Geschlossene Tiefenfiltration

Thomas Ballnat, Alessandro Ruffer

Bei der bisherigen Filtration mit Tiefenfiltern werden zumeist offene Filtersysteme wie Platten- oder Schichtenfilter eingesetzt, die entweder mit Manschettendichtungen zwischen den Platten oder als dichtungslose Variante erhältlich sind. Der Vorteil von Schichtenfiltern ist die hohe Wirtschaftlichkeit hinsichtlich ihrer Filterfläche. Allerdings verursachen diese offenen Filtersysteme Tropfverluste. Sie sind daher nicht emissionsfrei zu betreiben. SeitzSchenk hatte sich als Ziel gesetzt, einen Schichtenfilter zu entwickeln, der zum einen die günstigste Filtrationstechnologie mit einem tropfdichten, leckagefreien Filterpaket vereint. Des Weiteren sollten die Produktverluste minimiert werden.

Der Membraplan DGM C besitzt aufgrund seiner patentierten Technologie ein hermetisch geschlossenes Filterpaket mit besonders gut reinigbaren Filterplatten. Ein außenliegender, den Rahmen abdichtender Rundschnur-Ring befindet sich in unmittelbarer Nähe des Schichtenrandes, sodass keine Produktverluste durch Toträume entstehen. Zusätzlich kann eine Membranplatte zum Auspressen des Filterkuchens verwendet werden. Der Membraplan DGM C lässt sich je nach Anforderung mit Edelstahl- oder Polypropylen-Platten bestücken, wobei alle gängigen elastischen Dichtungsmaterialien für die Rundschnur-Ringe zur Abdichtung des Plattenpaketes zum Einsatz kommen.

Mit der Müller-Rochow-Synthese werden verschiedene Silikonarten wie Öle, Harze, Kautschuke und Fette hergestellt. Während der Fertigung dieser Produkte fallen durch unterschiedliche Reaktionen erhöhte Salzmengen, Katalysatorrückstände oder Gelteilchen an, die mit Hilfe der Tiefenfiltration entfernt werden. Speziell bei der Silikonkautschuk-Herstellung (MQ-Harze) fallen durch Säure/Base-Reaktionen und Destillationen unter Toluol oder ähnlichen Lösemitteln erhebliche Salzmengen an. Zur Abtrennung sind hier geschlossene Systeme mit hoher Effizienz gefragt.

Für viele Silikone sind H-Siloxane das Ausgangsprodukt. H-Siloxane enthalten Salzsäure, die für nachfolgende Prozesse schädlich ist. Durch spezielle Tiefenfilter und dem geschlossenen Membraplan können H-Siloxane für spätere Verfahrensschritte mit idealen Voraussetzungen bereitgestellt werden.

Bei Polydimethylsiloxanen oder anderen Silikonölen für die kosmetische Industrie fallen oftmals Triglyceride an, die sich nur mit Hilfe von Kieselgur optisch klar filtrieren lassen. Die in diesen Produkten enthaltenen Katalysatoren werden im gleichen Verfahrensschritt abgetrennt, wobei ein Trockenblasen des Kuchens mit Druckluft aufgrund einer Selbstentzündung nicht in Frage kommt. Der Kuchen wird mit der Membran auf einen geringen Restfeuchtegehalt ausgepresst. Auf diese Weise wird die Ausbeute erhöht und die Gefahr der Selbstentzündung ist ausgeschlossen. Da es sich hierbei um sehr teure Produkte handelt, muss das Filtersystem produktverlustfrei arbeiten. Mit Hilfe der Membrannachpressung und der hermetisch dichten Konstruktion von Membraplan lässt sich der Produktverlust auf ein Minimum reduzieren. Abgerundet wird das Ganze durch die Möglichkeit der Inline-Reinigung des Gerätes, ohne dabei die Platten einzeln mechanisch zu reinigen.

Bei hochvernetzten Tetrasiloxanen werden die höchsten Anforderungen an die Filtration gestellt. Die Produkte mit sehr feinkörnigen Salzen besitzen Viskositäten bis zu 10 000 mPas. Nur die Tiefenfiltration führt bei dieser Produktgruppe zum gewünschten Filtereffekt. Die anschließende Reinigung erfolgt im geschlossenen Filterpaket. Bei lösemittelhaltigen Silikonharzen (Toluolanteil bis 60%) werden aus Arbeitsschutzgründen emissionsfreie Systeme gefordert, die die hohen Salzfrachten abtrennen und eine Trübungsreduktion von 99% erreichen. Selbst bei diesen Produkten hat sich die Membraplan-DGM C-Technologie durchgesetzt. Das anschließende Leerdrücken des Systems und die Reinigung im geschlossenen System laufen zur vollsten Zufriedenheit. Selbstverständlich darf auch nicht die Aktivkohle-Entfernung bei den verschiedensten Produkten vergessen werden, die ebenfalls mit diesem System durchgeführt werden.

Bei der Herstellung von Vitaminen oder anderen feinchemischen Produkten fallen bei der chemischen Synthese die verschiedensten Verunreinigungen an. Auch diese werden üblicherweise mit Tiefenfiltern entfernt. Zur Reinigung der Produkte wird Aktivkohle zugesetzt, die anschließend wieder separiert werden muss. Gleiches gilt für die Herstellung synthetischer Vitamine: hier fällt bei der Katalyse Abrieb an, der nur mit Tiefenfiltration effektiv abgetrennt werden kann.

Bei der Hydrierung von D-Glucose zu Sorbit, einem Vitamin-C-Vorprodukt, entstehen bei der sauren Reaktion Katalysatorrückstände, die mit speziellen pH-resistenten Tiefenfiltern (Supradur-Reihe) abgetrennt werden. Die Filtration erfordert dabei ein hohes Maß an Sicherheit, da nachträgliche Verunreinigungen auszuschließen sind. Auch hier erfüllt Membraplan DGM C die Anforderungen. Die Klärfiltration von synthetisiertem Vitamin B6 erfolgt ebenfalls über Membraplan DGM C, da in diesen Produktionsbereichen bereits cGMP-gerechte Verfahren gefordert sind. Überwiegend fallen reaktionsbedingt bei der Herstellung von Vitaminen Salze mit den unterschiedlichsten Eigenschaften an. Eine Abtrennung kann nur mit Kammerfilterpressen oder großen Schichtenfiltern erfolgen. Membraplan DGM C bietet sich auch hier als gute Alternative für die zuvor genannten Systeme an.

Tränkharze, Polymere und Leime besitzen Viskositäten bis 7000 mPas und lassen sich oftmals nur mit Hilfe der Anschwemmfiltration klären. Die Verunreinigungen sind unterschiedlicher Herkunft, wobei Gelteilchen die größten Probleme verursachen. Eine wirtschaftliche Filtration mit Beuteln oder Kerzen ist nicht möglich. Den Anschwemmfiltern werden Polierfiltern nachgeschaltet. Da in den Produkten Lösemittel enthalten sind, entspricht die Polierfiltratrion nicht mehr den gesetzlichen Anforderungen an Arbeitssicherheit und Emissionsfreiheit. Es bietet sich auch für diesen Anwendungsfall der Membraplan DGM C an. Dieser Filter hat eine derart großvolumige Aufnahmefähigkeit an Filterkuchen, dass in einem Gerät sowohl die Kieselgurfiltration als auch die Polierfiltration gleichzeitig mit nachhaltiger Kostenreduzierung durchgeführt werden kann. Weitere Klärfiltrationen können somit eingespart werden.

E cav 268