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Dokumentenidentifikation DE69126691T2 05.02.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0480298
Titel Filterapparat
Anmelder Zuk jun., Peter, Harvard, Mass., US
Erfinder Zuk jun., Peter, Harvard, Mass., US
Vertreter Schüler, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 60329 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69126691
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.10.1991
EP-Aktenzeichen 911168250
EP-Offenlegungsdatum 15.04.1992
EP date of grant 02.07.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.02.1998
IPC-Hauptklasse B01D 61/18

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft einen Filterapparat für Chargenverfahren zum Trennen einer Lösung, um ein Filtrat und ein Konzentrat zu erhalten. Spezieller bezieht sie sich auf einen verbesserten Filterapparat zum Filtrieren und Konzentrieren einer Lösung.

Es ist gut bekannt, daß das Futrieren von Fluiden mittels der Verwendung von Piltriergeräten durchgeführt werden kann, bei denen mikroporöse Filter verwendet werden, um eine makromolekulare Lösung zu filtrieren und zu konzentrieren. Diese Technik ist in Zentrifugalfiltrierungsapparaturen angewendet worden, bei denen Zentrifugalkräfte ausgenutzt wurden, um Lösungen in Richtung auf ein Filter zu lenken, das die flüssigen Lösungen in Filtrat und Konzentrat trennt.

Es gibt jedoch bestimmte Nachteile, die mit einem herkömmlichen Zentrifugalfilterapparat verbunden sind. Typischerweise enthält solch ein Apparat eine Filtereinheit, die den Bodenabschnitt eines Gehäuses so bedeckt, daß die Zentrifugalkraft die flüssige Lösung in Richtung auf die Filtereinheit zieht. Ein Nachteil bei diesem Typ des Systems ist, daß der Bereich der Filtrierungsoberfläche relativ klein ist im Vergleich zu dem Volumen der flüssigen Lösung innerhalb des Gehäuses. Deshalb verläuft die Filtrierung mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit. Zweitens enthalten die Filtereinrichtungen ein semipermeables Membranfilter, das zum Verstopfen neigt, weil die schwersten und dichtesten Moleküle innerhalb der flüssigen Lösung in das Membranfilter gedrückt werden.

Ein weiteres Problem bei den herkömmlichen Filtergeräten wie einem solchen, das in FR-A-2 553 005 gezeigt ist, ist ihre Neigung, eine Lösung bis zur Trockenheit zu filtrieren, so daß die gesamte Lösung filtriert worden ist. Das Gerät läuft weiter, obgleich das gesamte Konzentrat filtriert worden ist. Im allgemeinen sollte Filtrierung bis zur Trockenheit vermieden werden, weil die Rückgewinnung und die biologischen Eigenschaften des Konzentrats signifikant reduziert werden. In FR-A-2 553 005 wird ein Filterapparat zum Filtrieren von Flüssigkeiten beschrieben, der ein Gehäuse mit einer Ablaßöffnung an seinem unteren Ende und eine in das Gehäuse einsetzbare Filtereinheit enthält, wobei Dichtungsmittel zwischen der Filtereinheit und dem Gehäuse vorgesehen sind um zu verhindern, daß konzentrierte Lösung durch die Ablaßöffnung entweichen kann. Eine an der Filtereinheit befestigte semipermeable Membran, die geeignet ist, um das Filtrat von der konzentrierten Lösung zu trennen, erstreckt sich von dem oberen Teil zu dem unteren Ende des Gehäuses (vergleiche auch den Oberbegriff von Anspruch 1).

Durch diesen Apparat wird die konzentrierte Lösung bis zur Trockenheit filtriert, wenn keine speziellen zusätzlichen Vorkehrungen getroffen werden, um das Verfahren in einem früheren Zustand abzustoppen.

