DE10022259A1 - Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen - Google Patents

Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen

Info

Publication number
DE10022259A1
DE10022259A1 DE10022259A DE10022259A DE10022259A1 DE 10022259 A1 DE10022259 A1 DE 10022259A1 DE 10022259 A DE10022259 A DE 10022259A DE 10022259 A DE10022259 A DE 10022259A DE 10022259 A1 DE10022259 A1 DE 10022259A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
retentate
filtrate
longitudinal
spacer element
crossflow filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10022259A
Other languages
English (en)
Inventor
Hans-Weddo Schmidt
Ulrich Grummert
Ina Mackenstedt
Claudia Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Original Assignee
Sartorius AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius AG filed Critical Sartorius AG
Priority to DE10022259A priority Critical patent/DE10022259A1/de
Priority to US10/258,963 priority patent/US6916420B2/en
Priority to EP01931623A priority patent/EP1289631A1/de
Priority to AU58351/01A priority patent/AU5835101A/en
Priority to PCT/EP2001/004435 priority patent/WO2001085316A1/de
Publication of DE10022259A1 publication Critical patent/DE10022259A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08Flat membrane modules
    • B01D63/081Manufacturing thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08Flat membrane modules
    • B01D63/082Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/084Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Crossflow-Filterkassetten (1), welche zwischen Einspannplatten angeordnet in Crossflow-Filtrationsanlagen betrieben werden und sich für die Filtration partikelbelasteter proteinhaltiger, fetthaltiger und zellhaltiger Medien eignen. Sie haben hohe Standzeiten, Retentat- und Filtratflüsse. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind dazu die Überströmspalte (4) aus einem Retentatabstandshalterelement (3) und aus zwei Retentatabstandshalterrahmen (3', 3'') gebildet, die das Retentatabstandshalterelement (3) beidseitig im Randbereich abdecken. Das Retentatabstandshalterelement (3) besteht aus einer offenmaschigen Matrix (16), die aus sich kreuzenden Längs- (17) und Querfäden (18) aufgebaut ist. Benachbarte Längs- (17) und Querfäden (18) nehmen jeweils zueinander einen 5- bis 15fachen Abstand (20, 21) ihrer Dicke ein. Sie reicht von 150 bis 600 mum. Die Retentatabstandshalterrahmen (3', 3'') haben eine Dicke (22) größer 50 bis 200 mum. DOLLAR A Mit den erfindungsgemäßen Crossflow-Filterkassetten können vor allem Fluide im Pharma- und Biotechnologiebereich zur Werkstoffgewinnung, Aufkonzentrierung von Stoffen, Abtrennung unerwünschter Bestandteile und Sterilisierung filtriert werden.

