DE1154439B - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Feststoffen in angereicherter und gereinigter Form mittels Filtermedium - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Feststoffen in angereicherter und gereinigter Form mittels Filtermedium

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DE1154439B DEB56813A DEB0056813A DE1154439B DE 1154439 B DE1154439 B DE 1154439B DE B56813 A DEB56813 A DE B56813A DE B0056813 A DEB0056813 A DE B0056813A DE 1154439 B DE1154439 B DE 1154439B
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anreicherung und Reinigung von Feststoffen aus stark verdünnten Suspensionen.
Zur Abtrennung der Feststoffe von der flüssigen Phase einer Suspension diente bisher die Filtration und die Zentrifugation. Bei beiden Methoden sind die Volumina, die in einem Arbeitsgang fraktioniert werden können, beschränkt. So werden bei der Filtration durch die zurückgehaltenen Partikeln die Poren der Membranen schnell verstopft, die Filtration verläuft immer langsamer und wird schließlich ganz verhindert. Ein Nachwaschen des Filterrückstandes ist damit unmöglich. Ein einmal durch Filtration gewonnener Rückstand kann nicht in der Filternutsche gelöst werden, er muß vielmehr in einen Kolben oder eine Flasche übergeführt und gelöst werden, was mit erheblichen Verlusten verbunden ist.
Die Zentrifugation hat den Nachteil, daß ζ. Β. Substanzen wie die Proteine, die sich in ihrem spezifischen Gewicht kaum unterscheiden, nicht oder nur unvollständig voneinander getrennt werden können. Oft ist es nicht mehr möglich, das Sediment in Lösung zu bringen. Das Nachwaschen des Sedimentes ist meist sehr verlustreich. Auch ist die Zentrifugation mit einem erheblichen Arbeits- und Energieaufwand verknüpft. Sie läßt sich häufig nicht in einem geschlossenen System ausführen und ist dadurch mit der Gefahr einer bakteriellen Verunreinigung verbunden. Um sie zu entfernen, werden insbesondere bei biologischem Material zusätzliche Filtrationen notwendig, die wiederum größere Verluste nach sich ziehen. Dazu kommt noch, daß die Zentrifugen kostspielige Apparaturen sind, so daß die Zentrifugation in einem Aufarbeitungsvorgang die Kalkulationen eines Präparates belastet.
Wie an Hand der Abbildungen erläutert wird, wurde nun ein Verfahren zur Gewinnung von Feststoffen in angereicherter und gereinigter Form, insbesondere von Bakterien und eiweißhaltigen Niederschlägen aus feststoffhaltiger Suspension gefunden, die mittels einer Umwälzpumpe auf der einen Seite eines als Trennwand zweier Kammern dienenden, für die Feststoffe undurchlässigen Filters vorbeigeführt wird, wobei die Kammer durch die die Suspension im Kreislauf auf dem Weg zum Vorratsgefäß und wieder zu diesem zurück hindurchfließt, durch mindestens eine Leiste unterteilt ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Förderrichtung des Flüssigkeitsstromes durch ein mit einer Uhr gekoppeltes Relais in bestimmten Zeitabständen auf Grund einer Änderung der Drehrichtung der Um-Verfahren und Vorrichtung
zur Gewinnung von Feststoffen
in angereicherter und gereinigter Form
mittels Filtermedium
Anmelder:
Behringwerke Aktiengesellschaft,
Marburg/Lahn
Dr. W. v. Pölnitz, Frankfurt/M.,
Dr. H. Engelhardt und Georg Erbach,
Marburg/Lahn,
sind als Erfinder genannt worden
wälzpumpe mehrmals unter Bildung von Wirbelströmen gewechselt wird, die Feststoffe vor dem Filter zurückgehalten werden und die flüssige Phase als Filtrat in die Kammer abfließt, wobei man zur quantitativen Gewinnung der Feststoffe von der Filtratkammer aus mit einem Flüssigkeitsstrom rückspült und das konzentrierte Material mit dem Rückspülmittel in einem Gefäß sammelt.