Bestimmte Typen von Filtriergeräten wie jenes, das in US Patent No. 4,632,761 von Bowers et al. beschrieben ist, sind in der Lage, Filtrierung bis zur Trockenheit zu verhindern und enthalten eine Art Anschlageinrichtung, die bewirkt, daß die Filtrierung beendet wird, während noch Konzentrat innerhalb des Apparates verbleibt. Dieses Gerät filtriert jedoch bis zur Trockenheit, wenn es mit einem Winkel von 90º eingespannt wird, und deshalb wird die Anschlageinrichtung nicht arbeiten, wenn das Gerät in einer schwingenden Becherzentrifuge eingespannt wird. Auch bei diesem Typ einer Filtereinrichtung ist die Menge des Konzentrats, die nach dem Abstoppen am Anschlag übrig bleibt, von dem Winkel der Rotation der Apparatur abhängig. Das einzige Mittel zum Variieren der Menge des in dem Apparat verbleibenden Konzentrats ist, den Winkel, unter dem der Apparat rotiert, zu variieren. Dies ist unmöglich durchzuführen bei Zentrifugenrotoren mit festem Winkel. Demzufolge ist dieses Gerät eingeschränkt, da es bis zur Trockenheit filtrieren wird, wenn es in eine schwingende Becherzentrifuge eingespannt ist, und Filtrierung nur bei einem Konzentrationsniveau beenden wird, wenn es in eine Zentrifuge mit einem festen Winkel eingespannt wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtervorrichtung zu schaffen, die sowohl in einer schwingenden Becherzentrifuge als auch in einer Zentrifuge mit festem Winkel verwendet werden kann, die aufgrund ihrer Konstruktion Filtrierung bis zur Trockenheit verhindern kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Filterapparat gelöst, wie er in Anspruch angegeben ist.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 angegeben.

Der Filterapparat gemäß der Erfindung kann einen relativ großen Filtrierungsmembranoberflächenbereich aufweisen und dadurch ermöglichen, daß Filtrierung mit einer hohen Geschwindigkeit eintritt. Weiterhin minimiert dieses Filtriergerät das Verstopfen der semipermeablen Membran und maximalisiert dadurch den Filtrierungswirkungsgrad und ist selbstreinigend und deshalb wiederverwendbar.

Ein weiteres Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, daß das Filtergerät die Möglichkeit eines variablen Abstoppanschlags enthält, so daß die Konzentration, die nach der Filtrierung verbleibt, variiert werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch Verwendung eines Filterapparats, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, werden die vorstehenden Probleme des Standes der Technik gelöst und die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt der Filterapparat zum Filtrieren und Konzentrieren einer Lösung ein Gehäuse mit einer Ablaßöffnung; eine Filtereinheit mit mehreren Seiten, die in das Gehäuse einsetzbar ist; und eine Einrichtung zum Aufsammeln des Filtrats. Die Filtereinheit umfaßt eine semipermeable Membran auf einer oder mehreren Seiten der Filtereinheit zum Trennen von Filtrat von Konzentrat und zum Hindurchströmenlassen von Filtrat vom Inneren des Gehäuses, eine Einrichtung zum Lenken des Filtrats zu der Ablaßöffnung des Gehäuses und eine Einrichtung zum Verhindern, daß Konzentrat innerhalb des Gehäuses durch die Ablaßöffnung entweicht.

Die Einrichtung zum Lenken des Filtrats innerhalb der Filtereinheit zu der Ablaßöffnung des Gehäuses kann Rillen umfassen und die Einrichtung zum Verhindern, daß Konzentrat innerhalb des Gehäuses durch die Ablaßöffnung entweicht, kann eine Dichtung umfassen. Die Filtereinheit kann auch eine Einschnürung mit einem Durchgangsweg enthalten, wobei die Einschnürung in die Ablaßöffnung des Gehäuses einsteckbar ist, um zu gestatten, daß Filtrat von der Filtereinheit zu dem Durchgangsweg und in die Ablaßöffnung fließt. Die Einrichtung zum Aufsammeln des Filtrats kann einen Filtratbecher umfassen. Das Gehäuse kann weiterhin eine Einrichtung mit Schraubverbindung zum Halten des Filtratbechers mit einer entsprechenden mit Schraubgewinde versehenen Einrichtung umfässen. Die Filtereinheit kann einen Anschlag enthalten und das Gehäuse kann mehrere Paßstellen enthalten, die an unterschiedlichen Höhen von dem oberen Abschnitt des Gehäuses gelegen sind. Der Anschlag kann in unterschiedliche Paßstellen eingesetzt werden, um die relative Position der Filtereinheit innerhalb des Gehäuses einzustellen, um dadurch eine einstellbare Anschlageinrichtung vorzusehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:

