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DE3342695A1 - Apparatus for static membrane filtration - Google Patents

Apparatus for static membrane filtration

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DE3342695A1
DE3342695A1DE19833342695DE3342695ADE3342695A1DE 3342695 A1DE3342695 A1DE 3342695A1DE 19833342695DE19833342695DE 19833342695DE 3342695 ADE3342695 ADE 3342695ADE 3342695 A1DE3342695 A1DE 3342695A1
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DE
Germany
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piston
membrane
concentrate
density
filtration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19833342695
Other languages
German (de)
Inventor
Dietmar Dipl.-Chem. Dr. Nussbaumer
Horst Dipl.-Chem. Dr. Perl
Khuong Ing. To Vinh (grad.), 3400 Göttingen
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 AG
Original Assignee
Sartorius AG
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Publication date
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Publication of DE3342695A1publicationCriticalpatent/DE3342695A1/en
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Abstract

The invention relates to an apparatus for static membrane filtration which can be subjected to centrifugal acceleration within a cylindrical sample vessel containing the filtration medium. According to the invention, a piston (1) movable in the sample vessel (7) is provided, carrying a membrane (2) on the end or the side facing the vessel bottom. The piston is mounted in the cylindrical vessel (7) sealed at the sides. A closable orifice is provided in the bottom of the sample vessel (7). <IMAGE>

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Gerät für statische Membran-The invention relates to a device for static membrane

filtration, das innerhalb eines zylindrischen das Filtrationsmediumenthaltenden Probegefäßes der Zentrifugalbeschleunigung ausgesetzt werden kann.filtration, which is inside a cylindrical the filtration mediumcontaining sample vessel can be exposed to centrifugal acceleration.

Die statische Membranfiltration ist das einfachste Filtrationsverfahren.Hierbei steht das zu filtrierende Medium ohne erzwungene Strömungen unter einemUberdruck mit der Membrane in Kontakt. Sie kann dann mit Erfolg angewandt werden,wenn nur sehr geringe Substanzmengen aus der Suspension oder Lösung abgeschiedenwerden müssen, z.B. bei der Gewinnung von sterilen Filtraten aus schwach verkeimtenLösungen.Static membrane filtration is the simplest filtration method.Here, the medium to be filtered stands under one without forced flowsOverpressure in contact with the membrane. It can then be used with successif only very small amounts of substance are deposited from the suspension or solutionmust be, e.g. when obtaining sterile filtrates from weakly contaminatedSolutions.

Um Nachteile der statischen Filtration zu vermeiden, wurde schon dietangentiale überströmung angewandt, hat sich aber wegen des großen apparativen Aufwandsgenausowenig wie die Rührzellen durchgesetzt, wenn kleine Probenmengen und/odermechanisch empfindliche Substanzen filtriert werden sollen.In order to avoid the disadvantages of static filtration, theTangential overflow was used, but because of the large amount of equipment requiredJust as little as the stirred cells prevailed when small sample quantities and / ormechanically sensitive substances are to be filtered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfälschungen bei der Aufkonzentrierungzu vermeiden: Dies gilt insbesondere bei Entnahme von ganz besonders extrem kleinenKonzentratvolumina in der Gröcodnung von 50 ßl, wobei eine Durchführung der Filtrationin einer Zentrifuge ermöglicht werden sollErreicht wird dies beieinem Gerät der eingangs genannten Art durch einen im Probengefäß beweglichen stirnscitigbzw. auf der dem Gefäßboden zugewandten Seite eine Membran tragenden Kolben, derin dem zy Lindrischen #;efäß seitlich abgedichtet qe gelagert ist; und durch ineverschließbare Öffnung im Boden des Probengefäßes.The invention is based on the problem of falsifications in the concentrationto avoid: This applies in particular to the removal of particularly extremely small onesConcentrate volumes in the size of 50 ßl, with one implementation of the filtrationshould be made possible in a centrifugeThis is achieved ata device of the type mentioned at the outset by a movable end face in the sample vesselor on the side facing the vessel bottom a membrane-carrying piston, theis stored in the zy Lindrian vessel, sealed on the side; and through ineclosable opening in the bottom of the sample vessel.

