Charakterisierung der Fluiddynamik und des Stofftransports von wässrigen Zweiphasensystemen (ATPS) in einer flüssig-flüssig Gegenstromextraktionskolonne

Wässrige Zweiphasensysteme (ATPS) werden z.B. durch die Lösung eines hydrophilen Polymers und eines Salzes in Wasser gebildet. Sie bieten im Gegensatz zu organisch-wässrigen Systemen schonende Umgebungsbedingungen für die Extraktion von Proteinen. [1]
Dennoch geht der Einsatz von ATPS selten über die Anwendung im Labor hinaus. Dies liegt zum einen am Aufwand ein passendes Extraktionssystem auszuwählen, zum anderen an den hohen Anforderungen an die apparative Umsetzung aufgrund ihrer extremen physikalischen Eigenschaften wie geringe Dichtedifferenz und Grenzflächenspannung. [2]
Zur Überprüfung der technischen Umsetzbarkeit im kontinuierlichen Betrieb wurden flüssig-flüssig Extraktionsversuche in einer vollständig temperierten DN32 Extraktionskolonne mit gerührten Einbauten durchgeführt. Ausgewählt wurde ein Stoffsystem mit Polyethylenglykol und Phosphat als Phasenbildner und Albumin als Übergangskomponente, für das zunächst die Mischungslücke in Abhängigkeit des pH-Werts und der Verteilungskoeffizient bestimmt wurden. Das ATPS wurde anschließend in der Kolonne hinsichtlich der Fluiddynamik und des Stoffaustauschs untersucht. Die Einflüsse der Flüssigkeitsbelastung, des Volumenstromverhältnisses und der Rührerdrehzahl auf die Betriebsgrenze und die Trennleistung, wurden vermessen und werden im Rahmen des Posters präsentiert. Der kontinuierliche Betrieb von ATPS in einer Gegenstromextraktionskolonne wurde erfolgreich realisiert und bei einer aktiven Höhe von 1575 mm bereits mehr als 2 theoretische Trennstufen erreicht.
[1] Albertsson, P.-Å., 1986: Partition of cell particles and macromolecules (3. ed.). New York. Wiley
[2] Rosa, P. A. J. et al., 2010: Aqueous two-phase systems: A viable platform in the manufacturing of biopharmaceuticals. J Chromatogr A, 1217 (16), 2296–2305