Figur 1 eine teilweise weggeschnittene seitliche Querschnittsansicht ist, die einen vollständig zusammengebauten Filterapparat zeigt, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und innerhalb einer Zentrifuge einsetzbar ist;

Figuren 2A und 2B entsprechend eine Querschnittsseitenansicht bzw. Ansicht von oben des Gehäuses in übereinstimmung mit dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen;

Figuren 3A und 3B entsprechend eine Querschnittsseitenansicht und eine Ansicht von oben eines Filtratbechers in Übereinstimmung mit dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen;

Figuren 4A und 4B entsprechend eine Querschnittsseitenansicht und eine Ansicht von oben eines Konzentratbechers in Übereinstimmung mit dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen;

Figuren 5A und 5B entsprechend eine teilweise abgeschnittene Vorderansicht und eine Querschnittsansicht entlang der Linien 5B-5B von Figur 5A einer Filtereinheit, die in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist, zeigen;

Figur 6 eine auseinandergezogene Ansicht der Engstelle der Filtereinheit zeigt; und

Figur 7 eine Seitenansicht einer vollständig zusammengebauten Apparatur in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das bei einer Vakuumsaugeinrichtung einsetzbar ist, zeigt.

Detaillierte Beschreibung

Der verbesserte Filterapparat der vorliegenden Erfindung kann in einer Zentrifugalfiltereinrichtung 100, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, verwirklicht werden. Die Filtereinrichtung 100 umfaßt die folgenden Hauptbauteile: ein Gehäuse 1, eine Filtereinheit 6 mit mehreren Seiten, einen Filtratbecher 15 und einen Deckel 20. Der Aufbau und die Funktion der Bauteile werden nun im einzelnen beschrieben.

Wie es am deutlichsten in den Figuren 2A und 2B gezeigt ist, umfaßt die Filtereinrichtung ein zylindrisches Gehäuse 1 mit einer Kammer 2 darin. An dem unteren Abschnitt des Gehäuses verjüngt sich die Kammer 2 in Richtung auf eine Ablaßöffnung 3, die an dem Boden des Gehäuses gelegen ist. Die Ablaßöffnung 3 ist von einem mit Gewinde versehenen Glied 4 umgeben. An dem oberen Teil des Gehäuses sind mehrere Paßstellen 5 angeordnet. Die Paßstellen 5 sind mit Abstand an unterschiedlichen Stellen entlang des oberen Umfangs des Gehäuses 1 angeordnet, wie es in Figur 2B gezeigt ist.

Eine zweiseitige Filtereinheit 6, wie sie in den Figuren 5A und 5B gezeigt ist, ist in die Kammer 2 des Gehäuses 1 einsetzbar. Die Filtereinheit 6 ist flach ausgebildet, wobei die beiden Oberflächen freiliegen. Der untere Abschnitt der Filtereinheit 6 verjüngt sich, um mit der verjüngten Gestalt des unteren Abschnitts des Gehäuses 1 zusammenzupassen. Der verjüngte Abschnitt der Filtereinheit 6 erstreckt sich in eine Engstelle 7, die in ihrer Form zylindrisch ist. Wie in Figur 6 gezeigt ist, enthält die Engstelle einen langgestreckten Durchgangsweg 8, der von dem Ende der Engstelle bis zu einem Punkt auf der Filtereinheit an der unteren verjüngten Kante hindurchläuft und schneidet einen transversalen Durchgangsweg 9, der sich zwischen den gegenüberliegenden flachen Oberflächen der Einheit 6 erstreckt. Ein Dichtungsmittel wie ein oder mehrere O-Ringe 10 aus Gummi liegt um die Engstelle 7 der Filtereinheit 6 herum. Das Dichtungsmittel kann auch in die Engstelle 7 der Filtereinheit 6 eingeformt sein. Das eingeformte Dichtungsmittel kann die Form von eingeformten "O"-Ringen auf der Engstelle 7 der Filtereinheit 6 annehmen oder kann einfach eine Preßpassung zwischen der Engstelle 7 der Filtereinheit 6 und der Ablaßöffnung 3 des Gehäuses 1 sein.

