Einsatz von Magnetfiltern in der Bioverfahrenstechnik Teil 1: Vergleich verschiedener Verfahren zum Rückspülen der Magnetfilter
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Auteurs : P. Kampeis ; M. Bewer ; S. RoginSource :
- Chemie Ingenieur Technik [ 0009-286X ] ; 2009-03.
Abstract
Die Hochgradienten‐Magnetseparation besitzt großes Potenzial, um als Aufbereitungsverfahren für biotechnologische Produkte eingesetzt zu werden, da sie die Verfahrensschritte Abtrennung von Feststoffen, Aufkonzentrierung und Abtrennung von gelösten Nebenprodukten zusammenfassen kann. Ein verfahrenstechnisches Problem bei Magnetseparatoren ohne bewegte Einbauten war bisher die ungenügende Ausspülung der Magnetbeads aus der Filterkammer nach dem eigentlichen Separationsschritt. Schwerpunkt der hier dargestellten Untersuchungen am Umwelt‐Campus Birkenfeld ist die Filterrückspülung, wobei die Effizienz von sechs verschiedenen Rückspülverfahren systematisch untersucht wurde. Die beim einfachen Kreislaufspülen bzw. beim Kreislaufspülen mit pneumatischen Schwingern erreichten ungenügenden Ausspülraten wurden quantifiziert und mit neuen Ansätzen verglichen. Eine Pulsation der Flüssigkeit während der Kreislaufspülung führte zu keiner Verbesserung, da ein hinreichend großer Flüssigkeitshub direkt in der Filterkammer nicht realisiert werden konnte. Demgegenüber erbrachte ein stoßweises Ausspülen mit einer Kolbenpumpe Rückspüleffizienzen von ca. 96 % der Magnetbeads im Rückspülwasser. Die Verwendung eines Druckluftstoßes für noch höhere Spülwassergeschwindigkeiten in der Filterkammer brachte demgegenüber keine Verbesserung. Durch die Verwendung eines pneumatischen Klopfers, der die Filterkammer während der Kreislaufspülung in Vibration versetzte, ließen sich die Rückspüleffizienzen deutlich auf bis zu 98 % erhöhen. Auch die Verwendung einer Zweiphasenströmung Wasser/Luft führte zu Rückspüleffizienzen von ca. 95 % der Magnetbeads im Rückspülwasser. Mit den Alternativen Ausspülen mit Flüssigkeitspulsation, Vibration der Filterkammer mit einem pneumatischen Klopfer und Ausspülen der Filterkammer mit einer Zweiphasenströmung stehen jetzt drei geeignete Rückspülverfahren zur Verfügung, die die Magnetbeads fast vollständig resuspendieren.
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DOI: 10.1002/cite.200800121
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Ein verfahrenstechnisches Problem bei Magnetseparatoren ohne bewegte Einbauten war bisher die ungenügende Ausspülung der Magnetbeads aus der Filterkammer nach dem eigentlichen Separationsschritt. Schwerpunkt der hier dargestellten Untersuchungen am Umwelt‐Campus Birkenfeld ist die Filterrückspülung, wobei die Effizienz von sechs verschiedenen Rückspülverfahren systematisch untersucht wurde. Die beim einfachen Kreislaufspülen bzw. beim Kreislaufspülen mit pneumatischen Schwingern erreichten ungenügenden Ausspülraten wurden quantifiziert und mit neuen Ansätzen verglichen. Eine Pulsation der Flüssigkeit während der Kreislaufspülung führte zu keiner Verbesserung, da ein hinreichend großer Flüssigkeitshub direkt in der Filterkammer nicht realisiert werden konnte. Demgegenüber erbrachte ein stoßweises Ausspülen mit einer Kolbenpumpe Rückspüleffizienzen von ca. 96 % der Magnetbeads im Rückspülwasser. 