(57)【要約】【解決手段】回転ドラム式差圧フィルターが提供されており、濾過材の層が、試料媒質から成分を濾過するのに使用し、続いて当該層の一部を削ぎ取って試料媒質の廃棄物を層から取り除いた後、噴霧塗布装置によって継続的に再生されるようになっている。本装置を用いた濾過の方法も、そのようなフィルターを２つ又はそれ以上使用したシステムとして提供されている。更に、回転ドラム式差圧フィルターの外側表面上に濾過材の層を再生させるのに役立つ噴霧塗布装置が、既存の回転ドラム式差圧フィルターに手を加えて、新しい濾過材の層が継続的に形成できるようにするのに役立つレトロフィットキットとして提供されている。継続的に再生されるフィルター及びフィルターシステムを使えば、フィルターとシステムの作動の停止時間が最小になる。更に、多段階の濾過プロセスも提供されており、発酵培養液から酵素を回収するのに特に有用である。【選択図】図１
2004512928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ドラム式差圧フィルターにおいて、
少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、外側表面とを有する少なくとも１つの壁を備えている回転軸回りに回転可能なドラムであって、前記壁には、流体が前記ドラムの外側から前記内側室へ通過できるようにする少なくとも１つの開口が設けられているドラムと、
前記ドラムを前記回転軸回りに回転させるための駆動装置と、
前記内側室内に前記ドラムの外側よりも低い圧力を供給するための差圧供給源と、
分離対象の成分を含んでいる試料媒質を入れるためのコンテナであって、前記ドラムに対して、作動時には、前記ドラムが前記回転軸回りに回転し、前記ドラムの前記外側表面に塗布された濾過材の層の少なくとも一部が前記コンテナ内で回転して前記コンテナ内に入っている試料媒質と接触するように配置されているコンテナと、
前記ドラムから濾過材の層を削ぎ取るために、前記ドラムに隣接して配置することができるようになっているスクレーパーと、
濾過材の層を前記外側表面に向けて送り出すために、前記スクレーパーと前記コンテナの間に、前記ドラムに隣接して配置することができるようになっている塗布器と、を備えているフィルター。
【請求項２】
前記ドラムの回転方向に関して、前記塗布器は前記スクレーパーの下流に配置されており、前記コンテナは前記塗布器の下流に配置されている、請求項１に記載のフィルター。
【請求項３】
濾過材は、前記ドラムの外側表面に前記外側表面から削ぎ取ることのできる層として塗布され、前記濾過材は、前記少なくとも１つの開口を覆うことができ、前記層を通過し前記少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記層を通過できない成分から分離できるようになっている、請求項１に記載のフィルター。
【請求項４】
前記塗布器は、少なくとも１つのノズルを備えている、請求項１に記載のフィルター。
【請求項５】
前記塗布器は、加圧ガスコンジットと、加圧濾過材コンジットと、前記加圧ガスコンジットからの加圧ガスを前記加圧濾過材コンジットからの加圧濾過材と組み合わせるノズルと、を備えている、請求項４に記載のフィルター。
【請求項６】
前記加圧濾過材コンジットは、前記加圧ガスコンジット内に配置されている、請求項５に記載のフィルター。
【請求項７】
前記ノズルはオリフィス板を備えており、前記オリフィス板は、作動時には、前記加圧濾過材コンジット通って流れる濾過材と接触する背面と、前記背面の反対側の正面と、前記加圧濾過材コンジットからの濾過材が前記ノズルを通過できるように前記オリフィス板を貫通している開口と、を有している、請求項６に記載のフィルター。
【請求項８】
作動時には、濾過材が、前記加圧濾過材コンジットを通って前記オリフィス板の背面にほぼ接面する方向に流れる、請求項７に記載のフィルター。
【請求項９】
濾過材は、前記加圧濾過材コンジットを通って循環されている、請求項３に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記コンテナには試料媒質が入っており、前記試料媒質は少なくとも１つの酵素と、前記少なくとも１つの酵素から分離すべき少なくとも１つの別の成分を含んでいる、請求項１に記載のフィルター。
【請求項１１】
前記コンテナには試料媒質が入っており、前記試料媒質は発酵培養液から成る、請求項１に記載のフィルター。
【請求項１２】
前記濾過材は珪藻土から成る、請求項３に記載のフィルター。
【請求項１３】
作動時には、前記塗布器は、前記ドラムに対して、前記塗布器が濾過材の新しい層を前記濾過材の新しい層が前記コンテナ内で回転して試料媒質と接触する前に前記外側表面に向けて送り出せるように配置されており、前記スクレーパーは、前記ドラムに対して、濾過材の第１層が前記コンテナ内で回転して試料媒質と接触した後で且つ前記塗布器が次の濾過材層を前記ドラムに向け送り出す前に、前記スクレーパーが濾過材の前記第１層を前記ドラムから削ぎ取るように配置されている、請求項１に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記スクレーパーは、前記ドラムが前記回転軸回りに回転するにつれて前記ドラムに向かって移動するので、前記ドラム上に残っている濾過材の層は、前記ドラムが回転し前記スクレーパーが濾過材の層を削ぎ取るにつれて徐々に薄くなる、請求項１に記載のフィルター。
【請求項１５】
前記塗布器と前記スクレーパーは互いに対して固定され、前記スクレーパーは、前記スクレーパーが前記塗布器を濾過材の層の外側表面から一定の距離だけ離して維持するような関係で前記ドラムに固定されている、請求項１に記載のフィルター。
【請求項１６】
請求項１に記載の前記フィルターと、第２の回転ドラム式差圧フィルターとを備えているシステムにおいて、前記第２のフィルターは、請求項１に記載の前記フィルターから削ぎ取られた濾過材を、試料媒質か、濾過材か、又はその両方として使用する、システム。
【請求項１７】
回転ドラム式差圧フィルターにおいて、
少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、外側表面とを有する少なくとも１つの壁を備えている回転軸回りに回転可能なドラムであって、前記壁には流体を前記ドラムの外側から前記内側室へと通過させることのできる少なくとも１つの開口が設けられているドラムと、
前記ドラムを前記回転軸回りに回転させるための駆動装置と、
前記内側室内に前記ドラムの外側よりも低い圧力を供給するための差圧供給源と、
分離対象の成分を含んでいる試料媒質を入れるためのコンテナであって、前記ドラムに対して、作動時には、前記ドラムが前記回転軸回りに回転し、前記ドラムの前記外側表面に塗布された濾過材の層の少なくとも一部が前記コンテナ内で回転して前記コンテナ内に入っている試料媒質と接触するように配置されているコンテナと、
前記ドラムから濾過材の層を削ぎ取るために、前記ドラムに隣接して配置することができるようになっているスクレーパーと、
濾過材の層を前記外側表面に向けて送り出すために、前記スクレーパーと前記コンテナの間に、前記ドラムに隣接して配置することができるようになっている塗布器と、
作動時には、前記スクレーパーが前記ドラムから濾過材の層を削ぎ取ると同時に、前記塗布器が濾過材の層を前記外側表面に向けて送り出すように、前記スクレーパーと前記塗布器とを同時に作動させる手段と、を備えているフィルター。
【請求項１８】
前記ドラムの外側表面に、前記外側表面から削ぎ取ることのできる層として塗布されている濾過材であって、前記少なくとも１つの開口を覆うことができ、前記層を通過し前記少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記層を通過できない成分から分離することのできる濾過材を更に備えている、請求項１７に記載のフィルター。
【請求項１９】
前記塗布器と前記スクレーパーは、前記塗布器を、前記スクレーパーによって削ぎ取られた後の濾過材の層の外側表面から一定の距離だけ離して維持する取り付け手段によって互いに対して固定されている、請求項１７に記載のフィルター。
【請求項２０】
回転ドラム式差圧フィルターにおいて、