Description

Die Erfindung betrifft Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen, welche zwischen Einspannplatten angeordnet in Crossflow- Filtrationsanlagen betrieben werden.
Mit den erfindungsgemäßen Crossflow-Filterkassetten können Fluide, wie partikelbelastete Flüssigkeiten, insbesondere proteinhaltige, fetthaltige und zellhaltige Medien, wie sie vor allem in pharmazeutischen und biotechnologischen Prozessen anfallen, im Labor-halbtechnischen und industriellen Maßstab nach dem Crossflow- Prinzip zur Wertstoffgewinnung, Aufkonzentrierung von Stoffen, Abtrennung unerwünschter Bestandteile und Sterilisierung filtriert werden.
Die Crossflow-Filtration wird mit Filterkassetten in entsprechenden Crossflow- Filtrationsanlagen durchgeführt, in denen mindestens eine Filterkassette, in der Regel aber mehrere Filterkassetten hintereinander als Stapel angeordnet sind. Derartige Crossflow-Filterkassetten werden beispielsweise in den Patentschriften DE-PS 34 41 249 und US-PS 47 15 955 beschrieben. Die Filterkassetten sind aus einer Vielzahl benachbarter Filterzellen aufgebaut, die aus stapelförmig angeordneten, flächigen Zuschnitten von mindestens einem Retentatabstandshalterelement als Bestandteil zur Ausbildung eines Überströmspalts für zu filtrierendes Fluid, einer ersten Membran, einem Filtratabstandshalter zur Ausbildung eines Filtratsammelspalts und einer zweiten Membran bestehen. Im peripheren Randbereich sind die Zuschnitte von einer Dichtungsmasse zur Filterkassette verbunden. Die Zuschnitte verfügen darüber hinaus in ihren Randbereichen über fluchtende Durchbrechungen zur Ausbildung von vorzugsweise senkrecht zur Fläche der Zuschnitte verlaufenden Kanälen für Fluidzulauf, Retentatablauf und Filtratablauf. Dabei sind jene Durchbrechungen der Abstandshalter, die zu den Kanälen hin geschlossen zu halten sind, in ihren peripheren Randbereichen von einer über die Ebene der Abstandshalter geringfügig überstehenden Dichtungsmasse fluiddicht eingefaßt. Die übrigen Durchbrechungen der Abstandshalter, die mit den Kanälen in kommunizierender Verbindung stehen, sind von keiner Dichtungsmasse eingefaßt, sondern offen. Bei der Crossflow-Filtration wird das zu filtrierende Fluid über eine Anströmplatte und entsprechende Kanäle in Überströmspalte der Filterkassetten für zu filtrierendes Fluid gedrückt. Es überströmt die Membranfläche und wird als Retentat abgeführt. Ein Teil des Fluids permeiert durch die Membran hindurch und wird im Filtratsammelspalt gesammelt und über entsprechende Kanäle und eine Abströmplatte als Filtrat aus der Anlage abgeführt.
Zum Schutz der Membranen vor mechanischen Beschädigungen, die insbesondere im Übergangsbereich der Dichtungsmassen eintreten und durch zu starkes An- oder Eindrücken der Membranen an oder in die Abstandshalterelemente verursacht werden, schlägt die DE-PS 34 41 249 einen Einbau von Schutzrahmen zwischen den Zuschnitten vor. Neben dem dadurch erreichten Schutz der Membranen vor mechanischer Beschädigung werden gleichzeitig die Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid in gewissen Grenzen in ihrer Höhe vergrößert. Darüber hinaus ist bekannt, stärkere Gewebe zur Vergrößerung der Höhe der Überströmspalte zu verwenden. Mit diesen sogenannten Weitspaltmodulen soll bei der Crossflow-Filtration ein vorzeitiges Verblocken der Filterkassetten vermieden werden. Nachteilig ist, daß sich bei der Crossflow-Filtration partikelbelasteter proteinhaltiger, fetthaltiger und zellhaltiger Medien, wie sie insbesondere in pharmazeutischen und biotechnologischen Prozessen anfallen, Partikel und Proteine in den Maschen des Gewebes im Überströmspalt verfangen und ansammeln. Diese Ansammlungen stellen ein Strömungshindernis für das zu filtrierende Fluid dar und befördern die weitere Ablagerung von Stoffen. Die bekannten Crosflow-Filterkassetten in Form von Weitspaltmodulen sind deshalb für die Crossflow-Filtration derartiger Medien ungeeignet, weil bei ihrer Verwendung eine massive Abnahme des Retentatflusses auftritt und bereits nach kurzer Filtrationsdauer die Filtration zum Erliegen kommt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, Crossflow-Filterkassetten bereit zu stellen, die für eine Crossflow-Filtration partikelbelasteter proteinhaltiger, fetthaltiger und zellhaltiger Medien, wie sie insbesondere in pharmazeutischen und biotechnologischen Prozessen anfallen, geeignet sind und die sich durch eine große Standzeit und hohe Retentat- und Filtratflüsse auszeichnen.
