones diferentes en siete canales de anillo diferentes y los resultados se representan gráficamente en la figura 3. Como puede verse, la velocidad de flujo aumenta desde el canal de anillo interno 51 al canal de anillo exterior 5n. Dependencia 20% en peso, 60% en peso y 80% en peso de la concentración de los pequeños, mientras que exhiben una gran dependencia de la velocidad de flujo en relación con el radio r del canal de anillo, la dependencia es particularmente claro en una solución al 5% se diluyó adicionalmente. La membrana de filtro utilizada en este experimento es de 0,2 micras de nylon vendido con el nombre 'Ultipor (marca registrada)' por Paul.
En una segunda realización, se usa una solución homogénea de E. coli en el mismo aparato. La película delgada utilizada es PVDF de 0,2 micras comercializada por Paul bajo el nombre comercial 'Fluorodyne'. La figura 4 muestra la dependencia de la transferencia de proteína representada con las coordenadas del canal de anillo frente al radio medio rm dentro del intervalo de milímetros de 25 mm a 85 mm. La velocidad local correspondiente v R del rotor se muestra en la FIG. Esta velocidad local en la membrana que cubre cada canal de anillo está entre aproximadamente 6 y aproximadamente 20 M / s. Estos datos representados muestran la velocidad de transmisión, que es la relación entre la concentración de proteína en el filtro y la concentración de proteína dentro del intervalo de concentración de aproximadamente 25 a 100 por ciento.
Prueba se ejecuta bajo la 200mbar más (basado en disponible comercialmente Pall Corporation dinas fluoro ii (TM)) 1,5 horas usando 0,2 micras membrana de PVDF (marca de cruz en el gráfico (Ver gráficos) a una presión de 700 mbar durante 4,5 horas usando una membrana de nylon de 0,2 micras (disponible comercialmente bajo bioinert ii (marca registrada de Paul)) Ver el círculo en la FIG.
En este ejemplo, el objetivo es centrarse en el hecho de que la película delgada es para determinar con qué eficacia se pasa un producto uniforme, por ejemplo, pequeñas moléculas de proteína. Para esta prueba, es deseable una transmisión del 100%. Este resultado indica que el radio promedio del canal es igual o mayor que aproximadamente 55 mm pero es 100%.
Además, debe observarse que los ejemplos anteriores se refieren a proteínas especiales específicas, no a proteínas generales.
Efecto de la invención
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección de un separador de filtro dinámico diferencial.
La figura 2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea ii - ii del separador de la figura 1.
La figura 3 es un gráfico que muestra la relación entre el radio y la velocidad de flujo.
La figura 4 es un gráfico que muestra el radio frente a la relación de transmisión.
1 Dispositivo de introducción de fluido de suministro
2 dispositivo de salida de fluido concentrado
3 dispositivo de salida de fluido de filtración
4 cámara de concentración
5 cámara de filtración
6 Pared parcialmente transparente
10 Eje de rotación
11 parte giratoria
12 brecha
Reclamo
Tiene una carcasa de la reivindicación 1, esencialmente uno planar cámara de concentración espacio de soporte dentro de la carcasa del separador filtro dinámico (4) y las paredes (6) es parcialmente transmisivo para dividir la cámara de filtro (5) (1) y dispositivo de salida de concentrado (2) conectado a dicha cámara de concentración (4); al menos un componente paralelo a dicha pared parcialmente transparente (6) el aparato de salida de fluido filtrado conectado y aparato para lugar a un movimiento relativo suministrar fluido a dicha cámara de filtración (5) entre la cámara de concentración (4) y dicha parcialmente permeable es de pared (6) por (3 (4) conectado a dicha cámara de concentración (4) a través de dicha pared parcialmente transparente (6) en dicho un plano básico, dicho separador de filtro dinámico Filtrado de cámara (5) se divide en una pluralidad de cámara de filtrado parcial, cada uno de los cuales el fluido filtrado de diferentes partes de la pared (6) que es el parcialmente transparente a través de los pasajes de dicha estructura de soporte Y en el que dicho paso está dispuesto en dicho único plano.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (11) para provocar el movimiento relativo se caracteriza porque se forma un espacio (12) entre la parte giratoria (11) y la pared parcialmente transparente En donde dicha parte es una parte giratoria adyacente a dicha pared parcialmente transparente para formar una parte.
