[發明專利]薄膜濾器的滅菌

無效

• 申請號: 201210226288.5
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102847435A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 約克·扎卡里亞斯;迪爾克·舒爾
• 申請（專利權）人: 克朗斯股份公司
• 主分類號: B01D63/00
• 分類號: B01D63/00;B01D63/02;B01D63/08;A61L2/07
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 張濤

技術領域

本發明涉及一種可滅菌的濾器組件/膜組件，本發明還涉及濾器組件/膜組件的滅菌方法。

背景技術

所謂濾器組件/膜組件用于水處理，在濾器中其中特殊的和/或不需要的物質從流動的介質中被過濾(所述介質分別是待過濾出或未過濾的物質，例如未凈化的水，牛奶，或其他液體)。濾出的介質以濾液(滲透液)的形式從過濾組件流出，同時留下濃縮液（保留物）。膜濾器組件常用于水處理，例如超濾組件，在該組件中，重要的病菌（細菌、酵母菌等）必須從待過濾或保留的介質中分別被除去。

通常，根據被分離顆粒的大小來區分微細過濾和超濾的不同，如果被分離的微粒粒徑在0.5到0.1μm，稱為微細過濾，如果微粒粒徑是0.1到0.01μm，所述過濾稱為超濾。超濾通常用塑料膜（中空纖維、平板膜、卷曲膜）進行，其孔徑約1μm～0.001μm的范圍內。特殊的超濾膜的孔徑通常具有0.2到0.02μm的尺寸。在一些領域也使用陶瓷膜。除此之外，也使用基于反滲透原理的過濾器和燭形過濾器?，F有技術中還有礫石集合基底過濾器。

如果使用塑料膜，清洗溫度和衛生溫度或消毒溫度都很重要。到目前為止所用濾器的清洗溫度和衛生溫度或消毒溫度通常最高只具有60℃到85℃。由于材料耐受力有限，特別針對灌注混合物（灌注方法）和針對膜本身，必須不超過這樣的溫度。

為清洗目的，現有技術提供了熱水或蒸汽替代要被過濾的介質，然而，這導致在濾器組件內和膜上形成巨大的溫度差，同時產生了另一問題——需要冷卻。

如果超濾或微細過濾采用中空纖維膜進行，例如將未過濾物灌注于中空纖維膜內側，并且在其外側吸出滲透液（從內向外過濾），在衛生方面的缺點首先存在于該膜的濾出液側，這種情況下，膜的滯留物側并不太重要，因為無論如何這是在進程中有污物的介質流過的地方。但是，如果過濾的方向相反，滲透液從中空纖維膜的內側吸出（從外向內過濾），至少會有一部分滯留物進入濾器組件內，產生不衛生的殘余物。此外，膜灌封（membrane?potting）的特殊連接部分和密封點以及在外殼上的連接點都是衛生方面的關鍵區域，例如用O形圈的不衛生密封。

關于膜組件的最大問題是不能采用常規方法將膜組件所有之處都進行清洗，如果可以清洗，只用清潔劑和消毒劑即可。換句話說，在這些死角，不可能發生液體物質交換而帶走污物和病菌。所述死角尤指膜和膜灌封之間連接區域的池子，那里會形成過多的沉淀物，由于該處流動速度低，沉淀物不能完全移去。由于介質在此的交換主要靠擴散方式，通常清潔組件嘗試用熱水流經該處，通過熱殺死存在于組件中的細菌。

因此,如果使用塑料薄膜,清洗溫度是至關重要的。以往在這種情況下，清洗溫度和環境溫度或“滅菌”溫度的標準最高分別只能達到60℃到85℃。但這樣的溫度是不能稱之為“殺菌”的。人們通常說滅菌溫度，是指121℃(例如保持20分鐘或更長時間),理想情況下應達到140℃。因此,使用低溫通常被稱為“熱水衛生”。

此外,薄膜被加熱到這種衛生溫度，然后再冷卻下來之后，所產生的溫差是很危險的。由于不同材料的膨脹系數不同，通常溫差必須不超過1-2℃/分鐘。否則,不同材料會分別產生快速疲勞、材料的張緊或材料的過分拉緊,最后導致濾膜的破損，或者導致護罩從灌封處分離，或膜從灌封處分離。最常見的損壞是膜直接在與過濾容器灌封接口處破裂。當濾膜組件破到如此程度，就不得不更換了。

因此,如果處于更高的溫度(>85℃),同時壓力和壓差又發生變化是不行的。因為無論是膜或殼體、封口,或灌封處都不適合這樣的壓力/溫度變化。如果溫度更高一些，還會損害材料。此外,如果加熱和冷卻發生得太快,材料疲勞，同樣也導致材料過早損壞。首先,相對于殼體的膜的灌封處會發生問題,即，膜連接至或連接自環氧樹脂的連接會發生問題,例如,連接至PES（聚醚砜）壁或PVC（聚氯乙烯）壁或金屬外壁時。此外,選擇膜是很重要的。在許多地方用PES(聚醚砜)作為塑料薄膜材料。在飲料行業,經常使用不銹鋼護套。通常不可能直接灌封進這些不銹鋼套中，由于材料、膜組件殼體被插入到外層不銹鋼護套中。

綜上所述，膜組件在衛生方面至關重要，因為膜很少被清洗、消毒，不具有衛生處理能力和殺菌功能。最關鍵的一點是所有的組件中都會有細菌生長。特別是濾液池和組件內的死角，這些地方沒有液體的經常流過，所以不會發生物質的經常交換。此外,許多膜組件未按照無菌性標準設置。法蘭連接也未按照通常的衛生要求設計。因此,需要對這些組件進行滅菌(121℃的溫度或更高)，然而，目前沒有同樣的技術，由于材料和結構的需要，不能對組件或膜產生損傷。