(57)【要約】  高粘度での液体の接線ろ過のための装置が教示される。任意のチャネル長および幅（カセット設計によって相対的に固定されている）について、チャネル高さを増加させるかまたはチャネル液圧耐性を低下させることによって、チャネル圧力降下を減少させることができる。スクリーンに大径繊維を使用することによって、オーバモールドスクリーン上の成形ボーダまたはリムの厚みを増加させることによって、または非オーバモールドスクリーン内のスペーサとしてより厚い不織布を使用することによって、チャネル高さを増加させることができる。スクリーンは膜の表面にエンボス加工されているので、有効なチャネル高さはまたスクリーン内の膜ならびに繊維の硬度による影響も受ける。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一上面と第二下面との間に長さ、幅、および厚みを有し、以下の群から選択される１つ以上の特徴を有するスクリーンを含む接線流装置用の供給スクリーンであって、この群は：スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルから８ミルの高さのリムと；綾織文様と；２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と；−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向と；約１０．６から約２０ｎ／ｃｍのスクリーンのメッシュ数と；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルから８ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、綾織模様との組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向の組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向と、約１０．６から約２０ｎ／ｃｍのスクリーンのメッシュ数との組み合わせと、からなる、供給スクリーン。
【請求項２】
スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムを有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項３】
スクリーンが綾織文様を有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項４】
スクリーンが、経糸方向で２本が下、１本が上の綾織文様を有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項５】
スクリーンが、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径を有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項６】
スクリーンが、−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向を有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項７】
スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせを有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項８】
スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくと１ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、綾織模様との組み合わせを有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項９】
スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくと１ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせを有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項１０】
スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくと１ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向との組み合わせを有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項１１】
スクリーン材料が、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される、請求項１に記載の供給スクリーン。
【請求項１２】
スクリーンが、約１０．６から約２０ｎ／ｃｍのメッシュ数を有する、請求項１に記載の供給スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年１２月９日出願の米国特許仮出願第６１／５６８，８８２号明細書の優先権の恩典を主張する。
【０００２】
本発明は、接線流ろ過（ＴＦＦ）の装置に関する。より具体的には、これは高粘度流体とともに使用されるＴＦＦ用の供給スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００３】