3. Separador de filtro dinámico según la reivindicación 2, en el que la parte giratoria (11) es giratoria, preferiblemente un disco circular.
separador de filtro dinámico de acuerdo con la reivindicación 4 en el que el dispositivo de introducción de fluido de alimentación (1) es la porción rotativa (11) y la reivindicación 2 ó 3 está conectado a la cámara de concentrado cerca de los respectivos ejes de rotación del disco (4) .
5. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la carcasa del separador de filtro dinámico puede abrir fácilmente la carcasa de manera que la pared parcialmente transmisiva (6) y / o el dispositivo (11) 5. Un separador de filtro dinámico según la reivindicación 1, que comprende al menos dos partes dispuestas y formadas para poder fabricarse.
6. Un separador de filtro dinámico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha parte de dicha pared parcialmente transparente (6) tiene diferentes propiedades.
El separador de filtro dinámico parcial de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 6 es un anillo anular reivindicación concéntrico 7 caracterizado porque la pared parcialmente transparente (6).
8. Separador de filtro dinámico según la reivindicación 1, en el que dicha parte de dicha pared parcialmente transparente (6) es un sector radial.
La reivindicación 9, en el que determinar al menos una característica del fluido filtrado y se refiere adicionalmente, la cámara de filtrado parcial a (51 y 52, .., 5n) al menos un sensor (13) para al menos una de 9. Separador de filtro dinámico según la reivindicación 1, en el que se proporciona el separador de filtro dinámico.
10. Separador de filtro dinámico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporciona al menos un sensor (13) para determinar y controlar adicionalmente al menos una característica del fluido concentrado.
Una estructura de soporte que soporta una pared parcialmente permeable que separa el espacio dentro del alojamiento del separador de filtro dinámico en una cámara de concentración y una cámara de filtro; (4) y dicho parcial (4) por medio de al menos un componente paralelo a dicha pared parcialmente permeable (6), un dispositivo de introducción de fluido de suministro (1) conectado a dicha cámara de concentrado usando un dispositivo para lugar a suministro de fluido movimiento relativo entre la pared (6) es permeable, el separador de filtro dinámico que tiene dicha cámara de filtración está conectado a un aparato de salida de fluido (5) se filtró (3) para separar en el método, a) el fluido de alimentación de alimentación a la cámara de concentración (4) por un movimiento relativo entre el fluido de alimentación y la pared parcialmente transparente (6), en el que la corriente de alimentación A al menos una parte del componente de movimiento paralelo a la pared parcialmente transparente (6), b) desde una parte diferente de la pared parcialmente permeable (6) a una cámara de filtración parcial (51 , 52, ..., 5 n) del fluido de filtración.
Reivindicación 12, en el que dicha cámara parcial de filtrado (51 y 52, .., 5n) velocidad de flujo con una característica de dicho fluido filtrado (cc / seg), la concentración medida, componentes, enriquecimiento, al menos uno de dicha presión Y en el que dicha etapa de generación de dicha segunda señal comprende el paso de:
13. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, que comprende extraer un fluido concentrado de la cámara de concentración (4).
14. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que se usa un separador de filtro dinámico como se define en la reivindicación 1 del párrafo precedente.
15. Dispositivo según la reivindicación 15, en el que el dispositivo que incluye un movimiento relativo forma un espacio (12) entre el elemento (11) y la pared parcialmente transparente (6), el disco (11) 15. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que se gira.
Tiene un paso de cambiar al menos un parámetro de la reivindicación 16 en el que el separador dinámico de filtro y / o el método, una de las reivindicaciones 11 15 para la realización de al menos un parámetro de medición del proceso de separación antes y después de dicho cambio Un método según la reivindicación 1.
Dibujo :
Application number :1994-007647
Inventors :ポール?コーポレーション
Original Assignee :ホルスト?ラントハーン、ハルトムート?フォーゲルマン、ミヒャエル?マイスター