DE2630643A1

DE2630643A1 - Verfahren und vorrichtung zum filtern von suspensionen oder kolloidaler loesungen

Info

Publication number: DE2630643A1
Application number: DE19762630643
Authority: DE
Inventors: Ulf Ragnar Svante Jonsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1977-01-27
Also published as: SE434914B; JPS6236723B2; GB1558603A; FR2316995B1; FR2316995A1; JPS5238676A; SE7507741L; US4579662A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtern von Suspensionen oder kolloidalen Lösungen mittels einer Filtervorrichtung und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Die Herstellung von Impfstoffen und anderer fester oder löslicher Produkte von Mikroben oder tierischen Zellen erfordert die Reinigung von großen Mengen von Mikroben, wie beispielsweise Bakterien und Viren, oder tierischer Zellen, wie beispielsweise Tumorzellen und/oder die Herstellung von teilchenfreier Nähr lösungen. Zum Zwecke der Konzentrierung und des Waschens von Kulturen, welche üblicherweise in einem

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breiten Konzentrationsbereich um 1 Volumprozent vorliegen, werden ausschließlich Zentrifugen verwendet. Dies gilt auch für die Herstellung löslicher Substanzen von Nährlösungen mit einer höheren Konzentration (Festkörperanteil). Die bekannten Zentrifugen nnit Winkelrotoren oder ausschwingenden Rotoren haben den Nachteil, daß sie mehrfach angehalten werden müssen, um das Konzentrat zu entnehmen und um sie von neuem zu füllen, bis ein großes Volumen verarbeitet ist. Die abgeschiedenen Teile müssen von neuem suspendiert und gewaschen werden, was zu dem Nachteil führt, daß das Material sich jeweils in einer Anzahl von Behältern verteilt befindet. Bestimmte Zentrifugen spezieller Konstruktion erlauben ein kontinuierliches Füllen und ein kontinuierliches Entnehmen der abgeschiedenen Teile während der Rotation des Rotors, wobei die im Zentrifugenrotor separierten Teilchen entweder als Sediment von neuem in den Rotor gegeben werden oder den Rotor kontinuierlich als Konzentrat verlassen. Neben dem hohen Preis derartiger Zentrifugen und der umständlichen und komplizierten Arbeitsweise weisen diese Zentrifugen den großen Nachteil auf, daß gefährliche Mikroben ausgestreut werden können, beispielsweise als Aerosole.

Bei der Verwendung von Zentrifugen ist es außerdem sehr schwierig, auszuwaschende Bakterien frei von kontaminierenden Mikroben zu halten. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn konzentrierte Suspensionen von Bakterien von sogenannten Starter-Kulturen für die Molkereiindustrie erzeugt werden sollen. Weiterhin erzeugen Zentrifugen keine flüssige Phase, welche ausreichend frei ist von Festphase, wie dies bei einer Anzahl von Anwendungsfällen gefordert wird.

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In den letzen 3ahren hat sich die Filtertechnik so weit entwickelt, daß Konstruktionen auf dem Markt sind, die eine große Filterfläche für die Konzentration und/oder Dialyse von lösbaren Substanzen und auch für die sterile Filtration von Lösungen von hitzeempfindlichen Substanzen mit einem minimalen Anteil von Mikroben haben. Die Möglichkeit der Verwendung konventioneller Filtervorrichtungen zum Konzentrieren und zum Waschen von beispielsweise Bakterienkulturen in einer · Nährlösung ist begrenzt durch den Umstand, daß die Filtermembranen sich rasch zusetzen mit einem Film von Bakterien. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sowohl im Falle einer Teilchenseparation als auch im Falle einer sogenannten Ultrafiltration . mit einem tangentialen Strömungsweg der Flüssigkeit längs einer Oberfläche der Filtermembran, die sogenannte Primäroberfläche, weitaus größere Volumina des Filtrats zur anderen Seite, der sogenannten zweiten Oberfläche austreten als bei konventionellen Konstruktionen, so lange die Filtermembran noch nicht zugesetzt ist. Bei der Verwendung spezieller Vorrichtungen zur Ultrafiltration, bestehend aus einem Bündel paralleler dünner Röhren, durch welche die Lösung oder Suspension, die zu behandeln ist, hindurchgeht entsprechend dem Prinzip eines tangentialen Strömungswegs, ist es bekannt, die Filtervorrichtung zu regenerieren, indem die Primäroberfläche von dem zusetzenden kolloidalen Material freigewaschen wird durch ein Spülmittel, das durch die Filtermembranen hindurchgepreßt wird in einer Richtung entgegengesetzt zu, derjenigen des Filtrats, das heißt, von der zweiten Oberfläche in Richtung der ersten primären Oberfläche. Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß das Totvolumen groß ist, insbesondere im Bereich der zweiten Oberfläche an der Außenseite der dünnen

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Röhren. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß Membranröhren geeignet für die Filtrierung sogenannter Teilchensuspensionen nicht erhältlich sind. Wegen der Notwendigkeit des vorgenannten Spülens ist es erforderlich, den Filtriervorgang zu unterbrechen, um die Filtervorrichtung zu regenerieren nit dem Ergebnis, daß eine größere Menge des Filtrats auf die Primärseite gedrückt wird und das Filter zusammen mit der festen oder kolloidalen Phase verläßt, von welchem die flüssige Phase abgetrennt werden soll. Das Filtrat wird mit einem beträchtlichen Anteil von Spülflüssigkeit zu Beginn der folgenden Filterperiode verdünnt. Im wesentlichen treten die gleichen Nachteile auf, wenn sich die zu filternde Flüssigkeit außerhalb der parallel angeordneten dünnen Röhren befindet.

Diese Nachteile sollen vermieden werden. Es soll insbesondere ein Verfahren und ein Gerät gefunden werden, welches eine Automatisierung des Filterns von Nährlösungen erleichtert, die Mikroben oder tierische Zellen enthalten. Insbesondere soll auch erreicht werden, daß während des Filterns der Lösungen gefährliche Mikroben frei werden und es soll weiterhin vermieden werden, daß das zu behandelnde Material durch irgendwelche Stoffe kontaminiert wird. Es soll möglich sein, von einer Bakterienkultur oder einer bakteriellen Suspension ein bakterienfreies Medium abzutrennen. Dies gilt insbesondere für bakterielle Suspensionen, die pathologische Bakterien enthalten, da es oft Vorausbedingung für eine Weiterverarbeitung des Mediums ist, daß ein reines lösbares Produkt erhalten wird. Beispielsweise ist dies bei der Herstellung von Impfstoffen wichtig.

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Weiterhin soll es möglich sein, Bakterien zu waschen, während diese in Suspension gehalten werden, was bei der Zentrifugenmethode nicht möglich ist, da die Bakterien dort ein Sediment bilden, welches nicht mehr homogen suspendierbar ist.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Suspension während aufeinanderfolgender Perioden der Vorrichtung über einen ersten Durchlaß zugeführt, über einen zweiten Durchlaß Teilchen und über einen dritten Durchlaß das Filtrat abgeführt werden, eine Spülflüssigkeit der Vorrichtung in der kurzen Zeit zwischen den Perioden zugeführt und über den zweiten Durchlaß abgeführt wird, wobei der erste Durchlaß verschlossen ist.

Zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen eine Filtervorrichtung mit einer Filtermembran, einem ersten Behälter für die zu verarbeitende Suspension, ein Ventil in der Zuführleitung zwischen dem ersten Behälter und der Primärseite der Membrane, ein zweiter Behälter für die konzentrierte Suspension, eine zweite Leitung, welche den zweiten Behälter mit der Primärseite der Membrane verbindet, ein dritter Behälter für das Filtrat mit einem Ventil in einer dritten Leitung zwischen dem dritten Behälter und der zweiten Seite der Membran, sowie einen vierten Behälter für die Spülflüssigkeit, wobei in die Leitung zwischen diesem vierten Behälter und der zweiten Seite der Membran ein Ventil zwischengeschaltet ist.

Die Filtervorrichtung weist vorzugsweise einen Filtermembranhalter auf, der ein minimales Totvolumen beidseits der Filtermembran aufweist oder es werden eine Anzahl von Mem-

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branen verwendet, die parallel zueinander angeordnet sind und die beispielsweise aus Zelluloseacetat bestehen mit einem mittleren Porenvolumen von 0,2 Mikron, wobei der Halter so aufgebaut ist, daß die zu behandelnde Suspension oder Lösung längs der primären Oberfläche der Filtermembranen in tangentiale Richtung fließt. Durch Verwendung eines Filtermembranhalters wie vorbeschrieben, kann eine effektive Konzentration einer Teilchensuspension erhalten werden und während den kurzen Unterbrechungen ist es möglich, die Filtervorrichtung wiederholt zu- regenerieren, ohne daß ein beträchtlicher Anteil des Filtrats zur Primärseite zurückkehrt und ohne daß eine beträchtliche Verdünnung des Filtrats mit Waschflüssigkeit eintritt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine bekannte Filtervorrichtung mit einer Filtermembran und vier Anschlüssen;

Fig. 2 verschiedene Schritte bei der Filtrierung gebis 4 maß der Erfindung unter Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5a ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer und 5b erfindungsgemäßen Vorrichtung bei verschiedenen Betriebszuständen;.

Fig. 5c die Art des Anschlusses der Ausführungsform nach Fig. 5a und 5b an eine Druckluftquelle;

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Fig. 6 drei Ausführungsbeispiele einer Filtervorrichbis 8 tung mit Anschlüssen und einem zusätzlichen Behälter;

Fig. 9 ein Verdrahtungsdiagramm einer Ventilsteuervorrichtung für eine Filteranlage gemäß Fig . 6;

Fig. 10 ein Verdrahtungsdiagramm zur Steuerung der

Ventile bei einer Vorrichtung gemäß den Fig. 7 oder Θ;

Fig. 11 ein Vertikalschnitt durch eine bekannte Filtervorrichtung mit einer Anzahl von Filtermembranen und

Fig. 12 ein entsprechender Schnitt durch eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung mit einer Anzahl von Filtermembranen.

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Die Fig. 1 zeigt eine bekannte Filtervorrichtung 10, bestehend aus einem Filtermembranhalter 11, an welchem eine Filtermembran 12 befestigt ist. Durch ein Rohr 13 mit einem Ventil IA- wird eine Suspension oder eine kolloidale Lösung, welche kleine Partikel enthält, vom Behälter 15 zugeführt. Die Suspension im Behälter 15 steht unter Druck, der beispielsweise durch eine Pumpe erzeugt wird. Dieser Druck ist scheiiatisch dargestellt durch den auf der Suspension lastenden Körper 16. Der Druck kann auch erzeugt werden mittels eines hydrostatischen Drucks oder durch den Einfluß im Rohr 13 angeschlossenen mechanischen Pumpe. Wenn die Suspension dem Filtermembranhalter 11 zugeführt wird, dann wandert diese tangential zur Primäroberfläche der Filtermembran längs des Strömungswegs 17. Ein großer Teil der flüssigen Phase wandert durch die Filtermembran 12 zur zweiten Oberfläche der Membran hindurch und verläßt den Filtermembranhalter in Form eines Filtrats durch das Rohr 18, wobei sodann das Filtrat im Sammelbehälter 19 gesammelt wird. Zur gleichen Zeit schlägt sich ein Teil der Festphase der Suspension auf der Filtermembran nieder. Über das Rohr 20 gelangt konzentrierte Suspension von der Filtervorrichtung zum Behälter 21. Hierbei handelt es sich um ein bekanntes Filterverfahren, welches nicht Gegenstand der Erfindung ist. Die Filtervorrichtung hat ein zusätzliches Rohr 22 mit einem Ventil 23, welches während der Filtrierung geschlossen ist und für das Filtrieren keine Bedeutung hat.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gem. Fig. 2 weist die Filtervorrichtung 10 ein Rohr 18 mit einem Ventil 24 und ein Rohr 22 mit einem Ventil 23 auf, wobei das Rohr 22 in einem Behälter 25 mündet, in welchem sich eine Spülflüssigkeit befindet. Gemäß der Erfindung wird die Suspension der Filter-

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vorrichtung 10 zugeführt über ein Rohr 13, während aufeinanderfolgender Perioden mit dazwischenliegenden Unterbrechungen . Während einer solcher Periode nehmen die Ventile IA-, 2A- und 23 eine Stellung ein, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Ventile IA- und 2A- sind offen, wie dies durch die Pfeile 2.6 und 27 verdeutlicht wird, während das Ventil 23 geschlossen ist, wie durch den Querstrich 28 verdeutlicht wird. Die Filtration wird durchgeführt in der Weise, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.

Während des Filtrierens bleibt ein bestimmter Anteil der Partikel auf der Primäroberfläche der Filtermembran im Strömungsweg 17 haften, wobei dieser Partikelanteil allmählich so groß wird, daß der Durchlaß an Filtrat beträchtlich vermindert wird. Um zu vermeiden, daß die Filtration zum Zwecke der Reinigung oder des Austausche der Filtermembran gestoppt wird und um es möglich zu machen, daß kontinuierlich größere Mengen an Suspension gefiltert werden können, werden sich wiederholende Unterbrechungen zwischen den Filterperioden vorgenommen, wobei dann ein Betriebszustand gemäß Fig. 3 vorliegt. Zu diesem Zweck wird die im Behälter 25 befindliche Spülflüssigkeit unter Druck in das Rohr 22 gepreßt. Der hierbei erzeugte Druck wird durch das Gewicht 29 angedeutet. Das Ventil 23 wird geöffnet, wie dies durch den Pfeil 30 verdeutlicht wird, während die Ventile IA- und 2A- geschlossen werden, wie dies durch die Querstriche 31 und 32 verdeutlicht ist. Die Spülflüssigkeit wird längs des Strömungswegs 33 zur zweiten Oberfläche der Filtermembran 12 gepreßt und geht, da das Ventil 2A- geschlossen ist, durch die Membran hindurch, wobei Partikel, welche an der Primäroberfläche der Membran haften, abgespült werden und zusammen mit der Spülflüssigkeit durch das Rohr 20

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in den Behälter 21 gelangen. Wie schon zuvor erwähnt, befindet sich in dem Behälter 21 eine konzentrierte Partikelsuspension. Während des Spülvorgangs findet eine bestimmte Verdünnung der Suspension im Behälter 21 statt, welche vorteilhaft ist, wie später noch beschrieben werden wird. Sollte bei bestimmten Anwendungsbeispielen diese Verdünnung jedoch nachteilig sein, so kann sie vermieden werden mittels einer später noch zu beschreibenden Modifikation. Um die Filterkapazität der Filtervorrichtung zu erhöhen, kann auf die Suspension ein Gegendruck ausgeübt werden, und zwar mittels eines Gegendrucks im Behälter 21, wie dies in Fig. 4· durch das kleinere Gewicht 3*f angedeutet ist, welches auf der Suspension in diesem Behälter lastet. Dieser Effekt kann erreicht werden durch einen hydrostatischen Druck, durch ein Gegendruckventil in der Leitung 20 oder durch Einleiten von Druckluft in den Behälter 21. Durch Erhöhung der Druckdifferenz über der Filtermembran kann der Ertrag an Filtrat erhöht werden.