タンパク質の巨大分子を含有する流体ストリームの清澄化、濃縮、および精製のために、膜ベースの接線流ろ過（ＴＦＦ）カセットが使用される。ＴＦＦにおいて、タンパク質流体は、膜の表面に沿って接線的に圧送される。印加された圧力は、膜表面を通じて供給ストリームの一部をろ過側に押し進めるのに役立つ。粒子および巨大分子は、濃縮液側に保持される。２つの膜の間のチャネルの長さに沿った供給流は、供給側からチャネルの濃縮液末端への圧力降下を引き起こす。タンパク質溶液の濃縮の間、ＴＦＦカセットの供給側から濃縮液側への圧力降下は、溶液粘度を増加させながら増加する。その一方で、透過する膜面積のために正規化された体積流量によって定義される流束は、溶液粘度が高くなるに連れて減少する。
【０００４】
スクリーンなどの膜スペーサは、物質移動性能および圧力降下に著しい影響を及ぼすＴＦＦモジュールの主要部分である。スクリーンは、強化された壁せん断応力および渦促進によって物質移動速度を増加させる、乱流発生器である。しかしながら、これらはまた、１つまたは複数の供給ポートと１つまたは複数の濃縮液ポートとの間のチャネルにわたる圧力降下も増加させる。
【０００５】
ＴＦＦ装置は、供給ストリームを低粘度または高粘度に適応させるための異なるスクリーンを備えて入手可能である。カセットは一般的に、粗目スクリーンおよび細目スクリーンを備えて入手可能である。加えて、いくつかのカセットは、スクリーンと膜表面との間の距離を増加させるための不織布シムの間に配置された粗目スクリーンからなる、「懸濁」スクリーンを備えて入手可能である。
【０００６】
タンパク質溶液の濃縮の間、たとえば終末濃度はここで、ポンプの吐出圧力（蠕動ポンプでおよそ５０ｐｓｉ）、あるいはカセットまたはシステム内のその他何らかの構成要素の、たとえば８０または９０ｐｓｉの圧力定格によって、制限される。その結果、たとえば２００または２５０ｇ／Ｌを超える高終末濃度を得ることは、困難となる。
【０００７】
現在のカセット設計では、粗目スクリーン装置と懸濁スクリーン装置との間には、大きな性能の違いがある。懸濁スクリーン装置は、不織布スペーサによって形成される開口チャネルによる著しく低い圧力降下を有し、その一方で物質移動速度は、不織布スペーサからの開口チャネル性によって大幅に低下している。
【０００８】
これらの装置のいくつかは、粗目メッシュスクリーンを使用して高粘度溶液を取り扱うことが可能なようである。大部分は、高圧力降下を有する性能を有する。いくつかは、「間隙を包含する懸濁スクリーン設計」の使用によってわずかに低い圧力降下を有するが、しかしこれらは高濃度での低物質移動に悩まされてもいる。
【０００９】
さらなる高濃度および高粘度での動作を可能にするために、比較的高い物質移動速度を維持しながら低いチャネル圧力降下を有するカセットを提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、高粘度ストリームをより良く取り扱うための、ＴＦＦ装置の改良設計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
高粘度での液体の接線ろ過のための装置が教示される。任意のチャネル長および幅（カセット設計によって相対的に固定されている）について、チャネル高さを増加させるかまたはチャネル液圧耐性を低下させることによって、チャネル圧力降下を減少させることができる。スクリーンに大径繊維を使用することによって、オーバモールドスクリーン上の成形ボーダまたはリムの厚みを増加させることによって、または非オーバモールドスクリーン内のスペーサとしてより厚い不織布を使用することによって、チャネル高さを増加させることができる。スクリーンは膜の表面にエンボス加工されているので、有効なチャネル高さはまたスクリーン内の膜ならびに繊維の硬度による影響も受ける。
【００１２】
本発明の目的は、第一上面と第二下面との間に長さ、幅、および厚みを有し、以下の群から選択される１つ以上の特徴を有するスクリーンを提供することであり、この群は：スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルから８ミルの高さのリムと；綾織文様と；２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と；−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向と；約１０．６から約２０ｎ／ｃｍのスクリーンのメッシュ数と；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルから８ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、綾織模様との組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向との組み合わせと；スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向と、約１０．６から約２０ｎ／ｃｍのスクリーンのメッシュ数との組み合わせと、からなる。
【００１３】
本発明の別の目的は、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムを有するスクリーンを提供することである。
【００１４】
本発明の追加目的は、スクリーンが綾織文様を有する供給スクリーンを提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、経糸方向で２本が下、１本が上の綾織文様を備える供給スクリーンを提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径を有する供給スクリーンを提供することである。
【００１７】