Vorzugsweise wird als treibende Kraft der Filtration die Kolbenbewegungin einer Zentrifuge ausgenutzt, wobei der Kolben eine höhere Dichte als das jiltrationsmediumaufweist und die Länge 1K des Kolbens folgende Bedingung erfüllt:1K = Länge des Kolbens (cm) bei zylindrischer Kolbenform (bei nicht exakt zylindrischenKolben ist 1K dicjenige Länge, die ein Zylinder gleichen Feststoffvolumens und gleicherQuerschnittsfläche hätte) 1 K = mittlere Dichte des Kolbens (g/cm') (Kolbenmassedurch Feststoffvolumen).The piston movement in a centrifuge is preferably used as the driving force of the filtration, the piston having a higher density than the filtration medium and the length 1K of the piston fulfilling the following condition: 1K = length of the piston (cm) with a cylindrical piston shape (if the piston is not exactly cylindrical, 1K is the length that a cylinder with the same solid volume and cross-sectional area would have) 1 K = mean density of the piston (g / cm ') (piston mass through solid volume) .

@fl = Dichte der zu filtrierenden Flüssigkeit (g/cm³) .@fl = density of the liquid to be filtered (g / cm³).

(kann gleich 1 gesetzt werden). (can be set equal to 1).

Der Bereich der Kolbenlänge beträgt vorzugsweise 0,5 bis 2,5 cm, derder mittleren Kolbendichte dementsprechend mindestens 1,4 bis 3 g/cm3. BevorzugteWerkstoffe sind für den Spritzguß geeignete thermoplastische Kunststoffe, die durcheine Einlage aus Edelstahl auf die gewünschte mittlere Dichte gebracht werden.The range of the piston length is preferably 0.5 to 2.5 cm, thethe mean piston density accordingly at least 1.4 to 3 g / cm3. PreferredMaterials are suitable for injection molding thermoplastics, which byan insert made of stainless steel can be brought to the desired average density.

Kolben die die obengenannte Bedingung erfüllen, üben im untergetauchtenZustand auf eine darunter befindliche Flüssigkeit einen hydrostatischen Druck vonmindestens 10 mm Wassersäule aus, was in einer Zentrifuge bei einer relativen Zentrifugalbeschleunigungvon beispielsweise 2000 g einem Druck von 2 bar entspricht.Pistons that meet the above condition should be practiced in the submerged positionState a hydrostatic pressure ofat least 10 mm water column from what is in a centrifuge with a relative centrifugal accelerationof, for example, 2000 g corresponds to a pressure of 2 bar.

Es ist vorteilhaft, wenn die Zentrifugalbeschleunigung von der zufiltrierenden Flüssigkeit aus gesehen keinen Vektor in Richtung der Membran aufweist.It is advantageous if the centrifugal acceleration of the toseen from the filtering liquid has no vector in the direction of the membrane.

Zweckmäßig ist die mittlere Dichte des Kolbens größer als die Dichtedes zu filtrierenden Mediums - beispielsweise Wassers - . Die Länge des Kolbensin cm ist größer oder gleich dem Kehrwert der um 1 verminderten mittleren Kolbendichtein g/cm3.The mean density of the piston is expediently greater than the densityof the medium to be filtered - for example water -. The length of the pistonin cm is greater than or equal to the reciprocal of the mean piston density reduced by 1in g / cm3.

Insbesondere liegt die mittlere Kolbendichte bei mehr als 1,4 g/cm3,baulich große Vorteile bietet ein Kolben, der zweckmäßig aus einem thermoplastischenKunststoff mit einer Einlage aus Edelstahl gefertigt ist.In particular, the mean piston density is more than 1.4 g / cm3,A piston, which is expediently made of a thermoplastic, offers great structural advantagesPlastic is made with a stainless steel insert.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Membraneine asymmetrische Ultrafiltrationsmembran und gegen den Kolben mit der aktivenSeite nach außen dicht am Rande abgeklebt.According to a particular embodiment of the invention, the membranean asymmetrical ultrafiltration membrane and against the flask with the activeTaped to the outside close to the edge.