Während des Beginns des Filtrationsschrittes besteht eine gewisse Gefahr, daß die Primäroberfläche sich mit der Festphase rasch zusetzt, was bedingt ist durch den erhöhten Gegendruck, dsr auf die Suspension wirkt während der Beschleunigung der Tangentialströmung. Die Fig. 4· zeigt, wie dieses rasche Zusetzen vermieden werden kann und wie erreicht werden kann, daß die beabsichtigte Strömung der Suspension durch die Filtervorrichtung während dieser S.tartphase erreicht wird. Die Filtration wird in der gleichen Weise vorgenommen, wie im Zusammenhang mit Fig, 2 beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, daß kein Filtrat auftritt, d. h. ein Flüssigkeitsdurchlaß durch die Membran wird vermieden. Nach dem Spülen des Filters 12 wird das Ventil 23 geschlossen, wie

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durch den Querschnitt in Fig. 4 angedeutet ist. Das Ventil , 14 wird geöffnet, so daß die Suspension zur Primäroberfläche der Filtermembran gelangt und weiterhin zum Suspensionsbehälter 21. Das Ventil 24 im Rohr 18 zum Aufnahmebehälter 19 für das Filtrat wird jedoch nicht gleichzeitig geöffnet, sondern erst dann, nachdem die Flüssigkeitsströmung auf der Primäroberfläche die entsprechende Strömungsgeschwindigkeit erreicht hat. Dies ist durch die gestrichelte Querlinie 35 beim Ventil 24 angedeutet.

Die Filtervorrichtungen 10 gemäß den Fig. 1 bis 4 haben vier Anschlüsse, nämlich zum Rohr 13, zum Rohr 20, zum Rohr 18 und zum Rohr 22. Wie im Zusammenhang mit der Fig. 4 beschrieben, können die Rohre 13, 20 und 22 unter Druck stehen. Aus praktischen Gründen kann es vorteilhaft sein, zur Erzeugung der Drücke Druckluft einer gemeinsamen Druckluftcuelle zu verwenden, welche über Reduktionsventile in den Luftleitungen zu den verschiedenen Behältern gelangt. Wird in der Filtervorrichtung eine bakterielle Suspension gefiltert, hat es sich als günstig erwiesen, im Vorratsbehälter 15 einen Druck von 17 psi aufzubauen, welcher auf die zu behandelnde bakterielle Suspension wirkt. Im Behälter 21, der die konzentrierte Suspension aufnimmt, ist es günstig, einen Gegendruck von 5,7 psi aufzubauen. Im Behälter 25 für die Spülflüssigkeit, welche beispielsweise aus einer phosphatgepufferten Salzlösung besteht, wird ein Druck von 45 psi aufgebaut. .

In bestimmten Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, den Zustrom an konzentrierten Suspension zum Aufnahmebehälter 21 zu stoppen, was mittels eines entsprechenden Ventils in der Zuführleitung oder durch Erhöhen des Gegendrucks bewirkt werden kann, bei dem dann praktisch keine konzentrierte Suspension in den Aufnahmebehälter strömt. Auf diese Wei-

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se wird eine raschere Konzentration an Bakterien erreicht, die anschließend während des Spülvorgangs weggespült werden .

Der Gegenstand der Erfindung kann erfolgreich angewendet werden bei der Separation von Staphylokokken von einer Nährlösung, in welcher die Bakterien bis zum Erreichen ihrer maximalen Dichte wuchsen. In diesem Fall wurde eine Filtervorrichtung (Filtermembranhalter) der Firma Sartorius Membranfilter AG in Göttingen mit der Bezeichnung SM 16525 verwendet. In diesen Filtermembranhalter wurden eingesetzt fünfzehn Filtermembranen aus Zelluloseacetat mit der Bezeichnung SM 111 07. Die mittlere Porengröße betrug 0,2 Mikron und die gesamte Filterfläche betrug etwa 0,25 m . Weiterhin wurden Filtermembranen getestet mit einer mittleren Porengröße von 0,4-5 Mikron, was ebenfalls zu guten Ergebnissen führte. Über das Rohr 13 wurde die bakterielle Suspension der Filtervorrichtung zugeführt und über das Rohr 20 wurde der Großteil der Festphase als Konzentrat von der Filtervorrichtung zum unter Druck stehenden Aufnahmebehälter 21 gefördert. Eine der Öffnungen der Filtervorrichtung war wie zuvor mit dem Rohr 18 verbunden, über welches das Filtrat einem Sammelbehälter zugeführt wurde. Eine weitere Öffnung war verbunden mit einem unter Druck stehenden Behälter, in welchem sich Spülflüssigkeit befand.

Bei der Filtervorrichtung gemäß der Erfindung können die beiden Behälter, die die bakterielle Suspension enthalten, ■d. h. die Behälter 15 und 21, ausgetauscht oder so angeschlossen werden, daß die Funktionen dieser Behälter austauschbar sind. Auf diese Weise kann eine Filtration dadurch erreicht werden, daß die Suspension längs der Primäroberfläche jeder Filtermembran durch die Filtervorrich-

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tung vom ersten zum zweiten Behälter strömt und die Strömung sodann umgekehrt wird. Eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens wird nachfolgend anhand der Fig. 5a und 5b beschrieben. Die beiden Arbeitsweisen werden nachfolgend mit Phase I und Phase II bezeichnet.

Die beiden Fig. zeigen die gleiche Vorrichtung, wobei sich lediglich die Stellung der Ventile und die Strömungsrichtungen unterscheiden. Die Vorrichtung besteht aus einer Filtervorrichtung 10 mit angeschlossenen Leitungen, d. h. einer ersten Rohrleitung 13a, 13b, einer zweiten Rohrleitung 20a, 20b, einem dritten Rohr 18 für das Filtrat und einem vierten Rohr 22 für die Spülflüssigkeit vom Behälter 25. Die erste Rohrleitung 13a,13b führt zum Behälter 15 und die zweite Rohrleitung 20a,20b zum Behälter 21. Von der Filtervorrichtung 10 zum Behälter 21 ist eine alternative Rohrleitung 13b, 51 vorgesehen, wobei die Rohre 13a und 51 am Punkt 50 vom Rohr 13b abgehen. Von der Filtervorrichtung 10 zum Behälter 21 ist entsprechend eine, alternative Rohrleitung 20a, 53 vorgesehen, wobei die Rohre 20b und 53 am Punkt 52 vom Rohr 20a abgehen. Hierdurch ist es unter Verwendung von Ventilen möglich, eine bakterielle Suspension vom Behälter 15 durch die Filtervorrichtung 10 zum Behälter 21 zu leiten und umgekehrt. Durch Änderung der Durchflußrichtung kann sehr rasch eine hohe Konzentration der bakteriellen Suspension erreicht werden .