本発明の追加目的は、スクリーンが−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向を有する供給スクリーンを提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせを有する、供給スクリーンを提供することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、綾織模様との組み合わせを有する、供給スクリーンを提供することである。
【００２０】
本発明の追加目的は、スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径との組み合わせを有する、供給スクリーンを提供することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、スクリーンが、スクリーンの外周に取り付けられたリムであって、スクリーンの両側の第一および第二表面の高さから少なくとも２ミルの高さのリムと、２１５ミクロンを超えて３６０ミクロンまでの繊維径と、−１０度からまたは＋１０度を超えて１００度までの、流れ方向に対するスクリーンの経糸の配向との組み合わせを有する、供給スクリーンを提供することである。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、スクリーン材料がポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される、供給スクリーンを提供することである。
【００２３】
本発明の追加目的は、スクリーンが約１０．６から約２０ｎ／ｃｍのメッシュ数を有する、供給スクリーンを提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】異なる供給スクリーンを使用する本発明のものを含むＴＦＦカセットの圧力降下対供給ストリームウシガンマグロブリン（ＢｇＧ）の濃度を示すグラフである。
【図２】本発明のものを含むＴＦＦカセットの異なる供給スクリーンの供給ストリームＢｇＧの流束対濃度を示すグラフである。
【図３】本発明のものを含む異なる供給スクリーンのＴＦＦカセットの物質移動係数を示すグラフである。
【図４Ａ】リムボーダを備える本発明による供給スクリーンの上から見た平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの供給スクリーンの線４Ａに沿った断面図である。
【図５】Ｃスクリーン対本発明のＣ＋３スクリーンを用いるＴＦＦカセットの圧力降下対濃度を示すグラフである。
【図６】Ｃスクリーン対本発明のＣ＋３スクリーンを用いるＴＦＦカセットの流束対濃度を示すグラフである。
【図７】ＰＥＴ−Ｃスクリーンおよび本発明のＰＥＴ−Ｃ＋３スクリーンを用いるＴＦＦカセットの圧力降下対濃度を示すグラフである。
【図８】ＰＥＴ−Ｃスクリーンおよび本発明のＰＥＴ−Ｃ＋３スクリーンを用いるＴＦＦカセットの流束対濃度を示すグラフである。
【図９】本発明のものを含むＴＦＦカセットの異なるスクリーン配向を用いるＴＦＦカセットの圧力降下対濃度を示すグラフである。
【図１０】異なるスクリーン配向を用いるＴＦＦカセットの流束対濃度、本発明のものを含むＴＦＦカセットの異なるスクリーン配向を用いるＴＦＦカセットの流束対濃度を示すグラフである。
【図１１】本発明のものを含むＴＦＦカセットの異なるスクリーン配向のＴＦＦカセットの物質移動係数を示すグラフである。
【図１２】本発明の方法で設計されたＴＦＦ装置の圧力降下対濃度を示すグラフである。
【図１３】本発明の方法で設計されたＴＦＦ装置の流束対濃度を示すグラフである。
【図１４】本発明の方法で設計されたＴＦＦ装置の物質移動係数を示すグラフである。
【図１５】本発明のものを含むＴＦＦカセットの物質移動係数に対する２００ｇ／Ｌ濃度での圧力降下の比率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明において、いくつかの手法が可能である。任意のチャネル長および幅（カセット設計によって相対的に固定されている）について、チャネル高さを増加させるかまたはチャネル液圧耐性を低下させることによって、チャネル圧力降下を減少させることができる。スクリーンに大径繊維を使用することによって、オーバモールドスクリーン上の成形ボーダまたはリムの厚みを増加させることによって、または非オーバモールドスクリーン内のスペーサとしてより厚い不織布を使用することによって、チャネル高さを増加させることができる。スクリーンは膜の表面にエンボス加工されているので、有効なチャネル高さはまたスクリーン内の膜ならびに繊維の硬度による影響も受ける。
【００２６】
本発明の大部分は、物質移動速度および圧力降下の両方に対して顕著な影響を有するとして知られる、供給スクリーンの新規な設計に焦点を当てている。これは、メッシュ径、メッシュ開口サイズ、メッシュ数、織目、スクリーン厚などで新規な特徴を有する、新規なスクリーンの挿入を含む。
【００２７】
本発明によるいくつかの実施形態において、ＴＦＦチャネル内の圧力降下を減少させるために、供給スクリーンのリム高さを増加させた設計が提供される。供給スクリーンのリム高さはスクリーンをオーバモールドすることによって作り出され、リム高さは供給スクリーン金型によって決定される。
【００２８】
本発明は、スクリーンの配向を変更することも含む。スクリーンは、好ましくは流れ方向から約−１０度、または＋１０度を超えて約１００度までの接線流に対する角度で配向される。スクリーンの織目は、好ましくは綾織（上２本、下１本）である。スクリーンの配向を変更することによって、チャネル内の流体力学に影響を及ぼし、したがって圧力降下および物質移動に影響することになる。
