Rührzelle HexaMem

Rührzelle Hexamem

Testzelle für Membranen und Verfahren im Labormassstab. Crossflow mit neuen Möglichkeiten.

Die HEXAMEM Rührzelle ist ein enorm vielseitig nutzbares Kleinstgerät für Membranversuche. Sie ermöglicht Experimente mit polymeren und keramischen Flachmembranen in der Mikrofiltration (MF), Ultrafiltration (UF), Nanofiltration (NF) und Umkehrosmose (RO).

Hexamem Iso

1 = Schrittmotor, 2 = Magnetplattenlaufwerk, 3 = Hexamem-Gehäuse, 4 = Rührer, 5 = Membran, 6 = Hexamem-Permeatgehäuse

Die kreisförmige Flachmembran wird über eine O-Ring-Dichtung sicher und leckagefrei eingebaut. Dadurch sind schnelle Membranwechsel und reproduzierbare Versuchsbedingungen möglich.

Während des Betriebs erzeugt der Magnetrührer eine definierte Strömung entlang der Membranoberfläche. Dadurch werden Konzentrationspolarisation und Fouling reduziert.

Principle

Dabei verbessert die Strömung den Stofftransport zur Membran und ermöglicht realitätsnahe Crossflow-Bedingungen im Labormassstab.

Das Permeat wird kontinuierlich durch die Membran abgetrennt, während in der Zelle kontrollierte hydrodynamische Bedingungen herrschen.

Crossflow

Der magnetgekoppelte Rotor wird durch einen programmierbaren Schrittmotor angetrieben. Dadurch lassen sich definierte Drehzahlprofile, Rampen und komplexe Strömungsmuster erzeugen. Diese präzise Steuerung ermöglicht eine die gezielte, produktspezifische Untersuchung von Konzentrationspolarisation, Scherkräften und Membranfouling.

Die hexagonale Form der Rührzelle verhindert, dass die Flüssigkeit vom Rührer mitgerissen wird und mitrotiert. Die hygienisch geformten hexagonalen Seitenwände setzen der Rotationsbewegung einen gezielten Widerstand entgegen.

Produktspezifische Rührergeometrie

Die Form des Rührers bestimmt, wie sich die Flüssigkeit bewegt und mischt. Verschiedene Geometrien erzeugen unterschiedliche Strömungsbedingungen und beeinflussen so das Filtrationsverhalten. Die Rührer der HEXAMEM-Rührzelle werden produktspezifisch ausgelegt wobei Eigenschaften wie Viskosität, rheologisches Verhalten und Scherempfindlichkeit berücksichtigt werden.

Anwendungen

  • Membran-Screening

    • Bewerten Sie Mikrofiltrations-, Ultrafiltrations-, Nanofiltrations- und Umkehrosmosemembranen unter identischen Laborbedingungen. HexaMem ermöglicht ein schnelles Membran-Screening für die Membranprozessentwicklung, Membranauswahl und Prozessoptimierung.

  • Flux- und Retentionsprüfung

    • Messen Sie den Membranfluss, die Permeatproduktivität und die Retention von gelösten Stoffen mit hoher Reproduzierbarkeit. Das Membransystem mit gerührter Zelle liefert zuverlässige Filtrationsdaten für den Membranvergleich, die Prozessauslegung und die Skalierung.

  • Proteinkonzentration

    • Entwickeln Sie effiziente Ultrafiltrationsprozesse zur Konzentration von Proteinen, Enzymen und anderen wertvollen Biomolekülen. Optimieren Sie die Betriebsbedingungen bei gleichzeitiger Maximierung der Produktausbeute und Minimierung der Membranverschmutzung.

  • Klärung von Fermentationsbrühen

    • Untersuchen Sie die Membranfiltration von Fermentationsbrühen vor der nachgelagerten Reinigung. Bewerten Sie die Membranleistung, die Permeatqualität und das Filtrationsverhalten anhand kleiner Laborprobenvolumina.