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Ein verfahrenstechnisches Problem bei Magnetseparatoren ohne bewegte Einbauten war bisher die ungenügende Ausspülung der Magnetbeads aus der Filterkammer nach dem eigentlichen Separationsschritt. Schwerpunkt der hier dargestellten Untersuchungen am Umwelt‐Campus Birkenfeld ist die Filterrückspülung, wobei die Effizienz von sechs verschiedenen Rückspülverfahren systematisch untersucht wurde. Die beim einfachen Kreislaufspülen bzw. beim Kreislaufspülen mit pneumatischen Schwingern erreichten ungenügenden Ausspülraten wurden quantifiziert und mit neuen Ansätzen verglichen. Eine Pulsation der Flüssigkeit während der Kreislaufspülung führte zu keiner Verbesserung, da ein hinreichend großer Flüssigkeitshub direkt in der Filterkammer nicht realisiert werden konnte. Demgegenüber erbrachte ein stoßweises Ausspülen mit einer Kolbenpumpe Rückspüleffizienzen von ca. 96 % der Magnetbeads im Rückspülwasser. Die Verwendung eines Druckluftstoßes für noch höhere Spülwassergeschwindigkeiten in der Filterkammer brachte demgegenüber keine Verbesserung. Durch die Verwendung eines pneumatischen Klopfers, der die Filterkammer während der Kreislaufspülung in Vibration versetzte, ließen sich die Rückspüleffizienzen deutlich auf bis zu 98 % erhöhen. Auch die Verwendung einer Zweiphasenströmung Wasser/Luft führte zu Rückspüleffizienzen von ca. 95 % der Magnetbeads im Rückspülwasser. Mit den Alternativen <i>Ausspülen mit Flüssigkeitspulsation</i>, <i>Vibration der Filterkammer mit einem pneumatischen Klopfer</i> und <i>Ausspülen der Filterkammer mit einer Zweiphasenströmung</i> stehen jetzt drei geeignete Rückspülverfahren zur Verfügung, die die Magnetbeads fast vollständig resuspendieren.</p></abstract><abstract type="graphical" xml:lang="de"><p>In der Bioverfahrenstechnik bereitete bei der Aufbereitung mittels Magnetseparation bisher die Rückgewinnung der Magnetbeads ein Problem. Drei Alternativen werden hier vorgestellt, die als geeignete Rückspülverfahren anzusehen sind. <blockFixed type="graphic"><mediaResourceGroup><mediaResource alt="image" eRights="yes" copyright="WILEY-VCH" href="urn:x-wiley:0009286X:media:CITE200800121:content"></mediaResource><mediaResource alt="thumbnail image" rendition="webLoRes" mimeType="image/gif" href=""></mediaResource><mediaResource alt="original image" rendition="webOriginal" mimeType="image/gif" href=""></mediaResource><mediaResource alt="magnified image" rendition="webHiRes" mimeType="image/gif" href=""></mediaResource></mediaResourceGroup></blockFixed></p></abstract></abstractGroup></contentMeta></header></component></istex:document></istex:metadataXml><mods version="3.6"><titleInfo lang="de"><title>Einsatz von Magnetfiltern in der Bioverfahrenstechnik Teil 1: Vergleich verschiedener Verfahren zum Rückspülen der Magnetfilter</title></titleInfo><titleInfo type="alternative" contentType="CDATA" lang="de"><title>Einsatz von Magnetfiltern in der Bioverfahrenstechnik Teil 1: Vergleich verschiedener Verfahren zum Rückspülen der Magnetfilter</title></titleInfo><name type="personal"><namePart type="given">P.</namePart><namePart type="family">Kampeis</namePart><namePart type="termsOfAddress">Prof. Dr.‐Ing.</namePart><affiliation>Fachbereich Umweltplanung/Umwelttechnik, Fachrichtung Verfahrenstechnik, Umwelt‐Campus Birkenfeld, FH Trier, Postfach 13 80, D‐55761 Birkenfeld, Germany</affiliation><affiliation>E-mail: p.kampeis@umwelt‐campus.de</affiliation><role><roleTerm type="text">author</roleTerm></role></name><name type="personal"><namePart type="given">M.