Filtration einer Suspension

Wissenschaft Chemie
#1

Ich schlage mich seit einigen Tagen mit einer Frage zur Filtration eines Stoffes aus einer Suspension herum und würde mich wahnsinnig freuen, wenn mir jemand weiterhelfen könnte und zwar:

Ich habe Vanilleschoten in Weingeist eingelegt und möchte nun aus dem vorhandenen Extrakt den natürlich Zucker abtrennen. Nach meiner Suche, bin ich darauf gestossen, dass Zuckermoleküle eine Grösse von etwa 1µm
haben. Bei weiterem Suche habe ich die Filtersysteme, die zur Wasseraufbereitung genutzt werden gefunden und darunter jene Nanofilter (nicht die Sediment, oder Aktivkohlefilter), deren, ich nenne es mal, Maschenweite wohl unter 1µm liegt. Nun befürchte ich allerdings, dass ich dann eben nicht nur den Zucker, sondern auch all jene Stoffe ausfiltere, die ja für den Geschmack und Geruch des Extraktes bürgen.
Ich würde mich über einen Rat wirklich freuen.

Wäre es vielleicht auch möglich den Zucker durch Zentrifugieren abzutrennen?

#2

Hallo,

um Zucker aus einer Suspension abzufiltrieren benötigt man keinen speziellen Mikrofilter, da die Zuckerpartikel sicher deutlich größer sind als einzelne Moleküle, denn sonst wäre es eine Lösung und keine Suspension.
Je nach Korngröße der Zuckerkristalle kann eine Filtration allerdings sehr langsam sein, wenn recht feine Filter nötig sind.
Eine Suspension durch Zentrifugieren aufzubrechen erscheint da in der Tat einfacher - wobei allerdings auch durch Zentrifugieren andere Schwebstoffe ebenfalls mit abgetrennt werden. Ob das den Geschmack beeinträchtigt, hängt dann davon ab, ob die anderen Geschmacksstoffe im Alkohol gelöst sind oder auch nur suspendiert.

Als letzter Hinweis noch: Zucker ist zwar schlecht löslich in Ethanol, aber meines Wissens nicht gänzlich unlöslich. Zu 100% wirst Du den Zucker daher eh nicht los.

Gruß,
Marcel

#3

Wenn du mit Weingeist 96% Ethanol meinst, dann würdest du mit nem normalen Filterpapier (Blauband oder Rotband) noch am einfachsten zu nem Ergebnis kommen. Die Filtersysteme die ich von der Wasseraufbereitung kenne funktionieren über Adsorption und nicht Größenausschluss, das schadet dir glaub ich in diesem Falle eher. Wenn du zuviel Wasser in der Lösung hast bleibt ja ein Großteil des Zuckers gelöst. Aber ich persönlich würde die Zentrifugation vorziehen. Wenn du an sowas dran kommst ist das wahrscheinlich am einfachsten.

#4

Hallo,
stimmt - selektiv den Zucker durch Membranfiltration bestimmter Porengröße zu entfernen, dürfte nicht funktionieren, da alle im Ethanol nicht gelösten Moleküle mit einer durchschnittlichen Größe größer/gleich derer der Sacchararose ebenfalls entfernt werden und von denen dürfte es einige geben. Zentrifugieren, Abdekantieren und den Rückstand noch einmal in EtOH rühren zu lassen, wäre hier ggf. die bessere Alternative, aber vermutlich gibt es bessere Methoden. Vielleicht wären Spirituosen-Brennereien eine gute Anlaufstelle?..
Sorry, dass ich nicht mehr helfen konnte

#5

Hallo Käthchen,

mit diesem Problem bin ich leider überfordert. Das gehört eher in den Bereich der Biologie, bzw der makromolekularen Chemie…

MfG
Analytikus

#6

Vielen Dank für die ehrliche Antwort. Finde ich sehr gut, wenn man bei seinen Leisten bleibt.
Gruss Käthchen

#7

Vielen Dank für deine Antwort, hat mir trotzdem sehr weitergeholfen.

