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Verfahrenstechnik 9/2015

Verfahrenstechnik 9/2015

TOP-THEMA I PUMPEN Die

TOP-THEMA I PUMPEN Die Vielfalt der Peristaltikpumpen Transport und Dosierung kleinster Flüssigkeitsmengen Knut Ohls In den vergangenen Jahren ist das Dosieren von Mikrolitermengen immer wichtiger geworden, weil im Zuge der Prozessoptimierung zunehmend kontinuierliche Verfahren mit höher konzentrierten Einsatzstoffen entwickelt worden sind. D ie Dosierung von kleinsten Flüssigkeitsmengen erfordert von der verwendeten Pumpentechnologie eine hohe Präzision, geringe Druck- und Volumenstrompulsation, hohe Beständigkeit gegen unterschiedlichste Flüssigkeiten und möglichst lange Standzeiten. Neben den hierfür eingesetzten Zahnringpumpen, die prinzipiell zur Gruppe der Verdrängerpumpen gehören, eignen sich auch moderne peristaltische Pumpen, wie sie die Firma Spetec Gesellschaft für Laborund Reinraumtechnik mbH in Erding bei München seit nun mehr als 25 Jahren herstellt. Für die Dosierung extrem kleiner Mengen (im Nanobereich) wurde in den vergangenen Jahren zusätzlich die Spritzenpumpe Symax entwickelt. Peristaltische Pumpen werden auch Schlauchpumpen genannt, weil ein Autor: Prof. Knut Ohls, Wissenschaftlicher Berater, Spetec GmbH, Erding Schlauch verformt wird, damit ein Ansaugeffekt entstehen kann. Die Aufgabe peristaltischer Pumpen ist die Flüssigkeitsförderung in eine vorgegebene Richtung. Dieser Vorgang basiert auf alternierendem Druck und Entlastung des Schlauches, wodurch die zu transportierende Flüssigkeit in den Schlauch gesogen wird. Ein schuhähnliches Gebilde oder eine Rolle läuft entlang des Schlauches und drückt ihn komplett zusammen. So entsteht eine Abdichtung zwischen der Ansaug- und Austrittsseite der Pumpe, wodurch auch ein Flüssigkeitsverlust verhindert wird. Wenn der Schlauch in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, bildet sich ein Vakuum, das die Flüssigkeit in die Pumpe fördert. Aufgrund dieser Pumpwirkung eignen sich peristaltische Pumpen für hochpräzise Dosierungen und die kontinuierliche Förderung. Das Fördermedium kommt nicht mit beweglichen Teilen in Berührung; es befindet sich in dem Schlauch, der entsprechend auszuwählen und zu erneuern ist. Je nach Typ der Peristaltikpumpe kann sie mit ein bis sechs Kanälen bestückt sein. Die Anzahl der Rollen ist ein Kriterium für die pulsationsarme, kontinuierliche Förderung. In Abhängigkeit von der Größe des Pumpenkopfes und des Schlauchdurchmessers sind Fördermengen in Bereichen von µl/min bis hin zu l/min möglich. Individuelle Lösungen Die Firma Spetec fertigt neben einer Anzahl verschiedener peristaltischer Pumpen, die variabel nach Kundenwünschen konstruiert werden, auch die hierzu benötigten Schläuche aus verschiedenen Materialien an, die gegen Lösemittel oder Säuren inert und lange haltbar sind. Angestrebt wurde bei der Konstruktion eine hohe Genauigkeit der Dosierung, eine hohe Stabilität des technischen Ablaufes und je nach Einsatz eine möglichst geringe Pulsation. Dies ist das Kriterium der beiden Laborpumpenversionen Perimax 12 und Perimax 16, die sich nur durch die Rollenanzahl (12/16) des Pumpenkopfes und die stufenlos regelba- 30 VERFAHRENSTECHNIK 9/2015