少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、外側表面とを有する少なくとも１つの壁を備えている回転軸回りに回転可能なハウジングであって、前記壁には流体を前記ハウジングの外側から前記内側室へと通過させることのできる少なくとも１つの開口が設けられているハウジングと、
前記ハウジングを前記回転軸回りに回転させるための駆動手段と、
前記内側室内に前記ハウジングの外側よりも低い圧力を供給するための差圧手段と、
分離対象の成分を含んでいる試料媒質を入れるためのコンテナであって、前記ハウジングに対して、作動時には、前記ハウジングがその回転軸回りに回転し、前記ハウジングの前記外側表面に塗布された濾過材の層の少なくとも一部が前記コンテナ内で回転して前記コンテナ内に入っている試料媒質と接触するように配置されているコンテナと、
前記外側表面から濾過材の層を削ぎ取るために、前記外側表面に隣接して配置することができるようになっているスクレーパー手段と、
濾過材の新しい層を前記外側表面に向けて送り出すために、前記スクレーパーと前記コンテナの間に、前記外側表面に隣接して配置することができるようになっている塗布器手段と、を備えており、
作動時には、
前記塗布器手段は、前記ハウジングに対して、前記塗布器手段が濾過材の新しい層を前記濾過材の新しい層が前記コンテナ内で回転して試料媒質と接触する前に前記外側表面に向けて送り出せるように、配置されており、
前記スクレーパー手段は、前記ハウジングに対して、作動時には、濾過材の第１層が前記コンテナ内で回転して試料媒質と接触した後で且つ前記塗布器手段が濾過材の次の層を前記外側表面に向け送り出す前に前記スクレーパー手段が濾過材の前記第１層を前記外側表面から削ぎ取るように、配置されている、フィルター。
【請求項２１】
前記ドラムの外側表面に、前記外側表面から削ぎ取ることのできる層として塗布されている濾過材であって、前記少なくとも１つの開口を覆うことができ、前記層を通過し前記少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記層を通過できない成分から分離することのできる濾過材を更に備えている、請求項２０に記載のフィルター。
【請求項２２】
分離対象の成分を含んでいる試料から成分を分離する方法において、
回転ドラム式差圧フィルターを回転軸回りに回転させる段階であって、前記ドラムは、少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、外側表面とを有する少なくとも１つの壁を備えており、前記壁には、流体が前記ドラムの外側から前記内側室へ通過できるようにする少なくとも１つの開口が設けられており、前記ドラムは、前記壁の外側表面に塗布され前記少なくとも１つの開口を覆う濾過材の層を更に含んでおり、前記濾過材の層は、前記層と前記少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記少なくとも１つの開口を通過できない成分から分離するようになっている段階と、
前記内側室内の圧力がドラムの外側の圧力より低くなるように差圧を生じさせる段階と、
前記ドラムが回転する際に、前記濾過材の層を分離対象の成分を含んでいる試料媒質と接触させ、差圧によって、前記層と前記少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記層を通過できない成分から分離させる段階と、
前記濾過材の層の少なくとも一部を、前記一部が前記試料媒質と接触した後で前記ドラムから削ぎ取る段階と、
前記削ぎ取る段階の後で、前記外側表面に濾過材を塗布して、次に前記試料媒質と接触する濾過材の新しい層を形成する段階と、から成る方法。
【請求項２３】
前記削ぎ取る段階と前記塗布する段階とが同時に実行される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記塗布する段階は、前記濾過材の組成物を、前記回転ドラムの外側表面の上、又は前記回転ドラムの外側表面上の既存の濾過材の層の上に噴霧する段階から成る、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記塗布する段階は、前記濾過材を、加圧ガスコンジットからの加圧ガスを加圧濾過材コンジットからの加圧濾過材と組み合わせて噴霧を形成するノズルから噴霧する段階から成る、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記加圧濾過材コンジットは、前記加圧ガスコンジット内に配置されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ノズルは、前記加圧濾過材コンジットを通って流れる濾過材と接触する背面と、前記背面と反対側の正面と、前記加圧濾過材コンジットからの濾過材が前記ノズルを通過できるように前記板を貫通している開口とを有するオリフィス板を備えている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
濾過材は、前記加圧濾過材コンジットを通って、前記オリフィス板の背面にほぼ接面する方向に流れる、請求項２７に記載のフィルター。
【請求項２９】
前記試料媒質は、少なくとも１つの酵素と、前記少なくとも１つの酵素から分離すべき少なくとも１つの別の成分を含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記コンテナには試料媒質が入っており、前記試料媒質は発酵培養液から成る、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記濾過材は珪藻土から成る、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記スクレーパーは、前記外側表面上に濾過材の層を残しながら前記外側表面から濾過材の層を削ぎ取る、請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記塗布器と前記スクレーパーは互いに対して固定され、前記スクレーパーは、前記スクレーパーが前記塗布器を前記スクレーパーが濾過剤の層を削ぎ取った後に残っている前記濾過材の層から一定の距離だけ離して維持するような関係で、前記ドラムに固定されている、請求項２２に記載のフィルター。
【請求項３４】
前記フィルターから削ぎ取られた濾過材を、試料媒質か、濾過材か、又はその両方として第２回転ドラム式差圧フィルターに使用する段階を更に備えている、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
濾過材が、前記回転ドラム式差圧フィルターと、１つ又は複数の別の回転ドラム式差圧フィルターの間で再循環される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも第１及び第２の回転ドラム式差圧フィルターを備えている回転ドラム式差圧フィルターシステムにおいて、前記第１及び第２のフィルターは、それぞれ、
少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、外側表面とを有する少なくとも１つの壁を備えている回転軸回りに回転可能なドラムであって、前記壁には、流体が前記ドラムの外側から前記内側室へ通過できるようにする少なくとも１つの開口が設けられているドラムと、
前記ドラムを前記回転軸回りに回転させるための駆動装置と、
前記内側室内に前記ドラムの外側よりも低い圧力を供給するための差圧供給源と、
分離対象の成分を含んでいる試料媒質を入れるためのコンテナであって、前記ドラムに対して、作動時には、前記ドラムが前記回転軸回りに回転し、前記ドラムの前記外側表面に塗布された濾過材の層の少なくとも一部が前記コンテナ内で回転して前記コンテナ内に入っている試料媒質と接触するように配置されているコンテナと、を備えており、
前記第１及び第２の回転ドラム式差圧フィルターの内の少なくとも一方は、それぞれの外側表面から試料媒質か、濾過材か、又はその両方を除去するためのスクレーパーと、
前記第１及び第２の回転ドラム式差圧フィルターの内の一方から、削ぎ取られた試料媒質か、削ぎ取られた濾過材か、又はその両方を、前記第１及び第２の回転ドラム式差圧フィルターの内の他方で使用するために搬送するコンベヤーと、を有している、システム。
【請求項３７】