Wie in Figur 1 gezeigt ist, ist die Filtereinheit 6 in das Gehäuse 1 so einsetzbar, daß die Engstelle 7 der Filtereinheit 6 in die Ablaßöffnung 3 an dem Boden des Gehäuses paßt. Wenn dies eintritt, berühren die O-Ringe 10 auf der Engstelle 7 die Innenwand der Ablaßöffnung 3 des Gehäuses, um eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu liefern. Der obere Abschnitt der Filtereinheit 6 enthält einen oder mehrere Stoppanschläge 11, die an deren Kanten gelegen sind. Wenn die Filtereinheit 6 in das Gehäuse 1 eingesetzt wird, können die Anschläge 11 in irgendeine der Paßstellen 5 eingesetzt werden, die an dem oberen Umfang des Gehäuses angeordnet sind. Die Paßstellen 5 erstrecken sich bis zu unterschiedlichen Tiefen entlang des oberen Teils des Gehäuses 1 und ermöglichen dadurch, daß die Filtereinheit an unterschiedlichen Höhen innerhalb des Gehäuses 1 eingesetzt werden kann. Jede Höhe entspricht einer unterschiedlichen Anschlagstopzeit oder einem unterschiedlichen Betrag von Konzentrat, das in der Kammer 2 verbleibt, nachdem die Filtrierung beendet worden ist. Da die Engstelle 7 der Filtereinheit 6 langgestreckt ist und in die Ablaßöffnung 3 des Gehäuses einsetzbar ist, wird die Anderung der Höhe der Filtereinheit die Dichtung zwischen der Filtereinheit 6 und dem Gehäuse 1 durch die O-Ringe 10 nicht beeinträchtigen.

Deshalb wird kein Konzentrat aus dem Gehäuse entweichen, selbst wenn die Filtereinheit 6 sich an unterschiedlichen Höhen befindet.

Wie in Figur 5B gezeigt ist, enthält jede Seite der Filtereinheit 6 eine semipermeable Membran 12, die Filtrat von konzentrierter Lösung innerhalb der Kammer 2 trennt. Jede Seite der Filtereinheit 6 enthält Rillen 13, die Nuten 14 erzeugen (wie es in Figur 5 gezeigt ist), um Filtrat, das durch die Membran in Richtung auf die Engstelle 7 der Filtereinheit 6 geflossen ist, zu der Ablaßöffnung 3 des Gehäuses zu leiten. Die durch die Rillen geformten Nuten laufen entlang der Oberfläche der Filtereinheit 6 in Richtung auf den Durchgangsweg 9 an dem sich verjüngenden Bodenabschnitt der Filtereinheit, der zu dem Durchgangsweg 8 innerhalb der Engstelle 7 führt, die an dem unteren Ende des Gehäuses 1 gelegen ist. Filtrat, das die Membran 12 durchdringt, wird in Richtung auf den Durchgangsweg 9 und in den Durchgangsweg 8 gezogen&sub1; wo es zu der Ablaßöffnung 3 des Gehäuses 1 fließt.

Wie in Figur 5A gezeigt ist, kann die Membran heißverschweißt, durch Ultraschall versiegelt, geklebt oder durch irgendein anderes Mittel an den äußeren Umfang jeder Seite der Filtereinheit 6 dicht angeklebt werden. Die Heißverschweißung 29 verhindert wirksam, daß Konzentrat innerhalb des Gehäuses in den Durchgangsweg 9 und in die Ablaßöffnung 3 fließt.