Fig. 1 stellt schematisch die Gesamtanlage dar;
Fig. 2 zeigt die vordere Kammer der Filteranlage; Fig. 3 zeigt die hintere Kammer der Filteranlage; Fig. 4 zeigt beide Kammern im Schnitt von der Schmalseite;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des oberen Teils von Fig. 4.
Die Bedeutung der Ziffern der Einzelteile und Leitungen ergeben sich aus der Beschreibung.
Um zu verhindern, daß sich trotz der in der Kammer 3 erzeugten Wirbelströme Feststoffe auf der Filterschicht 2 absetzen, wird, wie bereits angegeben, in bestimmten Zeitabständen die Strömungsrichtung der Umlaufpumpe 1 gegensinnig geschaltet. Diese Maßnahme wird durch ein mit einer Uhr versehenes Relais erreicht, durch das die Umlaufpumpe 1 gesteuert wird. Läuft die Pumpe im Gegensinn, so erzeugt sie in der Kammer 3 vor dem Filter 2 einen
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3 4
umgekehrten Wirbelstrom und gleichzeitig einen Sog, Organismen, Zellsuspensionen oder Eiweißnieder-
wodurch die Feststoffe weitgehend abgespült werden. schlage. Beispielsweise müssen Pertussiskeimsuspen-
Der ständige Wechsel der Strömungsrichtung zusam- sionen nach der Züchtung vom Nährmedium weit-
men mit dem zeitweise auftretenden Sog bewirkt, daß gehend getrennt und konzentriert werden, damit
sich die Filterschicht 2 nicht zusetzt und daß infolge- 5 Stammsuspensionen hergestellt werden können, die
dessen eine dauernde Filtration erfolgen kann. sich auf eine beliebige Konzentration — bezogen auf
Zur quantitativen Gewinnung der Feststoffe leitet Keimzahl je Milliliter verdünnen lassen,
man durch die hinter dem Filter 2 befindliche Kam- Bei vorliegendem Verfahren wird eine Suspension
mer 4 und durch das Filter 2 hindurch unter Druck im Kreislauf an dem Filter vorbeigeführt, wobei die
— etwa mittels Druckapparatur in der Flasche 13 — io Konzentration der suspendierten Partikeln laufend
einen rückläufigen Flüssigkeitsstrom und fängt das zunimmt, aber im ganzen Kreislauf einschließlich der
konzentrierte Material in einer Flasche 7 od. dgl. auf. Vorratsflasche annähernd gleich hoch ist. Ein all-
Das konzentrierte Material kann gewaschen mähliches Sammeln von Schlammbestandteilen werden, indem man z. B. den Vorratsbehälter 5 be- während der Anreicherung und der Reinigung in liebig oft mit einer bestimtmen Menge der gewünsch- 15 einem Trichter, aus dem der Schlamm durch Preßluft ten Waschfllüssigkeit, z. B. destilliertem Wasser, auf- herausgedrückt wird, ist nicht Gegenstand der vorfüllt und die so gewonnene Suspension jeweils wieder liegenden Erfindung. Die Änderung der Förderkonzentriert, richtung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat den
Zur Aufnahme der suspendierten Partikeln in der Zweck, den Flüssigkeitsstrom in beiden Richtungen
gewünschten Flüssigkeit wird nach Beendigung der ao an der Membran vorbei in die Kammer zu leiten und
Konzentrierung die Kammer 4 mit der Flüssigkeit ge- eine Ablagerung der suspendierten Partikeln auf der
füllt und dadurch auf die Rückseite des Filters 2 ein Filterfläche zu verhindern.