前記第１及び第２のフィルターの内の少なくとも一方は、それぞれのフィルターのドラムの外側表面に、それぞれのドラムの外側表面から削ぎ取ることのできる層として塗布されている濾過材を更に備えており、前記濾過材は、前記少なくとも１つの開口を覆うことができ、前記層を通過しそれぞれの少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記層を通過できない成分から分離することができる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
作動時には、前記スクレーパーは、そのそれぞれのドラムに対して、前記スクレーパーが前記濾過材の層の少なくとも一部をそのそれぞれのドラムの外側表面から前記層が前記コンテナ内で回転して試料媒質と接触した後に削ぎ取るように、固定されている、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記第１及び第２の回転ドラム式差圧フィルターの内の少なくとも一方は、前記濾過材の層をそのそれぞれの外側表面に向けて送り出すための塗布器を更に備えている、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
作動時には、前記塗布器手段は、そのそれぞれのドラムに対して、前記塗布器手段が濾過材の層を前記外側表面に前記濾過材の層が前記コンテナ内で回転して試料媒質と接触する前に塗布するように、固定されている、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記塗布器は、少なくとも１つのノズルを備えている、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４２】
前記第１及び第２のフィルターの前記コンテナの内の少なくとも一方には試料媒質が入っており、前記試料媒質は、少なくとも１つの酵素と、前記少なくとも１つの酵素から分離すべき少なくとも１つの別の成分を含んでいる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４３】
前記第１及び第の２フィルターの前記コンテナの内の少なくとも一方には試料媒質が入っており、前記試料媒質は、発酵培養液を含んでいる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４４】
前記濾過材は珪藻土を含んでいる、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４５】
前記スクレーパーは、そのそれぞれの回転ドラムに対し、前記それぞれのドラムの外側表面上に濾過材の層を残しながら前記それぞれのドラムの外側表面から濾過材の層を削ぎ取るように配置されている、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４６】
試料媒質から成分を分離する方法において、
第１回転ドラム式差圧フィルターを回転軸回りに回転させる段階であって、前記第１フィルターは、少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、外側表面とを有する少なくとも１つの壁を含む第１回転ドラムを備えており、前記壁には、流体がドラムの外側から前記内側室へ通過できるようにする少なくとも１つの開口が設けられており、前記ドラムは、前記壁の外側表面に塗布され前記少なくとも１つの開口を覆う濾過材の層を更に含んでおり、前記濾過材の層は、前記層と前記少なくとも１つの開口を通過することができる濾液成分を前記少なくとも１つの開口を通過できない成分から分離するようになっている段階と、
前記内側室内の圧力が前記第１回転ドラムの外側の大気圧より低くなるように差圧を生じさせる段階と、
前記ドラムが回転する際に、前記濾過材の層を分離対象の成分を含んでいる試料媒質と接触させ、差圧によって、前記層と前記少なくとも１つの開口を通過することができる少なくとも１つの濾液成分を前記層を通過できない成分から分離させる段階と、
試料媒質か、濾過材か、又はその両方を、前記層が前記試料媒質と接触した後で前記外側表面から削ぎ取る段階と、
削ぎ取られた試料媒質か、削ぎ取られた濾過材か、又はその両方を、前記第１回転ドラム式差圧フィルターから第２回転ドラム式差圧フィルターへ搬送する段階と、
前記第２回転ドラム式差圧フィルターを作動させて、前記削ぎ取られた試料媒質か、削ぎ取られた濾過材か、又はその両方を、第２試料媒質か、第２濾過材か又は第２試料媒質及び第２濾過材の両方として使用する段階と、
前記少なくとも１つの濾液成分を、前記削ぎ取られた試料媒質か、削ぎ取られた濾過材か、又はその両方の他の成分から分離する段階と、から成る方法。
【請求項４７】
前記試料媒質か、濾過材か、又はその両方が削ぎ取られた後の前記外側表面に、濾過材を塗布して、次に前記試料媒質と接触する濾過材の再形成層を形成する段階を更に含んでいる、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記塗布する段階は、前記濾過材の組成物を前記第１回転ドラムの外側表面に向けて噴霧する段階から成る、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記塗布する段階は、前記濾過材を、加圧ガスコンジットからの加圧ガスを加圧濾過材コンジットからの加圧濾過材と組み合わせて噴霧を形成するノズルから噴霧する段階から成る、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記試料媒質は、少なくとも１つの酵素と、前記少なくとも１つの酵素から分離すべき少なくとも１つの別の成分を含んでいる、請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの濾液成分は、前記少なくとも１つの酵素から成る、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記試料媒質は発酵培養液から成る、請求項４６に記載の方法。
【請求項５３】
前記濾過材は珪藻土から成る、請求項４６に記載の方法。
【請求項５４】
前記スクレーパーは、前記外側表面上に濾過材の層を残しながら前記外側表面から濾過材の層を削ぎ取る、請求項４６に記載の方法。
【請求項５５】
濾過材は、前記第１回転ドラムの外側表面から削ぎ取られて、前記第１回転ドラム式差圧フィルターと、少なくとも１つの前記第２回転ドラム式差圧フィルターとの間で再循環される、請求項４６に記載の方法。
【請求項５６】
請求項４６に記載の、成分を分離する方法を実行する段階を含んでいる濾液成分の収量を増やす方法において、（１）前記第１回転ドラム式差圧フィルターによって前記試料媒質から分離される前記少なくとも１つの濾液成分と、（２）前記第２試料媒質か、前記第２濾過材か、又はその両方から分離される前記少なくとも１つの濾液成分を合わせた収量が、前記第１回転ドラム式差圧フィルターだけによって前記試料媒質から分離される前記少なくとも１つの濾液成分の収量を上回っている方法。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの濾液要素は酵素から成る、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
処理される試料媒質の処理能力率も、１つの回転ドラム式差圧フィルターだけで同じ濾液成分収量を達成するために必要な処理能力率に比べて高くなっている、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
試料媒質から成分を分離するプロセスで用いられる回転ドラム式差圧フィルターの停止時間を短縮する方法において、
第１回転ドラム式差圧フィルターを回転軸回りに回転させる段階であって、前記第１フィルターは、少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、外側表面とを有する少なくとも１つの壁を含むドラムを備えており、前記壁には、流体がドラムの外側から前記内側室へ通過できるようにする少なくとも１つの開口が設けられており、前記ドラムは、前記壁の外側表面に塗布され前記少なくとも１つの開口を覆う濾過材の層を更に含んでおり、前記濾過材の層は、前記層と前記少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記少なくとも１つの開口を通過できない成分から分離するようになっている段階と、