Wie in den Fig. 5a und 5b angedeutet ist, können drei verschiedene Drücke auf die Behälter 15, 21 und 25 ausgeübt werden, wie dies bereits schon zuvor beschrieben wurde. Bei dieser Ausführungsform sind die Drücke in den Behältern 15 und 21 umkehrbar, abhängig von der Durchflußrichtung des zu

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filtrierenden Mediums durch die Filtervorrichtung. In diesem System ist ein Rohr 54 mit einem niederen Luftdruck (Gegendruck) vorgesehen, wobei der Druck reguliert wird mittels eines Reduzierventils zur Zufuhr der Druckluft, wie schon zuvor beschrieben wurde. Dieses System weist weiterhin ein Rohr 55 auf, in welchem ein höherer Luftdruck herrscht, und letztlich ist ein Rohr 56 vorgesehen, in welchem noch ein höherer Luftdruck herrscht zur Erzeugung eines entsprechenden Drucks im Behälter 25, der die Spülflüssigkeit enthält. Von der Druckleitung 54 führt eine Leitung 65 zum Behälter 15, und eine weitere Leitung zum Behälter 21. Von der Luftdruckleitung 55 geht eine Leitung 58 zum Anschluß der Leitung 65 an den Behälter 15 und ein weiteres Rohr 59 führt zum Anschluß des Rohres 57 an den Behälter 21.

Das System enthält eine Anzahl von Ventilen zur Steuerung der Strömungsrichtung und der Luftdrücke. Die Ventile in den Leitungen 13a, 53, 65 und 59 werden, wie durch den Block 60 angedeutet, durch eine gemeinsame Steuervorrichtung gesteuert, während die Ventile in den Leitungen 51, 20b, 57 und 58 durch eine andere gemeinsame Steuervorrichtung gesteuert werden, wie dies durch den Block 61 angedeutet ist. In den Fig. 5a und 5b sind die Ventilblocks 60 und 61 schematisch gezeigt, derart, daß wenn alle Ventile geschlossen sind, der entsprechende Ventilblock gestrichelt dargestellt ist und wenn alle Ventile geöffnet sind, der entsprechende Block diagonal sich kreuzende Linien aufweist.

Nahe bei der Filtervorrichtung 10 ist bei den Fig. 5a und 5b ein Ventil in der Suspensionsleitung 13b und ein weiteres Ventil in der Filtratleitung 18 vorgesehen, die die gemeinsa-

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me Bezeichnung 62 haben und von einer gemeinsamen Steuervorrichtung gesteuert werden. Ein Ventil ist in der Suspensionsleitung 20a und ein weiteres Ventil in der Filtratleitung 18 vorgesehen, die gemeinsam mit 63 bezeichnet sind und die von einer gemeinsamen Steuervorrichtung gesteuert werden. In der Leitung 22 für die Spülflüssigkeit ist ein Ventil 64 geschaltet.

Während der Phase I gem. Fig. 5a sind die Ventile des Blocks 60 geschlossen, während die Ventile des Blocks 61 geöffnet sind. Die Ventile jedes Blocks 62 und 63 sind während eines ersten Filtrationsschrittes a geöffnet. Die Druckluft zum Erzeugen des Gegendrucks wird von der Leitung 54 über die Leitung 57 dem Behälter 51 zugeführt. Druckluft wird weiterhin von der Leitung 58 über die Leitung 65 dem Behälter 15 zugeführt. Die bakterielle Suspension im Behälter 15, wird, wie durch den Pfeil verdeutlicht, über die Leitung 51, 13b der Filtervorrichtung zugeführt, von wo das FiI-trat über die Leitung 18 als konzentrierte Suspension durch die Leitung 20b dem Behälter 21 zugeführt wird, wie dies durch den Doppelpfeil verdeutlicht ist.

Während eines zweiten Schritts b befinden sich die Ventile der Blocks 60 und 61 in der gleichen Stellung wie beim ersten Schritt a, jedoch sind die Ventile des Blocks 62 geschlossen, während die Ventile des Blocks 63 nach wie vor geöffnet sind. Durch das geöffnete Ventil 64 wird Spülflüssigkeit durch die Filtervorrichtung 10 gedrückt, welche über die Leitung 20a, 20b in den Behälter 21 gelangt.

Zu Beginn eines dritten Schritts c wird das Ventil 64 in der Leitung 22 für die Spülflüssigkeit geschlossen und der Durchlaß für die Leitung 13b durch den Block 62 ist geöff-

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net, während die Leitung 18 durch den Block 62 geschlossen bleibt. Die Drücke in den Behältern 15 und 21 wirken so, daß die bakterielle Suspension in Bewegung versetzt wird vom Behälter 15 durch die Filtervorrichtung 10 längs der Primärfläche jeder Filtermembran zun Behälter 21. Sodann wird das Ventil für die Leitung 13b im Block 62 geöffnet, so daß nunmehr ein Durchfluß eintritt, der durch die Pfeile verdeutlicht wird und der demjenigen nach Schritt a der Phase I entspricht .

Während der Phase II werden die Ventile des Blocks 60 geöffnet und die Ventile des Blocks 61 geschlossen, wie die Fig. 5b zeigt. Während der Phase II gelangt Druckluft von der Leitung 55 über die Rohrleitung 59, 57 zum Behälter 21. Die Druckluft der Leitung 54 wird über die Leitung 65 dem Behälter 15 zugeführt. Während eines ersten Schritts a findet eine Filtration während des Flusses der bakteriellen Suspension vom Behälter 21 über die Leitung 53, 20a zur Filtervorrichtung 10 statt. Die Ventile der Blocks 62 und 63 sind geöffnet, so daß die konzentrierte bakterielle Suspension über die Leitung 13a zum Behälter 15 gelangen kann, wie dies durch die Doppelpfeile angedeutet ist. Während eines zweiten Schritts b werden die Ventile 62 geöffnet und die Ventile 63 geschlossen, während das Ventil 64 der Leitung 22 für die Spülflüssigkeit geöffnet wird zum Zwecke der Regenerierung der Filtervorrichtung, wobei die Spülflüssigkeit in den Behälter 15 abströmt. In einem dritten Schritt c wird das Ventil 64 für die Spülflüssigkeit geschlossen und die Suspension beginnt vom Behälter 21 über die Filtervorrichtung 10 zum Behälter 15 zu strömen. Sodann beginnt der Filtrationsschritt a von neuem gemäß der obigen Beschreibung.