#8

Danke für deine Antwort. Blauband-, oder Rotbandfilter heissen die?
Und dann noch eine Verständnisfrage. Verstehe ich es richtig, das Zucker der gelöst ist in Wasser - ich habe dann also eine Lösung und keine Suspension - dort nicht mehr herauszubekommen ist? Auch nicht mit Zentrifuge? Gibt es dann noch eine andere Möglichkeit, oder gar keine? - ich meine natürlich nicht abdampfen, dann wär ja alles futsch.

#9

Hallo Marcel,

vielen Dank für deine Antwort. Da ich mich nicht alltäglich mit Suspensionen und Lösungen usw. beschäftige, drücke ich mich leider auch oft fehlerhaft aus. Also das mit der Suspensionsfiltration habe ich verstanden. Aber was ist mit einer möglichen Zuckerlösung. Heisst das, der Zucker in einer Lösung hat dann etwa eine Grösse von 1µm? Und kann ich Zucker aus einer Zuckerlösung gar nicht mehr lösen, oder nur abdampfen?
Was ich mich frage ist einfach folgendes. Die Wasserfiltersysteme basieren im preisweresten Segment doch auf folgendem Aufbau:
1.) Sedimentfilter: also ein Grobfilter für grobe Partikel
2.) ein Aktivkohlefilter: zur Adsorption von Gerüchen und Geschmäcklen und ebenfalls Schmutzpartikel
3.) ein Nanofilter zur Filtration von feinsten Teilchen bis zu 1µm.
Angenommen ich liesse jetzt mal zumindest Teil2 aus der Sache raus. Wäre es dann nicht möglich, dass Geschmacks- und Geruchsstoffe erhalten bleiben, aber der Zucker und vieles andere ist raus?

#10

sorry, noch eine Frage zu einer Lösung.

Heisst das, der Zucker in einer Lösung - img Gegensatz zu einer Suspension - hat dann etwa eine Grösse von 1µm? Und kann ich Zucker aus einer Zuckerlösung gar nicht mehr lösen, oder nur abdampfen?
Was ich mich frage ist einfach folgendes. Die Wasserfiltersysteme basieren im preisweresten Segment doch auf folgendem Aufbau:
1.) Sedimentfilter: also ein Grobfilter für grobe Partikel
2.) ein Aktivkohlefilter: zur Adsorption von Gerüchen und Geschmäcklen und ebenfalls Schmutzpartikel
3.) ein Nanofilter zur Filtration von feinsten Teilchen bis zu 1µm.
Angenommen ich liesse jetzt mal zumindest Teil2 aus der Sache raus. Wäre es dann nicht möglich, dass Geschmacks- und Geruchsstoffe erhalten bleiben - sofern sie kleiner wären als der Zucker - aber der Zucker und vieles andere ist raus?

#11

Ok so langsam verstehe ich nicht mehr was dein Plan ist, soweit wie ich das verfolgen kann hast du Vanilleschoten mit Ethanol extrahiert. Damit ist der Zucker ausgefällt (als Suspension oder Niederschlag) und die Aromastoffe gelöst (als einzelne Moleküle in der Lösung)

Damit kannst du mit einem passenden Filterpapier (Rotband/Blauband ist eine Angabe über die Porengröße der Filter, Rotband > Blauband, damit dauert das filtrieren mit Blauband aber auch länger)

Eigentlich kannst du den ausgefällten Zucker aber auch zentrifugieren oder sich absetzen lassen. Hauptsache du nimmst dann die überstehende Lösung ohne das ganze zu vermischen ab.

Wenn du in einer wässrigen Lösung arbeitest (mit Wasser extrahiert hast) dann kannst du die löslichen Zucker nicht abtrennen. Auch nicht mit einem Filter, denn die Größe von einzelnen, gelösten Zuckermolekülen liegt im Bereich um 1 nm (0,001 µm). Wenn du da anfängst zu filtrieren verlierst du mit Sicherheit die viel größeren Aromastoffe zuerst.