前記内側室内の圧力が前記ドラムの外側の大気圧より低くなるように差圧を生じさせる段階と、
前記ドラムが回転する際に、前記濾過材の層を分離対象の成分を含んでいる試料媒質と接触させ、差圧によって、前記層と前記少なくとも１つの開口を通過することができる成分を前記層を通過できない成分から分離させる段階と、
濾過材を、前記層が前記試料媒質と接触した後で前記外側表面から削ぎ取る段階と、
前記削ぎ取る段階が済んだ後の、前記外側表面又は前記外側表面上に残っている濾過材に、追加の濾過材を塗布して濾過材の再形成層を形成する段階と、から成り、
前記塗布する段階と前記削ぎ取る段階を同時に行うことによって、停止時間が短縮される方法。
【請求項６０】
前記濾過材の再形成層は、前記ドラムの回転方向で、ドラムが削ぎ取られる位置とドラムが試料媒質と接触する位置との間にあるドラム上の位置に形成される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記塗布する段階は、前記濾過材の組成物を外側表面に向けて噴霧する段階から成る、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記塗布する段階は、前記濾過材を、加圧ガスコンジットからの加圧ガスを加圧濾過材コンジットからの加圧濾過材と組み合わせて噴霧を形成するノズルから噴霧する段階から成る、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
前記試料媒質は、少なくとも１つの酵素と、前記少なくとも１つの酵素から分離すべき少なくとも１つの別の成分を含んでいる、請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
前記試料媒質は発酵培養液から成る、請求項５９に記載の方法。
【請求項６５】
前記濾過材は珪藻土から成る、請求項５９に記載の方法。
【請求項６６】
前記スクレーパーは、前記外側表面上に濾過材の層を残しながら前記外側表面から濾過材の層を削ぎ取る、請求項５９に記載の方法。
【請求項６７】
濾過材は、前記第１回転ドラムの外側表面から削ぎ取られて、前記第１回転ドラム式差圧フィルターと、少なくとも１つの別の回転ドラム式差圧フィルターとの間で再循環される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６８】
酵素発酵プロセスの処理能力を高める方法において、
少なくとも１つの酵素を、前記少なくとも１つの酵素を含む試料媒質から分離する段階であって、前記少なくとも１つの酵素を前記試料媒質から第１回転ドラム式差圧フィルターを通して濾過し、濾過された試料媒質を形成する段階を含んでいる段階と、
前記濾過された試料媒質を、少なくとも第２回転ドラム式差圧フィルターへ搬送して、前記少なくとも１つの酵素を前記濾過された試料媒質から更に分離する段階と、から成る方法。
【請求項６９】
前記第１回転ドラム式差圧フィルターを通して分離する前記段階は、前記少なくとも１つの酵素の約９０％未満を前記試料媒質から分離する段階から成る、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記第１回転ドラム式差圧フィルターを通して分離する前記段階は、前記少なくとも１つの酵素の約８０％未満を前記試料媒質から分離する段階から成る、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記第１回転ドラム式差圧フィルターを通して分離する前記段階は、前記少なくとも１つの酵素の約７０％未満を前記試料媒質から分離する段階から成る、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
試料媒質か、濾過材か、又はその両方を、回転ドラム式フィルターの外側表面から削ぎ取るためにスクレーパーを有している回転ドラム式フィルターに対して位置決めすることができるようになっている塗布装置において、
濾過材の層を、前記外側表面又は前記外側表面上に配置されている既存の濾過材の層に塗布するための塗布器と、
前記塗布器を、前記スクレーパーに対して、前記ドラムの作動時には、前記塗布器が前記ドラムの外側表面上に配置されている濾過材の層の外側表面から一定の距離に維持されるように位置決めするための位置決め構造体と、を備えている塗布装置。
【請求項７３】
前記塗布器は少なくとも１つのノズルを備えている、請求項７２に記載の塗布装置。
【請求項７４】
前記塗布器は、加圧ガスコンジットと、加圧濾過材コンジットと、前記加圧ガスコンジットからの加圧ガスを前記加圧濾過材コンジットからの加圧濾過材と組み合わせて噴霧を形成するノズルと、を備えている、請求項７２に記載の塗布装置。
【請求項７５】
前記加圧濾過材コンジットは、前記加圧ガスコンジット内に配置されている、請求項７４に記載の塗布装置。
【請求項７６】
前記ノズルは、前記加圧濾過材コンジットを通って流れる濾過材と接触する背面と、前記背面と反対側の正面と、前記加圧濾過材コンジットからの濾過材が前記ノズルを通過できるように前記オリフィス板を貫通している開口と、を有するオリフィス板含んでいる、請求項７５に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転ドラム式真空フィルターと、そのようなフィルターを使って濾過する方法に関する。より厳密には、本発明は、発酵培養液から酵素を回収するための回転ドラム式真空フィルターに関する。本発明は、更に、そのようなシステムを使って濾過する濾過システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
回転ドラム式真空フィルターは、試料媒質から成分を分離するために用いられてきた。一般的に、回転ドラム式真空フィルターは、ドラムの一部が、試料媒質の入っているコンテナを通過するように回される。ドラムを通して濾過される濾液は、ドラムの内側から取り出され、或いは集められる。試料媒質内のその他の成分、例えば、ドラムを通過しない大径の成分は、通常、ドラムの外側表面に塗布された濾過材の層に残る。ドラムが回転し濾過対象の試料媒質を通過してそこから出て来ると、ドラムを通過しなかった試料媒質と共に濾過材の薄い層が、削ぎ取り刃によってドラムの外側表面から削ぎ取られ、濾過材の層が薄くなる。次に、薄くなった外側表面上の濾過材の層が試料媒質を通過し、ドラムを通して次の濾液を濾過する。ドラムが回転する度に、削ぎ取り刃が少しづつドラム近くへと動かされ、濾過材の層が段々と薄くなる。頻繁に、ドラムを止めて、試料媒質を取り除き、新しい十分な厚さの濾過材の層をドラムの外側表面に塗布しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
濾過作業を頻繁に中断してドラムの外側表面上に濾過材の層を再構築する必要の無い回転ドラム式真空フィルターが必要とされている。
【０００４】
回転ドラム式真空フィルターを使った酵素回収プロセスでは、発酵培養液から回収される酵素の量を最大にするため、処理速度は一般的に遅い。高速処理を行うと、酵素が完全には回収できず、通常、ドラムから削ぎ取られる濾過材と試料媒質に大量の酵素が含まれたまま廃却されることになる。高速で運転し、より完全に近い量の酵素を発酵培養液から効率的に回収することのできる回転ドラム式真空フィルターを用いる酵素回収プロセスが、なお必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、濾過作業を中断して濾過材を再生又は再構築する必要がないように濾過材の層をドラムの外側表面上に連続して再生するための装置を含む回転ドラム式差圧フィルターを提供する。本発明は、更に、少なくとも１つの本発明による回転ドラム式差圧フィルターと、少なくとも１つの他の回転ドラム式フィルターとを使用している濾過システムを提供する。本発明は、更に、高速多段階プロセスの間に発酵培養液から回収される酵素の回収可能率が高い酵素回収の方法を提供する。更に、本発明は、既存の回転ドラム式真空フィルターに組み込むことのできる濾過材塗布キットに関している。
【０００６】