Überdruck erzeugt. Die Flüssigkeit fließt durch die Die für das erfindungsgemäße Verfahren ent-Filterschicht 2 in die Kammer 3 und löst noch auf wickelte Apparatur besteht, wie bereits oben angeder ersteren befindlichen Feststoffe ab. Anschließend 25 geben, aus zwei Kammern 3 und 4, die durch ein für läßt man die Suspension in die bisher durch einen Feststoffe undurchlässiges Filter 2, z. B. Membran-Quetschhahn oder eine andere Vorrichtung abge- filter oder Hartfilter, voneinander getrennt sind. Die schlossene Flasche 7 laufen. Das konzentrierte Mate- Kammer 3 ist durch in das Lumen hineinragende rial wird auf diese Weise quantitativ zurückge- Leisten 6 in Unterkammern von etwa 2 cm Breite wonnen. In der Flasche 7 kann die Suspension auf 30 aufgeteilt. Die Leisten 6 sind so angeordnet, daß sie die gewünschte Konzentration gebracht werden. gegensinnig laufen und nicht bis zum gegenüber-
Bei der Anreicherung und Reinigung suspendierter liegenden Kammerende durchgezogen sind, so daß Feststoffe ist es zweckmäßig, die Apparatur senkrecht wechselseitig eine Verbindung von einer Unterkamaufzustellen. Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, mer zur anderen besteht. Wenn nun die Flüssigkeit bei Feststoffen, z. B. Eiweißfällungen, die möglichst 35 von einer Unterkammer in die andere getrieben wird, weitgehend frei von Flüssigkeit isoliert werden so fließt sie jeweils von einem Kammerende zum sollen, die Apparatur in waagerechter Lage anzu- gegenüberliegenden. Durch diese Anordnung entordnen, stehen Wirbelströme. Die Suspension wird in einem
Man verfährt dabei in der Weise, daß man die Kreislauf aus einer Vorratsflasche 5 über eine Kreiselgefällten Proteine in dem erfindungsgemäßen Gerät *° pumpe 1 bei senkrechter Stellung des Gerätes von anreichert, die Pumpe abstellt und die Feststoffe, die unten, bei waagerechter Stellung von der Seite in die sich noch in den Verbindungsschläuchen befinden, Kammer 3 befördert und nach Durchfließen der auf dem Filter 2 sammelt. Durch Erniedrigen des Unterkammern am oberen Teil bzw. an der dem ZuDruckes in der Abflußkammer 4 wird die Hauptmenge fluß gegenüberliegenden Seite der Kammer 3 in die der noch vorhandenen Flüssigkeit entfernt, und die 45 Vorratsflasche 5 zurückgeleitet.
Feststoffe werden als feuchter Kuchen in den Unter- Die Flüssigkeit, die das Filter 2 durchdringt und frei kammern der Kammer 3 isoliert. von suspendierten Partikeln ist, fließt durch die Kam-
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen mer 4 in die Flasche 13, die zur Aufnahme der Verfahrens liegt darin, daß man die von der Flüssig- Flüssigkeit bestimmt ist. Sind in der nach dem erfinkeit befreiten Feststoffe in dem Gerät wieder in 50 dungsgemäßen Verfahren gewonnenen Flüssigkeit Lösung bringen kann, indem man mit der Pumpe 1 noch andere Substanzen gelöst enthalten, so können einen Flüssigkeitsstrom des gewünschten Lösungs- auch sie gefällt und, ohne daß das System geöffnet zu mittels über die Substanz leitet. Die die gelösten werden braucht, durch die erfindungsgemäße Vorrich-Feststoffe enthaltende Flüssigkeit fließt nun durch tung von der umgebenden Flüssigkeit abgetrennt, aufdas Filter 2 und wird in einer Flasche 13 aufge- 55 gelöst und isoliert werden,
fangen, wo die gelösten Stoffe isoliert oder weitergereinigt werden können. Beispiel 1
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt,
daß die Anreicherung, Reinigung und Waschung in 601 einer inaktivierten Pertussiskeimsuspension einem geschlossenen System durchgeführt werden 60 mit einer durchschnittlichen Keimdichte von 30 -109 kann. In einem solchen geschlossenen System bleiben Keime je Milliliter werden mit dem erfindungsgedie Suspensionen, z. B. biologisches Material, gegen mäßen Gerät angereichert, mit physiologischer Koch-Verunreinigungen vornehmlich bakterieller Art ge- salzlösung gewaschen und auf etwa 500 ecm konschützt, zentriert. Dazu werden 40 Stunden benötigt. 3,51
Zur Anreicherung und Reinigung apch dem er- 65 physiologische Kochsalzlösung werden von der Abfindungsgemäßen Verfahren sind alle Feststoffe, ins- flußkammer 4 durch das Filter gepreßt und die auf besondere biologischer Herkunft, geeignet, z. B. Sus- der Membran befindlichen Keime abgelöst. Auf diese Pensionen von Bakterien und anderen Mikro- Weise werden 41 des Konzentrates gewonnen, die
480 · 10n Keime je Milliliter enthalten, ein Wert, der praktisch einer quantitativen Ausbeute entspricht.
