ITTO940612A1

ITTO940612A1 - Procedimento per il trattamento di un mezzo poroso ostruito.

Info

Publication number: ITTO940612A1
Application number: IT000612A
Authority: IT
Inventors: Tony Alex; Peter John Degen; Michael R Gildersleeve
Original assignee: Pall Corp
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1996-01-25
Also published as: GB2280385A; CH686495A5; NL9401228A; FR2708210B1; CA2102872A1; GB9413790D0; DK87894A; NZ260941A; US5344565A; DE4426455A1; DE4426455C2; SE509266C2; GB2280385B; JPH07148424A; SE9402523L; ITTO940612A0; SE9402523D0; FR2708210A1; IT1266036B1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento per il trattamento di un mezzo poroso ostruito”

Campo tecnico dell'invenzione La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per il trattamento di un mezzo poroso che si è ostruito durante l'impiego nel filtrare fluidi, particolarmente fluidi contenenti proteine, quali latte .

Sfondo dell'invenzione

Mezzi porosi, particolarmente membrane microporose, vengono impiegati per filtrare una varietà di fluidi. Durante il corso della filtrazione dei fluidi, il mezzo poroso finisce per ostruirsi ad opera delle impurezze e/oppure di altri componenti del fluido. Questo è particolarmente un problema nella filtrazione di fluidi contenenti proteine.Le proteine naturali, quali quelle del latte, della birra e del vino, possono ostruire rapidamente i mezzi porosi, quali le membrane microporose.

Sebbene un mezzo di filtrazione ostruito possa essere sostituito, i costi coinvolti in tale sostituzione possono essere molto rilevanti. Così, sono state sviluppate parecchie tecniche per disostruire mezzi porosi, ad esempio mediante lavaggio o controlavaggio con acqua, generalmente a pressione elevata e a temperatura elevata. Quanto maggiore è il procedimento di disostruzione, tuttavia, tanto maggiore è il costo dell'impiego del procedimento. Inoltre, poiché parecchi mezzi porosi, quali le membrane microporose, sono piuttosto delicati, severe condizioni di disostruzione possono danneggiare il mezzo poroso, rendendolo cosi inutilizzabile. L'impiego di fluidi diversi dall'acqua per pulire il mezzo poroso potrebbe analogamente danneggiare il mezzo poroso od anche introdurre contaminanti»nel fluido che viene filtrato, a meno che vengano completamente rimossi dal mezzo poroso così pulito.

Conseguentemente, rimane la necessità di un procedimento per disostruire un mezzo poroso, particolarmente una membrana microporosa, che non danneggi il mezzo poroso. Un tale procedimento dovrebbe pure non presentare il pericolo di introdurre contaminanti nel mezzo poroso e/oppure nel fluido che viene filtrato mediante il mezzo poroso. Il procedimento di trattamento di un mezzo poroso ostruito dovrebbe anche essere tale da poter essere impiegato efficientemente ed economicamente. La presente invenzione provvede un tale procedimento per trattare un mezzo poroso ostruito.

Questi ed altri scopi e vantaggi della presente invenzione, come pure altre caratteristiche dell'invenzione, risulteranno evidenti dalla descrizione dell'invenzione fornita in seguito.

Breve sommario dell'invenzione La presente invenzione provvede un procedimento per trattare un mezzo poroso ostruito che consiste nel mettere in contatto un mezzo poroso, particolarmente una membrana microporosa, ostruito nel corso della filtrazione di un fluido contenente proteine, con una soluzione acquosa di citrato. Il fluido contenente proteine è tipicamente un fluido contenente proteine naturali, quale latte, birra, vino o simili. La soluzione acquosa di citrato può essere applicata ad una qualsiasi temperatura, ad esempio alla temperatura ambiente, e a bassa pressione, ad esempio da circa 0 a 20 psi (0-1,4 Kg/cm<2>).

Descrizione delle forme di attuazione preferite La presente invenzione si basa sulla sorprendente scoperta che una soluzione acquosa di citrato può essere impiegata per disostruire un mezzo poroso che si è ostruito nel corso della filtrazione di un fluido contenente proteine. La soluzione acquosa di citrato può essere applicata al mezzo poroso in condizioni che non danneggino il mezzo poroso e tuttavia la soluzione acquosa di citrato disostruisce rapidamente ed efficacemente il mezzo poroso.