Das Gerät läßt sich sowohl anwenden auf die Gewinnung von Konzentratwie auf die Gewinnung von Filtrat. Hauptanwendungsgebiet ist die quantitative Gewinnungkleinster Konzentratmengen aus verdünnten Proteinlösungen.The device can be used both for the production of concentratehow to obtain filtrate. The main area of application is quantitative extractionsmallest amounts of concentrate from dilute protein solutions.

Die Maßnahme der apparativen Unkomplizicrtheit nach der Erfindungist insbesondere bei der Fertigung von Einweggeräten von Bedeutung.The measure of apparatus simplicity according to the inventionis particularly important in the manufacture of single-use devices.

Die statische Filtration wird also itn Beschleunigungsfeld einer Zentrifugein der Weise ausnutzt, daß eine bewußt gewollte nennenswerte hydrostatische t)ruckdifferenzerzeugt und für die Zwecke der Erfindung eingesetzt wird.The static filtration is thus carried out with the acceleration field of a centrifugeexploited in such a way that a consciously wanted significant hydrostatic t) pressure differenceis generated and used for the purposes of the invention.

Auch wenn mit bekannten Geräten die Zentrij:uqalbeschleunigung zurErzeugung einer wirksamen hydrostatischen Druckdifferenz herangezogen wird, so wirddoch durch die neuartige Anordnung beim Anmeldunqsgegenstand vermieden, daß vorhandenesedimentierbare Bestandteile lut der Membran abgelagert werden oder sich das gebildeteKonzentrat, das im allgemeinen eine höhere Dichte aufweist als die Ausgangslösung,auf der Membran anreichern kann.Even if the centri: uqal acceleration is used with known devicesGeneration of an effective hydrostatic pressure difference is used, so isbut avoided by the novel arrangement with the subject of the registration that existingsedimentable components lut the membrane are deposited or the formedConcentrate, which generally has a higher density than the starting solution,can accumulate on the membrane.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen mit Bezug aufdie beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in Fig. 1 eineerste, insbesondere zur Gewinnung von Proteinkonzentraten oder Filtrat bestimmteAusführungsform der Erfindung; Fig. 2 bis 4 eine weitere für extrem kleine Konzentratvoluminabestimmte Ausführungsformen.Exemplary embodiments of the invention are intended with reference to FIGthe accompanying drawings are explained in more detail. These show in FIG. 1 afirst, especially intended for the production of protein concentrates or filtrateEmbodiment of the invention; FIGS. 2 to 4 show another for extremely small concentrate volumescertain embodiments.

Der Kolben besteht aus einem Material höherer Dichte als die Spülflüssigkeitund ist seitlich in einem Röhrchen mit abnehmbarer Spitze angeordnet. Diese Ausführungsformist sowohl für die Gewinnung von Proteinkonzentraten als auch von Filtrat aus Eiweißlösungen beliebigen Konzentration besonders geeignet.The piston is made of a material with a higher density than the flushing liquidand is arranged on the side in a tube with a removable tip. This embodimentis for the production of protein concentrates as well as of filtrate from proteinsolutions of any concentration are particularly suitable.

Die Ausführungsform der Fig. 2 bis 4 kommt dann zum Einsatz, wennextrem kleine Konzentratvolumina aus stark verdünnten Lösungen gewonnen werden sollen.The embodiment of FIGS. 2 to 4 is used whenextremely small concentrate volumes are to be obtained from highly diluted solutions.

Die Anwendung erfolgt beispielsweise in einer üblichenInjektionsspritze303. In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.It is used, for example, in a customary mannerInjection syringe303. In the figures, the same elements are denoted by the same reference symbols.