【００２９】
本発明はまた、ポリプロピレンまたはポリエチレンテレフタレートなど、スクリーンには硬質な材料を使用することも含む。類似の硬度を有するその他の材料もまた許容可能である。本明細書に記載されるような熱可塑性外リムとしてオーバモールドされ得るように、スクリーンは熱可塑性物質で作られることが好ましい。
【００３０】
スクリーンの表面より上のオーバモールドリム高さと改良型スクリーン設計との組み合わせは、高粘度であっても圧力降下が著しく減少して物質移動はあまり減少しないＴＦＦ装置を提供する。一般的に、スクリーンは、物質移動を犠牲にして透過性を改善するように変更される。粗目スクリーンから特殊なスクリーン設計を用いる本発明のスクリーンへの変換は、透過性を２倍改善するが、しかし物質移動係数（ｋ）を３０％減少させる。１インチの３．５／１０００のオーバモールドスクリーンにおけるリム高さの使用は、２倍以上改善された装置の透過性を提供しながら、スクリーンを単純に変更することによって達成されるよりも１７％高い物質移動係数を有する。改良型スクリーンとオーバモールドリム高さとの独自の組み合わせは、高い物質移動係数を維持しながら、圧力降下をさらに減少させることができる。このように、性能が向上した新規な材料は、表１に示される圧力降下／物質移動係数比率によって実証されたように、透過性と物質移動との間の比類ない驚くべき関係に起因していた。
【００３１】
メッシュ径の範囲は２１５から３６０ミクロンの間で異なり、メッシュ数は２０から１０．６ｎ／ｃｍの間で異なる。スクリーンのリム高さは、各側で１インチの２／１０００から１インチの８／１０００の間で異なる。
【００３２】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明のリム高さの詳細を備えるスクリーンを示す。図４Ａに示されるように、スクリーンは、以下により詳細に記載されるように形成されてその外周に接合された外リムを有する。図示されるように、スクリーン２は供給４、濃縮液６、および浸透８ポートを有するＴＦＦ装置に使用されるものである。リム１０はスクリーン２の外周の周りに形成されている。ＴＦＦ供給スクリーンについて図示されるように、浸透ポート８はリムによって、スクリーン２ならびに供給および濃縮液ポート４、６から封止されてもいる。図４Ｂに示されるように、リム１０およびスクリーン２は好ましくは互いに接着されており、リム１０は好ましくはスクリーン２の厚み１６よりも大きい高さ１４を有する。図示されるように、リム１０はスクリーン２の両側に等量の高さ１４を有する。
【００３３】
成形リム高さ１４は、リム１０の内部をスクリーン２の外部に成形または接着することによって形成される。好ましくは、リム１０はスクリーン２の縁に射出成形される。リム１０は、スクリーンの片側または両側に望み通りに形成されてよい。好ましくは、これ１０はスクリーン２の両側に１つの射出成形品として形成される。このような外リム１０を形成するために、各々がリム設計を備える完成スクリーン２の半分に対応する２つの金型が作成されて、互いに位置合わせされて供給スクリーンの対向する側に配置される。次に溶融した熱可塑性またはその他の選択された材料が、いずれか一方または両方の金型片に注入されて、金型をリム材料で満たし、こうしてスクリーン２上の所定位置に所望のリム１０を形成する。
【００３４】
あるいは、望ましければ、リム部１０は予備成形され、スクリーン２は、接着剤などの様々な手段あるいはリム１０の開口内のスクリーン２の圧入によるかまたはリム１０内へのスクリーン２の溶融接合によるスクリーン２の機械的保持によって、リムの開口に取り付けられてもよい。
【００３５】
リム１０に適した材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＶＡ共重合体、アルファオレフィンおよびメタロセン共重合体、ＰＦＡ、ＭＦＡ、ポリカーボネート、ＰＶＣなどのビニル共重合体、ナイロンなどのポリアミド、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、およびこれらの混合物などの熱可塑性物質、Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（Ｒ）ポリマー、ＥＰＤＭゴムなどの熱可塑性エラストマ、独立気泡フォームウレタンなどの熱硬化性物質、および天然または合成ゴムを含むが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
材料は、本発明の好適な方法である射出成形での使用を可能にするように、熱可塑性物質または熱可塑性エラストマであることが望ましい。好適な熱可塑性物質は、低密度、線形低密度、中密度、および高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、およびＥＶＡ共重合体を含む。
【００３７】
本発明によるスクリーンを用いるモジュールは、一般的に以下のようにして形成される。スクリーン、好ましくは供給スクリーンが、スクリーンの主表面のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の上方に延在するリム、好ましくは熱可塑性リムを備えて形成される。
【００３８】