La presente invenzione provvede un procedimento per trattare un mezzo poroso ostruito che consiste nel mettere in contatto un mezzo poroso ostruito nel corso della filtrazione di un fluido contenente proteine con una soluzione acquosa di citrato. Il fluido contenente proteine è un qualsiasi fluido, ma tipicamente è un fluido contenente proteine naturali, quali latte, birra, vino o simili. Si è trovato che la soluzione acquosa di citrato è particolarmente efficace nel trattamento di mezzi porosi, quali membrane microporose, ostruiti durante la filtrazione di latte e birra, particolarmente dì latte.

La soluzione acquosa di citrato può essere preparata in un qualsiasi modo adatto ed è preferibilmente una soluzione acquosa di un sale citrato, senza necessità di altri componenti nella soluzione.Adatti sali citrato comprendono citrato di potassio di sodio, tra gli altri, e loro combinazioni. Quest'ultima è maggiormente preferita. Sebbene la soluzione acquosa di citrato possa avere una qualsiasi concentrazione adatta, si è trovato che la concentrazione di ione citrato può essere piuttosto bassa, ad esempio 1% o inferiore, ed essere ancora efficace. La concentrazione preferita di citrato è da circa 0,1% in peso a circa 0,5% in peso, sebbene possano essere impiegate, se necessario e desiderabile, concentrazioni di citrato superiori allo 0,5% od anche superiori all'1% in peso.

Poiché alcuni fluidi contenenti proteine naturali contengono già ione citrato, quali il latte, la bassa concentrazione di ione citrato impiegata nel corso dell'esecuzione della presente invenzione può evitare un'accidentale produzione di un'impurezza non naturale nel fluido che »viene trattato con il mezzo poroso. In effetti, le regolamentazioni federali U.S. permettono sino a 0,3-0,5% in peso di ione citrato in alcuni prodotti del latte, ad esempio in latte in polvere ed evaporato, e così il procedimento della presente invenzione effettuato con una soluzione diluita di citrato è particolarmente ben adatto per il trattamento di mezzi porosi ostruiti nel corso della filtrazione del latte.

Il procedimento della presente invenzione è adatto per l'impiego su un qualsiasi mezzo poroso preparato da qualsiasi materiale adatto, quale membrane microporose, mezzi metallici per filtrazione, filtri ceramici, e mezzi fibrosi tessuti e non tessuti. Il presente procedimento dell'invenzione è particolarmente ben adatto per l'impiego su membrane microporose, quali quelle preparate secondo il brevetto statunitense 4.340.479. Il procedimento di trattamento è specialmente utile nella depurazione di membrane di poliammide, ad esempio membrane di nylon, che possono essere impiegate nella filtrazione di un fluido contenente proteine naturali, quali latte, secondo, per esempio, la domanda di brevetto statunitense in corso numero di serie 08/045.971, depositata il 9 aprile 1993 e la domanda di brevetto statunitense in corso numero di serie 07/901.238 depositata il 19 giugno 1992.

La soluzione acquosa di citrato può essere applicata sul mezzo poroso in qualsiasi modo adatto e in qualsiasi condizione adatta. In generale, le condizioni di applicazione possono essere del tutto moderate. Per esempio, la soluzione acquosa di citrato può essere applicata nella direzione del flusso normale del fluido, cioè non è necessario che venga applicata nella direzione di flusso inversa, inoltre, la soluzione acquosa di citrato può essere applicata a temperature ambiente, ad esempio da circa 20 a 25°C, sebbene possa anche essere applicata a temperature elevate, ad esempio da circa 25°C a circa 80°C. La soluzione acquosa di citrato può essere applicata a bassa pressione, ad esempio a circa 30 psi (2,1 Kg/cm<2>) o inferiore, ed anche senza applicare pressione. Pressioni sino a circa 20 psi (1,4 Kg/cm<2>), particolarmente pressioni da circa 5 psi a circa 20 psi (0,85-1,4 Kg/cm<2>), sono risultate del tutto efficaci nel disostruire mezzi porosi in un periodo di tempo ragionevole. Tipicamente, il mezzo poroso deve essere messo in contatto con la soluzione di citrato per soltanto un breve periodo di tempo per ottenere una disostruzione quasi totale del mezzo poroso, ad esempio non più di circa»un'ora,.generalmente non più di circa 30 minuti, e tipicamente non più di circa 5-10 minuti. Il procedimento della presente invenzione può essere impiegato per ripristinare almeno del 50%, preferibilmente almeno l'80% ed anche il 90% o più, del flusso di filtrato del mezzo poroso prima dell'inizio della filtrazione del fluido contenente proteine con il mezzo poroso. Dopo il trattamento di un mezzo poroso con la soluzione acquosa di citrato, il mezzo poroso può essere lavato con acqua in un modo convenzionale, sebbene, a seconda del fluido che viene filtrato con il mezzo poroso, ciò possa non essere necessario.