  • Enzym-Membranreaktoren

    • Untersuchen Sie Enzym-Membranreaktorprozesse, indem Sie Enzyme zurückhalten und gleichzeitig Reaktionsprodukte kontinuierlich durch die Membran entfernen. HexaMem unterstützt die Forschung in den Bereichen Biokatalyse, Enzymrecycling und kontinuierlicher Membranreaktorbetrieb.

  • Untersuchungen zur Membranverschmutzung

    • Analysieren Sie Mechanismen der Membranverschmutzung unter kontrollierten Druck-, Rührgeschwindigkeits- und Betriebsbedingungen. Vergleichen Sie Membranen, Zufuhrströme und Betriebsparameter, um die langfristige Membranleistung zu verbessern.

  • Optimierung der Reinigung

    • Entwickeln und validieren Sie Membranreinigungsverfahren anhand realistischer Filtrationsexperimente im Labor. Vergleichen Sie Reinigungschemikalien, Temperaturen und Betriebsbedingungen, um die Membranpermeabilität effizient wiederherzustellen.

  • Prozessmachbarkeitsstudien

    • Ermittlung, ob die Membranfiltration für eine bestimmte Trennaufgabe technisch und wirtschaftlich geeignet ist. Erstellung technischer Daten, die die Prozessauswahl vor Investitionen in den Pilotmaßstab unterstützen.

  • Scale-up-Untersuchungen

    • Erstellung von Labordaten, die das Scale-up von Membranprozessen und die Auslegung industrieller Anlagen unterstützen. Erfassung von Prozessgrenzen, Betriebsfenstern und kritischen Parametern vor dem Bau einer Pilotanlage.

  • Prozessentwicklung

    • Nutzung von HexaMem zur Entwicklung robuster Membranfiltrationsprozesse für die Lebensmittel-, Biotechnologie- und Chemieindustrie. Das System liefert das für die Prozessoptimierung, den industriellen Scale-up und die erfolgreiche kommerzielle Umsetzung erforderliche technische Wissen.

Technische Dokumentation Hexamem

Laden Sie hier die technische Dokumentation zur Filtrationseinheit Hexamem 80 herunter.

Parallele Membranprüfung mit dem HexaMem-Rührzellen-Membransystem

Parallele Membranprüfung

Vergleichen Sie mehrere Membranen in einem einzigen Versuch.

„Welche Membran liefert die beste Gesamtprozessleistung?“

Mit HexaMem können mehrere Flachmembranen gleichzeitig unter identischen Betriebsbedingungen getestet werden. Vergleichen Sie Membranfluss, Rückhaltung, das Fouling-Verhalten und die Reinigungsleistung und vermeiden Sie dabei Abweichungen zwischen einzelnen Laborexperimenten.

Jede Rührzelle kann mit einer unabhängigen Rührgeschwindigkeit betrieben werden, was kontrollierte hydrodynamische Bedingungen und die Untersuchung von Scherkräften auf die Membranleistung ermöglicht. Der automatisierte Betrieb liefert reproduzierbare technische Daten für die Membranauswahl, die Prozessoptimierung und die industrielle Skalierung.

  • ✓ Vergleich mehrerer Membranen in einem Experiment
  • ✓ Unabhängige Rührgeschwindigkeit für jede Membranzelle
  • ✓ Gleichzeitige Auswertung von Durchfluss, Rückhaltung, Verschmutzung und Reinigung
  • ✓ Beseitigung experimenteller Schwankungen zwischen einzelnen Tests
  • ✓ Erzeugung reproduzierbarer technischer Daten für die Prozessentwicklung und -skalierung
Membranfiltration in kleinen Volumina mit wertvollem Probenmaterial

Verarbeitung kleiner Chargen

Erstellen Sie Membranprozessdaten, ohne wertvolles Produkt zu verschwenden.

„Ich kann es mir nicht leisten, dieses Material zu verschwenden.“

HexaMem wurde für Membrantests im Labor mit begrenzten, seltenen oder teuren Proben entwickelt. Es ermöglicht Membran-Screening, Flux-Tests, Retentionsstudien und die Probengewinnung unter Verwendung nur geringer Zufuhrvolumina.