Ein Filtratbecher 15, der in den Figuren 3A und 38 gezeigt ist, enthält Schraubgewinde 16 an seinem oberen Abschnitt, die mit den komplimentären Gewinden 4, die an dem Bodenabschnitt des Gehäuses 1 liegen, zum Eingriff kommen können. Unter Anwendung dieser Mittel kann der Filterbecher 15 an dem Gehäusel befestigt werden, indem der Filtratbecher 15 an das Gehäuse 1 geschraubt wird. Um zu verhindern, daß sich Druck innerhalb des Filtratbechers 15 aufbaut, sollte der Becher belüftet werden. Das Belüften kann durchgeführt werden, wenn die Gewinde 4, 16 des Filtratbechers und des Gehäuses keine luftdichte Dichtung bilden. Alternativ dazu kann die Seite des Filtratbechers eine oder mehrere direkte Belüftungsöffnungen 28 enthalten, die sich mit einer oder mehreren Nuten 26, die in Figur 1 gezeigt sind, schneiden, um Luft von dem Filtratbecher ausströmen zu lassen

Wie in Figur 1 gezeigt ist, ist ein Deckel 20 über dem oberen Abschnitt des Gehäuses 1 anbringbar&sub1; der die Kammeröffnung und die darin enthaltenen Paßstellen 5 abdeckt. Wie in Figur 1 gezeigt ist, entsteht ein Spalt 30 zwischen dem oberen Teil des Deckels 20 und dem oberen Teil des Gehäuses 1, wenn der Deckel auf das Gehäuse aufgesetzt ist. Dies gestattet, daß die Filtereinheit innerhalb des Gehäuses und der Kappe an unterschiedlichen Höhen eingepaßt werden kann. Jede Höhe wird durch die Anordnung der Filtereinheitanschläge 11 innerhalb der Paßstellen 5 in dem Gehäuse vorgegeben. Der Deckel 20 wird durch Belüftungswege 27 belüftet, um zu gestatten, daß Atmosphärendruck in das Gehäuseleintritt,wenn die Einrichtung innerhalb einer Zentrifuge eingespannt ist, um das Entstehen eines Vakuums darin zu verhindern.

Zum Filtrieren wird der Apparat zusammengebaut, wie es in Figur 1 gezeigt ist, indem die Filtereinheit 6 in das Gehäuse 1 so eingesetzt wird, daß die Engstelle 7 innerhalb der Ablaßöffnung 3 eingesetzt ist und darin abgedichtet ist. Der Filtratbecher 15 wird dann auf den Boden des Gehäuses mittels der mit Schraubgewinde versehenen Mittel 4, 16 geschraubt. Dann kann eine Lösung vom makromolekularen Typ, die filtriert und konzentriert werden soll, innerhalb des Gehäuses 1 in die Kammer 2 eingebracht werden, wo sie die Membran 12 der Filtereinheit 6 und die inneren Wände des Gehäuses 1 kontaktiert. Der belüftete Deckel 20 wird dann auf das obere Teil des Gehäuses aufgesetzt. Der gesamte Apparat kann in einen Zentrifugenrotor eingesetzt werden, wobei der Filtratbecher 15 so nach außen gerichtet ist, daß die Zentrifugalkraft das Filtrat durch die Membran 12 und in den Filtratbecher 15 lenkt. Die Filtrierung wird beendet, wenn die Menge des Konzentrats innerhalb des Gehäuses 1 ein Niveau unterhalb des Durchgangsweges 9 innerhalb der Filtereinheit 6 erreicht. Dieses Niveau kann eingestellt werden, indem die Anschläge 11 an dem oberen Ende der Filtereinheit innerhalb der unterschiedlichen Paßstellen 5 an dem oberen Ende des Gehäuses so eingestellt werden, daß die Höhe des Durchgangsweges 9 einjustiert werden kann.