So weist der Kolben 301 einen Edelstahlkern 305 zur Erhöhung der mittlerenDichte und damit der filtrationswirksamen Druckdifferenz auf. Der Kern ist in denKolben nur eingedrückt, so daß das Filtrat durch die verbleibende Undichtigkeitströmen kann.The piston 301 has a stainless steel core 305 to increase the middleDensity and thus the pressure difference effective for filtration. The core is in thePlunger just pushed in, so that the filtrate leaked through the remainingcan flow.

Das Wesentliche an dieser Kolbenbauart nach Fig. 1 ist, daß zum Ausblasendes Konzentrats nach beendeter Filtration Luft in umgekehrter Richtung durchgedrücktwerden kann, nachdem das Filtrat abgegossen worden ist. Das Eindrücken der Luftgeschieht mit einem gewöhnlichen Spritzenkolben. Das Ventil 308 verschließt dabeidie Filtratbohrung 307. Die Luft strömt durch die Bohrung 309 in die Ringnut 314,bläht den als Ventil aufgesteckten Schlauch 306 auf und drückt das in der Spitze312 befindliche Konzentrat bei abgenommener Verschraubung 313 ins Freie.The essential thing about this type of piston according to FIG. 1 is that it is used for blowing outof the concentrate after filtration is complete, air is pressed through in the opposite directionafter the filtrate has been poured off. The impression of the airhappens with an ordinary syringe plunger. The valve 308 closesthe filtrate bore 307. The air flows through the bore 309 into the annular groove 314,inflates the tube 306, which is attached as a valve, and presses the tip312 located concentrate with removed screw connection 313 into the open.

Trotz hoher Wiederfindungsraten stößt diese Bauart an ihre Grenze,wenn Konzentratvolumina von unter 100 ßl erreicht werden sollen. Der Grund dafürist, daß ein Großteil der im Totvolumen neben dem Kolben befindlichen nicht aufkonzentriertenAusgangslösung mit ausgeblasen wird und das gebildete Konzentrat nachträglich verdünnt.Despite high recovery rates, this type of construction has reached its limit,if concentrate volumes of less than 100 ßl are to be achieved. The reason for thisis that a large part of the dead volume next to the piston is not concentratedStarting solution is blown out with and the concentrate formed is subsequently diluted.

Die Ausführungsform der Fig. 2 bis 4 kommt dann zum Einsatz, wennextrem kleine Konzentratvolumina aus stark verdünnten Lösungen gewonnen werden sollen.Die Anwendung erfolgt beispielsweise in einer handelsüblichen Injektionsspritze7.The embodiment of FIGS. 2 to 4 is used whenextremely small concentrate volumes are to be obtained from highly diluted solutions.It is used, for example, in a commercially available injection syringe7th

Fig. 2 zeigt das Gerät nach Beendigung der Filtration am unteren Totpunkt.Der Kolbenkörper 1 ist dem konischen Ende der Spritze möglichst genau angepaßt.Der Spalt 12,der dennoch immer vorhanden ist, ist ur Verdeutlichungübertrieben groß dargestellt. Der konische Fortsatz des Kolbenkörpers sitzt in derEndlage dichtend in der innen ebenfalls konischen Spitze der Spritze. Das ist deshalbmöglich, weil das Material, aus dem die Spritze besteht (Polyäthylen), eine gewisseElastizität aufweist.Fig. 2 shows the device after completion of the filtration at bottom dead center.The plunger body 1 is adapted as precisely as possible to the conical end of the syringe.The gap 12,which is nevertheless always present, is the primordial illustrationshown exaggerated. The conical extension of the piston body sits in theEnd position sealing in the syringe tip, which is also conical on the inside. That's whypossible because the material the syringe is made of (polyethylene) has a certain amountHas elasticity.

Die in dem Spalt 12 befindliche Flüssigkeit, die aus den noch darzulegendenGründen aus nicht aufkonzentrierter Ausgangslösdng besteht, kann dadurch bei derKonzentratentnahme nicht austreten und das Konzentrat verdünnen.The liquid located in the gap 12 from the still to be explainedThere are reasons for not concentrated starting solution, this can result in theConcentrate withdrawal do not leak and dilute the concentrate.