Die Aufgabe wird durch Kombination der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
Die erfindungsgemäßen aus mikroporösen Membranen aufgebauten Crossflow- Filterkassetten besitzen einen Überströmspalt, der aus einem Retentatabstandshalterelement und aus zwei Retentatabstandshalterrahmen, die das Retentatabstandshalterelement beidseitig in seinen flächigen Randbereichen abdecken, gebildet ist.
Die Retentatabstandshalterrahmen weisen eine Dicke auf, die im Bereich von größer 50 bis 200 µm liegt, vorzugsweise bei 80 µm. Die Retentatabstandshalterrahmen werden bevorzugt aus Kunststoff, zum Beispiel aus PVDF, gefertigt, und sie weisen vorzugsweise zu dem Randbereich des Retentatabstandshalterelements kongruente Konturen auf, das heißt, daß entsprechende Durchbrechungen für die Ausbildung der Kanäle für die Fluidzufuhr, für den Retentatablauf und für den Filratablauf fluchtend ausgeprägt sind. Die Dicke der Retentatabstandshalterrahmen bewirkt zum Einen, daß zwischen dem Retentatabstandshalterelement und der benachbarten Membran über die gesamte Membranfläche hinweg ein Spalt offen bleibt, über den relativ grobe Partikel sowohl bei der Überströmung als auch bei der Rückspülung der Filterkassetten zu ihrer Regenerierung ausgespült werden können. Zum Anderen wird die Membran offensichtlich durch diesen Spalt und durch die bei der Durchströmung des erfindungsgemäß verwendeten Retentatabstandshalterelements hervorgerufenen Turbulenzen des zu filtrierenden Fluids in Schwingungen versetzt, wodurch eine Ablagerung von Stoffen an der Oberfläche der Membran erschwert wird und die Membran weniger verblockt (Membranfouling). Außerdem wird die gesamte Membranoberfläche flitrationswirksam, weil das Retentatabstandshalterelement nicht auf der Membranoberfläche aufliegt. Die genannten Mittel führen offensichtlich zu einer Erhöhung der Standzeit und Filtrationsleistung. Im Unterschied dazu hat die Membran bei einem Überströmspalt, der lediglich durch ein Retentatabstandshalterelement, beispielsweise einem Gewebe oder Vlies, gebildet wird, keine Schwingungsmöglichkeiten.
Das erfindungsgemäß verwendete Retentatabstandshalterelement besteht aus einer offenenmaschigen Matrix aus sich kreuzenden Längs- und Querfäden. Die benachbarten Längs- und Querfäden nehmen jeweils zu einander einen 5- bis 15fachen Abstand ihrer Dicke ein. Die Fadendicke soll im Bereich von 150 bis 600 µm liegen. Offensichtlich wird bei dieser Konfiguration durch das Retentabstandshalterelement eine optimale turbulente Überströmung des zu filtrierenden Fluids im Überströmspalt erreicht. Die in Crossflow-Filterkassetten vom Weitspaltmodultyp üblicherweise verwendeten Gewebe als Retentatabstandshalter beispielsweise mit einer Fadendicke von etwa 300 µm und einem Fadenabstand, der etwa ihrer Fadendicke entspricht, führen dagegen bereits nach kurzer Filtrationszeit zu einer Verblockung der Filterkassette. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Fäden an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden sind. Damit wird zum einen die Konfiguration der offenmaschigen Matrix stabil gehalten und zum anderen werden im Bereich der Kreuzungspunkte Toträume zwischen den Fäden weitgehend vermieden, wodurch die Ansammlung von Ablagerungen in diesem Bereich zurück gedrängt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Längs- und Querfäden aus organischen Polymerfasern, die durch einen Extrusionsprozeß erzeugt wurden und wo die Fäden noch im erweichten Zustand an ihren Kreuzungspunkten in Form eines extrudierten Gitterwerkes verschmolzen sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich für eine Zurückdrängung der Verblockung des Überströmspalts erwiesen, wenn die Fäden der Matrix während der Extrusion verstreckt werden. Dadurch entsteht eine Matrix, deren Fäden im Bereich der Kreuzungspunkte in ihrem Durchmesser größer sind als im Bereich zwischen den Kreuzungspunkten, wobei es besonders erwünscht ist, wenn der Durchmesser der Fäden im mittleren Bereich zwischen den Kreuzungspunkten am geringsten ist. Der Durchmesser sollte sich um mindestens 5% verringern. Eine derartige Matrix weist darüberhinaus einen verminderten Strömungswiderstand gegenüber dem zu filtrierenden Medium auf. Wird eine Matrix, beispielsweise in Form eines Gewebes verwendet, bei der die Fäden an ihren Kreuzungspunkten nicht verbunden sind, bilden sich im Bereich dieser Kreuzungspunkte Ablagerungen, wie zum Beispiel proteinartige Koagulate, die zu einer Verblockung des Überströmspalts