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Die Fig. 5c verdeutlicht, wie das Ausführungsbeispiel gem. den Fig. 5a und 5b an eine Druckluftquelle 66 anschließbar ist. Von der Druckluftquelle 66 geht eine Leitung 66' ab, in welche ein kombinierter Öl- und Sterilfilter 66 " zwischengeschaltet ist. Von dieser Leitung 66' gehen drei Leitungen 5A-, 55 und 56 ab. In die Leitung 56 zum Behälter 25 für die Spülflüssigkeit ist ein Reduzierventil 67' zwischengeschaltet, welches beispielsweise auf einen Druck von 45 psi eingestellt ist. In der Leitung 55 ist ein Reduzierventil 67'' zwischengeschaltet, das beispielsweise auf 17 psi eingestellt ist. In der Leitung 54 für den Gegendruck ist ein Reduzierventil 67 ' ' ' angeordnet, welches beispielsweise auf 7 psi eingestellt ist.

Von der Leitung 54 geht nach dem Ventil 67 ' '' eine Leitung 68 ab, in welche ein Sterilfilter 68' und ein Reduzierventil 68' ' zwischengeschaltet ist. Dieses Reduzierventil wird auf einen geringfügig höheren Druck eingestellt als den Gegendruck, beispielsweise auf 7,5 psi. Die Leitung 68 ist gegenüber der Umgebungsatmosphäre offen und ermöglicht, daß sterile Luft von einem der Behälter 15 und 21 abgeführt werden kann.zum Druckausgleich, wenn zwischen den Phasen I und II gewechselt wird.

In den Fig. 6, 7 und 8 sind drei Trennsysteme dargestellt. Es sind zwei Suspensionsbehälter 15 und 21, eine Filtervorrichtung 10, ein Sammelbehälter 19 für das Filtrat und ein Behälter 25 für die Spülflüssigkeit vorgesehen. Bei allen drei Systemen ist ein zusätzlicher Behälter 70 vorhanden, der gegenüber der Atmosphäre offen sein kann, der jedoch bevorzugt die Form eines verschließbaren Druckbehälters aufweist, der mit einem Sterilfilter für Luft versehen ist und der verwendet werden kann anstelle eines leeren Suspensionsbehälters 15 oder 21. Der Grund für diesen zusätzlichen Be-

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hälter ist folgender: während jedes Filtrationsschrittes tritt ein zunehmend sich vergrößernder Film oder Beschichtung von Bakterien an der Primärfläche der Membran der Filtervorrichtung auf. Während des Spülschrittes b wird dieser Bakterienfilm von der Filtermembran durch die Spülflüssigkeit beseitigt und diese Spülflüssigkeit wird als konzentrierte Suspension dem einen oder anderen Suspensionsbehälter 15 oder 21 zugeführt. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 6 bis 8 sind die Rohrverbindungen und die Ventile so angeordnet, daß während des Spülens die konzentrierte Bakteriensuspension in der Spülflüssigkeit dem zusätzlichen Behälter 70 zugeführt wird und nicht wie bei den vorigen Beispielen mit der konzentrierten Bakteriensuspension in der Mehrflüssigkeit vermischt wird, die in einem der beiden Suspensionsbehälter 15 und 21 enthalten ist. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Anteil der resuspendierten Bakterien während des Spülens unnötigerweise die kontinuierliche Filtration beeinflußt. Weiterhin wird vermieden, daß die flüssige Phase der Suspension im Aufnahmebehälter 15 oder 21 durch die Spülflüssigkeit verdünnt wird, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn gewünscht wird, ein lösbares mikrobiologisches Produkt zu reinigen.

Die beiden Ausführungsbeispiele gem. den Fig. 6 und 7 unterscheiden sich dadurch, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 eine kleinere Anzahl von Leitungen als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 verwendet werden, jedoch mehr Dreiwegventile vorhanden sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind mehr Leitungen mit Zweiwegventilen vorhanden, mit Ausnahme von zwei Dreiwegventilen für die Druckluft von zwei verschiedenen Druckluftquellen zu den Suspensionsbehältern 15 und 21. In den Zeichnungen sind die Zwei'.vegventile sche-

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matisch dargestellt durch Rechtecke, während die Dreiwegventile durch Dreiecke dargestellt sind. Durch Vergleich der Fig. 6 und 7 ergibt sich, daß bei letzterem die Anzahl der Ventile, die von der Suspension beim Weg vom Behälter 15 zum Behälter 21 oder zum Zusatzbehälter 70 zu passieren sind, auf die Hälfte vermindert ist. Dies kann einige Bedeutung haben bezüglich des StrömungsWiderstandes, falls dieser reduziert werden soJl, jedoch ist andererseits eine etwas kompliziertere Steuervorrichtung erforderlich.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 7 und 8 haben im wesentlichen das gleiche Ventilsystem und die gleiche Durchflußanordnung. Der einzige Unterschied besteht in folgendem: gemäß Fig. 7 wird, wie bei den zuvor beschriebenen Beispielen ebenfalls, das Filtrat von der Filtervorrichtung 10 über lediglich eine Öffnung abgeleitet,während die Spülflüssigkeit der Filtervorrichtung zugeführt wird über eine diagonal angeordnete Öffnung. Da jedoch beide Öffnungen mit der zweiten Oberfläche jeder Filtermembran verbunden sind, und die Ventile 64- und 2A- niemals zur gleichen Zeit offen sein sollen, kann eine vorteilhafte Anordnung der Rohrleitungen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 angewandt werden, wo in Punkt 71 die Leitungen 18, 22, 72 und 73 miteinander verbunden sind, wobei die beiden letzteren ihrerseits in Verbindung stehen mit den diagonal angeordneten Öffnungen der FiI-tervorrichtung 10, von welchen in den vorigen Beispielen eine direkt mit der Leitung 18 und die. andere direkt mit der Leitung 22 verbunden ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, während des Spülvorgangs b die Spülflüssigkeit über die Leitung 22 und die abgehenden Leitungen 72 und 73 zur Filtervorrichtung 10 strömen zu lassen, von wo sie, wie bei den vorigen Beispielen entweder zu den Behältern 15 oder 21 oder zu dem Behälter 70 gelangt. Während der Filtrierung ist das Ventil 6k der Leitung 22 für die Spülflüssigkeit geschlossen,

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während das Ventil 2^f der Leitung 18 für das Filtrat geöffnet ist. Demgemäß wird das Filtrat von der Filtervorrichtung über die Leitungen 72 und 73 dem Kreuzungspunkt 71 zugeführt, von wo es über die Leitung 18 zum Sammelbehälter 19 gelangt.

Die Filtervorrichtungen gemäß den beschriebenen Beispielen weisen eine Kontrollvorrichtung bzw. Steuervorrichtung für die (halb)automatische Steuerung der Ventile und der Durchflüsse auf. Eine solche Steuervorrichtung besteht vorzugsweise aus einem Zeitrelais, welches die Solenoide der Ventile steuert entsprechend den Arbeitsrschri tten a, b und c. Der Wechsel zwischen den Phasen I und II kann manuell oder automatisch durchgeführt werden, beispielsweise mittels eines Füllstandsmelders, der ein Signal abgibt, wenn einer der Behälter leer ist. Die Solenoide der elektromagnetischen Ventile sind vorzugsweise von den Leitungen abnehmbar, damit die Ventile in einem Autoklaven behandelt werden können.

Die Steuerung der Ventile während des Betriebs der Vorrichtung gemäß Fig. 6 wird anhand der Fig. 9 und der folgenden Tabelle deutlich.