Wenn sich in dem Spalt Konzentrat befände, würden hier untragbareProteinverluste auftreten. Da es sich jedoch um Ausgangslösung handelt und das Volumenklein ist gegenüber dem Ausgangsvolumen, sind die Verluste vernachlässigbar.If there were concentrate in the gap, it would be intolerableProtein losses occur. However, since it is the starting solution and the volumeis small compared to the initial volume, the losses are negligible.

Die Membrane 2 ist durch die Schweißnaht 13 von innen mit dem Kolbenkörper1 verbunden und zwar mit der filtrationswirksamen Schicht. Auf die Membrane sinddie Filterunterstützung 3 und der Edelstahlkern 4 aufgelegt. Die Filterunterstützung3 kann im einfachsten Fall eine Gewebescheibe entsprechender Druckfestigkeit sein.Der Edelstahlkern 4 ist wie im vorigen Beispiel lose eingedrückt, so daß das Filtratan ihm vorbei in den Filtratraum 10 strömen kann. Unter der Membrane befindet sichein flachkegeliger Raum 5, der in die Bohrung 6 des konischen Fortsatzes mündet.Die Volumina von 5 und 6 bestimmen zusammen das erreichbare Konzentratvolumen. 9ist die Verschlußkappe, die in die Luer-Verschraubung 8 der Injektionsspritze eingesetztist. Die Art der Kolbenabdichtung 14, hier in Form einer Dichtlippe dargestellt,ist nicht erfindungswesentlich. Es kommt z.B. auch eine O-Ring-Dichtung in Frage.The membrane 2 is connected to the piston body from the inside through the weld seam 131 connected to the effective filtration layer. Are on the membranethe filter support 3 and the stainless steel core 4 are placed. The filter support3 can, in the simplest case, be a fabric disk with a corresponding compressive strength.The stainless steel core 4 is loosely pressed in, as in the previous example, so that the filtratecan flow past him into the filtrate chamber 10. Under the membrane isa flat conical space 5 which opens into the bore 6 of the conical extension.The volumes of 5 and 6 together determine the achievable concentrate volume. 9is the cap that is inserted into the Luer fitting 8 of the injection syringeis. The type of piston seal 14, shown here in the form of a sealing lip,is not essential to the invention. For example, an O-ring seal can also be used.

Zum Füllen wird der Filtrationskolben zunächst mit einem gewöhnlichenSpritzenkolben in die untere Totpunktlagegeschoben, worauf dieSpritze in gewohnter Weise durch Hochziehen des Kolbens gefüllt wird. Nach Entlüftungund Verschließen der Spitze wird zentrifugiert.The filtration flask is first filled with an ordinarySyringe plunger in the lower dead center positionpushed what theThe syringe is filled in the usual way by pulling up the plunger. After ventingand capping the tip is centrifuged.

Das Funktionsprinzip ist Fig. 3 zu entnehmen. Es wird davon ausgegangen,daß Totvolumen und benetzte Flächen von Kolben und Spritze aus konstruktiven, fertigungstechnischenund sonstigen Gründen (z.B. Ausbeulung durch den hydrostatischen Druck) nicht beliebigklein gehalten werden können. Es werden daher Maßnahmen getroffen, daß sich am Endeder Filtration im Totvolumen und im Kontakt mit den meisten benetzten Flächen keinKonzentrat, sondern nicht aufkonzentrierte Ausgangslösung befindet.The functional principle is shown in FIG. 3. It is assumed,that dead volume and wetted areas of the plunger and syringe from constructive, manufacturing engineeringand other reasons (e.g. bulging due to hydrostatic pressure) are not arbitrarycan be kept small. Measures are therefore taken that in the endthe filtration in the dead volume and in contact with most of the wetted surfaces does notConcentrate, but not concentrated starting solution.