führen. Vorzugsweise sollte die offenmaschige Matrix symmetrisch aufgebaut sein, wobei die Fäden zueinander einen Winkel von 90° einschließen sollten. Eine optimale Filtrationsleistung der Crossflow-Filterkassetten wird erreicht, wenn die Längs- und Querfäden der Matrix zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids einen Winkel von vorzugsweise 45° einnehmen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen die Längsfäden der Matrix in einer ersten Ebene und die Querfäden der Matrix in einer zweiten Ebene, die zur ersten Ebene parallel ist. Dadurch wird eine turbulente Überströmung begünstigt und eine Verblockung des Überströmspalts vermieden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Möglichkeit der Membranschwingung noch dadurch unterstützt, daß auf der Filtratseite der Membran ebenfalls ein Filtratabstandshalterrahmen eingebracht wird. In diesem Fall besteht der Filtratabstandshalter aus einem Filtratabstandshalterelement mit dieses beidseitig in seinen flächigen Randbereichen abdeckenden Filtratabstandshalterrahmen. Die Filtratabstandshalterrahmen besitzen eine geringere Dicke als die Retentatabstandshalterrahmen. Sie beträgt bis zu 50 µm, wobei 50 µm bevorzugt sind. Die Erfindung soll anhand der Figuren und der Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Dabei zeigen
Fig. 1 schematisch einen explosionsartigen Schnitt durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Crossflow-Filterkassette und
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Retentatabstandshalter entlang der Linie A-A' der Fig. 1.
Die erfindungsgemäßen Crossflow-Filterkassetten 1 bestehen gemäß der Fig. 1 aus einer Vielzahl benachbarter Filterzellen 2, die aus stapelförmig angeordneten flächigen Zuschnitten aufgebaut sind. Die flächigen Zuschnitte sind ein Retentatabstandshalterelement 3, das beidseitig in seinem flächigen Randbereich mit Retentatabstandshalterrahmen 3' und 3" abgedeckt ist und welche zusammen einen Überströmspalts 4 für zu filtrierendes Fluid ausbilden, eine erste Membran 5, ein Filtratabstandshalter 6 zur Ausbildung eines Filtratsammelspalts 7 und eine zweite Membran 8. Die flächigen Zuschnitte 3, 5, 6 und 8 verfügen gemäß der Fig. 1 und 2 über fluchtende Durchbrechungen 9, 10 und 11 zur Ausbildung von senkrecht zur Fläche der Zuschnitte 3, 5, 6 und 8 verlaufenden Kanälen für Fluidzulauf 12, Retentatablauf 13 und Filtratablauf 14. Dabei sind jene Durchbrechungen der Abstandshalter 3, 6, die zu den Kanälen hin geschlossen sind, von einer über die Ebene der Abstandshalter geringfügig überstehenden Dichtungsmasse 15 fluiddicht eingefaßt. Das Retentatabstandshalterelement 3 besteht aus einer offenmaschigen Matrix 16, die aus sich kreuzenden Längs- 17 und Querfäden 18 aufgebaut ist. Die Fäden 17, 18 sind an ihren Kreuzungspunkten 19 untereinander verbunden. Die benachbarten Längs- und Querfäden nehmen jeweils zueinander einen Abstand 20, 21 ein, der dem 5- bis 15fachen ihrer Dicke entspricht. Die Retentatabstandshalterrahmen haben eine Dicke 22 im Bereich von 75 bis 200 µm (Fig. 1).
In den nun folgenden Beispielen wurde eine aufgeschlossene Fermentationslösung mit einer vorgegebenen Biomassebelastung von zum Beispiel 3 kg CWW/m2 (CWW steht für "cell wet weight" d. h. für Zellfeuchtgewichtsäquivalent) über Crossflow- Filterkassetten filtriert, wobei ein Fermentationsprodukt über das Filtrat gewonnen werden soll.
Bei der Biomassebelastung muß unterschieden werden zwischen der Biomassekonzentration im Retentat (g/l) und der flächenspezifischen Biomassebelastung (kg/m2). Eine zu hohe Biomassekonzentration im Retentat kann zu Verstopfungen der Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid führen, wogegen eine zu große flächenspezifische Biomassebelastung zu einer Deckschichtbildung auf der Membran führt.
Sämtliche Filterkassetten waren mit einer hydrophilen, mikroporösen Membranen aus vernetztem Cellulosehydrat mit einer Porengröße von 0,45 µm (Hydrosart®, Sartorius AG), einem Filtratabstandshalterelement aus einem Gewebe mit einer Dicke von 450 µm (Fadendicke etwa 210 µm, Fadenabstand 210 µm), der auf beiden Seiten mit Filtratabstandshalterrahmen einer Dicke von je 50 µm belegt war, ausgerüstet. Die in den Beispielen 1 bis 5 verwendeten Crossflow-Filterkasseften unterschieden sich hinsichtlich ihres Retentatabstandshalterelements, der Dicke der Retentatabstandshalterrahmen, der Anzahl der Überströmspalte für Filtrat und für zu filtrierendes Fluid (Retentat) und der Ausrichtung der Längs- und Querfäden der Matrix zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids.