</namePart><namePart type="family">Bewer</namePart><namePart type="termsOfAddress">Dipl.‐Wirt.Ing. (FH), Dipl.‐Ing. 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Ein verfahrenstechnisches Problem bei Magnetseparatoren ohne bewegte Einbauten war bisher die ungenügende Ausspülung der Magnetbeads aus der Filterkammer nach dem eigentlichen Separationsschritt. Schwerpunkt der hier dargestellten Untersuchungen am Umwelt‐Campus Birkenfeld ist die Filterrückspülung, wobei die Effizienz von sechs verschiedenen Rückspülverfahren systematisch untersucht wurde. Die beim einfachen Kreislaufspülen bzw. beim Kreislaufspülen mit pneumatischen Schwingern erreichten ungenügenden Ausspülraten wurden quantifiziert und mit neuen Ansätzen verglichen. Eine Pulsation der Flüssigkeit während der Kreislaufspülung führte zu keiner Verbesserung, da ein hinreichend großer Flüssigkeitshub direkt in der Filterkammer nicht realisiert werden konnte. Demgegenüber erbrachte ein stoßweises Ausspülen mit einer Kolbenpumpe Rückspüleffizienzen von ca. 96 % der Magnetbeads im Rückspülwasser. Die Verwendung eines Druckluftstoßes für noch höhere Spülwassergeschwindigkeiten in der Filterkammer brachte demgegenüber keine Verbesserung. Durch die Verwendung eines pneumatischen Klopfers, der die Filterkammer während der Kreislaufspülung in Vibration versetzte, ließen sich die Rückspüleffizienzen deutlich auf bis zu 98 % erhöhen. Auch die Verwendung einer Zweiphasenströmung Wasser/Luft führte zu Rückspüleffizienzen von ca. 95 % der Magnetbeads im Rückspülwasser. Mit den Alternativen Ausspülen mit Flüssigkeitspulsation, Vibration der Filterkammer mit einem pneumatischen Klopfer und Ausspülen der Filterkammer mit einer Zweiphasenströmung stehen jetzt drei geeignete Rückspülverfahren zur Verfügung, die die Magnetbeads fast vollständig resuspendieren.</abstract><abstract type="graphical" lang="de">In der Bioverfahrenstechnik bereitete bei der Aufbereitung mittels Magnetseparation bisher die Rückgewinnung der Magnetbeads ein Problem. Drei Alternativen werden hier vorgestellt, die als geeignete Rückspülverfahren anzusehen sind.</abstract><subject lang="de"><genre>keywords</genre><topic>Bioproduktaufbereitung</topic><topic>Filterrückspülung</topic><topic>Hochgradienten‐Magnetseparation</topic><topic>Magnetische Mikrosorbentien</topic></subject><relatedItem type="host"><titleInfo><title>Chemie Ingenieur Technik</title></titleInfo><titleInfo type="abbreviated"><title>Chemie Ingenieur Technik</title></titleInfo><genre type="journal">journal</genre><subject><genre>article-category</genre><topic>Forschungsarbeiten</topic></subject><identifier type="ISSN">0009-286X</identifier><identifier type="eISSN">1522-2640</identifier><identifier type="DOI">10.1002/(ISSN)1522-2640</identifier><identifier type="PublisherID">CITE</identifier><part><date>2009</date><detail type="volume"><caption>vol.</caption><number>81</number></detail><detail type="issue"><caption>no.</caption><number>3</number></detail><extent unit="pages"><start>275</start><end>281</end><total>7</total></extent></part></relatedItem><identifier type="istex">D6122E937B9E1478508BFEFD64E4BF115511F5B1</identifier><identifier type="DOI">10.1002/cite.200800121</identifier><identifier type="ArticleID">CITE200800121</identifier><accessCondition type="use and reproduction" contentType="copyright">Copyright © 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. 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