I seguenti esempi illustrano ulteriormente la presente invenzione, ma, naturalmente, non devono essere considerati in alcun modo come limitativi del suo scopo.

Esempio 1

Questo esempio dimostra il recupero della portata di un mezzo poroso ostruito con un fluido contenente proteine naturali utilizzando una tecnica di lavaggio con acqua calda.

Un gruppo di microfiltrazione dinamica Pali Corporation del diametro di 6'' (15,24 cm) viene provvisto di una membrana in nylon Ultipor® N66 con dimensione dei pori di 0,45 micron (Pali Corporation, East Hills, New York) e provato per integrità in sito secondo ASTM F316-86. Si misura quindi il flusso di filtrato in funzione della pressione applicata impiegando acqua filtrata alla temperatura ambiente. Il flusso di filtrato viene misurato a 5, 10, 15 e 20 psi (0,35-0,7-1,05 e 1,4 Kg/cm<2>) per fornire un'indicazione della permeabilità effettiva della membrana.

Si stabilisce così un delta P del flusso iniziale. Latte scremato a 50-60°C viene quindi filtrato secondo il procedimento descritto nella domanda di brevetto statunitense in corso n. 08/045.971 depositata l'8 aprile 1993 e la domanda di brevetto statunitense in corso numero di serie 07/901.238, depositata il 19·giugno 1992, sino a che si raggiunge una pressione a monte di circa psi 15 (1,05 Kg/cm<2>), il che indica che la membrana si è sostanzialmente ostruita. La membrana viene quindi lavata con acqua calda impiegando acqua a circa 75°C applicando una pressione di 5 psi (0,35 Kg/cm2) secondo il procedimento descritto nella domanda di brevetto statunitense in corso n. 07/998.371 depositata il 30 dicembre 1992. Dopo circa 15 minuti, si determina il delta P del flusso finale nello stesso modo descritto sopra rispetto al delta P del flusso iniziale. La membrana viene quindi nuovamente ^provata per integrità impiegando lo stesso procedimento descritto sopra.

Il lavaggio con acqua calda risulta in un recupero dell'11% del flusso iniziale. In altre parole, soltanto l'll% della portata dell'acqua del mezzo poroso viene ripristinato dopo lavaggio con acqua calda per 15 minuti.

Esempio 2

Questo esempio dimostra il recupero della portata di un mezzo poroso ostruito con un fluido contenente proteine naturali impiegando il procedimento della presente invenzione.

Un gruppo di microfiltrazione dinamica Pali Corporation del diametro di 6'' (15,24 min) viene provvisto di una membrana di nylon Ultipor® N66 con dimensione dei pori di 0,45 micron (Pali Corporation, East Hills, New York) e provato per integrità in sito secondo ASTM F-316-86. Si misura quindi il flusso del filtrato in funzione della pressione applicata impiegando acqua filtrata alla temperatura ambiente. Il flusso filtrato viene misurato a 5, 10, 15 e 20 psi (0,35-0,7-1,05-1,4 Kg/cm<2>) per dare un'indicazione della permeabilità effettiva della membrana. Viene così stabilito un delta P del flusso iniziale.

Latte scremato a 50-60°C viene quindi filtrato secondo il procedimento descritto nella domanda di brevetto statunitense in corso numero dì serie 08/045.971, depositato il 9 aprile 1993 e la domanda di brevetto statunitense in corso numero di serie 07/901.238 depositata il 19 giugno 1992, sino a che viene raggiunta una pressione a monte di circa 15 psi (1,05 Kg/cm<2>), il che indica che la membrana è sostanzialmente ostruita. La membrana viene quindi lavata con una soluzione acquosa di 0,5% in peso di citrato trisodico a circa 70°C e con una pressione di 5 psi (0,35 Kg/cm<2>). Dopo circa 5 minuti, si determina il delta P di flusso finale nello stesso modo descritto sopra rispetto al delta P del flusso iniziale. La membrana viene quindi nuovamente provata per integrità usando lo stesso procedimento descritto sopra .

Il lavaggio con soluzione di citrato porta ad un recupero del 94% del flusso iniziale. In altre parole, il 94% della portata di acqua del mezzo poroso viene ripristinato dopo lavaggio con una soluzione di citrato allo 0,5% in peso. La presente invenzione, perciò, porta ad un ripristino più rapido e molto più completo della portata normale di acqua di un mezzo poroso rispetto al lavaggio con acqua calda dell'esempio 1.