Tabelle 1

	Ventile	lung	75	16	6k	78	79	Zk	80	81	82	83
	Normalstel	a	1	0	C	1 .	0	C	1	1	2	1
Phase	I, Schritt	b	1	C	C	1	0	0	2	1	1	2
-	Schritt	C	2	C	0	2	0	C	2	1	1	2
	Schritt	a	1	C	C	1	0	C	2	1	1	2
Phase	II, Schritt	b	1	0	C	1	C	0	1	2	2	1
	Schritt	C	2	0	0	2	C	C	1	2	2	1
	Schritt	1	0	C	1	C	C	L	2	2	1

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Die Fig, 9 zeigt schematisch ein Verdrahtungsdiagramm für die Steuerung der elektromagnetischen Ventile bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 6. Das Diagramm besteht aus einem Phasenschieber 100 mit den beiden Stellungen I und II entsprechend der Phase I und der Phase II. Weiterhin ist ein Schrittschieber 101 mit drei Stellungen a, b und c vorgesehen, entsprechend den Schritten a, b und c. Bei dem Schrittschieber 101 kann es sich um einen Synchronmotor mit Nocken und Mikroschaltern handeln, oder er besteht aus einem oder mehreren elektronischen Zeitrelais.

Die Stellung der Ventile in Abwesenheit eines Stromes ist in Fig. 9 gezeigt, wo das Symbol C für eine geschlossene und das Symbol 0 für eine geöffnete Stellung verwendet wird. Die Bezugszahlen für die Ventile sind die gleichen wie in Fig. 6. Die entgegengesetzten Stellungen werden erhalten durch Schließen jedes Stromkreises. Befindet sich der Phasenschieber in Stellung I, werden die Ventile 76, 80 und 82 bestromt und nehmen Stellungen ein, welche längs der Linie I in Fig. 9 markiert sind. Hierbei bleiben die Ventile 79, 81 und 83 in ihren Ruhestellungen. Findet ein Wechsel zur Phase II statt, dann findet ein symmetrischer Stellungsaustausch dieser sechs Ventile statt, wie dies längs der Linie II in Fig. 9 dargestellt ist. Unabhängig von der Stellung des Phasenschiebers steuert der Schrittschieber 101 die Ventile 24, 64·, 75 und 78, wie in Fig. 9 und Tabelle 1 dargestellt ist.

Die Steuerung der Ventile einer Vorrichtung gemäß den Fig. 7 oder 8 wird anhand der folgenden Tabelle deutlich;

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Tabelle 2	84	85	86	64	87	88	89	24	80	81
Ventile	0	0	C	C	0	0	C	C	1	1
Normalstellung	0	C	C	C	C	0	C	0	2	1
Phase I, Schritt a	C	C	C	0	C	C	0	C	2	1
Schritt b	0	C	C	C	C	0	C	C	2	1
Schritt c	C	0	C	C	0	C	C	0	1	2
Phase II, Schritt a	C	0	C	C	0	C	C	C	1	2
Schritt b	C	0	C	C	0	C	C	C	1	2
Schritt c

Die Fig. 10 zeigt das Verdrahtungsdiagramm zur Steuerung der Ventile bei einer Ausführungsform gemäß den Fig. 7 oder 8, wo die Dreiwegeventile 80 und 81 lediglich dazu verwendet werden, Druckluft zu den Suspensionsbehältern 15 und 21 zu leiten. In Fig. 10 sind diese Ventile ebenfalls als Dreiecke eingezeichnet, während die Zweiwegventile durch Rechtecke dargestellt sind. Es werden wiederum die gleichen Bezugszahlen verwendet und die Schaltstellungen sind mit C und 0 bezeichnet, wobei C ein geschlossenes, nicht bestromtes Ventil bedeutet und 0 ein offenes Ventil. Für die Dreiwegventile 80 und bedeuten "die Ziffern 1 und 2, daß eine Verbindung entweder zur Druckquelle p, oder zur Druckquelle p₂ vorhanden ist.

Mittels des Schrittschiebers 110 kann zwischen den Schritten a, b und c gewechselt werden. Bei Schritt a ist lediglich das Ventil 24 für das Filtrat bestromt und somit offen. Bei Schritt c tritt keine Änderung auf, mit der Ausnahme, daß nunmehr das Ventil 24 geschlossen ist. Bei Schritt b dagegen sind verschiedene Ventile bestromt, abhängig davon, ob der Phasenschieber 111 sich in der Stellung I oder II befindet. Der Phasenschieber 111 weist einen Arm 113 auf, welcher

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um eine Achse 112 drehbar ist. Der Arm ist mit einem Ende mit einer Kontaktbrücke 114 verbunden und mit dem anderen Ende mittels einer beweglichen Stange 115 mit drei Kontaktbrücken 116, 117 und 118. Der Arm 113 und die Stange 115 bestehen aus elektrisch isolierendem Material. Mittels des Arms 113 können die Kontaktbrücken so eingestellt werden, daß eine von zwei Stellungen eingenommen wird, entsprechend den Phasen I und II.

In Phase I werden die Ventile 80, 85 und 87 dauernd bestromt von der Zuführleitung 119 über die Kontaktbrücke 114 des Phasenschiebers 111, während die Ventile 81 und 86 dauernd nicht bestromt sind. Die Ventile 84, 88 und 89 werden intermittierend bestromt in Abhängigkeit von der Stellung des Schrittschiebers 110 und der Kontaktbrücke 117 im Phasenschieber 111. Wenn zur Phase II gewechselt wird, dann findet ein symmetrischer Austausch der Steuerfunktionen statt, gesteuert durch den Phasenschieber 111, mit der Wirkung, daß die Ventile 81, 84 und 88 dauernd bestromt sind, während die Ventile 80 und 89 dauernd nicht bestromt sind, während die Ventile 85, 86 und 87 intermittierend bestromt werden über den Schrittschieber 110. Wie in Fig. 10 gezeigt, steuert letzterer die Ventile 24 und 64 in der gleichen Weise, unabhängig von der Stellung des Phasenschiebers 111.

Eine bekannte Filtervorrichtung kann mit verschiedenen Filtermembranen versehen werden, wobei parallele Stromwege auftreten, wie dies in Fig. 11-gezeigt ist. Fig. 11 stellt einen Vertikalschnitt durch einen Flüssigkeitsdurchlaß an einer von zwei identischen diagonal angeordneten Ecken dar. Der Halter ist symmetrisch aufgebaut in der Weise, daß jede von vier vertikalen Durchflüssen 120 innerhalb der Filtervorrichtung

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längs deren Länge übergehen in Abzweigungen 121, welche mit den Primäroberflächen 122 der Filtermembranen 124- kommunizieren. An der anderen Seite kommunizieren diese mit den jeweils zweiten Oberflächen 123 der Filtermembranen 124.

Wie zuvor beschrieben, sind die bekannten Filtervorrichtungen im Horizontalschnitt quadratisch aufgebaut, weisen zwei zusätzliche vertikale Eckendurchlässe auf, welche in Bezug auf die Durchlässe nach Fig, 11 um 90 gedreht sind, dedoch sind die Verbindungsdurchlässe von diesen zusätzlichen Eckdurchlässen in einer solchen Höhe angeordnet, daß hier.keine Verbindung zu den Durchlässen gemäß Fig.11 besteht. Hierbei handelt es sich erkennbar um eine einfache Anordnung zur Verbindung von diagonal entgegengesetzt angeordneten an den Ecken befindlichen Öffnungen zum Anschluß an die Primäroberflächen oder an die Zweitoberflächen, wobei als besonderer Vorteil ein minimales Totvolumen anzugeben ist.