本発明の実施形態による回転ドラム式差圧フィルターは、ドラムと、ドラムを回転する駆動装置と、差圧供給源と、試料媒質を入れるコンテナと、ドラムに隣接して配置できるようになっているスクレーパーと、濾過材の層をドラムの外側表面に向けて送り出してドラム上にフィルターケークを塗布、再構築又は再生するための、ドラムに隣接して配置できるようになっている塗布器を備えている。本発明の好適な実施形態では、ドラムは、回転軸回りに回転できるようになっている。ドラムは、少なくとも部分的には内側室を画定する内側表面と、フィルターケークを形成するために濾過材の層が塗布される外側表面とを有している少なくとも１つの側壁を備えている。ドラムの側壁は、濾液のような流体がドラムの外側から内側室へ通過できるようにするための少なくとも１つの開口を備えている。駆動装置は、ドラムを回転軸回りに回転させるように設計されている。差圧供給源は、内側室に、ドラムの外側でドラム近辺の、例えば、ドラムの外側で前記少なくとも１つの開口の直近の環境の圧力よりも低い圧力を供給する。コンテナは、ドラムに対して、作動時に、ドラムが回転軸回りに回転し、ドラムの外側表面に塗布されたフィルターケークとも呼ばれる濾過材の層の少なくとも一部がコンテナ内を通過してコンテナ内に入っている試料媒質と接触するように配置されているのが望ましい。本発明の好適な実施形態では、試料媒質は酵素発酵培養液である。スクレーパーは、ドラムが回転するとドラムから濾過材の層を削ぎ落とせるようになっており、スクレーパーには、ドラムが回転するにつれスクレーパーをドラムに向かって少しづつ進めるための手段が備えられている。ある好適な実施形態では、塗布器は、水のような液体内で混合又は懸濁状態になっている珪藻土の混合物、望ましくはスラリー、を塗布する噴霧ノズルである。
【０００７】
本発明の好適な実施形態によれば、回転ドラム式差圧フィルターは、制御ユニットのような手段を備えており、作動時には、塗布器が濾過材の層をドラムの外側表面に向けて送り出すと同時にスクレーパーが濾過材の層をドラムから削ぎ取るように、スクレーパーと塗布器を同時に作動させる。
【０００８】
本発明の実施形態によれば、更に、試料媒質から成分を分離する方法が提供されており、本方法は、本発明の回転ドラム式差圧フィルターに試料媒質を通過して回転させる段階と、ドラムの内側に相対的に低い圧力を発生させて、濾液にフィルターケークを通過させ、更にドラムの壁の開口を通過させる段階とを含んでいる。本方法は、更に、濾過材の層の少なくとも一部を、その部分が試料媒質と接触した後で、ドラムの外側表面から削ぎ取る段階と、削ぎ取り作動の後、濾過材をドラムの外側表面に塗布して次に試料媒質と接触する新しい濾過材の層を再構築又は形成する段階とを含んでいる。削ぎ取り段階と塗布段階とは同時に実行される。
【０００９】
本発明のもう１つの実施形態では、２つ又はそれ以上の回転ドラム式差圧フィルターを有するシステムが提供されており、フィルターの内の少なくとも１つは本発明によるフィルターである。本システムは、削ぎ取られた濾過材と試料媒質を、少なくとも１つのドラムから少なくとも１つの別の回転ドラム式差圧フィルターへ送るための移送手段又は装置を含んでおり、第１ドラムでは回収されなかった回収可能成分が、もう１つのドラムを利用することによって後で回収できるようになる。本発明の実施形態によれば、本システムを使った２段階の回収方法も提供されている。
【００１０】
本発明の更に別の実施形態によれば、回転ドラム式差圧フィルターの中断時間を短縮する方法が提供されており、本発明による回転ドラム式差圧フィルターを使用し、使用済みの濾過材の層を削ぎ取ると同時に新しい濾過材の層を塗布することによって中断時間が短縮される。削ぎ取り作業と塗布作業を同時に行うことによって、フィルター層が同時に再構築、再生又は再形成されず、替わりにフィルターを頻差に停止して焼き印付きの新しいフィルターケークを形成できるようにしなければならない従来の濾過法に付随する中断時間が不要になる。
【００１１】
本発明の更に別の実施形態では、酵素発酵回収プロセスの処理高を増す方法が提供されており、第１回転ドラム式差圧フィルターから削ぎ取られた濾過済の試料媒質が、第２回転ドラム式差圧フィルターへ送られ、第１フィルターから削ぎ取られた先に濾過済の試料媒質から、酵素を、更に分離又は回収する。
【００１２】
本発明の更に別の実施形態では、スクレーパーを有する既存の回転ドラム式フィルターに配置でるようになっている塗布装置が提供されている。本装置は、回転ドラム式フィルターの外側表面、又は回転ドラム式フィルター上に在る濾過材の層に濾過材の層を塗布するための塗布器を含んでいる。本塗布装置は、更に、フィルターの作動時に、塗布器がドラムの外側表面上に配置されている濾過材の層の外側表面から一定の距離に維持されるように、塗布器をスクレーパーに対して配置するための位置決め構造物を含んでいる。本発明の好適な実施形態によれば、塗布器は、ノズルを含んでおり、更に、加圧ガスコンジットと加圧濾過材コンジットを含んでおり、ノズルが、ガスコンジットからの加圧ガスを濾過材コンジットからの加圧濾過材と組み合わせて噴霧を形成するようになっている。加圧濾過材コンジットは加圧ガスコンジット内に配置され、少なくとも濾過材は各コンジットを通して再循環されるのが望ましい。
【００１３】
上記の全体的な説明及び以下の詳細な説明は、共に、代表的なもので説明するためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載する本発明の更に詳しい説明を提供する意図である旨理解頂きたい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面を参照すればより完全に理解頂けるであろう。なお、各図は、本発明の代表的実施形態を示すものではあるが、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１５】
本発明の実施形態による回転ドラム式差圧フィルターは、望ましくは中空の円筒形ドラムの形をしたハウジングを備えており、ハウジングは、回転軸、望ましくは回転の中心軸回りに回転可能となっている。ハウジング即ちドラムは、内側表面と外側表面を有する少なくとも１つの側壁を備えている。ハウジングとドラムは、更に、ハウジング即ちドラムの両端を密封する端板を備えている。ハウジング即ちドラムは、大きな円筒形をしており、円形の端板を有しているのが望ましい。
【００１６】
ドラムの側壁には、側壁を貫いて流体を通過させることのできる少なくとも１つの開口が設けられており、ハウジング即ちドラムの内側を真空にすると、前記少なくとも１つの開口を通して空気又は液体試料媒質のような流体を吸引することができるようになっている。ある好適な実施形態では、ハウジング即ちドラムの側壁は、多数の非常に小さな開口を有する多孔性のスクリーン又はメッシュのような材料を構成している。この非常に小さな開口は、液体試料媒質を通すには十分大きいが、非常に細かな濾過材のフィルターケークを、開口を通して濾過材を引き込むことなく壁の外側表面上に形成できるほどに小さい。この様にして、珪藻土、パーライト、他の鉱物又はそれらを組み合わせて作ったフィルターケークのようなフィルターケークを、ハウジング即ちドラムの外側表面上に構築することができる。開口は、個々の珪藻土即ち濾過材の粒子が通過できるほどに大きくてもよいが、濾過材粒子が開口、又は開口内に集塊又は集中し、それ以上濾過材粒子が開口を通過するのを妨げることができるほどに小さいのが望ましい。
【００１７】
ハウジング即ちドラムをその回転軸回りに回転させるため、モーター又は他の駆動装置のような駆動手段が設けられている。適していれば、電気又は燃料駆動モーターを含めどの様な駆動手段を用いてもよい。駆動手段から回転可能なハウジング即ちドラムへ駆動力を伝達するため、駆動チェーン、プーリ又は駆動ベルトアッセンブリを用いることができる。駆動手段は、ハウジング即ちドラムの端部でプーリ又は駆動シャフトに連結されるのが望ましい。ハウジング即ちドラムには、適した支持ブラケット又は装置に取り付けられた軸が設けられており、駆動装置を軸に連結して駆動力を軸に伝達することができるようになっている。
【００１８】
