m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

3 Stand des Wissens
sind. Durch den Einsatz des Podbielniak-Extraktors, eines vielstufigen Gegenstrom-
Zentrifugalextraktors, konnten diese Probleme gelöst werden [Podbielniak u. a. 1970].
Die Funktionsweise von Zentrifugalextraktoren wird durch die Parameter Druck,
Hold-up, Rückvermischung, Flutung und Effizienz charakterisiert. Der Eingangs- und
Ausgangsdruck bestimmen die Position der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten.
Sie muss so angeordnet sein, dass eine saubere Trennung der Phasen erfolgt. Hold-up ist
definiert als der Volumenanteil der dispersen Phase in der Mischzone und ist ein Hinweis
auf die Kontaktfläche. Die Rückvermischung nimmt mit der Zunahme von Volumenstrom
und Drehzahl ab [Hafez 1983]. Flutung tritt auf, wenn die zwei Flüssigkeiten nicht effektiv
getrennt werden, z.B. bei extremen Phasenverhältnissen von schwerer zu leichter Phase
oder bei unausgeglichenen Ausgangsdrücken. Die Flutung ist ein Maß für die Kapazität
des Extraktors. Das wichtigste Kriterium für einen Zentrifugalextraktor ist die Effizienz,
die abhängig von den Arbeitsbedingungen ist [Baier 1999].
Die Vorteile von Zentrifugalextraktoren gegenüber Extraktionssystemen wie Pulskolonnen,
Mixer-Settlern oder Hohlfasermodulen, sind [Gebauer u. a. 1982]
• die große Phasenkontaktfläche und die sehr gute Stoffübertragung durch die starke
Durchmischung der Phasen,
• die kurze Kontakt- und Aufenthaltszeit, wodurch auch empfindliche Stoffe extrahiert
werden können,
• die Trennung der Phasen im Zentrifugalfeld, die den Einsatz von Stoffsystemen mit
geringen Dichteunterschieden ermöglicht, so dass eine größere Anzahl an Lösungsmitteln
einsetzbar ist,
• die flexiblen Phasenverhältnisse [Baier 1999],
• der hohe mögliche Durchsatz [Schuegerl 1994] und
• die vergleichsweise kleine Baugröße und das kleine Innenvolumen, insbesondere wenn
hochwertige Baustoffe oder teure Lösungsmittel eingesetzt werden.
Die Nachteile von Zentrifugalextraktoren sind [Schuegerl 1994]
• hohe Investitionskosten und hohe variable Kosten,
• hohe Drücke, durch die die Extraktion beeinflusst wird,
• eine mögliche Flutung und unzureichende Phasentrennung bei extrem unterschiedlichen
Volumenströmen der Phasen [Lo u. a. 1983] und
• die Bildung von Emulsionen, die nur schwer aufzulösen sind, z.B. durch Kontakt von
Lösungsmittel mit Proteinen aus Bioprozessen [Yang und Cussler 2000].
Aufgrund der vielen Vorteile haben Zentrifugalextraktoren, ausgehend von der pharmazeutischen
Industrie, Verwendung in der Farbstoffherstellung, in der Lebensmitteltechnik
oder in der Kerntechnik gefunden [Gebauer u. a. 1982].
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