Beispiel 1
Die Filtration wurde durchgeführt mit einer Crossflow-Filterkassefte als Weitspaltmodul des Standes der Technik Sartocon® Slice (Sartorius AG). Sie besaß:
16 Überströmspalte für Filtrat, 17 Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid, Retentatabstandshalterrahmen der Dicke 50 µm und ein Gewebe der Dicke von 610 µm als Retentatabstandshalterelement mit Fäden einer Dicke von etwa 300 µm, wobei der Abstand zwischen den Fäden etwa 300 µm betrug. Die Längs- und Querfäden der Matrix nahmen zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids einen Winkel von 60° beziehungsweise 30° ein.
Die Crossflow-Filtration zeigte bereits im 2. Filtrationszyklus eine deutliche Abnahme des Retentatflusses, während sie im 3. Filtrationszyklus auf Grund der Verblockung der Überströmspalte vollständig zum Erliegen kam.
Beispiel 2
Die Crossflow-Filterkassefte besaß:
13 Überströmspalte für Filtrat, 14 Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid, Retentatabstandshalterrahmen der Dicke 125 µm und eine offenmaschige Matrix in Form eines Gewebes der Dicke von 450 µm als Retentatabstandshalterelement mit Fäden einer Dicke von etwa 210 µm, wobei der Abstand zwischen den Fäden etwa 250 µm betrug. Die Längs- und Querfäden der Matrix nahmen zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids einen Winkel von 60° beziehungsweise 30° ein.
Die Crossflow-Filtration zeigte eine sprunghafte Abnahme des Retentatflusses während des 2. Filtrationszyklus, der Filtratfluß ging auf etwa 70% des Ausgangswertes zurück, während nach 8 Filtrationszyklen keine Verblockung der Überströmspalte auftrat.
Beispiel 3
Die Crossflow-Filterkassette besaß:
10 Überströmspalte für Filtrat, 11 Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid, Retentatabstandshalterrahmen der Dicke 80 µm und eine offenmaschige Matrix in Form eines Gitterwerks der Dicke von 1030 µm als Retentatabstandshalterelement mit Fäden einer Dicke von etwa 500 und 650 µm, wobei der Abstand zwischen den Fäden etwa 1500 µm betrug. Die Fäden waren an den Kreuzungspunkten verbunden. Die Längs- und Querfäden der Matrix nahmen zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids einen Winkel von 45° ein.
Unabhängig von der Biomassebelastung bis zu 3 kg CWW/m2 blieben die Retentat- und Filtratflüsse auch nach 7 Zyklen konstant. Eine Verblockung trat nicht auf.
Beispiel 4
Die Crossflow-Filterkassette besaß:
12 Überströmspalte für Filtrat, 13 Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid, Retentatabstandshalterrahmen der Dicke 80 µm und eine offenmaschige Matrix in Form eines Gitterwerks der Dicke von 760 µm als Retentatabstandshalterelement mit Fäden einer Dicke von etwa 450 und 350 µm, wobei der Abstand zwischen den Fäden etwa 2400 µm betrug. Die Fäden waren an den Kreuzungspunkten verbunden. Die Längs- und Querfäden der Matrix nahmen zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids einen Winkel von 45° ein. Die Crossflow-Filterkassette besaß eine effektive Membranfläche von 0,1 m2.
Selbst bei einer Biomassebelastung von bis zu 15 kg CWW/m2 blieben die Retentat- und Filtratflüsse auch nach 5 Zyklen konstant. Eine Verblockung trat nicht auf.
Beispiel 5
Es wurde eine Crossflow-Filterkassette benutzt, die den gleichen Aufbau besaß, wie die in Beispiel 4 beschriebene Crossflow-Filterkassette mit dem Unterschied, daß die effektive Membranfläche nicht 0,1 m2 betrug, sondern das 6-Fache (0,6 m2).
Mit einer Biomassebelastung von 3 kg CWW/m2 konnte in drei unabhängigen Filtrationsuntersuchungen gezeigt werden, daß die Skalierung linear verläuft und der Skalierungsfaktor 6 betrug. Der Retentatwasserwert ist 6-fach höher. Alle anderen Leistungsdaten (Filtratfluß bei Produktfiltration, Filtratwasserwert, Trennleistung) blieben unverändert im Vergleich zu den Daten, die mit einer Kassette nach Beispiel 4 erhalten wurden.
Liste der Bezugszeichen
1
Crossflow-Filterkassetten
2
Filterzellen
3
Retentatabstandshalterelement
3
',
3
" Retentatabstandshalterrahmen
4
Überströmspalts für zu filtrierendes Fluid
5
erste Membran
6
Filtratabstandshalter
7
Filtratsammelspalt
8
zweite Membran
9
,
10
,
11
fluchtende Durchbrechungen
12
Kanal für Fluidzulauf
13
Kanal für Retentatablauf
14
Kanal für Filtratablauf
15
Dichtungsmasse
16
offenmaschige Matrix
17
Längsfäden
18
Querfäden
19
Kreuzungspunkte
20
,
21
Abstand der Längs- und Querfäden
22
Dicke der Retentatabstandshalterrahmen
3
',
3
"