Gewinnen Sie Permeat- und Retentatproben und schonen Sie gleichzeitig wertvolles Produkt für weitere Analysen, Formulierungsarbeiten und die Entwicklung von Membranprozessen.

  • ✓ Produktkonzentration
  • ✓ Reinigung und Fraktionierung
  • ✓ Studien zur Prozessdurchführbarkeit
  • ✓ Probenentnahme für analytische Untersuchungen
  • ✓ Erfassung von Daten für den Scale-up
Membranreinigung und CIP-Optimierung mit dem HexaMem-Rührzellen-Membransystem

CIP – Reinigungsoptimierung

Entwickeln Sie das effektivste Membranreinigungsprotokoll.

„Welches Reinigungsverfahren stellt die Membranleistung am effektivsten wieder her?“

HexaMem ermöglicht reproduzierbare Untersuchungen zur Membranverschmutzung und kontrollierten Reinigung unter Verwendung mehrerer parallel geschalteter Flachmembranen. Die Reinigungsleistung wird anhand von Messungen der Permeabilität und der Flux-Wiederherstellung vor und nach jedem Reinigungszyklus quantifiziert.

Vergleichen Sie Reinigungschemikalien, Konzentrationen, Temperaturen und Cleaning-In-Place-Verfahren (CIP) direkt miteinander, um die effizienteste Reinigungsstrategie zu ermitteln und gleichzeitig Ausfallzeiten und den Chemikalienverbrauch zu minimieren.

  • ✓ Vergleichen Sie mehrere Reinigungsprotokolle in einem Experiment
  • ✓ Quantifizieren Sie Permeabilität und Flux-Wiederherstellung
  • ✓ Bewerten Sie Reinigungschemikalien, Konzentrationen und Temperaturen
  • ✓ Untersuchung reversibler und irreversibler Membranverschmutzung
  • ✓ Optimierung von CIP-Verfahren (Cleaning-In-Place) vor der Skalierung

Enzym-Membranreaktoren

Kombinieren Sie enzymatische Reaktion und Membrantrennung in einem einzigen Prozess.

„Wie kann ich die Umwandlung steigern und gleichzeitig das Produkt kontinuierlich gewinnen?“

HexaMem ermöglicht die Untersuchung von Enzym-Membranreaktoren (EMRs) im Labormaßstab, bei denen enzymatische Umwandlung und Membrantrennung gleichzeitig stattfinden. Das System ermöglicht es Verfahrenstechnikern, die Enzymretention, die Substratumwandlung, die Produktausbeute und die Membranleistung unter genau kontrollierten Betriebsbedingungen zu bewerten.

Durch die Rückhaltung von Enzymen bei gleichzeitiger kontinuierlicher Entfernung der Reaktionsprodukte unterstützt HexaMem die Entwicklung effizienter biokatalytischer Membranverfahren bei minimalem Probenverbrauch. Die daraus resultierenden technischen Daten bilden die Grundlage für die Prozessoptimierung und die industrielle Skalierung.

  • ✓ Proteinhydrolyse und Peptidproduktion
  • ✓ Laktosehydrolyse und Biokonversionsprozesse
  • ✓ Enzymretention und kontinuierliche Produktentnahme
  • ✓ Entwicklung biokatalytischer Membranprozesse
  • ✓ Technische Daten für die Skalierung von Membranreaktoren

Auswahl und Vergleich kompatibler Membranen für Labor- und Entwicklungsanwendungen.