Ihre Anwendung Ihr Anspruch Unsere Kompetenz ren Fördermengen (0,0017 bis 20 ml/min sowie 0,0034 bis 40 ml/min) unterscheiden. Die Pumpe mit 16 Rollen weist kein nachweisbares Pulsieren auf. Der Einsatz des Pumpentyps Perimax hat sich in der instrumentellen, chemischen Analyse, speziell bei den spektrometrischen Methoden mit Lösungen, der Biotechnologie und der Bioanalytik sowie bei Anwendung der Säulenchromatografie bewährt. Grund dafür ist auch die leichte Bedienbarkeit und Wartung der Spetec-Pumpen. Der ausgewählte Schlauch wird um den Pumpenkopf gelegt und mit beiden Enden an einer speziellen Vorrichtung fixiert. Der Anpressdruck ist mithilfe einer Justierschraube am Justierhebel einstellbar. An Drucktasten erfolgen das Ein- und Ausschalten sowie die Wahl für Links- oder Rechtslauf. An einem 10-Gang-Potenziometer ist die Drehgeschwindigkeit des Pumpenkopfes stufenlos regelbar. Mit einer Taste kann kurzzeitig die höchste Geschwindigkeit gewählt werden, um beispielsweise eine schnelle Spülung des Schlauches beim Wechsel zu einer anderen Flüssigkeit zu erreichen. Die Antriebseinheit ist bei beiden Pumpen identisch. Ein Schrittmotor gewährleistet einen konstanten Flüssigkeitstransport. Über einen rückseitigen Stecker können Drehzahl und Laufrichtung extern analog (0–5 V) gesteuert werden. Maßgeschneiderte Pumpen Die OEM-(Original Equipment Manufacturer)-Pumpen werden nicht in einer Serienfertigung, sondern individuell nach Anforderung konstruiert und produziert. Nur wenige Grundkomponenten, wie z. B. Rollenköpfe, Anpressbügel oder Schlauchhalter, die zwecks Kostenminimierung in größeren Stückzahlen hergestellt werden, sind identisch. Folgerichtig gibt es zahlreiche Varianten und es kommen ständig neue Versionen hinzu. Für alle Modelle gilt, dass der Antrieb mithilfe von Schrittmotoren erfolgt, wobei die höchstmögliche Stabilität von Drehgeschwindigkeit und Fördervolumen sowie die geringstmögliche Pulsation angestrebt werden. Minipumpe fast ohne Pulsation Eine typisch kundennahe Neukonstruktion ist die Minipumpe, die dem Trend zu immer kleineren Geräten angepasst wurde. Da die Erzeugung des Ansaugdruckes stark von der Elastizität des benutzten Schlauchmaterials abhängt, hat dieses eine entscheidende Bedeutung für die Konstanz der Fördermenge und das Entstehen von Pulsation. Neben der Qualität des Schlauchmaterials und der Art der Förderflüssigkeit haben auch die Durchmesser von Pumpenkopf und Anpressrollen wesentlichen Einfluss auf die Haltbarkeit der Schläuche. Durch die richtige Auswahl der Konstruktionsparameter kann somit die Lebensdauer des Schlauches wesentlich verlängert werden. Der Durchfluss bleibt dann länger konstant, und die Pulsation lässt sich extrem klein halten. Um diese hohen Qualitätsstandards garantieren zu können, ist die Herstellung der Schläuche ein wichtiges Kriterium. Die neu entwickelte Spritzenpumpe ermöglicht die Dosierung von Flüssigkeiten im Mikro- und Nanoliterbereich. Die wesentlichen Bauelemente sind der Schrittmotorantrieb ohne Verschleißteile, wie Kupplung oder Getriebe, der Präzisionsschlitten und Universalspritzenhalter mit austauschbarer Spritze. Die hohe Auflösung von 25 600 Schritten pro Umdrehung macht es praktisch unmöglich, Einzelschritte zu erkennen. Die exakte Dosierung von Flüssigkeiten im Bereich Mikro- oder Nanoliter wird nicht nur in wissenschaftlichen oder medizinischen Laboratorien benutzt, sondern sie ist z. B. auch für die Herstellung von flüssigen Standards geeignet, um geringste Konzentrationsanteile genau festlegen zu können. www.spetec.de Dosierung von Flüssigkeiten im Mikro- und Nanoliterbereich CONIKA Die neue Siebmühle > Intuitiver Touchscreen > Invertiert konische Mahlkammer > Pharma-Ausführung optional > Qualität “made by IKA ® ” Zuverlässiges Desagglomerieren und Vermahlen Ihrer Ausgangsstoffe www.ikaprocess.com German technology

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