Tutti i riferimenti,qui citati,compresi pubblicazioni, brevetti e domande di brevetto, sono qui incorporati nella loro totalità per riferimento.

Sebbene la presente invenzione sia stata descritta con un'enfasi su forme di attuazione preferite, è evidente alle persone esperte nella tecnica che modifiche delle forme di attuazione preferite possono essere impiegate e che è inteso che l'invenzione possa essere attuata diversamente da quanto specificamente qui descritto. Conseguentemente, la presente invenzione comprende tutte le modifiche rientranti nello spirito e nello scopo dell'invenzione quale definita nelle rivendicazioni seguenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il trattamento d un mezzo poroso ostruito che consiste nel mettere in contatto un mezzo poroso ostruito nel corso della filtrazione di un fluido contenente proteine con una soluzione acquosa di citrato.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto fluido contenente proteine è un fluido contenente proteine naturali.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detto fluido contenente proteine è scelto dal gruppo costituito da latte, birra e vino.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui detto fluido contenente proteine è latte.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo poroso è una membrana microporosa.
6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui detta membrana microporosa è una membrana di poliammide.
7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta soluzione acquosa di citrato comprende non più di circa 0,5% in peso di ione citrato.
8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detta soluzione acquosa di citrato è una soluzione acquosa di un sale citrato scelto dal gruppo costituito da citrati di potassio e di sodio e loro combinazioni.
9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui detta soluzione acquosa di citrato è una soluzione acquosa di citrato trisodico.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detto fluido contenente proteine è scelto dal gruppo costituito da latte, birra e vino.
11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui detto fluido contenente proteine è latte.
12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui detto mezzo poroso è una membrana mìcroporosa.
13. Procedimento secondo la rivendicazione 12, in cui detta soluzione acquosa di citrato è una soluzione acquosa di citrato trisodico.
14. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta soluzione acquosa di citrato è a temperatura ambiente.
15. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta soluzione acquosa di citrato è da circa 25°C a circa 80°C.
16. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo poroso viene messo in contatto con detta soluzione acquosa di citrato a non più di circa 30 psi (2,1 Kg/cm<2>).
17 . Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo poroso viene posto in contatto con detta soluzione acquosa di citrato da circa 5 psi a circa 20 psi (0,35-1,4 Kg/cm<2>).
18. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo poroso viene posto in contatto con detta soluzione acquosa di citrato per non più di circa un'ora .
19. Procedimento secondo la rivendicazione 18, in cui detto mezzo poroso viene posto in contatto con detta soluzione acquosa di citrato per non più di circa 30 minuti.
20. Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui detto mezzo poroso viene posto in contatto con detta soluzione acquosa di citrato per non più di circa 10 minuti.
21. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo poroso ostruito viene posto in contatto con detta soluzione acquosa di citrato in modo che detto mezzo poroso ostruito raggiunga almeno un recupero del 50% del suo flusso di filtrazione di acqua iniziale prima della filtrazione con detto fluido contenente proteine.
22. Procedimento secondo la rivendicazione 21, in cui detto mezzo poroso ostruito viene posto in contatto con detta soluzione acquosa di citrato in modo che detto mezzo poroso ostruito raggiunga almeno un recupero dell'80% del suo flusso di filtrazione iniziale di acqua prima della filtrazione con detto fluido contenente proteine.
23. Procedimento secondo la rivendicazione 22, in cui detto mezzo poroso ostruito viene posto in contatto con detta soluzione acquosa di citrato in modo che detto mezzo poroso ostruito raggiunga almeno un recupero del 90% del suo flusso di filtrazione di acqua iniziale prima della filtrazione con detto fluido contenente proteine.
24. Procedimento secondo la rivendicazione 21, in cui detto fluido contenente proteine è un fluido contenente proteine naturali.
25. Procedimento secondo la rivendicazione 24, in cui detto fluido contenente proteine è scelto dal gruppo costituito da latte, birra e vino.
26. Procedimento secondo la rivendicazione 25, in cui detto fluido contenente proteine è latte.
27. Procedimento secondo la rivendicazione 21, in cui detto mezzo poroso è una membrana microporosa.
28. Procedimento secondo la rivendicazione 21, in cui detta soluzione acquosa di citrato comprende non più di circa 1% in peso di ione citrato.
29. Procedimento secondo la rivendicazione 28, in cui detta soluzione acquosa di citrato è una soluzione acquosa di un sale citrato scelto dal gruppo costituito da citrati di potassio e di sodio e loro combinazioni .
30. Procedimento secondo la rivendicazione 29, in cui detta soluzione acquosa di citrato è una soluzione acquosa di citrato trisodico.