Wenn der Kolben im Verlauf der Filtration in Richtung der Spritzenspitzewandert, kann sich aufkonzentrierte Lösung stets nur "unter" der Öffnung des konischenFortsatzes befinden (links von der Linie 16 in Fig. 3), weil nur an dieser StelleKonzentrat aus dem Kolbeninneren austreten kann und eine Konvektion von Konzentrataufgrund der höheren Dichte nur in Richtung der Zentrifugalbeschleunigung möglichist. Der wandernde Kolben schiebt daher zwischen der Dichtung 14 und der Öffnungein zunächst gleichbleibendes Volumen 12 der Ausgangslösung vor sich her Im Laufeseiner Wanderung kommt dieses Volumelement allmählich in Bereiche, in denen sichzuvor bereits mehr oder weniger aufkonzentrierte Lösung befunden hat. Die Innenwändeder Spritze werden somit durch die Ausgangslösung "gewaschen".When the plunger in the course of filtration towards the syringe tipmigrates, concentrated solution can always only "under" the opening of the conicalExtension are located (to the left of the line 16 in Fig. 3), because only at this pointConcentrate can escape from the inside of the flask and convection of concentrateonly possible in the direction of centrifugal acceleration due to the higher densityis. The migrating piston therefore slides between the seal 14 and the openingan initially constant volume 12 of the starting solution in front of itAs it migrates, this volume element gradually comes into areas in whichhas previously found a more or less concentrated solution. The interior wallsthe syringe are thus "washed" by the starting solution.

In Fig. 3 ist die Phase dargestellt, in der der konische Fortsatzin die Spritzenspitze, in der sich das bisher gebildete Konzentrat gesammelt hat,eintaucht.In Fig. 3 the phase is shown in which the conical extensioninto the syringe tip, in which the concentrate formed so far has collected,immersed.

Das Volumen 12 hat sich seit dem Zeitraum, zu dem die Kolbenöffnungin den konischen Bereich der Spritze eingetreten ist, verkleinert. In verstärktemMaße geschiehtdies nun weiterhin, wodurch die im abnehmenden Volumelement12 befindliche Ausgangslösung gezwungen ist, in die Spritzenspitze und von dortin die Öffnung des Kolbens zu strömen. Dadurch wird dieser Teil der Spritzenwandung,der mit der bisher am höchsten aufkonzentrierten Lösung in Kontakt war, besondersintensiv mit der Ausgangslösung gespült. Dieser Vorgang kommt dadurch zum Abschluß,daß der konische Kolbenfortsatz durch Kontakt mit der Innenwandung der Spritzenspitzedas Totvolumen 12 (Rest der Ausgangslösung) zum onzentratraum abdichtet (Zustandnach Fig. 2).The volume 12 has since the period at which the piston openinghas entered the conical area of the syringe, reduced in size. In reinforcedDimensions happensthis now continues, whereby the in the decreasing volume element12 located starting solution is forced into the syringe tip and from thereto flow into the opening of the piston. This makes this part of the syringe wall,who was in contact with the most highly concentrated solution to date, especiallyrinsed intensively with the starting solution. This process comes to an endthat the conical plunger extension through contact with the inner wall of the syringe tipthe dead volume 12 (remainder of the starting solution) seals off from the concentrate space (stateaccording to Fig. 2).

In Fig. 3 sind auch die im Inneren des Kolbenkörpers 1 vermutlichauftretenden Konvektionsströmungen angedeutet.In Fig. 3, the inside of the piston body 1 are also presumablyoccurring convection currents indicated.

Wesentlich ist dabei, daß durch die Öffnung an der Spitze nicht nurder Eintritt von Ausgangslösung erfolgt, sondern gleichzeitig auch der Austrittvon bereits gebildetem Konzentrat. Sicherlich gibt es eine untere Grenze für denDurchmesser der Bohrung 6, wo dies nicht mehr möglich ist.It is essential that not only through the opening at the topthe entry of the starting solution takes place, but also the exit at the same timeof already formed concentrate. Certainly there is a lower limit for thatDiameter of the hole 6 where this is no longer possible.