Claims (9)

1. Crossflow-Filterkassetten (1) in Form von verbesserten Weitspaltmodulen, die aus einer Vielzahl benachbarter Filterzellen (2) aufgebaut sind, welche aus stapelförmig angeordneten, flächigen Zuschnitten von mindestens einem Retentatabstandshalterelement (3) als ein Bestandteil zur Ausbildung eines Überströmspalts (4) für zu filtrierendes Fluid, einer mikroporösen, ersten Membran (5), einem Filtratabstandshalter (6) zur Ausbildung eines Filtratsammelspalts (7) und einer mikroporösen, zweiten Membran (8) bestehen, die über fluchtende Durchbrechungen (9, 10, 11) zur Ausbildung von senkrecht zur Fläche der Zuschnitte (3, 5, 6, 8) verlaufenden Kanälen für Fluidzulauf (12), Retentatablauf (13) und Filtratablauf (14) verfügen und wobei jene Durchbrechungen der Abstandshalter (3, 6) von einer über die Ebene der Abstandshalter (3, 6) geringfügig überstehenden Dichtungsmasse (15) fluiddicht eingefaßt sind, die zu den Kanälen hin geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Überströmspalt (4) gebildet ist aus dem Retentatabstandshalterelement (3) und aus zwei Retentatabstandshalterrahmen (3', 3"), die das Retentatabstandshalterelement (3) beidseitig in seinen flächigen Randbereichen abdecken, wobei
das Retentatabstandshalterelement (3) aus einer offenenmaschigen Matrix (16) besteht, die aus sich kreuzenden Längs- (17) und Querfäden (18) aufgebaut ist derart, daß die benachbarten Längs- (17) und Querfäden (18) jeweils zu einander einen 5- bis 15fachen Abstand (20, 21) ihrer Dicke einnehmen, welche im Bereich von 150 bis 600 µm liegt und wobei
die Retentatabstandshalterrahmen (3', 3") eine Dicke (22) im Bereich von größer 50 bis 200 µm aufweisen.
2. Crossflow-Filterkassetten (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- (17) und Querfäden (18) an ihren Kreuzungspunkten (19) verbunden sind.
3. Crossflow-Filterkassetten (12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querfäden aus organischen Polymerfasern bestehen, die an den Kreuzungspunkten durch Extrusion verschmolzen sind.
4. Crossflow-Filterkassetten (12) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querfäden der Matrix im Bereich zwischen den Kreuzungspunkten einen um mindestens 5% verminderten Durchmesser haben im Bergleich zum Durchmesser im Bereich der Kreuzungspunkte.
5. Crossflow-Filterkassetten (12) nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querfäden der Matrix zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids einen Winkel von vorzugsweise 45° einnehmen.
6. Crossflow-Filterkassetten (12) nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs- und Querfäden der Matrix je in einer Ebene liegen.
7. Crossflow-Filterkassetten (12) nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtratabstandshalter (6) aus einem Filtratabstandshalterelement und dieses beidseitig in seinen flächigen Randbereichen abdeckenden Filtratabstandshalterrahmen besteht.
8. Crossflow-Filterkassetten (12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtratabstandshalterrahmen eine Dicke von bis zu 50 µm aufweisen.
9. Crossflow-Filterkassetten (12) nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporösen Membranen hydrophile Mikrofiltrationsmembranen aus vernetztem Cellulosehydrat sind.
DE10022259A 2000-05-08 2000-05-08 Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen Ceased DE10022259A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10022259A DE10022259A1 (de) 2000-05-08 2000-05-08 Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen
US10/258,963 US6916420B2 (en) 2000-05-08 2001-04-19 Wide passage cross-flow filter cassettes
EP01931623A EP1289631A1 (de) 2000-05-08 2001-04-19 Crossflow-filterkassetten in form von verbesserten weitspaltmodulen
AU58351/01A AU5835101A (en) 2000-05-08 2001-04-19 Cross-flow filter cassettes in the form of improved wide-slit modules
PCT/EP2001/004435 WO2001085316A1 (de) 2000-05-08 2001-04-19 Crossflow-filterkassetten in form von verbesserten weitspaltmodulen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10022259A DE10022259A1 (de) 2000-05-08 2000-05-08 Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10022259A1 true DE10022259A1 (de) 2001-11-15