Nachdem die Filtrierung beendet worden ist, d.h. der Anschlagstop eingetreten ist, kann der Apparat von der Zentrifuge entfernt werden und der Filtratbecher 15 von dem Boden des Gehäuses 1 abgeschraubt werden. Das Filtrat wird sich innerhalb des Filtratbechers 15 aufgesammelt haben. Da der Apparat bis zum Anschlagstop filtriert worden ist, wird Konzentrat innerhalb des Gehäuses 1 verbleiben. Das Konzentrat wird jedoch nicht aus dem Gehäuse auslaufen, nachdem der Filtratbecher entfernt worden ist. Ein Konzentratbecher 17, der in den Figuren 4A und 4B gezeigt ist, kann dann auf den Boden des Gehäuses aufgeschraubt werden und der Apparat in eine Zentrifuge gesetzt werden und rotieren gelassen werden, so daß das Konzentrat sich in dem Konzentratbecher ansammelt.

In dem Konzentratbecher 17 ist ein vorstehendes Glied 18 vorhanden, das sich von dem Boden des Bechers in dessen oberen Teil erstreckt. Das vorstehende Teil 18 ist in der Mitte des Bechers derart angeordnet, daß dann, wenn der Konzentratbecher 17 auf den Boden des Gehäuses aufgeschraubt ist, das vorstehende Teil 18 die Engstelle 7 der Filtereinheit 6 berührt und das gesamte Filterglied 6 relativ zu dem Gehäuse 1 nach oben drückt. Die Dichtung zwischen der Engstelle 7 an dem Bodenabschnitt der Filtereinheit 6 und der Ablaßöffnung 3 des Gehäuses 1, die durch die O-Ringe 10 gebildet ist, wird dann nicht mehr in Ordnung sein. Dies löst die Dichtung des Bodenabschnitts des Gehäuses 1 und gestattet, daß das innerhalb des Gehäuses verbleibende Konzentrat durch die Ablaßöffnung und in den Konzentratbecher 17 fließt. Der längliche Durchgangsweg 8 der Filtereinheit 6 wird durch das vorstehende Glied 18 abgedichtet und dadurch wird verhindert, daß Filtrat durch die Ablaßöffnung fließt. Der Apparat kann dann in eine Zentrifuge eingespannt werden, um das Konzentrat zu zwingen, in den Konzentratbecher zu fließen. Alternativ dazu und um das nochmalige Einspannen des Apparats in eine Zentrifuge zu vermeiden, kann das innerhalb des Bodenabschnitts des Gehäuses 1 verbliebene Konzentrat mit einer Pipette entfernt werden.

Der Apparat arbeitet auf dem Prinzip, daß die Zentrifugalkraft parallel zu der Ebene der Filtermembran 12 anders als bei Filtereinrichtungen wirkt, wo die Kraft normal auf die Ebene einer Filtermembran wirkt, die an dem Boden des Gehäuses gelegen ist. Die Kraft übt jedoch einen Druck durch die Lösung innerhalb des Gehäuses 1 aus, der seinerseits wiederum auf die Membran 12 ausgeübt wird. Dieser Druck bewirkt Filtrierung durch die Membran 12 und in die Filtereinheit 6, wo die Zentrifugalkraft das Filtrat in Richtung auf die Ablaßöffnung und in den Filtratbecher 15 zieht&sub4; Da die Zentrifugalkraft parallel zu der Menbranebene wirkt, werden die schwersten Moleküle innerhalb der Lösung und Konzentration von der Membran in Richtung auf den Boden des Gehäuses gezogen, wo sie das Membranfilter 12 nicht verstopfen werden. Die Kraft zieht auch jegliches Konzentrat, das auf der Membranoberfläche 12 verblieben ist, von der Oberfläche weg in Richtung auf den Boden der Filtereinheit, wodurch die Filtermembran 12 rein gehalten wird. Diese Eigenschaften ermöglichen, daß die Filtermembran mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet, da die schwersten Moleküle und das Konzentrat auf der Membran zu dem unteren Abschnitt des Gehäuses gezogen werden.

Der Benutzer kann höhere Konzentrationswerte erhalten, indem er die Einheit mit Lösung, die konzentriert werden soll, füllt, das Filtrieren in der Zentrifuge durchführt und dann das obige Verfahren ein- oder mehrere Male wiederholt, ohne das Konzentrat zwischen den Filtrierungsschritten zu entfernen.