Es ist zu erwarten, daß die oberste Filtermembran 124, welche mit dem letzten Verbindungsdurchlaß 121 in Verbindung steht, der am weitesten entfernt ist von der Öffnung 125 des vertikalen Flüssigkeitsdurchlasses 120 einem geringeren Druck unterworfen ist und dort eine geringere Fließgeschwindigkeit herrscht als bei der unteren Membran 124, die mit dem ersten Verbindungsdurchlaß 121 in Verbindung steht. Dies mag erklären, warum üblicherweise bei der oberen Membran 124 eine grössere Tendenz zum Zusetzen mit Bakterien herrscht als bei der unteren Membran 124, wobei dieser Effekt auch bei einem tota- -len Ausspülen der Vorrichtung feststellbar ist. Es wird deshalb eine Filtervorrichtung vorgeschlagen, bei welcher ein mehrsymmetrisches Durchströmen mit Flüssigkeit herrscht, wobei ein Beispiel einer solchen Vorrichtung in Fig. 12 gezeigt ist.

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An ein Verteilerrohr 127 sind mehrere Zuflußleitungen 126 symmetrisch angeschlossen, wobei diese Zuflußleitungen 126 an der Außenseite des Filtermembranhalters münden, wie die Fig. 12 zeigt. Diese Konstruktion hat den wichtigen Nebeneffekt, daß die Filtermembranen 124 für den vertikalen Durchlaß 120 nicht mit Löchern 128 versehen werden müssen. Durch die gleichmäßige Belastung aller Filtermembranen gemäß der Ausführung nach Fig. 12 ist es möglich, die abwechselnden Schritte des Filterns und des Spülens optimal zu gestalten, mit der Wirkung, daß der Niederschlag der Festphase auf den Membranen während des Filterns weitgehend symmetrisch erfolgt und mit dem weiteren Effekt, daß die Spülflüssigkeit die beschichteten Filtermembranen soweit als möglich symmetrisch durchströmt. Dies führt dazu, daß der Spülschritt weniger Zeit benötigt und daß zum Spülen weniger Spülflüssigkeit verwendet werden muß, so daß eine Konzentrierung der zu behandelnden Suspension schneller erreicht wird.

Sowohl bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 11 als auch bei der neuen Vorrichtung nach Fig. 12 werden im Filtermembranhalter sogenannte Füllkörper 129 verwendet, welche aus Metall, Kunststoff oder einem anderen Material bestehen, die dazu dienen, die Filtermembranen zu stützen und die weiterhin dazu dienen, daß Strömungswege nahe den Membranoberflächen sich bilden und das Totvolumen reduziert wird.

Wie schon zuvor erwähnt, dient die Vorrichtung gemäß der Erfindung, insbesondere die Vorrichtung nach den Fig. 5a und 5b dazu, Bakterien zu konzentrieren und zu waschen, u. a. Staphylokokkenkulturen, die in einer Nährlösung gezogen wurden. Während des anfänglichen Konzentrationsverfahrens,welches eine kleine Zahl von Phasen I und II umfaßt, wurde das

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im wesentlichen bakterienfreifi Filtrat, entsprechend 85 bis 90 % der Nährlösung, gesammelt zum Zwecke der Reinigung von bestimmten Proteinen, welche von den meisten der Stämme des Staphylokokkus Aureus produziert werden. Dieses Protein wird mit Protein A bezeichnet. Der Filtrationsvorgang lief mit Filtrierschritten a von 15 bis 90 Sekunden, vorzugsweise 30 bis 90 Sekunden ab, wobei die kürzeren Perioden angewendet werden, wenn die zu filternde Suspension sich der maximalen Konzentration nähert. Die dazwischenliegenden Spülschritte b wurden kürzer als 5 Sekunden gehalten, und der Anfangsschritt c wurde ebenfalls kürzer als 2 Sekunden gemacht. In einer abwechselnden Folge wurde Spülflüssigkeit der konzentrierten bakteriellen Suspension hinzugefügt und diese verdünnte Suspension wurde abermals konzentriert mit der Wirkung, daß die optische Dichte (Farbintensität) des Suspensionsmediums der letztlich erhaltenen konzentrierten bakteriellen Suspension reduziert war auf weniger als 1/20 der optischen Dichte des ursprünglich gesammelten Filtrats. Mit der Absicht, eine Reagenz der Staphylokokken (des Stamms Cowan I des Staphylokokkus Aureus) herzustellen mit der wichtigen Fähigkeit, Immunoglobulin zu binden wegen der nichtimmunen Affinität zwischen Immunoglobulin und Protein A in den Zellwänden der Staphylokokken wurden in einem folgenden Schritt eine 10 %ige Lösung von Formaldehyd in Wasser zu einer Endkonzentration von 1 % (Gewicht pro Volumen) hinzugefügt. Nach 1 1/2 Stunden langsamen Durchmischens wurde der Überschuß an Formaldehyd mittels einer Filtriermethode gemäß der Erfindung ausgewaschen. Sodann wurden die Bakterien hitzegetötet gemäß dem Prinzip der Pasteurisierung, wobei unter anderem ein gelbes Pigment und Protein A von den Bakterien herausqelöst wurde.

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Als letzte Maßnahme wurden die so behandelten Bakterien nochmals gemäß der Erfindung behandelt. In der Zwischenzeit wurde die Filtervorrichtung chemisch desinfiziert oder sterilisiert, wie beispielsweise hitzesterilisiert in einem Autoklaven. Die manuelle Verarbeitung von 10 Litern von Nährlösung gemäß der Erfindung benötigte weniger als 2/3 der Arbeitszeit, die sonst aufgewendet werden muß bei der Verwendung einer konventionellen Zentrifuge mit einem großen Rotor mit 2 Litern Kapazität..

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung führt zu einer Reihe von Vorteilen. So ist beispielsweise zu erwähnen, daß mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 0,6 bis 1,2 Liter bakterieller Suspension pro Minute (abhängig von der Konzentration) davon 60 bis 75 % als steriles Filtrat bei einem Durchgang gesammelt werden kann; wobei gleichzeitig eine vierbis fünffache Konzentrationserhöhung bei der bakteriellen Suspension erreichbar ist. Es ist möglich, eine bakterielle Suspension mit einer Konzentration von mindestens 10 % (Volumen pro Volumen) zu erhalten und es ist weiterhin möglich, diese Suspension zu waschen, beispielsweise nach einer Behandlung mit Formaldehyd.

