닥터엠 코리아(주) - 직교류(Crossflow) 필터

THE FUNDAWAVE®

FUNDAWAVE®는 지금까지 어떤 유형의 고액분리 장비로도 만족스러운 결과를 얻을 수 없었던 적용 분야를 대상으로 하는 새로운 여과 개념입니다. 이 장비는 특정 여과 작업에 맞게 조정된 멤브레인 기반의 여과 미디어와 함께 크로스플로우 원리를 기반으로 합니다. 유량은 멤브레인에 형성되는 고형물층을 지속적으로 제거하며 유지됩니다. 일반적인 접선 플로우 여과 장비(TFF: Tangential Flow Filteration)와 달리 크로스플로우는 비유동적인 액체를 가로지르는 필터 멤브레인의 이동에 의해 이루어집니다.

FUNDAWAVE®는 유속, 투자비, 완만한 여과 조건, 에너지 소비 및 위생적인 설계가 중요한 분야를 대상으로 한 산업용 크로스플로우 여과 솔루션입니다. 이는 진동 전단력으로 미디어를 깨끗하게 유지하여 지속적으로 오염을 적게 유지하며 여과합니다.

필터 멤브레인은 액체 공급을 정지 상태로 유지하면서 수직으로 진동하는 모듈에 배열됩니다. 상대 속도는 초당 여러 번 방향을 바꾸고 멤브레인 표면에 난류를 생성하여 오염된 막을 최소화합니다. 진동 질량이 최소로 감소되어 필요한 에너지 투입도 최소화 됩니다. 결과적으로 발생하는 열 투입은 상당히 낮아지고 온도에 민감한 제품도 냉각이 필요하지 않을 수 있습니다.

FUNDAWAVE®는 큰 순환 펌프가 필요하지 않으므로 공급 용액을 완만하게 처리합니다. 기존 순환 펌프는 작동 중에 세포, 분자 또는 기타 민감한 물질을 손상시킬 수 있고, 순환 펌프를 제거함으로써 FUNDAWAVE®는 가장 완만한 산업용 스케일 MF 및 UF 시스템을 제공합니다. 또한 순환 펌프의 제거는 장치 전체에 걸쳐 균일한 멤프레인 통과 압력을 생성하며 산업 시스템 중 가장 샤프한 멤브레인 컷오프(cut-off)가 발생합니다.

여과 공정의 비교

Dead End 여과 공정

FUNDABAC® 필터는 공급 용액이 고정 필터 미디어를 통해 압착하여 고형물은 미디어 위에 유지되고 액체는 통과하도록 하는 전량여과 (dead end filteration)에 기반합니다. 고형물은 필터 미디어에 축적되어 간헐적으로 제거되는 케이크를 형성합니다. 일반적으로 자동 작동이지만, 설계상 이 유형의 필터는 일련의 시퀀스 단계를 수행하는 순환모드에서 실행되는 배치식 장비입니다. 주된 장점은 케이크에 대해 세척, 추출, 스티밍과 건조와 같은 단계를 추가적으로 적용할 수 있다는 것입니다. 또한 힐 볼륨 여과 기능으로 제품 손실을 최소화할 수 있습니다.

TFF 프로세스

크로스플로우 여과 혹은 접선 플로우 여과(TFF)라고도 하는 FUNDAWAVE®와 유사한 원리로 작동됩니다. 다량의 공급물은 고정된 여과 미디어를 접선으로 고속 통과합니다. 잔류물은 공급 펌프로 리싸이클 되고, 그 동안에 공정 중에 여과층은 지속적으로 제거됩니다. 동시에 압력 상승은 멤브레인을 통해 액체의 일부분을 누르는데 사용됩니다. 주요 차이점은 TFF 필터 자체는 고정이 되어있는 반면 액체는 필요한 접선 속도를 생성하기 위해 많은 양으로 펌핑되어야 한다는 사실입니다. 이러한 사실은 결과적으로 높은 에너지 소비를 가져옵니다. 또한 잔류물에서 생성되는 고형물 농도는 일반적으로 펌프 능력에 의해 제한됩니다.

FUNDAWAVE® 프로세스

FUNDAWAVE®는 대형 펌프에 의존하지 않습니다. 높은 압력 강하도 필요하지 않습니다. 이 필터는 고정된 액체에 대한 여과 모듈의 움직임을 생성하는 진동 장치를 가지고 있습니다. 잔류물에 남게 되는 고형물 농도는 접선플로우 시스템에서처럼 흐름의 제한 및 점도에 의존하지 않습니다. 따라서 훨씬 더 높은 농도 계수에 도달하는 것이 가능합니다.

FUNDAWAVE® vs. FUNDABAC®

여과하기 어려운 물질의 경우 달성 가능한 유속이 여과 장비의 성공적인 구현으로 이어지는 결정적인 요소입니다. 일반적인 사이클 시간이 30-120분인 FUNDABAC® Candle Filter서 긴 케이크의 축적 시간은 케이크 저항으로 인해 유속이 감소되는 결과를 가져올 수 있습니다.

CONTIBAC® Candle Filter 는 이러한 단점을 개선했습니다. 케이크 축적 시간이 감소하였고 여과 싸이클이 더 짧습니다. 한 시간에 5-10번의 싸이클을 진행할 수 있으며 이는 전체 유속을 증가시킵니다.

FUNDAWAVE®는 한단계 더 나아가 실제 여과주기가 CONTIBAC®보다 몇 배나 짧게 단축됩니다. 사실 우리는 1초의 몇분의 일 만큼의 주기에 대해 얘기하고 있습니다. 즉, 케이크는 초당 여러 번에 걸쳐 제거됩니다. 이러한 극도로 짧은 주기는 완전이 새로운 가능성을 열어줍니다. 이는 정상적인 상황에서 일단 케이크 층이 형성되면 여과 미디어를 매우 빠르게 막아버리는 고형물의 여과를 허용합니다. 요구되는 압력 강하는 전량여과 (dead end filteration) 에서 보다 덜 중요한 요인입니다. 이는 제거하기 어려운 고형물 케이크의 축적을 방지할 수 있습니다. 본질적으로 생성되는 케이크가 없기 때문에 필터 엘리먼트들은 모듈의 크기와 액체 보유량을 줄이도록 꽉차게 설계될 수 있습니다.

주요 이점:

이상적인 분리: FUNDAWAVE®는 더 샤프한 컷오프(cut-off)로 분리를 개선합니다. 크로스 플로우 펌프를 제거하면 압력 손실이 없는 시스템이 생성됩니다.
고유한 정밀여과: FUNDAWAVE®는 전체 시스템에 있어 극도로 낮은 압력에서 효율적인 정밀여과를 실행할 수 있는 능력을 보장합니다. (0.1bar)
에너지 절감: FUNDAWAVE®는 에너지 소비를 50-90% 줄입니다.
고농도, 고점도 및 고형물 고부하.
더 나은 제품 품질: FUNDAWAVE®는 크로스플로우 펌프의 제거로 펌프 전단 (shear)이 제거되므로 제품을 매우 완만하게 처리합니다.
더 높은 수율: 모듈은 투과물과 잔류물 모두를 완전히 배출할 수 있으므로 모든 제품을 리커버할 수 있습니다.
위생: FUNDAWAVE®는 스페이서가 없고 플로우 데드(flow dead) 영역이 없는 개방적이고 깨끗한 모듈 설계로 새로운 위생 표준을 설정합니다.