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Fraktionierung von flüssigen Gemischen, Pasten oder Dispersionen mit überkritischem Kohlendioxid

Bei der Fraktionierung wird ein Gemisch aufgrund der unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Eigenschaften in seine einzelnen Bestandteile zerlegt. Überkritisches CO2 eignet sich aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften hervorragend als Lösungsmittel für diesen Zweck:

  • Selektivität: Durch Anpassung von Temperatur und Druck kann die Lösungskraft von CO₂ fein abgestimmt werden, um bestimmte Komponenten selektiv zu lösen.
  • Niedrige Viskosität und hohe Diffusivität: Diese Eigenschaften verbessern die Stoffübertragungsraten und machen den Fraktionierungsprozess effizienter.
  • Vorteile für die Umwelt: CO₂ ist ungiftig, nicht brennbar und kann innerhalb des Prozesses recycelt werden, was die Umweltbelastung reduziert.

CO2 kann bei der Fraktionierung von Flüssigkeitsgemischen sowohl in Füllkörperkolonnen als auch in Dünnschichtkolonnen eingesetzt werden. Letzteres ist ein innovativer Ansatz, der effiziente und umweltfreundliche Lösungen für die Trennung komplexer Gemische bietet, insbesondere solcher, die zähflüssig oder körnig, aber dennoch fließfähig sind.

Fraktionierung mit gepackten Kolonnen

Eine Füllkörperkolonne ist ein vertikaler zylindrischer Behälter, der mit Füllkörpern wie Ringen, Sätteln oder strukturierten Packungen gefüllt ist. Diese Materialien bieten eine große Oberfläche für die Wechselwirkung zwischen dem flüssigen Ausgangsprodukt und dem überkritischen CO₂.

Wie die Säule in Bezug auf den Massentransfer funktioniert

  • Gegenstrom: Das flüssige Gemisch wird am oberen Ende der Kolonne eingepumpt, während überkritisches CO₂ von unten zugeführt wird.
  • Mechanismus des Massentransfers: Wenn die beiden Phasen aneinander vorbeifließen, diffundieren Komponenten aus der flüssigen Phase in die CO₂-Phase. Die Packungsmaterialien verbessern den Kontakt und die Effizienz des Stofftransfers.
  • Abtrennung: Das mit gelösten Komponenten beladene CO₂ verlässt den Kopf, wonach eine Druckreduzierung die Rückgewinnung der gelösten Stoffe ermöglicht. Das extrahierte Raffinat verlässt den Boden der Kolonne.

Substanzen, die sich für die Fraktionierung mit gepackten Säulen eignen

  • Speiseöle und -fette: Abtrennung von bestimmten Triglyceriden, Fettsäuren oder Entfernung von Verunreinigungen wie Pestiziden.
  • Ätherische Öle und Aromen: Extraktion und Reinigung von aromatischen Verbindungen aus Pflanzen.
  • Pharmazeutische Wirkstoffe: Isolierung und Reinigung von Wirkstoffen aus komplexen Mischungen oder Fermentationsbrühen.
  • Polymere: Entfernung von Restmonomeren oder Lösungsmitteln aus Polymerlösungen.
  • Natürliche Extrakte: Abtrennung von bioaktiven Verbindungen wie Antioxidantien, Pigmenten und Vitaminen.

Fraktionierung mit Dünnschichtkolonne

Dünnschichtkolonnen, wie z.B. Wischfilmverdampfer, sind für Mischungen konzipiert, die für herkömmliche Füllkörperkolonnen zu viskos oder körnig sind.

  • Bildung eines dünnen Films: Die flüssige Mischung wird zu einem dünnen Film auf der inneren Oberfläche des Dünnfilmgeräts verteilt.
  • Verbesserter Stoffaustausch: Der dünne Film vergrößert die Oberfläche und verringert die Diffusionsdistanzen, was einen effizienten Stofftransport mit überkritischem CO₂ erleichtert.
  • Verarbeitung viskoser Mischungen: Das mechanische Rühren ermöglicht die Verarbeitung von Flüssigkeiten oder Dispersionen mit hoher Viskosität.

Mischungen, die verarbeitet werden können

  • Pasten: Wie Erdnuss- oder andere Nusspasten

  • Hochviskose Öle: Wie z.B. omega-3-reiche Fischöle oder schwere Pflanzenöle.

  • Polymerschmelzen: Entfernung von Lösungsmitteln oder niedermolekularen Fraktionen aus geschmolzenen Polymeren.

  • Dispersionen und Emulsionen: Trennung von Phasen oder Extraktion bestimmter Komponenten aus komplexen Gemischen.

Unsere Kompetenz bei NATEX Prozesstechnologie GesmbH

Wir von NATEX Prozesstechnologie GesmbH verfügen über umfassende Kenntnisse und Erfahrungen in der Entwicklung von Hochdruckprozessen unter Verwendung von überkritischem CO₂. Unsere Fähigkeiten umfassen:

  • Prozessentwicklung: Maßgeschneiderte Fraktionierungsprozesse für spezifische Mischungen und gewünschte Ergebnisse.
  • Pilotanlagen: Wir verfügen über eine gepackte Pilotkolonne und Dünnschichtkolonne, mit denen wir experimentelle Versuche durchführen und Prozesse optimieren können.
  • Kompetenz beim Scale-Up: Unsere Erfahrung stellt sicher, dass Prozesse, die im Pilotmaßstab entwickelt wurden, sicher und effektiv auf industrielles Niveau skaliert werden können.

Wir bei NATEX Prozesstechnologie GesmbH haben uns verpflichtet, diesen Bereich voranzutreiben und unseren Kunden innovative Lösungen zu bieten, die auf praktischer Erfahrung und modernsten Einrichtungen beruhen.