Ein sehr wichtiger Vorteil ist zu verzeichnen bei der Herstellung einer Staphylokokkenreagenz gemäß der vorigen Beschreibung, ausgehend von einer Bakterienkultur, welche in .einem sogenannten Fermentor kultiviert .wurde, in welchem optimale Wachstumsbedingungen für die Bakterien herrschten. Zum Zwecke einer maximalen Sauerstoffanreicherung wurde Preßluft verwendet. Dies erfordert das Hinzufügen von schaumhemmendeh Substanzen, wie beispielsweise Polyäthylenglykol, jedoch ist hierbei die Ausbeute 5 bis 10 mal hoher. Bei einem bekannten Verfahren unter Verwendung von Zentrifugen zur

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Herstellung von Staphylokokkenreagenzien von Nährlösungen mit einer solch hohen Ausbeute an Bakterien (S. üonsson und G. Kronvall, Europ. 3. Immunol. Band 4-, Seite 29, 1974) einschließlich der Behandlung mit Formaldehyd und Hitze ist es unmöglich, die mit Formaldehyd behandelten Bakterien wieder zu suspendieren zu einer homogenen Suspension, welche nicht sofort sedimentiert. Wird jedoch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet, so wurde eine perfekte Suspension des Staphylokokkenreagens erhalten.

Die Erfindung eröffnet auch ausreichende und zufriedenstellende Möglichkeiten zur Vermeidung der Bildung von Aerosolen und anderen Kontaminationen der Umgebung mit pathogenen Mikroben. Es ist weiterhin möglich, bakterienfrei Filtrate der Nährlösung zu erzeugen. Beide Aspekte sind von großer Wichtigkeit bei der Herstellung von Impfstoffen.

Die Vorrichtung kann hergestellt werden mit Nettokosten von etwa 1/5 bis 1/3 derjenigen von halbkontinuierlich arbeitenden Zentrifugen mit einer Kapazität von 50 bis 75 % derjenigen der Vorrichtung gemäß den Fig. 5 a und 5b.

Die erwähnten Resultate wurden erhalten mit Volumina von 10 bis 250 Litern. Die Filtermembranen können wiederholt verwendet werden, ohne daß diese zerstören oder verschmutzen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ergibt insbesondere überraschende und günstige Ergebnisse bei der Verarbeitung pathogener Bakterien, außerdem sind die Kapazität und die niedrigen Kosten überraschende Resultate.

- 29 Ansprüche

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Claims

7172/01/Ch/Fr - 29 - 6. 3uli 1976 Ansprüche

1. Verfahren zum Filtern von Suspensionen oder kolloidalen Lösungen mittels einer Filtervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension während aufeinanderfolgender Perioden der Vorrichtungen über einen .ersten Durchlaß zugeführt, über einen zweiten Durchlaß Teilchen und über einen dritten Durchlaß das Filtrat abgeführt werden, eine Spülflüssigkeit der Vorrichtung in der kurzen Zeit zwischen den Perioden zugeführt und über den zweiten Durchlaß abgeführt wird, wobei der erste Durchlaß verschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension während der Filterperiode in die Filtervorrichtung mittels Druck gepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

, ζ e i c h η .e t , daß auf die die Filtervorrichtung über den zweiten Durchlaß verlassende Suspension ein Gegendruck ausgeübt wird, in^dem Druck auf die Suspension ausgeübt wird, die sich in einem Sammelbehälter befindet, der mit dem zweiten Durchlaß kommuniziert.

4·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _s daß die Spülflüssigkeit der Filtervorrichtung unter Druck zugeführt wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Druck des durch den dritten Durchlaß austretenden Filtrats gesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Filtrierperiode beginnt mit einem ersten Schritt, während dem der dritte Durchlaß anfänglich geschlossen ist, bis eine tangentiale Strömung der Suspension in der gewünschten Richtung begonnen hat und sodann dieser dritte Durchlaß für eine normale Filtrierung geöffnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Konzentrat der Festphase in der Spülflüssigkeit wieder suspendiert wird und diese Suspension von der Filtervorrichtung einem zusätzlichen Sammelbehälter zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n\n zeichnet, daß die Filtrierung in der Weise durchgeführt, wird, daß die Suspension von einem Suspensionsbehälter zu einem anderen Suspensionsbehälter geleitet wird und sodann die Suspension in umgekehrter Richtung gefördert wird, wobei jeweils die Suspension die Filtervorrichtung durchströmt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension während der Filtrierung von abwechselnden Suspensionsbehältern der Filtervorrichtung zugeführt wird und das Filtrat von der Filtervorrichtung über mindestens zwei symmetrisch angeordnete Durchlässe abgeführt wird,"wobei diese Durchlässe mit einem Behälter für das Filtrat kommunizieren.

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10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß während des Spülens die Spüiflüssigkeit der Filtervorrichtung über mehr als einen Durchlaß zugeführt wird und das in der Spülflüssigkeit wieder suspendierte auf der Filtermembran sich abgeschiedene Material· abwechselnden Suspensionsbehältern zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch . g e k e η η -

ζ e ic h net , daß die Suspension durch mehrere parallel geschaltete Filtermembranen geführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß während der Filtrierung die Suspension der Filtervorrichtung zu- und von dieser abgeführt wird durch zwei einander gegenüberliegende Durchlässe und das Filtrat von der Filtervorrichtung abgeführt wird über zwei gegenüberliegende Durchlässe und wobei während des Spülens die Spülflüssigkeit zugeführt wird über die beiden zweiten gegenüberliegenden Durchlässe.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß die Suspension im Suspensionsbehälter nach Erreichen der maximalen Konzentration verdünnt wird.

JA. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß, nachdem der Hauptanteil der Suspension im zusätzlichen Behälter gesammelt wurde, die Strömungsrichtung umgeschaltet wird mit der Wirkung, daß der zusätzliche Behälter seine Stellung mit einem

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öderen anderen Behältern wechselt, die zu diesem Zeitpunkt leer sind zum Zwecke des weiteren Auswaschens der Festphase.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14-, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtervorrichtung mit mindestens einer Filtermembran vorgesehen ist_? die Vorrichtung weiterhin aus einem ersten Behälter für eine zu behandelnde Suspension, einem Ventil in der Leitung zwischen diesem ersten Behälter und der Primärseite der Membrane, einem zweiten Behälter für die konzentrierte Suspension, einer zweiten Leitung zwischen diesem zweiten Behälter und der Primärseite der Membrane, einem dritten Behälter für das Filtrat, einem Ventil in der Leitung zwischen diesem dritten Behälter und der Sekundärseite der Membran, einem vierten Behälter für die Spülflüssigkeit und einem Ventil in der Leitung zwischen diesem vierten Behälter und der Sekundärseite der Membran besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Suspensionsbehälter geschlossen ist und unter Druck steht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Behälter und seine Verbindungsleitung unter Druck stehen, wobei der Druck maximal gleich dem Druck ist, den die in die Filtervorrichtung eintretende Suspension aufweist.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Behälter geschlossen ist und unter Druck steht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Behälter einen Druck geringer als den Atmosphärendruck aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß ein Zusatzbehälter vorgesehen ist, welcher über eine weitere Leitung mit der ersten und zweiten Leitung verbunden ist und diese weitere Leitung ein Ventil aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Drücke im ersten und im zweiten Behälter austauschbar sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Behälter über die erste und die zweite Leitung mit der Primärseite der Filtervorrichtung verbindbar ist und die weitere Verbindungsleitung ein Ventil aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Leitung mit der zweiten Oberfläche der Filtervorrichtung über mehr als eine Öffnung verbunden ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Leitung mit der zweiten Oberfläche der Filtervorrichtung über mehr als eine Öffnung verbunden ist.

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