Dynamische Crossflow-Filtration

Füllstoffe und Pigmente aus feinen Weißmineralien wie dem Kalziumcarbonat finden sich in vielen Branchen wieder, wie in der Papier-, Lebensmittel- und Spezialchemie-Industrie. Diese extrem feinkörnigen Suspensionen mit Partikelgrößen von 2 µm oder kleiner, sind oft eine Herausforderung für ein Filtrationssystem. Insbesondere dann, wenn das Filtrat absolut partikelfrei und entsprechend aufkonzentriert sein soll. „Oft geben sich Unternehmen mit einer geringeren Konzentration zufrieden, als eigentlich möglich wäre“, so Klaus Neumaier, Senior Process Engineer/ Technology Design bei Bokela. Das Unternehmen hat sich auf die Prozessfiltration spezialisiert und bietet Technologielösungen rund um die Fest-Flüssig-Filtration für Anwender aus der Bergbau-, Kunststoff-, Chemie- und Pharma-Industrie. Dabei kann eine höhere Aufkonzentrierung in einem Prozessschritt nicht nur Zeit, sondern auch Ressourcen sparen.

Bei Bokela baut man in solchen Fällen auf das Prinzip der dynamischen Crossflow-Filtration. Im Gegensatz zum herkömmlichen Crossflow-Prozess wird beim Bocross-Filter die tangentiale Überströmung der Filterfläche durch Rotoren erzeugt und nicht nur durch die geometrische Strömungsführung im Apparat. Dabei strömt die Flüssigkeit in einem engen Scherspalt mit hohem Geschwindigkeitsgradienten über das Filtermedium, und die wirkenden Scherkräfte lassen nur eine sehr dünne statische Grenzschicht aus Feststoffpartikeln zu. Aufgrund dieses Scherspaltprinzips erreicht man nahezu ideale physikalische Bedingungen und in Folge dessen bis zu sechsmal höhere Konzen­trationen als bei einem herkömmlichen Crossflow-Filter.

Neumaier erläutert, dass Anwender mit den dynamischen Crossflow-Filtern ihr Produkt effektiv und kontinuierlich waschen können. Dabei sei der Durchsatz bis zu zehnmal höher, als bei anderen Verfahren. So lassen sich auch hochviskose Suspensionen bis 25.000 mPas als streichfähige, lufteinschlussfreie Paste austragen.
Ein Blick ins Innere des Filters von Bokela verrät mehr darüber, wie dieser besonders produktschonende Trennprozess vonstatten geht: Innerhalb eines geschlossenen Kammersystems sind die Filtermodule wie Scheiben als Serie angeordnet. Während die Suspension von Kammer zu Kammer strömt, erhöht sich kontinuierlich die Konzentration, da in jeder Kammer Filtrat abfließt. Neumaier ergänzt: „Der Aufbau des Filters ermöglicht es, dass in jeder Kammer Waschwasser oder Prozessflüssigkeiten zugeführt werden können.“ Eine weitere Besonderheit ist, dass diese Art der Membranfiltration mit verschiedenen Filtermedien funktioniert, seien es nun Mikrofiltrations- oder Ultrafiltrationsmembranen bis hin zu speziell entwickelten Siebverbundplatten oder metallischen Medien. Dadurch lassen sich der Filter und die dynamische Crossflow-Filtration im Allgemeinen für verschiedenste Branchen und Industrien nutzen. „Wann immer es um die Filtration von Füllstoffen und Pigmenten geht, die besonders feinkörnig oder feinpartikulär sind, kann man mit diesem Verfahren oft mehr aus einem bewährten Prozess herausholen“, so Neumaier. Nicht nur Calciumcarbonat, auch Titandioxid-Produkte werden mit dem Verfahren zuverlässig und effizient trenntechnisch aufgearbeitet, „und auch die Auswaschung von Reaktionsprodukten und Rückständen ist möglich.“

Die Breite des Spektrums an Anwendungen spiegelt sich in den vielfältigen Ansprüchen an das Produkt wieder: besondere Kristallformen, Partikelformen und -größen – je nach Gebiet und Branche liegt der Fokus auf einem anderen Aspekt. In jedem Fall aber ist ein anspruchsvoller Trennprozess notwendig für die gewünschten Resultate. „Mit dynamischer Crossflow-Filtration wie beim Bocross-Filter kann man sich auf ein hocheffizientes, produktschonendes und sicheres Verfahren verlassen“, erklärt Neumaier.