Da der Filter wiederverwendbar ist, kann der Benutzer eine Filtrierung durchführen, das Konzentrat entfernen und dann dieses Verfahren ein- oder mehrere Male wiederholen. Dies gestattet dem Benutzer, größere Volumina als das maximale Volumen, das die Einheit in einem Schritt konzentrieren kann, zu konzentrieren.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in Figur 7 gezeigt ist, kann der Apparat mit einer Vakuumeinrichtung anstelle eines Zentrifugenrotors verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Filtratbecher 15 einen Seitenarrn 19 mit einem Durchgangsweg, der sich durch die Wand des Filtratbechers erstreckt. Wenn der Filtratbecher an dem Bodenabschnitt des Gehäuses durch Aufschrauben befestigt ist, kann ein (nicht gezeigter) Vakuumschlauch mit dem Seitenarm 19 verbunden werden, um Saugwirkung innerhalb des Filtratbechers zu erzeugen. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel muß der Filtratbecher 15 vollständig gegen das Gehäuse 1 abgedichtet sein. Dies kann durchgeführt werden, indem eine O-Ring- Dichtung 25 zwischen dem Gehäuse 1 und dem oberen Teil des Konzentratbechers 15 angebracht wird. Es können jedoch auch andere Dichtungseinrichtungen verwendet werden.

Der Apparat gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel wird zusammengebaut, indem die Filtereinheit 6 innerhalb des Gehäuses angebracht wird und der belüftete Deckel 20 an dem oberen Abschnitt des Gehäuses 1 angebracht wird, während der Filtratbecher 15 an dem Bodenabschnitt des Gehäuses befestigt wird. Mit einer Lösung in dem Gehäuse kann die Saugeinrichtung in Gang gesetzt werden, um eine Kraft zu erzeugen, die das Filtrat durch den Bodenabschnitt des Gehäuses 1 in den Filtratbecher 15 zieht. Diese Ausführungsform enthält die gleiche Anschlagstopeinrichtung, wie sie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Nachdem die Filtrierung beendet worden ist, kann das Konzentrat mit einer Pipette entfernt werden.

Es ist klar, daß die Erfindung in einer Vielzahl von Arten, die von den hier beschriebenen abweichen, umgesetzt werden kann. All diese Ausführungsformen sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, der durch die Ansprüche definiert wird.


Anspruch[de]

1. Filterapparat für Chargenverfahren zum Trennen einer Lösung, um ein Filtrat und ein Konzentrat zu erhalten, wobei der Apparat ein Gehäuse (1) mit einer Ablaßöffnung (3) an seinem unteren Ende, eine Filtereinheit (6), die in das Gehäuse einsetzbar ist, Dichtungsmittel (10) zwischen der Filtereinheit und dem Gehäuse zur Verhinderung, daß konzentrierte Lösung innerhalb des Gehäuses durch die Ablaßöffnung entweicht, und eine Einrichtung (15) zum Aufsammeln des Filtrats, das durch die Ablaßöffnung hindurch strömt, enthält und an der Filtereinheit semipermeable Membranen (12) befestigt sind, die sich vom oberen Teil in Richtung auf das untere Ende des Gehäuses erstrecken und die das Filtrat von der konzentrierten Lösung trennen, wobei der Apparat dadurch gekennzeichnet ist, daß:

die Filtereinheit mehrere Filtrierungsseiten aufweist, von denen jede eine Oberfläche umfaßt, die mit einer semipermeablen Membran bedeckt ist und die gestattet, daß das durch die Membran hindurch getretene Filtrat zwischen der Oberfläche und der Membran fließt, jede Filtrierungsseite eine Öffnung (9) aufweist, die in dem Abschnitt gelegen ist, der von der semipermeablen Membran bedeckt ist, und die sich durch die Seite in einen Durchgangsweg (8) innerhalb der Filtereinheit erstreckt, wobei der Durchgangsweg zu der Ablaßöffnung an dem unteren Ende des Gehäuses führt, die Öffnungen in den Filtrierungsseiten oberhalb der Dichtungsmittel zwischen der Filtereinheit und dem Gehäuse so gelegen sind, daß während der Filtrierung verhindert wird&sub1; daß der Apparat bis zur Trockenheit filtriert.