Flachmembranen für Hexamem

Supplier Tech Membrane Specification
Alfa-LavalNFNF99HFPET,Thin Film Composite,~300 Da,High flux
Alfa-LavalNFPETThin Film Composite,~300 Da,≥99% MgSO4 rejection
Alfa-LavalRORO90PET,Thin Film Composite,NaCl ≥90%,Standard RO
Alfa-LavalRORO98pHt™, PP, thin-film composite, NaCl ≥98%, high pH/temperature resistance
Alfa-LavalRORO99PET, thin-film composite, NaCl ≥98%, highly selective
Alfa-LavalUFETNA01PP Polypropylene, Composite fluoro polymer, 1'000 MWCO
Alfa-LavalUFETNA10PPPolypropylene, Composite fluoro polymer, 10'000 MWCO
Alfa-LavalUFFS40PPPP, fluoropolymer, 100,000 da, durable
Alfa-LavalUFGR40PPPolypropylene, Polysulphone, 100'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR60PPPolypropylene, Polysulphone, 20'000 - 25'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR61PEPolyester, Polysulphone, 10'000 - 20'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR61PPPolypropylene, Polysulphone, 10'000 - 20'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR70PEPolyester, Polysulphone, 10'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR70PPPolypropylene, Polysulphone, 10'000 - 20'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR73PEPolyester, Polysulphone, 10'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR73PPPolypropylene, Polysulphone, 10'000 - 20'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR80PPPolypropylene, Polyethersulphone, 10'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR82PEPolyester, Polysulphone, 5'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR82PPPolypropylene, Polyethersulphone, 5'000 - 10'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR90PPPolypropylene, Polyethersulphone, 5'000 MWCO
Alfa-LavalUFGR95PPPolypropylene, Polyethersulphone, 2'000 MWCO
Alfa-LavalUFPES5050 kD, PES
Alfa-LavalUFPES8080 kD, PES
Alfa-LavalUFRC100PEPolyester, Regenerated cellulose acetate, 100'000 MWCO
Alfa-LavalUFRC10PEPolyester, Regenerated cellulose acetate, 10'000 MWCO
Alfa-LavalUFRC70PPPolypropylene, Regenerated cellulose acetate, 10'000 MWCO
SynderUFLVPES, 200 kD
SynderUFLXPES, 300 kD
SynderUFLYPES, 100 kD
SynderUFMKPES, 30 kD
SynderUFMKPES, 30 kD
SynderUFMQPES, 50 kD
SynderUFMTPES, 5 kD
SynderUFPXPAN, 400 kD
SynderUFPYPAN, 100 kD
SynderUFPZPAN, 30 kD
SynderUFSMPES, 20 kD
SynderUFSTPES, 10 kD
SynderUFV3PVDF, 30 kD
SynderUFV4PVDF, 70 kD
SynderUFVTPES, 3 kD
SynderUFXTPES, 1 kD
UnisolMFMPS010Backing: Polyester, Membrane: Polyethersulfone, Pore size: 0.1 µm, max. Temp 80 °C, pH 2-12
UnisolMFMPV020-TBacking: Polyester, Membrane: Polyvinylidene Flouride (PVDF), Pore size: 0.2 µm, max. Temp 80 °C, pH 2-12
UnisolNFNFDKMembrane: Polypiperazine, Salt Rejection: >=98%, max. Temp 50 °C, pH 2-12
UnisolNFNFDLMembrane: Polypiperazine, Salt Rejection: >=96%, max. Temp 50 °C, pH 2-12
UnisolNFUNF454Membrane: Polypiperazine, MWCO: 300-500 Da, Salt rejection: 96%, max. Temp 50 °C, pH 2-12.
UnisolNFUNF604Membrane: Polypiperazine, MWCO: 300-500 Da, Salt rejection: 40-60%, max. Temp 50 °C, pH 2-12.
UnisolNFUNF90Membrane: Polyamide, Salt rejection: > 98.5%, max. Temp 50 °C, pH 2-12
UnisolROBWFRPolyamide, Salt Rejection >= 99.6 %, Max. Temp. 45°C, pH 2-12
UnisolROSWHRMembrane: Polyamide, Salt Rejection: Minimum 99,6%, max. Temp 45 °C, pH 2-12
UnisolUFUPS005-PBacking: Polypropylene, Membrane: Polyethersulfone, MWCO: 5'000 Da, max. Temp.: 80 °C, pH: 0 - 14
UnisolUFUPS010-PBacking: Polypropylene, Membrane: Polyethersulfone, MWCO: 10'000 Da, max. Temp.: 80 °C, pH: 0 - 14
UnisolUFUPS020Backing: Polyester, Membrane: Polyethersulfone, MWCO: 20'000 Da, max. Temp.: 80 °C, pH: 2 - 12
UnisolUFUPS100Backing: Polyester Membrane: Polyethersulfone, MWCO: 100'000 Da, max. Temp.: 55 °C, pH: 2 - 12
UnisolUFUPS150-PBacking: Plypropylene, Membrane: Polyethersulfone, MWCO: 150'000 Da, max. Temp.: 80 °C, pH: 0 - 14

