Entwicklung von Membranverfahren
Ob Umkehrosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration oder Mikrofiltration - Wir haben in 20 Jahren über 300 verschiedene Anwendungen von Membrantechnik getestet. Das reicht von Machbarkeitsstudien über Membranscreening (Suche nach der besten Membran für eine Anwendung) zu Verfahrensopimierungen, Pilotierungen, Prozessimulation und scale-up für Grossanlagen. Wir haben eine grosse Auswahl an Membranen vorrätig und einen grossen Erfahrungsschatz, wir testen aber auch laufend neue Membranen. Mit dieser Basis an Material und know-how stellen wir sicher, dass Sie mit geringem Aufwand eine geeignete Membran für Ihr Trennproblem bekommen. Und wir wissen, wie man die Prozesse betreibt und optimiert. Ein Nebeneffekt ist, dass wir laufend die Membrananlagen benutzen und verbessern, die wir verkaufen.
Bsp. 1: Konzentrierung von Chromatographielösungen und Lösungsmittelwechsel. Klassisch erfolgt das durch Vakuumverdampfung und erneutes Lösen im neuen Lösungsmittel. Mit Nanofiltration kann das in einer Anlage, schnell, energiesparend und bei tiefen Temperaturen durchgeführt werden. Da meist organische Lösungsmittel eingesetzt werden, sind entsprechend lösungsmittelbeständige Polymermembranen oder Keramikmembranen einzusetzen (OSN Organic Solvent Nanofiltration). Aufgrund der vielen von uns getesteten Anwendungen in diesem Bereich können wir inzwischen meist direkt die richtige Membran auswählen. Bestätigungsversuche mit MiniMem erlauben hohe Aufkonzentrierfaktoren mit geringen Produktmengen (Bsp. Konzentrierung von 500ml auf 25ml, gefolgt von Lösungsmittelwechsel mittels Diafiltration bei konstantem Niveau. Mit 125ml des neuen Lösungsmittels sinkt die Konzentration des ursprünglichen Lösungsmittels auf 0.7%. Dabei bleibt das Volumen von 25ml Konzentrat konstant. Mit Membrananlagen wie unserer MaxiMem Anlage können oft Pilotproduktionen von z.B. 100l Chromatographielösung unterstützt werden, wobei ein Lösungsmittelwechsel mit Nanofiltration in wenigen Stunden erfolgtt, was klassisch mit Rotationsverdampfer in vielen kleinen Batches viele Arbeitstage kostet und teilweise Probleme z.B. durch Schäumen verursacht. Nanofiltration kann natürlich auch zur reinen Aufkonzentrierung vor Sprühtrocknung oder Lyophilisation eingesetzt werden.
Bsp. 2: Ein Hersteller von Naturstoffextrakten beauftragte uns mit der Entwicklung eines Verfahrens zur schonenden Aufkonzentrierung eines Extraktes mit Molmasse 450 in einer wässrigen Lösung mit 10% Isopropanol. Die Aufkonzentrierung des Produktes sollte Faktor 100 betragen.
Wir haben Umkehrosmose- und Nanofiltrationsmembranen verschiedener Hersteller getestet. In der ersten Testreihe wurde eine Vorauswahl getroffen: die gesuchte Membran sollte einen möglichst geringen Rückhalt für Isopropanol haben, damit Isopropanol möglichst wenig aufkonzentriert wird, um hohe osmotische Drücke zu vermeiden. Trotzdem muss die Membran einen kleinen cut-off haben, um Produktverluste zu minimieren. Mit den verbleibenden Membranen wurden Versuche mit Produkt gefahren. Bei ausreichend hohen Betriebsdrücken (Überwindung des osmotischen Drucks des leicht aufkonzentrierten Isopropanols) konnte die geforderte Aufkonzentrierung des Produktes erreicht werden. Es kann mit konstengünstigen Wickelmembranmodulen gearbeitet werden, wie sie im Lebensmittelbereich grosstechnisch eingesetzt werden. Der Auftraggeber hat das Verfahren zusammen mit uns für sein Produkt zum Patent angemeldet.