本発明のフィルターは、更に、ドラム外側の開口付近よりもドラムの内側室内の圧力が低くなるようにするために設けられた差圧源を備えている。内側室内の圧力が相対的に低いため、液体試料媒質のような流体は、フィルターケークを通り開口を通って内側室内へ吸い込まれる。この様にして、液体、小径の成分及び他の濾液材は、フィルターケークと開口を通過することができ、フィルターケークと開口を通過することができない大径の成分と分離することができる。本発明のある好適な実施形態では、内側室内に真空状態を形成するために真空供給源が設けられているが、別の差圧手段を用いてもよい。代替差圧手段としては、ドラムの外側に高圧供給源を設け、フィルターケークと開口を通して液体試料媒質から濾液をドラムの内側室内へ押し込むようにすることが挙げられる。差圧供給源は、ドラムの外側表面のフィルターケークを形成する際に用いるのが望ましい。濾過材組成物は、例えば、珪藻土、パーライト、セルロース、活性炭素のスラリーでも、異なるグレード又はフィルター媒体の混合物でも、或いはそれらの混合物であってもよい。濾過材組成物は、ドラムの外側表面に塗布され、差圧源によってドラムの外側表面に向けて押し付け又は吸引され、外側表面上に保持され、フィルターケークが形成される。
【００１９】
フィルターによって分離されることになる試料媒質を入れるために、トラフのようなコンテナが備えられている。このコンテナの幅は、ドラム外側表面上のフィルターケークの厚さを含めたドラムの外径とほぼ同じか、それよりも大きいのが望ましい。コンテナの長さは、少なくともドラムと同じ長さであるのが望ましい。コンテナは、通常の満杯レベルまで試料媒質で満たされている場合に、ドラムに対して、ドラム外側表面上のフィルターケークの約１％から約２５％が試料媒質内に在るように配置されるのが望ましく、コンテナが通常の運転満杯レベルまで満たされている場合は、フィルターケークの全外側表面積の約５％から約２０％がコンテナ内の試料媒質と接触しているのが更に望ましい。コンテナは、ドラムが回転する際に、ドラムの外側表面の一部が回転しながら試料媒質を通過して出て行くように配置されているのが望ましい。
【００２０】
ドラムの一部が試料媒質を回転して通過し試料媒質から出た後では、試料媒質と接触したフィルターケーク即ち濾過材の層は、フィルターケークを通過できない試料媒質の成分を保持している。フィルターケークを通過できなかった試料媒質の部分を保持する保持力は、一般的には差圧供給源である。真空供給源のような供給源は、試料媒質からフィルターケークを通して内側室へと濾液を吸引又は押し込む。濾液は、一旦内側室に入ると、例えば、デイビスへの米国特許第４，４４２，００１号に記載されている濾液収集装置のような装置を使った様々な手段によって内側室内に集めることができるが、同特許全体を参考文献としてここに援用する。フィルターケークを通過しない試料媒質の部分は様々な成分を含んでおり、本明細書では「セル廃棄物」と呼ぶことにする。セル廃棄物は、実際の試料媒質からのセル廃棄物によって、酵素発酵培養液を含んでいることが実証されるであろう。
【００２１】
試料媒質からの濾液の回収を更に促進するため、フィルターケークの外側表面に張り付いたセル廃棄物は、セル廃棄物からの濾液の更に徹底した回収を促進する水噴霧、塩水噴霧、ｐＨ調整剤噴霧、或いは他の薬剤又は成分を使って処理することができる。フィルターケークの回転して試料媒質から出た部分を、この様に処理するのが望ましい。フィルターケークの外側表面は、セル廃棄物を粉砕してセル廃棄物の表面積を増やす細断機のような機械的手段で処理することもできる。細断すると、試料媒質から濾液を回収し易くなる。細断機を使ってフィルターケーク上のセル廃棄物を機械的に攪拌する場合は、フィルターケークが細断された後で、フィルターケーク上のセル廃棄物に水を噴霧するのが望ましい。
【００２２】
作動時には、ナイフや刃のような削ぎ取り装置がフィルターケークに隣接して配置され、ドラムが試料媒質を通過した後、回転するにつれて、フィルターケークの薄い層が、フィルターケークの表面に付着或いは張り付いているセル廃棄物と共に取り除かれる。削ぎ取り装置は、フィルターケークが回転して試料媒質を出た後、回転軸回りに約１８０度から約２７０度までの間で、フィルターケークと接触するよう配置するのが望ましい。削ぎ取り装置は、削ぎ取り装置の接触エッジに対して傾斜している上面を有しているのが望ましい。この様に、接触エッジは、除去されたフィルターケークとセル廃棄物が、傾斜した削ぎ取り装置の表面を降下して廃棄物コンテナ又は移送装置まで移動するように、フィルターケークと接触している。
【００２３】
削ぎ取り装置は、作動の間中ドラムの外側表面に向かって進み続け、ドラムが回転する度に、ドラム上に残るフィルターケークのコーティング層が段々薄くなってゆく。このような状況の下では、塗布器を制御して、ドラムが回転する度に外側表面にコーティング層を厚く再生してもよいし、或いは、ドラムを、フィルターケークの厚さが基準厚さに達し、焼き印付きの新しいフィルターケークの構築が必要とされるまで、薄くなったフィルターケークコーティングを継続して運転することもできる。
【００２４】
塗布器は、削ぎ取り装置の後で、ドラムが試料媒質のコンテナに再び入る前に配置され、ドラム外側表面上にフィルターケーク層を再生するために設けられている。塗布器は、削ぎ取り装置の直後でその下の、コンテナの直ぐ上でドラム外側部分の近くに配置するのが望ましい。「直後」とは、回転軸回りに約１度から約４５度であり、削ぎ取り装置の位置に対して回転軸回りに約２０度から約３５度であるのが更に望ましい。このように配置すれば、フィルターケークの再生層は、ドラムの試料媒質に入る直前の部分に形成される。
【００２５】
本発明のある実施形態によれば、レトロフィットキットが提供されており、レトロフィットキットには、削ぎ取り動作の後、既存のドラム上に連続してフィルターケークを再生するために既存の回転ドラム式真空フィルターに対して取り付け、固定、或いは位置決めすることのできる、塗布器と位置決め構造体が含まれている。位置決め構造体は、ドラムが作動している間、塗布器が、ドラムの外側表面上に配置されている濾過材又はフィルターケークの層の外側表面から一定の距離に維持されるよう、削ぎ取り装置に対して塗布器を位置決めするように機能する。位置決め構造体は、塗布器を、噴霧装置の位置に対して、回転軸回りに約１度から約４５度までに配置するのが望ましく、回転軸回りに約２０度から約３５度まで、例えば約２５度に配置するのがより望ましい。
【００２６】
回転ドラム式差圧フィルターの一部又はレトロフィットキットの一部の何れかである塗布器は、少なくとも１つの噴霧ノズル装置を備えているのが望ましく、ドラムの長さに沿って互いに間隔を空けて配列、配置或いは配列配置された複数の噴霧ノズルを備えていれば更に望ましい。そうではなく、塗布器がドクターブレード又は同様の塗布装置を備えていることもある。噴霧ノズルは、加圧ガスコンジットと、加圧濾過材コンジットと、加圧ガスコンジットからの加圧ガスを加圧濾過材コンジットからの加圧濾過材と組み合わせるノズルを備えている。ノズルは、加圧された濾過材とガスの噴霧を形成し、ドラムの外側表面に向けて送り出す。
【００２７】
塗布器は、濾過材の再循環ループを備えた連続再循環式濾過材供給システムに接続されている噴霧ノズルである。本発明のある実施形態によれば、加圧濾過材コンジットは、加圧ガスコンジット内に配置されており、ノズルは、作動時には加圧濾過材コンジットを通って流れる濾過材と接する背面を有するオリフィス板を備えているのが望ましい。オリフィス板は、背面と反対側の正面と、濾過材が加圧濾過材コンジットからノズルを通って通過できるようにする、オリフィス板を貫通する開口を有している。作動時には、加圧濾過材コンジットを通って流れる濾過材は、オリフィス板の背面に対してほぼ接面方向に流れているのが望ましい。そのような配置になっていれば、大径の濾過材粒子によって生じるノズルの目詰まりが、濾過材のオリフィス板の背面に対する接面流の掃引及び洗浄動作によって無くなるか、少なくとも最小限に抑えられる。このシステムでは、流動経路がオリフィス板の背面に向かって濾過材の流れを直接押し出す設計と比べて、格段に改良された噴霧ノズル設計になっている。
【００２８】