Häufig gestellte Fragen

Ein Rührzellen-Membransystem ist ein kompaktes Laborfiltrationsgerät, das zur Prüfung von Flachmembranen unter kontrollierten Druck- und Durchmischungsbedingungen eingesetzt wird. Es wird typischerweise für das Membran-Screening, Durchflussmessungen, Retentionsstudien, Fouling-Tests und die frühe Prozessentwicklung verwendet.

Bei der Dead-End-Filtration fließt das Speisemedium direkt auf die Membran zu, und Partikel lagern sich an der Membranoberfläche ab. Bei der Crossflow-Filtration strömt das Speisematerial tangential über die Membran, was die Kuchenbildung verringert und die Prozessstabilität verbessert. Eine Rührzelle erzeugt eine kontrollierte Scherung an der Membranoberfläche und kann wichtige Aspekte des Crossflow-Verhaltens im kleinen Labormaßstab simulieren.

HexaMem ist für Laborarbeiten mit kleinen Volumina ausgelegt. Typische Experimente können mit Probenvolumina im Bereich von einigen hundert Millilitern bis zu etwa einem Liter durchgeführt werden, abhängig vom Versuchsaufbau, der Membranfläche, dem Konzentrationsfaktor und den erforderlichen Analyseproben.

HexaMem kann zum Testen von Flachmembranen für Mikrofiltrations-, Ultrafiltrations-, Nanofiltrations- und Umkehrosmose-Anwendungen verwendet werden. Damit eignet es sich für die frühzeitige Membranauswahl, Retentionsprüfungen, Durchflussvergleiche und Prozessmachbarkeitsstudien.

Ja. Keramik-Flachmembranen können getestet werden, sofern sie der erforderlichen Geometrie und dem Dichtungskonzept entsprechen. Keramikmembranen eignen sich für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen aggressive Reinigung, hohe Temperaturstabilität oder schwierige Einsatzmedien eine Rolle spielen.

Ja. Polymer-Flachmembranen wie PES, PVDF, PP, PAN oder andere Membranmaterialien können verwendet werden, sofern sie mit dem Speisemedium, den Reinigungsmitteln, der Temperatur und dem Betriebsdruck chemisch verträglich sind.

Der mögliche Betriebsdruck hängt von der jeweiligen Konfiguration, der Membran, den Dichtungen und dem Zubehör ab. HexaMem kann für druckgesteuerte Membranversuche wie Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose-Screening konfiguriert werden. Die endgültige Druckstufe sollte stets für die gewählte Konfiguration bestätigt werden.

Ja. HexaMem eignet sich für Fouling-Untersuchungen, Reinigungstests und Experimente zum Durchflussabfall. Durch die Steuerung von Druck, Rührgeschwindigkeit, Zeit und Probenzusammensetzung lässt sich das Fouling-Verhalten der Membran unter reproduzierbaren Laborbedingungen untersuchen.

Ja. HexaMem kann für Untersuchungen mit Enzym-Membran-Reaktoren verwendet werden, beispielsweise wenn Enzyme oder Biokatalysatoren von der Membran zurückgehalten werden, während die Reaktionsprodukte in das Permeat gelangen. Dies ermöglicht die Untersuchung des Reaktions-, Trenn- und Rückhalteverhaltens im kleinen Maßstab in einem einzigen System.

HexaMem ist als anwendungsorientiertes Membransystem mit Rührzelle konzipiert. Im Vergleich zu herkömmlichen Rührzellen konzentriert es sich nicht nur auf einfaches Membran-Screening, sondern auch auf reproduzierbare Prozessversuche, definierte hydrodynamische Bedingungen, flexible Betriebsmodi und die Generierung von für den Scale-up relevanten Membranprozessdaten.