本発明のスクリーンを用いる接線流ろ過装置において、供給、濃縮液、およびろ過ポートは、装置に投入される流体供給が少なくとも１つの供給チャネルに進入し、供給スクリーン層を透過し、ろ液ストリームを形成するために膜を透過するか、または濃縮液ストリームを形成するために膜によって保持されるように、配置される。濃縮液ストリームは１つ以上の濃縮液ポートを通じて装置から取り出され、ろ液ストリームは１つ以上のろ液ポートを通じて取り出される。望ましければ、ろ液側に接線流を生じるために一部のろ液がろ液層流入ポートに再循環するように、１つ以上のろ液流入ポートおよび１つ以上のろ液排出ポートが形成可能である。これはまた、装置の接線流効率を向上するために、ろ液側の代わりに濃縮液側に、または両側にも、なされてよい。そうすることにより、装置内で膜間圧を制御してもよい。
【００３９】
表１．従来技術のスクリーン特性と比較した本発明の方法の圧力降下対物質移動係数（Ａ，Ｃ，Ｄ２およびＤ３）は、以下の表２に示される。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
様々な実施形態において、請求項の特徴は供給ポートから濃縮液ポートへの圧力降下を低減し、その一方で良好な物質移動性能を維持するために、有用である。物質移動係数に対するウシガンマグロブリン（ＢｇＧ）２００ｇ／Ｌでの圧力降下の比率が２．２未満となる装置が、好ましい。
【００４２】
実施例１：異なる供給スクリーンの比較
【００４３】
ＡスクリーンおよびＣスクリーンが、Ｐｅｌｌｉｃｏｎ（Ｒ）３カセットで現在使用されている。高粘度の供給ストリームに適合させるために、ＴＦＦカセットに新しいスクリーンが導入される。本明細書においてＤ２およびＤ３スクリーンと称される新しいスクリーンは、従来のスクリーンよりも大きいワイヤ径、少ないメッシュ数、大きいメッシュ開口、および大きいスクリーン厚を有する。Ｄ２およびＤ３スクリーンの織目は綾織（上２本、下１本）であり、全てのスクリーンに使用される材料はポリプロピレン（ＰＰ）である。Ｄ２、Ｄ３、Ａ、Ｃスクリーンの比較は、表２に示される。全てのカセットは、Ｕｌｔｒａｃｅｌ（Ｒ）３０ｋＤ  ０．１１ｍ２ＴＦＦ装置である。
【００４４】
【表２】
2015506820.tif 000004
【００４５】
異なるスクリーンの性能は、図１から図３に示されている。
【００４６】
実施例２：異なるリム高さを備える供給スクリーンの影響
【００４７】
リム高さを増加させた供給スクリーンが、図４Ａおよび図４Ｂに示されて上記で論じられたＴＦＦカセットに使用される。Ｃスクリーンの標準的な現在の標準リム高さは、各面で２／１０００インチである。各面で３．５／１０００インチの増加したリム高さを備えるＣスクリーン、または「Ｃ＋３スクリーン」が標準Ｃスクリーンの代わりに使用され、ＣスクリーンおよびＣ＋３スクリーンの両方の結果が比較のために示される。全てのカセットは、Ｕｌｔｒａｃｅｌ（Ｒ）３０ｋＤ膜を使用している。結果は、供給スクリーンのリム高さの増加によってほぼ６０％の圧力降下の減少、ならびに約２０％の流束の減少をもたらすことを、示している。ＣスクリーンおよびＣ＋３スクリーンを備える装置の物質移動係数は、それぞれ２９．５および２３．４である。性能は、図５および図６に示されている。
【００４８】
実施例３：増加したリム高さは異なる材料の供給スクリーンに作用する。
【００４９】
異なるリム高さスクリーンの効果は、異なる材料のスクリーンにも適用可能である。ポリプロピレン（ＰＰ）スクリーンの代わりに、異なるリム高さを備えるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）スクリーンが、ＴＦＦカセット内で評価される。結果は、ＰＥＴスクリーンのリム高さの増加が、図７および図８に示される、ＰＰスクリーンを備えるＴＦＦ装置性能に対して類似の効果を有することを示している。ＰＥＴ−ＣスクリーンおよびＰＥＴ−Ｃ＋３スクリーンを備える装置の物質移動係数は、それぞれ１７．１および１５．５である。全てのカセットは、Ｂｉｏｍａｘ（Ｒ）３０ｋＤ膜を使用している。
【００５０】
実施例４：増加したリム高さは異なる膜に作用する。
【００５１】
供給スクリーンのリム高さの増加は、異なる膜に作用する圧力降下を著しく低下させる可能性がある。ＣスクリーンおよびＣ＋３スクリーンを用いるＵｌｔｒａｃｅｌ（Ｒ）３０ｋＤおよびＢｉｏｍａｘ（Ｒ）３０ｋＤ膜のマイクロＴＦＦ装置の液圧試験が、表３に示されている。異なるスクリーンを用いる両方の装置での水の圧力降下は、スクリーンリム高さの増加が高粘度供給材料を取り扱うときに圧力降下を減少させる効果的で実践的な方法であることを、立証している。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
実施例５：供給スクリーン配向の効果
【００５４】
供給スクリーンの織目は綾織（上２本、下１本）である。流れ方向に対するスクリーンの配向を変更することは、チャネルの閉塞に影響を及ぼし、ひいては消散エネルギーに影響を及ぼすことになる。供給スクリーン配向の効果は、Ｂｉｏｍａｘ（Ｒ）３０ｋＤ膜およびＣ＋３スクリーンを用いて評価される。−１０°、１０°、２２°、４５°、６０°、および１００°の流れ方向に対する角度が選択される。結果は図９から図１１に示される。
【００５５】
実施例６：スクリーン、リム高さ、およびスクリーン配向の予測される性能
【００５６】
リム高さ、スクリーン設計、および最適化されたスクリーン配向の組み合わせは、圧力降下が著しく減少して物質移動はあまり減少しないＵＦ装置を提供する。Ｕｌｔｒａｃｅｌ（Ｒ）３０ｋＤ膜を用いるこのような装置の予測される性能は、図１２から図１５に示される。全ての予測は、Ｕｌｔｒａｃｅｌ（Ｒ）３０ｋＤ膜、ＰＰスクリーン材料、および１０度のスクリーン配向に基づいている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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