2. Der Filterapparat nach Anspruch 1, bei dem die Oberflächen der Filtereinheit (6) jeweils eine mit Rillen versehene Oberfläche (13) aufweist.

3. Der Filterapparat nach Anspruch 2, bei dem die Filtereinheit eine Engstelle (7) umfaßt, die an ihrem unteren Abschnitt gelegen ist und durch die der Durchgangsweg (8) hindurchführt, wobei die Engstelle in die Ablaßöffnung (3) des Gehäuses (1) einsteckbar ist, damit das Filtrat von der Filtereinheit (6) in die Ablaßöffnung fließen kann.

4. Der Filterapparat nach Anspruch 3, bei dem die Mittel zur Verhinderung, daß Konzentrat innerhalb des Gehäuses durch die Ablaßöffnung entweicht, eine Dichtung (10) um die Engstelle herum umfassen.

5. Der Filterapparat nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Aufsammeln von Filtrat einen Filtratbecher (15) umfaßt.

6. Der Filterapparat nach Anspruch 5, bei dem das Gehäuse weiterhin durch Schrauben zum Eingriff bringbare Mittel (4) umfaßt, die in der Lage sind, mit mit komplimentären Gewinden versehenen Eingreifeinrichtungen (16) innerhalb des Filtratbechers funktionsmäßig zum Eingriff zu kommen.

7. Der Filterapparat nach Anspruch 1, bei dem die Filtereinheit einen oder mehrere Anschläge (11) enthält, der bzw. die von der Filtereinheit vorstehen, und das Gehäuse eine Vielzahl von Paßstellen (5) enthält, die in der Lage sind, einen Anschlag aufzunehmen, wobei diese Paßstellen an unterschiedlichen Stellen entlang der Höhe des Gehäuses liegen, um dadurch zu gestatten, daß die Filtereinheit an unterschiedliche relative Positionen innerhalb des Gehäuses gesetzt wird.

8. Der Filterapparat nach Anspruch 4, der außerdem einen oder mehrere Anschläge (11) auf der Filtereinheit enthält, bei dein das Gehäuse (1) eine Vielzahl von Paßstellen (5) enthält, die einen Anschlag aufnehmen können, wobei diese Anschläge an unterschiedlichen Stellen entlang der Höhe des Gehäuses liegen, um dadurch zu gestatten, daß die Filtereinheit an unterschiedliche relative Positionen innerhalb des Gehäuses gesetzt wird.

9. Der Filterapparat nach Anspruch 4, der außerdem eine Einrichtung zum Aufsammeln des Konzentrats (17) nach dem Entfernen der Einrichtung zum Aufsammeln des Piltrats umfaßt, wobei diese Einrichtung zum Aufsammeln des Konzentrats entfembar an dem Gehäuse befestigbar ist.

10. Der Filterapparat nach Anspruch 9, bei dem die Einrichtung zum Aufsammeln des Konzentrats einen Konzentratbecher (17) umfaßt, in dem ein vorstehendes Teil (18) vorgesehen ist, das in der Lage ist, in die Ablaßöffnung (3) des Gehäuses (1) eingesteckt zu werden, so daß dann, wenn das vorstehende Teil in die Ablaßöffnung eingesteckt wird, die Filtereinheit (6) verlagert wird und gestattet, daß Konzentrat aus dem Inneren des Gehäuses mit in die Ablaßöffnung und in den Konzentratbecher fließt.

11. Der Filterapparat nach Anspruch 10, bei dem der Konzentratbecher durch Schrauben mit dem Gehäuse in Eingriff bringbar ist.

12. Der Filterapparat nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Aufsammeln von Filtrat dicht an das Gehäuse angeschlossen ist und Mittel zum Anschließen einer Vakuumsaugeinrichtung (19) innerhalb der Einrichtung zum Aufsammeln von Filtrat enthält, um Filtrat dort hineinzudrücken.







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