Beispiel 2
60 1 einer Staphylokokkensuspension, deren Keimzahl 830 · 10e Keime je Milliliter beträgt, werden konzentriert, mit 5 bis 6 1 physiologischer Kochsalzlösung gewaschen und auf 500 ml eingeengt. 3,5 1 physiologische Kochsalzlösung werden auf die Rückseite des Filters gepreßt und die darauf befindlichen Keime abgelöst. Es werden auf diese Weise 4 1 Konzentrat mit einer Keimkonzentration von 13 280 ■ 10° Keime je Milliliter erhalten.
Beispiel 3
Ein auf bekannte Weise, z. B. durch Fällung mit Ammoniumsulfat hergestellter Eiweißniederschlag aus Humanserum wird in dem mit einem Hartfilter versehenen erfindungsgemäßen Gerät konzentriert ao und schließlich durch Erniedrigen des Druckes in der Abflußkammer bis zu einem feuchten Kuchen abgesaugt. Der Rückstand wird durch einen Flüssigkeitsstrom des gewünschten Lösungsmittels wieder aufgelöst, durch das Filter und über die Abflußkammer geleitet, in einer Flasche gesammelt und weitergereinigt. Das Filtrat wird durch Erhöhung des Ammoniumsulfatgehaltes weiterfraktioniert, und die dabei entstandenen Niederschläge werden auf die gleiche Weise mit dem beschriebenen Gerät isoliert.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Gewinnung von Feststoffen in angereicherter und gereinigter Form, insbesondere von Bakterien und eiweißhaltigen Niederschlagen aus feststoffhaltiger Suspension, die mittels einer Umwälzpumpe auf der einen Seite eines als Trenn
30
35 wand zweier Kammern dienenden, für die Feststoffe undurchlässigen Filters vorbeigeführt wird, wobei die Kammer durch die die Suspension im Kreislauf auf dem Weg zum Vorratsgefäß und wieder zu diesem zurück hindurchfließt, durch mindestens eine Leiste unterteilt ist, dadurch gekennzeich net, daß die Förderrichtung des Flüssigkeitsstromes durch ein mit einer Uhr gekoppeltes Relais in bestimmten Zeitabständen auf Grund einer Änderung der Drehrichtung der Umwälzpumpe mehrmals unter Bildung von Wirbelströmen gewechselt wird, die Feststoffe vor dem Filter zurückgehalten werden und die flüssige Phase als Filtrat in die Kammer abfließt, wobei man zur quantitativen Gewinnung der Feststoffe von der Filtratkammer aus mit einem Flüssigkeitsstrom rückspült und das konzentrierte Material mit dem Rückspülmittel in einem Gefäß sammelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anreicherung und Reinigung in einem geschlossenen System erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratsgefäß (5) für die zu filtrierende feststoffhaltige Suspension über Leitung (10), Umwälzpumpe (1) und Leitung (9) mit der mit mehreren Leisten (6) versehenen Kammer (3), die durch absperrbare Leitung (11) am Gefäß (7) für das Konzentrat angeschlossen ist und das Filter (2) mit nachgeschalteter Kammer (4) über Leitung (12) mit einem Gefäß (13) für das abgetrennte Filtrat verbunden ist, wobei außerdem von Kammer (3) eine zweite Leitung (8) zum Vorratsgefäß (S) führt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 841 284, 968 410;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 792 025.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1 309 688/186 9.
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