Bei der hier in Frage kommenden Größenordnung von ca.With the size of approx.

1 mm ist diese offensichtlich noch nicht erreicht. Vom Standpunktder Filtrationsgeschwindigkeit ist das Austreten von Konzentrat durchaus erwünscht,weil dadurch die Proteinanreicherung im Kolbeninneren, die zu einer Verringerungder Filtrationsrate führt, verzögert wird.1 mm this has obviously not yet been reached. From the point of viewthe filtration speed, the escape of concentrate is quite desirable,because this increases the protein accumulation inside the flask, which leads to a reductionthe filtration rate is delayed.

Fig. 4 zeigt die Entnahme des Konzentrats. Nach Abnehmen des Verschlusses9 wird von oben wieder der Spritzenkolben 18 eingeführt. Der vom Kolben auf denLuftraum ausgeübte Druck bewirkt zunächst, daß sich die Membrane 2 infolge ihrerElastizität von der Filterunterstützung 3 hebt und gegen die Wandung des flach kegeligenHohlraums 5 gedrückt wird, wodurch unten ein entsprechendes Volumen an Konzentrat17 austritt. Das weitere Aufrechterhalten des Uberdrucks auf der iltratseite führtdazu, daß Filtrat die Membrane umgekehrt zur Filtrationsrichtungdurchtrittund restliches Konzentrat aus den Volumina 5 und 6 verdrängt.4 shows the removal of the concentrate. After removing the closure9, the syringe plunger 18 is inserted again from above. The one from the piston to theAir space exerted pressure initially causes the membrane 2 as a result of theirThe elasticity of the filter support 3 lifts and against the wall of the flat conicalCavity 5 is pressed, whereby a corresponding volume of concentrate below17 exits. The further maintenance of the overpressure on the iltrate side leadsin addition, that the filtrate crosses the membrane to the direction of filtrationpasses throughand the remaining concentrate is displaced from volumes 5 and 6.

Das weitere Vorgehen hängt davon ab, was man mit dem Konzentrierungsschritterreichen will. Ist in erste Linie ein genau definiertes Konzentrierungsverhältnisund/oder eine hohe Proteinkonzentration erforderlich, wird nur soviel Konzentratentnommen, daß eine Verdünnung durch nachströmendes Filtrat ausgeschlossen ist.Das wird im allgemeinen bei der Aufkonzentrierung für elektrophoretische Auftrennungender Fall sein. Kommt es dagegen, z.B. bei mikropräparativen Arbeiten, auf möglichsthundertprozentige Gewinnung des eingesetzten Proteins an, wird man mit entsprechendmehr Filtrat nachspülen.How you proceed depends on what you do with the concentration stepwant to achieve. First and foremost, it is a precisely defined concentration ratioand / or a high protein concentration is required, only so much concentrate is neededtaken that a dilution by inflowing filtrate is impossible.This is generally used when concentrating for electrophoretic separationsbe the case. If, on the other hand, it comes down to as much as possible, e.g. in the case of micro preparative workone hundred percent recovery of the protein used, you will with accordinglyRinse more filtrate.

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Claims (14)

