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Nachricht vom 14.10.2022 
Filterelemente in der Prozessfiltration: Wozu dienen eigentlich Laborfilter?
In der Labortechnik finden Laborfilter ein breites Einsatzgebiet. Gerade in den Bereichen der Pharmazie, Medizintechnik, Nahrungsmittelindustrie und vielen anderen industriellen Einsatzgebieten sind Laborfilter unerlässlich und fester Bestandteil der Produktionsschritte. Ausschlaggebend für ihren Einsatz ist die Auswahl der richtigen Filterelemente und ihre Qualität. Dabei gibt es für jedes Anwendungsgebiet spezielle Filter, um in den verschiedensten Umgebungen, mit unterschiedlichen Fluiden arbeiten zu können.
Laborfilter und der Prozessschritt der Filtration
Die Filtration ist erst einmal ein Prozessschritt, bei dem gewisse Stoffe in Fluiden herausgefiltert werden. Je nach Fluid und der jeweiligen Prozessphase ist es also flüssig oder gasförmig. Es werden unterschiedliche Prozesse genutzt, um Feststoffe oder andere Partikel herauszulösen und von der Ausgangsflüssigkeit zu trennen.
So ist das Separieren von großen Partikeln, wie in Wasseraufbereitungsanlagen möglich, es werden aber auch Membranen mit einer Porengröße von 0,03 Mikrometer eingesetzt. Im Alltag kennt man momentan vorwiegend die FFP-2 Masken, die unsere potenziell mit Viren versetzten Aerosole zurückhalten sollen.
Der Prozess der Kuchenfiltration
Eine der häufigsten eingesetzten Prozesse ist die Kuchenfiltration. Mit ihr lassen sich unkompliziert Feststoffe vom Fluid trennen. Zum Einsatz kommt dazu ein Filtermedium, das den Feststoff aus der Flüssigkeit filtert. Die Flüssigkeit wird also durch das Filtermedium gedrückt und Feststoffe bis zu einer gewissen Größe werden aufgehalten und bilden eine dicker werdende Schicht.
Ist die Schicht dick genug, wirkt sie sogar selbst als Filter und muss zwischen einer gewissen Anzahl von Filterprozessen abgetragen werden. Die dicke Schicht mit zurückgehaltenen Partikeln nennt man dann den Filterkuchen. Im Alltag kennt man das von der Kaffeezubereitung mit einer French-Press. Hier wird Kaffeepulver mit siedendem Wasser gemischt und nach dem Trennen von Kaffee und Kaffeepulver bleibt der Filterkuchen übrig.
Die sogenannte Querstromfiltration
Bei der Querstromfiltration, auch Cross-Flow-Filtration genannt, entsteht kein Filterkuchen, da das Filtrat konstant seitlich zur Strömung abgeführt wird. Vor allem in der Medizintechnik und der Nahrungsmittelindustrie werden solche Filter eingesetzt.
Die Flüssigkeit fließt dann mit einer bestimmten Fließgeschwindigkeit parallel zur Filtermembran und die Scherkräfte erledigen dann den Rest. Vor allem die Dialyse ist ein bekanntes Beispiel, um das Einsatzgebiet für die Cross-Flow-Filtration zu beschreiben.
Das Dialyseverfahren
Schon seit 1924 wird das Blut mit dem Dialyseverfahren gereinigt. Dabei hat das Dialyseverfahren in diesem empfindlichen Bereich ganz besondere Anforderungen. Umso wichtiger ist es, zuverlässige Filtermembranen und andere Filterelemente beziehen zu können.
Heutzutage kann man einfach online, wie zum Beispiel auf www.rct-online.de/de/filtration, entsprechendes Filtermaterial beziehen. Mittels Dialyse wird nach einem Nierenversagen die Funktion der externen Blutreinigung durchgeführt. Und mittels Cross-Flow-Filtration wird das Filtrat dann quer zur Fließrichtung abgetragen. So wird das Blut entnommen, durchfließt den Dialyseapparat, wird gereinigt und wird dann dem Patienten wieder zurückgeführt.
Weitere Einsatzgebiete von Laborfiltern
In der Prozesstechnik ist es mittels Dialyseverfahren möglich, wässrige Lösungen schonend zu filtrieren. Damit werden dann Lösungen wie Seren, Eiweißlösungen und Pflanzenkonzentrate entsalzt, gereinigt oder konzentriert.
Das Einsatzgebiet ist also auch hier äußerst breit aufgestellt. In der Biochemie wird mithilfe von Dialyseschläuchen der Elektrolytaustausch von bioaktiven Materialien gesteuert, zudem werden mit diesem Verfahren auch Bakterienkulturen und andere Anwendungen realisiert.
Filtermedien gestern und heute
Wurden in der Geschichte der Filtration am Anfang vorwiegend Membranen aus Naturfasern eingesetzt, sind sie heutzutage Hightech-Produkte aus verschiedensten Materialien, je nach Einsatzgebiet. Starre Filtermedien werden beispielsweise in Filterkerzen eingesetzt, sind sie aus Glas, ermöglichen sie auch zuverlässige Filterprozesse bei hohen Temperaturen.
Im Alltag häufiger gebräuchlich sind aber flexible Laborfilter, wobei das Filtermaterial heutzutage meist aus synthetischen Fasern besteht. Je nach Anforderungen ist bei Filtermembranen die Porengröße ein ausschlaggebender Faktor. So ist es möglich, mit Poren von 0,03 Mikrometern und kleiner, hochreine Flüssigkeiten herzustellen. Die Auswahl des richtigen Filtermaterials wird von Experten je nach Einsatzgebiet und Anforderungen an das Endprodukt durchgeführt.
Das Fazit zum Thema
Für die Industrie, Medizintechnik und Labortechnik sind Laborfilter einfach unerlässlich. Sie ermöglichen die Trennung von verschiedensten Stoffen, einer Flüssigkeit oder eines Gases. Inzwischen kommt auch fast jede Person im Alltag mit Filterelementen in Kontakt, sei es die medizinische Maske, zum Schutz vor Coronaviren, der Luftfilter im Auto, oder der flexible Filter im Staubsauger.
Filter und deren Elemente finden wir überall im Alltag. In der Medizintechnik wird das Blut von Menschen mit einem Nierenschaden schon seit fast 100 Jahren auf moderne Art und Weise gereinigt, so wird ermöglicht, die Zeit bis zur gesunden Niere zu überbrücken.
Im Einsatz müssen die verschiedensten Filtermedien unter den verschiedensten Gegebenheiten hohe Temperaturen und spezielle Filtrierungsverfahren bestehen. Nur mit einem zuverlässigen und spezialisierten Filtermaterial sind diese Anforderungen auch wirklich zu erfüllen. Die Auswahl der Elemente und deren Auslegung sollte also immer durch ausgebildete Spezialisten erfolgen. (prm)
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