本発明の２段階の装置及び方法によれば、回転ドラム式差圧フィルターから削ぎ取られたフィルターケークとセル廃棄物は、その後の濾過プロセスで用いられる。そのような実施形態によれば、削ぎ取られたセル廃棄物とフィルターケークは、水又は他の試料媒質形成成分を加えて再懸濁化され、続いて搬送又は移送され、もう１つの回転ドラム式差圧フィルターに掛けられ、濾過されるのが望ましい。削ぎ取られたセル廃棄物は、両フィルター間で熱処理段階に掛けず直接第２フィルターへ移送するのが望ましい。凝集又は再懸濁のような処理は、フィルターとフィルターの間で行われる。例えば、第１回転ドラム式差圧フィルターから削ぎ取られたセル廃棄物とフィルターケークは、水を加えて液状の試料媒質に再形成し、その後、第２回転ドラム式差圧フィルターで濾過される。元の試料媒質が酵素を含んでいる場合、第１フィルターでは回収されずにその表面から削ぎ取られた酵素は、第２回転ドラム式差圧フィルターを使った第２濾過プロセスによって回収することができる。第２フィルターも、本発明によるフィルターであることが望ましい。このような配列にすれば、回収されなかった酵素は第２濾過段階で分離又は分別することができるので、酵素の大部分を必ずしも第１フィルターで回収する必要はない。この様に、第２濾過を行うことを前提とすれば濾過効率に対する要件を下げることができるので、第１フィルターの回転速度を上げることができる。例えば、回収されなかった酵素は第２濾過プロセスに掛けられることになるので、第１濾過プロセスで達成する必要のある濾過率は、例えば７０％、望ましくは８０％、更に望ましくは９０％であればよい。このような２段階のプロセスを実行するための装置は、第１フィルターから削ぎ取られたフィルターケークとセル廃棄物を、第２フィルターで使用するための試料媒質コンテナへ搬送する搬送装置を備えているのが望ましい。ある好適な実施形態では、第２フィルターは、第１回転ドラム式差圧フィルターに用いられている構成要素と同じか、又は類似の構成要素を有している。
【００２９】
本発明は、更に、濾液成分の収量を増す方法を提供しており、本発明による回転ドラム式差圧フィルターを２つ又はそれ以上使用する分離方法では、濾液成分の収量が、そのようなフィルターを１つしか用いなかった場合に得られるであろう収量を上回る結果となる。そのような方法によれば、試料媒質から第１回転ドラム式差圧フィルターによって分離された濾液成分と、削ぎ取られた試料媒質、削ぎ取られた濾過材又はそれら両方から第２回転ドラム式差圧フィルターによって分離された濾液成分とを合わせた収量は、試料媒質から第１回転ドラム式差圧フィルターだけによって分離された濾液成分の収量よりも多い。処理された試料媒質の処理能力率と、回収された濾液成分（例えば酵素）の収量の両方が、１つの回転ドラム式差圧フィルターだけを使って同じ濾液成分収量を達成するのに必要となる処理能力率と比べても、１つの回転ドラム式差圧フィルターだけによって回収された濾液成分の収量と比べても、本発明によって増えている。
【００３０】
本発明は、更に、本発明による回転ドラム式差圧フィルターを多数備えた濾過システムに関している。本発明のシステムによれば、多数のフィルターに、共通の供給源、望ましくは再循環濾過材供給システムから濾過材が供給される。多重フィルターシステムの各フィルターは、更に、発酵培養液のような試料媒質が連続して供給され、全フィルターへの試料媒質が共通の供給源から供給されるのが望ましい。本発明による多重フィルターシステムの多数のフィルターは、それぞれ他のフィルターから独立して作動することもできるし、上記のように、複数のフィルターの内の１つから削ぎ取られたセル廃棄物が、望ましくは再懸濁後に、後続のフィルターの試料媒質として使用できるように配置することもできる。
【００３１】
以下、本発明を図面を参照しながら説明するが、各図は、本発明を分かり易く説明するためのものであって、本発明に限定を加える意図はない。
図１は、本発明のある実施形態による回転ドラム式差圧フィルター２０の概略端面図である。フィルターは、回転軸２４回りに回転可能な中空の円筒形ドラム２２を備えている。作動時、図１に示すドラムは、矢印２６で示す時計回りに回転する。ドラム側壁４０の外側表面２８上には、例えば珪藻土スラリーで作られたフィルターケーク３０が設けられている。ドラム側壁４０は、ドラムの外側表面２８と、ドラムの内側表面３８とを有している。ドラム２２は、回転する際、濾過対象の成分を有する試料媒質３４が入っているコンテナ３２を通過する。圧力供給源（図示せず）は、少なくとも部分的には側壁４０の内側壁表面３８によって画定されているドラム２２内側の内側室３６内に真空状態を作り出す。側壁４０は、全面に亘って複数の開口を有し、望ましくは有孔性又は多数の小さな開口が設けられているアルミニウム又はステンレス鋼のような有孔性金属材料の形態をしており、各孔は、濾過材の粒子の平均直径よりも小さい平均直径を有しているのが望ましい。側壁は、例えばポリプロピレンの織布のような布又は布材を備えているのが望ましい。
【００３２】
ドラム２２が試料媒質３４を通って回転すると、濾液４２は、試料媒質３４からフィルターケーク３０を通り、側壁４０内の開口（図示せず）を通って回収される。フィルターケーク３０及び側壁４０を通過しない成分４４は、フィルターケーク３０の外側表面に留まり、ドラム２２の外側の回りに付着する。削ぎ取り装置４６の削ぎ取り刃４８がフィルターケークの外側表面に当たり、ドラム２２が回転するにつれフィルターケーク３０の外側表面から成分４４とフィルターケークの薄い層とを削ぎ取るように、削ぎ取り装置４６が設けられ、配置されている。削ぎ取られた成分４４とフィルターケークの薄層とは、例えば重力によって削ぎ取り装置４６の上表面に沿って移動し、削ぎ取られた製品即ちセル廃棄物５０として集められる。
【００３３】
スクレーパー４６が成分４４とフィルターケークの薄層をドラム２２の外側から削ぎ取った後では、領域５２のフィルターケーク３０は、残りのフィルターケーク３０と比べ厚さが薄くなっている。噴霧ノズルの形態をした塗布器５４は、回転方向２６で削ぎ取り装置４６の後方に配置されており、追加の濾過材又はフィルターケーク材料５６を削ぎ取られたフィルターケークの外側表面に塗布することによって再構築又は再生させる。再構築又は再生されたフィルターケークの層は、次に、試料媒質３４を通過して新しい濾過サイクルを開始する。
【００３４】
フィルターケーク３０の外側表面に残っている試料媒質成分４４から濾液を回収し易くするため、水噴霧器５８から成分４４へ水を供給してもよい。更に、化学処理噴霧器６０を設けて、例えば塩、食塩水、ｐＨ調整剤、凝集粒子調整剤、その他の回収剤をドラム２２の外側表面上の成分４４に噴霧してもよい。更に、細断機６２のような機械的攪拌手段を設けて、成分４４の層の表面積を増やし、成分４４から濾液を回収し易くし、削ぎ取り装置４６が成分４４と濾過剤の薄い外側層を削ぎ取るのに備えてもよい。図２は本発明のある実施形態によるシステムの概略図であり、第１段階の回転ドラム式差圧フィルター６４と、第２段階の回転ドラム式差圧フィルター６６と、削ぎ取られた材料７０を第１フィルター６４から第２フィルター６６へ搬送するための搬送装置６８を備えている。図２に示すシステムの実施形態では、酵素発酵培養液などの試料媒質７２が、第１フィルター６４のコンテナ７４へ新たに供給される。各フィルター６４及び６６は、図１に示すフィルター実施形態に関連して説明した削ぎ取り装置、噴霧塗布器、及び様々な他のフィルター構成要素を備えていてもよい。第１ドラム６４から削ぎ取られた材料７０はスクリューコンベヤー７６へ送られ、望ましくは懸濁ステーション７８で水を使って再懸濁化される。次に、削ぎ取られた試料成分と濾過材との再懸濁混合物は、試料媒質として第２フィルター６６のコンテナ８２へ送る前に、静電混合物８０と混ぜ合わせるのが望ましい。第２フィルター６６から削ぎ取られた材料８４は、１つ又は複数の追加のフィルター（図示せず）を使って同じ方法で再処理してもよいし、最終的な廃棄材として処理してもよい。フィルター６４及び６６から回収された濾液を合わせると、システムは、安価で迅速なプロセスで、元の供給材７２から高い収量の濾液を生成することができる。
【００３５】
図３は、本発明のある実施形態による回転ドラム式差圧フィルター８６の側面図である。フィルターは、図１に示す噴霧塗布器５４として使用できるように設計されている噴霧塗布器８８を備えている。噴霧塗布器８８の更に詳細な図を図４及び図５に示している。図３に示すように、噴霧塗布器８８は、加圧ガスコンジット９０、加圧濾過材コンジット９２、加圧ガスコンジット供給ライン９４、加圧濾過材コンジット供給ライン９６、加圧濾過材再循環ライン９８、複数のノズル１００、１０２及び１０４を備えている。図４及び図５を見れば分かるように、図示の実施形態では、加圧濾過材コンジット９２は加圧ガスコンジット９０の内側に配置されている。図５に示す、図４のＶ−Ｖ線で切った断面図は、ノズル１０４の詳細を示している。