Family

ID=7641111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10022259A Ceased DE10022259A1 (de) 2000-05-08 2000-05-08 Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6916420B2 (de)
EP (1) EP1289631A1 (de)
AU (1) AU5835101A (de)
DE (1) DE10022259A1 (de)
WO (1) WO2001085316A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015001207U1 (de) 2014-04-08 2015-03-23 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Filtrationsvorrichtung
DE102016004115A1 (de) 2016-04-05 2017-10-05 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Crossflow-Filtrationseinheit zur kontinuierlichen Diafiltration
DE102016004114A1 (de) 2016-04-05 2017-10-05 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Crossflow-Filtrationseinheit
DE102018006286B3 (de) 2018-08-08 2019-10-10 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Bioreaktor mit Filtereinheit und Verfahren zur Behandlung einer Zellbrühe

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10000186C2 (de) 2000-01-05 2003-09-04 Sartorius Gmbh Vorrichtung und Anlage zur Crossflow-Filtration
US20050269255A1 (en) * 2002-04-19 2005-12-08 Attila Herczeg Shaped flow distribution in filtration cassettes
DE102005008924A1 (de) * 2005-02-24 2006-08-31 Mann + Hummel Gmbh Filtereinheit, Filtervorrichtung und Filtrationsprozess für Fluide
US7510654B2 (en) 2005-12-29 2009-03-31 Spf Innovations, Llc Method and apparatus for the filtration of biological samples
US20080257814A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Millipore Corporation Filtration Cartridge
WO2013086498A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Emd Millipore Corporation High viscosity tff device design
CN104093470B (zh) * 2012-01-17 2016-05-11 宾州研究基金会 用于捕获液体中的颗粒或细胞的柔性过滤装置
AU2013364069B2 (en) * 2012-12-21 2018-03-01 Porifera, Inc. Separation systems, elements, and methods for separation utilizing stacked membranes and spacers
US9861937B2 (en) 2013-03-15 2018-01-09 Porifera, Inc. Advancements in osmotically driven membrane systems including low pressure control
DE102015108501A1 (de) 2015-05-29 2016-12-01 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Verfahren und Filtrationsvorrichtung zur Herstellung einer konzentrierten Produktlösung
CN107922220B (zh) 2015-06-24 2022-11-08 波里费拉公司 经由正向渗透使酒精溶液脱水的方法及相关***
CN110290854A (zh) 2016-12-23 2019-09-27 波里费拉公司 通过正向渗透除去醇溶液的组分和相关***
SG11202105318XA (en) * 2018-11-30 2021-06-29 Repligen Corp Single use aseptic tangential flow filtration systems and methods

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1270932A (en) * 1968-04-25 1972-04-19 Calmic Eng Co Ltd Dialysis apparatus
US3627137A (en) * 1968-10-10 1971-12-14 Milan Bier Dialyzing membrane envelope
BE792941A (fr) * 1971-12-20 1973-06-18 Sandoz Sa Dialyseur, notamment pour l'epuration du sang
US3993517A (en) * 1975-10-31 1976-11-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Thin cell electromembrane separator
US4087577A (en) * 1976-12-02 1978-05-02 Colgate-Palmolive Company Scrim reinforced plastic film
US4301013A (en) * 1980-09-11 1981-11-17 Abcor, Inc. Spiral membrane module with controlled by-pass seal
US4735718A (en) * 1983-05-04 1988-04-05 Millipore Corporation Multilayer membrane separator
DE3441249A1 (de) * 1983-11-15 1985-05-30 Sartorius GmbH, 3400 Göttingen Stapelfoermiges trennelement aus geschichteten zuschnitten zur behandlung von fluiden
US5868930A (en) * 1986-11-26 1999-02-09 Kopf; Henry B. Filtration cassette article and filter comprising same
US5593580A (en) * 1986-11-26 1997-01-14 Kopf; Henry B. Filtration cassette article, and filter comprising same
US4715955A (en) 1986-12-22 1987-12-29 Filtron Technology Corp. Ultrafiltration apparatus
US4902417A (en) * 1988-06-14 1990-02-20 Desalination Systems, Inc. Spiral-wound membrane cartridge with ribbed and spaced carrier layer
US4906372A (en) * 1989-05-17 1990-03-06 Desalination Systems, Inc. Spiral-wound membrane cartridge
DE4002295A1 (de) * 1990-01-26 1991-08-01 Geesthacht Gkss Forschung Dichtungsrahmen fuer membranstapel
FR2662114B1 (fr) * 1990-05-15 1994-04-29 Eurodia Sa Procede de fabrication d'un cadre separateur pour empilement dans un dispositif d'echange.
DE4028379A1 (de) * 1990-09-07 1992-03-12 Seitz Filter Werke Filtrationsmodul und filtrationsvorrichtung zur trennung und filtration von fluiden im crossflow-verfahren, sowie verfahren zur herstellung des filtrationsmoduls
SE9202791L (sv) * 1992-09-28 1994-03-29 Electrolux Ab Distanselement mellan membranytor för en fluidrenare och förfarande för framställning därav
DE4432627B4 (de) * 1994-09-14 2008-09-25 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Filtrationseinheit zur Abtrennung von Stoffen mit Membranadsorbern
US5824217A (en) * 1996-03-27 1998-10-20 Millipore Corporation Membrane filtration apparatus
DE19827473C1 (de) * 1998-06-19 1999-08-26 Sartorius Gmbh Verbesserte Crossflow-Filterkassetten
JP2000117065A (ja) * 1998-10-16 2000-04-25 Daicen Membrane Systems Ltd 平膜エレメント

