Flüssig/Flüssig-Zentrifugalextraktor Flüssig/Flüssig-Zentrifugalextraktor: Mischen, Extrahieren und Separieren in einem Apparat

Autor / Redakteur: Mathias Vornefeld / M.A. Manja Wühr

Für die Klärung von Prozessströmen haben sich Zentrifugen zur Flüssig/Flüssig-Separation bewährt. Schließlich lassen mit ihnen Produktionsprozesse von Batch- auf Kontibetrieb umstellen. Die Weiterentwicklung dieser Technologie erlaubt neben dem Mischen und Separieren nun auch die Flüssig/Flüssig-Extraktion.

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Dreistufige Gegenstromextraktion mit 3 x Cinc-CS250-Zentrifugalextraktoren (Bilder: Cinc)
Dreistufige Gegenstromextraktion mit 3 x Cinc-CS250-Zentrifugalextraktoren (Bilder: Cinc)

Zentrifugalextraktoren sind häufig die ökonomischsten und zuverlässigsten Apparate für die Flüssig/Flüssig-Extraktion, da sie auf engstem Raum intensiv mischen und bedingt durch das Zentrifugalfeld die kleinsten Tropfen effektiv separieren. Ein weiter entwickelter Zentrifugalextraktor erfüllt nun die Voraussetzungen, um als Universalapparat sowohl für die Flüssig/Flüssig-Separation als auch für die Flüssig/Flüssig-Extraktion eingesetzt zu werden. Er steht dabei in Konkurrenz zu Mixer-Settler-Batterien sowie gerührten und ungerührten Kolonnen. Eingesetzt werden diese Apparate im Übergang von Batch- zu kontinuierlichen Prozessen aber auch direkt in kontinuierlichen Prozessen.

Die Flüssig/Flüssig-Extraktion (FFE) ist ein Schlüsselverfahren, um einen Wertstoff, etwa pharmazeutische Wirkstoffe, Metalle, Vitamine, Steroide oder Proteine, zu gewinnen. Dabei wird eine flüssige Phase, welche einen Wertstoff enthält, intensiv mit einem Lösungsmittel (Aufnehmerphase) in Kontakt gebracht und anschließend getrennt. Je höher die Löslichkeit des Wertstoffs im Lösemittel ist, desto geringer ist die Anzahl der Extraktionsstufen um den Wertstoff komplett zu gewinnen. Um eine effektive FFE zu realisieren sollten folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

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  • hohe Selektivität/Aufnahmekapazität des Wertstoffs im Lösungsmittel,
  • polare Gegensätze, geringe Löslichkeit, damit die beiden Phasen komplett voneinander getrennt werden können,
  • minimale Verluste und kostengünstige Aufarbeitung des Lösemittels,
  • geringe Nebenreaktionen die zu Zwischenphasen, Mulmschichten oder Emulsionen führen.

Der Cinc-Zentrifugalextraktor wurde in den letzten Jahren kontinuierlich weiter entwickelt und wird nun allen Anforderungen an einen geeigneten Apparat zur FFE gerecht:

  • variable Mischintensität zur Schaffung der idealen Tropengröße,
  • optimale Trennleistungen,
  • lange Mischzeiten, um auch bei langsamem Stoffübergang eine komplette Extraktion zu realisieren,
  • einfache Pilotierung mit Apparaten in Laborgröße,
  • zuverlässlicher Scale-up von Labor auf Prozessgröße,
  • geringe Investitions- und Nebenkosten (Energie, Platzbedarf, Restvolumen, Wartung oder Reinigung),
  • korrosionsfestes, polierbares und FDA-konformes, zertifizierbares Material,
  • explosionssicherer Einbau entsprechend den Atex-Vorgaben.

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