【００３６】
図５に示すように、加圧濾過材コンジット９２は加圧ガスコンジット９０の内側に配置されており、オリフィス板１０８によって少なくとも部分的には画定される開口１０６を有している。濾過材出口１１０は、オリフィス板１０８から伸張しており、望ましくはオリフィス板１０８によって画定される開口１０６の直径よりも大きい直径を有する開口１１２を有している。コンジット９２を通過する加圧濾過材の一部は、オリフィス板１０８の開口１０６を通ってコンジットを出て、濾過材出口１１０を通って開口１１２から外へ出る。同時に、コンジット９０内からの加圧ガスは、経路１１４を通り、ノズル１０４を通ってガス経路１１６を出る。開口１１２を通る濾過材と、ガス経路１１６を通る加圧ガスとは同時放出して、濾過材スラリーの噴霧を形成する。本設計は、濾過材の消費を最適化し、濾過材の粒子によるノズルの閉塞を防止し、オリフィス板の外側へ高速の直交流を供給し、噴霧化空気圧力要件を実現し易くする。ノズルから出ない濾過材は、加圧濾過材コンジット９２から出て、濾過材再循環ライン９８を通って再循環する。コンジット９２を通る加圧濾過材の流れは、オリフィス板１０８の背面１１８に接面している。
【００３７】
図６は、本発明の実施形態による噴霧塗布装置と共に使用することができる、再循環加圧濾過材塗布システムを示すプロセスフロー図である。図６に示すように、複数の噴霧ノズル１２０には、珪藻土と水のスラリーのような加圧濾過材スラリー１２２が供給される。加圧空気の供給源１２４からの加圧空気は、図３−５で具体化されている方法で濾過材と混合される。噴霧ノズル１２０に達する前に、濾過材１２２は、ストレイナー１２６で濾される。加圧濾過材の流れが複数のノズル１２０を通過する前後の流量を測定するために、流量表示器ＦＩが設けられている。流量表示器からの信号は、システムを通過する濾過材の流量及び／又は空気の流量を調整する必要があるか否かを決める差動流量表示制御ユニットＤＦＩＣへ送られる。比率圧力表示器制御器（ＲＰＩＣ）は、測定値を使って噴霧されている流量の空気圧に対する比率を示す信号を生成する。ＤＦＩＣからの信号は、噴霧されている流量の空気圧に対する比率を制御するためＲＰＩＣへ送られる。チョーク１３０を設けて、システム圧力を維持することもできる。制御バルブ１３２及び１３４を使って、差動流量表示制御器ＤＦＩＣによって送られる信号に基づき、噴霧速度を制御することもできる。制御バルブ１３２及び１３４を各種制御器と共に使用して、空気に対する濾過材の妥当な割合を求め、ノズル１２０を通して塗布すべき望ましい濾過材の組成を求めることもできる。オン／オフバルブ１３５を使って、システムを通して洗浄水を供給し、濾過操作の最後に作業を中断する際に濾過材を洗い流すこともできる。
【００３８】
図７及び図８は、本発明による異なる噴霧装置の配置を示しており、液体成分が滴下すると、削ぎ取り刃４６の下側に集って、削ぎ取られ集められた材料又は濾過材噴霧を汚染させかねないことによって生じ得る汚染を防ぐためのものである。図７の実施形態では、空気サプライ即ち空気噴霧器１３６が設けられ、スクレーパー４６の下側に空気を吹き付け、スクレーパー４６の底部と噴霧塗布器５４との間に保護空気ベッドを形成する。保護空気ベッドは、塗布器５４から放出される噴霧がスクレーパー４６の底部に当たらないようにして、スクレーパー４６の下側から滴下する材料が塗布器５４から放出される噴霧の妨げにならないようにする。更に、スクレーパー４６の下側に滴下する水又は他の液体成分が、削ぎ取られ回収場所１３８例えばスクリューコンベヤに集められている材料を汚染することはない。空気噴霧器１３６は、噴霧塗布器５４の設計に組み込んでもよいし、独立して設け、配置してもよい。
【００３９】
図８は、もう１つの噴霧汚染防止システムを示している。図８に示す実施形態では、シートメタルガイド１４０が、スクレーパー４６の底部に相対して配置されており、スクレーパー４６の底部から滴下する液体を回収桶へ導く。シートメタル１４０には穴を設け、穴を通して噴霧塗布器５４を伸張して、シートメタル１４０が噴霧塗布器５４から放出される濾過材の噴霧を邪魔しないようにするのが望ましい。
【００４０】
図９及び図１０は、本発明のある実施形態による、３つの回転ドラム式差圧フィルターを使用している連続コーティングシステムの概略図である。図９及び１０に示すように、３つの回転ドラム式差圧フィルター１５０、１５２、１５４には、共通の供給源から供給される珪藻土（ＤＥ）の濾過材が供給される。流量表示器ＦＩと圧力表示器ＰＩを用いて信号を供給し、各フィルターに、各噴霧塗布装置１５６、１５８、１６０を通して濾過材を実質的に同じように供給するための調整が行えるようにする。当業者には既知のように、流量制御器を利用して噴霧速度を調整することができる。ストレイナー１５５、１５７、１５９は、噴霧前に濾過材スラリーを洗浄するために設けられている。モーターＭは、ＤＥインラインタンク内の濾過材スラリーを攪拌するために設けられており、ＤＥインラインタンク内の濾過材の量はレベル送信器ＬＴが検出する。重量送信器ＷＴは濾過材サイロに備えられており、ＤＥインラインタンク内で水と混合するための珪藻土を供給する。図９及び図１０に示すシステムは、珪藻土の濾過材を連続して再循環し、３つのフィルターそれぞれに濾過材を供給するために設けられたポンプを備えている。図１０に示す１つ又は複数の供給ラインは、濾過対象の試料媒質を試料媒質コンテナに供給するために設けられている。
【００４１】
図１０で、図９と同じ参照番号を付しているものは同じ構成要素である。図１０は、図９の実施形態に用いられている試料媒質用の供給ラインを示している。図１０に示すように、３つのフィルター１５０、１５２、１５４が備えられ、３つの別々の供給源から試料媒質培養液が供給され、各供給は、図９及び図１０に示されている再循環して供給される珪藻土と混ぜ合わされる。替わりに、３つのフィルターそれぞれで濾過される試料媒質培養液は、共通の供給源から供給してもよい。
【００４２】
本発明のこの他の実施形態並びに利点は、当業者には、ここに開示されている本発明の明細書及び実施形態を考察すれば明らかであろう。明細書及び実施例は代表的なものを挙げているに過ぎず、本発明の真の範囲及び精神は、上記特許請求の範囲に示すものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態による回転ドラム式差圧フィルターの概略端面図であり、ドラムの端部及び試料媒質コンテナを部分的に断面で示している。
【図２】
部分的に断面で示す本発明の実施形態による第１段階回転ドラム式差圧フィルターと、本発明による第２段階回転ドラム式差圧フィルターと、削ぎ取られた材料を第１フィルターから第２フィルターへ移送するための移送装置とを備えた、本発明の実施形態によるシステムの概略図である。
【図３】
本発明による噴霧塗布器を含む回転ドラム式差圧フィルターの側面図であり、分かり易くするために、試料媒質コンテナを取り除いて示している。
【図４】
本発明の実施形態による噴霧塗布器の概略図であり、加圧濾過材コンジットが部分的に加圧流体コンジット内に仮想線で示されている。
【図５】
図４のＶ−Ｖ線に沿って切った噴霧塗布装置の端面図である。
【図６】
本発明の実施形態による、再循環式加圧濾過材塗布システムを示すプロセスフロー図である。
【図７】
湿った濾過材組成物がセル廃棄物コンテナに滴下するのを防ぐ、噴霧装置の配置を示している。
【図８】
湿った濾過材組成物がセル廃棄物コンテナに滴下するのを防ぐ、別の噴霧装置の配置を示している。
【図９】
本発明の実施形態による、３つの回転ドラム式差圧フィルターを使用している連続コーティングプロセスの概略図である。
【図１０】
本発明の別の実施形態による、３つの回転ドラム式差圧フィルターを使用している直列システムの概略図である。
【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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