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015001207U1 (de) 2014-04-08 2015-03-23 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Filtrationsvorrichtung
DE102014104984A1 (de) * 2014-04-08 2015-10-08 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Filtrationsvorrichtung
WO2015155099A1 (de) 2014-04-08 2015-10-15 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Filtrationsvorrichtung
DE102016004115A1 (de) 2016-04-05 2017-10-05 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Crossflow-Filtrationseinheit zur kontinuierlichen Diafiltration
DE102016004114A1 (de) 2016-04-05 2017-10-05 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Crossflow-Filtrationseinheit
WO2017174192A1 (de) 2016-04-05 2017-10-12 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Crossflow-filtrationseinheit zur kontinuierlichen diafiltration
US11612861B2 (en) 2016-04-05 2023-03-28 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Crossflow filtration unit for continuous diafiltration
DE102018006286B3 (de) 2018-08-08 2019-10-10 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Bioreaktor mit Filtereinheit und Verfahren zur Behandlung einer Zellbrühe
WO2020030684A1 (de) 2018-08-08 2020-02-13 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Bioreaktor mit filtereinheit und verfahren zur behandlung einer zellbrühe

Also Published As

Publication number Publication date
AU5835101A (en) 2001-11-20
WO2001085316A1 (de) 2001-11-15
US6916420B2 (en) 2005-07-12
US20030173285A1 (en) 2003-09-18
EP1289631A1 (de) 2003-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69828597T2 (de) Filter mit darin enthaltener filtrationskassette
EP1089805B1 (de) Crossflow-filterkassetten
DE10022259A1 (de) Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen
DE10000196B4 (de) Verbesserte Crossflow-Filtrationseinheit
DE69722310T2 (de) Wegwerfmembranmodul mit niedrigem Totvolumen
DE3884928T2 (de) Vorrichtung zur Membranfiltration und Verfahren zur Herstellung einer Membranfiltrationseinheit.
DE3441249C2 (de)
DE8990025U1 (de) Spiralförmig gewickelte Membranzelle für Umkehrosmose
EP2978519B1 (de) Filtrations- und emulgierungsvorrichtung
WO2006056159A1 (de) Rahmenloser, plattenförmiger filtrationskörper
DE3914592A1 (de) Verfahren, vorrichtung und filtermodul zur filtration von fluessigkeiten im cross-flow-betrieb
DE69815688T2 (de) Verfahren zur hohlfasern filtration
EP0291883A2 (de) Filtermodul aus Schichtenfilterelementen
DE2209116A1 (de) Filtervorrichtung
DE3816434A1 (de) Filtermodul aus schichtenfilterelementen
WO2006117366A2 (de) Crossflow-filtermembran, membranmodul, verbindungselement zum verbinden von modulkissen, verfahren zur herstellung eines modulelements, modul zur crossflow-filtration, verfahren zur crossflow-filtration und verwendung eines filters
DE3316540C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Truebstoffen aus Fluessigkeiten
WO2001096002A1 (de) Vorrichtung zur crossflow-filtration von flüssigkeiten
DE3341262A1 (de) Stapelfoermiges trennelement aus geschichteten zuschnitten zur behandlung von fluiden
EP1112114B1 (de) Filtermodul
DE69831030T2 (de) Membranfiltermodul und derartige Module enthaltende Membranfilteranlage
DE2622804C3 (de)
DE3830157A1 (de) Querstrom-filtermodul fuer die behandlung von fluessigkeiten und gasen
WO2000057996A1 (de) Vorrichtung mit mindestens einer in form einer hohlfaser vorliegenden membran zum filtrieren von körperflüssigkeiten
DE8433033U1 (de) Trennelement zur Behandlung von Fluiden

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SARTORIUS BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGEN, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SARTORIUS STEDIM BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGE, DE

8131 Rejection