Translated fromGerman
Gerät für statische Membranfiltration Patentansprüche 1. Gerät fürstatische Membranfiltration, das innerhalb eines zylindrischen das Filtrationsmediumenthaltenden Probegefäßes der Zentrifugalbeschleunigung ausgesetzt werden kann,g e k e n n z e i c h n e t durch einen im Probegefäß (7) beweglichen stirnseitigbzw. auf der dem Gefäßboden zugewandten Seite eine Membran (2) tragenden Kolben(1), der in dem zylindrischen Gefäß (7) seitlich abgedichtet gelagert ist; und durcheine verschließbare Offnung im Boden des Probengefäßes. Device for static membrane filtration Claims 1. Device forstatic membrane filtration, which inside a cylindrical the filtration mediumcontaining sample vessel can be exposed to centrifugal acceleration,not shown by a front end that is movable in the sample vessel (7)or a piston carrying a membrane (2) on the side facing the bottom of the vessel(1), which is stored in a laterally sealed manner in the cylindrical vessel (7); and througha closable opening in the bottom of the sample vessel.2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlereDichte des Kolbens größer ist als die Dichte des zu filtrierenden Mediums, insbesondereWasser, und die Länge des Kolbens in cm größer oder gleich dem Kehrwert der um 1verminderten mittleren Kolbendichte in g/cm3 ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the middleThe density of the piston is greater than the density of the medium to be filtered, in particularWater, and the length of the piston in cm greater than or equal to the reciprocal of 1reduced mean piston density in g / cm3.3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlereKolbendichte größer als 1,4 g/cm3 ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the middlePiston density is greater than 1.4 g / cm3.4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben auseinem thermoplastischen Kunststoff mit einer Einlage (4) aus Edelstahl besteht.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the piston froma thermoplastic with an insert (4) made of stainless steel.5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß sich das zu filtrierende Medium zwischen dem Boden des Probengefäßes und demdie Membran (2) tragenden Kolben (1) befindet.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in thatthat the medium to be filtered between the bottom of the sample vessel and thethe piston (1) carrying the membrane (2) is located.6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß es so ausgelegt ist, daß die Zentrifugalbeschleunigung von der zu filtrierendenLösung aus gesehen keinen Vektor in Richtung der Membran aufweist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in thatthat it is designed so that the centrifugal acceleration of the to be filteredAs seen from the solution, there is no vector in the direction of the membrane.7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Membrane eine asymmetrische Ultrafiltrationsmembrane ist und gegen den Kolbenmit der aktiven Seite nach außen dicht am Rande abgeklebt ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in thatthat the membrane is an asymmetrical ultrafiltration membrane and against the pistonis taped with the active side outwards close to the edge.8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durcheine Bohrung (6) im konischen Fortsatz (1) des Kolbenkörpers, die zum flachkegligenRaum (5) unterhalb des Kolbenfortsatzes achsmittig angeordnet ist und nach außenführt.8. Device according to one of the preceding claims, characterized bya bore (6) in the conical extension (1) of the piston body leading to the flat coneSpace (5) is arranged axially below the piston extension and to the outsideleads.9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gckennzeichnet, daß der Kolbenkörperdem konischen Rande einer Spritze (7) möglichst genau anpaßt ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the piston bodyis adapted as precisely as possible to the conical edge of a syringe (7).10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichne daß die Membrane(2) durch die Schweiß- oder Klebenaht (13) mit der aktiven Seite mit dem fnnenbodendes hohlen Kolbenkörpers verbunden ist und die Piltratseite der Membran durch dielose eingelegte Filtorunterstützung (3) und einen ebenfalls lose eingelegten Edelstahlkern(4) bedeckt ist.10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the membrane(2) through the weld or adhesive seam (13) with the active side with the inner baseof the hollow piston body is connected and the piltrate side of the membrane through theloosely inserted filter support (3) and a loosely inserted stainless steel core(4) is covered.11. Membrane nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch ein als aufbiasbares Schlauchstück (306) um den Kolben ausgebildetes Ventil.11. Membrane according to one of the preceding claims, characterizedby a valve designed as an inflatable hose piece (306) around the piston.12. Anwendung des Geräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufdie Gewinnung von Konzentrat.12. Application of the device according to one of the preceding claimsthe extraction of concentrate.13. Anwendung des Geräts nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf dieGewinnung von Filtrat.13. Application of the device according to one of claims 1 to 10 on theRecovery of the filtrate.14. Anwendung nach Anspruch 12 auf die quantitative Gewinnung kleinsterKonzentratmengen aus verdünnten Proteinlösungen.14. Application according to claim 12 to the quantitative extraction of the smallestAmounts of concentrate from dilute protein solutions.
DE198333426951982-11-261983-11-25Apparatus for static membrane filtrationWithdrawnDE3342695A1 (en)

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