Generell kommst du bei der Aromastoff-Isolation nicht um organische Lösungsmittel herum. Bevor du mit sowas anfängst musst du aber einen adäquaten Arbeitsbereich mit einigen Sicherheitsvorkehrungen zum Luftaustausch und Brandschutz haben und dir die Methoden in einschlägigen Fachbüchern aneignen. Von der „Küchenchemie“ entfernst du dich in dem Bereich recht schnell. Außerdem solltest du einrechnen, dass du wohl kaum den Preis und Reinheitsgrad der industriellen Isolation erreichen kannst.

#12

Liebe/r Fragende/r,

Zucker gezielt aus einem solchen Gemisch herauszuholen, ist mit physikalischen Methoden = Filtrieren nicht möglich. Wie Sie richtig vermutet haben, wird dabei alles, was größer oder gleich groß ist, wie Zucker, mit abgetrennt.

Was wollen sie denn am Ende „übrig“ haben?

Wenn es Ihnen darum geht, nur den Alkohol aus dem Weingeist - wahrscheinlich möglichst inclusive Vanillegeschmack - zu erhalten, dann können Sie es per Destillation versuchen. Dabei bleiben alle festen Bestandteile zurück - allerdings auch viele der aromagebenden Öle. Einige etherische Öle sollten aber auch mit übergehen.

Zu einer solchen Destillation benötigen Sie allerdings eine Labordestille - ich wüsste jetzt nicht, dass es für den Küchenbereich etwas Analoges gäbe.

Schöne Grüße,
Ihre
Kawei

#13

Derartige Filter reinigen das Wasser komplett, so dass fast nichts mehr enthalten ist - außer einfache einwertige Ionen.

Richtig ist, dass die Moleküle mit großer Wahrscheinlichkeit größer als Zucker sind- zumal die Aromaträger-Moleküle häufig Zucker gebunden enthalten.
Falls es sich um flüchtige Aromastoffe handelt oder diese durch Kochen (mit Säure?) entstehen, könnte eine (Wasserdampf-) Destillation sinnvoll sein.
Riecht die Mischung beim Kochen nach Vanille?
Dann heiß machen und den Dampf auffangen. Evtl. bis fast zur Trockne eindampfen.
Zentrifugieren kann Ihnen nicht helfen.

Eventuelle ging jedoch reverse Osmose.

Mit normalen Haushaltsmitteln dürfte das allerdings kaum gehen. Ich habe zwar noch andere Ideen, aber nichts Definitives, dafür kenne ich weder die Wirkstoffe noch die Löslichkeit von Zucker in verschiedenen Flüssigkeiten genug… noch Ihre Möglichkeiten chemisch-physikalische Trennoperationen durchzuführen…

Zucker ist mit Sicherheit deutlich stärker polar als die Aromastoffe und möglicherweise besser in Wasser löslich als diese, aber mit normalen Haushaltsmitteln kann man das vermutlich nicht abtrennen,

Ich fürchte mehr kann ich Ihnen da nicht weiterhelfen.

Grüße

TWillms7571

#14

Für dieses Problem bitte ich Sie, sich an eine(n) Lebensmittechemiker(in) zu wenden.

mfrtG

#15

Ich habe keine ahnung was alles in einer schote drin steckt und bin auch gerade im stress.
aber wäre es nicht besser gewesen, den zucker in wasser zu lösen und dann einzudampfen? zucker löst sich hervorragend in wasser und du könntest die schwebeteilchen einfach abfiltrieren und dann das wasser eindampfen? (nicht zu viel leistung, sonst karamelisiert dann der zucker, wenn das wasser weg ist)

#16

Sorry, ich bin Piercer und verstehe unter einer Suspension etwas vollkommen anderes…

LG
Andrea