Einsatz von Magnetfiltern in der Bioverfahrenstechnik Teil 1: Vergleich verschiedener Verfahren zum Rückspülen der Magnetfilter

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. 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.